JPS6130403B2 - - Google Patents
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- JPS6130403B2 JPS6130403B2 JP11738980A JP11738980A JPS6130403B2 JP S6130403 B2 JPS6130403 B2 JP S6130403B2 JP 11738980 A JP11738980 A JP 11738980A JP 11738980 A JP11738980 A JP 11738980A JP S6130403 B2 JPS6130403 B2 JP S6130403B2
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- Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は薄膜の形成方法に係り、特にマグネト
ロン・スパツタリング法により高面積抵抗値の薄
膜あるいは膜厚の薄い薄膜を再現性よく提供でき
る薄膜形成方法を提供するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for forming a thin film, and in particular provides a method for forming a thin film that can provide a thin film with a high area resistance value or a thin film with a thin film thickness with good reproducibility using a magnetron sputtering method. .
従来、タンタル等の難溶性金属を含む薄膜抵抗
器は、窒素、メタン、シラン等の活性ガスとアル
ゴン等の不活性ガスとの混合気体中で活性スパツ
タリングすることにより、窒化物、炭化物、硅化
物等の形態としてガラス、セラミツク、シリコン
ホウロウ等の基体上に付着形成され、薄膜抵抗器
やコンデンサ用基材等を提供するものであり、ス
パツタリング法としては、直流二極スパツタリン
グ、高周波スパツタリング、マグネトロン・スパ
ツタリング等の方法が用いられており、特にマグ
ネトロン・スパツタリング法は低電圧び高速度で
厚い薄膜を付着させることができる利点を有し最
近、急速に実用化研究が進められている。 Conventionally, thin film resistors containing refractory metals such as tantalum have been produced by active sputtering in a gas mixture of an active gas such as nitrogen, methane, or silane and an inert gas such as argon. It is deposited and formed on substrates such as glass, ceramics, silicone enamel, etc., and provides base materials for thin film resistors and capacitors, etc. Sputtering methods include DC bipolar sputtering, high frequency sputtering, magnetron sputtering, etc. Methods such as sputtering have been used, and magnetron sputtering in particular has the advantage of being able to deposit thick thin films at low voltage and at high speed, and research into its practical application has been rapidly progressing recently.
しかしながら、マグネトロン・スパツタリング
法を用いて高面積抵抗値即ち膜厚の薄い薄膜を付
着させる場合、マグネトロン・スパツタリングの
利点である高速度で厚い薄膜を短時間で付着でき
る点が逆に欠点となり、形成される薄膜の厚みの
制御が極めて困難になるものであり、従つて、製
造される薄膜抵抗器等の面積抵抗値あるいは薄い
薄膜の膜厚等も当然再現性に欠けるものであつ
た。例えば、200×10-3cmの厚みの薄膜を付着さ
せる場合、従来の直流二極スパツタリング法にお
いては約60秒を要するがマグネトロン・スパツタ
リング法の場合は僅かに６秒しか要せず、１秒の
誤差によつて膜厚が15％以上も異なる結果となる
ものであつた。 However, when using the magnetron sputtering method to deposit a thin film with a high area resistance value, that is, a thin film, the advantage of magnetron sputtering, which is that a thick thin film can be deposited in a short time at high speed, becomes a disadvantage. It is extremely difficult to control the thickness of the thin film produced, and therefore, the sheet resistance value of the manufactured thin film resistor or the like, or the thickness of the thin film, naturally lacks reproducibility. For example, when depositing a thin film with a thickness of 200 × 10 -3 cm, it takes about 60 seconds using the conventional DC bipolar sputtering method, but only 6 seconds using the magnetron sputtering method, and 1 second using the magnetron sputtering method. The film thickness differed by more than 15% due to the error.
かくの如きスパツタリング法においいて、従
来、薄膜の付着速度を低下させる方法としてスパ
ツタリング雰囲気中に水分あるいは酸素を導入
し、不活性ガス中に酸素ガス成分を含ませる方法
が知られており、例えば直流二極スパツタリング
法の場合、アルゴン圧20×10-3トール中に酸素ガ
スが５×10-4トール含まれると薄膜の付着速度は
酸素ガスのない場合に比較して約60％の大きさと
なるものであり、また、高周波スパツタリング法
においては１×10-3トールのアルゴン圧に５×
10-5トールの酸素が含まれると、薄膜の付着速度
は酸素ガスのない場合に比較して約70％の大きさ
になるものであつた。従つて、いずれのスパツタ
リング法においても、アルゴン圧と酸素圧との比
は（アルゴン圧）：（酸素圧｝＝１：0.05以下程
度で、薄膜の付着速度が酸素ガスのない場合の付
着速度の70％程度以下になるものであつた。しか
しながら、マグネトロン・スパツタリング法の場
合は、かくの如きアルゴン圧と酸素圧との比では
薄膜の付着速度が殆ど低下せず、薄い薄膜を再現
性よく得ることが極めて困難なものであつた。 In such sputtering methods, conventionally known methods of reducing the deposition rate of thin films include introducing moisture or oxygen into the sputtering atmosphere to include an oxygen gas component in the inert gas. In the case of the bipolar sputtering method, when oxygen gas is included in an argon pressure of 20 x 10 -3 Torr and oxygen gas is included at 5 x 10 -4 Torr, the deposition rate of the thin film is approximately 60% greater than when there is no oxygen gas. In addition, in the high frequency sputtering method, argon pressure of 1×10 -3 Torr and 5×
When 10 -5 Torr of oxygen was included, the deposition rate of the thin film was approximately 70% greater than that without oxygen gas. Therefore, in any sputtering method, the ratio of argon pressure to oxygen pressure is about (argon pressure): (oxygen pressure} = 1:0.05 or less, and the deposition rate of the thin film is about the same as the deposition rate in the absence of oxygen gas. However, in the case of the magnetron sputtering method, with such a ratio of argon pressure to oxygen pressure, the deposition rate of the thin film hardly decreases, and thin films can be obtained with good reproducibility. This was extremely difficult.
従つて本発明の目的は、マグネトロン・スパツ
タリングの利点である高速度で厚い薄膜を付着で
きる利点と、薄い薄膜を再現性よく製造できる利
点とを兼ね備えたマグネトロン・スパツタリング
法によるタンタル薄膜の形成方法を提供するもの
であり、特に酸素を含む混合物薄膜あるいは化合
物薄膜以下混合物薄膜と記する。）を提供するも
のである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for forming a tantalum thin film by magnetron sputtering, which has the advantage of being able to deposit a thick thin film at high speed, which is the advantage of magnetron sputtering, and the advantage of being able to manufacture thin thin films with good reproducibility. This is particularly referred to as a mixture thin film containing oxygen or a compound thin film, hereinafter referred to as a mixture thin film. ).
本発明はマグネトロン・スパツタリングにより
タンタル薄膜を付着させる方法において、雰囲気
ガスたるアルゴンの圧力を４×10-4トール乃至20
×10-3トールに保持し、而も酸素ガスの分圧を
（アルゴン圧）：（酸素圧）＝１：0.2〜１：１に
保持することを特徴とするものであり、特に酸素
の分圧を従来の高周波スパツタリング法あるいは
直流二極スパツタリング法の場合の酸素圧の10倍
乃至100倍の高圧とするものである。 The present invention is a method for depositing a tantalum thin film by magnetron sputtering, in which the pressure of argon, which is an atmospheric gas, is set to 4×10 -4 torr to 20 torr.
×10 -3 Torr, and the partial pressure of oxygen gas is maintained at (argon pressure): (oxygen pressure) = 1:0.2 to 1:1. The pressure is set to a pressure 10 to 100 times higher than the oxygen pressure in the conventional high frequency sputtering method or DC bipolar sputtering method.
以下に本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
マグネトロン・スパツタリング法において、ス
パツタリング電圧600V，スパツタリング電力
1kW、アルゴン圧４×10-3トールにてタンタル薄
膜を基板上に付着させた場合、薄膜の付着速度は
２×10-5cm／分であつた。このアルゴン雰囲気中
に、第１図に結果を示すように、従来の高周波ス
パツタリング法で用いられている５×10-5トール
即ち（アルゴン圧）：（酸素圧）＝１：0.013程度
の酸素圧を導入した場合の薄膜付着速度は、酸素
を導入しない場合の薄膜の付着速度の99％以上で
あり、酸素ガスの影響は殆ど認められなかつた。
高周波スパツタリング１の場合は同条件で薄膜の
付着速度が急激に30％程度も低下することを比較
して、マグネトロン・スパツタリング２の場合は
不純物ガスの影響が極めて小さくなることが判明
した。酸素の導入量を増加して（アルゴン圧）：
（酸素圧）＝１：0.4とした場合、高周波スパツタ
リング法の場合は付着される混合物薄膜がほぼ完
全な絶縁物である五酸化タンタル薄膜となるのに
対し、マグネトロン・スパツタリング法の場合は
比抵抗が400μΩ―cm程度の良好な薄膜抵抗器用
皮膜を提供するものであり、而も薄膜の付着速度
はアルゴンガスのみの場合の付着速度の60％程度
となり、付着される薄膜の付着速度及び膜厚の制
御も極めて容易となるものである。 In magnetron sputtering method, sputtering voltage 600V, sputtering power
When a tantalum thin film was deposited on a substrate at 1 kW and an argon pressure of 4×10 −3 Torr, the deposition rate of the thin film was 2×10 −5 cm/min. In this argon atmosphere, as shown in the results in Figure 1, the oxygen pressure used in the conventional high frequency sputtering method is about 5×10 -5 Torr, that is, (argon pressure): (oxygen pressure) = 1:0.013. The thin film deposition rate when oxygen was introduced was 99% or more of the thin film deposition rate when oxygen was not introduced, and almost no influence of oxygen gas was observed.
In the case of high-frequency sputtering 1, the thin film deposition rate suddenly decreased by about 30% under the same conditions, but in the case of magnetron sputtering 2, it was found that the influence of impurity gas was extremely small. Increase the amount of oxygen introduced (argon pressure):
(Oxygen pressure) = 1:0.4, the thin film of the mixture deposited in the case of the high frequency sputtering method becomes a thin film of tantalum pentoxide, which is an almost perfect insulator, whereas in the case of the magnetron sputtering method, the specific resistance It provides a good film for thin film resistors with a resistance of about 400μΩ-cm, and the deposition speed of the thin film is about 60% of the deposition speed when using only argon gas, and the deposition speed and thickness of the thin film to be deposited are It also becomes extremely easy to control.
実験によれば、アルゴン圧が４×10-4トール乃
至20×10-3トールで、アルゴン圧て酸素圧との比
が（アルゴン圧）：（酸素圧）＝１：0.2乃至１：
１で良好な結果が得られた。従つて酸素の分圧は
従来の直流二極スパツタリング法あるいは高周波
スパツタリング法の場合の10倍乃至100倍の高圧
であり、それ故この酸素圧領域で従来の直流二極
スパツタリング法あるいは高周波スパツタリング
法により基体上に付着される酸素との混合物薄膜
は、ほぼ完全な絶縁物となるのに対し、本発明の
薄膜形成方法により付着される混合物薄膜は良好
な抵抗器用薄膜をも提供できるものであり、而も
本発明の場合は適度に低い薄膜付着速度を具備す
ることにより、薄膜の膜厚を精度良く制御でき、
比較的短時間で所望の厚さの薄膜を得ることがで
きるものである。 According to experiments, the argon pressure is 4×10 -4 Torr to 20×10 -3 Torr, and the ratio of argon pressure to oxygen pressure is (argon pressure): (oxygen pressure) = 1:0.2 to 1:
1 gave good results. Therefore, the partial pressure of oxygen is 10 to 100 times higher than that in the conventional DC bipolar sputtering method or high frequency sputtering method. The mixture thin film with oxygen deposited on the substrate becomes a nearly perfect insulator, whereas the mixture thin film deposited by the thin film forming method of the present invention can also provide a good resistor thin film. However, in the case of the present invention, by providing a suitably low thin film deposition rate, the thickness of the thin film can be controlled with high precision.
A thin film of a desired thickness can be obtained in a relatively short time.
従つて前記タンタル薄膜形成方法はほんの一例
を示したものであり、スパツタリング雰囲気とし
ては純粋なアルゴンガスと、活性ガスとしての酸
素のみに限定されるべきものではなく、活性ガス
としては酸素あるいは水分に加えて窒素、シラ
ン、メタン等のガスも当然添加できるものである
ことは論を持たない。また付着されるタンタル薄
膜は抵抗器やコンデンサ等の受動素子に限定され
べきものではなく、MOS半導体等に使用できる
ものであり、薄膜の用途も特に限定されるべきも
のではない。 Therefore, the above method for forming a tantalum thin film is merely an example, and the sputtering atmosphere should not be limited to pure argon gas and oxygen as an active gas. In addition, there is no question that gases such as nitrogen, silane, and methane can also be added. Further, the tantalum thin film to be deposited is not limited to passive elements such as resistors and capacitors, but can be used for MOS semiconductors, etc., and the application of the thin film is not particularly limited.
第１図はマグネトロン・スパツタリング法及び
高周波スパツタリング法により薄膜を付着させた
場合の薄膜付着速度を示した特性図で、縦軸は
（混合ガス中の薄膜付着速度）／（アルゴン中の
薄膜付着速度）を示し、横軸は（酸素圧）／（ア
ルゴン圧）を示したものである。
尚図において、１……高周波スパツタリングの
場合の特性、２……マグネトロン・スパツタリン
グの場合の特性を示す。
Figure 1 is a characteristic diagram showing the thin film deposition speed when thin films are deposited by magnetron sputtering method and high frequency sputtering method. The vertical axis is (thin film deposition speed in mixed gas) / (thin film deposition speed in argon). ), and the horizontal axis shows (oxygen pressure)/(argon pressure). In the figure, 1...Characteristics in the case of high frequency sputtering and 2...Characteristics in the case of magnetron sputtering are shown.
Claims (1)
ール乃至20×10-3トールに保持され、活性ガスと
して少なくとも酸素が含まれ、該酸素のガス圧力
と該アルゴンのガス圧力との比が（0.2乃至
1.0）：1.0である雰囲気中において、タンタルを
マグネトロン・スパツタリングすることを特徴と
するタンタル薄膜の形成方法。1 The pressure of argon, which is an atmospheric gas, is maintained at 4 × 10 -4 Torr to 20 × 10 -3 Torr, at least oxygen is included as an active gas, and the ratio of the oxygen gas pressure to the argon gas pressure is ( 0.2～
1.0): A method for forming a tantalum thin film characterized by magnetron sputtering tantalum in an atmosphere of 1.0.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11738980A JPS5740902A (en) | 1980-08-26 | 1980-08-26 | Methdo of forming thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11738980A JPS5740902A (en) | 1980-08-26 | 1980-08-26 | Methdo of forming thin film |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5740902A JPS5740902A (en) | 1982-03-06 |
| JPS6130403B2 true JPS6130403B2 (en) | 1986-07-14 |
Family
ID=14710434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11738980A Granted JPS5740902A (en) | 1980-08-26 | 1980-08-26 | Methdo of forming thin film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5740902A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62246310A (en) * | 1986-04-21 | 1987-10-27 | 松下電工株式会社 | Hair dryer |
-
1980
- 1980-08-26 JP JP11738980A patent/JPS5740902A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62246310A (en) * | 1986-04-21 | 1987-10-27 | 松下電工株式会社 | Hair dryer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5740902A (en) | 1982-03-06 |
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