JPH08241864A - 薄膜堆積方法 - Google Patents
薄膜堆積方法Info
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- JPH08241864A JPH08241864A JP4587595A JP4587595A JPH08241864A JP H08241864 A JPH08241864 A JP H08241864A JP 4587595 A JP4587595 A JP 4587595A JP 4587595 A JP4587595 A JP 4587595A JP H08241864 A JPH08241864 A JP H08241864A
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- Japan
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- gas
- thin film
- excited
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 微細孔やトレンチ構造の底面に効果的に薄膜
を堆積する方法を提供する。 【構成】 高真空（１０-3ｔｏｒｒ未満）の真空反応容
器１内に置かれた下地基板２に、励起あるいはイオン化
された第一の気体を照射し、その照射されている下地基
板の表面のみで第一の気体と反応して薄膜を生成するよ
うな第二の気体を同時に供給する。第二の気体として
は、金属薄膜を生成するような有機金属化合物を用い
る。励起あるいはイオン化された第一の気体が下地基板
に入射する方向を下地基板に垂直な方向になるようにコ
リメーター７によりビーム性を持たせて供給する。
を堆積する方法を提供する。 【構成】 高真空（１０-3ｔｏｒｒ未満）の真空反応容
器１内に置かれた下地基板２に、励起あるいはイオン化
された第一の気体を照射し、その照射されている下地基
板の表面のみで第一の気体と反応して薄膜を生成するよ
うな第二の気体を同時に供給する。第二の気体として
は、金属薄膜を生成するような有機金属化合物を用い
る。励起あるいはイオン化された第一の気体が下地基板
に入射する方向を下地基板に垂直な方向になるようにコ
リメーター７によりビーム性を持たせて供給する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高真空中に置かれた基
板の表面に薄膜を堆積する方法に関し、特に、第一及び
第二の気体を基板に同時に照射し、これらの気体の薄膜
形成反応により薄膜を堆積する方法に関する。
板の表面に薄膜を堆積する方法に関し、特に、第一及び
第二の気体を基板に同時に照射し、これらの気体の薄膜
形成反応により薄膜を堆積する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば金属薄膜を堆積する技術として
は、スパッタリングが一般的であるが、ＬＳＩ電極等の
アスペクト比の大きい凹部に対しては幾何学的に薄膜原
料の供給量が制限されるために、凹部底面には必要な膜
厚を堆積できないという問題、つまり、段差被覆性が悪
いという問題があった。この問題を解決する方法とし
て、加熱した基板に原料気体を供給し、表面でのみ反応
を起こさせる条件下で金属薄膜を堆積させる化学的気相
成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉ
ｔｉｏｎ：ＣＶＤ）があるが、金属薄膜に関してはタン
グステンなどの限られたもの以外では、良好な段差被覆
性・不純物の低減・熱応力の低減等のすべてを満たす技
術が難しかった。
は、スパッタリングが一般的であるが、ＬＳＩ電極等の
アスペクト比の大きい凹部に対しては幾何学的に薄膜原
料の供給量が制限されるために、凹部底面には必要な膜
厚を堆積できないという問題、つまり、段差被覆性が悪
いという問題があった。この問題を解決する方法とし
て、加熱した基板に原料気体を供給し、表面でのみ反応
を起こさせる条件下で金属薄膜を堆積させる化学的気相
成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉ
ｔｉｏｎ：ＣＶＤ）があるが、金属薄膜に関してはタン
グステンなどの限られたもの以外では、良好な段差被覆
性・不純物の低減・熱応力の低減等のすべてを満たす技
術が難しかった。
【０００３】これらを解決するための一つの手段とし
て、第一の気体に加え、活性化させた第二の気体を同時
に供給する隣接プラズマＣＶＤ装置が提案されている
（特開平３−１９７６８４号公報参照）。
て、第一の気体に加え、活性化させた第二の気体を同時
に供給する隣接プラズマＣＶＤ装置が提案されている
（特開平３−１９７６８４号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常の
熱ＣＶＤ法では高温プロセスとなり、同一基板上の他の
部分に悪影響が及んでしまう虞がある。一方、上述した
隣接プラズマＣＶＤでは基板を低温に保つようにしてい
るが、第一の気体と第二の気体を同方向から供給する仕
組みに起因して装置が大型化・複雑化するという問題が
ある。またＣＶＤ以外の方法では、アスペクト比が大き
くなると、限られた金属以外では段差被覆性が悪く、微
細孔やトレンチ構造の底面には効果的に薄膜を堆積でき
ないという問題をもつ。
熱ＣＶＤ法では高温プロセスとなり、同一基板上の他の
部分に悪影響が及んでしまう虞がある。一方、上述した
隣接プラズマＣＶＤでは基板を低温に保つようにしてい
るが、第一の気体と第二の気体を同方向から供給する仕
組みに起因して装置が大型化・複雑化するという問題が
ある。またＣＶＤ以外の方法では、アスペクト比が大き
くなると、限られた金属以外では段差被覆性が悪く、微
細孔やトレンチ構造の底面には効果的に薄膜を堆積でき
ないという問題をもつ。
【０００５】それ故に本発明の課題は、複雑な機構を用
いることなく微細孔やトレンチ構造の底面にも効果的に
薄膜を堆積させることができる薄膜堆積方法を提供する
ことにある。
いることなく微細孔やトレンチ構造の底面にも効果的に
薄膜を堆積させることができる薄膜堆積方法を提供する
ことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、高真空
中に置かれた基板に、励起あるいはイオン化された第一
の気体を照射し、その照射されている前記基板の表面の
みで前記第一の気体と反応して薄膜を生成するような第
二の気体を同時に供給することを特徴とする薄膜堆積方
法が得られる。
中に置かれた基板に、励起あるいはイオン化された第一
の気体を照射し、その照射されている前記基板の表面の
みで前記第一の気体と反応して薄膜を生成するような第
二の気体を同時に供給することを特徴とする薄膜堆積方
法が得られる。
【０００７】また本発明によれば、高真空中に置かれた
基板に励起あるいはイオン化された第一の気体を照射す
ると同時に、前記第一の気体と混合したときに薄膜形成
反応を起こす第二の気体を前記基板の表面及びその近傍
のみで前記第一の気体と混合するように照射することを
特徴とした薄膜堆積方法が得られる。
基板に励起あるいはイオン化された第一の気体を照射す
ると同時に、前記第一の気体と混合したときに薄膜形成
反応を起こす第二の気体を前記基板の表面及びその近傍
のみで前記第一の気体と混合するように照射することを
特徴とした薄膜堆積方法が得られる。
【０００８】
【実施例】以下、図面を参照して本発明による薄膜堆積
方法の実施例を説明する。
方法の実施例を説明する。
【０００９】図１において、真空反応容器１の下部に下
地基板２を配置し、上方から分子線として原料気体を供
給する。原料気体は第一の気体と第二の気体とからな
る。第一の気体はＮ2 ，Ｈ2 、あるいはＮＨ3 等であ
り、ＥＣＲ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＣｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒ
ｅｓｏｎａｎｃｅ：電子サイクロトロン共鳴）やＩＰＣ
（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓ
ｍａ）等の励起分子発生源３等を用いて励起あるいはイ
オン化される。そして第一の気体は下地基板２の表面上
に直接照射される。 一方、第二の気体は、励起あるい
はイオン化した第一の気体の分子が直接照射された下地
基板２の表面上のみで、第一の気体と反応して金属薄膜
を生成するようなものであり、具体的には有機アミノチ
タン化合物（テトラキスジメチルアミノチタン：Ｔｉ
（Ｎ（ＣＨ3 ）2 ）4 あるいはテトラキスジエチルアミ
ノチタン：Ｔｉ（Ｎ（Ｃ2 Ｈ5 ）2 ）4 ）等の有機金属
化合物である。この第二の気体を別なノズル４より第一
の気体と同時に供給する。即ち、第一の気体と混合した
ときに薄膜形成反応を起こす第二の気体を下地基板２の
表面及びその近傍のみで第一の気体と混合するように照
射する。その際、反応容器１の中は高々１０-3ｔｏｒｒ
未満の高真空に保たれ、下地基板２の温度も第二の気体
がそれ自体で熱反応等を起こさないような１５０℃以下
の低温に保つ。真空度がよいので、励起分子発生源３か
ら出た第一の気体は、気相反応を起こさずに基板表面に
まで到達する。すると、第一の気体と第二の気体との薄
膜形成反応は励起分子が照射された下地基板２の表面上
のみで進行する。尚、５はヒーター、６はバイアス印加
用電源である。
地基板２を配置し、上方から分子線として原料気体を供
給する。原料気体は第一の気体と第二の気体とからな
る。第一の気体はＮ2 ，Ｈ2 、あるいはＮＨ3 等であ
り、ＥＣＲ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＣｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒ
ｅｓｏｎａｎｃｅ：電子サイクロトロン共鳴）やＩＰＣ
（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓ
ｍａ）等の励起分子発生源３等を用いて励起あるいはイ
オン化される。そして第一の気体は下地基板２の表面上
に直接照射される。 一方、第二の気体は、励起あるい
はイオン化した第一の気体の分子が直接照射された下地
基板２の表面上のみで、第一の気体と反応して金属薄膜
を生成するようなものであり、具体的には有機アミノチ
タン化合物（テトラキスジメチルアミノチタン：Ｔｉ
（Ｎ（ＣＨ3 ）2 ）4 あるいはテトラキスジエチルアミ
ノチタン：Ｔｉ（Ｎ（Ｃ2 Ｈ5 ）2 ）4 ）等の有機金属
化合物である。この第二の気体を別なノズル４より第一
の気体と同時に供給する。即ち、第一の気体と混合した
ときに薄膜形成反応を起こす第二の気体を下地基板２の
表面及びその近傍のみで第一の気体と混合するように照
射する。その際、反応容器１の中は高々１０-3ｔｏｒｒ
未満の高真空に保たれ、下地基板２の温度も第二の気体
がそれ自体で熱反応等を起こさないような１５０℃以下
の低温に保つ。真空度がよいので、励起分子発生源３か
ら出た第一の気体は、気相反応を起こさずに基板表面に
まで到達する。すると、第一の気体と第二の気体との薄
膜形成反応は励起分子が照射された下地基板２の表面上
のみで進行する。尚、５はヒーター、６はバイアス印加
用電源である。
【００１０】さらにイオン化された気体だけではなく、
電荷を帯びずに励起されているような気体に対してもビ
ーム性を持たせるために、励起分子発生源３に出射粒子
を平行にそろえるためのコリメーター７を配置する。そ
の上、コリメーター７を通過して平行にそろった第一の
気体の励起分子線を下地基板２に対し垂直にすると、薄
膜形成は励起分子が照射された表面上のみで進行するた
め、図２に示すように微細孔やトレンチ構造の底面にも
薄膜８が堆積し、側壁にはあまり堆積しない。さらに下
地基板２を面内回転することにより、下地基板２の面上
に均一厚さで薄膜８を堆積できる。
電荷を帯びずに励起されているような気体に対してもビ
ーム性を持たせるために、励起分子発生源３に出射粒子
を平行にそろえるためのコリメーター７を配置する。そ
の上、コリメーター７を通過して平行にそろった第一の
気体の励起分子線を下地基板２に対し垂直にすると、薄
膜形成は励起分子が照射された表面上のみで進行するた
め、図２に示すように微細孔やトレンチ構造の底面にも
薄膜８が堆積し、側壁にはあまり堆積しない。さらに下
地基板２を面内回転することにより、下地基板２の面上
に均一厚さで薄膜８を堆積できる。
【００１１】このように励起分子線の出射向きを下地基
板２に垂直な方向と合わせる方法を用いると、アスペク
ト比が４のパタン基板において、微細孔の底面部に堆積
した化合物金属ＴｉＮの膜厚は、微細孔以外の上面部に
堆積したＴｉＮ膜厚の８０％以上となった。
板２に垂直な方向と合わせる方法を用いると、アスペク
ト比が４のパタン基板において、微細孔の底面部に堆積
した化合物金属ＴｉＮの膜厚は、微細孔以外の上面部に
堆積したＴｉＮ膜厚の８０％以上となった。
【００１２】コリメーター７としては、出射する粒子の
方向をそろえるものであればどのようなものでも良い。
たとえば、複数の円柱状の穴が開いた厚みのある板を使
用しても良いし、同じ場所に複数の小さい穴の開いてい
る複数の板を軸合わせして使っても良い。
方向をそろえるものであればどのようなものでも良い。
たとえば、複数の円柱状の穴が開いた厚みのある板を使
用しても良いし、同じ場所に複数の小さい穴の開いてい
る複数の板を軸合わせして使っても良い。
【００１３】本実施例においては、堆積する薄膜を化合
物金属のＴｉＮで示したが、基本的に、励起された第一
の気体が第二の気体と表面上で反応して薄膜を生成する
のであれば、この手法は化合物金属に限らず、絶縁体・
誘電体・半導体の各薄膜形成に使用することができる。
したがって、励起する第一の気体としては、Ｎ2 やＮＨ
3 に限らず、Ｏ2 ，ＮＯ，Ｎ2 Ｏ，ＮＯ，Ｎ2 Ｈ4 等、
第二の気体と表面上でのみ反応して薄膜を生成するので
あればどんな気体にも応用できる。また、第二の気体と
しても、励起された第一の気体と表面上でのみ反応して
薄膜を生成するのであればどんな気体でも応用が可能で
ある。
物金属のＴｉＮで示したが、基本的に、励起された第一
の気体が第二の気体と表面上で反応して薄膜を生成する
のであれば、この手法は化合物金属に限らず、絶縁体・
誘電体・半導体の各薄膜形成に使用することができる。
したがって、励起する第一の気体としては、Ｎ2 やＮＨ
3 に限らず、Ｏ2 ，ＮＯ，Ｎ2 Ｏ，ＮＯ，Ｎ2 Ｈ4 等、
第二の気体と表面上でのみ反応して薄膜を生成するので
あればどんな気体にも応用できる。また、第二の気体と
しても、励起された第一の気体と表面上でのみ反応して
薄膜を生成するのであればどんな気体でも応用が可能で
ある。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複雑な機構を用いなくても微細孔やトレンチ構造の底面
に効果的に薄膜を堆積することができるようになる。
複雑な機構を用いなくても微細孔やトレンチ構造の底面
に効果的に薄膜を堆積することができるようになる。
【図１】本発明の一実施例による薄膜堆積方法を説明す
るための成膜装置の模式図。
るための成膜装置の模式図。
【図２】図１を用いて説明した薄膜堆積方法で薄膜を堆
積したときの模式図。
積したときの模式図。
１ 真空反応容器 ２ 下地基板 ３ 励起分子発生源 ４ ノズル ５ ヒーター ６ バイアス印加用電源 ７ コリメーター ８ 薄膜
Claims (5)
- 【請求項１】 高真空中に置かれた基板に、励起あるい
はイオン化された第一の気体を照射し、その照射されて
いる前記基板の表面のみで前記第一の気体と反応して薄
膜を生成するような第二の気体を同時に供給することを
特徴とする薄膜堆積方法。 - 【請求項２】 高真空中に置かれた基板に励起あるいは
イオン化された第一の気体を照射すると同時に、前記第
一の気体と混合したときに薄膜形成反応を起こす第二の
気体を前記基板の表面及びその近傍のみで前記第一の気
体と混合するように照射することを特徴とした薄膜堆積
方法。 - 【請求項３】 前記第二の気体として有機金属化合物を
用い、前記薄膜形成反応により金属薄膜を形成する請求
項１又は２記載の薄膜堆積方法。 - 【請求項４】 前記第一の気体が前記基板の表面に実質
的に垂直に入射するように、前記第一の気体にビーム性
を持たせる請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜堆積方
法。 - 【請求項５】 前記高真空は１０-3ｔｏｒｒ未満である
請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜堆積方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7045875A JP3056050B2 (ja) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | 薄膜堆積方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7045875A JP3056050B2 (ja) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | 薄膜堆積方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08241864A true JPH08241864A (ja) | 1996-09-17 |
| JP3056050B2 JP3056050B2 (ja) | 2000-06-26 |
Family
ID=12731400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7045875A Expired - Lifetime JP3056050B2 (ja) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | 薄膜堆積方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3056050B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997031391A1 (fr) * | 1996-02-23 | 1997-08-28 | Ebara Corporation | Dispositif et procede de depot chimique en phase vapeur |
| JP2012079819A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Kyushu Univ | 選択成膜方法、成膜装置、及び構造体 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63260035A (ja) * | 1986-11-18 | 1988-10-27 | Res Dev Corp Of Japan | 半導体製造装置 |
| JPH0222810A (ja) * | 1988-07-12 | 1990-01-25 | Toshiba Corp | 薄膜形成方法 |
| JPH06333875A (ja) * | 1993-05-21 | 1994-12-02 | Tokyo Electron Ltd | 成膜装置 |
-
1995
- 1995-03-06 JP JP7045875A patent/JP3056050B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63260035A (ja) * | 1986-11-18 | 1988-10-27 | Res Dev Corp Of Japan | 半導体製造装置 |
| JPH0222810A (ja) * | 1988-07-12 | 1990-01-25 | Toshiba Corp | 薄膜形成方法 |
| JPH06333875A (ja) * | 1993-05-21 | 1994-12-02 | Tokyo Electron Ltd | 成膜装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997031391A1 (fr) * | 1996-02-23 | 1997-08-28 | Ebara Corporation | Dispositif et procede de depot chimique en phase vapeur |
| US6461692B2 (en) | 1996-02-23 | 2002-10-08 | Ebara Corporation | Chemical vapor deposition method and chemical vapor deposition apparatus |
| JP2012079819A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Kyushu Univ | 選択成膜方法、成膜装置、及び構造体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3056050B2 (ja) | 2000-06-26 |
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