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JPH0627344B2 - Thin film formation method - Google Patents
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JPH0627344B2 - Thin film formation method - Google Patents

Thin film formation method

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JPH0627344B2
JPH0627344B2 JP12758088A JP12758088A JPH0627344B2 JP H0627344 B2 JPH0627344 B2 JP H0627344B2 JP 12758088 A JP12758088 A JP 12758088A JP 12758088 A JP12758088 A JP 12758088A JP H0627344 B2 JPH0627344 B2 JP H0627344B2
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carbon
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典也 石田
麻里 佐々木
光範 坂間
武 深田
直樹 広瀬
光憲 土屋
篤 川野
一寿 中下
順一 竹山
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Description

【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 本発明はスパッタ効果を伴わせつつ成膜させるプラズマ
気相反応方法であって、かつ一度に多量の基体上に被膜
形成を行う気相反応方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Use of the Invention" The present invention relates to a plasma vapor phase reaction method for forming a film with a sputtering effect, and a vapor phase reaction method for forming a film on a large amount of a substrate at once. Regarding

本発明はかかる薄膜の1例として、ビッカース硬度2000
Kg/mm2以上を有する炭素または炭素を主成分とする被
膜、窒化珪素被膜、酸化珪素被膜、窒化チタンまたはこ
れらの多層膜を基体の被形成面上にコーティングするこ
とにより、これら固体の表面の補強材、または機械スト
レスに対する保護材を得んとしたものである。
The present invention, as an example of such a thin film, has a Vickers hardness of 2000.
By coating carbon having a Kg / mm 2 or more or a film containing carbon as a main component, a silicon nitride film, a silicon oxide film, titanium nitride or a multilayer film of these on the surface on which the substrate is formed, It is intended to obtain a reinforcement material or a protection material against mechanical stress.

「従来技術」 一般にプラズマCVD 法においては、被形成面をスパッタ
(損傷)しないように注意して成膜する方法が有効であ
るとされている。それらにはアモルファス珪素等の膜を
作製する場合である。しかし他法、逆にプラズマCVD 法
でありながら、スパッタ効果を伴わせつつ成膜させる方
法も知られている。その代表例である炭素膜のコーティ
ングに関しては、本発明人の出願になる特許願『炭素被
膜を有する複合体およびその作製方法』(特願昭56−14
6936(特開昭58−48428 )昭和56年9月17日出願)が知
られている。しかしこれらは平行平板型の一方の電極
(カソード側)に基板を配設し、その上面に炭素膜を成
膜する方法である。またはマイクロ波励起方法により活
性種を強く励起して、基板上に硬い炭素膜を成膜する方
法である。
“Prior Art” Generally, in the plasma CVD method, it is said that a method of forming a film with care so as not to sputter (damage) the surface to be formed is effective. This is the case in which a film of amorphous silicon or the like is formed. However, there is also known another method, conversely, a method of forming a film with a sputtering effect while using the plasma CVD method. Regarding the coating of a carbon film, which is a typical example thereof, a patent application entitled “Composite with carbon coating and method for producing the same” filed by the present inventor (Japanese Patent Application No. 56-14)
6936 (Japanese Patent Laid-Open No. 58-48428, filed September 17, 1981) is known. However, these are methods in which a substrate is disposed on one electrode (cathode side) of the parallel plate type and a carbon film is formed on the upper surface thereof. Alternatively, it is a method of strongly exciting active species by a microwave excitation method to form a hard carbon film on a substrate.

「従来の問題点」 しかし、かかるスパッタ効果を伴わせつつ成膜させる従
来例は、被膜を大面積に成膜できないばかりか、凹凸を
有する基体または一度に多量に基体上に膜を作ることが
できない。このため、大容量空間に多量の基体を配設し
て、これらに一度に被膜を形成する方法が求められてい
た。本発明はかかる目的のためになされたものである。
"Problems of the prior art" However, in the conventional example of forming a film with such a sputtering effect, it is not possible to form a coating film over a large area, and it is not possible to form a substrate having irregularities or a large number of films on the substrate at one time. Can not. Therefore, there has been a demand for a method of arranging a large amount of substrates in a large capacity space and forming a coating film on them at one time. The present invention has been made for such a purpose.

「問題点を解決すべき手段」 本発明は、筒状構造を有し、この筒構造体内に被形成面
を有する基体を複数個配設する。そしてその筒構造体の
開口の一端および他端に一対の電極を配設する。そして
この一対の電極に第1の交番電圧の出力側のマッチング
コイルの一端および他端とを互いに連結して、対称また
は対称に近い交番電極を印加する。さらにそのコイルの
接地レベルにある中点と被形成面を有する基体または基
体ホルダとの間に他の第2の交番電圧を印加し、この基
体ホルダ(単にホルダともいう)または基体を第3の電
極として作用せしめ、この基体上にスパッタ効果を伴わ
せつつ薄膜を形成せんとしたものである。
"Means for Solving Problems" The present invention has a tubular structure, and a plurality of substrates having a surface to be formed are arranged in the tubular structure. Then, a pair of electrodes is arranged at one end and the other end of the opening of the tubular structure. Then, one end and the other end of the matching coil on the output side of the first alternating voltage are connected to the pair of electrodes, and a symmetrical or nearly symmetrical alternating electrode is applied. Further, another second alternating voltage is applied between the midpoint of the coil at the ground level and the base body or base body holder having the surface to be formed, and this base body holder (also simply referred to as a holder) or the third base body By acting as an electrode, a thin film is not formed on this substrate with a sputtering effect.

そして第1の交番電圧を1〜50MHz のグロー放電の生じ
やすい周波数とし、さらに第2の交番電圧を1〜500KHz
の反応性気体に運動エネルギを加えやすい周波数として
印加する。さらにこの第2の交番電圧の一方とマッチン
グコイルの中点とはともに接地レベルにあり即ち第2の
交番電圧の出力側には負の直流の自己バイアスが重畳し
て印加される。すると第1の交番電圧により活性化した
気体を自己バイアスにより基体上に加速し、さらに基体
上での不要のチャージアップした電荷を第2の交番電圧
により除去する。かくして表面にも被膜形成を行い得る
ようにしたものである。
Then, the first alternating voltage is set to a frequency of 1 to 50 MHz at which glow discharge is likely to occur, and the second alternating voltage is set to 1 to 500 KHz.
The kinetic energy is applied to the reactive gas as a frequency that is easy to add. Further, one of the second alternating voltage and the midpoint of the matching coil are both at the ground level, that is, a negative DC self-bias is superimposed and applied to the output side of the second alternating voltage. Then, the gas activated by the first alternating voltage is accelerated on the substrate by the self-bias, and unnecessary charge-up charges on the substrate are removed by the second alternating voltage. Thus, a film can be formed on the surface.

そしてこの薄膜の形成の1例として、エチレン(C2H4)、
メタン(CH4),アセチレン(C2H2)のような炭化水素気体ま
たは弗化炭素の如き炭素弗化物気体を導入し、分解せし
めることによりSP3 軌道を有するダイヤモンドと類似の
C−C結合を作り、光学的エネルギバンド巾(Eg とい
う)が1.0eV 以上、好ましくは1.5 〜5.5eV を有するビ
ッカース硬度が2000Kg/mm2以上、好ましくは4500Kg/mm2
以上、理想的には6500Kg/mm2というダイヤモンド類似の
硬さを有する炭素膜を形成した。さらにジシラン(Si
2H6) とアンモニア(NH3) との反応によって室温(基体
温度を意図的に加熱することなく)で窒化珪素膜を作製
した。この窒化珪素膜は抵抗率1.7 〜2.0,1/10弗酸での
エッチ速度2〜10Å/秒ときわめて緻密(通常の窒化珪
素膜は30Å/ 秒程度のエッチ速度を有する)な膜であ
る。さらに基体上に窒化珪素膜とその上に前記した炭素
膜を形成する多層膜とした。
And as an example of the formation of this thin film, ethylene (C 2 H 4 ),
Introducing a hydrocarbon gas such as methane (CH 4 ), acetylene (C 2 H 2 ) or a carbon fluoride gas such as carbon fluoride, and decomposing it, the CC bond similar to diamond having an SP 3 orbital With an optical energy band width (called Eg) of 1.0 eV or more, preferably 1.5 to 5.5 eV and a Vickers hardness of 2000 Kg / mm 2 or more, preferably 4500 Kg / mm 2
As described above, ideally, a carbon film having a diamond-like hardness of 6500 Kg / mm 2 was formed. Furthermore, disilane (Si
A silicon nitride film was formed at room temperature (without intentionally heating the substrate temperature) by reacting 2 H 6 ) with ammonia (NH 3 ). This silicon nitride film has a resistivity of 1.7 to 2.0 and an etching rate of 2 to 10 Å / sec with 1/10 hydrofluoric acid and is extremely dense (a normal silicon nitride film has an etching rate of about 30 Å / sec). Further, a multilayer film is formed by forming a silicon nitride film on the substrate and the carbon film described above on the silicon nitride film.

またシラン(SiH4)の亜酸化窒素(N2O) との反応により、
酸化珪素(SiO4)膜を形成した。この成膜も基体は室温と
したが、成膜された酸化珪素被膜はきわめて緻密な膜で
あった。この成膜に際し、リンまたはホウ素をフォスヒ
ンまたはジボランを用いて同時に添加し、リンガラスま
たはホウ素ガラスを作ってもよい。
Also, by the reaction of silane (SiH 4 ) with nitrous oxide (N 2 O),
A silicon oxide (SiO 4 ) film was formed. In this film formation, the substrate was at room temperature, but the formed silicon oxide film was an extremely dense film. At the time of this film formation, phosphorus or boron may be added at the same time using fossine or diborane to form phosphorus glass or boron glass.

本発明は、さらにこの被膜が形成される基体材料とし
て、ガラス、セラミックス、金属、磁性体、プラスチッ
クス(有機樹脂ともいう)、酸化物超伝導材料に対して
適用せしめた。また、基体の形状として、板状、皿状、
容器、ピンセット、シリコンウエハまたはウエハホルダ
用カセット、ジグ、棒状材料に対しても可能とせしめ
た。
The present invention is further applied to glass, ceramics, metals, magnetic materials, plastics (also referred to as organic resins), and oxide superconducting materials as substrate materials on which this coating film is formed. In addition, as the shape of the substrate, a plate shape, a dish shape,
It is also possible for containers, tweezers, silicon wafer or wafer holder cassettes, jigs, and rod-shaped materials.

以下に図面に従って本発明に用いられた複合体の作製方
法を記す。
The method for producing the composite used in the present invention will be described below with reference to the drawings.

「実施例1」 第1図は本発明の薄膜形成方法を実施するためのプラズ
マCVD 装置の概要を示す。
Example 1 FIG. 1 shows an outline of a plasma CVD apparatus for carrying out the thin film forming method of the present invention.

図面において、プラズマCVD 装置の反応容器(7) はロー
ド/アンロード用予備室(7′)とゲート弁(9) で仕切ら
れている。そしてガス系(10)において、キャリアガスで
ある水素または窒素を(11)より、反応性気体である炭化
水素気体、例えばメタン、エチレンを(12)より、また珪
化物気体例えばモノシラン、ジシランを(13)より、また
アンモニアまたは酸素化物気体を(14)より、バルブ(2
8)、流量計(29)をへて反応系(30)中にノズル(25)より導
入する。すると、ジシランとアンモニアとを導入すると
窒化珪素膜が成膜でき、また炭化物気体を導入するとダ
イヤモンド状炭素膜が成膜できる。モノシラント酸化物
気体とを導入すると、酸化珪素膜を作ることができる。
In the drawing, the reaction vessel (7) of the plasma CVD apparatus is partitioned by a loading / unloading preliminary chamber (7 ') and a gate valve (9). And in the gas system (10), hydrogen or nitrogen as a carrier gas from (11), a hydrocarbon gas as a reactive gas such as methane or ethylene from (12), and a silicide gas such as monosilane or disilane ( 13) and ammonia or oxygenate gas from (14) to the valve (2
8) Introduce the flow meter (29) into the reaction system (30) through the nozzle (25). Then, a silicon nitride film can be formed by introducing disilane and ammonia, and a diamond-like carbon film can be formed by introducing a carbide gas. A silicon oxide film can be formed by introducing a monosilane oxide gas.

反応系(30)では、筒構造体(2)(円筒または四角の枠構造
を有する)を有し、この上方および下方の開口部にはこ
の開口部を覆うようにフード(8),(8′)を有する。そし
てこのフード(8),(8′)に配設された一対の同一形状を
有する第1および第2の電極(3),(3′)をアルミニウム
の金属メッシュで構成せしめる。反応性気体はノズル(2
5)より下方向に放出される。第3の電極はホルダをアル
ミニウムとし、この表面をアルマイト処理によりアルミ
ナコートをして直流的には絶縁化し、交流的には導電化
して設けた。そしてこの絶縁膜上に被形成面を有する基
体を配設した。このホルダに保持されて基体(1-1),(1-
2),・・・(1-n) 即ち(1) には第2の交番電圧より負の
直流バイアスが印加された1〜1000KHzの交番電圧が印
加されている。第1の高周波の交番電圧によりプラズマ
化した反応性気体は、反応空間(60)に均一に分散し、こ
の枠(2) より外部(6) にはプラズマ状態で放出しないよ
うにして反応容器内壁に付着しないようにした。電源系
(40)には二種類の交番電圧が印加できるようになってい
る。第1の交番電圧は1〜1000MHz例えば13.56の高周波
電源(15)よりマッチングトランス(16)に至る。このマッ
チングトランスは、対称型または概略対称型の出力を有
し、一端(4) および他端(4′)は一対の第1および第2
の電極(3),(3′)にそれぞれに連結されている。またト
ランスの出力側中点(5) は接地レベルに保持され、第2
の1〜500KHz例えば50KHz の交番電圧(17)が印加されて
いる。そしてその出力は、ホルダ(1′-1′),(1′-2′),
・・・(1′-n′) 即ち(1′)または基体(1) を構成する
第3の電極(2) に連結されている。基体が導電性の場合
は、この基体に直接出力端を連結すればよい。また基体
が絶縁性の場合は絶縁膜コートがなされた導体のホルダ
に出力端を連結すれば交流的に導電性であるため被膜形
成が可能である。かくして反応空間にプラズマ(60)が発
生する。排気系(20)は、圧力調整バルブ(21),ターボ分
子ポンプ(22),ロータリーポンプ(23)をへて不要気体を
排気する。
The reaction system (30) has a tubular structure (2) (having a cylindrical or square frame structure), and the upper and lower openings of the hood (8), (8) so as to cover the opening. ′). Then, the pair of first and second electrodes (3) and (3 ') having the same shape, which are arranged on the hoods (8) and (8'), are made of a metal mesh of aluminum. Reactive gas is discharged from the nozzle (2
5) It is released downward. The holder of the third electrode was made of aluminum, and its surface was coated with alumina by alumite treatment to insulate it in terms of direct current and make it conductive in terms of alternating current. Then, a substrate having a surface to be formed was arranged on this insulating film. The substrate (1-1), (1-
2), ... (1-n) That is, in (1), an alternating voltage of 1 to 1000 KHz to which a negative DC bias is applied from the second alternating voltage is applied. The reactive gas that has been turned into plasma by the alternating voltage of the first high frequency is uniformly dispersed in the reaction space (60), and is prevented from being discharged in the plasma state from the frame (2) to the outside (6). So that it doesn't stick to. Power system
Two types of alternating voltage can be applied to (40). The first alternating voltage reaches the matching transformer 16 from the high frequency power source 15 of 1 to 1000 MHz, for example 13.56. The matching transformer has a symmetrical or roughly symmetrical output, and one end (4) and the other end (4 ') have a pair of first and second outputs.
Of electrodes (3) and (3 '). Also, the output output midpoint (5) is held at ground level and
The alternating voltage (17) of 1 to 500 KHz, for example 50 KHz, is applied. And the output is the holder (1'-1 '), (1'-2'),
(1'-n '), that is, (1') or the third electrode (2) constituting the substrate (1). If the base is conductive, the output end may be directly connected to the base. If the substrate is insulative, the film can be formed by connecting the output end to a holder of a conductor coated with an insulating film, which is AC conductive. Thus, plasma (60) is generated in the reaction space. The exhaust system (20) exhausts unnecessary gas through the pressure control valve (21), the turbo molecular pump (22), and the rotary pump (23).

これらの反応性気体は、反応空間(60)で0.001 〜1.0tor
r 例えば0.05torrとし、この筒構造体(2) は四角形を有
し、例えば巾80cm、奥行き80cm、縦40cmとした。かかる
空間において0.5 〜5KW(単位面積あたり0.3 〜3W/cm2)
例えば1KW(単位面積あたり0.6W/cm2の高エネルギ) の第
1の高周波電界を加える。さらに第2の交番電圧による
交流バイヤスの印加により、被形成面上には-200〜-600
V (例えばその出力は500W)の負自己バイアス電圧
が印加されており、この負の自己バイアス電圧により加
速された反応性気体を基体上でスパッタしつつ成膜し、
かつ緻密な膜とすることができた。
These reactive gases are 0.001-1.0tor in the reaction space (60).
r is, for example, 0.05 torr, and this tubular structure (2) has a quadrangular shape, and has, for example, a width of 80 cm, a depth of 80 cm, and a length of 40 cm. In such space 0.5 ~5KW (per unit area 0.3 ~3W / cm 2)
For example, a first high frequency electric field of 1 KW (high energy of 0.6 W / cm 2 per unit area) is applied. Furthermore, by applying the AC bias with the second alternating voltage, -200 to -600 on the surface to be formed.
A negative self-bias voltage of V (for example, its output is 500 W) is applied, and the reactive gas accelerated by this negative self-bias voltage is sputtered on the substrate to form a film.
Moreover, it was possible to obtain a dense film.

もちろん、この四角形(直方体)の筒構造体の高さを設
計上の必要に応じて20cm〜1m、また一辺を30cm〜3mとし
てもよい。また第1の交番電圧も上下間ではなく、図面
を装置の上方より示した如く、前後間に配設して加えて
もよい。
Of course, the height of the rectangular (rectangular parallelepiped) tubular structure may be 20 cm to 1 m, and one side may be 30 cm to 3 m, depending on the design requirements. The first alternating voltage may also be applied between the front and back, as shown in the drawing from above the device, instead of between the top and bottom.

かくして対称型マッチングトランス(16)の出力側の端子
(4),(4′)とし、中点をカソード側のスパッタ効果を有
すべき電源側とするため、接地電位とした。反応性気体
は、例えばエチレンまたはアセチレンとした。この反応
容器の前方および後方(図示せず)には加熱または冷却
手段を有し、基体を450 ℃〜-100℃、代表的には室温に
保持させる。かくして被形成面上はビッカーズ硬度2000
Kg/mm2以上を有するとともに、熱伝導度2.5W/cm deg以
上のC-C 結合を多数形成したアモルファス構造または結
晶構造を有する炭素を生成させた。成膜速度は100 〜10
00Å/分を有していた。特に例えば表面温度を室温(外
部加熱なし)とし、第2の交番電圧により交流バイアス
のVpp を±300 〜±1000V とし、直流の負バイアス-100
〜-500V とを加えた場合、その成膜速度は100 〜200
A/(メタンを用いた場合)、500 〜1000A/分(エチ
レンを用いた場合)を得た。これらはすべてビッカース
硬度が2000Kg/mm2以上を有する条件のみを良品とした。
Thus the terminals on the output side of the symmetrical matching transformer (16)
(4) and (4 ') were set to the ground potential so that the midpoint is on the power source side which should have the sputtering effect on the cathode side. The reactive gas was ethylene or acetylene, for example. Front and rear (not shown) of this reaction vessel have heating or cooling means to keep the substrate at 450 ° C to -100 ° C, typically room temperature. Thus, the Vickers hardness of 2000 on the surface to be formed
Carbon having an amorphous structure or a crystalline structure, which has a Kg / mm 2 or more and a large number of CC bonds with a thermal conductivity of 2.5 W / cm deg or more, was generated. Deposition rate is 100 to 10
Had 00Å / min. Particularly, for example, the surface temperature is set to room temperature (without external heating), the AC bias Vpp is set to ± 300 to ± 1000 V by the second alternating voltage, and the DC negative bias is set to -100.
~ -500V, the film forming speed is 100 ~ 200
A / (when methane was used) and 500 to 1000 A / min (when ethylene was used) were obtained. All of these were regarded as good products only under the condition that the Vickers hardness was 2000 Kg / mm 2 or more.

反応後の不純物、不要物は排気系(20)よりターボ分子ポ
ンプ(22)、ロータリーポンプ(23)を経て排気される。
Impurities and unnecessary substances after the reaction are exhausted from the exhaust system (20) through the turbo molecular pump (22) and the rotary pump (23).

かくして基体である半導体(例えばシリコンウエハ),
セラミックス、磁性体、金属、酸化物超伝導材料または
電気部品の基体がホルダに仮付けまたは配設された基体
表面上に、炭素特に炭素中に水素を25モル%以下含有す
る炭素、またはP、IまたはN型の導電型を有する炭素
を主成分とする被膜を形成させることができる。
Thus, the base semiconductor (eg, silicon wafer),
On the surface of a substrate on which a ceramic, magnetic substance, metal, oxide superconducting material or electric component substrate is temporarily attached or disposed on a holder, carbon, particularly carbon containing 25 mol% or less of hydrogen, or P, A coating film containing carbon having an I or N conductivity type as a main component can be formed.

「実施例2」 この実施例は実施例1で用いた装置により作製した窒化
珪素膜の作製例である。
Example 2 This example is an example of producing a silicon nitride film produced by the apparatus used in Example 1.

第1図において、ジシラン(Si2H6) とアンモニア(NH3)
とキャリアガス(N2)とを1:3:5 の流量比とした。さらに
第1の交番電圧として13.56MHzの周波数、800Wの出力で
印加した。また第2の交番電圧として50KHz の周波数を
印加し、Vpp 電圧±750Vを印加した。セルフバイアスは
-130V であった。反応圧力は0.05torrとした。成膜温度
は室温である。すると成膜速度として3.1 Å/ 秒を得
た。その窒化珪素膜の屈折率は1.774 を有し、1/10弗酸
でのエッチングトレイは3.75Å/秒であった。赤外線吸
収スペクトルでは窒化珪素膜を示すSi-N結合の880cm -1
の吸収がみられ、Si-O結合の1100cm-1の波長での吸収は
みられなかった。この1/10弗酸でエッチレイトはこの被
形成面をアノード側とした時、基板温度が350 ℃であっ
ても、30Å/秒であることを考えると、きわめて緻密な
膜であることがわかる。
In Figure 1, disilane (Si 2 H 6 ) and ammonia (NH 3 )
The carrier gas (N 2 ) and the flow ratio were 1: 3: 5. Further, the first alternating voltage was applied at a frequency of 13.56 MHz and an output of 800 W. A frequency of 50 KHz was applied as the second alternating voltage, and a Vpp voltage of ± 750 V was applied. Self bias
It was -130V. The reaction pressure was 0.05 torr. The film forming temperature is room temperature. Then, a film deposition rate of 3.1 Å / sec was obtained. The silicon nitride film had a refractive index of 1.774 and the etching tray with 1/10 hydrofluoric acid was 3.75Å / sec. Infrared absorption spectrum indicates a silicon nitride film with 880 cm -1 Si-N bond
The absorption of Si-O bond was not observed at the wavelength of 1100 cm -1 . This 1/10 hydrofluoric acid etch rate is 30 Å / sec when the surface to be formed is on the anode side, even if the substrate temperature is 350 ° C. .

この時、基体は集積回路が作られたシリコンウエハ上の
ファイナルコーティングまたリードフレーム上にICチッ
プが作られ、さらにワイヤボンディングがなされたもの
を用いた。この実施例においてはホルダをアルミニウム
とし、ここに第2の交番電圧を加え、この上面の絶縁膜
を介して基体上に成膜をした。
At this time, the substrate used was a final coating on a silicon wafer on which an integrated circuit was formed, or an IC chip formed on a lead frame and further wire-bonded. In this embodiment, the holder is made of aluminum, a second alternating voltage is applied thereto, and a film is formed on the substrate through the insulating film on the upper surface.

「実施例3」 この実施例は実施例2で作られた窒化珪素膜上に実施例
1で作られた炭素膜を形成した。
Example 3 In this example, the carbon film made in Example 1 was formed on the silicon nitride film made in Example 2.

炭素膜は一般にガラス基板上に直接密接して形成させん
とすると、長期間の使用に関しピーリングをしてしま
う。それはガラスの成分である酸素と炭素とが互いに反
応し、気体のCOx を作り、界面から剥離がおきてしまう
ためである。
Generally, if the carbon film is not directly formed on the glass substrate, it causes peeling for long-term use. This is because oxygen and carbon, which are glass components, react with each other to form COx in the form of gas, which causes separation from the interface.

このため、この実施例ではガラス基板上にまず窒化珪素
膜を100 〜1000Åの厚さに形成した。さらに同一反応炉
で窒化膜形成用の反応性気体を排除した後、炭素膜形成
用の反応性気体を導入してその上に炭素膜を0.1 〜1μ
の厚さに形成した。
Therefore, in this example, a silicon nitride film was first formed on the glass substrate to a thickness of 100 to 1000Å. Further, after removing the reactive gas for forming the nitride film in the same reaction furnace, the reactive gas for forming the carbon film is introduced, and the carbon film is deposited on the carbon film by 0.1 to 1 μm.
Formed to a thickness of.

するとこの基板を85℃、相対湿度85%の雰囲気に1000時
間おいても、まったくピーリングすることがなかった。
Then, even when this substrate was placed in an atmosphere of 85 ° C. and a relative humidity of 85% for 1000 hours, it did not peel at all.

「実施例4」 この実施例は実施例1の装置を用いて作製した酸化珪素
膜の作製例である。モノシランN2O とN2とを1:3:10の割
合で混合した。第1交番電圧として13.56MHzを、第2の
交番電圧として50KHz を実施例2と同様に室温で成膜さ
せ実施した。成膜速度は300 〜1000Å/秒が得られた。
この被膜も1/10HFでエッチングをしたが、50Å/秒程度
であり、300 ℃でのアノード方式のプラズマCVD 酸化珪
素膜に比べて約1/5 のエッチレイトであった。きわめて
緻密な膜であり、赤外線吸収スペクトルでは1100cm-1
Si-Oピークが明らかにみられた。この酸化珪素膜も実施
例2と同じくリードフレーム上のワイヤボンディングが
なされた基体に0.1 〜1μmの厚さに形成し、その後プ
ラスチックモールドをさせた。
Example 4 This example is an example of producing a silicon oxide film using the apparatus of Example 1. Monosilane N 2 O and N 2 were mixed in a ratio of 1: 3: 10. As in Example 2, the first alternating voltage of 13.56 MHz and the second alternating voltage of 50 KHz were formed at room temperature. A film formation rate of 300 to 1000Å / sec was obtained.
This film was also etched at 1/10 HF, but the etch rate was about 50 Å / sec, which was about 1/5 of the etch rate of the plasma CVD silicon oxide film of the anode type at 300 ° C. It is a very dense film and has an infrared absorption spectrum of 1100 cm -1 .
The Si-O peak was clearly seen. This silicon oxide film was also formed in a thickness of 0.1 to 1 .mu.m on the wire-bonded substrate on the lead frame as in Example 2, and then plastic molded.

この実施例の酸化珪素膜の場合、耐湿度は充分でない
が、ストレス緩和に十分であり、動作寿命テストでの信
頼性向上に有効であった。
In the case of the silicon oxide film of this example, the humidity resistance was not sufficient, but it was sufficient for stress relaxation and was effective for improving the reliability in the operation life test.

「実施例5」 この実施例は基体として導体上に有機樹脂が形成されて
いるものを用いた。その代表例がOPC(オーガニック・フ
ォト・コンダクタ) の静電複写機用ドラムである。
[Example 5] In this example, a substrate having an organic resin formed on a conductor was used as a substrate. A typical example of this is an OPC (Organic Photo Conductor) electrostatic copying machine drum.

かかる実施例において、筒状導体に第2の交番電圧を印
加した。そしてOPC 上に実施例1と同じく炭素膜を100
〜500 Åの膜厚で形成した。成膜は室温で行った。
In this example, the second alternating voltage was applied to the tubular conductor. Then, a carbon film was formed on the OPC in the same manner as in Example 1 by 100
It was formed with a film thickness of ~ 500Å. The film formation was performed at room temperature.

かかる基体の他の例として、シリコンウエハ、サーマル
ヘッド用基板などがあげられる。
Other examples of such a substrate include a silicon wafer and a thermal head substrate.

そしてかかる場合の一例として半導体のウエハ(1) 例え
ばシリコンウエハの裏面側に炭素膜をヒートシンクとし
てコードすることは有効である。するとこの炭素膜は膜
の熱伝導度が2.5W/cm deg 以上、代表的には4.0 〜6.0W
/cm deg を有するため、半導体集積回路におけるパワー
トランジスタ部等の局部発熱を全体に均一に逃がすこと
ができる。そしてウエハの裏面に形成させる場合、炭素
膜は0.5 〜5μmの厚さ、例えば1μmの厚さに形成し
た。この厚さは密着性を阻害しない範囲で厚い方がよ
い。
As an example of such a case, it is effective to code a carbon film as a heat sink on the back surface side of a semiconductor wafer (1), for example, a silicon wafer. Then, this carbon film has a thermal conductivity of 2.5 W / cm deg or more, typically 4.0 to 6.0 W.
Since it has / cm deg, the local heat generation of the power transistor section in the semiconductor integrated circuit can be uniformly released to the whole. When it is formed on the back surface of the wafer, the carbon film is formed to a thickness of 0.5 to 5 μm, for example 1 μm. It is preferable that this thickness is as large as possible without impairing the adhesion.

このコーティングの後、ウエハのプローブテストを行
い、さらにそれぞれのICチップにするため、スクライ
ブ、ブレイクコ工程を経て、各半導体チップが裏面に炭
素膜がコートされた構成をダイボンディング、ワイヤボ
ンディングして完成させた。
After this coating, a wafer probe test is performed, and in order to make each IC chip, through a scribe and breakco process, each semiconductor chip is completed by die-bonding and wire-bonding the carbon film coating on the back surface. Let

本発明の実施例は炭素または炭素を主成分とする被膜ま
たは窒化珪素被膜、酸化珪素被膜の作製方法を主として
示した。しかしシランのみを導入し、スパッタ効果を伴
わせつつ水素が添加された非単結晶珪素を作製してもよ
い。またメチルアルミニウム等を導入し、アルミニウム
の導体を形成してもよい。しかし本発明方法において
は、成膜した材料が導体の場合、電極間のショートを誘
発しやすいため、成膜する材料は絶縁材料または電気抵
抗の十分大きい材料(酸化物超伝導材料),セラミック
ス、磁性材料)が好ましい。
The examples of the present invention mainly show the method for producing carbon, a film containing carbon as a main component, a silicon nitride film, or a silicon oxide film. However, only silane may be introduced to produce hydrogen-added non-single-crystal silicon with a sputtering effect. In addition, a conductor of aluminum may be formed by introducing methyl aluminum or the like. However, in the method of the present invention, when the film-formed material is a conductor, a short circuit between electrodes is easily induced, so the material to be film-formed is an insulating material or a material having a sufficiently large electric resistance (oxide superconducting material), ceramics, Magnetic materials) are preferred.

「効果」 本発明方法は、基体側をカソード側のスパッタ効果を有
すべき電極関係とし、かつその反応空間をきわめて大き
くしたことにより、工業的に多量生産を可能としたもの
である。
"Effects" The method of the present invention enables industrial mass production by making the substrate side an electrode that should have a sputtering effect on the cathode side and making the reaction space extremely large.

以上の説明より明らかな如く、本発明は有機樹脂または
それに複合化させたガラス、磁性体、金属またはセラミ
ックス、さらに半導体またはそれらの複合体を構成した
磁気ディスク、光ディスク、サーマルヘッド、その他固
体の表面に薄膜、例えば炭素または炭素を主成分とした
被覆、窒化珪素、またはこれらの多層膜をコーティング
して設けたものである。この複合体は他の多くの実施例
にみられる如くその応用は計り知れないものであり、特
にこの炭素が150 ℃以下の低温で形成できるに対し、そ
の硬度また基体に対する密着性がきわめて優れているの
が特徴である。
As will be apparent from the above description, the present invention provides a surface of a magnetic disk, an optical disk, a thermal head, or other solid material which is made of an organic resin or a glass, a magnetic material, a metal or a ceramic compounded with the organic resin, a semiconductor or a composite material thereof. A thin film such as carbon or a coating containing carbon as a main component, silicon nitride, or a multilayer film of these. The application of this composite is immeasurable as seen in many other examples. In particular, while this carbon can be formed at a low temperature of 150 ° C or lower, its hardness and adhesion to a substrate are extremely excellent. The feature is that

本発明におけるセラミックスはアルミナ、ジルコニア、
カーボランダム、YBaCu3O68,BiSrCaCu2Ox等で知られ
る酸化物超伝導材料が有効である。また磁性体はサマリ
ューム、コバルト等の希土類磁石、アモルファス磁性
体、酸化鉄またはこれにニッケル、クロム等がコートさ
れた形状異方形の磁性体であってもよい。
Ceramics in the present invention are alumina, zirconia,
Carborundum, oxide superconducting materials known in YBaCu 3 O 6 ~ 8, BiSrCaCu 2 Ox or the like is effective. Further, the magnetic substance may be a rare earth magnet such as samarium or cobalt, an amorphous magnetic substance, iron oxide or an anisotropically shaped magnetic substance obtained by coating nickel oxide, chromium or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明のプラズマCVD 装置の概要を示す。 FIG. 1 shows the outline of the plasma CVD apparatus of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂間 光範 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 深田 武 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 広瀬 直樹 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 土屋 光憲 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 川野 篤 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 中下 一寿 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 竹山 順一 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 審査官 木梨 貞男 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Mitsunori Sakama 398 Hase, Atsugi City, Kanagawa Prefecture, Semiconducting Energy Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Takeshi Fukada 398, Hase, Atsugi City, Kanagawa Prefecture, Ltd., Semiconducting Energy Laboratory Co., Ltd. 72) Inventor Naoki Hirose 398 Hase, Atsugi City, Kanagawa Prefecture, Semiconducting Energy Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor, Mitsunori Tsuchiya, 398, Hase, Atsugi City, Kanagawa Prefecture, Semiconducting Energy Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor, Atsushi Kawano, Kanagawa Prefecture 398 Hase, Atsugi-shi, Semi-conductor Energy Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor, Kazutoshi Nakashita 398, Hase, Atsugi-shi, Kanagawa Pref., Semi-conductor Energy Laboratory, Inc. (72) Inventor, Junichi Takeyama, 398, Hase, Atsugi-shi, Kanagawa Company Semiconductor Energy Research Institute Examiner Sadao Kinashi

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一方および他方に一対の電極を有し、前記
一対の電極はマッチングコイルの一端および他端と連結
して互いに対称または対称に近い交番電圧を印加せしめ
るとともに、前記マッチングコイルの接地レベルにある
中点と、ホルダまたは基体の第3の電極との間に第2の
交番電圧を印加することにより、反応性気体をプラズマ
化せしめ、反応生成物を前記基体上に成膜せしめること
を特徴とする薄膜形成方法。
1. A pair of electrodes is provided on one side and the other side, the pair of electrodes being connected to one end and the other end of a matching coil to apply alternating voltages that are symmetrical or nearly symmetrical to each other, and the matching coil is grounded. Applying a second alternating voltage between the midpoint at the level and the third electrode of the holder or substrate to plasmatize the reactive gas and deposit a reaction product on the substrate. And a method for forming a thin film.
【請求項2】特許請求の範囲第1項において、交番電圧
は高周波電界よりなり、さらに第3の電極は負の100 〜
500Vの直流バイアスを重ね合わせられたカソードを構成
したことを特徴とする薄膜形成方法。
2. The alternating voltage according to claim 1, wherein the alternating voltage is a high frequency electric field, and the third electrode has a negative voltage of 100 to 100 nm.
A method of forming a thin film, characterized in that a cathode having a DC bias of 500 V is superposed.
【請求項3】特許請求の範囲第1項において、互いに離
間して平行または概略平行に第3の電極を構成するホル
ダを複数ケ配設せしめ、導体ホルダの裏面に絶縁膜を介
して接して基体を配設することにより、基体の表面に反
応生成物の被膜を形成することを特徴とする薄膜形成方
法。
3. A plurality of holders constituting a third electrode are arranged in parallel or substantially in parallel with each other so as to be spaced apart from each other, and are brought into contact with the back surface of the conductor holder via an insulating film. A method for forming a thin film, which comprises forming a film of a reaction product on the surface of a substrate by disposing the substrate.
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