JPH06260447A - 金薄膜の形成方法及び形成装置 - Google Patents
金薄膜の形成方法及び形成装置Info
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- JPH06260447A JPH06260447A JP5069190A JP6919093A JPH06260447A JP H06260447 A JPH06260447 A JP H06260447A JP 5069190 A JP5069190 A JP 5069190A JP 6919093 A JP6919093 A JP 6919093A JP H06260447 A JPH06260447 A JP H06260447A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 平板状金単結晶からなる金薄膜の形成方法を
提供する。 【構成】 金錯体溶液中の金錯体を分解処理し、該溶液
中の金を飽和状態に移行せしめ、Si単結晶ウエハ上に
形成されている金とシリコンとの共晶部位上に金を析出
・成長させる金薄膜の形成方法。 【効果】 結晶方位の揃った直線状の良質な粒界を持つ
高品質な金薄膜が得られる。
提供する。 【構成】 金錯体溶液中の金錯体を分解処理し、該溶液
中の金を飽和状態に移行せしめ、Si単結晶ウエハ上に
形成されている金とシリコンとの共晶部位上に金を析出
・成長させる金薄膜の形成方法。 【効果】 結晶方位の揃った直線状の良質な粒界を持つ
高品質な金薄膜が得られる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金薄膜の形成方法及び
形成装置に関し、特に半導体集積回路、光集積回路、磁
気回路等の電子素子、光素子、圧電素子等或は電子放出
素子、記録媒体用電極の作成に適した平板状金単結晶か
らなる金薄膜の形成方法及び形成装置に関する。
形成装置に関し、特に半導体集積回路、光集積回路、磁
気回路等の電子素子、光素子、圧電素子等或は電子放出
素子、記録媒体用電極の作成に適した平板状金単結晶か
らなる金薄膜の形成方法及び形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より金薄膜は、時計バンドなどのア
クセサリーの装飾用の他、リードフレームやHIC等の
厚膜分野の配線や電極、GaAs半導体の薄膜配線など
に広く用いられてきた。
クセサリーの装飾用の他、リードフレームやHIC等の
厚膜分野の配線や電極、GaAs半導体の薄膜配線など
に広く用いられてきた。
【0003】最近では、Si半導体デバイスの高密度化
から、Al配線のエレクトロ・マイグレーションが深刻
な問題となり、重金属である金が配線材料として有望視
されている。特に、耐エレクトロ・マイグレーション、
耐腐食性、低抵抗性、耐メルト性などに優れている大粒
径の平板状金単結晶薄膜を半導体基板上に形成すること
が望まれていた。
から、Al配線のエレクトロ・マイグレーションが深刻
な問題となり、重金属である金が配線材料として有望視
されている。特に、耐エレクトロ・マイグレーション、
耐腐食性、低抵抗性、耐メルト性などに優れている大粒
径の平板状金単結晶薄膜を半導体基板上に形成すること
が望まれていた。
【0004】従来、基板上への金結晶薄膜形成方法とし
て、真空蒸着法、CVD法、電解めっき法、無電解めっ
き法が知られている。
て、真空蒸着法、CVD法、電解めっき法、無電解めっ
き法が知られている。
【0005】真空蒸着法は、Si、SiO2、SiN、
GaAs、サファイヤ、Cr、Ti、Cuなどの基板を
500〜700℃程度に加熱したうえ、通常10-6to
rr以下の真空中で、電子ビームや抵抗加熱により金を
蒸気相で搬送して堆積を行なう。これに使用する装置は
主に真空チャンバー、排気装置、高圧電源、基板加熱及
び制御装置からなる。真空蒸着法によって比較的大きな
単結晶群を得た例としては、マイカ(雲母)上に数10
μm径の金単結晶を形成できた報告がある(Denni
s J.Trevor他 Physical Revi
ew Letters Vol.62 No.8 2
0.Feb.1989)。
GaAs、サファイヤ、Cr、Ti、Cuなどの基板を
500〜700℃程度に加熱したうえ、通常10-6to
rr以下の真空中で、電子ビームや抵抗加熱により金を
蒸気相で搬送して堆積を行なう。これに使用する装置は
主に真空チャンバー、排気装置、高圧電源、基板加熱及
び制御装置からなる。真空蒸着法によって比較的大きな
単結晶群を得た例としては、マイカ(雲母)上に数10
μm径の金単結晶を形成できた報告がある(Denni
s J.Trevor他 Physical Revi
ew Letters Vol.62 No.8 2
0.Feb.1989)。
【0006】また、熱CVD法、PECVD法により、
Si上に金多結晶薄膜を形成した報告がある(N.Mi
sawa他 第37回半導体・集積回路技術シンポジウ
ムDec.7.1989)。この装置も真空蒸着装置と
同様、反応チャンバー、ガス供給装置、排気装置、排気
ガス除外装置、高圧あるいは高周波電源、制御装置から
なる。
Si上に金多結晶薄膜を形成した報告がある(N.Mi
sawa他 第37回半導体・集積回路技術シンポジウ
ムDec.7.1989)。この装置も真空蒸着装置と
同様、反応チャンバー、ガス供給装置、排気装置、排気
ガス除外装置、高圧あるいは高周波電源、制御装置から
なる。
【0007】電解めっき法、無電解めっき法は、装飾用
の金薄膜形成やリードフレームのめっきなどで古くから
利用されている方法であり、予め、基板表面に金、銅、
ニッケル面を形成した上、金薄膜を形成するというもの
である。使用する装置は主にめっき液容器、加熱装置、
電極、定電流電源からなる。
の金薄膜形成やリードフレームのめっきなどで古くから
利用されている方法であり、予め、基板表面に金、銅、
ニッケル面を形成した上、金薄膜を形成するというもの
である。使用する装置は主にめっき液容器、加熱装置、
電極、定電流電源からなる。
【0008】一方、金錯体溶液を分解処理し、平板状金
単結晶群からなる金薄膜を形成する方法が最近提案され
た(特願平03−132176)。ここで使用する装置
は、液容器、加熱装置のみである。
単結晶群からなる金薄膜を形成する方法が最近提案され
た(特願平03−132176)。ここで使用する装置
は、液容器、加熱装置のみである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述した、従来方法で
は、以下のような問題点を有していた。
は、以下のような問題点を有していた。
【0010】真空蒸着法やCVD法は、装置が非常に大
がかり且つ高価である。またこの方法では、マイカ(雲
母)や高配向グラファイトの不活性基板には、比較的大
粒径の平板状単結晶群からなる金結晶薄膜を形成できる
が、Si、GaAsなどの半導体材料上やSiO2やS
iNやAlO3などの絶縁体上では、サブミクロン径以
下の単結晶群か多結晶膜しか形成できない。
がかり且つ高価である。またこの方法では、マイカ(雲
母)や高配向グラファイトの不活性基板には、比較的大
粒径の平板状単結晶群からなる金結晶薄膜を形成できる
が、Si、GaAsなどの半導体材料上やSiO2やS
iNやAlO3などの絶縁体上では、サブミクロン径以
下の単結晶群か多結晶膜しか形成できない。
【0011】また、真空蒸着法やCVD法は、基板温度
を高温にする必要が有るため、高温下に置くことが出来
ないデバイスには、多くの制約を受ける。例えば、Si
上に金薄膜を形成する場合、共晶温度363℃を越える
とメルトによってAu−Si合金(共晶)が形成されて
しまう為、高温を必要とする大粒径の単結晶群よりなる
金薄膜は作成が困難である。
を高温にする必要が有るため、高温下に置くことが出来
ないデバイスには、多くの制約を受ける。例えば、Si
上に金薄膜を形成する場合、共晶温度363℃を越える
とメルトによってAu−Si合金(共晶)が形成されて
しまう為、高温を必要とする大粒径の単結晶群よりなる
金薄膜は作成が困難である。
【0012】電解めっき法や無電解めっき法は、装置は
非常に簡便で安価であるが、得られる膜が多結晶膜であ
り、そもそも単結晶群は形成できない。
非常に簡便で安価であるが、得られる膜が多結晶膜であ
り、そもそも単結晶群は形成できない。
【0013】また、先述した金錯体溶液を分解処理し、
平板状金単結晶群からなる金薄膜を作成する方法(特願
平03−132176)は、上述の方法に比べ大きな平
板状金単結晶群からなる金薄膜を簡便な装置で作成でき
る。しかしながら、この方法は金錯体を含んだ溶液及び
基板を容器に入れ、これを一定温度に保ちながら金結晶
を基板上に成長させるため、金結晶の成長と共に金錯体
濃度が変化する。また容器が解放系で且つ室温以上の一
定温度に保つため溶液の蒸発が起き、溶液中に溶解して
いるその他の種(カリウムイオン、ヨウソイオンなど)
にも濃度変化が発生する。より大きな金単結晶を作成す
るためには、金錯体濃度が成長に適した濃度で安定して
いることが望ましいが、この方法では必然的に濃度変化
によって結晶成長速度の大幅低下あるいは成長が停止す
るため、安定して大粒径の平板状単結晶群からなる金薄
膜を作成することが困難であった。
平板状金単結晶群からなる金薄膜を作成する方法(特願
平03−132176)は、上述の方法に比べ大きな平
板状金単結晶群からなる金薄膜を簡便な装置で作成でき
る。しかしながら、この方法は金錯体を含んだ溶液及び
基板を容器に入れ、これを一定温度に保ちながら金結晶
を基板上に成長させるため、金結晶の成長と共に金錯体
濃度が変化する。また容器が解放系で且つ室温以上の一
定温度に保つため溶液の蒸発が起き、溶液中に溶解して
いるその他の種(カリウムイオン、ヨウソイオンなど)
にも濃度変化が発生する。より大きな金単結晶を作成す
るためには、金錯体濃度が成長に適した濃度で安定して
いることが望ましいが、この方法では必然的に濃度変化
によって結晶成長速度の大幅低下あるいは成長が停止す
るため、安定して大粒径の平板状単結晶群からなる金薄
膜を作成することが困難であった。
【0014】従って、本発明の目的とするところは、上
記従来技術の有する問題点に鑑み、耐エレクトロ・マイ
グレーション、耐腐食性、低抵抗性、耐メルト性などに
優れている大粒径の金単結晶群よりなる高品質の金薄膜
を、半導体基板上に安定して形成することができる金薄
膜の形成方法及び形成装置を提供することにある。
記従来技術の有する問題点に鑑み、耐エレクトロ・マイ
グレーション、耐腐食性、低抵抗性、耐メルト性などに
優れている大粒径の金単結晶群よりなる高品質の金薄膜
を、半導体基板上に安定して形成することができる金薄
膜の形成方法及び形成装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
すべく成された本発明は、第1に、金錯体溶液中の金錯
体を分解処理し、該溶液中の金を飽和状態に移行せし
め、基板上にかかる金の薄膜を形成する方法において、
上記基板に金属と半導体との共晶部位を有する半導体単
結晶基板を用い、上記共晶上に金を析出,成長せしめる
ことを特徴とする金薄膜の形成方法である。
すべく成された本発明は、第1に、金錯体溶液中の金錯
体を分解処理し、該溶液中の金を飽和状態に移行せし
め、基板上にかかる金の薄膜を形成する方法において、
上記基板に金属と半導体との共晶部位を有する半導体単
結晶基板を用い、上記共晶上に金を析出,成長せしめる
ことを特徴とする金薄膜の形成方法である。
【0016】第2に、反応槽内に保持されている金錯体
溶液中の金錯体を分解処理し、該溶液中の金を飽和状態
に移行せしめ、基板上にかかる金の薄膜を形成する方法
において、吸光度が制御されている金錯体溶液を上記反
応槽に供給すると共に、反応槽から該溶液を排出しなが
ら、上記基板上に金を析出,成長せしめることを特徴と
する金薄膜の形成方法であり、更には、この金薄膜の形
成方法を実施する装置であって、金錯体溶液の吸光度測
定装置と、該溶液を保持する反応槽と、該溶液の液送手
段を具備することを特徴とする金薄膜の形成装置であ
る。
溶液中の金錯体を分解処理し、該溶液中の金を飽和状態
に移行せしめ、基板上にかかる金の薄膜を形成する方法
において、吸光度が制御されている金錯体溶液を上記反
応槽に供給すると共に、反応槽から該溶液を排出しなが
ら、上記基板上に金を析出,成長せしめることを特徴と
する金薄膜の形成方法であり、更には、この金薄膜の形
成方法を実施する装置であって、金錯体溶液の吸光度測
定装置と、該溶液を保持する反応槽と、該溶液の液送手
段を具備することを特徴とする金薄膜の形成装置であ
る。
【0017】まず、金錯体溶液を分解処理することで、
基板上に金が析出・成長する過程を、金錯体として[A
uI4]-及び[AuI2]-、金錯体の分解処理手段とし
て揮発処理を用いるものとして説明する。
基板上に金が析出・成長する過程を、金錯体として[A
uI4]-及び[AuI2]-、金錯体の分解処理手段とし
て揮発処理を用いるものとして説明する。
【0018】まず、蒸留水にヨウ化カリウム及びヨウ素
を投入してヨウ素水溶液を形成した後、金を投入し撹拌
溶解させ、[AuI4]-及び[AuI2]-を含有する金
錯体溶液を形成する。このとき溶液中には、金錯体の
他、I3 −、K+が存在するものと考えられる。
を投入してヨウ素水溶液を形成した後、金を投入し撹拌
溶解させ、[AuI4]-及び[AuI2]-を含有する金
錯体溶液を形成する。このとき溶液中には、金錯体の
他、I3 −、K+が存在するものと考えられる。
【0019】次いで、基板を金錯体溶液に浸漬あるいは
接した後、該溶液を30〜100℃に昇温し、ヨウ素成
分の揮発を促進させる。
接した後、該溶液を30〜100℃に昇温し、ヨウ素成
分の揮発を促進させる。
【0020】この時、溶液系内では、I3 −の状態で存
在するヨウ素成分の揮発による溶液系内の平衡状態の維
持の為、[AuI4]-及び[AuI2]-からのI成分の
解離による分解、又は[AuI4]-及び[AuI2]-の
形で存在する錯体中のヨウ素成分の直接の揮発による分
解が進行し、結果として金が過飽和状態となり基板表面
に核として析出する。
在するヨウ素成分の揮発による溶液系内の平衡状態の維
持の為、[AuI4]-及び[AuI2]-からのI成分の
解離による分解、又は[AuI4]-及び[AuI2]-の
形で存在する錯体中のヨウ素成分の直接の揮発による分
解が進行し、結果として金が過飽和状態となり基板表面
に核として析出する。
【0021】この後、核の形成は、しばらく続くが、あ
る程度の数の核が形成されると、核の増加が止まり、核
が自己整合的に単結晶成長する。図5にこのようにして
作成した金単結晶群の代表的な光学顕微鏡写真を示す。
この金単結晶群は通常の多結晶薄膜と異なり、それぞれ
の結晶が基板の面内方向の粒径に対する垂直方向の厚さ
のアスペクト比の小さな平板状金単結晶の集合である。
る程度の数の核が形成されると、核の増加が止まり、核
が自己整合的に単結晶成長する。図5にこのようにして
作成した金単結晶群の代表的な光学顕微鏡写真を示す。
この金単結晶群は通常の多結晶薄膜と異なり、それぞれ
の結晶が基板の面内方向の粒径に対する垂直方向の厚さ
のアスペクト比の小さな平板状金単結晶の集合である。
【0022】その後、成長を続けることで、各々の平板
状金結晶同志の衝突により、粒界が形成される。
状金結晶同志の衝突により、粒界が形成される。
【0023】尚、金錯体の種類、分解の手法が異なるも
のの、このような金錯体の分解による溶液内の金過飽和
現象を利用して、導電性金ペースト用の金粉末を系内に
浮遊状態で析出させる技術が特開昭56−38406、
特開昭55−54509に開示されている。
のの、このような金錯体の分解による溶液内の金過飽和
現象を利用して、導電性金ペースト用の金粉末を系内に
浮遊状態で析出させる技術が特開昭56−38406、
特開昭55−54509に開示されている。
【0024】次に、本発明第1において基板として用い
る半導体単結晶上に形成した金属と半導体との共晶の作
成方法の一例を述べる。Si(111)単結晶ウエハ上
に、真空蒸着法によりAuを堆積し、Au−Siの共晶
温度363℃以上の温度での熱処理を加え、AuとSi
の界面を溶融し、冷却することで作成できる。このよう
にして作成したAu−Si共晶は、下地のSi(11
1)単結晶の影響を受け、基板の面内方向に結晶方位の
揃ったものが得られる。
る半導体単結晶上に形成した金属と半導体との共晶の作
成方法の一例を述べる。Si(111)単結晶ウエハ上
に、真空蒸着法によりAuを堆積し、Au−Siの共晶
温度363℃以上の温度での熱処理を加え、AuとSi
の界面を溶融し、冷却することで作成できる。このよう
にして作成したAu−Si共晶は、下地のSi(11
1)単結晶の影響を受け、基板の面内方向に結晶方位の
揃ったものが得られる。
【0025】本発明第1では上記のようにして作成した
共晶上に、前記の金錯体の分解処理により平板状金単結
晶群を作成することで、この平板金単結晶群は、前記の
方位の揃った共晶の影響を受け、基板の面内方向に結晶
方位の揃ったものとすることができる。
共晶上に、前記の金錯体の分解処理により平板状金単結
晶群を作成することで、この平板金単結晶群は、前記の
方位の揃った共晶の影響を受け、基板の面内方向に結晶
方位の揃ったものとすることができる。
【0026】さらには、基板上の所望の部分のみに上記
共晶を形成し、その上のみに選択的に平板状単結晶群か
らなる金薄膜を形成することができる。
共晶を形成し、その上のみに選択的に平板状単結晶群か
らなる金薄膜を形成することができる。
【0027】様々な基板表面、錯体の種類、形成条件に
よる、平板状金単結晶の平均粒径および、1/(平均粒
径の2乗)で与えられる核形成密度の実験値を表1に示
す。
よる、平板状金単結晶の平均粒径および、1/(平均粒
径の2乗)で与えられる核形成密度の実験値を表1に示
す。
【0028】
【表1】
【0029】表1によって明らかなように、核形成密度
は、基板表面材料の種類、錯体の種類、形成条件により
異なるが、特に基板表面材料の種類には強く依存する。
は、基板表面材料の種類、錯体の種類、形成条件により
異なるが、特に基板表面材料の種類には強く依存する。
【0030】このことを利用することで、所望の位置の
みから面内方向に方位の揃った平板状金単結晶を成長さ
せ、結晶位置と方位の制御された金薄膜を作成すること
も可能である。
みから面内方向に方位の揃った平板状金単結晶を成長さ
せ、結晶位置と方位の制御された金薄膜を作成すること
も可能である。
【0031】また、本発明第1は、前述した実施態様の
例以外にもさまざまな態様にて実施可能である。
例以外にもさまざまな態様にて実施可能である。
【0032】半導体単結晶としては、上述のSi以外に
もGe等各種の材料が使用可能である。また、単結晶面
方位については、必要に応じて選択することができる。
もGe等各種の材料が使用可能である。また、単結晶面
方位については、必要に応じて選択することができる。
【0033】前記半導体と共晶を作る金属としては、上
述のAu以外にも、Ag、Pt、Al、Ti、Cu、W
等、用いる半導体と共晶を形成でき、その上に金単結晶
群の成長が行なえるものであれば使用可能である。
述のAu以外にも、Ag、Pt、Al、Ti、Cu、W
等、用いる半導体と共晶を形成でき、その上に金単結晶
群の成長が行なえるものであれば使用可能である。
【0034】共晶の作成方法としては、前記半導体単結
晶上に金属膜を堆積後に熱処理する、または加熱した前
記半導体単結晶上に金属膜を堆積する方法が用いられ
る。金属膜の堆積方法は、真空蒸着等の気相蒸着、各種
めっき、金属箔の張り合せ等、特に規定されるものでは
ない。
晶上に金属膜を堆積後に熱処理する、または加熱した前
記半導体単結晶上に金属膜を堆積する方法が用いられ
る。金属膜の堆積方法は、真空蒸着等の気相蒸着、各種
めっき、金属箔の張り合せ等、特に規定されるものでは
ない。
【0035】金錯体としては、[AuI4]-、[AuI
2]-、[AuCl4]-、[Au(CN)2]-、[Au
(CN)3]-などが用いられる。
2]-、[AuCl4]-、[Au(CN)2]-、[Au
(CN)3]-などが用いられる。
【0036】金錯体の分解処理手段としては、加熱によ
る揮発や、還元剤を用いる方法等がある。還元剤として
は例えば、ハイドロキノン、ピロガロール、パイロカテ
キン、グクシン、メトールハイドロキノン、アミドー
ル、メトール、亜硫酸ソーダ、チオ硫酸ナトリウム、水
酸化ナトリウム等、溶液中で還元作用を有する各種の物
質が用いられる。
る揮発や、還元剤を用いる方法等がある。還元剤として
は例えば、ハイドロキノン、ピロガロール、パイロカテ
キン、グクシン、メトールハイドロキノン、アミドー
ル、メトール、亜硫酸ソーダ、チオ硫酸ナトリウム、水
酸化ナトリウム等、溶液中で還元作用を有する各種の物
質が用いられる。
【0037】本発明の第1の形成方法による平板状金単
結晶群からなる金薄膜は、同一膜厚の真空蒸着法等で作
成した多結晶膜と比較して、結晶粒界の数が極めて少な
く、また結晶方位が揃っていることにより、結晶粒界で
の格子の乱れが少なく電子の流動が妨げられる割合が小
さいため、低抵抗の薄膜となる。また同時に、結晶粒径
が基板の面内方向で大きいため、耐エレクトロ・マイグ
レーション性が高く、通電した際の故障までの平均時間
は、真空蒸着法等で作成した多結晶膜と比較して非常に
長くなる。
結晶群からなる金薄膜は、同一膜厚の真空蒸着法等で作
成した多結晶膜と比較して、結晶粒界の数が極めて少な
く、また結晶方位が揃っていることにより、結晶粒界で
の格子の乱れが少なく電子の流動が妨げられる割合が小
さいため、低抵抗の薄膜となる。また同時に、結晶粒径
が基板の面内方向で大きいため、耐エレクトロ・マイグ
レーション性が高く、通電した際の故障までの平均時間
は、真空蒸着法等で作成した多結晶膜と比較して非常に
長くなる。
【0038】以上のように本発明第1によれば、半導体
基板上に、面内方向に結晶方位の揃った平板状金単結晶
群よりなる金薄膜を形成することができ、より一層結晶
の対称性及び結晶方位の揃った、直線状の良質な粒界を
持つ高品質な金薄膜が作成できる。
基板上に、面内方向に結晶方位の揃った平板状金単結晶
群よりなる金薄膜を形成することができ、より一層結晶
の対称性及び結晶方位の揃った、直線状の良質な粒界を
持つ高品質な金薄膜が作成できる。
【0039】次に、本発明第2について、実施態様例を
示しながら具体的に説明する。
示しながら具体的に説明する。
【0040】図3に本発明第2の金薄膜の形成装置の一
例を示す。溶液槽11には金錯体溶液12、例えば金錯
体が溶解しているヨウ素及びヨウ化カリウム水溶液ある
いはヨウ素及びヨウ化アンモニウム水溶液を室温〜数1
0度に保持しておく。ここからポンプ13などを用いて
連続的に溶液を溶液加熱槽14に送る。溶液加熱槽14
はヒーター15などにより溶液が60〜90℃になるよ
うに加熱する。この加熱により、溶液中では過剰なヨウ
素の揮発や溶液中に含まれる金錯体[AuI4]-の[A
uI2]-への変化が起こると考えられる。続いて、この
溶液を反応槽16へと流すが、その過程で溶液の吸光度
を吸光度測定装置17で測定する。この時、流路はヒー
ター15などで溶液加熱槽と同様な温度になるように加
熱しておく。溶液に吸光度が結晶成長に適した値であれ
ば溶液をそのまま反応槽16へと液送するが、不適の場
合はこの溶液を排出口18より排出し、溶液槽11から
溶液加熱槽14への液送速度あるいは溶液加熱槽14の
加熱温度を変更する。結晶成長に適した吸光度の値と
は、例えば測定波長480nm、溶液層厚1mmにおい
て0.05〜0.7であり、好適には0.1〜0.5で
ある。吸光度が大き過ぎる場合は液送速度を遅くするか
あるいは加熱温度を上げる。吸光度が小さ過ぎる場合は
その逆の操作を行う。結晶成長に適した溶液であること
を確認したら、溶液をホットプレート19などで加熱し
た反応槽16に流し、溶液が安定したところで基板20
を配置し結晶成長を行う。結晶成長の様子はビデオモニ
ター21で観察する。このとき、溶液は80〜95℃に
保持する。また、反応槽の液面及び溶液濃度を一定に保
つためにポンプ22などで溶液排出を行う。また、上記
温度制御及び液送速度の制御は制御装置23にて行う。
例を示す。溶液槽11には金錯体溶液12、例えば金錯
体が溶解しているヨウ素及びヨウ化カリウム水溶液ある
いはヨウ素及びヨウ化アンモニウム水溶液を室温〜数1
0度に保持しておく。ここからポンプ13などを用いて
連続的に溶液を溶液加熱槽14に送る。溶液加熱槽14
はヒーター15などにより溶液が60〜90℃になるよ
うに加熱する。この加熱により、溶液中では過剰なヨウ
素の揮発や溶液中に含まれる金錯体[AuI4]-の[A
uI2]-への変化が起こると考えられる。続いて、この
溶液を反応槽16へと流すが、その過程で溶液の吸光度
を吸光度測定装置17で測定する。この時、流路はヒー
ター15などで溶液加熱槽と同様な温度になるように加
熱しておく。溶液に吸光度が結晶成長に適した値であれ
ば溶液をそのまま反応槽16へと液送するが、不適の場
合はこの溶液を排出口18より排出し、溶液槽11から
溶液加熱槽14への液送速度あるいは溶液加熱槽14の
加熱温度を変更する。結晶成長に適した吸光度の値と
は、例えば測定波長480nm、溶液層厚1mmにおい
て0.05〜0.7であり、好適には0.1〜0.5で
ある。吸光度が大き過ぎる場合は液送速度を遅くするか
あるいは加熱温度を上げる。吸光度が小さ過ぎる場合は
その逆の操作を行う。結晶成長に適した溶液であること
を確認したら、溶液をホットプレート19などで加熱し
た反応槽16に流し、溶液が安定したところで基板20
を配置し結晶成長を行う。結晶成長の様子はビデオモニ
ター21で観察する。このとき、溶液は80〜95℃に
保持する。また、反応槽の液面及び溶液濃度を一定に保
つためにポンプ22などで溶液排出を行う。また、上記
温度制御及び液送速度の制御は制御装置23にて行う。
【0041】図4に本発明第2の金薄膜形成装置の別の
例を示す。本装置は、図3に示した装置において溶液槽
と溶液加熱槽を一つの槽で兼用すると共に、これを2系
統設けたものである。
例を示す。本装置は、図3に示した装置において溶液槽
と溶液加熱槽を一つの槽で兼用すると共に、これを2系
統設けたものである。
【0042】以上に、本発明第2の装置構成例を示した
が、本発明第2は金錯体溶液を反応槽に供給する直前
に、該溶液の吸光度を結晶成長に適した範囲内に制御で
きる構成を特徴とするものであり、上記構成例に限定さ
れるものではない。
が、本発明第2は金錯体溶液を反応槽に供給する直前
に、該溶液の吸光度を結晶成長に適した範囲内に制御で
きる構成を特徴とするものであり、上記構成例に限定さ
れるものではない。
【0043】本発明第2において、上記溶液が結晶成長
に適した範囲より吸光度が小さい場合には、基板上にお
ける核発生速度が大きくなり、生成する結晶径が小さく
なる。さらに、より小さくなると、球状結晶が生成しは
じめ、良好な金薄膜を得ることができない。
に適した範囲より吸光度が小さい場合には、基板上にお
ける核発生速度が大きくなり、生成する結晶径が小さく
なる。さらに、より小さくなると、球状結晶が生成しは
じめ、良好な金薄膜を得ることができない。
【0044】また、吸光度が大きい場合には、結晶は生
成しない。また、成長中に吸光度が大きくなると、生成
した結晶が溶解してしまうことになる。
成しない。また、成長中に吸光度が大きくなると、生成
した結晶が溶解してしまうことになる。
【0045】このように、本発明第2によれば、結晶成
長に適した溶液を基板上に液送するため、大粒径の平板
状金単結晶群を安定して形成することができ、これによ
り得られる平板状金単結晶群は図5に示したような形状
を有し、それぞれの結晶が基板の面内方向の結晶径に対
する垂直方向の厚さの比、即ちアスペクト比が非常に小
さな平板状単結晶の集合である。この後、さらに成長を
続けることで各々の平板状単結晶同志の衝突により粒界
が形成される。
長に適した溶液を基板上に液送するため、大粒径の平板
状金単結晶群を安定して形成することができ、これによ
り得られる平板状金単結晶群は図5に示したような形状
を有し、それぞれの結晶が基板の面内方向の結晶径に対
する垂直方向の厚さの比、即ちアスペクト比が非常に小
さな平板状単結晶の集合である。この後、さらに成長を
続けることで各々の平板状単結晶同志の衝突により粒界
が形成される。
【0046】本発明第2において、金錯体溶液の吸光度
測定装置は、300〜600nmの波長において溶液を
分光測定できるものならばどのようなものでもよく、限
定されるものではない。
測定装置は、300〜600nmの波長において溶液を
分光測定できるものならばどのようなものでもよく、限
定されるものではない。
【0047】
【実施例】以下に、本発明を実施例を用いて詳細に説明
する。
する。
【0048】実施例1 本実施例は、本発明第1によりSi基板上に金薄膜を形
成したものであり、以下にその方法を説明する。
成したものであり、以下にその方法を説明する。
【0049】まず、蒸留水500mlにヨウ化カリウム
40g及びヨウ素6gを投入して撹拌溶解させた。この
溶液に金を2g投入して撹拌溶解させた。溶解後、この
溶液から100ml分取して反応容器にいれ、ここにさ
らに蒸留水を100ml加えて撹拌し結晶成長用溶液と
した。
40g及びヨウ素6gを投入して撹拌溶解させた。この
溶液に金を2g投入して撹拌溶解させた。溶解後、この
溶液から100ml分取して反応容器にいれ、ここにさ
らに蒸留水を100ml加えて撹拌し結晶成長用溶液と
した。
【0050】次に、図1(a)に示されるように、Si
(111)単結晶ウエハ1上に真空蒸着法により、Au
膜2を0.1μmの厚さで堆積した。続いて、図1
(b)に示されるように、これを380℃に加熱して熱
処理し、Au−Siの面内方向に結晶方位の揃った共晶
3を形成し、基板を作成した。
(111)単結晶ウエハ1上に真空蒸着法により、Au
膜2を0.1μmの厚さで堆積した。続いて、図1
(b)に示されるように、これを380℃に加熱して熱
処理し、Au−Siの面内方向に結晶方位の揃った共晶
3を形成し、基板を作成した。
【0051】このようにして作成した基板を約90℃に
加熱した上述の結晶成長用溶液に投入し、温度を保った
まま放置した。
加熱した上述の結晶成長用溶液に投入し、温度を保った
まま放置した。
【0052】1時間後に基板を取り出し観察したとこ
ろ、図1(c)に示されるように、基板上に平板状金単
結晶群4からなる金薄膜が形成されていた。この平板状
金単結晶群4は、基板に垂直方向には(111)面を有
し、図1(d)にその上面図を示すように、基板の面内
方向にも結晶方位が揃っており各平板状金単結晶4間に
形成されていた粒界5は、非常にきれいな直線状であっ
た。各平板状金単結晶の基板の面内方向の平均粒径は約
1.5μmであり、膜の厚さは15nmであった。
ろ、図1(c)に示されるように、基板上に平板状金単
結晶群4からなる金薄膜が形成されていた。この平板状
金単結晶群4は、基板に垂直方向には(111)面を有
し、図1(d)にその上面図を示すように、基板の面内
方向にも結晶方位が揃っており各平板状金単結晶4間に
形成されていた粒界5は、非常にきれいな直線状であっ
た。各平板状金単結晶の基板の面内方向の平均粒径は約
1.5μmであり、膜の厚さは15nmであった。
【0053】実施例2 本実施例は、本発明第1によりSi基板上に金薄膜を形
成したものであり、以下にその方法を説明する。
成したものであり、以下にその方法を説明する。
【0054】まず、蒸留水500mlにヨウ化カリウム
40g及びヨウ素6gを投入して撹拌溶解させた。この
溶液に金を2g投入して撹拌溶解させた。溶解後、この
溶液から100ml分取して反応容器にいれ、ここにさ
らに蒸留水を100ml加えて撹拌し結晶成長用溶液と
した。
40g及びヨウ素6gを投入して撹拌溶解させた。この
溶液に金を2g投入して撹拌溶解させた。溶解後、この
溶液から100ml分取して反応容器にいれ、ここにさ
らに蒸留水を100ml加えて撹拌し結晶成長用溶液と
した。
【0055】次に、図2(a)に示されるように、Si
(111)単結晶ウエハ1上に、真空蒸着法により、A
u膜2を0.05μmの厚さで堆積した。続いて、図2
(b)に示されるように、通常のフォトリソグラフィー
とヨウ化カリウムとヨウ素の水溶液によるエッチングに
より、Au膜2を直径1μmのドット状にパターニング
した。ドットの間隙は50μmとした。続いて、図2
(c)に示されるように、これを380℃に加熱して熱
処理し、Au−Siの面内方向に結晶方位の揃った共晶
3をドット状に形成し、基板を作成した。尚、このよう
にすることで、Auをエッチング除去した部分にはSi
の薄い酸化層が形成されている。
(111)単結晶ウエハ1上に、真空蒸着法により、A
u膜2を0.05μmの厚さで堆積した。続いて、図2
(b)に示されるように、通常のフォトリソグラフィー
とヨウ化カリウムとヨウ素の水溶液によるエッチングに
より、Au膜2を直径1μmのドット状にパターニング
した。ドットの間隙は50μmとした。続いて、図2
(c)に示されるように、これを380℃に加熱して熱
処理し、Au−Siの面内方向に結晶方位の揃った共晶
3をドット状に形成し、基板を作成した。尚、このよう
にすることで、Auをエッチング除去した部分にはSi
の薄い酸化層が形成されている。
【0056】このようにして作成した基板を、約90℃
に加熱した上述の結晶成長用溶液に投入し、温度を保っ
たまま放置した。
に加熱した上述の結晶成長用溶液に投入し、温度を保っ
たまま放置した。
【0057】40分後に基板を取り出し観察したとこ
ろ、図2(d)に示されるように、基板上に平板状金単
結晶群4からなる金薄膜が形成されていた。各結晶は、
すべてAu−Siのドット上から発生していた。この平
板状金単結晶群4は基板に垂直方向には(111)面を
有し、図2(e)にその上面図を示すように、基板の面
内方向にも結晶方位が揃っており、各平板状金単結晶4
間に形成されていた粒界5は、非常にきれいな直線状で
あった。各平板状金単結晶の基板の面内方向の平均粒径
は約50μmであり、膜の厚さは1.0μmであった。
ろ、図2(d)に示されるように、基板上に平板状金単
結晶群4からなる金薄膜が形成されていた。各結晶は、
すべてAu−Siのドット上から発生していた。この平
板状金単結晶群4は基板に垂直方向には(111)面を
有し、図2(e)にその上面図を示すように、基板の面
内方向にも結晶方位が揃っており、各平板状金単結晶4
間に形成されていた粒界5は、非常にきれいな直線状で
あった。各平板状金単結晶の基板の面内方向の平均粒径
は約50μmであり、膜の厚さは1.0μmであった。
【0058】実施例3 本実施例は、本発明第1によりGe基板上に金薄膜を形
成したものであり、以下にその方法を説明する。
成したものであり、以下にその方法を説明する。
【0059】まず、蒸留水500mlにヨウ化カリウム
40g及びヨウ素6gを投入して撹拌溶解させた。この
溶液に金を2g投入して撹拌溶解させた。溶解後、この
溶液から100ml分取して反応容器にいれ、ここにさ
らに蒸留水100ml加えて撹拌し結晶成長用溶液とし
た。
40g及びヨウ素6gを投入して撹拌溶解させた。この
溶液に金を2g投入して撹拌溶解させた。溶解後、この
溶液から100ml分取して反応容器にいれ、ここにさ
らに蒸留水100ml加えて撹拌し結晶成長用溶液とし
た。
【0060】次に、図1(b)に示したように、Ge
(111)単結晶ウエハ1上に、真空蒸着法により、A
u膜2を0.1μmの厚さで堆積した。この際、ウエハ
1を380℃に加熱して成膜を行い、成膜と同時にAu
−Geの面内方向に結晶方位の揃った共晶3を形成し、
基板を作成した。
(111)単結晶ウエハ1上に、真空蒸着法により、A
u膜2を0.1μmの厚さで堆積した。この際、ウエハ
1を380℃に加熱して成膜を行い、成膜と同時にAu
−Geの面内方向に結晶方位の揃った共晶3を形成し、
基板を作成した。
【0061】このようにして作成した基板を、約90℃
に加熱した上述の結晶成長用溶液に投入し、温度を保っ
たまま放置した。
に加熱した上述の結晶成長用溶液に投入し、温度を保っ
たまま放置した。
【0062】1時間後に基板を取り出し観察したとこ
ろ、図1(c)に示したように、基板上に平板状金単結
晶群4からなる金薄膜が形成されていた。この平板状金
単結晶群4は、基板に垂直方向には(111)面を有
し、図1(d)にその上面図を示したように、基板の面
内方向にも結晶方位が揃っており、各平板状金単結晶4
間に形成されていた粒界5は、非常にきれいな直線状で
あった。各平板状金単結晶の基板の面内方向の平均粒径
は約2μmであり、膜の厚さは20nmであった。
ろ、図1(c)に示したように、基板上に平板状金単結
晶群4からなる金薄膜が形成されていた。この平板状金
単結晶群4は、基板に垂直方向には(111)面を有
し、図1(d)にその上面図を示したように、基板の面
内方向にも結晶方位が揃っており、各平板状金単結晶4
間に形成されていた粒界5は、非常にきれいな直線状で
あった。各平板状金単結晶の基板の面内方向の平均粒径
は約2μmであり、膜の厚さは20nmであった。
【0063】実施例4 本実施例は、本発明第1によりSi基板上に金薄膜を形
成したものであり、以下にその方法を説明する。
成したものであり、以下にその方法を説明する。
【0064】まず、蒸留水500mlヨウ化カリウム4
0g及びヨウ素6gを投入して撹拌溶解させた。この溶
液に金を2g投入して撹拌溶解させた。溶解後、この溶
液から100ml分取して反応容器にいれ、ここにさら
に蒸留水を100ml加えて撹拌し結晶成長用溶液とし
た。
0g及びヨウ素6gを投入して撹拌溶解させた。この溶
液に金を2g投入して撹拌溶解させた。溶解後、この溶
液から100ml分取して反応容器にいれ、ここにさら
に蒸留水を100ml加えて撹拌し結晶成長用溶液とし
た。
【0065】次に、図2(a)に示したようにSi(1
11)単結晶ウエハ1上に、真空蒸着法により、Au膜
2を0.05μmの厚さで堆積した。続いて、図2
(b)に示したように、通常のフォトリソグラフィーと
ヨウ化カリウムとヨウ素の水溶液によるエッチングによ
り、Au膜2を直径1μmのドット状にパターニングし
た。ドットの間隙は100μmとした。続いて、図2
(c)に示したように、これを380℃に加熱して熱処
理し、Au−Siの面内方向に結晶方位の揃った共晶3
をドット状に形成し、基板を作成した。尚、このように
することで、Auをエッチング除去した部分にはSiの
薄い酸化層が形成されている。
11)単結晶ウエハ1上に、真空蒸着法により、Au膜
2を0.05μmの厚さで堆積した。続いて、図2
(b)に示したように、通常のフォトリソグラフィーと
ヨウ化カリウムとヨウ素の水溶液によるエッチングによ
り、Au膜2を直径1μmのドット状にパターニングし
た。ドットの間隙は100μmとした。続いて、図2
(c)に示したように、これを380℃に加熱して熱処
理し、Au−Siの面内方向に結晶方位の揃った共晶3
をドット状に形成し、基板を作成した。尚、このように
することで、Auをエッチング除去した部分にはSiの
薄い酸化層が形成されている。
【0066】このようにして作成した基板を、上述の結
晶成長用溶液に投入し、ハイドロキノン100mgを溶
解した水溶液30mlをゆっくり加え放置した。
晶成長用溶液に投入し、ハイドロキノン100mgを溶
解した水溶液30mlをゆっくり加え放置した。
【0067】2時間後に基板を取り出し観察したとこ
ろ、図2(d)に示したように、基板上に平板状金単結
晶群4からなる金薄膜が形成されていた。この平板状金
単結晶群4は、基板に垂直方向には(111)面を有
し、図2(e)にその上面図を示すように、基板の面内
方向にも結晶方位が揃っており、各平板状金単結晶4間
に形成されていた粒界5は、非常にきれいな直線状であ
った。各平板状金単結晶の基板の面内方向の平均粒径は
約100μmであり、膜の厚さは2μmであった。
ろ、図2(d)に示したように、基板上に平板状金単結
晶群4からなる金薄膜が形成されていた。この平板状金
単結晶群4は、基板に垂直方向には(111)面を有
し、図2(e)にその上面図を示すように、基板の面内
方向にも結晶方位が揃っており、各平板状金単結晶4間
に形成されていた粒界5は、非常にきれいな直線状であ
った。各平板状金単結晶の基板の面内方向の平均粒径は
約100μmであり、膜の厚さは2μmであった。
【0068】実施例5 本実施例は、本発明第1によりSi基板上に金薄膜を形
成したものであり、以下にその方法を説明する。
成したものであり、以下にその方法を説明する。
【0069】まず、蒸留水500mlにヨウ化アンモニ
ウム40g及びヨウ素8gを投入して撹拌溶解させた。
この溶液に金を2g投入して撹拌溶解させた。溶解後、
この溶液から100ml分取して反応容器にいれ、ここ
にさらに蒸留水を100ml加えて撹拌し結晶成長用溶
液とした。
ウム40g及びヨウ素8gを投入して撹拌溶解させた。
この溶液に金を2g投入して撹拌溶解させた。溶解後、
この溶液から100ml分取して反応容器にいれ、ここ
にさらに蒸留水を100ml加えて撹拌し結晶成長用溶
液とした。
【0070】次に、図1(a)に示したように、Si
(111)単結晶ウエハ1上に、めっき法により、Au
膜2を0.1μmの厚さで堆積した。続いて、図1
(b)に示したように、これを380℃に加熱して熱処
理し、Au−Siの面内方向に結晶方位の揃った共晶3
を形成し、基板を形成した。
(111)単結晶ウエハ1上に、めっき法により、Au
膜2を0.1μmの厚さで堆積した。続いて、図1
(b)に示したように、これを380℃に加熱して熱処
理し、Au−Siの面内方向に結晶方位の揃った共晶3
を形成し、基板を形成した。
【0071】このようにして作成した基板を、約90℃
に加熱した上述の結晶成長用溶液に投入し温度を保った
まま放置した。
に加熱した上述の結晶成長用溶液に投入し温度を保った
まま放置した。
【0072】1時間後に基板を取り出し観察したとこ
ろ、図1(c)に示したように、基板上に平板状金単結
晶群4からなる金薄膜が形成されていた。この平板状金
単結晶群4は、基板に垂直方向には(111)面を有
し、図1(d)にその上面図を示すように、基板の面内
方向にも結晶方位が揃っており、各平板状金単結晶4間
に形成されていた粒界5は、非常にきれいな直線状であ
った。各平板状金単結晶の基板の面内方向の平均粒径は
約1.5μmであり、膜の厚さは15nmであった。
ろ、図1(c)に示したように、基板上に平板状金単結
晶群4からなる金薄膜が形成されていた。この平板状金
単結晶群4は、基板に垂直方向には(111)面を有
し、図1(d)にその上面図を示すように、基板の面内
方向にも結晶方位が揃っており、各平板状金単結晶4間
に形成されていた粒界5は、非常にきれいな直線状であ
った。各平板状金単結晶の基板の面内方向の平均粒径は
約1.5μmであり、膜の厚さは15nmであった。
【0073】実施例6 本実施例は、本発明第1によりGe基板上に金薄膜を形
成したものであり、以下にその方法を説明する。
成したものであり、以下にその方法を説明する。
【0074】まず、蒸留水500mlにヨウ化カリウム
40g及びヨウ素6gを投入して撹拌溶解させた。この
溶液に金を2g投入して撹拌溶解させた。溶解後、この
溶液から100ml分取して反応容器にいれ、ここにさ
らに蒸留水を100ml加えて撹拌し結晶成長用溶液と
した。
40g及びヨウ素6gを投入して撹拌溶解させた。この
溶液に金を2g投入して撹拌溶解させた。溶解後、この
溶液から100ml分取して反応容器にいれ、ここにさ
らに蒸留水を100ml加えて撹拌し結晶成長用溶液と
した。
【0075】次に、図2(e)に示したように、Ge
(111)単結晶ウエハ1上に、真空蒸着法により、A
g膜2を0.1μmの厚さで堆積した。続いて、図2
(b)に示したように、通常のフォトリソグラフィーと
ヨウ化カリウムとヨウ素の水溶液によるエッチングによ
り、Ag膜2を直径1μmのドット状にパターニングし
た。ドットの間隙は50μmとした。続いて、図2
(c)に示したように、これを700℃に加熱して熱処
理し、Ag−Geに面内方向に結晶方位の揃った共晶3
をドット状に形成し、基板を作成した。尚、このように
することで、Agをエッチング除去した部分にはGeの
薄い酸化層が形成されている。
(111)単結晶ウエハ1上に、真空蒸着法により、A
g膜2を0.1μmの厚さで堆積した。続いて、図2
(b)に示したように、通常のフォトリソグラフィーと
ヨウ化カリウムとヨウ素の水溶液によるエッチングによ
り、Ag膜2を直径1μmのドット状にパターニングし
た。ドットの間隙は50μmとした。続いて、図2
(c)に示したように、これを700℃に加熱して熱処
理し、Ag−Geに面内方向に結晶方位の揃った共晶3
をドット状に形成し、基板を作成した。尚、このように
することで、Agをエッチング除去した部分にはGeの
薄い酸化層が形成されている。
【0076】このようにして作成した基板を、約90℃
に加熱した上述の結晶成長用溶液に投入し温度を保った
まま放置した。
に加熱した上述の結晶成長用溶液に投入し温度を保った
まま放置した。
【0077】40分後に基板を取り出し観察したとこ
ろ、図2(d)に示したように、基板上に平板状金単結
晶群4からなる金薄膜が形成されていた。各結晶は、す
べてAg−Geのドット上から発生していた。この平板
状金単結晶群4は基板に垂直方向には(111)面を有
し、図2(e)にその上面図を示すように基板の面内方
向にも結晶方位が揃っており、各平板状金単結晶4間に
形成されていた粒界5は、非常にきれいな直線状であっ
た。各平板状金単結晶の基板の面内方向の平均粒径は約
50μmであり、膜の厚さは1.0μmであった。
ろ、図2(d)に示したように、基板上に平板状金単結
晶群4からなる金薄膜が形成されていた。各結晶は、す
べてAg−Geのドット上から発生していた。この平板
状金単結晶群4は基板に垂直方向には(111)面を有
し、図2(e)にその上面図を示すように基板の面内方
向にも結晶方位が揃っており、各平板状金単結晶4間に
形成されていた粒界5は、非常にきれいな直線状であっ
た。各平板状金単結晶の基板の面内方向の平均粒径は約
50μmであり、膜の厚さは1.0μmであった。
【0078】実施例7 本実施例は、本発明第2によりSi基板上に金薄膜を形
成したものであり、以下にその方法を説明する。
成したものであり、以下にその方法を説明する。
【0079】まず、蒸留水500mlにヨウ化カリウム
53g及びヨウ素4gを加えた後、金粉末1.25gを
添加し撹拌溶解させた。この溶液を図3に示した装置の
溶液槽11に入れた。ここから液送ポンプ13を用いて
溶液を溶液加熱槽14に送った。液送速度は約2ml/
minとした。溶液を溶液加熱槽14で約85℃になる
ように加熱した後、反応槽16へと液送した。
53g及びヨウ素4gを加えた後、金粉末1.25gを
添加し撹拌溶解させた。この溶液を図3に示した装置の
溶液槽11に入れた。ここから液送ポンプ13を用いて
溶液を溶液加熱槽14に送った。液送速度は約2ml/
minとした。溶液を溶液加熱槽14で約85℃になる
ように加熱した後、反応槽16へと液送した。
【0080】この時、溶液加熱槽14と反応槽16の間
に設置した吸光度測定装置17で溶液の吸光度を随時測
定した。ここで溶液の吸光度が0.35(測定波長48
0nm,溶液厚1mm)であることを確認した後、溶液
を反応槽16へと導いた。反応槽16の状態が安定した
後、自然酸化膜が形成されたSiウエハ20を反応槽1
6内に設置した。
に設置した吸光度測定装置17で溶液の吸光度を随時測
定した。ここで溶液の吸光度が0.35(測定波長48
0nm,溶液厚1mm)であることを確認した後、溶液
を反応槽16へと導いた。反応槽16の状態が安定した
後、自然酸化膜が形成されたSiウエハ20を反応槽1
6内に設置した。
【0081】反応槽16は下面にホットプレート19に
より加熱して液温が約90℃になるように保持した。こ
の時、ホットプレート19の表面温度は220℃であっ
た。また、反応槽16内の液面及び溶液濃度を一定に保
つためにポンプ22で溶液の排出を行った。液送開始
後、約4時間で結晶の成長を終了し、基板20を取り出
し、水洗したところ、大粒径の平板状金単結晶群が基板
20上に生成していた。
より加熱して液温が約90℃になるように保持した。こ
の時、ホットプレート19の表面温度は220℃であっ
た。また、反応槽16内の液面及び溶液濃度を一定に保
つためにポンプ22で溶液の排出を行った。液送開始
後、約4時間で結晶の成長を終了し、基板20を取り出
し、水洗したところ、大粒径の平板状金単結晶群が基板
20上に生成していた。
【0082】エレクトロンチャネリングパターン分析の
結果、この結晶の平板面はすべて(111)面であっ
た。また、生成した平板状単結晶のうち最大のものは直
径1mmで、厚さは8μmであった。
結果、この結晶の平板面はすべて(111)面であっ
た。また、生成した平板状単結晶のうち最大のものは直
径1mmで、厚さは8μmであった。
【0083】実施例8 本実施例は、本発明第2によりSi基板上に金薄膜を形
成したものであり、以下にその方法を説明する。
成したものであり、以下にその方法を説明する。
【0084】まず、蒸留水1000mlにヨウ化カリウ
ム106g及びヨウ素8gを加えた後、金粉末2.5g
を添加し撹拌溶解させた。この溶液を図3に示した装置
の溶液槽11に入れた。ここから液送ポンプ13を用い
て溶液を溶液加熱槽14に送った。液送速度は約2ml
/minとした。溶液加熱槽14ではヒーター15によ
り溶液が85℃になるように加熱した。
ム106g及びヨウ素8gを加えた後、金粉末2.5g
を添加し撹拌溶解させた。この溶液を図3に示した装置
の溶液槽11に入れた。ここから液送ポンプ13を用い
て溶液を溶液加熱槽14に送った。液送速度は約2ml
/minとした。溶液加熱槽14ではヒーター15によ
り溶液が85℃になるように加熱した。
【0085】溶液が溶液加熱槽14から反応槽16へと
送られる間に、吸光度測定装置17で溶液の吸光度を随
時測定した。ここで溶液の吸光度が0.25(測定波長
480nm,溶液厚1mm)であることを確認したの
ち、溶液を反応槽16へと導いた。反応槽16の状態が
安定した後、自然酸化膜が形成されたSiウエハ20を
反応槽16内に設置した。
送られる間に、吸光度測定装置17で溶液の吸光度を随
時測定した。ここで溶液の吸光度が0.25(測定波長
480nm,溶液厚1mm)であることを確認したの
ち、溶液を反応槽16へと導いた。反応槽16の状態が
安定した後、自然酸化膜が形成されたSiウエハ20を
反応槽16内に設置した。
【0086】反応槽16は下面のホットプレート19に
より加熱して液温が約90℃になるように保持した。こ
の時、ホットプレート19の表面温度は220℃であっ
た。また、反応槽16内の液面及び溶液濃度を一定に保
つためにポンプ22で溶液の排出を行った。液送開始
後、約8時間で結晶の成長を終了し、基板20を取り出
し、水洗いしたところ、大粒径の平板状金単結晶群が基
板20上に生成していた。
より加熱して液温が約90℃になるように保持した。こ
の時、ホットプレート19の表面温度は220℃であっ
た。また、反応槽16内の液面及び溶液濃度を一定に保
つためにポンプ22で溶液の排出を行った。液送開始
後、約8時間で結晶の成長を終了し、基板20を取り出
し、水洗いしたところ、大粒径の平板状金単結晶群が基
板20上に生成していた。
【0087】エレクトロンチャネリングパターン分析の
結果、この結晶の平板面はすべて(111)面であっ
た。また、生成した平板状結晶のうち最大のものは直径
1.6mmで、厚さは12μmであった。
結果、この結晶の平板面はすべて(111)面であっ
た。また、生成した平板状結晶のうち最大のものは直径
1.6mmで、厚さは12μmであった。
【0088】実施例9 本実施例は、本発明第2によりSi基板上に金薄膜を形
成したものであり、以下にその方法を説明する。
成したものであり、以下にその方法を説明する。
【0089】まず、蒸留水600mlにヨウ化カリウム
64g及びヨウ素4.8gを加えた後、金粉末1.5g
を添加し撹拌溶解させた。この溶液を図4に示した装置
の2個の溶液加熱槽11,11’に等量づつ入れた。次
に、第1の溶液加熱槽11をマントルヒーターで溶液温
度85℃に加熱した。また加熱開始3時間後に第2の溶
液加熱槽11’の加熱を開始した。第1の溶液加熱槽1
1を3時間加熱した後、溶液を反応槽16に送った。液
送速度は約1.5ml/minとした。
64g及びヨウ素4.8gを加えた後、金粉末1.5g
を添加し撹拌溶解させた。この溶液を図4に示した装置
の2個の溶液加熱槽11,11’に等量づつ入れた。次
に、第1の溶液加熱槽11をマントルヒーターで溶液温
度85℃に加熱した。また加熱開始3時間後に第2の溶
液加熱槽11’の加熱を開始した。第1の溶液加熱槽1
1を3時間加熱した後、溶液を反応槽16に送った。液
送速度は約1.5ml/minとした。
【0090】この時、溶液加熱槽11,11’と反応槽
16の間に設置した吸光度測定装置17で溶液の吸光度
を随時測定した。ここで溶液の吸光度が0.4(測定波
長480nm,溶液厚1mm)であることを確認した
後、溶液を反応槽16へと導いた。反応槽16の状態が
安定した後、自然酸化膜が形成されたSiウエハ20を
反応槽16内に設置した。
16の間に設置した吸光度測定装置17で溶液の吸光度
を随時測定した。ここで溶液の吸光度が0.4(測定波
長480nm,溶液厚1mm)であることを確認した
後、溶液を反応槽16へと導いた。反応槽16の状態が
安定した後、自然酸化膜が形成されたSiウエハ20を
反応槽16内に設置した。
【0091】反応槽16は下面のホットプレート19に
より加熱して液温が約90℃になるように保持した。こ
の時、ホットプレート19の表面温度は220℃であっ
た。また、反応槽16内の液面及び溶液濃度を一定に保
つためにポンプ22で溶液の排出を行った。
より加熱して液温が約90℃になるように保持した。こ
の時、ホットプレート19の表面温度は220℃であっ
た。また、反応槽16内の液面及び溶液濃度を一定に保
つためにポンプ22で溶液の排出を行った。
【0092】液送開始後、約3時間で第1の溶液加熱槽
11からの液送を終了し、ただちに第2の溶液加熱槽1
1’からの液送を開始した。合計6時間の結晶成長を終
了した後、基板を取り出し、水洗いしたところ、大粒径
の平板状金単結晶群が基板20上に生成していた。
11からの液送を終了し、ただちに第2の溶液加熱槽1
1’からの液送を開始した。合計6時間の結晶成長を終
了した後、基板を取り出し、水洗いしたところ、大粒径
の平板状金単結晶群が基板20上に生成していた。
【0093】エレクトロンチャネリングパターン分析の
結果、この結晶の平板面はすべて(111)面であっ
た。また、生成した平板状単結晶のうち最大のものは直
径1.1mmで、厚さは8.5μmであった。
結果、この結晶の平板面はすべて(111)面であっ
た。また、生成した平板状単結晶のうち最大のものは直
径1.1mmで、厚さは8.5μmであった。
【0094】実施例10 本実施例は、実施例7〜9において、溶液量,液送速度
及び成長時間を変化させた以外は同様にして金薄膜を形
成した。
及び成長時間を変化させた以外は同様にして金薄膜を形
成した。
【0095】その結果も含めて表2にまとめて示す。
【0096】
【表2】
【0097】また、本実施例において形成された平板状
金結晶の平板面はすべて(111)面であった。
金結晶の平板面はすべて(111)面であった。
【0098】比較例1 まず蒸留水500mlにヨウ化カリウム53g及びヨウ
素4gを加えた後、金粉末1.25gを添加し撹拌溶解
させた。この溶液を図3に示した装置の溶液槽11に入
れた。ここから液送ポンプ13を用いて溶液を溶液加熱
槽14に送った。液送速度は約2ml/minとした。
溶液を溶液加熱槽14で約70℃になるように加熱した
後、反応槽16へと液送した。
素4gを加えた後、金粉末1.25gを添加し撹拌溶解
させた。この溶液を図3に示した装置の溶液槽11に入
れた。ここから液送ポンプ13を用いて溶液を溶液加熱
槽14に送った。液送速度は約2ml/minとした。
溶液を溶液加熱槽14で約70℃になるように加熱した
後、反応槽16へと液送した。
【0099】この時、溶液加熱槽14と反応槽16の間
に設置した吸光度測定装置17で溶液の吸光度を随時測
定した。ここで溶液の吸光度が0.8(測定波長480
nm,溶液厚1mm)であることを確認した後、溶液を
反応槽16へと導いた。反応槽16の状態が安定した
後、自然酸化膜が形成されたSiウエハ20を反応槽1
6内に設置した。
に設置した吸光度測定装置17で溶液の吸光度を随時測
定した。ここで溶液の吸光度が0.8(測定波長480
nm,溶液厚1mm)であることを確認した後、溶液を
反応槽16へと導いた。反応槽16の状態が安定した
後、自然酸化膜が形成されたSiウエハ20を反応槽1
6内に設置した。
【0100】反応槽16は下面にホットプレート19に
より加熱して液温が約90℃になるように保持した。こ
の時、ホットプレート19の表面温度は220℃であっ
た。また、反応槽16内の液面及び溶液濃度を一定に保
つためにポンプ22で溶液の排出を行った。液送開始
後、約4時間で結晶の成長を終了し、基板20を取り出
した。
より加熱して液温が約90℃になるように保持した。こ
の時、ホットプレート19の表面温度は220℃であっ
た。また、反応槽16内の液面及び溶液濃度を一定に保
つためにポンプ22で溶液の排出を行った。液送開始
後、約4時間で結晶の成長を終了し、基板20を取り出
した。
【0101】しかし基板上には結晶は、みられなかっ
た。
た。
【0102】比較例2 まず蒸留水500mlにヨウ化カリウム20g及びヨウ
素1.5gを加えた後、金粉末0.4gを添加し撹拌溶
解させた。この溶液を図3に示した装置の溶液槽11に
入れた。ここから液送ポンプ13を用いて溶液を溶液加
熱槽14に送った。液送速度は約2ml/minとし
た。溶液を溶液加熱槽14で約90℃になるように加熱
した後、反応槽16へと液送した。
素1.5gを加えた後、金粉末0.4gを添加し撹拌溶
解させた。この溶液を図3に示した装置の溶液槽11に
入れた。ここから液送ポンプ13を用いて溶液を溶液加
熱槽14に送った。液送速度は約2ml/minとし
た。溶液を溶液加熱槽14で約90℃になるように加熱
した後、反応槽16へと液送した。
【0103】この時、溶液加熱槽14と反応槽16の間
に設置した吸光度測定装置17で溶液の吸光度を随時測
定した。ここで溶液の吸光度が0.03(測定波長48
0nm,溶液厚1mm)であることを確認した後、溶液
を反応槽16へと導いた。反応槽16の状態が安定した
後、自然酸化膜が形成されたSiウエハ20を反応槽1
6内に設置した。
に設置した吸光度測定装置17で溶液の吸光度を随時測
定した。ここで溶液の吸光度が0.03(測定波長48
0nm,溶液厚1mm)であることを確認した後、溶液
を反応槽16へと導いた。反応槽16の状態が安定した
後、自然酸化膜が形成されたSiウエハ20を反応槽1
6内に設置した。
【0104】反応槽16は下面にホットプレート19に
より加熱して液温が約90℃になるように保持した。こ
の時、ホットプレート19の表面温度は220℃であっ
た。また、反応槽16内の液面及び溶液濃度を一定に保
つためにポンプ22で溶液の排出を行った。液送開始
後、約4時間で結晶の成長を終了し、基板20を取り出
し、水洗いしたところ、平板状金単結晶群が基板20上
に生成していた。
より加熱して液温が約90℃になるように保持した。こ
の時、ホットプレート19の表面温度は220℃であっ
た。また、反応槽16内の液面及び溶液濃度を一定に保
つためにポンプ22で溶液の排出を行った。液送開始
後、約4時間で結晶の成長を終了し、基板20を取り出
し、水洗いしたところ、平板状金単結晶群が基板20上
に生成していた。
【0105】しかしながら、結晶径は最大のものでも5
μm程度であった。また球状の結晶が数多く生成してい
た。
μm程度であった。また球状の結晶が数多く生成してい
た。
【0106】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は以下の効
果を奏する。
果を奏する。
【0107】(1)本発明第1によれば、半導体基板上
に、面内方向に結晶方位の揃った平板状金単結晶群より
なる金薄膜を作成することができ、より一層結晶の対称
性及び結晶方位の揃った直線状の良質な粒界を持つ高品
質な金薄膜を得ることができる。
に、面内方向に結晶方位の揃った平板状金単結晶群より
なる金薄膜を作成することができ、より一層結晶の対称
性及び結晶方位の揃った直線状の良質な粒界を持つ高品
質な金薄膜を得ることができる。
【0108】(2)本発明第2によれば、組成の安定し
た金錯体溶液を基板上に安定して供給できるようにした
ため、従来問題であった結晶成長中の金錯体やその他の
種の濃度変化に起因する結晶成長の停止あるいは成長速
度の大幅低下を回避でき、直径数mm以上の平板状金単
結晶群を基板上に安定して作成することができる。
た金錯体溶液を基板上に安定して供給できるようにした
ため、従来問題であった結晶成長中の金錯体やその他の
種の濃度変化に起因する結晶成長の停止あるいは成長速
度の大幅低下を回避でき、直径数mm以上の平板状金単
結晶群を基板上に安定して作成することができる。
【図1】本発明第1の実施例における工程を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図2】本発明第1の実施例における工程を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図3】本発明第2の金薄膜形成装置の一例を示す構成
図である。
図である。
【図4】本発明第2の金薄膜形成装置の他の例を示す構
成図である。
成図である。
【図5】本発明により得られる代表的な平板状金単結晶
群の光学顕微鏡像である。
群の光学顕微鏡像である。
1 半導体単結晶ウエハ 2 金属膜 3 共晶 4 平板状金単結晶群 5 粒界 11,11’ 溶液(加熱)槽 12 溶液 13 ポンプ 14 溶液加熱槽 15 ヒーター 16 反応槽 17 吸光度測定装置 18 排出口 19 ホットプレート 20 基板 21 ビデオモニター 22 ポンプ 23 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河田 春紀 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 宮本 雅彦 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内
Claims (7)
- 【請求項1】 金錯体溶液中の金錯体を分解処理し、基
板上にかかる金の薄膜を形成する方法において、上記基
板に金属と半導体との共晶部位を有する半導体単結晶基
板を用い、上記共晶上に金を析出,成長せしめることを
特徴とする金薄膜の形成方法。 - 【請求項2】 前記金属が、金であることを特徴とする
請求項1に記載の金薄膜の形成方法。 - 【請求項3】 前記半導体が、シリコンもしくはゲルマ
ニウムであることを特徴とする請求項1に記載の金薄膜
の形成方法。 - 【請求項4】 前記共晶は、前記半導体上に前記金属の
薄膜を堆積した後、熱処理を行うことで形成することを
特徴とする請求項1に記載の金薄膜の形成方法。 - 【請求項5】 前記共晶は、加熱した前記半導体上に前
記金属の薄膜を堆積することで形成することを特徴とす
る請求項1に記載の金薄膜の形成方法。 - 【請求項6】 反応槽内に保持されている金錯体溶液中
の金錯体を分解処理し、基板上にかかる金の薄膜を形成
する方法において、吸光度が制御されている金錯体溶液
を上記反応槽に供給すると共に、反応槽から該溶液を排
出しながら、上記基板上に金を析出,成長せしめること
を特徴とする金薄膜の形成方法。 - 【請求項7】 請求項6に記載の金薄膜の形成方法を実
施する装置であって、金錯体溶液の吸光度測定装置と、
該溶液を保持する反応槽と、該溶液の液送手段を具備す
ることを特徴とする金薄膜の形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5069190A JPH06260447A (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 金薄膜の形成方法及び形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5069190A JPH06260447A (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 金薄膜の形成方法及び形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06260447A true JPH06260447A (ja) | 1994-09-16 |
Family
ID=13395568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5069190A Withdrawn JPH06260447A (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 金薄膜の形成方法及び形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06260447A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014105338A (ja) * | 2012-11-22 | 2014-06-09 | C Uyemura & Co Ltd | 金含有溶液中の金濃度の定量方法、および金濃度定量装置 |
-
1993
- 1993-03-05 JP JP5069190A patent/JPH06260447A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014105338A (ja) * | 2012-11-22 | 2014-06-09 | C Uyemura & Co Ltd | 金含有溶液中の金濃度の定量方法、および金濃度定量装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000509 |