スパッタリング窒化物半導体薄膜の作製とX線回折を用いた特性評価

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11750081
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 日下 一也 徳島大学, 工学部, 助手 (70274256)
• Keywords: 窒化物半導体 / 残留応力 / スパッタリング / 薄膜 / X線回折

Research Abstract

直流2極および高周波マグネトロンスパッタリング法を用いてガラス基板上に窒化物半導体膜を堆積させた.補助金を得て用意したガラス基板は,石英ガラスおよびほう珪酸ガラス(コーニング7059)の2種類である.作製した窒化物半導体は窒化アルミニウム,窒化ガリウムおよび窒化インジウムの3種類である.
1.窒化アルミニウムに関する研究
スパッタリング条件の一つであるターゲットに供給される電力を変化させて,窒化アルミニウム膜の作製を行った.得られた膜すべてに対して原子間力顕微鏡を用いた表面観察,X線回折を用いた結晶配向性および残留応力測定を行った.供給電力を大きくすると,反射スパッタ原子によるpeeningが起こり,膜内に-0.5〜1.0GPa圧縮残留応力が発生することが分かった.また,peeningのエネルギにより結晶の異常成長が発生し,膜表面の凹凸は大きくなることが分かった.供給電力の小さい領域では膜の堆積速度が非常に遅いため,大量生産には適さない.また,引張残留応力が発生する.供給電力P=114Wのとき,残留応力が0の膜が得られた.
2.窒化ガリウムに関する研究
高周波マグネトロンスパッタリング法を用いて,ほう珪酸ガラス上に窒化ガリウム膜を堆積させた.透明の膜を作製することに成功した.
3.窒化インジウムに関する研究
高周波マグネトロンスパッタリング法を用いて、ほう珪酸ガラス上に窒化インジウム膜を堆積させた.ガリウムよりも融点が低いため膜生成は困難で,得られた膜はすべて褐色となり希望とする透明膜が得られなかった.