化合物膜的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化合物膜的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，利用濺射法制造氮氧化鈦膜(例如，參考專利文獻(xiàn)I)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005][專利文獻(xiàn)I]日本特開2000-140636號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明所要解決的問題
[0007]作為形成金屬或半金屬的氮氧化物膜的方法，有形成單層氮氧化物膜的方法。此外也有通過交替層疊氧化物層和氮化物層來形成氮氧化物膜的方法。例如，為了形成鈦的氮氧化物膜，有的方法形成單層的氮氧化鈦膜。此外，也有通過交替層疊氧化鈦層和氮化鈦層來形成氮氧化鈦膜的方法。
[0008]形成單層的氮氧化鈦膜的情況下，通常采用真空蒸鍍法、濺射法和離子鍍法等成膜法中的一種方法。但是與氮鈦鍵相比，氧鈦鍵的熱化學(xué)穩(wěn)定。所以形成單層的氮氧化鈦膜的情況下，氮比氧更難以進(jìn)入至氮氧化鈦膜中。因此難以任意控制氮氧化鈦膜中的氮含量和帶隙大小。
[0009]此外，通過交替層疊氧化鈦層和氮化鈦層來形成氮氧化鈦膜的情況下，考慮使用原子層堆積(Atomic Layer Deposit1n)法。但是與氮鈦鍵相比，氧鈦鍵的熱化學(xué)穩(wěn)定，所以氮化鈦層的氮容易在形成氧化鈦層時(shí)被置換為氧。因此氮比氧更難以進(jìn)入至氮氧化鈦膜中。所以難以任意控制氮氧化鈦膜中的氮含量和帶隙大小。
[0010]用于解決問題的手段
[0011]在本發(fā)明的第I方式中，提供了一種化合物膜的制造方法，其為在載置于成膜室的基板上形成化合物膜的化合物膜的制造方法，其中，在基板上交替層疊第I化合物層和第2化合物層，所述第I化合物層含有選自金屬元素和半金屬元素中的I種以上的元素和氧元素，其利用過濾電弧離子鍍法形成，所述第2化合物層含有所述I種以上的元素和氮元素，其利用濺射法形成。
[0012]在本發(fā)明的第2方式中，提供了一種化合物膜，其為形成于基板上的化合物膜，其含有鈦、氧和氮，帶隙為1.0eV以上且為3.1eV以下。
[0013]需要說明的是，上述
【發(fā)明內(nèi)容】
列舉的并不都是本發(fā)明的必要特征。此外，這些特征組的子組合也可以構(gòu)成發(fā)明。
【附圖說明】
[0014][圖1]為示出第I實(shí)施方式中的覆膜形成物的截面的圖。
[0015][圖2]為示出在第I實(shí)施方式中用于形成覆膜形成物的成膜裝置的圖。
[0016][圖3]為示出在第I實(shí)施方式中形成第I化合物層的方法的圖。
[0017][圖4]為示出在第I實(shí)施方式中形成第2化合物層的方法的圖。
[0018][圖5]為示出在第I實(shí)施方式中形成覆膜形成物的流程的圖。
[0019][圖6]為使用掃描型透射電子顯微鏡(STEM)觀察到的在實(shí)施例1中形成的化合物膜的截面的圖。
[0020][圖7]為示出利用電子能量損失分光法(EELS法)測(cè)定的在實(shí)施例1中形成的化合物膜的元素分布結(jié)果的圖。
[0021][圖8]為示出形成第I化合物層的方法的其他例的圖。
[0022][圖9]為示出第2實(shí)施方式中的覆膜形成物的截面的圖。
[0023][圖10]為示出氧化鈦層和氮化鈦層的膜厚比不同的樣品的氧比例(X)和氮比例(y)的圖。
[0024][圖11]為示出氧化鈦層和氮化鈦層的膜厚比不同的樣品的帶隙的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下通過【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，但是以下實(shí)施方式并不對(duì)權(quán)利要求范圍的發(fā)明構(gòu)成限定。此外，并沒有限定發(fā)明的解決手段需要在實(shí)施方式中所說明的所有特征的組合。
[0026]圖1為示出第I實(shí)施方式中的覆膜形成物100的截面的圖。覆膜形成物100具有基板102和化合物膜110?；衔锬?10中，作為第I化合物層的氧化鈦層104和作為第2化合物層的氮化鈦層106在基板102上交替層疊。在本例中，基板102為硅基板。需要說明的是，基板102也可以為石英基板、氧化招基板、SiC基板、GaAs基板、金屬基板或樹脂基板等。需要說明的是，圖1為示意性地說明化合物膜110中的第I化合物層和第2化合物層的層疊順序，并不是說第I化合物層和第2化合物層之間存在明確的界面。
[0027]第I化合物層含有選自金屬元素和半金屬元素中的I種以上的元素和氧元素。此夕卜，第2化合物層含有選自金屬元素和半金屬元素中的I種以上的元素和氮元素。金屬元素為例如鈦、錯(cuò)、給、銀、鋅和鋁。此外，半金屬元素為例如娃、鍺。在本例中，選擇鈦?zhàn)鳛榻饘僭?，因此第I化合物層為氧化鈦層104，第2化合物層為氮化鈦層106。需要說明的是，在本說明書中，所謂氧化鈦層是指含有氧和鈦?zhàn)鳛橹饕獦?gòu)成元素的層，但也可以含有氮等其他元素作為構(gòu)成元素。此外，所謂氮化鈦層是指含有氮和鈦?zhàn)鳛橹饕獦?gòu)成元素的層，但也可以含有氧等其他元素作為構(gòu)成元素。即，氧化鈦層是指與氮化鈦層相比，氧比例相對(duì)多的層，氮化鈦層是指與氧化鈦層相比，氮比例相對(duì)多的層。
[0028]在本例中，氧化鈦層若以單層進(jìn)行成膜，則對(duì)應(yīng)于在形成由氧化鈦構(gòu)成的層那樣的成膜條件下成膜的層，氮化鈦層若以單層進(jìn)行成膜，則對(duì)應(yīng)于在形成由氮化鈦構(gòu)成的層那樣的成膜條件下成膜的層。氮氧化鈦膜是指含有氧、氮和鈦?zhàn)鳛闃?gòu)成元素的膜。
[0029]圖2為示出在第I實(shí)施方式中用于形成覆膜形成物100的成膜裝置200的圖。成膜裝置200具備成膜室202、離子產(chǎn)生部210、電磁過濾器218、氣體供給部220和抽真空機(jī)構(gòu)250。需要說明的是，離子產(chǎn)生部210和電磁過濾器218構(gòu)成過濾電弧離子鍍(FilteredArc 1n Plating(以下簡記為 FAIP。))部。
[0030]成膜室202為用于在基板102上形成化合物膜110的真空容器。在成膜室202的重力方向的下部設(shè)置基板支架204。在基板支架204上設(shè)置基板102。此外，在成膜室202的重力方向的上部設(shè)置電磁過濾器218。此外，在成膜室202的重力方向的上部的內(nèi)壁上設(shè)置用于濺射的靶314。
[0031]需要說明的是，成膜室202也可以連接負(fù)載鎖定室。通過使用負(fù)載鎖定室控制基板102的出入，能夠?qū)⒊赡な?02始終維持在真空狀態(tài)。因此，能夠排除薄膜中混入意外雜質(zhì)的可能性。
[0032]在形成化合物膜110的過程中，基板支架204保持基板102。需要說明的是，也可以使基板102的氧化鈦層104和氮化鈦層106成長的面在重力方向朝下，由基板支架204保持。該情況下，基板支架204設(shè)置于成膜室202的重力方向的上部。此外，該情況下電磁過濾器218和靶314設(shè)置于成膜室202的重力方向的下部。
[0033]基板支架204具有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。通過使用該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，將基板支架204的中心作為旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)基板102。與非旋轉(zhuǎn)的情況相比較，通過旋轉(zhuǎn)基板102，能夠在基板102的整個(gè)表面上形成更均勻的化合物膜110。
[0034]基板支架204具有基板加熱機(jī)構(gòu)。利用該基板加熱機(jī)構(gòu)加熱基板102。在基板102上形成氧化鈦層104或氮化鈦層106的過程中，通過該加熱，能夠促進(jìn)各化合物層中的原子的熱擴(kuò)散。與未加熱基板102的情況相比較，通過促進(jìn)熱擴(kuò)散，能夠改善在基板102的整個(gè)表面上的氧化鈦層104和氮化鈦層106的組成以及厚度的均勻性。
[0035]電壓源208對(duì)基板102施加偏置電壓。在本例中，使用直流電壓源作為電壓源208。需要說明的是，電壓源208也可以為交流電壓源。但是，施加電壓值過高時(shí)，有時(shí)基板102上會(huì)誘發(fā)反濺射。基板102上誘發(fā)反濺射的情況下，氧化鈦層104和氮化鈦層106的組成以及厚度的均勻性發(fā)生劣化。因此電壓源208的偏置電壓值優(yōu)選為不會(huì)誘發(fā)反濺射的電壓值。在本例中，電壓源208的偏置電壓值設(shè)為OV?200V的程度的范圍。
[0036]離子產(chǎn)生部210至少具備陰極212、靶214和觸發(fā)器216。陰極212設(shè)置于離子產(chǎn)生部210。靶214固定于陰極212。觸發(fā)器216設(shè)置于靶214的附近。此外，觸發(fā)器216連接于觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。通過使用該觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，觸發(fā)器216能夠接觸與靶214的陰極212相反側(cè)的表面，且能夠從該表面離開。
[0037]在離子產(chǎn)生部210中，控制觸發(fā)器216和靶214的距離以及從觸發(fā)器216到靶214的電流量，從靶214生成粒子217。首先，在使觸發(fā)器216接觸與靶214的與陰極212相反側(cè)的表面的狀態(tài)，使觸發(fā)器216中流通電流。接著，將觸發(fā)器216拉離214。由此在靶214和觸發(fā)器216之間產(chǎn)生電弧放電。利用該電弧放電，可從靶214生成金屬或半金屬的離子、中性原子、簇和宏粒子等各種各樣狀態(tài)的粒子217。
[0038]在本例中，靶214為含有鈦的材料。所以，在離子產(chǎn)生部210中所生成的粒子217為例如鈦離子的粒子217。由靶214所生成的鈦離子的粒子217從離子產(chǎn)生部210進(jìn)入到電磁過濾器218。
[0039]電磁過濾器218設(shè)置于成膜室202和離子產(chǎn)生部210之間。對(duì)于電磁過濾器218，其內(nèi)部具有曲線的