JPS59110775A - 金属膜形成方法 - Google Patents

金属膜形成方法

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JPS59110775A
JPS59110775A JP21821382A JP21821382A JPS59110775A JP S59110775 A JPS59110775 A JP S59110775A JP 21821382 A JP21821382 A JP 21821382A JP 21821382 A JP21821382 A JP 21821382A JP S59110775 A JPS59110775 A JP S59110775A
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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
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    • C23C16/18Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material from metallo-organic compounds
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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】 ン、タングステン又はクロムの一又は7以上の金属、或
いはこれらにケイ素が混合した金属の膜を形成する方法
に関するものである。
半導体集積回路の製造過程において、回路要素間を接続
する導電部位或いは抵抗部位として金属膜を形成するこ
とがある。これらの金属膜には、集積回路製造過程での
酸化処理に耐え得る耐酸化性、或いはイオン注入過程で
イオンを通さ々いイオン遮断性を持つことが要求される
ことがある。
このような耐酸化性、イオン遮断性を持つ金属としてモ
リブデン、タングステン、クロムがあシ、これらの金属
は単体としても安定で、また半導体との接触部ではオー
ムの法則に従う(オーミック)接合が可能でかつ絶縁体
表面では導電性を持つものである。
しかしながら前記金属は、いずれも融点が高く揮発性が
低いため、半導体集積回路製造過程において真空蒸着さ
せることは困難であった。そこで従来、金属化合物を用
いた種々の方法により、前記金属の膜形成が試みられて
きたが、品質的、経済的に満足できるものは未だなかっ
た。
例えば、従来比較的揮散させやすい金属ハロゲン化物、
例えば式MoCt5で示される五塩化モリブデンを気体
とし、加熱したケイ素からなる半導体基板に接触させ、
前記基板上に金属膜を形成する方法がある。しかし、こ
の方法では加熱された半導体基板中のケイ素と遊離した
塩素とが反応し塩化物を生成し、この塩化物が加熱され
た基板表面よシ揮散して、基板表面におびただしい損傷
を発生させるという不都合があった。また、基板表面が
酸化物で覆われている場合には、金属膜の形成速度が遅
く、かつ原料物質である五塩化モリブデンに対する金属
膜形成の収率が著しく小さいという不都合もあった。
また従来より金属ハロゲン化物例えば五塩化モリブデン
を気体となし、これと水素とを混合し、加熱された基体
に接触させ、基体表面上で五塩化モリブデンを還元する
ことによシ金属を析出させ、基体表面上に金属膜を形成
する方法も知られている。しかしこの方法では、反応副
生成物として塩化水素が生成され、この塩化水素は加熱
基体上に形成された金属膜と可逆的に反応して金属膜に
損傷を与え、金属膜形成を遅くする。またこの方法では
反応が可逆的であるため副生成物である塩化水素を逐次
排出するとともに、塩化水素の排出に伴ない系外に排出
される原料である五塩化モリブデンの気体と水素とを導
入し続ける必要があった。
このため材料の使用量が多い割に、金属膜形成の収率は
低くなる。力お反応系内の水素分圧を上げると金属膜形
成の収率は上がるが、この場合には形成される金属膜が
不均一になるというジレンマがあった。さらに系外に排
出された塩化水素は腐蝕力が強いため、反応装置や排気
装置々どに耐腐蝕性材料が必要と11装置が高価になる
という問題もあった。またこの塩化水素は人体に対して
も有害なので、塩化水素の取扱いは非常に困難かつ煩雑
でもあった。
一方液相中で金属膜を形成する方法としては、金属ビス
ベンゼン錯体、例えば式MO(C6T(6)2で示すし
るビスベンゼンモリブデンを有機溶媒中に分散又は溶解
した溶液に、予じめ加熱した基体を投入し基体表面上で
金属ビスベンゼン錯体を分解し金属を析出させて、基体
表面上に金属膜を形成する方法が考えられている。しか
しこの方法では、析出する金属量が基体の保持する熱量
に依存するため、形成される金属膜は不均一になり、再
現性にも乏しい。さらにこの方法では加熱基体周囲の液
相中でも金属が析出するため、形成される金属膜にピン
ホール々どの損傷が発生するという問題もあった。
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、半導体
など集積回路基体にモリブデン、タングステン、クロム
などの金属膜や、これらの金属とケイ素の混合物からな
る膜を、均一で再現性よくかつ収率高く形成する方法を
提供することを目的とするものである。
本発明はこのような目的を達成するために式MO(C6
T(6)2で示されるビスベンゼンモリブデン、(5) 式W (C6Hs )2で示されるビスベンゼンタング
ステン、式Cr(C6H6)2で示されるビスベンゼン
クロムの一種又は二種以上の化合物を加熱して気体とし
、加熱した半導体など集積回路基体に前記気体酸いは前
記気体と式SiH4で示されるシランの気体とを接触さ
せ、基体上にモリブデン、タングステン又はクロムの−
又は7以上の金属から々る膜、或いは前記金属とケイ素
の混合物からなる膜を形成するように構成したものであ
る。以下、図面と実施例に基づいて、本発明の詳細な説
明する。
第1図は本発明による一実施装置例の断面構成図である
。符号10は直径30m長さ600朔の硬質ガラス管で
あり、一端12は溶封され、反対側の開放端14は真空
ポンプ18に接続されている。
16は真空計である。ガラス管10の溶封端12には、
温度計22を取付けた加熱炉20が配置される。符号4
0は原料であシ、ビスベンゼン% IJブデン、ビスベ
ンゼンタングステン、ビスベンゼンクロムなどのビス、
ベンゼン錯体が用いられ、ガラス管10の内部に溶封端
12に隣接して置かれ(6) ている。溶封端12よシ約100椙離れたガラス管10
の内部に基体42が置かれている。
以上のような反応装置にょシ、以下の実験結果を得た。
原料40としてビスベンゼンモリブデンI11基体42
として単結晶ケイ素の薄い板状の試料をガラス管10の
内部の所定の位置に静置した後、真空ポンプ18にょシ
管内の圧力を10−6■Hgまで排気した。基体42を
管外の加熱炉24で340℃に加熱した後、原料40を
管外の加熱炉2゜によシ90℃に加温した。原料4oと
基体42の双方の温度をそれぞれ前記温度に25分間保
った後、加温・加熱をやめた。放冷後、ガラス管1゜の
内部を窒素で満してから基体42を取り出した。
基体表面をX線回折により調べたところモリブデンの膜
が形成されていることが確認され、その厚さは0.02
+inであった。また電圧電流特性から、形成されたモ
リブデンの膜とケイ素基体との接合は電気的に抵抗性(
オーミック接合)であることが確認された。
同様な実験を原料40としてビスベンゼンタングステン
を用い、同一条件で行なうと、厚さ0.01yn+nの
タングステン膜が基体表面に形成され、基体のケイ素と
タングステンとの間の接合は電気的に抵抗性(オーミッ
ク接合)であった。
以上の実施例のように、本発明により均一な金属膜の形
成が比較的低温でかつ短時間に容易に行ガわれる。金属
膜の形成に高温を必要としないので、特に半導体集積回
路で問題になる、高温による悪影響がない。まだとの反
応は非可逆的であり、金属膜形成に悪影響を与える副生
成物が生成しないので、気体を逐次系外へ排出する必要
がなく、収率よく金属膜を形成することができる。さら
に、金属膜形成の反応は、反応系内の温度と原料の分圧
とに依存するのみであるので、多成分系の従来の方法に
較べ自由度が少々く反応条件を制御することが容易で再
現性も良好である。まだ人体に有害な物質や腐蝕性物質
を生成することもないので、従来の方法にみられたよう
な取扱いの困難さや反応装置などの高価格化といった問
題も生じない。
なお上記実施例では、ケイ素単体上の金属膜形成につい
て説明しだが、このような半導体のみならず、金属、ガ
ラスセラミックス、合成樹脂など加温に耐える物質であ
れば、任意の物質の表面上に本発明による方法で金属膜
を形成することも可能である。
表面に絶縁層と半導体露出部分とを有する半導体集積回
路では、本発明によるモリブデン、タングステン、クロ
ムなどの金属膜形成は特に有用性が大きい。第2図は集
積回路基板上に金属膜を形成した部分断面図である。符
号50は集積回路の基板を構成するケイ素などの半導体
であシ、前記半導体50を部分的に被覆する絶縁層52
を有する。モリブデン、タングステン、クロムなどの金
属は、これら半導体50と絶縁層52とを覆って金属膜
54を形成する。前記金属膜54は、中位の導電性を有
することによシ、半導体50との間では電気抵抗性(オ
ーミック)接合部56を形成し、絶縁層52との間では
電気抵抗性接合部58を形成することができる。こうし
て形成された各接合部は、必要に応じて集積回路上に形
成した金(9) 載脱を部分的に除去することにより、回路構成要素とし
て使用することが可能となる。
なお、以上の実施例ではモリブデン、タングステン、ク
ロム々どの一種類の金属による金属膜形成について説明
しだが、前記金属の二種以上の混合物からなる膜形成も
、当該原料の混合物を用いることによって可能々のは勿
論である。
また、以上の実施例で示した金属膜を形成する際に、シ
ランを系内に導入することにより、ケイ素と金属とから
なる膜を形成することもできる。
第3図はこの場合に用いる一実施装置例の断面構成図で
ある。
符号10は直径30て長さ700祁の硬質ガラス管であ
り、一端に気体導入口12A1他端に排気口14を有す
る。気体導入口12Aよシ約100 am離れた管内に
1gのビスベンゼンモリブデン4゜を置き、気体導入口
12Aより約300m離れた管内に単結晶ケイ素の薄い
板状の試料基体を置く。
排気口14から真空ポンf1Bに接続し、真空計16が
10 mmHgを示すまで排気した後、試料基体(10
) 42を加熱炉24で管外から340℃に加熱した。
次いでビスベンゼンモリブデン40を加熱炉2゜で管外
より70℃に加温しながら、気体導入口12Aより式S
 iH4で示されるシラン気体を常温常圧に換算して毎
分12m1の流量で導入した。約20分後、加温加熱を
止め、弁30を閉じてシラン気体の供給を断った。放冷
後、試料基体42を取り出した。
この実施例では、試料基体上に、膜の厚さ0.0008
祁のモリブデンとケイ素からなる膜が形成された。
膜は、基体である単結晶ケイ素との間で、電気的に抵抗
性の(オーミック)接合となっていた。上記実施例では
原料としてビスベンご゛ンモリブデンを用いたが、ビス
ベンゼンタングステン、ビスベンゼンクロムでもよく、
これらを二種以上用いてもよい。その場合は、それぞれ
原料に対応する金属とケイ素からなる膜が形成される。
又、上記実施例では、第1,2図で説明した実施例で示
したような効果が全て得られるだけでなく、金属とケイ
素から々る膜を形成することによシ、耐酸化性と、イオ
ン遮断性を有する金属膜が得られる。どのため特に半導
体集積回路の製造過程において、本発明はその有用性が
高まるものである。
この発明は以上のように、ビスベンゼンモリブデン、ビ
スベンゼンタングステン、ビスベンゼンクロムを一種又
は二種以上含む混合物を加熱して気体と々し、加熱した
半導体など集積回路基体と前記気体を接触させ、基体上
に金属膜を形成するように構成したので、均一で再現性
良く、また高収率に金属膜を作ることができる。
また、上記金属膜を形成する際に、シラン気体を導入す
ることにより、耐酸化性とイオン遮断性に優れたケイ素
人シの金属膜を形成でき、特に半導体集積回路の製造過
程における有用性が高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施装置例の断面構成図、第2図は
半導体集積回路基板の部分断面図、第3図は他の実施装
置例の断面構成図である。 40・・・原料、50・・・基体、54・・・金属膜。 特許出願人 株式会社高純度化学研究所代理人弁理士 
山 1)文 雄(ほか1名)(13) 手続補正書(θ隆) 1」811□11 特許庁兼官毛才l/妬艮 殿 1、事件の表示 昭和ぶ7年 特許 願第ユ/g2ZJ号3、 補正をす
る者 事件との関係  里キら〒a7FAi 4、代理人 6、 補正により増加する発明の数   O腫1号 B
目作H者、I翫Eう争*G−口)9♀1.フ1.78 
補□]J戸1、。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  ビスベンゼンモリブデン、ビスベンゼンタン
    グステン又はビスベンゼンクロムの−又は7以上の化合
    物を気体とし、表面が少々くとも部分的に露出している
    加熱された集積回路基体に前記気体を接触させ、基体表
    面にモリブデン、タングステン又はクロムの−又は7以
    上の金属を析出させることを特徴とする金属膜形成方法
  2. (2)  ビスベンゼンモリブデン、ビスベンゼンタン
    グステン又はビスベンゼンクロムの一又ハ二以上の化合
    物とシランとを気体とし、表面が少なくとも部分的に露
    出している加熱された集積回路基体に前記気体を接触さ
    せ、基体表面にモリブデン、タングステン又はクロムの
    −又は7以上からなる金属とケイ素とを析出させること
    を特徴とする金属膜形成方法。
JP21821382A 1982-12-13 1982-12-13 金属膜形成方法 Granted JPS59110775A (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6430358U (ja) * 1988-03-17 1989-02-23

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5018874A (ja) * 1973-06-20 1975-02-27
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