JPH07335575A

JPH07335575A - 薄膜の製造方法

Info

Publication number: JPH07335575A
Application number: JP6156645A
Authority: JP
Inventors: Shigeto Takebayashi; 重人竹林
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-06-14
Filing date: 1994-06-14
Publication date: 1995-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体素子、磁気抵抗素子等の信頼性向
上、高性能化のために素子を構成する金属薄膜を単結晶
膜とする方法を提供する。【構成】単結晶基板上に於て、プラズマ法を利用
し、膜面を照射するものであり、プラズマを利用して製
膜され、製膜中に基板面または、膜面を照射する粒子の
エネルギーが、５ｅＶから３００ｅＶの範囲であるよう
に制御して製膜され、０．１ｎｍ／ｓｅｃ以上の高速で
エピタキシャル成長させる。【効果】高品質の金属単結晶薄膜或いは金属単結晶
多層薄膜を向し定数ミスフィットに大きい基板上に従来
の１０倍以上の高速で再現性よく製造することが可能と
なった。これを利用することにより、高い感度と高出力
をもった高性能磁気抵抗素子、高信頼性金属配線膜、高
性能トランジスタ等の製造を容易に行うことが可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気センサに用いる磁
気抵抗素子、或いは半導体デバイスに用いる金属配線薄
膜、金属電極薄膜に用いることで、各々高感度磁気抵抗
素子、或いは耐エレクトロマイグレーション性に優れた
配線、または高速電子を減速することなく通過可能な電
極となり、高性能磁気抵抗素子、或いは高信頼性半導体
デバイスの製造を可能とする単結晶金属薄膜の製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属薄膜は、様々な機能デバイスを構成
するための重要な要素である。例えば磁気センサを構成
するＮｉＦｅＣｏ合金薄膜や、半導体デバイスに使用さ
れる配線用Ａｌ基合金薄膜等がその代表的な例である。
これらの金属薄膜は、その用途に応じて、技術的な課題
が異なるため、課題を解決するための技術的考え方も異
なるのが通例である。しかし、現在実用に供されている
それら金属薄膜を結晶性という観点から考えると、かな
り共通する技術的課題が見られる。例えば、金属磁気抵
抗素子や半導体デバイス等に使用されている金属薄膜に
は多結晶状態の薄膜が使用されているが、これらを単結
晶薄膜とすることで機能的に大幅に優れたものとなる。
磁気抵抗素子なら単結晶膜とすることで大きな結晶磁気
異方性が出現して高い感度が得られる。特に、最近Ｐａ
ｒｋｉｎ等によって見いだされたＣｏ／Ｃｕの多層膜
や、新庄等によるＣｏ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｃｕの多層膜
は、室温で１０％から、５０％を越える大きな磁気抵抗
効果を示すが、感度が小さいため、産業上の応用に供す
るのが困難な状態である。また、猪俣等によってＣｏ／
Ｃｕ多層膜を単結晶とすることにより感度の上昇がなさ
れている。これは、単結晶とすることにより、結晶磁気
異方性を利用して感度を上昇させているのである。

【０００３】Ａｌ基合金薄膜等は、半導体デバイス内の
配線膜等に用いられているが、エレクトロマイグレーシ
ョン、ストレスマイグレーション等による断線等、信頼
性を低下させる一因となっているが、Ａｌ単結晶膜を用
いることで断線を防ぎ、信頼性を大幅に上昇させること
が可能である。また、金属電極を使用したトランジスタ
素子は、高速動作デバイスとして有望であるが、電子を
高速で通過させるためには、単結晶金属である必要があ
る。このように、多結晶金属膜を単結晶化することによ
り、材料が持っている独自の本質的な性質を引出し、大
きな機能を発現させることが可能となる。

【０００４】しかし、単結晶を作製するためには、使用
される単結晶基板と膜材料との格子定数の相違に対処す
るため、成膜中の基板温度を高くし、結晶の表面の原子
を動きやすくする等の考慮が必要となり、成膜速度の低
い特殊な手法を取らざるを得ない。例えば、前述の猪俣
等によるＣｏ／Ｃｕ多層膜の単結晶の製造方法は、イオ
ンビームスパッタ法という特殊な方法を用い、成膜速度
も０．０２ｎｍ／ｓｅｃ以下で非常に遅いものであり、
実用に供するには生産性に問題がある。更にＡｌ単結晶
薄膜製造も、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法、或いはイオンク
ラスタビーム成膜法等特殊な手法で成膜しなければなら
ず、成膜速度も遅いことから実用に供するのは困難であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の問題
を解決するためになされ、高感度磁気抵抗素子用磁気抵
抗金属薄膜、多層膜、半導体デバイスに用いられる電極
膜或いは耐エレクトロマイグレーション性金属配線膜を
得るための単結晶金属薄膜及び多層膜の製造方法を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、単結晶基板上に該単結晶と格子定数の不
整合の絶対値が３％〜４０％以内の金属薄膜を成膜する
方法に於て、プラズマ法を利用し、膜面を照射するもの
であり、プラズマを利用して成膜され、成膜中に基板面
または膜面を照射する粒子のエネルギーが、５ｅＶから
３００ｅＶの範囲であるように制御され、０．１ｎｍ／
ｓｅｃ以上の高速で単結晶をエピタキシャル成長させる
ことを特徴とする単結晶金属薄膜の製造方法を提供す
る。特に、前記プラズマ法がＥＣＲスパッタ法からな
り、ターゲットに印加する電圧を、チャンバに対して−
５Ｖ乃至−３００Ｖの間で制御すると良い。また、上記
方法によって第一層を形成し、次にスパッタリング法、
真空蒸着法及びＣＶＤ法のいずれかの方法を用いて前記
第一層上に第二層以降の層を形成することを特徴とする
単結晶金属薄膜の多層膜の製造方法を提供する。

【０００７】

【作用】以下、本発明を詳細に説明する。単結晶金属薄
膜は、前述のように磁気抵抗素子や、半導体デバイスに
用いると有用であるが、その場合、基板がシリコン或い
は砒化ガリウムであったり、チタン酸ストロンチウム、
或いは酸化マグネシウム等であったり様々である。更
に、金属膜としてはアルミニウム、銅、ニッケル基合
金、コバルト基合金等用途によって種々の材料が用いら
れる。従って、基板の膜との格子定数が一致するのは稀
である。しかし、そのミスフィットは絶対値で３％〜４
０％の間に入る場合が殆どである。また通常、金属薄膜
の単結晶を得るには薄膜を構成する結晶格子の格子定数
と同じ格子定数を持つ単結晶基板を用い、その上に薄膜
をエピタキシャル成長させる。そのための手法としては
超高真空中でのＭＢＥ法が使用される。これは、気化さ
せた膜成分原子の運動方向を基板方向にそろえて原子を
飛ばし、基板上に堆積させる手法である。このとき、基
板上膜面に飛来した原子が膜面上を自由に移動して正し
い原子配置に落ち着くように基板を数百度に加熱し、原
子の表面拡散を促す必要がある。このような手法は、基
本的に膜を熱平衡状態に保ちながらエピタキシャル成長
させることが重要である。従って、基板と膜との間の格
子定数が異なる場合、即ち格子不整合がある場合、エピ
タキシャル成長させることは困難なものとなる。特に、
成膜速度が高く、生産性の高いスパッタリング法によっ
て大きな格子不整合がある場合に単結晶エピタキシャル
成長を行うのは、非常に困難である。格子不整合がある
ため、成膜中にその結晶性が不安定になり易い。また、
スパッタリング法に於ては、プラズマ雰囲気中にターゲ
ットと基板との両方をさらして成膜を行うため、ターゲ
ットからスパッタされた原子以外にも種々の粒子が膜面
に照射されることになる。このような膜面照射による効
果のうち、数十ｅＶのイオンによる照射効果は、残留ガ
ス成分として膜中に混入する不純物を膜中から除去した
り、基板上の膜原子の拡散を促したり、或いは膜表面を
平滑化することよって緻密な高品位の膜を作り出す効果
がある。しかし、数百ｅＶ以上の高エネルギー粒子によ
る照射は、膜に欠陥を生成したりすることによる悪影響
を及ぼし、更に膜の結晶性を不安定なものとする。この
ような高エネルギー粒子には、イオン、電子等の荷電粒
子及び電荷を持たない中性粒子のような高エネルギー粒
子がある。従って、これらの粒子のエネルギーを制御す
ることが重要である。荷電粒子については、適当な電極
を用いることによって電場をかけて減速してやれば良
い。

【０００８】ＥＣＲスパッタリング法に於ては、荷電粒
子は磁場勾配による拡散によって基板面に流れ込むた
め、そのエネルギーは、数十エレクトロンボルトと小さ
くなる。従って、特別な電極によって減速させることな
く高エネルギー荷電粒子による照射の影響をなくし、低
エネルギーイオン照射効果を得ることができる。しか
し、高エネルギー中性粒子による照射の影響は、依然と
して残る。

【０００９】スパッタリング法とは、主にイオン化した
ガス分子をターゲットに引き寄せてターゲットに衝突さ
せ、イオン粒子とターゲットとの間に力学的エネルギー
交換を生じさせ、ターゲットの原子をたたき出すように
なっている。しかし、このとき、力学的エネルギー交換
を行わずに電荷を失うだけのイオンが少数ながら存在す
る。このような粒子は、反跳原子（或いは分子）とな
り、そのエネルギーはターゲットにかけられた電圧とほ
ぼ同じ程度と考えられる。

【００１０】通常、スパッタリング法に於ては、数百ボ
ルト以上の電圧がかけられるために、数百エレクトロン
ボルト以上の中性粒子が膜面を照射することになり、膜
の結晶性を乱すことになる。このような条件下では、特
に基板結晶と膜との間の格子不整合が大きい場合、エピ
タキシャル成長は大きく阻害されることになる。しか
し、ターゲットへの印加電圧絶対値を小さくすることに
よってこのような中性反跳粒子のエネルギーを下げるこ
とができる。中性反跳粒子のエネルギーが３００エレク
トロンボルト以下に低下することで、膜の結晶性及びエ
ピタキシャル成長への悪影響が取り除かれることにな
る。

【００１１】また、ターゲットへの印加電圧絶対値があ
まり小さすぎると、ターゲットのイオンによるスパッタ
が効率よく行われなくなってしまう。このような印加電
圧絶対値の最小値は、ターゲット材料によって異なる
が、５Ｖ以上であることが好ましい。従ってこのような
ターゲット印加電圧は、装置によって若干の違いがある
が、チャンバを接地電位として−５Ｖから−３００Ｖの
範囲が適正である。しかし、再現性の良い結果を得るた
めには、−２０Ｖから−１００Ｖの範囲にあることが好
ましい。従来の平板型マグネトロンスパッタ法に於て、
このような低印加電圧時にはプラズマの安定的放電が阻
害され、安定した成膜が不可能となる。

【００１２】また、イオンビームスパッタ法に於ては、
構造上、ターゲットで反跳した中性ガス分子は、大部分
が基板の方向でなく、基板をそれて飛んで行くため、高
エネルギー中性粒子の影響が比較的小さく抑えられる。
しかし、少数ながらも基板を直撃する中性粒子も存在す
るため、安定性に欠ける。更に、成膜速度が非常に低い
ものとなってしまい実用性に欠ける。

【００１３】ＥＣＲスパッタ法に於ては、ターゲット印
加電圧によってプラズマの安定性は影響を受けず、更に
膜を照射する数十エレクトロンボルトの低エネルギーの
荷電粒子は、前述のように膜原子の膜面内での拡散を促
し、結晶性の高い膜を生成するため、基板結晶と膜結晶
との間に大きな格子不整合のある場合でも容易に高い成
膜速度でエピタキシャル成長が可能である。

【００１４】また、成膜中の膜面へのイオン照射によっ
て結晶成長させる手法として、イオンクラスタビーム成
膜法があるが、これは、蒸着源から蒸発させた原子（ま
たは原子クラスター）を電子で照射し、イオン化させて
低エネルギーで膜面へ飛ばす方法であるが、蒸着材料に
よるイオン化率の相違、イオン化した電子を加速する静
電レンズ系の制御等の不安定要素が多く、また成膜速度
も遅い。

【００１５】その他、イオン照射用のイオンガンを用意
し、アルゴンイオン等を成膜中に照射する方法もある
が、数十ｅＶのエネルギーのイオンを大量に膜面に照射
するのは通常のイオンガンでは困難であり、できたとし
てもやはりエネルギー制御のための静電レンズ、磁界レ
ンズ等の制御が煩雑となることから実用的とは云えず、
ＥＣＲスパッタ法に劣るものである。

【００１６】更に、ＥＣＲスパッタ法で数原子層のエピ
タキシャル層を基板上に成長させておけば表面のスパッ
タリング法で容易にエピタキシャル成長させることがで
きる。この場合、しっかりとした原子並びがした地層に
できているので、通常のスパッタリング法に於て指摘し
たような高エネルギー粒子の照射があっても、膜は安定
な単結晶として成長する。

【００１７】

【実施例】

（実施例１）本発明の実施例を図を用いて以下に説明す
る。図１にＥＣＲスパッタリング装置の概略を示す。到
達真空度５×１０^-7Ｔｏｒｒ以下まで排気した後、チャ
ンバ１内に３．５×１０^-4Ｔｏｒｒのアルゴンガスを導
入した。その後、プラズマ生成室２に約８７５Ｇａｕｓ
ｓの磁場をプラズマ生成室２の外側に設置したコイル３
から印加した。その後、プラズマ生成室２内に２．４５
ＧＨｚのマイクロ波を導入し、電子サイクロトロン共鳴
（ＥＣＲ）を起こし、高密度プラズマを作る。プラズマ
は、印加磁場によって生じる磁場勾配に沿って基板４の
方向に流れ出す。プラズマ生成室２と基板４との間にプ
ラズマ流を囲むように中空円筒形のＮｉ８０Ｆｅ２０合
金のターゲット４が配置されており、ターゲット５に電
圧を印加してアルゴンイオンを引き寄せ、スパッタリン
グを行う。本実施例に於てはチャンバ電位を接地電位と
して−３０Ｖのターゲット４電位を与えた。得られたタ
ーゲット電流は０．５Ａであり、成膜速度は０．２５ｎ
ｍ／ｓｅｃであった。また、基板４としてはＭｇＯ（１
１０）単結晶基板を用い、基板温度は室温とした。

【００１８】本試料のＸ線回折パターンを図２に示す。
この図よりＮｉ８０Ｆｅ２０成膜は（１１０）配向して
いることが分かる。Ｎｉ８０Ｆｅ結晶は、面心立方構造
なので、その薄膜は稠密結晶面である。（１１１）面が
基板４に平行となるのがエネルギー的に安定となる。通
常、多結晶膜の場合（１１１）配向で膜面内にランダム
な方位をもった結晶粒ができる。ＭｇＯ基板４とＮｉ８
０Ｆｅ薄膜との間の結晶不整合は、基板の結晶格子定数
を基準として約−１６％であり、ほぼ−２０％に近い。
通常のスパッタリング法や、ＭＢＥ法、或いはＭＯＣＶ
Ｄ法ではこのような配向は得られない。

【００１９】更に、本試料について電子チャネリングパ
ターンを観測すると、きれいなチャネリング図形が観測
され、膜面内での結晶方位も揃っていることを確認し、
膜が単結晶であることを確認した。チャネリング図形よ
り、膜面内での結晶方位も揃っていることを確認し、膜
が単結晶であることを確認した。チャネリング図形よ
り、膜面内のエピタキシャル関係は＜００１＞Ｎｉ８０
Ｆｅ２０／／＜００１＞ＭｇＯ、＜１１￣０＞Ｎｉ８０
Ｆｅ２０／／＜１１￣０＞ＭｇＯであることが分かっ
た。更に、膜面内に於て大きな結晶磁気異方性が観測さ
れ、磁化容易軸は、＜００１＞方向であった。容易軸方
向に１０エルステッドの磁場をかけると約５％の電気抵
抗変化を示し、高い感度で磁気抵抗効果を示すことが分
かる。

【００２０】（比較例１）ターゲット印加電圧のみを−
５００Ｖとし、他の条件は、実施例１と同一とした。本
例のＸ線回折パターンを図３に示す。図２に比較してＮ
ｉ８０Ｆｅ２０薄膜の（２２０）回折線が弱く、（１１
１）回折線が大きくなっていることが分かる。本試料に
於ては、電子チャネリングパターンもＳｉ観測されず、
多結晶であることが分かった。また、磁気異方性も観測
されず、磁気抵抗効果も観測されなかった。ターゲット
印加電圧を変化させて試料を作製したところ、印加電圧
の絶対値が３００Ｖ以上だと単結晶薄膜ができないこと
を確認した。更に、通常のスパッタリング法では、２０
０Ｖの印加電圧でも単結晶はできなかった。これらは、
高エネルギーの中性反跳アルゴン原子の効果である。

【００２１】（実施例２）ＭｇＯ（１１０）基板４上か
らＮｉ８０Ｆｅ２０（１ｎｍ）／Ｃｕ（６ｎｍ）／Ｃｏ
（１ｎｍ）／Ｃｕ（６ｎｍ）の順の四層膜を単位に１０
回積層した。ただし、ここでは、Ｎｉ８０Ｆｅ２０のみ
をＥＣＲスパッタリング法で作製し、ＣｏとＣｕは、通
常のＤＣマグネトロンスパッタリング条件は、アルゴン
圧力４×１０^-3Ｔｏｒｒ、成膜速度は、Ｃｕが０．２５
ｎｍ／ｓｅｃ、Ｃｏが０．３ｎｍ／ｓｅｃであった。図
４に本試料のＸ線回折図形を示す。Ｎｉ８０Ｆｅ２０、
Ｃｕ、及びＣｏの（２２０）回折ピークが重なってほぼ
一本となってでており、多層膜であることによる変調ピ
ークが両脇にでている。更に、低回折角側に一周期１４
ｎｍに相当する長周期回折パターンも観測され単結晶で
あることが確認された。基板４と多層膜とのエピタキシ
ャル関係は、実施例１と同じであった。また、膜面内＜
００１＞方向に磁化容易軸をもつ大きな磁気異方性も観
測された。更に、大きな磁気抵抗効果も観測され、磁化
容易軸方向である膜内面＜００１＞方向に磁場を印加し
た場合、約２０エルステッドの磁場で約１％／ｏｅの高
い感度を示した。

【００２２】（実施例３）基板４としてＭｇＯ（１０
０）基板を用いた。基板４上第１層としてＮｉ８０Ｆｅ
２０薄膜をＥＣＲスパッタリング法で０．６ｎｍ成長さ
せ、その後Ｃｕ薄膜をＤＣマグネトロンスパッタリング
法で５００ｎｍ成長させた。スパッタリング条件とし
て、ＥＣＲスパッタリングについてはターゲット印加電
圧の値をチャンバ電位に対して−１５Ｖとし、他の条件
は実施例１の場合と同じとした。マグネトロンスパッタ
リングについては、成膜速度を、１ｎｍ／ｓｅｃとし
た。図５に本試料のＸ線回折パターンを示す。Ｃｕの
（２００）ピークから、膜面に平行に（１００）結晶面
が配向したものとなっていることが分かる。本試料につ
いて電子チャネリングパターン観察を行うと、チャネリ
ング図形が観察され、膜面内でも結晶方向のそろった単
結晶膜であることを確認した。膜面内のエピタキシャル
関係は、＜０１０＞Ｃｕ／／＜０１０＞ＭｇＯ、＜００
１＞Ｃｕ／／＜００１＞ＭｇＯであった。本試料に於
て、下地のＮｉ８０Ｆｅ２０薄膜は、０．６ｎｍであ
り、高々３原子層しかないが、それでもその上に飛来す
るＣｕ原子へのエピタキシャルサイトを提供するのに充
分であることを示す。本試料をパターニングし、２５０
℃の雰囲気中で１×１０⁷Ａ／ｃｍ²の電流密度の電流を
流し、電気抵抗の時間変化を観察したが、２０００時間
経過しても電気抵抗はほとんど変化せず、良好な耐エレ
クトロマイグレーション性を示した。

【００２３】（実施例４）実施例３に於て下地膜材料と
して使用したＮｉ８０Ｆｅ２０の代わりに純Ｃｏを使用
した場合も実施例３と同様な結果を得た。また、純Ｎｉ
を使用してもやはり実施例３と同様な結果を得た。

【００２４】（実施例５）基板４としてＳｉ（１００）
単結晶基板を用いた。基板４上第１層に、ＡｇをＥＣＲ
スパッタリング法で０．５ｎｍ成膜し、その上にＣｕを
やはりＥＣＲスパッタリング法で５００ｎｍ成膜した。
ＥＣＲスパッタリング条件は、ターゲット印加電圧がＡ
ｇについては−５Ｖ、Ｃｕについては−２０Ｖであっ
た。他の条件は実施例１の場合と同じである。Ｘ線及び
電子チャネリングパターンの観察より、単結晶の（１０
０）配向Ｃｕ膜が得られることを確認した。エピタキシ
ャル関係は、膜面内で＜０１０＞Ｃｕ／／＜０１０＞Ｓ
ｉ、＜００１＞Ｃｕ／／＜００１＞Ｓｉであった。更
に、このＣｕ膜について実施例４に示した通電試験を行
ったところ、やはり２０００時間経過しても電気抵抗は
変化せず、良好な耐エレクトロマイグレーション性が得
られた。

【００２５】（実施例６）実施例５に於て用いたＣｕの
かわりに、Ａｌを用いて成膜した。即ち、Ｓｉ（１０
０）基板４の上のＡｇを１ｎｍ、Ａｌを５００ｎｍ、各
々ＥＣＲスパッタリング法にて成膜した。ＥＣＲスパッ
タリング条件は、実施例５と同様である。本試料のＡｌ
膜についてもＸ線及び電子チャネリングパターンから結
晶性を評価した。その結果、単結晶（１００）配向Ａｌ
膜となっていることを確認した。エピタキシャル関係
は、膜面内で＜０１０＞Ａｌ／／＜０１０＞Ｓｉ、＜０
０１Ａｌ＞／／＜００１＞Ｓｉであった。更に、このＡ
ｌ膜について実施例４に示した通電試験を行ったとこ
ろ、やはり２０００時間経過しても電気抵抗は変化せ
ず、良好な耐エレクトロマイグレーション性が得られ
た。

【００２６】（実施例７）実施例６に於て用いたＡｇの
代わりに、Ａｕ膜を用いて成膜した。即ち、Ｓｉ（１０
０）基板４の上にＡｕを１ｎｍ、Ａｌを５００ｎｍ、各
々ＥＣＲスパッタリング法にて成膜した。ＥＣＲスパッ
タリング条件は実施例５と同様である。本試料のＡｌ膜
についてもＸ線及び電子チャネリングパターンから、結
晶性を評価した。その結果、単結晶（１００）配向Ａｌ
膜となっていることを確認した。エピタキシャル関係
は、膜面内で＜０１０＞Ａｌ／／＜０１０＞Ｓｉ、＜０
０１＞Ａｌ／／＜００１＞Ｓｉであった。更に、このＡ
ｌ膜について実施例４に示した通電試験を行ったとこ
ろ、やはり２０００時間経過しても電気抵抗は変化せ
ず、良好な耐エレクトロマイグレーション性が得られ
た。更に、下地膜Ｐｄ或いはＰｔとして、同じ条件で作
製しても同様な結果が得られた。

【００２７】

【発明の効果】本発明によって開示された単結晶金属薄
膜の製造方法によって、高品質の金属単結晶薄膜或いは
金属単結晶多層薄膜を向し定数ミスフィットに大きい基
板上に従来の１０倍以上の高速で再現性よく製造するこ
とが可能となった。これを利用することにより、高い感
度と高出力をもった高性能磁気抵抗素子、高信頼性金属
配線膜、高性能トランジスタ等の製造を容易に行うこと
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＥＣＲスパッタリング装置の概略を示す断面図
である。

【図２】実施例１の試料のＸ線回折パターンを示すグラ
フ。

【図３】比較例１の試料のＸ線回折パターンを示すグラ
フ。

【図４】実施例２の試料のＸ線回折パターンを示すグラ
フ。

【図５】実施例３の試料のＸ線回折パターンを示すグラ
フ。

【符号の説明】

１チャンバ２プラズマ生成室３コイル４基板５ターゲット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単結晶基板上に該単結晶と格子定数の
不整合の絶対値が３％〜４０％以内の金属薄膜を成膜す
る方法に於て、プラズマ法を利用し、膜面を照射するものであり、プラ
ズマを利用して成膜され、成膜中に基板面または膜面を
照射する粒子のエネルギーが、５ｅＶから３００ｅＶの
範囲であるように制御され、０．１ｎｍ／ｓｅｃ以上の
高速で単結晶をエピタキシャル成長させることを特徴と
する単結晶金属薄膜の製造方法。
【請求項２】前記プラズマ法がＥＣＲスパッタ法か
らなり、ターゲットに印加する電圧を、チャンバに対し
て−５Ｖ乃至−３００Ｖの間で制御することを特徴とす
る請求項１に記載の単結晶金属薄膜の製造方法。
【請求項３】単結晶基板上に該単結晶と格子定数の
不整合の絶対値が３％〜４０％以内の金属薄膜を成膜す
る方法に於て、請求項１若しくは請求項２に記載の方法によって第一層
を形成し、次にスパッタリング法、真空蒸着法及びＣＶ
Ｄ法のいずれかの方法を用いて前記第一層上に第二層以
降の層を形成することを特徴とする単結晶金属薄膜の製
造方法。