JP2844779B2 - 膜形成方法 - Google Patents
膜形成方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、シリコンやセラミック等の基材の表面に
金属膜層，金属窒化物膜層，金属酸化物膜層を形成する
膜形成方法に関するものである。
金属膜層，金属窒化物膜層，金属酸化物膜層を形成する
膜形成方法に関するものである。
従来の膜形成方法としては、一般に下記に記述する方
法が行われている。
法が行われている。
金属の真空蒸着とイオンビーム照射とを併用して膜
を形成するイオン蒸着薄膜形成法。
を形成するイオン蒸着薄膜形成法。
活性気体中で膜を構成する材料の高周波プラズマを
発生させて、基材にバイアス電圧を印加して膜を形成す
るイオンプレーティング法。
発生させて、基材にバイアス電圧を印加して膜を形成す
るイオンプレーティング法。
プラズマCVD,熱CVD等の各種CVD法。
不活性ガスのイオンビームをターゲット材に照射し
てスパッタ効果により膜を形成するイオンビームスパッ
タ法。
てスパッタ効果により膜を形成するイオンビームスパッ
タ法。
しかしながら上記のような方法では、つぎのような問
題がある。
題がある。
イオン蒸着薄膜形成法やイオンビームスパッタ法で
は、蒸着金属のエネルギを広範囲に渡って制御すること
は不可能である。また、一般の真空蒸着では、基材に蒸
着させる蒸発物質がCOSnθ則に依存した分布をもって蒸
発し基材に対して収束性がないために高価な蒸着物質
（金，白金等）を蒸着する場合は不経済である。
は、蒸着金属のエネルギを広範囲に渡って制御すること
は不可能である。また、一般の真空蒸着では、基材に蒸
着させる蒸発物質がCOSnθ則に依存した分布をもって蒸
発し基材に対して収束性がないために高価な蒸着物質
（金，白金等）を蒸着する場合は不経済である。
イオンプレーティング法は、ガス圧力が10-2〜10-3To
rrと低いために形成する膜に不純物を多く含有し易い。
また、高周波プラズマで得られるエネルギは、高々数eV
と小さく金属元素のエネルギの制御性が悪い。
rrと低いために形成する膜に不純物を多く含有し易い。
また、高周波プラズマで得られるエネルギは、高々数eV
と小さく金属元素のエネルギの制御性が悪い。
さらに、各種CVD法は、結晶性の良い膜を得るために
は、基材を高温に加熱する必要があり利用できる基材材
料に制限がある。
は、基材を高温に加熱する必要があり利用できる基材材
料に制限がある。
この発明の目的は、膜形成の材料の金属イオンビーム
および気体イオンビームの照射エネルギの制御性が良
く、結晶性の良い膜を経済的にかつ低温で形成すること
のできる膜形成方法を提供することである。
および気体イオンビームの照射エネルギの制御性が良
く、結晶性の良い膜を経済的にかつ低温で形成すること
のできる膜形成方法を提供することである。
この発明の請求項（１）の膜形成方法は、カウフマン
型やカスプ磁場を用いたバケット型の金属イオン源によ
る金属イオンビームおよび気体イオンビームを、同時ま
たは交互に基材に照射して膜形成を行うものである。
型やカスプ磁場を用いたバケット型の金属イオン源によ
る金属イオンビームおよび気体イオンビームを、同時ま
たは交互に基材に照射して膜形成を行うものである。
請求項（２）の膜形成方法は、請求項（１）記載の膜
形成方法において、金属イオンビームの照射エネルギを
10KeV以下、気体イオンビームの照射エネルギを40KeV以
下とし、イオンビームの少なくともいずれか一方の基材
に照射する入射角を基材の法線に対して60゜以下とする
ものである。
形成方法において、金属イオンビームの照射エネルギを
10KeV以下、気体イオンビームの照射エネルギを40KeV以
下とし、イオンビームの少なくともいずれか一方の基材
に照射する入射角を基材の法線に対して60゜以下とする
ものである。
請求項（３）の膜形成方法は、請求項（１）または
（２）記載の膜形成方法において、気体イオンビームの
気体が不活性ガスであり、形成される膜が金属膜のもの
である。
（２）記載の膜形成方法において、気体イオンビームの
気体が不活性ガスであり、形成される膜が金属膜のもの
である。
請求項（４）の膜形成方法は、請求項（１）または
（２）記載の膜形成方法において、気体イオンビームの
気体が窒素であり、形成される膜が金属窒化物膜のもの
である。
（２）記載の膜形成方法において、気体イオンビームの
気体が窒素であり、形成される膜が金属窒化物膜のもの
である。
請求項（５）の膜形成方法は、請求項（１）または
（２）記載の膜形成方法において、気体イオンビームの
気体が酸素であり、形成される膜が金属酸化物膜のもの
である。
（２）記載の膜形成方法において、気体イオンビームの
気体が酸素であり、形成される膜が金属酸化物膜のもの
である。
〔作用〕 この発明の膜形成方法の請求項（１）の構成による
と、金属イオンビームおよび気体イオンビームを同時ま
たは交互に基材に照射することにより、各イオンビーム
の照射エネルギを個別かつ広範囲に制御することがで
き、イオンビームの照射は方向性が良いので材料の無駄
がなく経済的であり、基材を高温に加熱する必要がな
い。
と、金属イオンビームおよび気体イオンビームを同時ま
たは交互に基材に照射することにより、各イオンビーム
の照射エネルギを個別かつ広範囲に制御することがで
き、イオンビームの照射は方向性が良いので材料の無駄
がなく経済的であり、基材を高温に加熱する必要がな
い。
請求項（２）の構成によると、金属イオンビームの照
射エネルギを10KeV以下、気体イオンビームの照射エネ
ルギを40KeV以下とし、イオンビームの少なくともいず
れか一方の基材に照射する入射角を基材の法線に対して
60゜以下にすることにより、形成される膜のスパッタ効
果を小さくすることができる。
射エネルギを10KeV以下、気体イオンビームの照射エネ
ルギを40KeV以下とし、イオンビームの少なくともいず
れか一方の基材に照射する入射角を基材の法線に対して
60゜以下にすることにより、形成される膜のスパッタ効
果を小さくすることができる。
請求項（３）の構成によると、気体イオンビームに用
いられる気体を不活性ガスにすることにより、形成され
る膜を金属膜にすることができる。
いられる気体を不活性ガスにすることにより、形成され
る膜を金属膜にすることができる。
請求項（４）の構成によると、気体イオンビームに用
いられる気体を窒素にすることにより、形成される膜を
金属窒化物膜にすることができる。
いられる気体を窒素にすることにより、形成される膜を
金属窒化物膜にすることができる。
請求項（５）の構成によると、気体イオンビームに用
いられる気体を酸素にすることにより、形成される膜を
金属酸化物膜にすることができる。
いられる気体を酸素にすることにより、形成される膜を
金属酸化物膜にすることができる。
この発明の膜形成方法の一実施例を第１図に基づいて
説明する。
説明する。
この実施例では、IC基板に用いるAl2O3に熱伝導性の
良いAlN膜を形成した。
良いAlN膜を形成した。
内部の真空度を８×10-5Torr以上の高真空に排気した
真空装置内（図示せず）において、ホルダ１に基材２を
固定した。この基材２は、IC回路基板となるAl2O3セラ
ミック材料である。そして、この基材２の下方にはカウ
フマン型やカスプ磁場を用いたバケット型の金属イオン
源４と気体イオン源５とが設けられている。この金属イ
オン源４は金属を、気体イオン源５は気体をイオン化し
て基材２の表面に照射する装置である。さらに、基材２
の前部側方には基材２の表面に形成される膜の膜厚を測
定する膜厚計３が設けられている。
真空装置内（図示せず）において、ホルダ１に基材２を
固定した。この基材２は、IC回路基板となるAl2O3セラ
ミック材料である。そして、この基材２の下方にはカウ
フマン型やカスプ磁場を用いたバケット型の金属イオン
源４と気体イオン源５とが設けられている。この金属イ
オン源４は金属を、気体イオン源５は気体をイオン化し
て基材２の表面に照射する装置である。さらに、基材２
の前部側方には基材２の表面に形成される膜の膜厚を測
定する膜厚計３が設けられている。
上記のような構成において、室温（約23℃）の条件下
で、基材２の表面に金属イオン源４からアルミニウム
（Al）のAlイオンビーム４′と気体イオン源５から窒素
（N2）の窒素イオンビーム５′とを基材２の表面の法線
に対して各々０゜,10゜の角度にして1KeVの照射エネル
ギで照射した。なお、このときAlイオンビーム４′と窒
素イオンビーム５′とは同時に照射して、その照射量の
比は、Al/N＝１とした。そして、基材２の表面に膜厚が
10000Åの窒化アルミニウム（AlN）の膜を形成した。
で、基材２の表面に金属イオン源４からアルミニウム
（Al）のAlイオンビーム４′と気体イオン源５から窒素
（N2）の窒素イオンビーム５′とを基材２の表面の法線
に対して各々０゜,10゜の角度にして1KeVの照射エネル
ギで照射した。なお、このときAlイオンビーム４′と窒
素イオンビーム５′とは同時に照射して、その照射量の
比は、Al/N＝１とした。そして、基材２の表面に膜厚が
10000Åの窒化アルミニウム（AlN）の膜を形成した。
このようにして高真空度，低温度の条件下で、基材２
となるAl2O3セラミック材料との密着性が良く、良好な
結晶性で熱伝導性の良いAlN膜を形成することができ
た。
となるAl2O3セラミック材料との密着性が良く、良好な
結晶性で熱伝導性の良いAlN膜を形成することができ
た。
この発明の請求項（１）の膜形成方法は、金属イオン
ビームおよび気体イオンビームを同時または交互に基材
に照射することにより、各イオンビームの照射エネルギ
を個別かつ広範囲に制御することができ、イオンビーム
の照射は方向性が良いので材料の無駄がなく経済的であ
り、基材を高温に加熱する必要がなく、形成される膜の
不純物を少なくして組成を良くすることができる。
ビームおよび気体イオンビームを同時または交互に基材
に照射することにより、各イオンビームの照射エネルギ
を個別かつ広範囲に制御することができ、イオンビーム
の照射は方向性が良いので材料の無駄がなく経済的であ
り、基材を高温に加熱する必要がなく、形成される膜の
不純物を少なくして組成を良くすることができる。
請求項（２）の膜形成方法は、金属イオンビームの照
射エネルギを10KeV以下、気体イオンビームの照射エネ
ルギを40KeV以下とし、イオンビームの少なくともいず
れか一方の基体に照射する入射角を基材の法線に対して
60゜以下にして各イオンビームを同時または交互に基材
に照射することにより、照射エネルギの制御性が良く、
形成される膜のスパッタ効果を小さくすることができ
る。
射エネルギを10KeV以下、気体イオンビームの照射エネ
ルギを40KeV以下とし、イオンビームの少なくともいず
れか一方の基体に照射する入射角を基材の法線に対して
60゜以下にして各イオンビームを同時または交互に基材
に照射することにより、照射エネルギの制御性が良く、
形成される膜のスパッタ効果を小さくすることができ
る。
請求項（３）の膜形成方法は、基体イオンビームに用
いられる気体を不活性ガスにすることにより、基材の表
面に金属膜を形成することができる。
いられる気体を不活性ガスにすることにより、基材の表
面に金属膜を形成することができる。
請求項（４）の膜形成方法は、気体イオンビームに用
いられる気体を窒素にすることにより、基材の表面に金
属窒化物膜を形成することができる。
いられる気体を窒素にすることにより、基材の表面に金
属窒化物膜を形成することができる。
請求項（５）の構成によると、気体イオンビームに用
いられる気体を酸素にすることにより、基材の表面に金
属酸化物膜を形成することができる。
いられる気体を酸素にすることにより、基材の表面に金
属酸化物膜を形成することができる。
第１図はこの発明の膜形成方法を説明するための膜形成
装置の概念図である。 ２……基材、３……膜厚計、４……金属イオン源、４′
……Alイオンビーム、５……気体イオン源、５′……窒
素イオンビーム
装置の概念図である。 ２……基材、３……膜厚計、４……金属イオン源、４′
……Alイオンビーム、５……気体イオン源、５′……窒
素イオンビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 14/48,14/06 - 14/14
Claims (5)
- 【請求項１】カウフマン型やカスプ磁場を用いたバケッ
ト型の金属イオン源による金属イオンビームおよび気体
イオンビームを、同時または交互に基材に照射して膜形
成を行なう膜形成方法。 - 【請求項２】前記金属イオンビームの照射エネルギを10
KeV以下、前記気体イオンビームの照射エネルギを40KeV
以下とし、前記イオンビームの少なくともいずれか一方
の前記基材に照射する入射角を前記基材の法線に対して
60゜以下とする請求項（１）記載の膜形成方法。 - 【請求項３】前記気体イオンビームの気体が不活性ガス
であり、形成される前記膜が金属膜である請求項（１）
または（２）記載の膜形成方法。 - 【請求項４】前記気体イオンビームの気体が窒素であ
り、形成される前記膜が金属窒化物膜である請求項
（１）または（２）記載の膜形成方法。 - 【請求項５】前記気体イオンビームの気体が酸素であ
り、形成される前記膜が金属酸化物膜である請求項
（１）または（２）記載の膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34277889A JP2844779B2 (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | 膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34277889A JP2844779B2 (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | 膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03202468A JPH03202468A (ja) | 1991-09-04 |
| JP2844779B2 true JP2844779B2 (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=18356425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34277889A Expired - Fee Related JP2844779B2 (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | 膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2844779B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6495436B2 (en) * | 2001-02-09 | 2002-12-17 | Micron Technology, Inc. | Formation of metal oxide gate dielectric |
| JP2003141719A (ja) * | 2001-10-30 | 2003-05-16 | Anelva Corp | スパッタリング装置及び薄膜形成方法 |
-
1989
- 1989-12-29 JP JP34277889A patent/JP2844779B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03202468A (ja) | 1991-09-04 |
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