JPH0874055A - 高純度銀膜の形成方法 - Google Patents

高純度銀膜の形成方法

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JPH0874055A
JPH0874055A JP15931295A JP15931295A JPH0874055A JP H0874055 A JPH0874055 A JP H0874055A JP 15931295 A JP15931295 A JP 15931295A JP 15931295 A JP15931295 A JP 15931295A JP H0874055 A JPH0874055 A JP H0874055A
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JP15931295A
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Hiroto Uchida
寛人 内田
Atsushi Sai
篤 齋
Masamitsu Sato
正光 佐藤
Katsumi Ogi
勝実 小木
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 有機Ag化合物の蒸気を分解させてAgを基
板上に堆積させるAg−MOCVD法により、低い反応
温度により高純度Ag膜を容易かつ効率的に形成する。 【構成】 有機Ag化合物の蒸気に波長240nm以上
の光を照射して分解する。 【効果】 波長240nm以上の光により有機Ag化合
物を分解する本発明の光分解MOCVD法によれば、2
00℃以下の温度での高速成膜が可能となり、従来の2
50℃以上の高温高湿による熱分解MOCVD法におけ
る問題点である、配位子の分解による膜純度の悪化や、
基板上でのAgの島状凝集による膜密度の低下を防止し
て、緻密で高純度のAg膜を効率的に成膜することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高純度銀膜の形成方法に
係り、特に、半導体装置のコンタクトや配線等として用
いられる高純度Ag薄膜を低い反応温度で形成する方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置のコンタクトや配線等
として用いられるAg薄膜は、真空蒸着法、スパッター
法等により形成されていた。また、有機金属化学蒸着法
(Metalorganic Chemical Vapor Deposition:以下「MO
CVD法」と称す。)によるAgの成膜も試みられてい
る。従来のAg−MOCVD法では、有機Ag化合物の
蒸気を熱により分解して基板上にAgを堆積させてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の熱分解Ag−M
OCVD法では、十分な成膜速度で成膜するためには、
反応温度250℃以上の高温を必要とし、配位子の分解
により生じる炭素が大量に膜中に取り込まれてしまうと
いう問題点があった(Neil H.Dryden,Jagadese J.Vitta
l,and Richard J.Puddephatt,Chem.Mater.1993,5,765-7
66.) 。また、このような高温での成膜では、基板上で
Agが島状に凝集し易く、緻密な膜が得られないという
問題もある。
【0004】一方、有機金化合物の蒸気を波長308n
mの光で励起分解して金を析出させる試みはあるが、下
記表1に示す如く、有機金化合物の化学形態、並びに、
有機金化合物の化学形態と光の波長及び強度との組み合
わせにより、得られる膜中不純物量は大きく変化するこ
とが報告されている(David Wexler,Jeffrey I.Zink,Lee
W.Tutt and Sharon R.Lunt,J.Phys Chem.,97,13563-13
567(1993))。
【0005】
【表1】
【0006】本発明は上記従来の問題点を解決し、有機
Ag化合物の蒸気を分解させてAgを基板上に堆積させ
るAg−MOCVD法により、低い反応温度により高純
度Ag膜を容易かつ効率的に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】請求項1の高純度Ag膜
の形成方法は、有機Ag化合物の蒸気の分解により生じ
たAgを基板上に堆積させてAg膜を形成する方法にお
いて、該有機Ag化合物の蒸気に波長240nm以上の
光を照射して該有機Ag化合物を分解させることを特徴
とする。
【0008】請求項2の高純度Ag膜の形成方法は請求
項1の方法において、該有機Ag化合物が下記一般式で
表される化合物であることを特徴とする。
【0009】
【化2】
【0010】(式中、Lは有機フォスフィン類、オレフ
ィン類、アルキン類、イソニトリル類を示し、R1 、R
2 は、それぞれ独立してCF3 又はC(CH33 を示
し、nは1〜4の整数を示す。) 請求項3の高純度Ag膜の形成方法は、請求項1又は2
の方法において、有機Ag化合物を有機溶媒に溶解した
溶液をキャリアーガスと共に加熱することにより該有機
Ag化合物を気化させ、これにより得られた有機Ag化
合物の蒸気を、内部に基板を載置した成膜室に導入する
と共に、該有機Ag化合物の蒸気に光を照射することを
特徴とする。
【0011】請求項4の高純度Ag膜の形成方法は、請
求項3の方法において、該有機溶媒がアルコール、エー
テル、脂肪族炭化水素或いはこれらの混合溶媒であるこ
とを特徴とする。
【0012】請求項5の高純度Ag膜の形成方法は、請
求項4の方法において、該有機溶媒がエタノール、プロ
パノール、ブタノール、エチレングリコール、テトラヒ
ドロフラン、ジオキサン、ジグリム、ペンタン、ヘキサ
ン及びヘプタンよりなる群から選ばれる1種又は2種以
上の混合溶媒であることを特徴とする。
【0013】請求項6の高純度Ag膜の形成方法は、請
求項3ないし5のいずれか1項の方法において、成膜室
及び基板の温度が200℃以下であることを特徴とす
る。
【0014】以下に図面を参照して本発明を詳細に説明
する。
【0015】図1は本発明の高純度Ag膜の形成方法の
実施に好適な装置の一例を示す構成図である。
【0016】図1中、1はチャンバー(成膜室)であ
り、内部にヒーター2を有し、ヒーター2上に基板3が
載置される。また、チャンバー1の上部には石英窓4が
設けられており、光5を内部の基板3に向けて照射でき
るように構成されている。このチャンバー1内は圧力計
6及びニードルバルブ7を備える配管8により真空引き
される。
【0017】9は原料容器であり、有機Ag化合物を有
機溶媒に溶解した液が内蔵されている。10は気化室で
ある。
【0018】11,12はキャリアーガスの導入管であ
り、導入管11からのキャリアーガスは、原料容器9内
に導入され、原料溶液を配管13より気化室10に搬送
する。気化室で気化して蒸気となった有機Ag化合物
は、更に、導入管12からのキャリアーガスにより配管
14を経てチャンバー1内に供給される。チャンバー1
内において、光5を照射されることにより、原料有機A
g化合物の蒸気が光分解し、これにより発生したAg
が、加熱された基板3上に堆積してAg膜を形成する。
なお、15,16はガス流量調節装置、17は溶液流量
調節装置であり、18,19はニードルバルブである。
原料容器9、気化室10及び配管13,14等の蒸気発
生設備は、恒温槽20内に設置されている。
【0019】このような本発明の方法において、用いる
波長240nm以上の紫外光の光源としては特に制限は
ないが、通常の場合、KrF,XeCl,XeF等を光
源とする240〜360nm,10〜100Hz,1〜
50mJ/cm2 の光が好適に使用される。
【0020】光分解に用いる原料有機Ag化合物として
は、下記一般式で表されるものが、紫外光照射により配
位子を分解させることなく、低温でAgと配位子との結
合が切断され、高速にAgを析出させることができ、低
温で高純度なAgを得ることができることから好まし
い。
【0021】
【化3】
【0022】(式中、Lは有機フォスフィン類、オレフ
ィン類、アルキン類、イソニトリル類を示し、R1 、R
2 は、それぞれ独立してCF3 又はC(CH33 を示
し、nは1〜4の整数を示す。) なお、Lの有機フォスフィン類としてはトリメチルホス
フィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン
等が、オレフィン類としてはトリメチルビニルシラン、
ビストリメチルビニルシラン、スチレン等が、アルキン
類としてはブチルトリメチルシリルアセチレン、ヘキシ
ン等が、イソニトリル類としては、ブチルイソシアニド
等が挙げられる。また、nは好ましくは1,4である。
【0023】上記一般式で表される有機Ag化合物の具
体例としては、次のようなものが挙げられる。
【0024】
【表2】
【0025】また、このような有機Ag化合物を溶解す
る有機溶媒としては、波長240nm以上の紫外線領域
に大きな吸収をもたず、不活性な溶媒であることから、
エタノール、プロパノール(iso−プロパノール
等)、ブタノール(n−ブタノール、sec−ブタノー
ル等)、エチレングリコール等のアルコール、テトラヒ
ドロフラン(THF)、ジオキサン、ジグリム等のエー
テル、或いは、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪
族炭化水素が好ましく、これらの溶媒を適宜混合して用
いることにより、蒸発速度やAg錯体の安定性の調整を
図ることも可能である。
【0026】本発明に係る有機Ag化合物は、このよう
な有機溶媒に、5〜50重量%程度の濃度で溶解して原
料溶液とするのが好ましく、気化温度50〜150℃程
度で容易に気化させることができる。
【0027】一方、キャリアーガスとしてはH2 ,H
e,Ar等を用いることができる。
【0028】原料溶液やキャリアーガスの流量は、その
他の温度や波長等の条件との組み合せで、必要とされる
成膜速度等に応じて適宜決定される。
【0029】Ag膜を形成させる基板は、用途に応じて
適宜選定され、通常の場合、半導体デバイス用途であれ
ばSi基板、GaAs基板、GaN基板等を、また、フ
ォトマスク用途であれば、石英ガラス基板等を用いるこ
とができる。
【0030】本発明においては、基板及び成膜室内の温
度は、有機Ag化合物の配位子の分解によるAg膜純度
の低下及びAg析出時の島状凝集による緻密度の低下を
防止するために200℃以下とするのが好ましい。この
成膜温度は過度に低いと成膜速度が低下して成膜効率が
悪くなることから、特に100〜180℃とするのが好
ましい。
【0031】なお、成膜圧力は10torr以下とす
る。
【0032】このような本発明の方法によれば、通常の
場合、200℃以下の温度で500〜700nm/mi
nの成膜速度にて、不純物としての炭素含有量1重量%
以下の高純度かつ緻密なAg膜を形成することができ
る。
【0033】
【作用】波長240nm以上の光により有機Ag化合物
を分解する本発明の光分解MOCVD法によれば、20
0℃以下の温度での高速成膜が可能となり、従来の25
0℃以上の高温反応による熱分解MOCVD法における
問題点である、配位子の分解による膜純度の悪化や、基
板上でのAgの島状凝集による膜密度の低下を防止し
て、緻密で高純度のAg膜を効率的に成膜することがで
きる。
【0034】因みに、波長240nm未満の短波長光で
は、有機Ag化合物の配位子(β−ジケトン配位子)の
分解を生起させ、得られるAg膜中の炭素不純物量が増
え、好ましくない。
【0035】請求項2の方法によれば、前記特定の有機
Ag化合物により、光の照射により配位子を分解させる
ことなく、低温にて、Agと配位子との結合のみを高速
で切断してAgを析出させることができ、高純度Ag膜
を低温にて効率的に形成することができる。
【0036】請求項3の方法によれば、有機Ag化合物
の有効利用効率を上げて、Ag膜を効率的に成膜するこ
とができる。
【0037】即ち、有機金属化合物ガスの成膜室への供
給方法としては、有機金属化合物を気化容器に入れ、こ
れを加熱気化しキャリアーガスと共に成膜室に導入する
方法と、有機金属化合物を有機溶媒に溶解した溶液を、
定量的に気化室に導入し、キャリアーガスと共に加熱、
気化させた後、成膜室に導入する液体供給法が知られて
いるが、後者の方法は、前者に比べ、気化時に分解する
有機金属化合物の量を減らし、有機金属化合物の利用率
を向上させることができ、その上、有機金属化合物ガス
の成膜室への供給量の定量性においても優れている。
【0038】しかしながら用いる有機溶媒によっては、
有機金属化合物の蒸発特性を妨げる溶媒、有機金属化合
物の光励起分解を妨げる溶媒、膜中に不純物として残り
やすい溶媒も有ることから、適切な有機金属化合物と溶
媒、成膜方法の組み合わせを選ぶことが必要となる。
【0039】請求項4、特に請求項5の方法によれば、
波長240nm以上の紫外線領域に大きな吸収をもた
ず、不活性な溶媒を用いて、Ag膜中の不純物量を増や
すことなく安定かつ効率的な成膜を行え、また、これら
の溶媒を混合使用することにより、有機Ag化合物の蒸
発速度、Ag錯体の安定性を最適に調整することができ
る。
【0040】請求項6の方法によれば、200℃以下の
反応温度で、緻密で高純度なAg膜を確実に形成するこ
とができる。
【0041】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0042】実施例1〜20,比較例1〜5 図1に示す装置により、本発明の光分解MOCVD法に
よりAg膜の形成を行った。表3〜5に示す有機Ag化
合物を表3〜5に示す有機溶媒に10重量%の割合で溶
解した原料溶液を、0.1cc/minの流量で送給
し、一方、キャリアーガスとしてH2 を60sccmの
流量で送給し、気化室において、表3〜5に示す気化温
度で気化させた後、蒸気を、基板としてSi(111)
基板(実施例1〜10及び比較例1〜5)又はSi(1
10)基板(実施例11〜20)を載置したチャンバー
内に導入し、表3〜5に示す基板温度及び圧力にて表3
〜5に示す光を照射してAg膜を形成した。
【0043】成膜速度、膜純度(炭素含有量(重量
%))及び膜のモルフォロジーは表3〜5に示す通りで
あり、波長240nm以上の光を照射する本発明の方法
によれば200℃以下の低い反応温度で高純度で緻密な
Ag膜を高い成膜速度にて形成することができることが
わかる。
【0044】一方、波長240nm未満の光を用いた比
較例1〜5では、高純度Ag膜を形成することはできな
かった。
【0045】
【表3】
【0046】
【表4】
【0047】
【表5】
【0048】比較例6〜15 光の照射を行わず、表6に示す条件を採用したこと以外
は実施例1と同様に行って、有機Ag化合物の熱分解M
OCVD法によるAg膜の形成を行った。
【0049】成膜速度、膜純度(炭素含有量(重量
%))及び膜のモルフォロジーは表6に示す通りであ
り、熱分解MOCVD法では得られる膜の純度が低く、
膜の緻密性も劣り、特に、基板温度を下げた場合には成
膜速度が著しく悪くなることがわかる。
【0050】
【表6】
【0051】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の高純度Ag
膜の形成方法によれば、光を用いて、低い反応温度に
て、高純度で緻密なAg膜を容易かつ効率的に形成する
ことができる。特に、本発明の光分解MOCVD法によ
れば、例えば、レーザーのスキャニングによる直接描写
やマスクパターンの転写により、高純度で緻密なAgの
回路パターンを直接基板上に容易かつ高精度に形成する
ことができ、その工業的有用性は極めて大である。
【0052】請求項2の方法によれば、著しく純度の高
いAg膜を高い成膜速度にて確実に形成することができ
る。
【0053】請求項3の方法によれば、有機Ag化合物
の高い有効利用効率のもとに、Ag膜の形成を行える。
【0054】請求項4、特に請求項5の方法によれば、
有機Ag化合物に最適な有機溶媒を用いて、効率的な成
膜を行え、また、蒸発速度のコントロール、有機Ag化
合物の安定性の適正化等も容易に行える。
【0055】請求項6の方法によれば、緻密かつ高純度
のAg膜を確実に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高純度Ag膜の形成方法の実施に好適
な装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
1 チャンバー 2 ヒーター 3 基板 4 石英窓 5 光 6 圧力計 7 ニードルバルブ 9 原料容器 10 気化室 20 恒温槽
フロントページの続き (72)発明者 小木 勝実 埼玉県大宮市北袋町1丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社中央研究所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機銀化合物の蒸気の分解により生じた
    銀を基板上に堆積させて銀膜を形成する方法において、 該有機銀化合物の蒸気に波長240nm以上の光を照射
    して該有機銀化合物を分解させることを特徴とする高純
    度銀膜の形成方法。
  2. 【請求項2】 請求項1の方法において、該有機銀化合
    物が下記一般式で表される化合物であることを特徴とす
    る高純度銀膜の形成方法。 【化1】 (式中、Lは有機フォスフィン類、オレフィン類、アル
    キン類、イソニトリル類を示し、R1 、R2 は、それぞ
    れ独立してCF3 又はC(CH33 を示し、nは1〜
    4の整数を示す。)
  3. 【請求項3】 請求項1又は2の方法において、有機銀
    化合物を有機溶媒に溶解した溶液をキャリアーガスと共
    に加熱することにより該有機銀化合物を気化させ、これ
    により得られた有機銀化合物の蒸気を、内部に基板を載
    置した成膜室に導入すると共に、該有機銀化合物の蒸気
    に光を照射することを特徴とする高純度銀膜の形成方
    法。
  4. 【請求項4】 請求項3の方法において、該有機溶媒が
    アルコール、エーテル、脂肪族炭化水素或いはこれらの
    混合溶媒であることを特徴とする高純度銀膜の形成方
    法。
  5. 【請求項5】 請求項4の方法において、該有機溶媒が
    エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリ
    コール、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジグリム、
    ペンタン、ヘキサン及びヘプタンよりなる群から選ばれ
    る1種又は2種以上の混合溶媒であることを特徴とする
    高純度銀膜の形成方法。
  6. 【請求項6】 請求項3ないし5のいずれか1項の方法
    において、成膜室及び基板の温度が200℃以下である
    ことを特徴とする高純度銀膜の形成方法。
JP15931295A 1994-07-07 1995-06-26 高純度銀膜の形成方法 Withdrawn JPH0874055A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100772790B1 (ko) * 2002-04-30 2007-11-01 삼성전자주식회사 금속 패턴 형성용 유기금속 전구체 및 이를 이용한 금속패턴 형성방법
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CN115955893A (zh) * 2023-03-15 2023-04-11 南京迪视泰光电科技有限公司 一种含有Ag电极的OLED器件的制备方法

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