JPH0136694B2 - - Google Patents
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- JPH0136694B2 JPH0136694B2 JP57193206A JP19320682A JPH0136694B2 JP H0136694 B2 JPH0136694 B2 JP H0136694B2 JP 57193206 A JP57193206 A JP 57193206A JP 19320682 A JP19320682 A JP 19320682A JP H0136694 B2 JPH0136694 B2 JP H0136694B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/48—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
- C23C16/482—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation using incoherent light, UV to IR, e.g. lamps
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は反応ガスを混合させて基板上に膜を形
成する所謂化学気相成長法に関し、特に、光のエ
ネルギーによつて化学反応を促進させる光気相成
長法に関する。
成する所謂化学気相成長法に関し、特に、光のエ
ネルギーによつて化学反応を促進させる光気相成
長法に関する。
従来、気相成長法（ケミカル ベーパー デポ
ジツシヨン、以下CVDと称す）は反応ガスの混
合気体を数百度以上の高温、例えば半導体素子製
作工程に於いては通常400〜900℃の温度にまでに
熱せられた基板上に導き化学反応を生ぜしめるも
のであつた。この様な高温度に於ける膜成長では
膜の成長時間中基板が高温度に熱せられている為
に、該基板の特性が熱の為に変化してしまうとい
う問題があつた。特に基板が集積回路装置を製作
する為のシリコンウエハーでありかつウエハー中
に不純物が拡散されていた場合には不純物の再拡
散が膜成長中に生じてしまうという欠点があつ
た。更に又シリコンウエハーにアルミ配線が形成
されている場合にはアルミの融点が650℃前後と
低い為に高温の膜成長は行いえないという問題も
あつた。
ジツシヨン、以下CVDと称す）は反応ガスの混
合気体を数百度以上の高温、例えば半導体素子製
作工程に於いては通常400〜900℃の温度にまでに
熱せられた基板上に導き化学反応を生ぜしめるも
のであつた。この様な高温度に於ける膜成長では
膜の成長時間中基板が高温度に熱せられている為
に、該基板の特性が熱の為に変化してしまうとい
う問題があつた。特に基板が集積回路装置を製作
する為のシリコンウエハーでありかつウエハー中
に不純物が拡散されていた場合には不純物の再拡
散が膜成長中に生じてしまうという欠点があつ
た。更に又シリコンウエハーにアルミ配線が形成
されている場合にはアルミの融点が650℃前後と
低い為に高温の膜成長は行いえないという問題も
あつた。
近年これらの問題を解決した膜成長法として光
エネルギーを利用したCVD法が行なわれる様に
なつた。この光エネルギーを利用してCVD（以下
光CVDと略す）法は基板上に反応ガスを導くと
共に紫外光を基板に照射し、光エネルギーにより
反応ガスの少くも一部を励起状態にし化学反応を
起させるものである。この光CVD法に依れば、
化学反応は基本的に光エネルギーによつて進行さ
せられるから、基板の温度は高い必要がなく、室
温からの膜成長が可能であるという利点がある。
しかしながら従来の光CVD法の大きな欠点は成
長速度が遅い点にある。即ち水銀ガスを増感剤と
して反応ガスに混合させて膜成長を行う水銀増感
法に於いても、シリコン酸化膜をSiH4とN2Oの
混合ガスから成長させる場合には150Å／min、
又SiH4とNH3からシリコン窒化膜を成長させる
場合には50Å／min位の成長速度しか得られな
い。この様な成長速度の小ささは紫外光によつて
励起させる反応ガス分子の活性種が少ない事に依
るものと考えられる。従つてこの活性種を増加さ
せる為には光源の大出力化を図り基板を照射する
光子数を増大させる必要があるが、この光源の大
出力化には技術的に困難な問題があり光子数を増
大させるのは難しかつた。又、水銀ガスを増感剤
として用いず直接反応ガス分子を光子によつて励
起する直接励起法による光CVD法に於いては更
に膜の成長速度が小さく、より大出力の光源が必
要とされていた。
エネルギーを利用したCVD法が行なわれる様に
なつた。この光エネルギーを利用してCVD（以下
光CVDと略す）法は基板上に反応ガスを導くと
共に紫外光を基板に照射し、光エネルギーにより
反応ガスの少くも一部を励起状態にし化学反応を
起させるものである。この光CVD法に依れば、
化学反応は基本的に光エネルギーによつて進行さ
せられるから、基板の温度は高い必要がなく、室
温からの膜成長が可能であるという利点がある。
しかしながら従来の光CVD法の大きな欠点は成
長速度が遅い点にある。即ち水銀ガスを増感剤と
して反応ガスに混合させて膜成長を行う水銀増感
法に於いても、シリコン酸化膜をSiH4とN2Oの
混合ガスから成長させる場合には150Å／min、
又SiH4とNH3からシリコン窒化膜を成長させる
場合には50Å／min位の成長速度しか得られな
い。この様な成長速度の小ささは紫外光によつて
励起させる反応ガス分子の活性種が少ない事に依
るものと考えられる。従つてこの活性種を増加さ
せる為には光源の大出力化を図り基板を照射する
光子数を増大させる必要があるが、この光源の大
出力化には技術的に困難な問題があり光子数を増
大させるのは難しかつた。又、水銀ガスを増感剤
として用いず直接反応ガス分子を光子によつて励
起する直接励起法による光CVD法に於いては更
に膜の成長速度が小さく、より大出力の光源が必
要とされていた。
従つて本発明の目的は、上記の問題点を除去し
た膜の成長速度の大きい光CVD法を提供する事
である。
た膜の成長速度の大きい光CVD法を提供する事
である。
本発明の光CVD法には、反応ガスの一部もし
くは反応ガスの一部と水銀を含む増感剤を、反応
炉に導く前に予め紫外光により励起しておき、更
に反応炉内で他のガスと混合後反応を生ぜしめる
段階で再び紫外光を照射する事を特徴とする。
くは反応ガスの一部と水銀を含む増感剤を、反応
炉に導く前に予め紫外光により励起しておき、更
に反応炉内で他のガスと混合後反応を生ぜしめる
段階で再び紫外光を照射する事を特徴とする。
本発明の光CVD法に於いては、反応ガスの一
部もしくは反応ガスの一部と増感剤が反応炉に入
る前に充分励起状態におかれているから、反応炉
に導かれた段階で励起された分子の密度が大きく
その上更に反応炉内で再び紫外光により照射され
るから、より密度が高くなる。従つて反応を生じ
させる為ガスを混合した段階で反応が速やかに起
り膜成長速度が非常に大きくなるという利点をも
つ様になる。
部もしくは反応ガスの一部と増感剤が反応炉に入
る前に充分励起状態におかれているから、反応炉
に導かれた段階で励起された分子の密度が大きく
その上更に反応炉内で再び紫外光により照射され
るから、より密度が高くなる。従つて反応を生じ
させる為ガスを混合した段階で反応が速やかに起
り膜成長速度が非常に大きくなるという利点をも
つ様になる。
次に本発明をよりよく説明する為に図面を用い
て説明する。
て説明する。
第１図は本発明の光CVD法を説明する為の装
置の概略図である。本発明の光CVD法に於いて
は反応ガスＡは先づ増感剤としてのガスＣと混合
された後石英で作られた予備励起室１０１に入
る。該予備励起室１０１に於いては2000Å前後の
波長の光を出す光源１０２によつて反応ガスＡ及
び増感剤Ｃは励起状態となる。この励起されたガ
スＡ及び増感剤Ｃは石英でつくられた反応炉１０
３に導入された後、反応ガスＢと混合され、赤外
線ランプ１０４によつて温度が変えられる様にな
つているサセプター１０５の上に置かれた基板１
０６に於いて2000Å前後の波長の光を出す光源１
０７によつて照射され再び励起される。この光源
１０７によつて照射された段階では反応ガスＡ、
増感剤Ｃは励起された活性種を多量に含み、か
つ、反応ガスＢも励起されるから、基板１０６へ
の膜の成長速度は非常に大きいという利点を有す
る。
置の概略図である。本発明の光CVD法に於いて
は反応ガスＡは先づ増感剤としてのガスＣと混合
された後石英で作られた予備励起室１０１に入
る。該予備励起室１０１に於いては2000Å前後の
波長の光を出す光源１０２によつて反応ガスＡ及
び増感剤Ｃは励起状態となる。この励起されたガ
スＡ及び増感剤Ｃは石英でつくられた反応炉１０
３に導入された後、反応ガスＢと混合され、赤外
線ランプ１０４によつて温度が変えられる様にな
つているサセプター１０５の上に置かれた基板１
０６に於いて2000Å前後の波長の光を出す光源１
０７によつて照射され再び励起される。この光源
１０７によつて照射された段階では反応ガスＡ、
増感剤Ｃは励起された活性種を多量に含み、か
つ、反応ガスＢも励起されるから、基板１０６へ
の膜の成長速度は非常に大きいという利点を有す
る。
次に本発明の方法によつてシリコン酸化膜を成
長させる場合について述べる。先づN2Oガスが
水銀の蒸気と混合されて予備励起室１０１に入
る。この予備励起室１０１では低圧水銀ランプを
用いて2537Åの波長によつて水銀原子が励起され
この励起された水銀原子によつてN2Oが分離し
励起された酸素原子が生じる。これら励起された
水銀原子及び酸素原子は反応炉１０３中でSiH4
ガスと混合され基板１０６上で再び低圧水銀ラン
プ１０７によつて励起される。反応炉１０３内の
圧力1.0Torr、H2O流量100c.c.／min、SiH4流量10
c.c.／minの条件で、第２のランプ１０７として
450Wの低圧水銀ランプを使用した場合、基板１
０６の温度が250℃に設定してシリコン酸化膜成
長を行うと120Å／minの成長速度を得た。次に
ガス圧、流量、基板温度、第２のランプ等の条件
を全く同一にし、予備励起の為の第１のランプ１
０１にも450Wの低圧水銀ランプを用いて予備励
起を行つてシリコン酸化膜成長を行つた場合膜の
成長速度は250Å／minと約２倍の大きさを得た。
この様に反応ガスの一部もしくは増感剤と反応ガ
スの一部を予め励起する事で成長速度が大きくな
り従つて光CVD法を実際素子の製作に作用する
際の量産性が向上するという大きな利点をもつよ
うになる。
長させる場合について述べる。先づN2Oガスが
水銀の蒸気と混合されて予備励起室１０１に入
る。この予備励起室１０１では低圧水銀ランプを
用いて2537Åの波長によつて水銀原子が励起され
この励起された水銀原子によつてN2Oが分離し
励起された酸素原子が生じる。これら励起された
水銀原子及び酸素原子は反応炉１０３中でSiH4
ガスと混合され基板１０６上で再び低圧水銀ラン
プ１０７によつて励起される。反応炉１０３内の
圧力1.0Torr、H2O流量100c.c.／min、SiH4流量10
c.c.／minの条件で、第２のランプ１０７として
450Wの低圧水銀ランプを使用した場合、基板１
０６の温度が250℃に設定してシリコン酸化膜成
長を行うと120Å／minの成長速度を得た。次に
ガス圧、流量、基板温度、第２のランプ等の条件
を全く同一にし、予備励起の為の第１のランプ１
０１にも450Wの低圧水銀ランプを用いて予備励
起を行つてシリコン酸化膜成長を行つた場合膜の
成長速度は250Å／minと約２倍の大きさを得た。
この様に反応ガスの一部もしくは増感剤と反応ガ
スの一部を予め励起する事で成長速度が大きくな
り従つて光CVD法を実際素子の製作に作用する
際の量産性が向上するという大きな利点をもつよ
うになる。
本発明の上記の説明に於いてはN2Oガスを予
備励起したがこれはSiH4を予備励起すると非晶
質のシリコン膜が予備励起室１０１の管壁に被着
してしまう為である。従つて予備励起するガスは
励起されても膜の被着が生じないものが望しく例
へばシリコン酸化膜を成長させる為の他の反応ガ
スとしてSiH4とO2ガスを使用する場合にはO2ガ
スを予備励起室１０１を通す必要がある。又、
SiH4とNH3によつてシリコン窒化膜を成長させ
る場合にはNH3ガスを予備励起する事になる。
備励起したがこれはSiH4を予備励起すると非晶
質のシリコン膜が予備励起室１０１の管壁に被着
してしまう為である。従つて予備励起するガスは
励起されても膜の被着が生じないものが望しく例
へばシリコン酸化膜を成長させる為の他の反応ガ
スとしてSiH4とO2ガスを使用する場合にはO2ガ
スを予備励起室１０１を通す必要がある。又、
SiH4とNH3によつてシリコン窒化膜を成長させ
る場合にはNH3ガスを予備励起する事になる。
上記の説明中、予備励起室１０１、反応炉１０
３、第１の光源１０１、としての低圧水銀ラン
プ、第２の光源１０７としての低圧水銀ランプを
サプラジル等の2000Å以下の波長も通す合成石英
で構成した場合低圧水銀ランプが出す光のうち
2537Åの波長の光に加え、1849Åの波長の光も透
過する様になる。この1849Åの波長の光は水銀を
励起して、この励起水銀原子によつて反応ガス分
子を励起する以外にN2O、NH3、O2等の反応ガ
スを直接励起する為、より成長速度が増大すると
いう利点を有する様になる。
３、第１の光源１０１、としての低圧水銀ラン
プ、第２の光源１０７としての低圧水銀ランプを
サプラジル等の2000Å以下の波長も通す合成石英
で構成した場合低圧水銀ランプが出す光のうち
2537Åの波長の光に加え、1849Åの波長の光も透
過する様になる。この1849Åの波長の光は水銀を
励起して、この励起水銀原子によつて反応ガス分
子を励起する以外にN2O、NH3、O2等の反応ガ
スを直接励起する為、より成長速度が増大すると
いう利点を有する様になる。
第１図は本発明の一実施例を示す概略図であ
る。 尚、図において、１０１……予備励起室、１０
２……光源、１０３……反応炉、１０４……赤外
線、１０５……サセプター、１０６……基板、１
０７……基板である。
る。 尚、図において、１０１……予備励起室、１０
２……光源、１０３……反応炉、１０４……赤外
線、１０５……サセプター、１０６……基板、１
０７……基板である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 第１の紫外光と該第１の紫外光の照射によつ
て励起はされるが励起されても膜の被着が生じな
い第１の反応ガスもしくは該第１の反応ガスと増
感剤との混合物に予め照射し、その後、被成長基
板上に前記第１の反応ガスもしくは前記第１の反
応ガスと増感剤との混合物及び予め紫外光が照射
されていない第２の反応ガスとを導入し、第２の
紫外光を照射して前記被成長基板上に膜を成長さ
せることを特徴とする光気相成長法。 ２ 前記第１の反応ガスはN2O、NH3又はO2で
あり、前記第２の反応ガスはSiH4である特許請
求の範囲第１項記載の光気相成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19320682A JPS5982720A (ja) | 1982-11-02 | 1982-11-02 | 光気相成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19320682A JPS5982720A (ja) | 1982-11-02 | 1982-11-02 | 光気相成長法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5982720A JPS5982720A (ja) | 1984-05-12 |
| JPH0136694B2 true JPH0136694B2 (ja) | 1989-08-02 |
Family
ID=16304061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19320682A Granted JPS5982720A (ja) | 1982-11-02 | 1982-11-02 | 光気相成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5982720A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6086679A (en) * | 1997-10-24 | 2000-07-11 | Quester Technology, Inc. | Deposition systems and processes for transport polymerization and chemical vapor deposition |
| JP2012015259A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Hitachi High-Technologies Corp | 基板処理装置及び基板処理方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57136932A (en) * | 1981-02-17 | 1982-08-24 | Seiko Epson Corp | Photochemical reaction device |
-
1982
- 1982-11-02 JP JP19320682A patent/JPS5982720A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57136932A (en) * | 1981-02-17 | 1982-08-24 | Seiko Epson Corp | Photochemical reaction device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5982720A (ja) | 1984-05-12 |
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