JPH02213472A - Ｃｖｄ法による金属薄膜の成膜方法 - 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、金属カルボニル化合物からＣＶＤ法により金
属薄膜を成膜する方法に関する。

［従来の技術］ タングステンなどの金属からなる薄膜を成膜する場合、
このような金属は高融点であるために蒸気化しに＜＜Ｐ
ＶＤ法によって成膜することは困難である。そこで従来
より、タングステンカルボニル（Ｗ　（ＣＯ）６　）な
どの金属カルボニル化合物を原料とし、紫外光、レーザ
ー光、プラズマあるいは熱などの励起手段により励起分
解して、基板表面に成膜するＣＶＤ法が用いられている
。

タングステンは導電性に優れているため電極材料などと
して有用である。しかし３次元デバイスやガラス基板な
どに適用する場合、熱によるデバイスなどへの悪影響を
避けるため、４００℃以下の低温で行なう低温ＣＶＤ法
により成膜する必要がある。

［発明が解決しようとする課題］ 金属カルボニル化合物を原料として低温ＣＶＤ法により
成膜する場合、金属薄膜中に炭素や酸素が取り込まれて
金属の純度が低下する場合がある。

例えばＷ（Ｃｏ）ｇを原料とした場合、本発明者らの実
験によれば、成膜されたタングステン薄膜中には約２重
量％の炭素および約５重量％の酸素が含有されていた。

これは励起分解により形成された酸素ラジカル、炭素ラ
ジカル、−酸化炭素うジカルなどがタングステン薄膜中
に取り込まれるものと考えられている。このようにタン
グステンに不純物が混入すると、比抵抗が増大し導電性
が低下して、電極材料としての機能が大きく低下すると
いう不具合がある。ちなみに、本発明者らの実験によれ
ば、基板温度３００℃で光ＣＶＤ法でタングステン薄膜
を成膜した場合、その比抵抗は純粋な金属タングステン
の比抵抗に比べて一桁以上大きくなっていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
金属カルボニル化合物を原料として低温ＣＶＤ法により
金属薄膜を成膜する場合に、金属薄膜の純度を向上させ
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明のＣＶＤ法による金属薄膜の成膜方法は、金属カ
ルボニル化合物よりなる原料ガスを反応室に供給し励起
手段により金属カルボニル化合物を励起分解して基板表
面に金属薄膜を成膜する方法において、 反応室内にはハロゲンガスが供給され原料ガスはハロゲ
ンガスの存在下で励起分解されることを特徴とする。

金属カルボニル化合物としては、タングステンカルボニ
ル（Ｗ　（Ｃｏ）６　）　、クロムカルボニル（Ｃｒ　
（Ｃｏ）６　）、鉄カルボニル（Ｆｅ　（Ｃｏ）５）な
どが挙げられる。この金属カルボニル化合物は、昇華な
どによりガス化されて原料ガスとされ、反応室内に供給
される。この場合、水素ガスなどのキャリアガスを用い
ることもできる。また、反応室は一般に真空状態となっ
ている。その真空度は種々設定することができる。

反応室内に供給された原料ガスは、励起手段により励起
分解され基板表面に金属が堆積、成長して金属薄膜が成
膜される。ここで励起手段とは低温ＣＶＤ法に用いられ
る励起手段をいい、紫外線、各種レーザー光、あるいは
プラズマなどを利用できる。なかでも、基板への熱影響
が特に小さい紫外線やレーザー光を用いることが好まし
い。

本発明の最大の特徴は、原料ガスがハロゲンガスの存在
下で励起分解されるところにある。すなわち、原料ガス
の励起分解と同時にハロゲンガスも励起分解し、原料ガ
スの励起分解により生成した炭素ラジカル、酸素ラジカ
ルあるいは一酸化炭素ラジカルなどと反応するものと考
えられる。これにより炭素および酸素が消費され、不純
物が金属薄膜中に取り込まれるのが防止される。

ハロゲンガスとしては、塩素ガス、臭素ガス、フッ素ガ
ス、ヨウ素ガスを単独で、あるいは複数種類組合わせて
用いられる。このハロゲンガスは、反応室内のガス全体
を１００とした時に０．１〜１０容積％の範囲となるよ
うに供給することが好ましい。ハロゲンガスが０．１容
積％より少ないと金属薄膜中に不純物が取り込まれるよ
うになり、１０容積％より多くなっても効果が飽和し、
排出ガス中のハロゲンガス邑が多くなって処理工数が多
大となる。

［発明の作用および効果］ 本発明の成膜方法では、原料ガスはハロゲンガスの存在
下で励起分解される。そして原料ガスの励起分解により
生じた炭素ラジカルや酸素ラジカルなどは、活性なハロ
ゲンガスと直ちに反応してハロゲン化物となり、反応室
外へ排出される。−方、金属ラジカルは基板表面に堆積
・成長して金属薄膜が成膜される。

したがって本発明の成膜方法によれば、金属薄膜に不純
物が取り込まれるのが防止されるので、高い純度の金属
薄膜を成膜することができる。すなわち、本発明の成膜
方法によりタングステンの薄膜を成膜すれば、低温ＣＶ
Ｄ法を用いても、比抵抗が金属タングステンのそれに近
い導電性に優れた薄膜を成膜することができる。

［実施例］′ 以下、実施例により具体的に説明する。

第１図に本実施例で用いたレーザーＣＶＤ装置の概略構
成説明図を示す。反応室１内にはヒータ２を内蔵したサ
セプタ３が配置され、サセプタ３にガラス基板４が保持
されている。反応室１の上部にはレーザー光入射窓１０
が設けられ、外部のレーザー光照射装置からのエキシマ
レーザ−光が、レーザー光入射窓１０を透過してガラス
基板４に垂直に照射されるように構成されている。

また、反応室１の側壁には原料ガスが供給される原料ガ
ス通路１１と、塩素ガスが供給される塩素ガス通路１２
が開口している。ざらにレーザー光入射窓１０の近傍に
は、水素ガスを供給する水素ガス通路１３が開口してい
る。そして反応室１の下部には、図示しないポンプに連
結された排気通路１４が設けられている。

上記した装置を用いて、ガラス基板４表面にタングステ
ン薄膜を成膜する本実施例の成膜方法を以下に説明する
。

（実施例１） まず、反応室１内の空気は排気通路１４から吸引され、
反応室１内は真空状態とされる。原料ガス通路１１には
、図示しないガス化装置が連結され、粉末状のＷ（Ｃｏ
）ｇがそのガス化装置で昇華されてガス化される。そし
て水素ガスをキャリアガスとして、ガス化されたＷ　（
Ｃｏ）６は１゜□ｓｃｃｍの流量で原料ガス通路１１か
ら反応容器１内に供給される。また、塩素ガス通路１２
からは、塩素ガスが’ｌ、□ｓｃｃｍの流量で反応室１
内に供給されている。この場合、反応室１に供給される
塩素ガスは、反応室１内のガス全体の１容積％となるよ
うに設定されている。なお、水素ガス通路１３からは水
素ガスが５Ｑｓｃｃｍの流量で噴出され、レーザー光入
射窓１０に反応物が付着するのを防止して透過率の低下
を防止している。

また、ガラス基板４はヒータ２により３００℃゛に加熱
されている。

その状態でレーザー光入射窓１０からエキシマレーザ−
光が基板４表面に照射される。すると基板４表面近傍の
Ｗ（Ｃｏ）、ｇガスおよび塩素ガスは励起分解されて各
種ラジカルが生じる。そしてタングステンラジカルは基
板４表面に堆積・成長してタングステン薄膜が成膜され
る。また炭素ラジカル、酸素ラジカルなどは、塩素ラジ
カルまたは塩素ガスと反応してＣＣ５２４、ＯＣＲなど
となり、排気通路１４から排出される。したがって炭素
ラジカルと酸素ラジカルが消費されるため、タングステ
ン薄膜中には、酸素、炭素などの不純物が取り込まれる
のが防止されている。

上記のように形成されたタングステン薄膜に含有される
各元素の量と、その比抵抗とを測定し、結果を第２図お
よび第３図に示す。なお、元素量はＥＰＭＡにより測定
し、比抵抗は四探針シート抵抗測定器により測定した。

（実施例２） 本実施例は、反応室１に供給される塩素ガスが、反応室
１内のガス全体に対して３容積％となるように設定した
こと以外は実施例１と同様である。

形成されたタングステン薄膜の各元素量と比抵抗を同様
に測定し、結果を第２図および第３図に示す。

（従来例） 塩素ガスを供給しないこと以外は実施例１と同様にして
タングステン薄膜を成膜した。その各元素量と比抵抗を
同様に測定し、結果を第２図および第３図に示す。

（評価） 第２図に示すように、従来の成膜方法で形成されたタン
グステン薄膜中には、炭素が全体の約２重量％、酸素が
約５重量％含有されている。しかし、実施例の成膜方法
で形成されたタングステン薄膜中の炭素および酸素の量
は全体の０．５重量％以下であり、不純物の含有量が極
めて少なくなっていることが明らかである。

そして不純物の含有量が少ないことにより、第３図に示
すように実施例で形成されたタングステン薄膜の比抵抗
は８．５Ｘ１０−６Ω・ｃｍと、金属タングステンの５
．６Ｘ１０″″６Ω・ｃｍに近い値を示し、優れた導電
性を有している。一方従来の成膜方法で形成されたタン
グステン薄膜は、１Ｘ１０’″４Ω・ｃｍと大きな比抵
抗を示し、電極用としては不適当である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例で用いたレーザーＣＶＤ装置
の概略構成説明図、第２図は形成されたタングステン薄
膜中の元素量を示すグラフ、第３図は比抵抗の測定結果
を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属カルボニル化合物よりなる原料ガスを反応室
   に供給し励起手段により該金属カルボニル化合物を励起
   分解して基板表面に金属薄膜を成膜する方法において、 前記反応室内にはハロゲンガスが供給され前記原料ガス
   は該ハロゲンガスの存在下で励起分解されることを特徴
   とするＣＶＤ法による金属薄膜の成膜方法。