合金膜のスパッタリング成膜法

- May 25, 2018-

スパッタリングシステムに使用されるターゲットの数を減らすために、1つのターゲットは、組成および性能要件を満たす合金膜をスパッタリングして堆積させると考えられる。 したがって、合金ターゲット、複合インレイターゲット、およびマルチターゲットスパッタリングをこの場合に使用することができます。

 

一般に放電の定常状態では、ターゲットの組成に応じて種々の構成原子がそれぞれスパッタリングされる。 真空蒸着およびイオンプレーティングと比較してスパッタリングコーティングの1つの利点は、フィルム層およびターゲットの組成の差が小さく、コーティング組成物がより安定であることである。 しかしながら、異なる組成元素の選択スパッタリング現象、異なる逆スパッタリング速度および膜の接着力のために、膜層およびターゲットの組成が大きく異なる場合がある。 このような合金ターゲットを用いる場合には、特定の成分の膜を得るためには、実験に応じて特定のターゲットを配合することに加えて、付着速度の差を小さくするために、ターゲットの温度。 また、適切なプロセス条件は、膜上の逆スパッタリング効果を低減する。

 

場合によっては、大面積均一合金ターゲットまたは複合ターゲットを作製することが困難である。 したがって、単一要素からなる複合モザイクターゲットを使用することができます。 ターゲットの表面組成を図1に示す。 中でも、扇形モザイク構造(d)が最も効果的であり、フィルムの組成を制御しやすく、再現性も良好である。 原理的には、二元合金だけでなく、三元、四元合金膜もこの方法で製造することができる。

 

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図1。 異なる構造の複合ターゲット

 

(a)正方形モザイクターゲット(b)円形モザイクターゲット(c)小円形モザイクターゲット(d)扇形モザイクターゲット

 

マルチターゲットスパッタリングの構造を図2に示す。基板を2つ以上のターゲットの上方で回転させ、各膜の堆積厚さを1〜数原子層に制御し、化合物膜を得ることができる。 例えば、In 1-x Ga x Sb単結晶膜は、InSb及びGaSbターゲットにより作製された。 この装置は複雑であるが、基板の回転速度を制御し、各ターゲットに印加される電圧を変化させることによって、任意の構成膜を得ることができる。 これらのパラメータは、コーティング時間に応じて制御することができ、膜の組成が膜厚方向に変化し、超格子構造を得ることができる。

 

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図2。 マルチターゲットスパッタリング構造の概略図

 

補助陰極法は、一般に、膜成分間の差が大きい場合に使用される。 主陰極ターゲットは合金の主成分からなり、補助陰極ターゲットは合金の添加成分からなる。 各ターゲットは同時にスパッタリングされて合金膜を形成する。 補助陰極ターゲットの電流を調整することにより、合金膜中の添加成分量を任意に変更することができる。