JPH0766141A - 薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成方法Info
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- JPH0766141A JPH0766141A JP21624293A JP21624293A JPH0766141A JP H0766141 A JPH0766141 A JP H0766141A JP 21624293 A JP21624293 A JP 21624293A JP 21624293 A JP21624293 A JP 21624293A JP H0766141 A JPH0766141 A JP H0766141A
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- gold
- thin film
- oxygen
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 実用化が容易でステップカバレッジが高く、
信頼性の高い金薄膜を形成する方法を提供する。 【構成】 金，パラジウム，銀，プラチナからなる群か
ら選ばれる金属にハロゲンと酸素を含む反応性ガスを導
入し、前記金属元素を含む励起種を形成してこれを、被
処理基体の表面近傍に導くと共に酸化性ガスまたは還元
性ガスを添加し、被処理基体表面に前記金属の薄膜を形
成する。
信頼性の高い金薄膜を形成する方法を提供する。 【構成】 金，パラジウム，銀，プラチナからなる群か
ら選ばれる金属にハロゲンと酸素を含む反応性ガスを導
入し、前記金属元素を含む励起種を形成してこれを、被
処理基体の表面近傍に導くと共に酸化性ガスまたは還元
性ガスを添加し、被処理基体表面に前記金属の薄膜を形
成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜形成方法に係り、
特に半導体基板上に高純度薄膜を形成する方法に関す
る。
特に半導体基板上に高純度薄膜を形成する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＬＳＩの電極配線材料としては、
Ａｌおよびその合金が用いられてきたが、近年の半導体
素子の高集積化は著しく、それに伴い様々な配線障害が
生じている。それらは、エレクトロマイグレーションや
ストレスマイグレーション（ＳＭ）などであるが、配線
の微細化が進むにつれて構成素子の微細化が深刻な問題
となっている。このため配線幅がサブミクロン領域とな
り電流密度が増大した場合、従来のＡｌおよびその合金
による配線では高い信頼性を得ることが難しく、新たな
配線材料の検討が必要となる。
Ａｌおよびその合金が用いられてきたが、近年の半導体
素子の高集積化は著しく、それに伴い様々な配線障害が
生じている。それらは、エレクトロマイグレーションや
ストレスマイグレーション（ＳＭ）などであるが、配線
の微細化が進むにつれて構成素子の微細化が深刻な問題
となっている。このため配線幅がサブミクロン領域とな
り電流密度が増大した場合、従来のＡｌおよびその合金
による配線では高い信頼性を得ることが難しく、新たな
配線材料の検討が必要となる。
【０００３】Ａｌに代わる配線材料としては、抵抗の低
いＣｕやＡｕ、または抵抗は高いがエレクトロマイグレ
ーション耐性に優れたＷが有力な候補となっている。こ
の中で、ＡｕはＣｕには劣るものの、抵抗が低く、デバ
イスの高速化にとっては望ましい材料である。ＥＭ耐性
に対しては未知のところであるが、耐酸化性にも優れて
おり、次世代のＬＳＩ配線材料として有望であると考え
られている。
いＣｕやＡｕ、または抵抗は高いがエレクトロマイグレ
ーション耐性に優れたＷが有力な候補となっている。こ
の中で、ＡｕはＣｕには劣るものの、抵抗が低く、デバ
イスの高速化にとっては望ましい材料である。ＥＭ耐性
に対しては未知のところであるが、耐酸化性にも優れて
おり、次世代のＬＳＩ配線材料として有望であると考え
られている。
【０００４】次世代のＬＳＩ配線構造を考えた場合は、
その配線形成はＣＶＤ法を用いることが望ましい。しか
しながら現在のところ金のＣＶＤ材料ガスとしてはいく
つかの有機系ソースが知られているのみであり、取扱い
が容易で安価な材料がないため、実際のデバイスに適用
できる可能性は非常に小さいという問題があった。ま
た、パラジウム、銀、プラチナといった金属に対しても
同様な問題があった。
その配線形成はＣＶＤ法を用いることが望ましい。しか
しながら現在のところ金のＣＶＤ材料ガスとしてはいく
つかの有機系ソースが知られているのみであり、取扱い
が容易で安価な材料がないため、実際のデバイスに適用
できる可能性は非常に小さいという問題があった。ま
た、パラジウム、銀、プラチナといった金属に対しても
同様な問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、金等
の薄膜をＣＶＤ法で形成する場合、適切な原料ソースが
なかったために、実際のＬＳＩの製造プロセスにおいて
適用することができないという問題があった。
の薄膜をＣＶＤ法で形成する場合、適切な原料ソースが
なかったために、実際のＬＳＩの製造プロセスにおいて
適用することができないという問題があった。
【０００６】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、実用化が容易でステップカバレッジが高く、信頼性
の高い金、パラジウム、銀、プラチナ薄膜を形成する方
法を提供することを目的とする。
で、実用化が容易でステップカバレッジが高く、信頼性
の高い金、パラジウム、銀、プラチナ薄膜を形成する方
法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで本発明の方法で
は、金，パラジウム，銀，プラチナからなる群から選ば
れる金属にハロゲンと酸素を含む反応性ガスを導入し、
前記金属元素を含む励起種を形成して、これを、被処理
基体に導くと共に酸化性ガスまたは還元性ガスを添加
し、被処理基体表面に前記金属の薄膜を形成するように
している。
は、金，パラジウム，銀，プラチナからなる群から選ば
れる金属にハロゲンと酸素を含む反応性ガスを導入し、
前記金属元素を含む励起種を形成して、これを、被処理
基体に導くと共に酸化性ガスまたは還元性ガスを添加
し、被処理基体表面に前記金属の薄膜を形成するように
している。
【０００８】
【作用】上記構成によれば、従来実用化が困難であった
金，パラジウム，銀，プラチナ薄膜を高価な有機ソース
などを用いることなくＣＶＤ法で形成することができ
る。
金，パラジウム，銀，プラチナ薄膜を高価な有機ソース
などを用いることなくＣＶＤ法で形成することができ
る。
【０００９】また金等は従来スパッタリング法や蒸着法
でしか形成できなかったが、本発明の方法によればＣＶ
Ｄ法で容易に形成できるため、ステップカバレッジが良
好で、段切れなどのない信頼性の高い膜形成を行うこと
が可能となる。
でしか形成できなかったが、本発明の方法によればＣＶ
Ｄ法で容易に形成できるため、ステップカバレッジが良
好で、段切れなどのない信頼性の高い膜形成を行うこと
が可能となる。
【００１０】さらにまた、成膜温度が１００℃程度であ
るため、極めて低温下で形成でき、微細な拡散層をもつ
ような半導体素子の電極配線にも利用でき、信頼性の高
い半導体装置を得ることが可能となる。
るため、極めて低温下で形成でき、微細な拡散層をもつ
ような半導体素子の電極配線にも利用でき、信頼性の高
い半導体装置を得ることが可能となる。
【００１１】望ましくは被処理基体を第１の反応容器内
に収納するとともに、別の第２の反応容器に、金，パラ
ジウム，銀，プラチナなどの金属を収納しこれにハロゲ
ンと酸素を含む反応性ガスを導入して、金属元素の励起
種を生成した後前記第１の反応容器にこの励起種を導
き、被処理基体の表面近傍で、熱またはガスによって金
属元素を析出せしめ金属薄膜を形成するようにすれば、
汚染もなく信頼性の高い薄膜形成を行うことが可能とな
る。
に収納するとともに、別の第２の反応容器に、金，パラ
ジウム，銀，プラチナなどの金属を収納しこれにハロゲ
ンと酸素を含む反応性ガスを導入して、金属元素の励起
種を生成した後前記第１の反応容器にこの励起種を導
き、被処理基体の表面近傍で、熱またはガスによって金
属元素を析出せしめ金属薄膜を形成するようにすれば、
汚染もなく信頼性の高い薄膜形成を行うことが可能とな
る。
【００１２】例えば金属元素として金を用いた場合、以
下に示すような反応が起こっていると考えられる。すな
わち金に酸素と弗素（ハロゲン）を反応させると次式
（１）に示すように揮発性のＡｕＯＦが形成される。
下に示すような反応が起こっていると考えられる。すな
わち金に酸素と弗素（ハロゲン）を反応させると次式
（１）に示すように揮発性のＡｕＯＦが形成される。
【００１３】 Ａｕ＋Ｏ2 ＋Ｆ2 →ＡｕＯＦ （１） 次いで、この基体を第１の反応容器に導き、酸素を過剰
に添加すると次式（２）に示すように、前記ＡｕＯＦか
らＦが解離し、金の酸化物Ａｕx Ｏy (x>y) ができる。
に添加すると次式（２）に示すように、前記ＡｕＯＦか
らＦが解離し、金の酸化物Ａｕx Ｏy (x>y) ができる。
【００１４】 ＡｕＯＦ＋Ｏ2 →Ａｕx Ｏy ＋Ｆ2 (x>y) （２） 前記金の酸化物は、１００℃程度の温度で熱解離し、Ａ
ｕとなる。
ｕとなる。
【００１５】ここで金属元素の励起種を生成するのに用
いられるガスとしては弗素と酸素を含むものに限定され
ることなく酸素とハロゲンを含むものであればよい。
いられるガスとしては弗素と酸素を含むものに限定され
ることなく酸素とハロゲンを含むものであればよい。
【００１６】また被処理基体上で金属薄膜を生成するの
に用いられるガスとしては酸化性ガスでも還元性ガスで
もよい。ここで還元性ガスを用いた場合は次のような反
応経路を辿るものと考えられる。
に用いられるガスとしては酸化性ガスでも還元性ガスで
もよい。ここで還元性ガスを用いた場合は次のような反
応経路を辿るものと考えられる。
【００１７】 ２ＡｕＯＦ＋３Ｈ2 →２Ａｕ＋２ＨＦ＋２Ｈ2 Ｏ （３）
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。
つつ詳細に説明する。
【００１９】図１は、本発明の薄膜形成方法で用いられ
る薄膜形成装置の概略構成を示す図である。
る薄膜形成装置の概略構成を示す図である。
【００２０】この薄膜形成装置は、真空容器１と、この
真空容器１内に設置されヒータ２からなる加熱機構およ
び冷却用溶媒の循環機構３を具備し、試料５を載置する
試料支持台４と、真空容器１内にガスを供給するための
石英製配管６と、さらにこの石英製配管６を介してこの
真空容器１に接続されるとともに薄膜形成材料となる金
９を収納するガス発生部１０と、ガス発生部１０を加熱
するためのヒータなどの加熱機構７を具備した加熱装置
８と、真空容器内に他のガスを導入する第２のガス導入
管１２と、排気口１３とから構成されており、導入部１
１からガス発生部１０に四フッ化炭素（ＣＦ4 ）と酸素
（Ｏ2 ）との混合ガスを導入し、金をエッチングするこ
とにより得られたガスを反応性ガスとし、ＣＶＤ法によ
り試料としての半導体基板５上に金薄膜を形成するもの
である。１４はマイクロ波を発生するためのマイクロ波
キャビティである。
真空容器１内に設置されヒータ２からなる加熱機構およ
び冷却用溶媒の循環機構３を具備し、試料５を載置する
試料支持台４と、真空容器１内にガスを供給するための
石英製配管６と、さらにこの石英製配管６を介してこの
真空容器１に接続されるとともに薄膜形成材料となる金
９を収納するガス発生部１０と、ガス発生部１０を加熱
するためのヒータなどの加熱機構７を具備した加熱装置
８と、真空容器内に他のガスを導入する第２のガス導入
管１２と、排気口１３とから構成されており、導入部１
１からガス発生部１０に四フッ化炭素（ＣＦ4 ）と酸素
（Ｏ2 ）との混合ガスを導入し、金をエッチングするこ
とにより得られたガスを反応性ガスとし、ＣＶＤ法によ
り試料としての半導体基板５上に金薄膜を形成するもの
である。１４はマイクロ波を発生するためのマイクロ波
キャビティである。
【００２１】この装置では、金を収納したガス発生部１
０を加熱機構によって一定温度となるようにし、所望の
温度に固定した後、ガス導入部１１からＣＦ4 ガスとＯ
2 ガスとの混合ガスをマイクロ波によって放電して励起
種を形成し、これを真空容器１に導き試料５としての基
板上で還元して金の薄膜を形成すべく、真空容器１には
配管１２によって酸素等のいわゆる酸化性ガスを導入す
ることができるようになっている。
０を加熱機構によって一定温度となるようにし、所望の
温度に固定した後、ガス導入部１１からＣＦ4 ガスとＯ
2 ガスとの混合ガスをマイクロ波によって放電して励起
種を形成し、これを真空容器１に導き試料５としての基
板上で還元して金の薄膜を形成すべく、真空容器１には
配管１２によって酸素等のいわゆる酸化性ガスを導入す
ることができるようになっている。
【００２２】次にこの薄膜形成装置を用いてシリコン基
板上に金薄膜を形成する方法について説明する。
板上に金薄膜を形成する方法について説明する。
【００２３】まず、試料５としてシリコン基板を真空容
器１内の支持台４に載置し、排気口１３を介して真空容
器１を真空排気する。ここで真空容器内の圧力は５０mT
orrに調整し、適宜化学的あるいは物理的処理を行うこ
とによりシリコン基板５表面を清浄な表面とする。そし
てさらに基板支持台４に配設されたヒータ２によって２
００℃に加熱する。
器１内の支持台４に載置し、排気口１３を介して真空容
器１を真空排気する。ここで真空容器内の圧力は５０mT
orrに調整し、適宜化学的あるいは物理的処理を行うこ
とによりシリコン基板５表面を清浄な表面とする。そし
てさらに基板支持台４に配設されたヒータ２によって２
００℃に加熱する。
【００２４】一方、金を収納したガス発生部１０は、加
熱機構７によって３００℃に加熱し、固定する。この状
態で、ガス導入部１１から反応性ガスとしての四フッ化
炭素（ＣＦ4 ）ガスと酸素（Ｏ2 ）ガスとの混合ガス
（流量比４０sccm／１０sccm）をマイクロ波を用いて放
電することによって生じた励起種を導入する。この混合
ガスはこのガス発生部１０内で金と反応し、金を含んだ
反応生成物を生じる。
熱機構７によって３００℃に加熱し、固定する。この状
態で、ガス導入部１１から反応性ガスとしての四フッ化
炭素（ＣＦ4 ）ガスと酸素（Ｏ2 ）ガスとの混合ガス
（流量比４０sccm／１０sccm）をマイクロ波を用いて放
電することによって生じた励起種を導入する。この混合
ガスはこのガス発生部１０内で金と反応し、金を含んだ
反応生成物を生じる。
【００２５】そしてこの反応生成物を、石英製配管６を
介して試料基板５の置かれた真空容器１内に導入する。
この際、同時に配管１２から酸素ガスを導入することに
よって前記試料基板５表面に金が析出し、金薄膜が形成
される。
介して試料基板５の置かれた真空容器１内に導入する。
この際、同時に配管１２から酸素ガスを導入することに
よって前記試料基板５表面に金が析出し、金薄膜が形成
される。
【００２６】このようにして形成された金薄膜は低コス
トでかつ信頼性の高いものとなっている。
トでかつ信頼性の高いものとなっている。
【００２７】次に、この薄膜形成装置を用いて金薄膜を
堆積するに際し、他の条件は前記実施例と全く同じにし
て反応性ガスとしての四フッ化炭素（ＣＦ4 ）ガスと酸
素（Ｏ2 ）ガスとの混合ガスの流量比を変化させ、原料
としての金９の重量減少量と流量比との関係を測定し
た。その結果を図２に示す。この図から明らかなように
酸素量が約１０〜２０％特に、１５％程度の時に特異的
に重量減少速度が大きくなっていることがわかる。
堆積するに際し、他の条件は前記実施例と全く同じにし
て反応性ガスとしての四フッ化炭素（ＣＦ4 ）ガスと酸
素（Ｏ2 ）ガスとの混合ガスの流量比を変化させ、原料
としての金９の重量減少量と流量比との関係を測定し
た。その結果を図２に示す。この図から明らかなように
酸素量が約１０〜２０％特に、１５％程度の時に特異的
に重量減少速度が大きくなっていることがわかる。
【００２８】次に反応性ガスとしての四フッ化炭素（Ｃ
Ｆ4 ）ガスと酸素（Ｏ2 ）ガスとの混合ガスの流量比は
酸素１５％程度に固定して、金の加熱温度を変化させた
ときの温度と金の重量減少量との関係を測定した結果を
図３に示す。この結果、金の温度は高い方がよいことが
わかる。これは金のエッチング反応が速く進み、大量の
金化合物ガスが生成されるからである。
Ｆ4 ）ガスと酸素（Ｏ2 ）ガスとの混合ガスの流量比は
酸素１５％程度に固定して、金の加熱温度を変化させた
ときの温度と金の重量減少量との関係を測定した結果を
図３に示す。この結果、金の温度は高い方がよいことが
わかる。これは金のエッチング反応が速く進み、大量の
金化合物ガスが生成されるからである。
【００２９】さらにシリコン基板の温度と成膜速度との
関係を図４に示す。このとき金の加熱温度は２００℃と
した。図４から基板温度１００℃程度でもかなり速い成
膜速度を得ることができ、２００℃程度の極めて低温下
で最高値を得ることができることがわかる。
関係を図４に示す。このとき金の加熱温度は２００℃と
した。図４から基板温度１００℃程度でもかなり速い成
膜速度を得ることができ、２００℃程度の極めて低温下
で最高値を得ることができることがわかる。
【００３０】次に、Ｘ線光電子分析法（ＸＰＳ）を用い
て、この金薄膜中の不純物の含有量を測定した。その結
果を図５(a) 乃至(d) に示す。図５(a) および(b) は
（図５(b) は図５(a) の一部拡大図）成膜時に酸素を添
加しなかった場合であり、図５(c) および(d) は（図５
(d) は図５(c) の一部拡大図），酸素を１０sccm添加し
た場合である。これらの結果から、図５(a) および(b)
に示すように酸素を添加しない場合はＣやＯがわずかに
析出しているが、図５(c) および(d) に示すように酸素
の添加によって不純物の含有量は大幅に低下し良好な金
薄膜を得ることができることがわかる。
て、この金薄膜中の不純物の含有量を測定した。その結
果を図５(a) 乃至(d) に示す。図５(a) および(b) は
（図５(b) は図５(a) の一部拡大図）成膜時に酸素を添
加しなかった場合であり、図５(c) および(d) は（図５
(d) は図５(c) の一部拡大図），酸素を１０sccm添加し
た場合である。これらの結果から、図５(a) および(b)
に示すように酸素を添加しない場合はＣやＯがわずかに
析出しているが、図５(c) および(d) に示すように酸素
の添加によって不純物の含有量は大幅に低下し良好な金
薄膜を得ることができることがわかる。
【００３１】ここでこの反応を示す模式図を図６に示
す。ここでは、四フッ化炭素ガスと酸素ガスとの混合ガ
スを放電することによって生成される励起子であるフッ
素ラジカルおよび酸素ラジカルが金に作用し、まずＡｕ
ＯX ＦY なる揮発性のガスが生成されるものと考えられ
る。これは四フッ化炭素ガスのみで放電することにおよ
って生成される励起子あるいは酸素ガスのみを放電する
ことによって生成される励起子では、どちらの場合も金
がエッチングされないことから類推される。ＡｕＯX Ｆ
Y は基板表面近傍で酸素によって酸化され、Ａｕi Ｏj
なる酸化物となって試料上に堆積する。このＡｕi Ｏj
なる酸化物は基板表面で加熱されることによりＡｕＯも
しくはＯ2 が揮発しＡｕが析出すると考えられる。
す。ここでは、四フッ化炭素ガスと酸素ガスとの混合ガ
スを放電することによって生成される励起子であるフッ
素ラジカルおよび酸素ラジカルが金に作用し、まずＡｕ
ＯX ＦY なる揮発性のガスが生成されるものと考えられ
る。これは四フッ化炭素ガスのみで放電することにおよ
って生成される励起子あるいは酸素ガスのみを放電する
ことによって生成される励起子では、どちらの場合も金
がエッチングされないことから類推される。ＡｕＯX Ｆ
Y は基板表面近傍で酸素によって酸化され、Ａｕi Ｏj
なる酸化物となって試料上に堆積する。このＡｕi Ｏj
なる酸化物は基板表面で加熱されることによりＡｕＯも
しくはＯ2 が揮発しＡｕが析出すると考えられる。
【００３２】なお、前記実施例では導入部１１から供給
する反応性ガスとし四フッ化炭素ガスと酸素ガスとの混
合ガスをマイクロ波によって放電したものを用いたが、
必ずしも四フッ化炭素ガスと酸素ガスとの混合ガスに限
定されるものではなく、三フッ化窒素ガスのように少な
くとも弗素元素を含むガスと酸素ガスとの混合ガスを放
電したガスを用いるなど他のガスを用いても良い。
する反応性ガスとし四フッ化炭素ガスと酸素ガスとの混
合ガスをマイクロ波によって放電したものを用いたが、
必ずしも四フッ化炭素ガスと酸素ガスとの混合ガスに限
定されるものではなく、三フッ化窒素ガスのように少な
くとも弗素元素を含むガスと酸素ガスとの混合ガスを放
電したガスを用いるなど他のガスを用いても良い。
【００３３】図７は、本発明の薄膜形成方法で用いられ
る他の実施例の薄膜形成装置の概略構成を示す図であ
る。
る他の実施例の薄膜形成装置の概略構成を示す図であ
る。
【００３４】この薄膜形成装置は、成膜室としての真空
容器１と、金元素を含む反応性ガスを生成するガス発生
部１０Ｓとを別にしたことを特徴とするものである。す
なわち真空容器１と、この真空容器１内に設置されヒー
タ２からなる加熱機構および冷却用溶媒の循環機構３を
具備し、試料５を載置する試料支持台４と、真空容器１
内にガスを供給するための石英製配管６と、さらにこの
石英製配管６を介してこの真空容器１に接続されるとと
もに薄膜形成材料となる金９を収納するガス発生部１０
Ｓと、ガス発生部１０Ｓを加熱するためのヒータなどの
加熱機構７を具備した加熱装置８と、ガス発生部１０Ｓ
に反応性ガスを導入するための導入管１１と、真空容器
内に他のガスを導入する第２のガス導入管１２と、排気
口１３とから構成されており、金を反応性ガスでエッチ
ングして得られたガスを反応性ガスとしてＣＶＤ法によ
り試料としての半導体基板５上に金薄膜を形成するもの
である。
容器１と、金元素を含む反応性ガスを生成するガス発生
部１０Ｓとを別にしたことを特徴とするものである。す
なわち真空容器１と、この真空容器１内に設置されヒー
タ２からなる加熱機構および冷却用溶媒の循環機構３を
具備し、試料５を載置する試料支持台４と、真空容器１
内にガスを供給するための石英製配管６と、さらにこの
石英製配管６を介してこの真空容器１に接続されるとと
もに薄膜形成材料となる金９を収納するガス発生部１０
Ｓと、ガス発生部１０Ｓを加熱するためのヒータなどの
加熱機構７を具備した加熱装置８と、ガス発生部１０Ｓ
に反応性ガスを導入するための導入管１１と、真空容器
内に他のガスを導入する第２のガス導入管１２と、排気
口１３とから構成されており、金を反応性ガスでエッチ
ングして得られたガスを反応性ガスとしてＣＶＤ法によ
り試料としての半導体基板５上に金薄膜を形成するもの
である。
【００３５】この装置では、金を収納したガス発生部１
０Ｓを加熱機構によって一定温度となるようにし、所望
の温度に固定した後、石英製配管１１から反応性ガスと
しての四フッ化炭素（ＣＦ4 ）ガスと酸素（Ｏ2 ）ガス
との混合ガスをマイクロ波を用いて放電することによっ
て励起種を形成し、これを真空容器１に導き試料５とし
ての基板上で還元して金の薄膜を形成すべく、真空容器
１には配管１２によって水素等のいわゆる還元性ガスを
導入することができるようになっている。
０Ｓを加熱機構によって一定温度となるようにし、所望
の温度に固定した後、石英製配管１１から反応性ガスと
しての四フッ化炭素（ＣＦ4 ）ガスと酸素（Ｏ2 ）ガス
との混合ガスをマイクロ波を用いて放電することによっ
て励起種を形成し、これを真空容器１に導き試料５とし
ての基板上で還元して金の薄膜を形成すべく、真空容器
１には配管１２によって水素等のいわゆる還元性ガスを
導入することができるようになっている。
【００３６】次にこの薄膜形成装置を用いてシリコン基
板上に金薄膜を形成する方法について説明する。
板上に金薄膜を形成する方法について説明する。
【００３７】まず、試料５としてシリコン基板を真空容
器１内の支持台４に載置し、排気口１３を介して真空容
器１を真空排気する。ここで真空容器内の圧力は５０mT
orrに調整し、適宜化学的あるいは物理的処理を行うこ
とによりシリコン基板５表面を清浄な表面とする。そし
てさらに基板支持台４に配設されたヒータ２によって２
００℃に加熱する。
器１内の支持台４に載置し、排気口１３を介して真空容
器１を真空排気する。ここで真空容器内の圧力は５０mT
orrに調整し、適宜化学的あるいは物理的処理を行うこ
とによりシリコン基板５表面を清浄な表面とする。そし
てさらに基板支持台４に配設されたヒータ２によって２
００℃に加熱する。
【００３８】一方、金を収納したガス発生部１０Ｓは、
加熱機構７によって３００℃に加熱し、固定する。この
状態で、石英製配管１１から反応性ガスとしての四フッ
化炭素（ＣＦ4 ）ガスと酸素（Ｏ2 ）ガスとの混合ガス
（流量比４０sccm／１０sccm）をマイクロ波を用いて放
電することによって生じた励起種をガス供給管１１から
導入する。この反応性ガスはこのガス発生部１０Ｓ内で
金と反応し、金を含んだ反応生成物を生じる。
加熱機構７によって３００℃に加熱し、固定する。この
状態で、石英製配管１１から反応性ガスとしての四フッ
化炭素（ＣＦ4 ）ガスと酸素（Ｏ2 ）ガスとの混合ガス
（流量比４０sccm／１０sccm）をマイクロ波を用いて放
電することによって生じた励起種をガス供給管１１から
導入する。この反応性ガスはこのガス発生部１０Ｓ内で
金と反応し、金を含んだ反応生成物を生じる。
【００３９】そしてこの反応生成物を、試料基板５の置
かれた真空容器１内に導入する。この際、同時に配管１
２から水素ガスを導入し、このガスを還元することによ
って前記試料基板５表面に金が析出し、金薄膜が形成さ
れる。
かれた真空容器１内に導入する。この際、同時に配管１
２から水素ガスを導入し、このガスを還元することによ
って前記試料基板５表面に金が析出し、金薄膜が形成さ
れる。
【００４０】このようにして形成された金薄膜は低コス
トでかつ信頼性の高いものとなっている。
トでかつ信頼性の高いものとなっている。
【００４１】次に、この薄膜形成装置を用いて金薄膜を
堆積するに際し、他の条件は前記実施例と全く同じにし
て反応性ガスとしての四フッ化炭素（ＣＦ4 ）ガスと酸
素（Ｏ2 ）ガスとの混合ガスの流量比を変化させ、この
時の成膜速度との関係を測定した結果を図８に示す。こ
の結果から、成膜速度は酸素が約１０〜４０％の時に大
きくなり、特に２０％程度の時に最も大きくなってい
る。
堆積するに際し、他の条件は前記実施例と全く同じにし
て反応性ガスとしての四フッ化炭素（ＣＦ4 ）ガスと酸
素（Ｏ2 ）ガスとの混合ガスの流量比を変化させ、この
時の成膜速度との関係を測定した結果を図８に示す。こ
の結果から、成膜速度は酸素が約１０〜４０％の時に大
きくなり、特に２０％程度の時に最も大きくなってい
る。
【００４２】次に反応性ガスとしての四フッ化炭素（Ｃ
Ｆ4 ）ガスと酸素（Ｏ2 ）ガスとの混合ガスの流量比は
酸素２０％に固定して、金の加熱温度を変化させたとき
の温度と成膜速度との関係を測定した結果を図９に示
す。この結果、金の温度は高い方がよいことがわかる。
これは金のエッチング反応が速く進み、大量の金化合物
ガスが生成されるからである。
Ｆ4 ）ガスと酸素（Ｏ2 ）ガスとの混合ガスの流量比は
酸素２０％に固定して、金の加熱温度を変化させたとき
の温度と成膜速度との関係を測定した結果を図９に示
す。この結果、金の温度は高い方がよいことがわかる。
これは金のエッチング反応が速く進み、大量の金化合物
ガスが生成されるからである。
【００４３】さらにシリコン基板の温度と成膜速度との
関係を図１０に、成膜時の圧力と成膜速度との関係を図
１１に示す。このとき金の加熱温度は３００℃とした。
図１０から基板温度１００℃程度でもかなり速い成膜速
度を得ることができ、２００℃程度の極めて低温下で最
高値を得ることができることがわかる。さらに成膜時の
圧力が１０4 〜１０5 mTorr のときに成膜速度はかなり
速くなる。
関係を図１０に、成膜時の圧力と成膜速度との関係を図
１１に示す。このとき金の加熱温度は３００℃とした。
図１０から基板温度１００℃程度でもかなり速い成膜速
度を得ることができ、２００℃程度の極めて低温下で最
高値を得ることができることがわかる。さらに成膜時の
圧力が１０4 〜１０5 mTorr のときに成膜速度はかなり
速くなる。
【００４４】次に、Ｘ線光電子分析法（ＸＰＳ）を用い
て、この金薄膜中の不純物の含有量を測定した。その結
果を図１２(a) および(b) に示す。図１２(a) は成膜時
に水素を添加しなかった場合であり、図１２(b) は水素
を１０sccm添加した場合である。これらの結果から、図
１２(a) に示すように水素を添加しない場合はＣやＯが
わずかに析出しているが、図１２(b) に示すように水素
の添加によって不純物の含有量は大幅に低下し良好な金
薄膜を得ることができることがわかる。
て、この金薄膜中の不純物の含有量を測定した。その結
果を図１２(a) および(b) に示す。図１２(a) は成膜時
に水素を添加しなかった場合であり、図１２(b) は水素
を１０sccm添加した場合である。これらの結果から、図
１２(a) に示すように水素を添加しない場合はＣやＯが
わずかに析出しているが、図１２(b) に示すように水素
の添加によって不純物の含有量は大幅に低下し良好な金
薄膜を得ることができることがわかる。
【００４５】ここでこの反応を示す模式図を図１３に示
す。ここでは、四フッ化炭素ガスと酸素ガスとの混合ガ
スを放電することによって生成される励起子であるフッ
素ラジカルおよび酸素ラジカルが金に作用し、まずＡｕ
ＯX ＦY なる揮発性のガスが生成されるところまでは前
記第１の実施例と同様である。ＡｕＯX ＦY は基板表面
近傍で水素によってフッ素が離脱せしめられ、Ａｕi Ｏ
j なる酸化物となって試料上に堆積する。このＡｕi Ｏ
j なる酸化物は基板表面で加熱されることによりＡｕＯ
が揮発しＡｕが析出する。
す。ここでは、四フッ化炭素ガスと酸素ガスとの混合ガ
スを放電することによって生成される励起子であるフッ
素ラジカルおよび酸素ラジカルが金に作用し、まずＡｕ
ＯX ＦY なる揮発性のガスが生成されるところまでは前
記第１の実施例と同様である。ＡｕＯX ＦY は基板表面
近傍で水素によってフッ素が離脱せしめられ、Ａｕi Ｏ
j なる酸化物となって試料上に堆積する。このＡｕi Ｏ
j なる酸化物は基板表面で加熱されることによりＡｕＯ
が揮発しＡｕが析出する。
【００４６】なお、金の状態としては、塊状でも粉末状
でも多孔質状でも同様の効果を得ることができる。さら
にまた、前記実施例では還元性ガスを用いたが、半導体
基板５に熱を加えることによって熱解離を生ぜしめ、金
の成膜を行ういわゆる熱ＣＶＤ法、１３．５６ＭＨｚの
高周波電圧を利用して成膜を行ういわゆるプラズマＣＶ
Ｄ法によってもよい。また水銀ランプなどの光を半導体
基板上に照射することによって成膜を行ういわゆる光Ｃ
ＶＤ法を用いるようにしても良い。
でも多孔質状でも同様の効果を得ることができる。さら
にまた、前記実施例では還元性ガスを用いたが、半導体
基板５に熱を加えることによって熱解離を生ぜしめ、金
の成膜を行ういわゆる熱ＣＶＤ法、１３．５６ＭＨｚの
高周波電圧を利用して成膜を行ういわゆるプラズマＣＶ
Ｄ法によってもよい。また水銀ランプなどの光を半導体
基板上に照射することによって成膜を行ういわゆる光Ｃ
ＶＤ法を用いるようにしても良い。
【００４７】加えて、金に限定されることなくパラジウ
ム，銀，プラチナなどをソースとして用いても、低温下
で、ステップカバレッジの良好な薄膜形成を低コストで
行うことができる。
ム，銀，プラチナなどをソースとして用いても、低温下
で、ステップカバレッジの良好な薄膜形成を低コストで
行うことができる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、低温下で、ステップカバレッジの良好な薄膜形成を
低コストで行うことができる。
ば、低温下で、ステップカバレッジの良好な薄膜形成を
低コストで行うことができる。
【図１】本発明実施例の薄膜形成装置を示す図
【図２】同実施例における混合ガスのガス比と原料金の
減量速度との関係を示す図
減量速度との関係を示す図
【図３】同実施例における金の温度と原料金の減量速度
との関係を示す図
との関係を示す図
【図４】同実施例における半導体基板の温度と成膜速度
との関係を示す図
との関係を示す図
【図５】同実施例で得られた膜のＸＰＳ分析結果を示す
図
図
【図６】同実施例で得られる反応のメカニズムを示す説
明図
明図
【図７】本発明の第２の実施例の薄膜形成装置を示す図
【図８】同実施例における混合ガスのガス比と成膜速度
との関係を示す図
との関係を示す図
【図９】同実施例における金の温度と成膜速度との関係
を示す図
を示す図
【図１０】同実施例における半導体基板の温度と成膜速
度との関係を示す図
度との関係を示す図
【図１１】同実施例における成膜時の圧力と成膜速度と
の関係を示す図
の関係を示す図
【図１２】同実施例で得られた膜のＸＰＳ分析結果を示
す図
す図
【図１３】同実施例で得られる反応のメカニズムを示す
説明図
説明図
１ 真空容器 ２ ヒータ ３ 循環機構 ４ 試料支持台 ５ 試料 ６ 石英製配管 ７ 加熱機構 ８ 加熱装置 ９ 金 １０ ガス発生部 １１ 導入管 １２ 第２のガス導入管 １３ 排気口
フロントページの続き (72)発明者 谷口 泰之 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33 株式会 社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 新村 忠 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33 株式会 社東芝生産技術研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 金，パラジウム，銀，プラチナからなる
群から選ばれる金属にハロゲンと酸素を含む反応性ガス
を導入し、前記金属元素を含む反応生成物を形成する工
程と、 被処理基体に前記反応生成物および酸化性ガスまたは還
元性ガスを導き、被処理基体表面に前記金属の薄膜を形
成する工程とを含むことを特徴とする薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21624293A JP3178947B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21624293A JP3178947B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 薄膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0766141A true JPH0766141A (ja) | 1995-03-10 |
| JP3178947B2 JP3178947B2 (ja) | 2001-06-25 |
Family
ID=16685506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21624293A Expired - Fee Related JP3178947B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3178947B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6517913B1 (en) | 1995-09-25 | 2003-02-11 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for reducing perfluorocompound gases from substrate processing equipment emissions |
| JP2010021592A (ja) * | 2009-10-28 | 2010-01-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 金の表面処理方法 |
-
1993
- 1993-08-31 JP JP21624293A patent/JP3178947B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6517913B1 (en) | 1995-09-25 | 2003-02-11 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for reducing perfluorocompound gases from substrate processing equipment emissions |
| JP2010021592A (ja) * | 2009-10-28 | 2010-01-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 金の表面処理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3178947B2 (ja) | 2001-06-25 |
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