JPH03271372A - エキシマレーザを用いた酸化物薄膜成膜法 - 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、酸化物薄膜の成膜法に係り、特に光ＣＶＤに
よる半導体工業などで用いられる酸化物薄膜の成膜法に
関する。

〔従来の技術〕

半導体工業などで、５１０２　、　Ａｌ２Ｏ３などの酸
化物薄膜を成膜するたｔには、従来から、熱ＣＶＤ、プ
ラズマＣＶＤ、スパッタリングなど種々の方法が採用さ
れてきた。

近年、従来のプロセスよりも低温化が計れることから、
エキシマレーザを用いた光ＣＶＤによる成膜法が、検討
されている。

エキシマレーザを用いた光ＣＶＤでは、次のような反応
が報告されている。

５ｉｌ（４（モノシラン） 十Ｎ２０（亜酸化窒素）　→　５１０２＾１（ＣＨｓ）
ｓ　（）リメチルアルミ）＋Ｎ２０（亜酸化窒素）　→
　Ａ１ｚＯｓ使用光源としては、波長１９３ｎｍのＡｒ
Ｆエキシマレーザが使用されている。上記両反応とも、
エキシマレーザの強力な紫外光により、有機金属化合物
を解離するとともに、Ｎ２０も同時に解離し、活性な酸
素原子を供給し、基板表面に酸化物を堆積させようとす
るものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、酸素源として使用しているＮ、０は毒性が強
く、取り扱いが容易でないし、更に未反応ガスの処理も
特別の除害装置を必要とする。

このため酸素源としては、無害で取り扱い容易な酸素を
使用したいという要望が強い。しかし、酸素は１９３ｎ
＋ｎのＡｒＦエキシマレーザを用いても、解離して活性
な酸素原子となる効率が、必ずしも高くなく、成膜速度
が制限されるという問題があった。

そこで、本発明は、安全な酸素を活性酸素として用いて
、しかも活性酸素を有効に発生させ、成膜速度の向上し
たエキシマレーザを用いた酸化物薄膜の成膜法を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明では、光ＣＶＤによ
る酸化物薄膜の成膜法において、有機金属化合物と酸素
とを原料とし、２種類の波長のエキシマレーザを光源と
して用いることを特徴とする酸化物薄膜成膜法としたも
のである。

上記成膜法において、２種類の波長のエキシマレーザが
、ＡｒＦ　　（１９３ｒ＋ｍ）とＫｒＦ（２４８ｎｍ）
の２波長のエキシマレーザ光を用い同時に照射するのが
よい。

次に、本発明の詳細な説明する。

本発明で用いる光ＣＶＤとしては、通常の光ＣＶＤが用
いられる。

すなわち、レーザなどの光線によって、気体状の原料ガ
スを分解させ、そこで発生したラジカル（化学種）を基
板上で再結合させて薄膜を形成する方法である。

通常は、適当の大きさのチャンバー内を真空にした後、
原料ガスを所定の流量でチャンバー内に導入し、予めチ
ャンバー内にセットした基板上あるいは基板表面近傍に
光を照射する。基板は通常ある程度の温度に加熱される
ことが多く、この場合には、チャンバー内にヒータを設
けておく。光は合成石英などの窓を通して照射される。

概略図を第２図、第３図に示す。第２図は、基板に対し
て光を水平に照射する水平照射型であり、第３図は垂直
に照射する垂直照射型がある。第２図の水平照射型は、
基板１表面すれすれの箇所で発生したラジカルを基板上
で結合させる方式で、大面積の成膜に適している。一方
、第３図の垂直照射型は、基板１界面を直接励起できる
ため、基板との密着性に優れた膜形成が可能である。

本発明で用いられる有機金属化合物としては、膜形成し
ようとする酸化物を構成する金属元素と、メチル基、エ
チル基、カルボニル基その他の有機基との化合物（一部
には金属の水素化合物も含む）の内、ＡｒＦあるいはに
ｒＦエキシマレーザ光で光分解可能な化合物である。

例えば、最終生成物として＾ｌ、０３を成膜しようとす
る時には、Ａｌを含み、ＡｒＦあるいはＫｒＦエキシマ
レーザ光で光分解可能な、Ａｌ（ＣＨ３）３；トリメチ
ルアルミニウム、Ａｌ（Ｃ２Ｈ５）　ｓ　　；　）リエ
チルアルミニウムあるいはＡｌｌ５　；よう化アルミニ
ウムなどを用いる。

５ｔＯｚを成膜しようとする場合には、５ｉ（ＱＣ−Ｈ
−）　。

；テトラエチルオルソシリケート、ＳｉＨ，；モノシラ
ン、５ｌｚＨａ　　ニジシランなどを用いる。

〔作用〕

酸素（０２）は、次のように光解離する。

ｈν　（光子エネルギー） ↓ ０２−〉０　十〇　　　　　・■ ここで発生した活性酸素の一部は、成膜反応に使用され
るが、前述のように、１９３ｎｍの＾ｒＦエキシマレー
ザ光を用いた場合、その解離効率は必ずしも高くないの
で、成膜速度は低くならざるを得ない。

成膜反応に使われなかった０は次の反応でオゾンとなる
。

０２　＋Ｏ−〉０３　　　・　・■ オゾンは、２５　Ｏｎｍ付近の波長で高い吸収のピーク
を示し、次のように解離する。

↓　ｈν ０３−〉０２　十〇　　　　・■ ここで発生する０は励起状態の酸素原子であり、■式で
発生するものと比較して、より活性である。

そこで、基板上に０２ガスを導入し、ＡｒＦエキシマレ
ーザ光と波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザを、同
時に照射すると、ＡｒＦ光により、■の反応が起こり、
■の反応で生じた０３がＫｒＦ光により、■式の反応を
起こす。これにより、活性な０が有効に発生させること
ができる。そこで、０２を酸素源として用いる時に問題
となる、低い成膜速度を改善することが可能である。

〔実施例〕

以下本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明
はこれらの実施例に限定されない。

実施例１ 第１図に実施例に用いた装置の概要図を示す。

ステンレス鋼、アルミニウムなど適当な材質で製作した
チャンバー３内に、シリコンあるいはガラスなどの基板
１をセットし、チャンバー内を１０−’ｔｏｒｒ程度の
真空にひいた後、酸素およびテトラエチルオルソシリケ
ートを混合したガス８を数ｔｏｒｒ〜数気圧の範囲で導
入する。チャンバーには合成石英製の窓５が設けられて
おり、ここを通してにｒＰエキシマレーザ光を垂直に、
＾ｒＦエキシマレーザ光をシリンドリカルレンズ７でシ
ート状の光６として基板表面から０．２〜２闘の位置に
水平に照射する。

酸素はＡｒＦエキシマレーザ光により分解してオゾンを
生成する。このオゾンはＫｒＦエキシマレーザ光により
再び分解し、酸素と活性な酸素原子を生成する。一方、
テトラエチルオルソシリケートは、＾ｒＦエキシマレー
ザ光およびＫｒＦｘ　＋　シアレーザ光により分解して
、Ｓｉラジカルを生成する。この活性な酸素原子とＳｉ
ラジカルは基板上で結合して５１０２薄膜が成膜される
。

原料ガスとして酸素とトリメチルアルミニウムを用いた
場合には、前記と同様な機構により、活性な酸素原子と
Ａ１ラジカルの結合により、ＡＩＪｓが成膜される。

〔発明の効果〕

本発明はＡｒＦエキシマレーザ光とＫｒＦエキシマレー
ザ光を同時に照射することにより、活性酸素を有効に発
生させることが可能となり、有機金属化合物を用いた光
ＣＶＤ法による酸化物薄膜成膜において、安全な０２（
酸素）を酸素供給源として使用した際の成膜速度を改善
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に用いた装置の概略図であり
、第２図、第３図は、光ＣＶＤを説明するたｔの概略図
である。 １　・・基板、２・・・ヒータ、３　　・チャンバー　
４・　・エキシマサーザ、５石英窓、６・　・シートビ
ーム、７　・・シリンドリカルレンズ、８・・・原料ガ
ス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．光ＣＶＤによる酸化物薄膜の成膜法において、有機
   金属化合物と酸素とを原料とし、２種類の波長のエキシ
   マレーザを光源として用いることを特徴とする酸化物薄
   膜成膜法。
2. ２．２種類の波長のエキシマレーザが、ＡｒＦとＫｒＦ
   の２波長のエキシマレーザ光である請求項１記載の酸化
   物薄膜成膜法。