JPH02504291A - 導電性薄層構造上に層を被着するための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】 導電性薄層構造上に層を被着するためのＣＶＤ法 この発明は、基板上に配置された導電性薄層構造上に、所定の材料を供給する化 合物てあって、気相のもの、あるいは、基板の表面に吸着または被着されている 化合物の熱的に誘起された反応によって、上記所定の材料の層を被着する化学蒸 着（ＣＶＤ）法に関するものである。この発明はまたこのような方法を実施する ための装置を含む。

気相からの熱誘起被着により、また、気相の化合物の、所定材料を供給する熱誘 起反応によって上記所定材料から薄層を作ることは知られている。化学反応は単 なる熱分解、還元、あるいは、他の適当する任意の反応とすることかてきる。Ｃ ＶＤ法として知られるこのような方法は、最近、基板、例えば、ＩＣチップ上に 導体構造のような薄層金属バタンを直接製造することにおいて重要性を増してお り、この場合、化学反応の開始、従って金属バタンの画定は基板の表面に集束さ れたレーザビームによって行われる。「直接書込み（Ｄｉｒｅｋｔｓｃｈｒｉｆ ｔ）　ＪレーザＣＶＤ法（＋、　Ｇ、　ＢＬａｃｋ外、Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、 　Ｌｅｔｔ、　５０（１５）、　１９８７年４月１３日、　１０１６〜１０１８ 頁）においては、六弗化タングステンを水素で還元することにより、金属タング ステンと弗化水素酸が形成されて装置が被着される。

直接書込みレーザＣＶＤ法あるいは他の手段により作られたＳ層金属構造を強化 する、即ち、金属構造の（基板表面に垂直に測定した）厚さを、最初に層構造に 用い　□たと同じ材料または別の材料である付加材料で補強したい場合がしばし ばある。同じことが、非金属導電性構造についても望まれることがある。

この発明はこの問題を、補強すべき導電性構造（導体構造）を、熱的に誘起され た化学反応中に、被着されるべき付加材料を供給する気相の化学化合物の存在下 で導電性構造を流れる電流によって加熱することにより解決する。

導体構造に生成されるジュール熱による導体構造のこの選択的かつ実質的に限定 的な加熱の結果、付加材料の非常に明確に限定された堆積か加熱された構造上の みに形成される。

好ましくは、加熱は補強すべき導電性構造に電流を流すことにより行われ、この 電流は導電性構造の加熱に充分なもので、導電性構造上に配置した電極を通して 導電性構造に供給される。加熱はまた。誘電的な方法、たとえば、導電性構造に 高周波電流を誘起させることなどによっても行うことかできる。

電流はパルス状に流すことが好ましく、これにより、補強されるべき導電性構造 は非常に急速に加熱され、基板への熱伝導のための時間が少なくなる。同様の考 え方は誘導加熱についてもあてはまる。

電流による金属または導電性構造の加熱中、これと接触するガス雰囲気は、好ま しくは、ｗＨ６とＨ２の混合物からなる。しかし１例えば、’ａｃＡｂ／Ｈｚ、 　Ｗ（Ｃｏ）ｓ、　Ｗ（ＰＦ３）６等の他の種類のガス雰囲気も用いることかで きる。（なお、ＣＶＤによるタングステンの被着については１例えば、Ｔｈ１ｎ 　５ｏｌｉｄ　Ｆｉｌｍｓ、　５２（１９７８）、１８１〜１９４頁のＣ１Ｅ、 　Ｍｏｒｏｓａｎｕ他による論文を参照のこと、）次に、図面を参照して、導電 性構造を金属で補強する推奨例に基づいて詳細に説明する。

第１図は、レーザＣＶＤにより金属バタンを作るための装置の一部を簡略化して 示す。

第２図は、レーザＣＶＤにより作った金属構造の補強のための付加的な構成を有 する第１図による装置の概略図である。

第３図は、線状導体の拡大断面図である。

第１図と第２図は、この発明の方法の好ましい形を実施するための装置の基本的 な部分を概略的に示す。

第１図と第２図に示す装置は、光学窓１２を有する気密性金属ハウジング１０を 有し、この窓を通してレーザビーム１４か基板支持体１８上に配置された基板Ｉ ６の表面上に集束される０図示の実施例では、レーザビームは５１４．５　ｎ■ の波長を有し、イオン化アルゴンレーザ２０によって生成される。ハウジングｌ Ｏはさらに、２本のガス導管２２用の通路が設けられており、この導管２２はハ ウジングの外にある図示されていないガス供給系をへウジングｌｏ内の混合用ヘ ッド２４に接続する。ここに記述する実施例では、これらの導管の一方を通して 六弗化タングステンか、また、他方の導管を通して、ＷＦ＆／ｌ（２のモル比（ ｓｏｌａｒｅｎＶｅｒｈ：１ｌｔｎｉｓ）かｌ：１０て水素か供給され、ハウシ ング内において、　　ＷＦ６の分圧が約３　　ＫＰａ（３０ミリバール）、Ｈ２ の分圧か３０　ＫＰａ　（３００ミリバール）となるようにされる、ここては、 基板１６は、９６％微細Ａ９□０３から作られかつ表面か最大粗さ約２５０　ｎ ＋ｓに研摩されたセラミック板である。互いに約５〜６ｎｍ隔てられた２つの領 域に、金をスパッタリングして端子点が形成される。

基板支持体１８は０．．２５ｇｍの位置分解能（Ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ−ａｕｆ１ ６ｓｕｎｇｓｖｅｒｍ６ｇｅｎ）を有するコンピュータ制御される顕微鏡台て、 概略的に示され、好ましくは冷却構成である温度調整装置１９を含んでおり、こ の装置により、金属−有機物化合物（ｍｅｔａｌｌｏｒｇａｎｉｓｃｈｅｎ　Ｖ ｅｒｂｉｎｄｕｎｇ　　キレート化合物）あるいは他の適当な化合物の薄層が吸 収、凝縮あるいは凍結のために基板の表面に導入される。レーザビーム１４は８ ｍｍの作動距離を持つ顕微鏡対物系によって集束され、基板表面上て得られるレ ーザビーム出力は約１．５Ｗになる。基板支持体１８には加熱構成も設けること かてきる。

セラミック基板１６の表面上の上述した装置と集束レーザビームとにより、タン グステンのストリップ状導体２６か２つの端子点間に約２５０μｍ７秒の書入れ 速度て形成された。タングステンのレーザＣＶＤによって形成された導体２６の 比抵抗は約１３〜２０終Ω・ＣＩで、これは固体タングステンの比抵抗５．６井 Ω・ＣＩより高い、レーザＣｖＤにより被着されたタングステンの幅を測定した か、半値幅か約５〜６μｍてあった。なお、この測定値はＩＱ＊鏡光常光学系解 能によって制限をうけている。

レーザＣＶＤにより被着された線状導体２６は、前述したＩＦ６／Ｈ２反応混合 物の存在下で、導体２６を流れる直流電流によって加熱され、初めに被着された タングステンの上に更にタングステンか被着されるようにして補強される。これ を行うために、２つの端子点か通路３４を貫通する接続線によって脈動電流源３ ６に結合される。この脈動電流源３５は高振幅の短い電流パルスを供給する。パ ルスの持続時間、繰返し周波数及び振幅は、゛加熱されるべき導体構造あるいは 基板か損傷しないようなものに選ばれる。推奨される脈動電流源３６は、約〕Ｏ ｖまでの可調整電圧、約１０〜１００ｍ秒の可調整持続時間及び約２〜３０Ｈｚ の可調整繰返し周波数をもフた電気パルスを供給しなければならない、脈動電流 の供給時間は、数分〜約２０分とすることかてきる。電流または電圧の切換えは 手動て行うこともてきる。

第３図のａは層を持たない基板の断面、ｂはレーザＣＶＤによって形成された導 体２６ａの断面、ＣはレーザＣＶＤによって形成された導体（２６ａに相当）を ３Ｗの平均出力で５分間電流供給して補強した後の導体２６ｂの断面、ｄはレー ザＣＶＤによりて形成した導体を６Ｗの平均出力て５分間電流を流して補強した 後の導体の断面をそれぞれ示す、上記処理の間、約１５Ｖ（３Ｗ）の電圧と約２ ＳＶ（６Ｗ）の電圧は５分の期間内で、１０秒のスイッチオン期間と５秒のスイ ッチオフ期間が交番するように手動で切換えられた。

上述した補強法導体構造の強度は良好であることかわかった。電流によって加熱 された導体に隣接した部分には全くタングステンが被着されていなかった。

前述した実施例のパラメータは、特定の要求及び実験条件によって変えることが できるものて、従って、発明を限定するものとして解釈されるべきではないこと は。

明らかである。補強材料は初めに被着された金属と同じである必要はなく、他の 金属あるいは合金、もしくは、必要とあれば、半導体、絶縁材料、あるいは、セ ラミ・ンクの高温超導電体とすることもできる。また、種々の加熱工程と異なる 蒸気雰囲気とを用いて上述したやり方で多層構造を作ることもてきる。また、補 強すべき金属バタンと基板が許容すれば、動電流を流１．て加熱する代りに、例 えば高周波による、誘導加熱あるいは渦電流加熱を用いて加熱することもてきる 。上述した方法て補強される構造は非金属材料１例えば、炭素（グラファイト） 、半導体材料あるいは導電性化合物のものでもよい。

電流を流している間及びその結果として導体構造が加熱されている間の雰囲気を 市販の有機金属金化合物（Ｄｏｄｕｃｏ　ＫＧ社より市販のもの）で構成された ものとして、タングステン導電構造を金で補強した時に、特別な効果があった。

ＦＩＧ、１ 手続補正書　（預瀾脛冗騨） 平成２年７月ｎ日 ＰＣＴ／ＥＰ８９１００１２６ ２　発明の名称 導電性薄層構造上に層を被着するためのＣＶＤ法３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　　マックス・ブランク・ゲゼルシャフト　ツールフエールデルンク　デア 　ビラセンシャツテンニー　ファウ ４代理人 郵便番号６５１ 住所　神戸市中央区雲井通７丁目１番１号５　補正の対象 明細書及び請求の範囲。

６　補正の内容 （１）請求の範囲を別紙の通り訂正する。

（２）明細書第２頁第８行の「存在下で導」を「存在下でその導」と訂正する。

（３）同上第２頁第１１行の「導体構造に生成され」を「導電性（導体）構造に 生成され」と訂正する。

（４）同上第３頁第１行のｒＷＨ，、をｒＷＦ６．と訂正する。

（５）同上第４頁第３行のｒ　１　：　１０で」をｒ　ｌ　：　１０となるよう に」と訂正する。

請求の範囲 以上 請求の範囲 １．所定の材料を供給するための化合物であって、気相のまたは基板の表面上に 吸着あるいは薄膜として被着された化合物の熱により誘起された反応によって上 記基板の上に配置された導電性層構造上に上記所定の材料の層を被着する方法で あって、上記導電性層構造がその中に発生された電流によって加熱されることを 特徴とする。ＣＶＤ法。

２、薄層構造が金属からなることを特徴とする請求の範囲ｌに記載の方法。

３、層構造が基板に対する直接書込みレーザＣＶＤ法によって形成されることを 特徴とする請求の範囲ｌまたは２に記載の方法。

４、反応が金属埋積を生成することを特徴とする請求の範囲１または２に記載の 方法。

５、層構造を作るべき材料が反応によって供給されることを特徴とする請求の範 囲ｌまたは２に記載の方法。

６、反応によって半導体材料が供給されることを特徴とする請求の範囲ｌまたは ２に記載の方法。

７、反応によって誘電体材料が供給されることを特徴とする請求の範囲１または ２に記載の方法。

８、異なる化合物を用いて少なくとも２回行うことを特徴とする請求の範囲ｌま たは２に記載の方法。

９、気相化合物が、水素との混合物として用いられるＷＦ６あるいはＷＣｌ２の ような揮発性ハロゲン化　　　′タングステンであることを特徴とする請求の範 囲１または２に記載の方法。

１０、ハロゲン化タングステンと水素の比が約１０：１であることを特徴とする 請求の範囲９に記載の方法。

１１、層構造がタングステンで形成されることを特徴とする請求の範囲１〜１０ の何れか１つに記載の方法。

１２、層構造が電流の動電気的流通によって加熱されることを特徴とする請求の 範囲１〜１１の何れか１つに記載の方法。

１３、パルス形状の電流が用いられることを特徴とする請求の範囲１〜１２の何 れか１つに記載の方法。

１４、電流が薄層構造における誘導によって生成されることを特徴とする請求の 範囲ｌ乃至１０の１つに記載の方法。

１５、へウジングと、熱によって誘起される化学反応において所定の材料の層を 供給する化合物を気相で導入するための装置と、表面に層構造が配置されている 基板に対する支持体とを有し、特徴として、薄層構造と電流源とを接続するため の一対の電極を含み、これらの電極が薄層構造の加熱に充分な大きさの電流を特 徴する請求の範囲１の方法を実施して導電性層構造上に所定材料の層を被着する ための装置。

１６、基板支持体が位置決め台であることを特徴とする請求の範囲１５に記載の 装置。

１７、へウジングが光学窓を有し、この窓を通してレーザビームが基板の表面上 に集束されることな特徴とする、請求の範囲１５または１６に記載の装置。

１８、基板の温度調節用の装置が設けられていることを特徴とする請求の範囲１ ５．１６または１７に記載の装置。

国際調査報告 −国際調査報告 ＥＰε９Ｃり１２６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．所定の材料を供給する化合物であって、気相または基板の表面上に吸着ある いは薄膜として被着された化合物を熱により誘起された反応によって上記基板の 上に配置された導電性層構造上に上記所定の材料の層を被着する方法であって、 層構造がその中に発生された電流によって加熱されることを特徴とする、ＣＶＤ 法。 ２．薄層構造が金属からなることを特徴とする、請求の範囲１に記載の方法。 ３．層構造が基板に対する直接書込みレーザＣＶＤ法によって形成されることを 特徴とする、請求の範囲１または２に記載の方法。 ４．反応が金属埋積を供給することを特徴とする、請求の範囲１または２に記載 の方法。 ５．それから層構造が作られる材料を反応が供給することを特徴とする、請求の 範囲１または２に記載の方法。 ５．反応が半導体材料を供給することを特徴とする、請求の範囲１または２に記 載の方法。 ７．反応が誘電体材料を供給することを特徴とする、請求の範囲１または２に記 載の方法。 ８．異なる化合物を用いて少なくとも２回行うことを特徴とする、請求の範囲１ または２に記載の方法。 ９．気相化合物が水素との混合物として用いられるＷＦ６あるいはＷＣｌ６のよ うな揮発性ハロゲン化タングステンであることを特徴とする、請求の範囲１また は２に記載の方法。 １０．ハロゲン化タングステンと水素の比が約１０：１であることを特徴とする 、請求の範囲９に記載の方法。 １１．層構造がタングステンで形成されることを特徴とする、先行する請求の範 囲の任意の１つに記載の方法。 １２．層構造が電流の動電気的流通によって加熱されることを特徴とする、先行 する請求の範囲の任意の１つに記載の方法。 １３．パルス形状の電流が用いられることを特徴とする、先行する請求の範囲の 任意の１つに記載の方法。 １４．電流が薄層構造における誘導によって生成されることを特徴とする、請求 の範囲１乃至１０の１つに記載の方法。 １５．ハウジング（１）と、熱によって誘起される化学反応において所定の材料 の層を供給する化合物を気相で導入するための装置（２２、２４）と、表面に層 構造（２６）が配置されている基板（１６）に対する支持体（１８）とを有し、 特徴として、薄層構造と電流源（３６）とを接続するための一対の電極（３０） を含み、これらの電極が薄層構造の加熱に充分な大きさの電流を供給する、請求 の範囲１の方法を実施して導電性層構造上に所定材料の層を被着するための装置 。 １６．基板支持体（１８）が位置決め台であることを特徴とする、請求の範囲１ ５に記載の装置。 １７．ハウジング（１０）が光学窓（１２）を有し、この窓を通してレーザビー ム（１４）が基板（１６）の表面上に集束されることを特徴とする、請求の範囲 １５または１６に記載の装置。 １８．基板の温度調節用の装置が設けられていることを特徴とする、請求の範囲 １５、１６または１７に記載の装置。