[发明专利]层积体、阻气膜及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在基材的外面形成有原子层沉积膜的层积体、由该层积体形成的阻气膜、以及它们的制造方法。

本申请主张基于2012年10月18日向日本申请的日本特愿2012-230658号的优先权，其内容以引用方式并入本文。

背景技术

利用像气体那样使物质呈在原子/分子水平上运动的状态的气相状态从而在物体的表面上形成薄膜的方法大致区分可以列举：化学气相沉积法(CVD：Chemical Vapor Deposition)和物理气相沉积法(PVD：Physical Vapor Deposition)。

作为PVD的代表性方法可列举真空蒸镀法或溅射法等。特别地，对于溅射法而言，通常虽然装置成本高，但由于可以进行膜质量和膜厚度的均一性优异的高品质薄膜的成膜，因此，广泛地应用于诸如液晶显示器的显示设备等。

另外，CVD为向真空室内导入原料气体，通过热能使1种或2种以上的气体在基板上分解或反应，从而使固体薄膜成长的方法。这种情况下，为了促进成膜时的反应，或为了降低反应温度，也存在并用等离子体或催化反应的方法，并且它们分别称为PECVD(Plasma Enhanced CVD)、Cat-CVD等。对于这种CVD而言，由于成膜缺陷少，所以，主要适用于栅绝缘膜的成膜等半导体器件的制造工序。

另外，近年来，原子层沉积法(ALD法：Atomic Layer Deposition)备受关注。该ALD法为通过表面的化学反应使吸附在表面上的物质以原子水平逐层进行成膜的方法，并且其被分类为CVD的范畴。以下示出ALD法与一般的CVD的区别点。一般的CVD为使用单一的气体或同时使用多种气体在基板上使之反应而使薄膜成长的方法。另一方面，ALD法交替使用称为前体(TMA：Tri-Methyl Aluminum(三甲基铝)等)的高活性气体和反应性气体(在ALD法中，所述反应性气体有时也被称为前体)。因此，ALD法为通过在基板表面的吸附和与所述吸附接续的化学反应从而在原子水平上逐层使薄膜成长的特殊的成膜方法。

以下对ALD法的具体的成膜方法进行说明。ALD法是利用了这样的现象的成膜方法，其中，该现象为在基板上的表面吸附中，将表面用某种气体覆盖之后，不会再发生更多的所述气体的吸附的现象，该现象即所谓的自限效应(セルフ·リミッティング効果)。通过自限效应，在只有一层前体(第1前体)吸附于基板之后，将未反应的前体排气。接着，将反应性气体(第2前体)导入基板上，使所述前体氧化或还原从而使仅一层具有所期望的组成的薄膜沉积在基板上。其后，将反应性气体排气。将上述处理设为1循环，重复该循环从而使薄膜成长。因此，在ALD法中，薄膜二维地成长。另外，已知的是，与现有的真空蒸镀法或溅射等相比，ALD法成膜缺陷少。此外，已知的是，与一般的CVD等相比，ALD法成膜缺陷也少。

因此，期待ALD法在食品及医药品等包装领域、或电子零件领域等宽广的领域中的应用。

另外，在ALD法中，已知的是，在使第2前体分解、并与吸附于基板的第1前体反应的工序中，使用等离子体以激活反应的方法。该方法被称为等离子体激活ALD(PEALD：Plasma Enhanced ALD)、或简称为等离子体ALD。

ALD法的技术本身是在1974年由芬兰的Dr.Tuomo Sumtola提出的。一般而言，由于得到了高品质、高密度的成膜，因此ALD法在栅绝缘膜等半导体领域中的应用正在推进，并且ALD法记载在ITRS(International Technology Roadmap for Semiconductors(国际半导体技术发展路线图))中。另外，已知的是，与其它成膜法相比，ALD法没有斜影效果(溅射粒子倾斜地入射到基板表面，结果产生成膜不规则的现象)。因此，在ALD法中，如果存在可渗入气体的间隙，则可以将前体在基板等上进行成膜。因此，ALD法除了在深度和宽度之比大的、具有高纵横比的基板上的线或孔的覆膜中的应用之外，还期待在与用于三维结构物的覆膜的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems(微机电系统))相关的用途等中的应用。

但是，在ALD法中还存在以下所示的缺点。即，可列举：为了实施ALD法，使用特殊的材料的方面、或由特殊的材料的使用所导致的成本增加等。此外，ALD法的最大的缺点在于成膜速度慢。例如，在ALD法中，与通常的真空蒸镀或溅射等成膜法相比，成膜速度慢5～10倍左右。