JP2800686B2 - 高純度プラチナ膜の形成方法 - Google Patents

高純度プラチナ膜の形成方法

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JP2800686B2
JP2800686B2 JP15586294A JP15586294A JP2800686B2 JP 2800686 B2 JP2800686 B2 JP 2800686B2 JP 15586294 A JP15586294 A JP 15586294A JP 15586294 A JP15586294 A JP 15586294A JP 2800686 B2 JP2800686 B2 JP 2800686B2
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寛人 内田
篤 齋
正光 佐藤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高純度プラチナ膜の形成
方法に係り、特に、半導体装置のコンタクトや配線等と
して用いられる高純度Pt薄膜を低い反応温度で形成す
る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置のコンタクトや配線等
として用いられるPt薄膜は、真空蒸着法、スパッター
法、熱分解による有機金属化学蒸着法(Metalorganic Ch
emicalVapor Deposition:以下「MOCVD法」と称
す。)により形成されていた。
【0003】また、光分解MOCVD法によるPtの成
膜も試みられており、原料有機Pt化合物としては、下
記構造式で表されるPt(hfac)2化合物が用いら
れている(Dan Rooney,D.Negrotti,T.Byassee,D.Macero,
abd J.Chaiken,J.Electrochem.Soc.,137,1162-1166(199
0))。
【0004】
【化2】
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Pt
(hfac)2を用いる光分解MOCVD法では、Xe
Cl(308nm)、10Hz、20mJ/cm2を用
いたレーザー照射では、24%程度の炭素が膜中に残留
してしまうことが問題となっていた。
【0006】一方、有機金化合物の蒸気を波長308n
mの光で励起分解して金を析出させる試みはあるが、下
記表1に示す如く、有機金化合物の化学形態、並びに、
有機金化合物の化学形態と光の波長及び強度との組み合
わせにより、得られる膜中不純物量は大きく変化するこ
とが報告されている(David Wexler,Jeffrey I.Zink,Lee
W.Tutt and Sharon R.Lunt,J.Phys Chem.,97,13563-13
567(1993))。
【0007】
【表1】
【0008】本発明は上記従来の問題点を解決し、有機
Pt化合物の蒸気を光分解させてPtを基板上に堆積さ
せるPt−MOCVD法により、高純度Pt膜を容易か
つ効率的に形成する方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の高純度Pt膜
の形成方法は、有機Pt化合物の蒸気の分解により生じ
たPtを基板上に堆積させてPt膜を形成する方法にお
いて、該有機Pt化合物として、下記構造式で表される
化合物を用いると共に、該有機Pt化合物の蒸気に波長
240nm以上の光を照射して該有機Pt化合物を分解
させることを特徴とする。
【0010】
【化3】
【0011】請求項2の高純度Pt膜の形成方法は、請
求項1の方法において、有機Pt化合物を有機溶媒に溶
解した溶液をキャリアーガスと共に加熱することにより
該有機Pt化合物を気化させ、これにより得られた有機
Pt化合物の蒸気を、内部に基板を載置した成膜室に導
入すると共に、該有機Pt化合物の蒸気に光を照射する
ことを特徴とする。
【0012】請求項3の高純度Pt膜の形成方法は、請
求項2の方法において、該有機溶媒がエーテル、脂肪族
炭化水素或いはこれらの混合溶媒であることを特徴とす
る。
【0013】請求項4の高純度Pt膜の形成方法は、請
求項3の方法において、該有機溶媒がテトラヒドロフラ
ン、ジオキサン、ジグリム、ペンタン、ヘキサン及びヘ
プタンよりなる群から選ばれる1種又は2種以上の混合
溶媒であることを特徴とする。
【0014】請求項5の高純度Pt膜の形成方法は、請
求項2ないし4のいずれか1項の方法において、成膜室
及び基板の温度が150℃以下であることを特徴とす
る。
【0015】以下に図面を参照して本発明を詳細に説明
する。
【0016】図1は本発明の高純度Pt膜の形成方法の
実施に好適な装置の一例を示す構成図である。
【0017】図1中、1はチャンバー(成膜室)であ
り、内部にヒーター2を有し、ヒーター2上に基板3が
載置される。また、チャンバー1の上部には石英窓4が
設けられており、光5を内部の基板3に向けて照射でき
るように構成されている。このチャンバー1内は圧力計
6及びニードルバルブ7を備える配管8により真空引き
される。
【0018】9は原料容器であり、有機Pt化合物を有
機溶媒に溶解した液が内蔵されている。10は気化室で
ある。
【0019】11,12はキャリアーガスの導入管であ
り、導入管11からのキャリアーガスは、原料容器9内
に導入され、原料溶液を配管13より気化室10に搬送
する。気化室で気化して蒸気となった有機Pt化合物
は、更に、導入管12からのキャリアーガスにより配管
14を経てチャンバー1内に供給される。チャンバー1
内において、光5を照射されることにより、原料有機P
t化合物の蒸気が光分解し、これにより発生したPt
が、加熱された基板3上に堆積してPt膜を形成する。
なお、15,16はガス流量調節装置、17は溶液流量
調節装置であり、18,19はニードルバルブである。
原料容器9、気化室10及び配管13,14等の蒸気発
生設備は、恒温槽20内に設置されている。
【0020】このような本発明の方法において、用いる
波長240nm以上の紫外光の光源としては特に制限は
ないが、通常の場合、KrF,XeCl,XeF等を光
源とする240〜360nm,10〜100Hz,1〜
50mJ/cm2の光が好適に使用される。
【0021】本発明において、光分解に用いる原料有機
Pt化合物としては、紫外光照射により配位子を分解さ
せることなく低温で、Ptと配位子との結合が切断さ
れ、高速にPtを析出させることができ、低温で高純度
なPtを得ることができることから、下記構造式で表さ
れるものを用いる。
【0022】
【化4】
【0023】また、このような有機Pt化合物を溶解す
る有機溶媒としては、波長240nm以上の紫外線領域
に大きな吸収をもたず、不活性な溶媒であることから、
テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン、ジグリム
等のエーテル、或いは、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン
等の脂肪族炭化水素が好ましく、これらの溶媒を適宜混
合して用いることにより、蒸発速度やPt錯体の安定性
の調整を図ることも可能である。
【0024】本発明に係る有機Pt化合物は、このよう
な有機溶媒に、5〜50重量%程度の濃度で溶解して原
料溶液とするのが好ましく、気化温度30〜100℃程
度で容易に気化させることができる。
【0025】一方、キャリアーガスとしてはH2,A
r,He,N2またはこれらの混合ガス等を用いること
ができる。
【0026】原料溶液やキャリアーガスの流量は、その
他の温度や波長等の条件との組み合せで、必要とされる
成膜速度等に応じて適宜決定される。
【0027】Pt膜を形成させる基板は、用途に応じて
適宜選定され、通常の場合、半導体デバイス用途であれ
ばSi基板、GaAs基板、GaN基板等を、また、フ
ォトマスク用途であれば、石英ガラス基板、液晶ディス
プレー用途であれば、バイコールガラス基板、無アルカ
リガラス基板等を用いることができる。
【0028】本発明においては、基板及び成膜室内の温
度は、有機Pt化合物の配位子の分解によるPt膜純度
の低下を防止するために150℃以下とするのが好まし
い。この成膜温度は過度に低いと成膜速度が低下して成
膜効率が悪くなることから、特に100〜150℃とす
るのが好ましい。
【0029】なお、成膜圧力は10torr以下とす
る。
【0030】このような本発明の方法によれば、通常の
場合、150℃以下の温度で100〜500nm/mi
nの成膜速度にて、不純物としての炭素含有量1重量%
以下の高純度Pt膜を形成することができる。
【0031】
【作用】本発明に係る有機Pt化合物であれば、従来の
光分解MOCVD法に用いられている前記Pt(hfa
c)2に比べて、波長240nmの光照射により配位子
を分解させることなく低温で、Ptと配位子間の結合が
切断され、高速にPtを析出することができる。
【0032】従って、波長240nm以上の光により前
記特定の有機Pt化合物を分解する本発明の光分解MO
CVD法によれば、150℃以下の低温で高速成膜が可
能となり、配位子の分解による膜純度の悪化を防止し
て、高純度のPt膜を効率的に成膜することができる。
【0033】因みに、波長240nm未満の短波長光で
は、有機Pt化合物の配位子の分解を生起させ、得られ
るPt膜中の炭素不純物量が増え、好ましくない。
【0034】請求項2の方法によれば、有機Pt化合物
の有効利用効率を上げて、Pt膜を効率的に成膜するこ
とができる。
【0035】即ち、有機金属化合物ガスの成膜室への供
給方法としては、有機金属化合物を気化容器に入れ、こ
れを加熱気化しキャリアーガスと共に成膜室に導入する
方法と、有機金属化合物を有機溶媒に溶解した溶液を、
定量的に気化室に導入し、キャリアーガスと共に加熱、
気化させた後、成膜室に導入する液体供給法が知られて
いるが、後者の方法は、前者に比べ、気化時に分解する
有機金属化合物の量を減らし、有機金属化合物の利用率
を向上させることができ、その上、有機金属化合物ガス
の成膜室への供給量の定量性においても優れている。
【0036】しかしながら用いる有機溶媒によっては、
有機金属化合物の蒸発特性を妨げる溶媒、有機金属化合
物の光励起分解を妨げる溶媒、膜中に不純物として残り
やすい溶媒も有ることから、適切な有機金属化合物と溶
媒、成膜方法の組み合わせを選ぶことが必要となる。
【0037】請求項3、特に請求項4の方法によれば、
波長240nm以上の紫外線領域に大きな吸収をもた
ず、不活性な溶媒を用いて、Pt膜中の不純物量を増や
すことなく安定かつ効率的な成膜を行え、また、これら
の溶媒を混合使用することにより、有機Pt化合物の蒸
発速度、Pt錯体の安定性を最適に調整することができ
る。
【0038】請求項5の方法によれば、150℃以下の
反応温度で、高い成膜速度にて高純度なPt膜を確実に
形成することができる。
【0039】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する
【0040】施例1〜 図1に示す装置により、本発明の光分解MOCVD法に
よりPt膜の形成を行った。前記構造式で表される本発
明に係る有機Pt化合物を表2に示す有機溶媒に20重
量%の割合で溶解した原料溶液を、0.1cc/min
の流量で送給し、一方、キャリアーガスとしてH2を表
2に示す流量で送給し(配管12の流量は60scc
m)、気化室において、表2に示す気化温度で気化させ
た後、蒸気を、基板としてSi(111)基板を載置し
たチャンバー内に導入し、表2に示す基板温度及び圧力
にて表2に示す光を照射してPt膜を形成した。
【0041】成膜速度及び膜純度(炭素含有量(重量
%))は表2に示す通りであり、波長240nm以上の
光を照射する本発明の方法によれば150℃以下の低い
反応温度で高純度Pt膜を高い成膜速度にて形成するこ
とができることがわかる
【0042】お、実施例においては、有機溶媒と有
機Pt化合物との適合性が十分でないために、膜純度が
若干劣るものとなっている。
【0043】
【表2】
【0044】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の高純度Pt
膜の形成方法によれば、光を用いて、低い反応温度に
て、高純度Pt膜を容易かつ効率的に形成することがで
きる。特に、本発明の光分解MOCVD法によれば、例
えば、レーザーのスキャニングによる直接描写やマスク
パターンの転写により、高純度Ptの回路パターンを直
接基板上に容易かつ高精度に形成することができ、その
工業的有用性は極めて大である。
【0045】請求項2の方法によれば、有機Pt化合物
の高い有効利用効率のもとに、Pt膜の形成を行える。
【0046】請求項3、特に請求項4の方法によれば、
有機Pt化合物に最適な有機溶媒を用いて、効率的な成
膜を行え、また、蒸発速度のコントロール、有機Pt化
合物の安定性の適正化等も容易に行える。
【0047】請求項5の方法によれば、高純度のPt膜
を確実に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高純度Pt膜の形成方法の実施に好適
な装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
1 チャンバー 2 ヒーター 3 基板 4 石英窓 5 光 6 圧力計 7 ニードルバルブ 9 原料容器 10 気化室 20 恒温槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小木 勝実 埼玉県大宮市北袋町1丁目297番地 三 菱マテリアル株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 平5−247650(JP,A) 特開 平5−132776(JP,A) 特開 平6−88239(JP,A) APPL.PHYS.LETT.,V OL.53,NO.18,1988,1705−1707 NEW.J.CHEM.,VOL. 14,NO.6−7,1990,527−534 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 16/00 - 16/56 CA(STN)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機プラチナ化合物の蒸気の分解により
    生じたプラチナを基板上に堆積させてプラチナ膜を形成
    する方法において、 該有機プラチナ化合物として、下記構造式で表される化
    合物を用いると共に、該有機プラチナ化合物の蒸気に波
    長240nm以上の光を照射して該有機プラチナ化合物
    を分解させることを特徴とする高純度プラチナ膜の形成
    方法。 【化1】
  2. 【請求項2】 請求項1の方法において、有機プラチナ
    化合物を有機溶媒に溶解した溶液をキャリアーガスと共
    に加熱することにより該有機プラチナ化合物を気化さ
    せ、これにより得られた有機プラチナ化合物の蒸気を、
    内部に基板を載置した成膜室に導入すると共に、該有機
    プラチナ化合物の蒸気に光を照射することを特徴とする
    高純度プラチナ膜の形成方法。
  3. 【請求項3】 請求項2の方法において、該有機溶媒が
    エーテル、脂肪族炭化水素或いはこれらの混合溶媒であ
    ることを特徴とする高純度プラチナ膜の形成方法。
  4. 【請求項4】 請求項3の方法において、該有機溶媒が
    テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジグリム、ペンタ
    ン、ヘキサン及びヘプタンよりなる群から選ばれる1種
    又は2種以上の混合溶媒であることを特徴とする高純度
    プラチナ膜の形成方法。
  5. 【請求項5】 請求項2ないし4のいずれか1項の方法
    において、成膜室及び基板の温度が150℃以下である
    ことを特徴とする高純度プラチナ膜の形成方法。
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