JP2841694B2 - 光ｃｖｄ方法 - Google Patents
光ｃｖｄ方法Info
- Publication number
- JP2841694B2 JP2841694B2 JP10835290A JP10835290A JP2841694B2 JP 2841694 B2 JP2841694 B2 JP 2841694B2 JP 10835290 A JP10835290 A JP 10835290A JP 10835290 A JP10835290 A JP 10835290A JP 2841694 B2 JP2841694 B2 JP 2841694B2
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- Japan
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- energy
- cvd
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- metal
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、金属CVD（Chemical Vapor Deposition）、
半導体のCVD、または、ガスソースMBEなど、有機金属化
合物を材料として用いる成膜形成方法において、カーボ
ン含有量の少ない膜を低温で成長させる方法に関するも
のである。
半導体のCVD、または、ガスソースMBEなど、有機金属化
合物を材料として用いる成膜形成方法において、カーボ
ン含有量の少ない膜を低温で成長させる方法に関するも
のである。
（従来の技術） 有機金属化合物を原料とした光化学的CVDの従来例と
しては、Ar+レーザの第２高調波の257nm光、または、Kr
Fレーザの248nmの光、または、ArFレーザの193nm光など
を用いた例が知られている。これらの光源による、基板
に吸着させた有機金属化合物の光分解を用いた光化学的
CVDの例は、ドイッチュ（T.F.Deutsch）らが、アプライ
ドフィジクスレターズ誌（Applied Physics Leters）の
第35巻（1979）175ページから177ページに発表した論
文、また、モトオカ（T.Motooka）らが、ジャーナルオ
ブバキュームサイエンスアンドテクノロジー誌Ａ（Jour
nal Vacuum Science Technology A）の第４巻（1986）3
146ページから3152ページに発表した論文などにみられ
る。
しては、Ar+レーザの第２高調波の257nm光、または、Kr
Fレーザの248nmの光、または、ArFレーザの193nm光など
を用いた例が知られている。これらの光源による、基板
に吸着させた有機金属化合物の光分解を用いた光化学的
CVDの例は、ドイッチュ（T.F.Deutsch）らが、アプライ
ドフィジクスレターズ誌（Applied Physics Leters）の
第35巻（1979）175ページから177ページに発表した論
文、また、モトオカ（T.Motooka）らが、ジャーナルオ
ブバキュームサイエンスアンドテクノロジー誌Ａ（Jour
nal Vacuum Science Technology A）の第４巻（1986）3
146ページから3152ページに発表した論文などにみられ
る。
（発明が解決しようとする課題） 従来光源の光のエネルギーは、有機金属化合物の金属
原子と炭化水素基内の炭素原子との化学結合を形成する
電子の励起に対応する、光吸収スペクトルの低エネルギ
ー側の裾を励起している。このような励起を用いる従来
の光CVDでは、堆積膜中にカーボンが多く含まれてしま
い、純度の高い金属を堆積できなくなる。一方、KrFレ
ーザやArFレーザの高パワー光では純度の高い金属を堆
積できるが、基板に高パワーのレーザ光が照射されるの
で、アブレーションや熱による基板への損傷が生じ易く
なる。
原子と炭化水素基内の炭素原子との化学結合を形成する
電子の励起に対応する、光吸収スペクトルの低エネルギ
ー側の裾を励起している。このような励起を用いる従来
の光CVDでは、堆積膜中にカーボンが多く含まれてしま
い、純度の高い金属を堆積できなくなる。一方、KrFレ
ーザやArFレーザの高パワー光では純度の高い金属を堆
積できるが、基板に高パワーのレーザ光が照射されるの
で、アブレーションや熱による基板への損傷が生じ易く
なる。
本発明の目的は炭素の混入を防ぎ高純度の膜を形成す
るとともに基板への損傷を低減できる光CVD方法を提供
することにある。
るとともに基板への損傷を低減できる光CVD方法を提供
することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明の光CVD方法は、成長用材料の１つとして有機
金属化合物を使用し、前記有機金属化合物の分解に光を
用いる成膜形成方法において、前記有機金属化合物の金
属原子の内殻正孔形成可能なエネルギーより大きく、か
つ、前記金属原子と結合している炭化水素基の炭素原子
の内殻正孔形成可能なエネルギーより小さい範囲に、光
子エネルギーの高エネルギー側限界を持つ光を用いるこ
とを特徴とする。
金属化合物を使用し、前記有機金属化合物の分解に光を
用いる成膜形成方法において、前記有機金属化合物の金
属原子の内殻正孔形成可能なエネルギーより大きく、か
つ、前記金属原子と結合している炭化水素基の炭素原子
の内殻正孔形成可能なエネルギーより小さい範囲に、光
子エネルギーの高エネルギー側限界を持つ光を用いるこ
とを特徴とする。
（作用） 本発明の作用上の特徴は、吸着状態にある有機金属化
合物の炭化水素基中の炭素原子の内殻電子励起によるイ
オン化をさせずに、金属原子の内殻電子励起によるイオ
ン化のみを行わせ、金属原子と結合してる炭化水素基の
ほとんど全てを脱離させることにある。
合物の炭化水素基中の炭素原子の内殻電子励起によるイ
オン化をさせずに、金属原子の内殻電子励起によるイオ
ン化のみを行わせ、金属原子と結合してる炭化水素基の
ほとんど全てを脱離させることにある。
気相中での有機金属化合物の内殻電子励起による解離
反応については、長岡らがケミカルフィジクスレターズ
誌（Chemical Physics Letters）第154巻（1989）363ペ
ージから368ページに発表した論文に記載されているよ
うに、以下のことが知られている。有機金属化合物の金
属原子の内殻電子励起によって内殻正孔を形成すると、
この正孔は、オージェ過程などの電子緩和により、内殻
から外側の軌道へと移りつつ、その数を増やす結果、有
機金属化合物は最終的には外殻の結合性価電子を失った
不安定な多価イオンとなって解離し、外殻電子励起によ
る解離に比べて、解離度の高いフラグメントイオンにな
る。一方、金属原子と結合している炭化水素基中の炭素
原子の内殻電子励起によって生成された内殻正孔は、KV
Vオージェ過程しか起こらないので、金属原子の内殻電
子励起による解離に比べて、解離度の低いフラグメント
イオンしかできない。
反応については、長岡らがケミカルフィジクスレターズ
誌（Chemical Physics Letters）第154巻（1989）363ペ
ージから368ページに発表した論文に記載されているよ
うに、以下のことが知られている。有機金属化合物の金
属原子の内殻電子励起によって内殻正孔を形成すると、
この正孔は、オージェ過程などの電子緩和により、内殻
から外側の軌道へと移りつつ、その数を増やす結果、有
機金属化合物は最終的には外殻の結合性価電子を失った
不安定な多価イオンとなって解離し、外殻電子励起によ
る解離に比べて、解離度の高いフラグメントイオンにな
る。一方、金属原子と結合している炭化水素基中の炭素
原子の内殻電子励起によって生成された内殻正孔は、KV
Vオージェ過程しか起こらないので、金属原子の内殻電
子励起による解離に比べて、解離度の低いフラグメント
イオンしかできない。
この反応形態の変化は、先にも述べたように、気相中
での分解反応であるが、本発明者の実験から、基板に吸
着している有機金属化合物の内殻電子励起によるイオン
化によって起きる解離反応についても、同様の傾向があ
ることがわかり、吸着している有機金属化合物の金属原
子の内化電子励起による解離では、吸着種の大半は金属
原子であるが、炭化水素基中の炭素原子の内殻電子励起
による解離では、金属原子以外に炭化水素がかなり含ま
れていることが分かった。従って、炭化水素基中の炭素
原子の内殻電子励磁によるイオン化をさせずに、金属原
子の内殻電子励起によるイオン化のみを行わせることが
出来るエネルギーの光を照射すれば、金属膜中への炭素
の混入を減らすことが出来る。
での分解反応であるが、本発明者の実験から、基板に吸
着している有機金属化合物の内殻電子励起によるイオン
化によって起きる解離反応についても、同様の傾向があ
ることがわかり、吸着している有機金属化合物の金属原
子の内化電子励起による解離では、吸着種の大半は金属
原子であるが、炭化水素基中の炭素原子の内殻電子励起
による解離では、金属原子以外に炭化水素がかなり含ま
れていることが分かった。従って、炭化水素基中の炭素
原子の内殻電子励磁によるイオン化をさせずに、金属原
子の内殻電子励起によるイオン化のみを行わせることが
出来るエネルギーの光を照射すれば、金属膜中への炭素
の混入を減らすことが出来る。
（実施例） 以下、本発明について図を参照しながら説明する。本
実施例では、Al（CH3）2Hの光分解によるSi上へのAl堆
積について述べる。
実施例では、Al（CH3）2Hの光分解によるSi上へのAl堆
積について述べる。
第１図（ａ）（ｂ）（ｃ）に、本発明の方法で得られ
る膜と従来法による光CVD膜のオージェ電子分光法によ
るスペクトルを示す。第１図（ａ）は280eV以下のシン
クロトロン放射光を照射して形成した膜のスペクトル、
第１図（ｂ）は280eVより大きく340eV以下のシンクロト
ロン放射光を照射して形成した膜のスペクトル、第１図
（ｃ）はAr+レーザの第２高調波の4.8eV（257nm）の光
を照射して得た膜のスペクトルである。
る膜と従来法による光CVD膜のオージェ電子分光法によ
るスペクトルを示す。第１図（ａ）は280eV以下のシン
クロトロン放射光を照射して形成した膜のスペクトル、
第１図（ｂ）は280eVより大きく340eV以下のシンクロト
ロン放射光を照射して形成した膜のスペクトル、第１図
（ｃ）はAr+レーザの第２高調波の4.8eV（257nm）の光
を照射して得た膜のスペクトルである。
いづれの場合も、Al（CH3）2Hを、10-10Torr台にまで
真空排気されたMBE型成長部に設置したSi基板に供給し
て吸着させ、異なる光子エネルギーの光を照射してAlの
CVDを行った。
真空排気されたMBE型成長部に設置したSi基板に供給し
て吸着させ、異なる光子エネルギーの光を照射してAlの
CVDを行った。
280eV以下にエネルギーを限定したシンクロトロン放
射光を照射した場合、この光子エネルギの光は、AlのＬ
殻の2s、2p電子を励起できるが、炭化水素基の炭素の1s
電子の励起は出来ない。したがって、AlのＬ殻に形成さ
れた正孔がオージェ過程による電子緩和で価電子軌道に
移動して、多価の不安定な正イオンになり、Alと結合し
ている２個のメチル基、および、水素原子がイオン状態
で気相中へと脱離する。その結果、Al原子が基板上に残
されることになるので、第１図（ａ）のように炭素混入
を２−３％に抑えたAl膜を堆積できた。
射光を照射した場合、この光子エネルギの光は、AlのＬ
殻の2s、2p電子を励起できるが、炭化水素基の炭素の1s
電子の励起は出来ない。したがって、AlのＬ殻に形成さ
れた正孔がオージェ過程による電子緩和で価電子軌道に
移動して、多価の不安定な正イオンになり、Alと結合し
ている２個のメチル基、および、水素原子がイオン状態
で気相中へと脱離する。その結果、Al原子が基板上に残
されることになるので、第１図（ａ）のように炭素混入
を２−３％に抑えたAl膜を堆積できた。
340eV以下のシンクロトロン放射光を照射した場合、A
lのＬ殻の2s、2p電子だけでなく、メチル基の炭素原子
の1s電子の励起が生じる。この炭素原子の1s電子励起に
よって生成された内殻正孔は、KVVオージュ過程しか起
こらないので、１つのメチル基だけが脱離することにな
る。その結果、AlのＬ殻電子だけを励起できる280eV以
下の光による分解に比べて、解離度が下がり、炭素の混
入が増す。第１図（ｂ）のように、炭素の混入は約30％
であった。
lのＬ殻の2s、2p電子だけでなく、メチル基の炭素原子
の1s電子の励起が生じる。この炭素原子の1s電子励起に
よって生成された内殻正孔は、KVVオージュ過程しか起
こらないので、１つのメチル基だけが脱離することにな
る。その結果、AlのＬ殻電子だけを励起できる280eV以
下の光による分解に比べて、解離度が下がり、炭素の混
入が増す。第１図（ｂ）のように、炭素の混入は約30％
であった。
使用する光のエネルギーに、価電子だけを励起できる
エネルギーとして、Ar+レーザの第２高調波の4.8eV（25
7nm）の光を照射すると、１光子の励起による解離反応
が主に起きていると考えられるので、Al原子に結合して
いるメチル基を１つ解離させるだけで、これ以上の解離
反応を進めることはできない。そのため、第１図（ｃ）
の用に、炭素混入は60％にもなってしまった。
エネルギーとして、Ar+レーザの第２高調波の4.8eV（25
7nm）の光を照射すると、１光子の励起による解離反応
が主に起きていると考えられるので、Al原子に結合して
いるメチル基を１つ解離させるだけで、これ以上の解離
反応を進めることはできない。そのため、第１図（ｃ）
の用に、炭素混入は60％にもなってしまった。
このように、Alの内殻電子のみを励起できるエネルギ
ーの光を用いることによって、炭素混入の極めて少ない
Al膜を堆積できることが分かった。
ーの光を用いることによって、炭素混入の極めて少ない
Al膜を堆積できることが分かった。
本実施例で、Al（CH3）2HからのAlのCVDについて述べ
たか、材料はこれを限ることはなく、Al（CH3）３やAl
（C4H9）３など有機金属化合物であってもよい。また、
Al以外にも、CuやAuなどの有機金属化合物にも適用でき
る。光のエネルギーは材料によって変えればよい。金属
単体のCVDだけでなく、Si（CH3）４などのSi有機化合物
からのSiCVD方法や、GaやInの有機金属化合物を用いた
化合物半導体のMOCVDやMOMBEによる成長法にも適用でき
る。
たか、材料はこれを限ることはなく、Al（CH3）３やAl
（C4H9）３など有機金属化合物であってもよい。また、
Al以外にも、CuやAuなどの有機金属化合物にも適用でき
る。光のエネルギーは材料によって変えればよい。金属
単体のCVDだけでなく、Si（CH3）４などのSi有機化合物
からのSiCVD方法や、GaやInの有機金属化合物を用いた
化合物半導体のMOCVDやMOMBEによる成長法にも適用でき
る。
（発明の効果） 本発明によって、金属CVD、半導体のCVD、または、ガ
スソースMBEなど、有機金属化合物を材料として用いる
成膜方法において、カーボン含有量の少ない高品質の膜
を低温で成長させることができる。
スソースMBEなど、有機金属化合物を材料として用いる
成膜方法において、カーボン含有量の少ない高品質の膜
を低温で成長させることができる。
第１図（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の方法の効果を示す
オージェ電子分光スペクトル図である。
オージェ電子分光スペクトル図である。
Claims (1)
- 【請求項１】成長用材料の少なくとも１つに有機金属化
合物を使用し、前記有機金属化合物の分解に光を用いる
成膜形成方法において、前記有機金属化合物の金属原子
の内殻正孔形成可能なエネルギーより大きく、かつ、前
記金属原子と結合している炭化水素基の炭素原子の内殻
正孔形成可能なエネルギーより小さい範囲に、光子エネ
ルギーの高エネルギー側限界を持つ光を用いてCVDを行
うことを特徴とする光CVD方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10835290A JP2841694B2 (ja) | 1990-04-24 | 1990-04-24 | 光ｃｖｄ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10835290A JP2841694B2 (ja) | 1990-04-24 | 1990-04-24 | 光ｃｖｄ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH046199A JPH046199A (ja) | 1992-01-10 |
| JP2841694B2 true JP2841694B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=14482537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10835290A Expired - Lifetime JP2841694B2 (ja) | 1990-04-24 | 1990-04-24 | 光ｃｖｄ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2841694B2 (ja) |
-
1990
- 1990-04-24 JP JP10835290A patent/JP2841694B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH046199A (ja) | 1992-01-10 |
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