JPH02130926A - 光励起ｃｖｄ法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光励起ＣＶＤ法に係り、特に光源の光の利用効
率を高めて高速、かつ均一な成膜を達成するのに好適な
光励起ＣＶＤ法に関する。

〔従来の技術〕

光励起ＣＶＤ方法では、反応ガスにそのガスの吸収波長
に応じた波長を有する光を照射することによって化学反
応を促進させることを原理としている。したがって、光
励起ＣＶＤ法は、プラズマ反応のような荷電粒子の影響
がなく、基板に堆積した膜の損傷等がないことから、Ｌ
ＳＩ等の分野における酸化シリコンの成膜に有望とされ
ている。

従来の光励起ＣＶＤ方法では、光源として低圧水銀ラン
プが使用され、酸化シリコン（ｓｔａｇ）を形成する場
合、反応ガスの他に酸化ガスとして酸素（０，）と１ｍ
　ｏ）が使用されている。

なお、この種の酸化シリコンの形成方法として、特開昭
６３−１２３号公報等に記載のものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記した光励起ＣＶＤ法では、低圧水銀
ランプのスペクトルに対して、酸化ガス（０富又はＮ、
Ｏ）の吸収係数が高くなく、反応ガスが有効に利用され
ないため、成膜速度が遅くなり、かつ均一な膜を生成す
ることが困難である。

すなわち、光源に低圧水銀ランプを使用した場合、先ず
、紫外光の波長１８５ｎｍの領域で０□→０．の反応に
よってオゾン（０，）が発生ずる。

次いで、このオゾンは、紫外光の波長２５４ｎｍの領域
で０３→０．＋０の反応によって発生期の酸素（０）を
生成する。

最後に反応ガスとしてのＳｉＨ４は、この発生期の酸素
と反応して、ＳＩＨ，＋Ｏ→ＳｉＯ！＋Ｈ８の反応が進
行して５ｉｆｔが形成される。したがって、上記した反
応機構から、ＳＩＯ□の形成には、Ｓ　Ｉ　Ｈ、の光励
起が関係しているのではなく、低圧水銀ランプからの紫
外光の１８５ｎｍの波長域における光励起が、酸化シリ
コン（３１０、）の形成速度の律速となるとみることが
できる。

ところが、各種光源の発光スペクトルを示す第３図（手
本：オプトロニクス　Ｐ５３，１９８５年１０月）から
明らかなように、低圧水銀ランプを光源とする場合、１
８５ｎｍ以外の他の波長線例えば、２５４ｎｍ等におけ
る光強度が大きい。

したがって、低圧水銀ランプを光源とし、酸化シリコン
を形成させる際に、酸化ガスとしてＮ。

０を使用する場合、酸化シリコンの形成に低圧水銀ラン
プの光が有効に利用されていないため、成膜速度に限界
がある。また、成膜速度が速くないと、均一な成膜にお
ける成膜条件が狭くなり、均一な成膜を達成することが
困難となる。

本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、成
膜速度の高速化及び均一成膜を容易に達成することがで
きる光励起ＣＶＤ法を提供することにある。

〔！！！題を解決するための手段〕

上記した目的は、光源からの光の照射領域にモノシラン
等の反応ガスと共に酸化ガスとして二酸化窒素（Ｎｏ、
）を導入することによって達成される。

ＮＯ，の吸収域は、 （１）　　ＮＯ！　→ＮＯ＋Ｏ（２２８，８ｎｍ）（２
）　　Ｎｏ、　−ＮＯ＋０　　（２４４〜３９８　ｎｍ
）（３）Ｎｏ□”　＋ＮＯｔ→２　ＮＯ＋Ｏ□→ＮＯ３
＋ＮＯ（＞４３６ｎｍ） で表されるように、酸化ガスとしての酸素（ＯＸ）及び
二酸化窒素（Ｎ、０）に比較して長波長域にある。

ここで、発生期の酸素（０）を生成する反応（２）では
、その吸収域は、２４４〜３９８ｎｍであり、この吸収
域は、低圧水銀ランプにおいて最大光強度である２５４
ｎｍの吸収域を含んでいる。したがって、酸化ガスとし
て、ＮＯ８を使用する場合、波長２５４ｍ以上の光が十
分に吸収され（すなわち、光吸収係数に大きい）、光分
解して発生期の酸素（０）を発生し易くなる。すなわち
、波長２５４ｎｍ以上の光が有効に利用されるため、活
性種濃度が高くなる。

５１０オの形成には、５ＩＨ４の光励起が関係している
のではなく、ＮＯ２→ＮＯ＋Ｏの反応で示される光励起
が、酸化シリコン（Ｓ　Ｉ　Ｏ，）の形成速度の律速と
なるとみることができる。したがって、Ｎｏ□を酸化ガ
スとして使用することは、Ｓ　Ｉ　Ｈ、の酸化を促進さ
せ、ｓｈｏｗの成膜速度を高めることになる。また、成
膜速度が高くなれば、均一成膜における成膜条件が広く
なり、均一成膜が可能となる。

また、第３図に示すように低圧水銀ランプ以外にも、超
高圧水銀ランプ、キセノン（Ｘｅ）アークランプ、ハラ
イドランプの場合、波長２４４〜３９８ｎｍの領域では
、光強度が大きい、したがって、光励起ＣＶＤ法によっ
て、酸化シリコンを生成する場合、光源として超高圧水
銀ランプ、キセノン（Ｘｅ）アークランプ、ハライドラ
ンプを使用し、酸化ガスとしてＮ０８を使用する場合に
も、ＳＩＨ，の酸化を促進させ、５ｔｏｔの成膜速度を
高めることになる。

さらに、低圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、キセノン
（Ｘｅ）アークランプ、ハライドランプはそれぞれ単独
に使用してもよく、またはこれらのランプを併用した複
合ランプを使用することもできる。

本発明において、酸化シリコンを生成するための反応ガ
スとしては、シラン化合物、例えば、モノシラン（Ｓｉ
ｎ４）、ジシラン（ＳｉｔＨｈ）、メチルシラン（Ｓｉ
Ｈツ　（ＣＨｓ））、モノクロルシラン（Ｓ　ｉＨｉ　
　（Ｃｆ）３等が使用される。

これらのシラン化合物は、酸化ガス（Ｎｏｔ）の光励起
により生成する発生期の酸素（０）により酸化シリコン
を生成する。

上記した反応ガス、光源及び酸化ガスを使用して、酸化
シリコンを形成する場合、反応室内に設置される基板は
、例えば、１００〜４００°Ｃ程度に加熱され、反応室
内圧力は、例えば、０．１〜１００　ｔｏｒｒ程度に保
持される。

〔実施例〕

実施例１ 第１図に示す光励起装置を用いて酸化シリコンの形成を
行った。第１図において、１は反応室、２は低圧水銀ラ
ンプ、３は光透過窓、４は反応ガス導入口、５は排気口
、６は基板、７はヒータである。

先ず、反応室１内を排気口５から排気装置（図示せず）
を介して真空排気し、１０−ｓ〜１０−’Ｌｏｒｒまで
排気した後、ヒータ７により基板６を所定の温度（３０
０°Ｃ）まで昇温した０次に反応ガス導入口４から反応
ガスとしてモノシラン（ＳｔＨ４）と酸化ガスとしてＮ
Ｏ８をそれぞれ導入し、反応室１内の圧力を１〜１０　
ｔｏｒｒとした。その後、低圧水銀ランプ２を点灯した
。

このとき、光透過窓３を透過した紫外光により反応室１
内でＮＯ８→ＮＯ＋Ｏの光化学反応により発生期の酸素
（０）が発生し、この発生期の酸素（０）と５ＩＨ４と
の酸化反応により酸化反応を促進させ、基板６上に３１
０１の膜を形成した。

基板６に対する膜の形成を所定時間行った後、低圧水銀
ランプ２の点灯を停止し、排気口５をからガスを排気し
た後、不活性ガス（Ｎ８）又は空気でリークし、大気圧
にしてから、膜が形成された基板６を取り出した。この
とき、反応室ｌに導入されるモノシラン（Ｓ　ｉ　Ｈ，
）の流量と、基板６上のＳｔＯオ膜の成膜速度との関係
を第２図中にＡで示す。

また、比較のために、酸化ガスとしてＮ、Ｏを使用した
他は、上記と同様な条件により基板６に対して酸化シリ
コン（Ｓ　ｉ　Ｏｓ　）の膜を形成した。

このとき、反応室１に導入されるモノシラン（Ｓｉｎ４
）の流量と、基板６上のＳｉｎ、膜の成膜速度との関係
を第２図中にＢで示す。

第２図から明らかなように、酸化ガスとしてＮＯｔを使
用した場合、酸化ガスとしてＮｔＯを使用した場合に比
較してＳ　ｉ　Ｈａの流量に対する５ｔＯＷ膜の成膜速
度が大きい。

この理由は、酸化ガスとしてＮ、Ｏを使用した場合、低
圧水銀ランプの発光波長の一部のみしか利用されない、
したがって、５ｉＨｉ　　ＮｔＯ系の反応系において、
低圧水銀ランプの発光強度の大部分は反応に寄与しない
ため、成膜速度が遅くなったものと考えられる。これに
対して、本実施例によるＳ　ｉ　Ｈ，−ＮＯｔ系の反応
系では、低圧水銀ランプの発光強度の大部分がＮＯｔに
吸収（波長４００　ｎｍ以下）されるため、成膜速度が
速くなったものと考えられる。

これらの結果及び第３図の発光スペクトルから、光源と
して超高圧水銀ランプ、キセノン（Ｘｅ）アークランプ
、ハライドランプを使用した場合にも、Ｓ　ｉ　Ｈａ　
　Ｏを系又はＳｉＨ４ＮｔＯ系の反応系よりも、Ｓ　Ｉ
Ｈ，−ＮＯ，系の反応系の方が、光源の利用効率が高（
なり、成膜速度が速くなることは容昌に理解できるであ
ろう。

このように光源の利用効率を高めることは、活性種濃度
を高めることに繋がり、より希薄なガス（例えば、ｌ　
ｔｏｒｒ以下の圧力）での成膜が可能となり、より均一
な成膜の実現をもたらすことになる。この理由は、希薄
なガス（減圧下）では、反応ガスの平均自由行程が長く
なり、膜が形成される基板面に平行する面方向のガスの
広がりが増大するため、膜厚の均一性が向上するためで
ある。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、光励起ＣＶＤ法での光源
の発光スペクトルの中で光強度の高い長波長領域まで利
用できるので、酸化シリコン（Ｓ１０りの成膜速度を速
めることができると共に高速成膜の実現による均一成膜
を容易に達成できる。

特にＬＳＩの分野においては、集積度の増大によって微
細なパターン及び薄膜が高度に要求されており、このた
め、下地にダメージを与えない光励起ＣＶＤ法において
、高速成膜及び大面積における均一成膜が可能となり、
ＬＳＩの性能、歩留りの向上に寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光励起ＣＶＤ法を実施する装置を示す
概略的構成図、第２図は本発明における５１０８の成膜
速度を従来例と比較して示すグラフ、第３図は各種光源
の発光スペクトルを示すグラフである。 １・・・・・・反応室、２・・・・・・低圧水銀ランプ
、３・・・・・・光透過窓、４・・・・・・反応ガス導
入口、５・・・用排気口、６・・・・・・基板、７・・
・・・・ヒータ、Ａ・・・・・・実施例、Ｂ・・・・・
・従来例。 代理人　　弁理士　　西　元　勝　− 第１図 第２図 １長（ｎｍ） ＳｉＨ４ｉ量（ＣＣ／ｍｉｎｉ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）反応室内に反応ガスを導入すると共にその反応ガ
   スに対する酸化ガスを導入し、光源から光を照射し、気
   相反応を促進させて所望の膜を生成するものにおいて、
   前記反応ガスがシラン化合物からなり、前記酸化ガスが
   二酸化窒素（ＮＯ＿２）であることを特徴とする光励起
   ＣＶＤ法。
2. （２）前記シラン化合物が、モノシラン（ＳｉＨ＿４）
   、ジシラン（Ｓｉ＿２Ｈ＿６）、メチルシラン〔ＳｉＨ
   ＿３（ＣＨ＿３）〕、及びモノクロルシラン〔ＳｉＨ＿
   ３（Ｃｌ）〕の少なくとも１種以上であることを特徴と
   する請求項（１）記載の光励起ＣＶＤ法。
3. （３）前記光源が、低圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ
   、キセノンアークランプ若しくはハライドランプの各々
   単独のランプ又はこれらの組合せからなる複合ランプで
   あることを特徴とする請求項（１）記載の光励起ＣＶＤ
   法。