1998 Fiscal Year Annual Research Report
電力用デバイス絶縁放熱に適した窒化アルミニウム膜生成真空アーク蒸着装置の試作
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08555075
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
榊原 建樹 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (10023243)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 泰雄 日新電機, 先端技術研究開発部, 部長付
滝川 浩史 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (90226952)
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| Keywords | 窒化アルミニウム膜 / 真空アーク蒸着 / ドロップレットフリー / 光学的特性 / 機械的特性 / 結晶配向 / 質量分析 / イオンエネルギー分析 |
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| Research Abstract |
電力用デバイスの電気絶縁・放熱膜として利用可能な窒化アルミニウム(AIN)膜を,真空アーク放電で安価にかつ高速に作製する装置開発を目的とし,シールド型真空アーク蒸着装置を開発した。この装置は,従来から真空アーク蒸着法の課題であるドロップレソト(溶融金属微粒子)の堆積を防止したものである。まず,従来型の蒸着装置とシールド型蒸着装置を用いて膜を生成したところ,従来型で生成した膜にはドロップレットが無数に堆積し,そのため膜は透明でなく,更に基板との密着性が悪く剥離しやすかった。これに対し,シールド型装置で生成した膜は,ドロップレットがほとんど付着しておらず,肉眼で見て膜は透明であり,基板に強固に付着していた。ドロップレットの量を定量的に求めたところ,シールド型で作製した場合,従来型の場合の1/300以下に減少した。
次に,プロセス圧力を変えて成膜を行い,生成膜の諸特性を分析した。その結果,以下のことが明らかとなった。
1. シールド型蒸着装置で生成したAIN膜は可視領域から赤外において透明で,屈折率は約2.0,消衰係数は10^<-2>以下である。
2. シールド型蒸着法で生成した膜は,硬さが約17GPa,弾性率が180GPaと,ガラスより硬い。プロセス圧力が高くなると,膜が柔らかくなる。
3. シールド型蒸着装置の成膜速度は,マグネトロンスパッタ装置のそれの1.5倍以上である。
4. 従来型装置で生成した膜は,基盤に対してc軸配向であるが,シールド型で生成した膜はa軸配向である。
以上のことから,開発したシールド型真空アーク蒸着装置を用いて,光学的および機械的特性に優れたAIN膜を作製できることがわかった。また,膜がa軸配向であるということから,電気絶縁性が優れていると予想できる。今後,生成膜の絶縁性および熱伝導性を評価する。
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[Publications] H.Takikawa: "TiN/Ti film formation by vacuum arc deposition with shield plate" Thin Solid Films. 316. 73-78 (1998)
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[Publications] 滝川浩史: "反応性真空アーク蒸着法によって生成したアナターゼ型TiO_2膜の光学バンドギャップ" 電気学会論文誌. 118-A. 899-900 (1998)
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[Publications] 滝川浩史: "シールド型反応性真空アーク蒸着装置によるTiO2膜の生成" 電気学会研究会資料(放電研究会). ED-98-238. 65-70 (1998)
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[Publications] 宮野竜一: "真空アーク蒸着装置におけるドロップレット遮蔽板の電流-電圧特性" 電気学会論文誌. 119-A. 19-24 (1999)
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[Publications] 滝川浩史: "Ti陰極N_2ガス導入真空アークプラズマの質量スペクトルおよびイオンエネルギー分布計測" 電気学会論文誌. 119-A. 183-189 (1999)
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[Publications] H.Takikawa: "Synthesis of a-axis oriented AIN film by a shielded reactive vacuum arc deposition method" 26^<th> International Conference on Metallurgical Coatings and Thin Films. (発表予定).
