JPS5970765A - 薄膜の形成方法 - Google Patents
薄膜の形成方法Info
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical 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 method of coating
- C23C16/48—Chemical 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 method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
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- C23C16/487—Chemical 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 method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation using electron radiation
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- C23C16/50—Chemical 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 method of coating using electric discharges
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は薄膜の形成方法にかかわり、特に。
半導体基板、主としてけい素（Ｓｉ）で構成される結晶
板上へ低温で薄膜を形成する新規な方法に関するもので
ある。
板上へ低温で薄膜を形成する新規な方法に関するもので
ある。
半導体等の製造工程においては、薄膜を基板の上に堆積
したり、薄膜をエツチングしたり。
したり、薄膜をエツチングしたり。
あるいは薄膜にドーピングしたりする種々の処理工程が
行われている。なかでも、薄膜を基板上に堆積させる方
法は、半導体等の製造工程の処理温度を下げようという
要求から、低温で行われることが必要になりつつある。
行われている。なかでも、薄膜を基板上に堆積させる方
法は、半導体等の製造工程の処理温度を下げようという
要求から、低温で行われることが必要になりつつある。
従来、薄膜を堆積する場合には、Ｘ空蒸着法。
高周波スパッタリング法、あるいはＣＶＤ法（Ｃ’ｈｅ
ｍｉｃａｔ Ｖａｐｏｒ ｌＪｇｐｏｓｉｔｉｏｎの略
）などで行われており、熱エイ・ルギーを利用して成膜
していたために、高温で薄膜を形成することが多かった
。
ｍｉｃａｔ Ｖａｐｏｒ ｌＪｇｐｏｓｉｔｉｏｎの略
）などで行われており、熱エイ・ルギーを利用して成膜
していたために、高温で薄膜を形成することが多かった
。
近年、（イ）高温で熱処理することにより入り込むプロ
セス誘起欠陥を低減する、（ｏｌ集積度の増大とともに
・多層配線を使用する。などの点から。
セス誘起欠陥を低減する、（ｏｌ集積度の増大とともに
・多層配線を使用する。などの点から。
比較的低い温度で薄膜を堆積させることが要求されてい
る。例１えば、Ａｌ配線を何層にも重ねる多層配線構造
体の層間絶縁膜として使用されるＳ ｉ０２膜を例にと
って説明すると、 Ａｔは４５０ｖ程度でＳｔと反応し
てしまうため１層間絶縁膜を少なくともこれ以下の温度
で形成しなければならない。また、熱ストレスにより層
間絶縁膜中忙残存する内部応力を低減し、良質な層間絶
縁膜を得るためにも、その形成温度を低くすることが必
要である。これに対処するものとして、ＣＩＩ Ｄ法、
特にエネルギー源として従来の熱に代わってプラズマを
用いるプラズマＣＶ Ｄ 法が検討されており、従来７
００υ〜９００ ｔで形成されていた５ｉｏ２膜および
Ｓｔ ３Ａ’ ４膜が３００１？ 〜５００ Ｅ程度の
温度で形成されるようになった。しかしプラズマＣＶＤ
法では１反応制御が困難であるなど問題もあり、かつま
た、デバイスによっては更に低温で薄膜を形成する必要
があり、新らしい低温成膜手法の開発が望まれていた。
る。例１えば、Ａｌ配線を何層にも重ねる多層配線構造
体の層間絶縁膜として使用されるＳ ｉ０２膜を例にと
って説明すると、 Ａｔは４５０ｖ程度でＳｔと反応し
てしまうため１層間絶縁膜を少なくともこれ以下の温度
で形成しなければならない。また、熱ストレスにより層
間絶縁膜中忙残存する内部応力を低減し、良質な層間絶
縁膜を得るためにも、その形成温度を低くすることが必
要である。これに対処するものとして、ＣＩＩ Ｄ法、
特にエネルギー源として従来の熱に代わってプラズマを
用いるプラズマＣＶ Ｄ 法が検討されており、従来７
００υ〜９００ ｔで形成されていた５ｉｏ２膜および
Ｓｔ ３Ａ’ ４膜が３００１？ 〜５００ Ｅ程度の
温度で形成されるようになった。しかしプラズマＣＶＤ
法では１反応制御が困難であるなど問題もあり、かつま
た、デバイスによっては更に低温で薄膜を形成する必要
があり、新らしい低温成膜手法の開発が望まれていた。
本発明の［１的は、上記したような従来技術の欠点をな
くシ、低渦で良質の薄膜を形成する方法を提供するにあ
る。上ｎ１の目的を達成するため１本発明は、反応性蒸
気中に、電子線、Ｘ線イオンビーム、マイクロ波等の高
エネルギーな放射線を照射することにより、基板上に薄
膜を堆積させることを要点としている。
くシ、低渦で良質の薄膜を形成する方法を提供するにあ
る。上ｎ１の目的を達成するため１本発明は、反応性蒸
気中に、電子線、Ｘ線イオンビーム、マイクロ波等の高
エネルギーな放射線を照射することにより、基板上に薄
膜を堆積させることを要点としている。
本願発明者らは、低温で基板上に薄膜を堆積させる方法
および材料を種々検討の結果、上記のように、反応性蒸
気中に、放射線、特に電子線、Ｘ線、イオンビーム、マ
イクロ波等の高エネルギーな放射線を照射することによ
り、基板上、所望部分に薄膜を堆積させる方法を見いだ
した。すなわち１本発明の方法では、放射線照射によっ
て反応性蒸包が効率良く反応し、基板上に薄膜が低温で
形成されろ。なお１本発明で使用される照射源どしては
、電子線、Ｘ線、イオンビーム、マイクロ波等の高エネ
ルギーな放射線が挙げられるが、これらは単独にあるい
は併用で使用することができる。さらに、成膜速度を−
とげるとか、生成した膜の特性を変えるなどの目的で、
前記した放射線の照射と同時に、光、熱、高周波、超音
波等との併用を行っても良い。特に、このような反応ア
シスト技術を用いることにより、成膜速度や薄膜特性を
大きく向上させろことができる。また、放射線や光を照
射して基板上に薄膜を堆積させる方法では。
および材料を種々検討の結果、上記のように、反応性蒸
気中に、放射線、特に電子線、Ｘ線、イオンビーム、マ
イクロ波等の高エネルギーな放射線を照射することによ
り、基板上、所望部分に薄膜を堆積させる方法を見いだ
した。すなわち１本発明の方法では、放射線照射によっ
て反応性蒸包が効率良く反応し、基板上に薄膜が低温で
形成されろ。なお１本発明で使用される照射源どしては
、電子線、Ｘ線、イオンビーム、マイクロ波等の高エネ
ルギーな放射線が挙げられるが、これらは単独にあるい
は併用で使用することができる。さらに、成膜速度を−
とげるとか、生成した膜の特性を変えるなどの目的で、
前記した放射線の照射と同時に、光、熱、高周波、超音
波等との併用を行っても良い。特に、このような反応ア
シスト技術を用いることにより、成膜速度や薄膜特性を
大きく向上させろことができる。また、放射線や光を照
射して基板上に薄膜を堆積させる方法では。
照射窓にも薄膜を形成させることが一つの欠点であった
が、複合ビームを２つ以上の方向から基板に照射して、
基板のみで成膜させることも可能である。なお、基板上
で効率良く薄膜が堆積される理由については詳細不明で
あるが、基板上に吸着したガスがまず反応点となって１
反応が進行することによるものと思われる。
が、複合ビームを２つ以上の方向から基板に照射して、
基板のみで成膜させることも可能である。なお、基板上
で効率良く薄膜が堆積される理由については詳細不明で
あるが、基板上に吸着したガスがまず反応点となって１
反応が進行することによるものと思われる。
本発明で用いられる反応ガスとしては、絶縁膜を形成さ
せるか、あるいは金属膜を形成させるかなど如よって異
なるが、金属酸化物を形成させる場合には、モノシラン
（５ｉＥ４ ）ガス、ジシラン（５Ｌ２１１６ ）ガス
等のシランガス、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ
３）３ 〕、 ）リメチルガリウム（Ｇａ （Ｃ’ｌｌ
ｓ ）５ ）等の一般式ＭＰｎ （ただシ１Ｍは金属
を表わし、Ｒはアルキル基を表わし、ｎはＡｉの原子価
に相当する整数を表わす）で表わされるアルキル金属ガ
ス、あるいは四塩化チタン（ＴｉＣ’１４ ）等の一般
式ＡｉＸｎ （ただし１Ｍは金属を表わし、Ｘはハロゲ
ン皿子を表わし、ｕ ｋｉ−ＡＪの原子価に相当する整
数を表わす）で表わされるハロゲン化金属ガスと、Ｎ２
０ガス等の放射線照射によって原子状酸素を発生させる
ガスとを混合して使用すれば良い。また、金属薄膜を形
成させる揚台には、モノシラン（ＳｉｌＪ４）ガス等の
シランガス、トリメチルアルミニウム（、ｑｔ、 （ｃ
ｎｓ ）３ ）、ジメチルカドミウムＣＣｄ （ＣＩＩ
５ ）２ 〕） ｊｌメチルガリウム〔Ｇａ（Ｃ〕ｌｓ
＞ｓ）等の一般式Ａｌｌ＜ｎ （ただし１Ｍは金属を表
わし・Ｒは７／″ル基を表わし、ｎはＨの原子価に相当
する整数を表わす）で表わされるアルキル金属ガス、四
塩化チタン（ＴｃＣ’ｌａ）、四塩化スズ（５ｎＣ１４
）等の一般式ＭＸｎ （ただし、Ｍは金属を表わし、Ｘ
はハロゲン原子を表わし、ｎはＭの原子価に相当する整
数を表わす）で表わされるハロゲン化金属ガス、あるい
はＦｅ（Ｃ（Ｊ）５． Ｃｒ（ＣＯ）６゜Ｗ （Ｃ’Ｕ
）６等の一般式Ｍ（ｃｏ）ｎ （ただし、Ｍは金属を
表わし、ｎはＭσ）原子価に相当する整数を表わす）で
表わされる金属カルボニル化合物などを単独にもしくは
２種以上で使用すれば良い。
せるか、あるいは金属膜を形成させるかなど如よって異
なるが、金属酸化物を形成させる場合には、モノシラン
（５ｉＥ４ ）ガス、ジシラン（５Ｌ２１１６ ）ガス
等のシランガス、トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ
３）３ 〕、 ）リメチルガリウム（Ｇａ （Ｃ’ｌｌ
ｓ ）５ ）等の一般式ＭＰｎ （ただシ１Ｍは金属
を表わし、Ｒはアルキル基を表わし、ｎはＡｉの原子価
に相当する整数を表わす）で表わされるアルキル金属ガ
ス、あるいは四塩化チタン（ＴｉＣ’１４ ）等の一般
式ＡｉＸｎ （ただし１Ｍは金属を表わし、Ｘはハロゲ
ン皿子を表わし、ｕ ｋｉ−ＡＪの原子価に相当する整
数を表わす）で表わされるハロゲン化金属ガスと、Ｎ２
０ガス等の放射線照射によって原子状酸素を発生させる
ガスとを混合して使用すれば良い。また、金属薄膜を形
成させる揚台には、モノシラン（ＳｉｌＪ４）ガス等の
シランガス、トリメチルアルミニウム（、ｑｔ、 （ｃ
ｎｓ ）３ ）、ジメチルカドミウムＣＣｄ （ＣＩＩ
５ ）２ 〕） ｊｌメチルガリウム〔Ｇａ（Ｃ〕ｌｓ
＞ｓ）等の一般式Ａｌｌ＜ｎ （ただし１Ｍは金属を表
わし・Ｒは７／″ル基を表わし、ｎはＨの原子価に相当
する整数を表わす）で表わされるアルキル金属ガス、四
塩化チタン（ＴｃＣ’ｌａ）、四塩化スズ（５ｎＣ１４
）等の一般式ＭＸｎ （ただし、Ｍは金属を表わし、Ｘ
はハロゲン原子を表わし、ｎはＭの原子価に相当する整
数を表わす）で表わされるハロゲン化金属ガス、あるい
はＦｅ（Ｃ（Ｊ）５． Ｃｒ（ＣＯ）６゜Ｗ （Ｃ’Ｕ
）６等の一般式Ｍ（ｃｏ）ｎ （ただし、Ｍは金属を
表わし、ｎはＭσ）原子価に相当する整数を表わす）で
表わされる金属カルボニル化合物などを単独にもしくは
２種以上で使用すれば良い。
なお１本発明で使用される反応ガスの流量、混合比等を
変えることによって、形成される薄膜の特性およびその
成膜速度を変えろことができる。また、薄膜を形成する
場合、キャリヤーガスとして１反応に関与しないヘリウ
ムガス等で希釈して行っても差し支えない。
変えることによって、形成される薄膜の特性およびその
成膜速度を変えろことができる。また、薄膜を形成する
場合、キャリヤーガスとして１反応に関与しないヘリウ
ムガス等で希釈して行っても差し支えない。
次に１本発明で使用される照射源について説明する。電
子線、Ｘ線、イオンビーム等の高エネルギーな放射線を
発生する照射源としては。
子線、Ｘ線、イオンビーム等の高エネルギーな放射線を
発生する照射源としては。
通常、電子線硬化型レジンの硬化などに使用さ ゛れて
いる電子線照射装置、Ｘ線リソグラフィに使用されてい
る軟Ｘ線発生装置やＳＵＲ装置。
いる電子線照射装置、Ｘ線リソグラフィに使用されてい
る軟Ｘ線発生装置やＳＵＲ装置。
あるいはイオンマイクロ加工等に使用されているイオン
ビーム発生装置が用いられ、これらの照射源は単独にま
たは２つ以上の組合わせで用いられる。また、上記した
放射線照射と同時に。
ビーム発生装置が用いられ、これらの照射源は単独にま
たは２つ以上の組合わせで用いられる。また、上記した
放射線照射と同時に。
薄膜を形成させる基板上にレーザや水銀ランプ等から発
生される光を照射したり、あるいは熱、超音波、高周波
等を加えたりしても差１７支えない。なお、２種以上の
複合ビームを照射する場合妊は、異なる照射窓から基板
上に照射することが望ましい。
生される光を照射したり、あるいは熱、超音波、高周波
等を加えたりしても差１７支えない。なお、２種以上の
複合ビームを照射する場合妊は、異なる照射窓から基板
上に照射することが望ましい。
以下１本発明による薄膜の形成方法の具体的実施例を説
明する。
明する。
〔実施例１〕
鴇呂図に示した薄膜堆積試料室１内に、基・板２７とし
てシリコンウェハを試料台８に固定Ｌ１ｉｑＬ’、Ｊこ
の試料室を、まず１Ｏ−５Ｔｏｒｒの真空状態に排気し
た後、モノシラン（Ｓｄ１４）ガスを１０ｑｂ含有する
ヘリウムガスを１０ｍｅ／ｍｉｎ −Ｎ２Ｑカスを１０
ｍｅ／ｍｉｎで流しながら、金属へリリウム（厚さ１
５０μｍ）からできている照射窓２を通して、１０ＫＦ
の回転水冷式アルミニウムターゲットから発する波長ｓ
、ｇ／ｌの軟Ｘ数（Δｔ Ｋｎ ） （軟Ｘ線強度＋
０．０４ｍＪ／ｃｒｌ−５） を照射した。その結果
、軟Ｘ線照射されたシリコンウェハ上に、約２００ Ａ
／ｍｉｎの成膜速度で酸化けい素（５ｉ０２ ）膜が形
成された。膜厚のばらつきは±５％以内であり、成膜速
度は、５ｔ−１１４ガス。
てシリコンウェハを試料台８に固定Ｌ１ｉｑＬ’、Ｊこ
の試料室を、まず１Ｏ−５Ｔｏｒｒの真空状態に排気し
た後、モノシラン（Ｓｄ１４）ガスを１０ｑｂ含有する
ヘリウムガスを１０ｍｅ／ｍｉｎ −Ｎ２Ｑカスを１０
ｍｅ／ｍｉｎで流しながら、金属へリリウム（厚さ１
５０μｍ）からできている照射窓２を通して、１０ＫＦ
の回転水冷式アルミニウムターゲットから発する波長ｓ
、ｇ／ｌの軟Ｘ数（Δｔ Ｋｎ ） （軟Ｘ線強度＋
０．０４ｍＪ／ｃｒｌ−５） を照射した。その結果
、軟Ｘ線照射されたシリコンウェハ上に、約２００ Ａ
／ｍｉｎの成膜速度で酸化けい素（５ｉ０２ ）膜が形
成された。膜厚のばらつきは±５％以内であり、成膜速
度は、５ｔ−１１４ガス。
Ｎ２０ガスの流速あるいは分圧、および軟Ｘ線照射強度
等により変化した。生成した５ｉｕ２膜をフ・Ｉ酸素工
・ソテング液でエツチングしたところ。
等により変化した。生成した５ｉｕ２膜をフ・Ｉ酸素工
・ソテング液でエツチングしたところ。
その工・ノチング速度Ｆ３ｎｍ／ｓｅｃであり、従来の
ＣＶＤ法により形成した５ｉｏ２膜での工・・ｌチング
速度１０ｎｍ／ｓｅｃよりも遅く、緻密な膜が生成して
いることが確認された。また、形成された５ｉｏ２膜は
ピンホールレスであり、基板の温度を常温から２００℃
ぐらいまで上げると、成膜速度は早＜フ、（す、生成し
た。５°Ｌ（／７膜の工・・ノチング速度は約５ｎｍ／
３ｇＣと遅くなることから、一層良質の膜が得られてい
ることが確認された。
ＣＶＤ法により形成した５ｉｏ２膜での工・・ｌチング
速度１０ｎｍ／ｓｅｃよりも遅く、緻密な膜が生成して
いることが確認された。また、形成された５ｉｏ２膜は
ピンホールレスであり、基板の温度を常温から２００℃
ぐらいまで上げると、成膜速度は早＜フ、（す、生成し
た。５°Ｌ（／７膜の工・・ノチング速度は約５ｎｍ／
３ｇＣと遅くなることから、一層良質の膜が得られてい
ることが確認された。
なお、抽」−図忙お（・て、３，４，５は反応力リス導
入口であり、６は排領、口である。
入口であり、６は排領、口である。
〔実施例２〕
鴇−１図に示１７た薄膜堆積試料室１内に、 ４膵”、
’ｚ撰こ、ｌｒす・ ７としてシリコンウェハを試料台８に固定しＩ；に−’
、ニーこの試料室を、まず１０ Ｔｏｒｒの真空状態に
排気しり後、トリエチルアルミニウムガス （（Ｃ’ｌｌｙ、 ＣＨ２）ｓ Ａ’ ）ガス１０％含
有するヘリウムガスを１０ｍｅ／ｍｉｎで流しながら、
金属チタン（厚さ：２０μｍ）からできている照射窓２
を通して１２０ＫＶの加速電圧により発生した電子線を
所望の部分に照射した。その結果、電子線照射されたシ
リコンウェハ上に、金属アルミニウムが約１００；Ａｎ
ｔｎの成膜速度で形成され、基板を移動させることによ
り、所望の部分に金属ノくターンを常温で形成できるこ
とが確認された。
’ｚ撰こ、ｌｒす・ ７としてシリコンウェハを試料台８に固定しＩ；に−’
、ニーこの試料室を、まず１０ Ｔｏｒｒの真空状態に
排気しり後、トリエチルアルミニウムガス （（Ｃ’ｌｌｙ、 ＣＨ２）ｓ Ａ’ ）ガス１０％含
有するヘリウムガスを１０ｍｅ／ｍｉｎで流しながら、
金属チタン（厚さ：２０μｍ）からできている照射窓２
を通して１２０ＫＶの加速電圧により発生した電子線を
所望の部分に照射した。その結果、電子線照射されたシ
リコンウェハ上に、金属アルミニウムが約１００；Ａｎ
ｔｎの成膜速度で形成され、基板を移動させることによ
り、所望の部分に金属ノくターンを常温で形成できるこ
とが確認された。
〔実施例３〜１０〕
この試料室を、まず１０＝Ｔｏｒｒの真空状態に排気示
すような成膜速度で各種薄膜が基板上に形成されること
が確認された。
すような成膜速度で各種薄膜が基板上に形成されること
が確認された。
以上述べたように、本発明によれば、低温でピンホール
のない薄膜を基板上妊堆積させることができ、このこと
から、半導体等の薄膜製品特に多層構造を有する薄膜製
品の製造にあたって、その生産性を著しく向上すること
ができる。
のない薄膜を基板上妊堆積させることができ、このこと
から、半導体等の薄膜製品特に多層構造を有する薄膜製
品の製造にあたって、その生産性を著しく向上すること
ができる。
図である。
符号の説明
１・・・薄膜堆積試料室
２・・・照射窓
ろ・４・５・・・反応ガス導入口
６・・・排気口
ア・・・基板
８・・・試料台
第１頁の続き
０発 明 者 阿部勝男
横浜市戸塚区吉田町２９２番地株
式会社日立製作所生産技術研究
所内
０発 明 者 横野中
横浜市戸塚区吉田町２９２番地株
式会社日立製作所生産技術研究
所内
０発 明 者 磯貝時男
横浜市戸塚区吉田町２９２番地株
式会社日立製作所生産技術研究
所内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 内部に基板を配置した真空容器内忙反応性蒸気を
導入し、該反応性蒸気中に放射線を照射することにより
、前記基板上に薄膜を堆積させることを特徴とする薄膜
の形成方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の薄膜の形成方法にお
いて１反応性蒸気中に放射線を照射すると同時に、該反
応性蒸気中または基板に光照射、加熱を行うか、または
超音波もしくは高周波を加えることにより、前記基板上
に薄膜を堆積させることを特徴とする薄膜の形成方法。 以下余白
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17982382A JPS5970765A (ja) | 1982-10-15 | 1982-10-15 | 薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17982382A JPS5970765A (ja) | 1982-10-15 | 1982-10-15 | 薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5970765A true JPS5970765A (ja) | 1984-04-21 |
Family
ID=16072509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17982382A Pending JPS5970765A (ja) | 1982-10-15 | 1982-10-15 | 薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5970765A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04116172A (ja) * | 1990-08-31 | 1992-04-16 | Energy Conversion Devices Inc | 高速で薄膜を形成する方法および薄膜形成装置 |
-
1982
- 1982-10-15 JP JP17982382A patent/JPS5970765A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04116172A (ja) * | 1990-08-31 | 1992-04-16 | Energy Conversion Devices Inc | 高速で薄膜を形成する方法および薄膜形成装置 |
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