JPH02258968A - 酸化物薄膜の製造方法 - Google Patents
酸化物薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPH02258968A JPH02258968A JP1080348A JP8034889A JPH02258968A JP H02258968 A JPH02258968 A JP H02258968A JP 1080348 A JP1080348 A JP 1080348A JP 8034889 A JP8034889 A JP 8034889A JP H02258968 A JPH02258968 A JP H02258968A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- thin film
- substrate
- oxide thin
- sputtering
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (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】
産業上の利用分野
本発明は酸化物薄膜の製造方法に関する。
従来の技術
従来、酸化物薄膜の反応性スパッタリングによる堆積技
術は酸化剤としての導入ガスに主としてｏ２ガスしか用
いていなかった。例えば、弾性表面波デバイスとしてカ
ラーＴＶ用映像中間周波フィルタ等に応用されているＺ
ｎＯ薄膜の堆積には純０２ガス、または、それとＡｒガ
スとの混合ガスを用いている。そして、エレクトロニク
・セラミクス第１３春夏号第３３頁に示されているよう
にスパッタガスとしてのＡｒガスの導入口と酸化剤とし
ての０２ガスの導入口とを分離し、０２ガス分圧を基板
側で高めるための空気シャワーを設けて堆積速度の向上
を行っている。
術は酸化剤としての導入ガスに主としてｏ２ガスしか用
いていなかった。例えば、弾性表面波デバイスとしてカ
ラーＴＶ用映像中間周波フィルタ等に応用されているＺ
ｎＯ薄膜の堆積には純０２ガス、または、それとＡｒガ
スとの混合ガスを用いている。そして、エレクトロニク
・セラミクス第１３春夏号第３３頁に示されているよう
にスパッタガスとしてのＡｒガスの導入口と酸化剤とし
ての０２ガスの導入口とを分離し、０２ガス分圧を基板
側で高めるための空気シャワーを設けて堆積速度の向上
を行っている。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、上述の方法では基板側に酸化反応性の弱
い０２ガスが導入されているのでスパッタされた金属原
子の酸化反応が十分でなく酸素欠陥の多い低抵抗の膜が
製造されるという問題点があった。またＮ ＺｎＯ膜
を用いた弾性表面波フィルターはまだ反応性スパッタ法
による製造方法では実用化されてない。
い０２ガスが導入されているのでスパッタされた金属原
子の酸化反応が十分でなく酸素欠陥の多い低抵抗の膜が
製造されるという問題点があった。またＮ ＺｎＯ膜
を用いた弾性表面波フィルターはまだ反応性スパッタ法
による製造方法では実用化されてない。
本発明は、上記の問題点を解決し、酸素欠陥の少ない酸
化物薄膜を低温での高速堆積で得ることを目的とするも
のである。
化物薄膜を低温での高速堆積で得ることを目的とするも
のである。
課題を解決するための手段
上記問題点を解決するために、本発明は少なくともＮ
ｅ Ｏを含むガスを基板側から導入してスパッタリング
を行うことにより基板上に酸化物薄膜を堆積する酸化物
薄膜の製造方法を提供するものである。
ｅ Ｏを含むガスを基板側から導入してスパッタリング
を行うことにより基板上に酸化物薄膜を堆積する酸化物
薄膜の製造方法を提供するものである。
作用
上記した手段を用いることによって生ずる本発明の作用
は次のようなものである。酸化剤として導入されたＮ
ｔ Ｏガスが原子状酸素に解離するのに必要なエネルギ
ーは１．７ｅｖであるが、０２ガスの解離エネルギーは
５．ＩｅＶである。そのために、Ｎ２Ｏガスは反応性に
富む原子状酸素を０２ガスよりも生成し易い。そのＮ
２Ｏガスを基板側に導入することによりスパッタされた
数ｅＶのエネルギーを持った金属原子との衝突反応や基
板上での熱化学反応により酸化反応が十分にできる。
は次のようなものである。酸化剤として導入されたＮ
ｔ Ｏガスが原子状酸素に解離するのに必要なエネルギ
ーは１．７ｅｖであるが、０２ガスの解離エネルギーは
５．ＩｅＶである。そのために、Ｎ２Ｏガスは反応性に
富む原子状酸素を０２ガスよりも生成し易い。そのＮ
２Ｏガスを基板側に導入することによりスパッタされた
数ｅＶのエネルギーを持った金属原子との衝突反応や基
板上での熱化学反応により酸化反応が十分にできる。
実施例
以下、本発明の実施例について、その製造方法を説明す
る。
る。
用いたスパッタリング装置は第１図に示す様な通常の直
流マグネトロンスパッタ装置に酸化剤及びスパッタガス
でもあるＮ ａ Ｏガスの導入方法を工夫したものであ
る。この装置は真空容器１の内部にターゲット２、マグ
ネット３とシールド４より構成される陰極と、基板５を
とりつけて基板温度の制御を行う基板ホールダー８より
構成される陽極とを設けている。前記真空容器１に基板
側に設けたガス導入パイプ７の基板側に向いているガス
導入口８より導入ガスをその流量を調整して導入し、真
空排気系でガス圧力を制御し、高圧電源９により前記電
極間に直流電圧を印加することによりスパッタ放電を行
うものである。
流マグネトロンスパッタ装置に酸化剤及びスパッタガス
でもあるＮ ａ Ｏガスの導入方法を工夫したものであ
る。この装置は真空容器１の内部にターゲット２、マグ
ネット３とシールド４より構成される陰極と、基板５を
とりつけて基板温度の制御を行う基板ホールダー８より
構成される陽極とを設けている。前記真空容器１に基板
側に設けたガス導入パイプ７の基板側に向いているガス
導入口８より導入ガスをその流量を調整して導入し、真
空排気系でガス圧力を制御し、高圧電源９により前記電
極間に直流電圧を印加することによりスパッタ放電を行
うものである。
−例として弾性表面波デバイス等に用いられているＺｎ
Ｏ薄膜の堆積方法について述べる。このＺｎＯ膜はガラ
ス基板上に結晶性が良くＣ軸配向した膜が求められてい
る。実験はＮ ｔ Ｏガスの酸化剤としての効果を顕著
に示すためにターゲット２としてＺｎの直径４インチの
金属ターゲットを用い、直径３インチのガラスの基板５
上に反応性スパッタリング法により堆積する方法につい
て実施した。基板５とターゲット２の間の距離は３０〜
１００＋ａｍである。そして基板５の前面５〜３０５ｍ
の所にターゲットよりも基板側に近くなるようにＳＵＳ
製の１／４インチのパイプで直径１００ｍｍのリング状
のガス導入パイプ７を設けた。そのガス導入パイプ７を
リング状にしたのは基板５に対して均一なガス導入を行
うためである。また、その内側には直径０．５＋ａａ＋
のガス導入口８が３〜１２個、等間隔で基板５に向かっ
て斜め５〜８０度で設けである。
Ｏ薄膜の堆積方法について述べる。このＺｎＯ膜はガラ
ス基板上に結晶性が良くＣ軸配向した膜が求められてい
る。実験はＮ ｔ Ｏガスの酸化剤としての効果を顕著
に示すためにターゲット２としてＺｎの直径４インチの
金属ターゲットを用い、直径３インチのガラスの基板５
上に反応性スパッタリング法により堆積する方法につい
て実施した。基板５とターゲット２の間の距離は３０〜
１００＋ａｍである。そして基板５の前面５〜３０５ｍ
の所にターゲットよりも基板側に近くなるようにＳＵＳ
製の１／４インチのパイプで直径１００ｍｍのリング状
のガス導入パイプ７を設けた。そのガス導入パイプ７を
リング状にしたのは基板５に対して均一なガス導入を行
うためである。また、その内側には直径０．５＋ａａ＋
のガス導入口８が３〜１２個、等間隔で基板５に向かっ
て斜め５〜８０度で設けである。
これは基板側に均一に酸化剤のＮ ２Ｏガスが照射され
ることを目的とするものである。まず、導入ガスは比較
のために本発明のＮ ｅ Ｏガスと従来の０２ガスの各
々を単独で用いた。そして、従来のガス導入方法として
真空容器１の適当な所に設けたガス導入口からもＮ ｐ
Ｏガスの導入を行い本発明の導入方法と比較した。導
入ガス流量は１０８００Ｍで一定にし、ガス圧力は５
ｍｍＴｏｒｒに保持した。そして、放電電流３００ ｍ
Ａ、 印加電圧３００〜５００Ｖ、基板温度〜５００
℃でスパッタリングを１時間行いガラス基板上にＺｎＯ
薄膜を堆積した。堆積速度は０２ガスの１．４ ａ ｍ
／ｈｒに対してＮ ２Ｏガスでは１．７μｍ／ｈｒであ
り堆積速度が向上した。堆積したＺｎＯ薄膜の結晶性と
配向性はＸ線回折で評価した。第２図及び第３図はＺｎ
Ｏ薄膜の（００２）のＸ線回折の半値幅と前記ＺｎＯ薄
膜の（００２）のロッキング曲線の標準偏差角との基板
温度依存性を０２ガスとＮ ｔ Ｏガスとを比較した結
果を示したものである。
ることを目的とするものである。まず、導入ガスは比較
のために本発明のＮ ｅ Ｏガスと従来の０２ガスの各
々を単独で用いた。そして、従来のガス導入方法として
真空容器１の適当な所に設けたガス導入口からもＮ ｐ
Ｏガスの導入を行い本発明の導入方法と比較した。導
入ガス流量は１０８００Ｍで一定にし、ガス圧力は５
ｍｍＴｏｒｒに保持した。そして、放電電流３００ ｍ
Ａ、 印加電圧３００〜５００Ｖ、基板温度〜５００
℃でスパッタリングを１時間行いガラス基板上にＺｎＯ
薄膜を堆積した。堆積速度は０２ガスの１．４ ａ ｍ
／ｈｒに対してＮ ２Ｏガスでは１．７μｍ／ｈｒであ
り堆積速度が向上した。堆積したＺｎＯ薄膜の結晶性と
配向性はＸ線回折で評価した。第２図及び第３図はＺｎ
Ｏ薄膜の（００２）のＸ線回折の半値幅と前記ＺｎＯ薄
膜の（００２）のロッキング曲線の標準偏差角との基板
温度依存性を０２ガスとＮ ｔ Ｏガスとを比較した結
果を示したものである。
０２ガスを用いた場合は結晶性と配向性が基板温度の低
下と共に悪くなり、３００℃以下では（１１０）等の他
の配向も有り混合配向となり、結晶性もＮ ２Ｏガスの
場合よりも悪く非晶質状態に近すいた。
下と共に悪くなり、３００℃以下では（１１０）等の他
の配向も有り混合配向となり、結晶性もＮ ２Ｏガスの
場合よりも悪く非晶質状態に近すいた。
それに対してＮ ２Ｏガスの場合はほとんど基板温度の
依存性がなく、１００°Ｃの低温でも結晶性が良く、配
向性も（００２）だけのＣ軸の単一配向で酸素欠陥も少
なかった。さらに、ガスの導入を従来のように真空容器
１の適当な所に設けたガス導入口から行う場合と比較し
ても、より高抵抗で透明な膜が得られ酸素欠陥も少かっ
た。Ｎ ２Ｏガスを用いた場合、窒素が膜中に取り込ま
れる可能性もあるが、本実施例のＺｎＯ膜をオージェ等
により組成分析した結果、窒素は検出限界（約１％）以
下であり膜中に取り込まれておらず、なんら結晶性や電
気的特性に影響を与えていなかった。このことは原子状
酸素と金属元素との反応速度が速いので窒化されなかっ
たのではないかと考えられる。
依存性がなく、１００°Ｃの低温でも結晶性が良く、配
向性も（００２）だけのＣ軸の単一配向で酸素欠陥も少
なかった。さらに、ガスの導入を従来のように真空容器
１の適当な所に設けたガス導入口から行う場合と比較し
ても、より高抵抗で透明な膜が得られ酸素欠陥も少かっ
た。Ｎ ２Ｏガスを用いた場合、窒素が膜中に取り込ま
れる可能性もあるが、本実施例のＺｎＯ膜をオージェ等
により組成分析した結果、窒素は検出限界（約１％）以
下であり膜中に取り込まれておらず、なんら結晶性や電
気的特性に影響を与えていなかった。このことは原子状
酸素と金属元素との反応速度が速いので窒化されなかっ
たのではないかと考えられる。
その結果、Ｎ２ｏガスを基板側から導入することにより
、従来ではできなかった３００℃以下の低温で、しかも
１μｍ／ｈｒ以上の高速堆積でも結晶性等の良好な酸素
欠陥の少ない高品質なＺｎＯ膜が形成できるようになっ
た。そして、そのＺｎＯ膜上に櫛形の金属電極を形成し
て弾性表面波フィルターとしての特性を評価した結果、
従来のものよりも信号の損失の少ないものができた。
、従来ではできなかった３００℃以下の低温で、しかも
１μｍ／ｈｒ以上の高速堆積でも結晶性等の良好な酸素
欠陥の少ない高品質なＺｎＯ膜が形成できるようになっ
た。そして、そのＺｎＯ膜上に櫛形の金属電極を形成し
て弾性表面波フィルターとしての特性を評価した結果、
従来のものよりも信号の損失の少ないものができた。
さらに、酸化剤としてのＮ ２Ｏガスとスパッタガスと
してのＡｒガスとの混合ガスを前記実施例と同様にして
ガス導入口から導入することにより、両ガスの相互作用
によりＮ ２Ｏガスから原子状酸素が得られ易く、さら
に酸素欠陥の少ないＺｎＯが得られた。
してのＡｒガスとの混合ガスを前記実施例と同様にして
ガス導入口から導入することにより、両ガスの相互作用
によりＮ ２Ｏガスから原子状酸素が得られ易く、さら
に酸素欠陥の少ないＺｎＯが得られた。
なお、本発明は、ＺｎＯ膜以外の酸化物薄膜の形成にも
適用可能である。
適用可能である。
発明の効果
本発明の効果は次のようなものである。
Ｎ ２Ｏガスを基板側から導入してスパッタリングする
ことにより、結晶性等の良い酸素欠損の少ない酸化物薄
膜が低温で高速堆積できた。その酸化物薄膜は窒素を含
有してなく、窒素による悪影響はなかった。さらに、Ａ
ｒ等のスパッタガスとＮ ２Ｏとの混合ガスを同様に基
板側から導入することにより、より酸素欠陥の少ない酸
化物薄膜が得られた。特にＺｎＯ薄膜では金属ターゲッ
トを用いた反応性直流スパッタリングで弾性表面波フィ
ルター等のデバイス応用できる膜が低温高速堆積できた
。また、本発明の効果は実施例で述べたＺｎＯ薄膜だけ
に限らず他の酸化物薄膜（Ｉ ｎ２Ｏｓ等の透明導電膜
、Ｔ２Ｏ等の絶縁体膜、酸化物高温超電導体、フェライ
ト等）にも適用できるのは言うまでもない。さらに１、
ターゲットに酸化物を用いた場合にｉ同様な効果がある
ものと以上の効果はＮ２ＯガスのみによるものでＮ ０
２ガスや還元性のＮｏガスでは得られない。さらに、そ
れらのガスはＮ ２Ｏガスよりも毒性が強く、高価で蒸
気圧も低いことから製造には適していない。
ことにより、結晶性等の良い酸素欠損の少ない酸化物薄
膜が低温で高速堆積できた。その酸化物薄膜は窒素を含
有してなく、窒素による悪影響はなかった。さらに、Ａ
ｒ等のスパッタガスとＮ ２Ｏとの混合ガスを同様に基
板側から導入することにより、より酸素欠陥の少ない酸
化物薄膜が得られた。特にＺｎＯ薄膜では金属ターゲッ
トを用いた反応性直流スパッタリングで弾性表面波フィ
ルター等のデバイス応用できる膜が低温高速堆積できた
。また、本発明の効果は実施例で述べたＺｎＯ薄膜だけ
に限らず他の酸化物薄膜（Ｉ ｎ２Ｏｓ等の透明導電膜
、Ｔ２Ｏ等の絶縁体膜、酸化物高温超電導体、フェライ
ト等）にも適用できるのは言うまでもない。さらに１、
ターゲットに酸化物を用いた場合にｉ同様な効果がある
ものと以上の効果はＮ２ＯガスのみによるものでＮ ０
２ガスや還元性のＮｏガスでは得られない。さらに、そ
れらのガスはＮ ２Ｏガスよりも毒性が強く、高価で蒸
気圧も低いことから製造には適していない。
第１図は本発明の実施例で用いた直流マグネトロンスパ
ッタ装置の断面構成図、第２図は本発明の実施例のＺｎ
Ｏ薄膜の（００２）のＸ線回折の半値幅の基板温度依存
性を示す特性曲線図、第３図は本発明の実施例のＺｎＯ
薄膜の（００２）のＸ線ロッキングカーブの標準偏差角
の基板温度依存性を示す特性曲線図である。 １・・・・真空容器、２・・・・ターゲット、５・・・
・基板、６・・・・基板ホールダ−７・・・・ガス導入
パイプ、８・・・・ガス導入口、９・・・・高圧電源。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名考えられる
。 遍 ｌ 凶 真空容さ 高μ」！足 第 幽 第 図 基板温情 （ａＣ） 基 坂９【屓 （゛す
ッタ装置の断面構成図、第２図は本発明の実施例のＺｎ
Ｏ薄膜の（００２）のＸ線回折の半値幅の基板温度依存
性を示す特性曲線図、第３図は本発明の実施例のＺｎＯ
薄膜の（００２）のＸ線ロッキングカーブの標準偏差角
の基板温度依存性を示す特性曲線図である。 １・・・・真空容器、２・・・・ターゲット、５・・・
・基板、６・・・・基板ホールダ−７・・・・ガス導入
パイプ、８・・・・ガス導入口、９・・・・高圧電源。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名考えられる
。 遍 ｌ 凶 真空容さ 高μ」！足 第 幽 第 図 基板温情 （ａＣ） 基 坂９【屓 （゛す
Claims (8)
- （１）スパッタリング法により基板上に酸化物薄膜を堆
積するときに、基板側から少なくともＮ＿２Ｏを含むガ
スを導入することを特徴とする酸化物薄膜の製造方法。 - （２）ターゲットに対して基板側に少なくともＮ＿２Ｏ
を含むガスを均一に導入する機構を有することを特徴と
する請求項１に記載の酸化物薄膜の製造方法。 - （３）少なくともＮ＿２Ｏを含むガスの導入を基板の前
面に設けたいくつかのガス導入口を有したリング状のガ
ス導入パイプより行うことを特徴とする請求項２に記載
の酸化物薄膜の製造方法。 - （４）少なくともＮ＿２Ｏを含むガスの導入口が基板側
に向いていることを特徴とする請求項１もしくは３に記
載の酸化物薄膜の製造方法。 - （５）酸化物薄膜がＺｎＯ薄膜であることを特徴とする
請求項１から４のいずれかに記載の酸化物薄膜の製造方
法。 - （６）スパッタリング法が反応性直流スパッタリングで
あることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載
の酸化物薄膜の製造方法。 - （７）酸化物薄膜が窒素を含有していないことを特徴と
する請求項１から６のいずれかに記載の酸化物薄膜の製
造方法。 - （８）少なくともＮ＿２Ｏと、Ａｒ等のスパッタガスと
を含むガスを基板側のみから導入することを特徴とする
請求項１から７のいずれかに記載の酸化物薄膜の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1080348A JPH02258968A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 酸化物薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1080348A JPH02258968A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 酸化物薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02258968A true JPH02258968A (ja) | 1990-10-19 |
Family
ID=13715753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1080348A Pending JPH02258968A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 酸化物薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02258968A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5464990A (en) * | 1992-09-25 | 1995-11-07 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Voltage non-linear device and liquid crystal display device incorporating same |
-
1989
- 1989-03-30 JP JP1080348A patent/JPH02258968A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5464990A (en) * | 1992-09-25 | 1995-11-07 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Voltage non-linear device and liquid crystal display device incorporating same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4576829A (en) | Low temperature growth of silicon dioxide on silicon | |
| JP4138196B2 (ja) | 強誘電体薄膜の製造方法及びその製造装置 | |
| JP3445632B2 (ja) | 薄膜の製造方法とその装置 | |
| JPH02258968A (ja) | 酸化物薄膜の製造方法 | |
| JPS5773178A (en) | Production of oxide | |
| JPH0797296A (ja) | 配向性薄膜形成基板およびその作製方法 | |
| JPH02259062A (ja) | 酸化物薄膜の製造方法 | |
| JPH064520B2 (ja) | 酸化物薄膜の製造法 | |
| Thornton | Recent advances in sputter deposition | |
| JPH02217461A (ja) | 酸化物薄膜の製造方法 | |
| US4575464A (en) | Method for producing thin films of rare earth chalcogenides | |
| JPH079059B2 (ja) | 炭素薄膜の製造方法 | |
| JPH06184734A (ja) | 透明導電性薄膜の製造方法 | |
| JPH04362017A (ja) | 配向性Ｔａ２Ｏ５薄膜の作製方法 | |
| JPH0243357A (ja) | 超伝導薄膜の製造方法 | |
| JP3701335B2 (ja) | 大気圧プラズマによる薄膜作製方法 | |
| JP3276415B2 (ja) | セラミックス皮膜の形成方法及び成形装置 | |
| JPH0365501A (ja) | 酸化物薄膜の作製方法 | |
| JPS62235466A (ja) | 蒸着物質発生装置 | |
| JP2001335922A (ja) | 気相成長結晶薄膜製造装置 | |
| JP2605148B2 (ja) | 酸化物薄膜の製造方法 | |
| JPH075310B2 (ja) | チタン酸バリウム薄膜の製造方法 | |
| US5952059A (en) | Forming a piezoelectric layer with improved texture | |
| JPH06158274A (ja) | 表面波素子とその製造方法 | |
| JPH01194373A (ja) | 熱電変換材料 |