JPS582022A - 薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成方法Info
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- JPS582022A JPS582022A JP10030581A JP10030581A JPS582022A JP S582022 A JPS582022 A JP S582022A JP 10030581 A JP10030581 A JP 10030581A JP 10030581 A JP10030581 A JP 10030581A JP S582022 A JPS582022 A JP S582022A
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- substrate
- ions
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/02631—Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、イオンビームと真空蒸着技術を組合わせるこ
とにより、結晶性又は非粘性の高純度金属化合物薄膜を
形成させるだめの新規な方法に関するものである。
とにより、結晶性又は非粘性の高純度金属化合物薄膜を
形成させるだめの新規な方法に関するものである。
従来、薄膜の製造法として、化学蒸着法、イオンブレー
ティング法、活性スパッタリング法、イオンビームデポ
ジション法及び化学輸送法などがあるが、化学量論的組
成比を有する物質の薄膜の製造には、各種の技術上の困
難があるため、高純度物質の薄膜を製造することは実質
的に不可能である。例えば、最近、薄膜の製造に関して
特に注目されているイオンビームデポジション法は、低
エネルギーのイオンビームを用いて薄膜物質を形成する
方法であって、基体の表面に損傷を与えないようにする
ために、スパッタ現象を起さないような小さい、例えば
数１００ｅＶ程度のイオン加速エネルギーが通常使用さ
れる。このようなイオンエネルギーを使用することによ
って、基体表面上にイオン原子をソフトに付着させ、表
面に損傷を与えないようにイオン原子自体を次から次へ
と付着させながら膜を成長させるイオンビームデポジシ
ョン法は、イオンのエネルギーが低いだめ、例えば他の
蒸発物質と化学結合を起させて別の化学物質を形成させ
ることは本質的にできないのである。
ティング法、活性スパッタリング法、イオンビームデポ
ジション法及び化学輸送法などがあるが、化学量論的組
成比を有する物質の薄膜の製造には、各種の技術上の困
難があるため、高純度物質の薄膜を製造することは実質
的に不可能である。例えば、最近、薄膜の製造に関して
特に注目されているイオンビームデポジション法は、低
エネルギーのイオンビームを用いて薄膜物質を形成する
方法であって、基体の表面に損傷を与えないようにする
ために、スパッタ現象を起さないような小さい、例えば
数１００ｅＶ程度のイオン加速エネルギーが通常使用さ
れる。このようなイオンエネルギーを使用することによ
って、基体表面上にイオン原子をソフトに付着させ、表
面に損傷を与えないようにイオン原子自体を次から次へ
と付着させながら膜を成長させるイオンビームデポジシ
ョン法は、イオンのエネルギーが低いだめ、例えば他の
蒸発物質と化学結合を起させて別の化学物質を形成させ
ることは本質的にできないのである。
本発明者らは、イオンビームを利用する薄膜形成技術を
発展させ真空蒸着技術と組合せて、高純度の物質薄膜を
得る目的で研究を重ねた結果、スパッター現象が生じる
より大きな加速エネルギーをイ、オンに与えることによ
り効果的に目的を達成し得ることを見出した。 − すなわち、本発明は、イオンビームデポジションにより
、基体表面に金属化合物薄膜を形成させるに当り、加速
したイオンの中から必要なイオン種のみを磁気的に選択
したのち、これを基体へ照射し、かつ蒸着用金属の蒸気
を上記イオンの照射と同時に、又は交互に上記基体に照
射することを特徴とするものである。
発展させ真空蒸着技術と組合せて、高純度の物質薄膜を
得る目的で研究を重ねた結果、スパッター現象が生じる
より大きな加速エネルギーをイ、オンに与えることによ
り効果的に目的を達成し得ることを見出した。 − すなわち、本発明は、イオンビームデポジションにより
、基体表面に金属化合物薄膜を形成させるに当り、加速
したイオンの中から必要なイオン種のみを磁気的に選択
したのち、これを基体へ照射し、かつ蒸着用金属の蒸気
を上記イオンの照射と同時に、又は交互に上記基体に照
射することを特徴とするものである。
次に、添附図面に従って、本発明の実施態様の１例を説
明する。第１図は、本発明方法を実施するのに好適な装
置例の断面略解図であって、イオン化さるべきガス例え
ば窒素はリークパルプ１を経てイオン源２に導入され、
ここでイオン化されたのち、加速器３で加速され、分析
マグネット４を通って磁気的に所望のイオン種すなわち
窒素イオンのみが選択されて、反応室５へ供給される。
明する。第１図は、本発明方法を実施するのに好適な装
置例の断面略解図であって、イオン化さるべきガス例え
ば窒素はリークパルプ１を経てイオン源２に導入され、
ここでイオン化されたのち、加速器３で加速され、分析
マグネット４を通って磁気的に所望のイオン種すなわち
窒素イオンのみが選択されて、反応室５へ供給される。
この分析マグネット４としては、質量分析器のものを利
用することもできる。反応室５は、真空源例えば軸流分
子ポンプにより１０ ’ＴＯｒｒ以下の高真空に保たれ
、金属を蒸着させる雰囲気条件が形成される。上記の選
択され高真空に保たれた反応室５に供給されたイオンは
、該反応室内に設置された基体６に照射される。照射は
照射面に一様なイオン電流を与えるように行なわれる。
用することもできる。反応室５は、真空源例えば軸流分
子ポンプにより１０ ’ＴＯｒｒ以下の高真空に保たれ
、金属を蒸着させる雰囲気条件が形成される。上記の選
択され高真空に保たれた反応室５に供給されたイオンは
、該反応室内に設置された基体６に照射される。照射は
照射面に一様なイオン電流を与えるように行なわれる。
まだ、反応室５内には金属蒸着装置が設置され、例えば
電子銃７に蒸着させる金属、例えばアルミニウムが入れ
られ、上記イオンが照射される同一の基体５に照射され
真空蒸着される。イオンの照射と金属蒸気の照射は同時
に行なうことも、交互に行なうこともでき、またイオン
電流および金属蒸着速度はそれぞれコントロールできる
ように設計されている。
電子銃７に蒸着させる金属、例えばアルミニウムが入れ
られ、上記イオンが照射される同一の基体５に照射され
真空蒸着される。イオンの照射と金属蒸気の照射は同時
に行なうことも、交互に行なうこともでき、またイオン
電流および金属蒸着速度はそれぞれコントロールできる
ように設計されている。
また、反応室５には、イオン電流及び蒸着速度を監視す
るだめのイオン電流モニター電極８並びに蒸着膜厚モニ
ター９が設置されて、基体５に到達する面積当りのイオ
ン原子′及び蒸着原子は正確に測定される。照射される
イオンと蒸着原子との間の両片子の比を決定することに
よって、合成される薄膜の組成比が決まるので、その比
を変えることにより異なった組成比の合成物薄膜を容易
に製造することができる。
るだめのイオン電流モニター電極８並びに蒸着膜厚モニ
ター９が設置されて、基体５に到達する面積当りのイオ
ン原子′及び蒸着原子は正確に測定される。照射される
イオンと蒸着原子との間の両片子の比を決定することに
よって、合成される薄膜の組成比が決まるので、その比
を変えることにより異なった組成比の合成物薄膜を容易
に製造することができる。
また、反応室５に設置された基体６をとりまくようにコ
イル状の高周波端子１０が取り付けられている。この高
周波端子は、高周波を基板自体に作用させることによっ
て、生成膜中にうず電流を生じさせ、イオンによって生
じた放射線損傷を除去するとともに、蒸着原子と未結合
のイオン原子との化学結合がより完全になるように作用
し、またイオンのもつ電流やうず電流によって生成膜中
に電流が流れ、ジュール熱が生ずることにより熱処理が
行なわれるので、その使用は一層望ましい。
イル状の高周波端子１０が取り付けられている。この高
周波端子は、高周波を基板自体に作用させることによっ
て、生成膜中にうず電流を生じさせ、イオンによって生
じた放射線損傷を除去するとともに、蒸着原子と未結合
のイオン原子との化学結合がより完全になるように作用
し、またイオンのもつ電流やうず電流によって生成膜中
に電流が流れ、ジュール熱が生ずることにより熱処理が
行なわれるので、その使用は一層望ましい。
上記の加速器３におけるイオンの加速は、スパッタ現象
がおこる以上の加速エネルギーによって加速されること
が好ましい。また、基体５は例えばガラス、石英、セラ
ミックスのような絶縁体が好都合に用いられる。さらに
、本発明の方法に用いられる金属類は、例えばアルミニ
ウム、シリコン、ホウ素、チタン、タリウム、タングス
テン、クロムや鉄などであり、イオン種としては例えば
、窒素、°水素、酸素、ハロゲン、炭素あるいはアルゴ
ンなどの金属と化合物を形成する又は不活性な物質源が
使用される。
がおこる以上の加速エネルギーによって加速されること
が好ましい。また、基体５は例えばガラス、石英、セラ
ミックスのような絶縁体が好都合に用いられる。さらに
、本発明の方法に用いられる金属類は、例えばアルミニ
ウム、シリコン、ホウ素、チタン、タリウム、タングス
テン、クロムや鉄などであり、イオン種としては例えば
、窒素、°水素、酸素、ハロゲン、炭素あるいはアルゴ
ンなどの金属と化合物を形成する又は不活性な物質源が
使用される。
本発明の方法においては、加速されたイオンの活性エル
ギーや運動エネルギーを利用して、蒸着物質とイオンと
を化学的に結合させることができる。捷だ、高加速エネ
ルギーは結合を起すまでに、膜自体に活性的状態を作る
のに役立っているものと推定される。
ギーや運動エネルギーを利用して、蒸着物質とイオンと
を化学的に結合させることができる。捷だ、高加速エネ
ルギーは結合を起すまでに、膜自体に活性的状態を作る
のに役立っているものと推定される。
本発明の薄膜製造においては、イオン電流及び蒸着物質
量が正確に測定できるので、合成される薄膜物質の組成
割合を所望に応じて任意に選択でき、任意の濃度分□布
状態のものを製造できる。従って、本発明の方法は、金
属膜ないしサーメツト膜から誘電体膜までの化学量論的
組成比をもった任意の物質薄膜を製造することができる
。また、本発明の方法は、結晶性膜及び非品性膜のいず
れの製造にも適用でき、極めて高純度物質の薄膜を容易
かつ効果的に製造することができるので、高い実用的価
値を有する優れた方法である。
量が正確に測定できるので、合成される薄膜物質の組成
割合を所望に応じて任意に選択でき、任意の濃度分□布
状態のものを製造できる。従って、本発明の方法は、金
属膜ないしサーメツト膜から誘電体膜までの化学量論的
組成比をもった任意の物質薄膜を製造することができる
。また、本発明の方法は、結晶性膜及び非品性膜のいず
れの製造にも適用でき、極めて高純度物質の薄膜を容易
かつ効果的に製造することができるので、高い実用的価
値を有する優れた方法である。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
実施例１
第１図の装置を使用し、高純度窒素ガスをリークパルプ
よりＰＩＧ型イオン源に導した。イオン源で発生したイ
オンを加速器で４０ＫｅＶまで加速し、加速したイオン
の中から窒素イオンのみを分析マグネットによって選び
だして反応室内に設置した基体（ガラス板）に照射させ
た。他方反応室内の真空蒸着装置の電子銃から高純度ア
ルミニウム金属を蒸発させ、窒素イオンの照射と同時に
、同じ基体にアルミニウム金属を真空蒸着させた。イオ
ン発生部分と分離された反応室は、あらかじめ２Ｘ １
０ ’Ｔｏｒｒまで真空度を高め、膜製造操作中も１０
’Ｔｏｒｒ以下の高真空度に保った。ＭとＮは１＝１
の化学量論割合に保ち、イオン電流密度２００μＱ ／
ｃｌｌで１時間操作して、３０００大の透明な絶縁体膜
を得た。得られた膜には酸化物は全く存在しなかった。
よりＰＩＧ型イオン源に導した。イオン源で発生したイ
オンを加速器で４０ＫｅＶまで加速し、加速したイオン
の中から窒素イオンのみを分析マグネットによって選び
だして反応室内に設置した基体（ガラス板）に照射させ
た。他方反応室内の真空蒸着装置の電子銃から高純度ア
ルミニウム金属を蒸発させ、窒素イオンの照射と同時に
、同じ基体にアルミニウム金属を真空蒸着させた。イオ
ン発生部分と分離された反応室は、あらかじめ２Ｘ １
０ ’Ｔｏｒｒまで真空度を高め、膜製造操作中も１０
’Ｔｏｒｒ以下の高真空度に保った。ＭとＮは１＝１
の化学量論割合に保ち、イオン電流密度２００μＱ ／
ｃｌｌで１時間操作して、３０００大の透明な絶縁体膜
を得た。得られた膜には酸化物は全く存在しなかった。
また、１ｄｌＮ＝２の組成比で同様に１時間操作すると
、６０００大のＡｉＮの混晶膜が得られた。
、６０００大のＡｉＮの混晶膜が得られた。
従って、Ａｅ−ＮＸという原子比（Ａｒｔ、７Ｎ＝ ｘ
）が１より小さくなるにつれて、ＡＱＮｘの成長速度
は早くなることがわかる。
）が１より小さくなるにつれて、ＡＱＮｘの成長速度
は早くなることがわかる。
アルミニウムに代えて、例えばＢ 、 Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ
、Ｏｒなどの金属を使用するとき、同様にそれぞれの金
属の高純度窒化物薄膜が得られた。しかし、成長速度は
金属により相違する。
、Ｏｒなどの金属を使用するとき、同様にそれぞれの金
属の高純度窒化物薄膜が得られた。しかし、成長速度は
金属により相違する。
実施例２
実施例１と同様に操作するが１．窒素イオンを原子イオ
／（Ｎ”）ではなく、分子窒素イオ７（Ｎ２”）を用い
た；また、この場合のスパッター現象が起る加速エネル
ギー（１４にθＶ）以上の４０ＫｅＶのイオン加速エネ
ルギーを使用し、更に基体を囲むように取り付けられて
いる高周波端子に１３．５６ＭＮ２の高周波を加えて、
イオン照射とアルミニウム金属蒸着を同時に行なった。
／（Ｎ”）ではなく、分子窒素イオ７（Ｎ２”）を用い
た；また、この場合のスパッター現象が起る加速エネル
ギー（１４にθＶ）以上の４０ＫｅＶのイオン加速エネ
ルギーを使用し、更に基体を囲むように取り付けられて
いる高周波端子に１３．５６ＭＮ２の高周波を加えて、
イオン照射とアルミニウム金属蒸着を同時に行なった。
基体にガラス製のｌ０ＸＩＯｄ板を用い結晶性の高純度
ＡＡＮ薄膜を得た。
ＡＡＮ薄膜を得た。
加える高周波の出力を、結晶性膜に加えられる出力より
も小さくすると非常に良好な非晶質のＡｉＮ膜が得られ
た。
も小さくすると非常に良好な非晶質のＡｉＮ膜が得られ
た。
実施例３
照射イオンとして分子水素イオン（Ｎ２”）を用い、蒸
着物質として７リコンを使った。水素イオンの加速エネ
ルギーを２０ＫｅＶに設定し、高周波端子を２００Ｗ以
下の出力で基体（石英）に継続作用させた。
着物質として７リコンを使った。水素イオンの加速エネ
ルギーを２０ＫｅＶに設定し、高周波端子を２００Ｗ以
下の出力で基体（石英）に継続作用させた。
・ｆオン及びシリコン蒸着原子を、はぼ１：１の到達割
合で照射及び蒸着を同時に行ない水素系アモルファスシ
リコン膜を得た。
合で照射及び蒸着を同時に行ない水素系アモルファスシ
リコン膜を得た。
また、イオン源に７レオンガスを導入し、フッ素イオ／
（Ｆｚ”）を４０ＫｅＶに加速して、他の条件を実質的
に変えずにこのフッ素イオンとシリコン蒸着原子を同時
照射すると、フッ素系アモルファスンリコン膜が得られ
た。
（Ｆｚ”）を４０ＫｅＶに加速して、他の条件を実質的
に変えずにこのフッ素イオンとシリコン蒸着原子を同時
照射すると、フッ素系アモルファスンリコン膜が得られ
た。
実施例４
イオン源にアルゴンガスを導入し、アルコ゛ンイオンヲ
発生させ、いつでもイオンを基体（セラミック）に照射
できる状態に準備した。次いで、電子銃ピより、まずア
ルミニウム金属を基体に蒸着させ、・１ｏｏｏ ”ｐ、
程度の膜厚になったとき蒸着を停止し、準備されたアル
ゴンイオンを蒸着したアルミニウム膜に照射した。この
時のアルコ゛ンイオンの加速エネルギーは４０ＫｅＶで
ある。また、イオン電流がｌ ＯＩ８ｉ ０ｎＳ ／ｃ
ａになる捷で、アルコ゛ンイオンを照射した。次に、壕
だその上に１０００大のアルミニウム膜を蒸着させ、そ
の・膜上に更にアルコ゛ンイオンを前回同様の条件で照
射した。蒸着及びイオン照射を交互にくり返して非晶質
のアルミニウム膜を得た。
発生させ、いつでもイオンを基体（セラミック）に照射
できる状態に準備した。次いで、電子銃ピより、まずア
ルミニウム金属を基体に蒸着させ、・１ｏｏｏ ”ｐ、
程度の膜厚になったとき蒸着を停止し、準備されたアル
ゴンイオンを蒸着したアルミニウム膜に照射した。この
時のアルコ゛ンイオンの加速エネルギーは４０ＫｅＶで
ある。また、イオン電流がｌ ＯＩ８ｉ ０ｎＳ ／ｃ
ａになる捷で、アルコ゛ンイオンを照射した。次に、壕
だその上に１０００大のアルミニウム膜を蒸着させ、そ
の・膜上に更にアルコ゛ンイオンを前回同様の条件で照
射した。蒸着及びイオン照射を交互にくり返して非晶質
のアルミニウム膜を得た。
この方法において、各アルミニウム層に対するアルゴン
イオンの照射量を変えたり、照射イオンとして窒素イオ
ン、酸素イオン、炭素イオンなどの他のイオンを採用す
ることにより、各層にＡＱＮ膜、Ｉｄ２０３膜やＡｌ２
Ｏ２膜を自由に製造できること力玉６イｆ認された。
イオンの照射量を変えたり、照射イオンとして窒素イオ
ン、酸素イオン、炭素イオンなどの他のイオンを採用す
ることにより、各層にＡＱＮ膜、Ｉｄ２０３膜やＡｌ２
Ｏ２膜を自由に製造できること力玉６イｆ認された。
′Ｊ：癲例５
イオン源に炭素ガスを導入し、蒸着物質として−ｆ−タ
ノ元素を用いて、実施例２と同様に操作した。
ノ元素を用いて、実施例２と同様に操作した。
高周波端子の出力を大きくするとき、ＴｉＣの薄膜が得
られた。
られた。
第１図は、本発明の方法を実施するのに好適な装置例の
断面略解図で、図中、１はリークパルプ、２はイオン源
、３は加速器、−４は分析マグネット、５は反応室、６
は基体、７は電子銃、８はイオン電流モニター電極、９
は蒸着厚モニター、ＩＯは高周波端子である。 特許出願人 工業技術院長 石板誠−指定代理人
大阪工業技術試験所長 内藤−男 ブ二 へ
断面略解図で、図中、１はリークパルプ、２はイオン源
、３は加速器、−４は分析マグネット、５は反応室、６
は基体、７は電子銃、８はイオン電流モニター電極、９
は蒸着厚モニター、ＩＯは高周波端子である。 特許出願人 工業技術院長 石板誠−指定代理人
大阪工業技術試験所長 内藤−男 ブ二 へ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ イオンビームデポジションにより、基体表面に金属
化合物薄膜を形成させるに当り、加速したイオンの中か
ら、必要なイオン種のみを磁気的に選択したのちこれを
基体へ照射し、かつ蒸着用金属の蒸気を上記イオンの照
射と同時に、又は交互に上記基体に照射することを特徴
とする金属化合物薄膜の形成方法。 ２ 形成される薄膜の組成を測定し、それが所望の原子
比となるように条件を制御しながら行う特許請求の範囲
第１項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10030581A JPS582022A (ja) | 1981-06-27 | 1981-06-27 | 薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10030581A JPS582022A (ja) | 1981-06-27 | 1981-06-27 | 薄膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS582022A true JPS582022A (ja) | 1983-01-07 |
Family
ID=14270449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10030581A Pending JPS582022A (ja) | 1981-06-27 | 1981-06-27 | 薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS582022A (ja) |
Cited By (21)
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-
1981
- 1981-06-27 JP JP10030581A patent/JPS582022A/ja active Pending
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