D.C.マグネトロンスパッタリングにより作製したTiN因薄膜の機械的特性に及ぼすバイアス電圧ならびに放電電流の影響

摘要

D.Cマグネトロンスパッタリングにより作製したTiN薄膜につき，成膜条件としでバイアス電圧，放電電流を変化させた際の膜特性の変化を調べ，そのメカニズムならびに各特性間の相関について考察した。 得られた結論を以下にまとめる。 （1）回折Ⅹ線の半価幅の変化から，ピーニング効果は、バイアス電圧，放電電流を増加させることにより大きくなると考えられた.（2）バイアス電圧，放電電流の増加に伴い,TiN薄膜内の圧縮残留応力は増大し，これらの変化はともに回折Ⅹ線の半価幅の変化と良好な対応関係を示した。 このことから，いずれの場合もピーニング効果の増大により圧縮残留応力が増加したと考えられた。 （3）バイアス電圧，放電電流の増加に伴い，TN薄膜の硬さば向上した。 これらはバイアス電圧，放電電流の増加に伴う圧縮残留応力ならびに転位密度の増加により説明できた。 （4）バイアス電圧の増加に伴い，TiN薄膜のじh性は向上した。 これはバイアス電圧の増加に伴う圧縮残留応力の増加と膜構造の変化により説明できた。 （5）バイアス電圧，放電電流の増加に伴い，TiN薄膜の密着強度は低下した。 これらはバイアス電庄，放電電流の増加封二伴う圧縮残留応力の増加により説明できた。 （6）半価幅と残留応力の関係,残留応力と硬さ，じh性．密着強度の関係のいずれもが、成膿条件としてバイアス電圧，放電電流のいずれを変化させたかによらず，それぞれ一本のデータバンドとして整理できた。 電流を変化させた際の膜特性変化は，いずれもピーニング効果に起因したものであり，本質的には同じである可能性が高いと考えられた。 （8）バイアス電圧，放電電流の増加はいずれも残留応力の増加をもたらし，硬さ，じh怪は圧縮残留応力との正の相関，密着強度は負の相関を示した。 このため－バイアス電圧。 放電電流を制御するのみで，硬さ，じh隠密着強度の全てを同時に向上させることは困難であると考えられた。