JPS60177632A - 高真空堆積法及びフイルム堆積用装置 - Google Patents

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】 本発明は、プニクチド連続送出系を使用する高真空堆積
法；フィルム堆積；（ｆニクチド〕４蒸気種（５ｐｅｃ
ｉｅｓ）源；プニクチド、ポリプニクチド及び他のプニ
クチド化合物（特にはプニクチドがリンである場合）の
フィルムの堆積；真空堆積及び分子ビームエピタキシ；
半導体装置、特には■−■型半導体装置並びにそれらの
絶縁化及び表面不活性化（ノソツシペーション）に関す
るものである。

従来の技術 （プニクチド）４蒸気種、特にＰ４　は、各種の高真空
フィルム堆積法、例えば半導体装置中で使用するリン、
ポリホスファイト（ｐｏｌｙｐｈｏ＠ｐｈｉｄｅ　）及
び他のリン化合物のフィルムの堆積法において使用する
ニーズがある。前記フィルムは真空堆積、及び分子ビー
ムエピタキシによって堆積することができる。（プニク
チド）４蒸気種源が極めて純粋な前記の種を正確に計量
した量で前記方法に送出することのできることが非常に
望まれる。広い領域上にフィルムを堆積するための及び
連続法のための不確定な時間に亘シ、前記（プニクチド
）４蒸気種を連続的に供給できることも非常に望ましい
〇連続プニクチド送出系は、化学蒸気堆積及び（プニク
チド）４ｍを送出するスパッタリングにおいて使用され
てきた。この点に関しては、同日付で別途出願の我々の
特許願（９）［プニクチドソース及び供給方法Ｊ　（８
３４９−８ＴＡＦＲ）及び同じく特許願（１０）　ｒプ
ニクチド皮膜の真空付着方法及び装置Ｊ　（８３５０−
５ＴＡＦＲ）の記載を参照されたい。

発明の開示 本発明によるプニクチド連続送出系においては、第１図
に示すとおシ、不活性キャリアガス例えばアルゴンを長
い管材料中で下降させ、次に焼結ガラスフリットを通し
て上昇させ、続いてプニクチド例えば液体状臼リン、顆
粒状ヒ素又はアンチモンの垂直カラムを通過させる。次
に、プニクチドに富むキャリアガスはカラムの頂上から
排出され、純粋なキャリアガスのストリームによって希
釈することかできる。続いて、（プニクチド）４蒸気種
とキャリアガスとの混合物を、計量弁を通過させた後で
、高真空室中に供給する。バブラの温度は、リンの融点
（４４℃）と沸点（２８０℃）との間の温度に加熱した
又はヒ素若しくはアンチモンの昇華を増やすのに充分な
高温に加熱した循環油浴によシ、一定に維持する。下流
の移送ラインの温度は、加熱テープを使うことによって
維持する。供給系の圧力は下流の計量弁によって制御す
る。

従って、系中に供給する（プニクチド）４種の濃度は、
キャリアガスの流れ、貯蔵器中のプニクチドの温度、及
び供給系で維持でれる圧力を調節することによって制御
することができる。

本発明による真空蒸発系においては、第２図に示すとお
シ、プニクチド源（２０）は管（６６）を介して、真空
室（１２０）の内部でノズル（６８）と接続している。

不活性ガスに担持された（プニクチド）４．２ｉＭは、
ノズル（６８）に設けたスロット（７のを通してノズベ
６８１）から排出され、クラッカー（１３；２）、　（
１３４）でクランキングされ、続いて基体（１２８）上
に堆積する。

本発明による分子ビーム系は、第３図に示すとおシ、ク
ヌーセン（Ｋｎｕｄｓｅｎ）のセル炉の代わシに、入口
部（２６ｓ）にノズル（６８）を設ける。（プニクチド
）４分子はバブル〔又はじゃま板）（２４６）によって
平行流とされ、フィラメント（２４８）で（プニクチド
）２にクラッキングされ、基体Ｑ６４）上に堆積する。

本明細書に記載する高真空系（圧力１０　’、Ｔｏｒｒ
以下好ましくは１０　Ｔｏｒｒ以下、分子流状態）は、
■−ｖ型半導体上に層様及びしわ付（ｐｕｃｋｅｒｅｄ
）シート様の局所規則性構造をもつ新しい形のアモルフ
ァスリンの表面不活性化性、絶縁性及び表面再結合率低
減性の層を堆積する場合、並びに他のプニクチド化合物
及び元素の同様の層を堆積する場合に使用することがで
きる。

発明の目的 従って、本発明の目的は、高真空フィルム堆積用に（７
’＝クチド）４％にＰ４送出系を提供することにある。

本発明の他の目的は、前記の連続源を提供することにあ
る。

本発明の更に他の目的は、不活性キャリアガスを使用す
る前記源を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、真空堆積及び分子ビームエビ
クキシによるプニクチド、ポリプニクチド及び他のプニ
クチド化合物Ｃ特にプニクチドがリンである場合）のフ
ィルムの堆積を促進することにある。

本発明のその他の目的は、当業者に自明であり、また本
明細書の記載から明白に理解できるものと考えられる。

従って本発明は、数種の工程及びそれら工程の１又はそ
れ以上の相互の関係、前記工程を行なうように適合させ
た部片の構造及び配列の特徴を実体化した装置並びに、
本明細書の実施例に記載の要素の特徴、性質及び関係を
有する製品から成るものである。本発明の技術範囲は前
記特許請求の範囲に記載のものである。

実施例 以下、第１図を参照して説明〔第１図〜第３図において
同様の装置は同じ番号で表示する〕すると、本発明によ
るプニクチド連続送出系は一般に（２０）で表示される
。前記の系は、計量弁（２４）を介して化学蒸気堆積装
置（２２）と連結しておシ、不活性キャリアガスに担持
された（プニクチド）４種を供給する。

本発明によるプニクチド源は一般に（２６）で表示され
る。前記プニクチド源（２６）は垂直のキャリアガス供
給管（２８）及び垂直のプニクチド含有貯蔵器（３ωか
ら成る。粗い多孔質ガラスフリット円梶―を貯蔵器（３
Φの底部に設け、キャリアガスストリームを分散させて
貯蔵器（３の中のプニクチドを通過させる。液体状リン
を使用する場合には、その最上面（３４）の上に気泡が
形成されることがある。

その気泡は集められ、貯蔵器（３０）の拡大部分０６）
でこわれる。

キャリアガス供給管（２８）及び貯蔵器（３０）の全体
はジャケラ）（３８）内に納められている。恒温浴から
の油を、開口部Ａのから導入し、開口部（４のから排出
することによシ、定常的に循環させる。

プニクチド源（２のは、継手（４つ、（４６）を介して
系０のと適宜結合することができる。プニクチド源（２
６）は、適当な継手［株］の、（４２）を取シはずして
、油浴から取シ拡ずすことができる。プニクチド源（２
６）及び装置（２のの全体を、継手（図示していない）
により、地点０９）と（５１）と（２５）において取シ
はずすことができ、不活性ガス例えば窒素でパーシシフ
ニクチドを満たしたグローブがックス中ニ運び入れ、弁
【４ｇ）ｓ　（５の及び（２４）を閉じてグローブボッ
クスから取シ出すことができる。不活性キャリアガス例
えばアルゴンは、遮断弁（４８）を通して垂直管（２８
）へ供給され、プニクチドを含有している場所へ通され
る。更に別のアルゴン希釈ガスを、遮断弁（５のを通し
て供給し、（プニクチド）４種を担持するアルゴンと混
合し、続いて計量１４）を通して、管＠６）及びノズル
（６８）を経て、真空ゾニクチド室（２２）へ供給する
。プニクチドは基依７◇上に堆積する。

バイノｆス弁（５２）を使用して、始めに系をパージし
、更に貯蔵器（３のを通すキャリアガス流の始動の前に
、貯蔵器（３のの両端の圧力を等しくさせて　。

おく。計量弁（２４）へ供給されるグニクチド種及びキ
ャリアガスの圧力は、圧力グージ（５４）によって監視
する。

貯蔵器（３のの温度は、循環油によって一定に維持し、
白リンの融点（４４℃）〜沸点（２８０℃）の温度に保
たれる。計量弁（２４）を通る代表的な流速は、１０〜
２ＱＱ＋ｉｊ／分である。供給するりンＰ４及びキャリ
アガスの代表的な圧力は０１気圧乃至１．７気圧（２５
Ｌｂ／１ｎ２）である。ライフＣ６０）の下流圧力は０
．１〜１．０気圧である。

収容［３０ｘ／の貯蔵器（３０）中に、液体状ゾニクチ
ド約６〜１．０１１１７を含有させることができる。

プニクチド源（２６）はガラス製（リンの場合のみ）又
はステンレススチール製である。キャリアガス供給管材
料（５６）、希釈ガス供給管材料（５８）及び下流管材
料（６のはステンレススチール製であることができる。

薄壁管（２８）の外径は０．４　ｃＩＬ″′Ｃあること
ができる。

貯蔵器も薄壁であシ、外径１．５儂のものであることが
できる。ジャケラ）（３８）の底部（６２）から頂部（
６４）までのバプラ装置全体は３５ｃＩＩＬである。貯
蔵器（３０）の拡大部分（３のの外径は２．５αである
＠（プニクチド）４蒸気と接触することになる管材料、
すなわち管材料（５６）、（５８）及び（６のはすべて
、加熱チーｆ（図示していない）で取囲み、貯蔵器の作
動温度よシも約２０℃高い温度に保って、管材料の表面
にプニクチドが堆積するのを防ぐ。

次に第２図を参照して説明すると、出口（１２２）を通
して基礎圧力１０−’　Ｔｏｒｒ未満に拡散ポンプ処理
を行なうことのできる、改良Ｃ００Ｋ高真空エバポレー
タ（１２０）（Ｍｏｄｅｌ　ＣＶＥ　３０１）から成る
高真空堆積系中で、プニクチドバプラ（２ωを使用する
。

基体（１２８）は源（１２６）よシ約１５．２ｃｍ（約
６　ｉｎ　）上に配置し、可動シャッタ（１２９）で遮
断する〇石英輻射ヒータ（１３のを使用して基体の温度
を制御する。堆積は１Ｏ−３Ｔｏｒｒ以下から行なう。

高温タングステンクラッカー２個を使用して（プニクチ
ド）４ａ１を（プニクチド）２種に変える。

クラッカーの一方はコイルフィラメント（１３２）で体
の約２．５ｃＩｎ（ｌｉｎＥ下に配置する。両ワイヤを
抵抗加熱で１０００℃以上にする。Ｐ４　種は、プニク
チド送出系０のから送出）＋イブ（６６）及びノズル（
６８）を経て供給される。

プニクチドバプラ源を使用する分子ビーム堆積装置を第
３図に示す。前記装置は、真空ボンプロ（２６６）から
１０　’〜１Ｏ−８Ｔｏｒｒ以下にポンプ処理した真空
室（２４のから成る。前記装置は通常１０−５〜１０’
Ｔｏｒｒで作動する。グニクテド送出系ノズ／Ｌ（６８
）を入口部（２６８）と連結する通常のオーブン源の代
わシに使用する。シャッタ（２５８）によって、（７’
ニクチド）４種の水冷バフ／１−（２４６）への供給を
制御する。平行流化（ｃｏｌｌｉｍａｔｅｄ）　された
２４種は水冷バフルから排出され、１０００℃以上に加
熱された加熱フィラメント（２４８）でクラッキングさ
れて（プニクチド）２種となシ、これは、支持棒（２６
０）の基体ホルダー（２４４）に取シ付けたガラス板（
２６２）上に載せである基体（２６４）上に堆積する。

プニクチドバプラ源を、制御された漏れ（又はリーク）
として使用し、グニクチド種を高真空系に使用できるこ
と、すなわち、真空系をＮｏ　Ｔｏｒｒ以下の分子流状
態で作動できることは、驚ろくべきことである。

本発明の高真空系及び熱クラッカーの詳細については、
同日付で別途出願の我々の特許願（２）「プニクチド含
有蒸着フィルム、その形成方法及びその形成装置Ｊ　（
８３４２−８ＴＡＦＲ）を参照されたい。プニクチド送
出系の詳細については、同日付で別途出願の我々の特許
願（９）［プニクチドソース及び供給方法Ｊ　（８３４
９−５ＴＡＦＲ）を参照されたい。

本発明によって堆積させることのできるプニクチドには
リン、ヒ素、アンチモン、ビスマス、及びそれらの化合
物が含まれる。本発明者は、真空蒸発及び分子ビーム堆
積によって堆積されたリンが新しい形式のリンフィルム
を形成することを見い出した。前記フィルムにおいては
、分子が層様の局所規則性に配列している。前記のリン
フ（ルムは、■−■型半導体装置上の絶縁性及び表面不
活性化性層として特に有用である。

以上のように、前記の各目的は、前記の説明から明らか
になったものも含め、有効に達成される。

前記の方法を実施するにあたシ、及び前記装置の使用に
あた多、本発明の範囲を逸脱しない範囲で変形が可能で
あル、前記の記載及び添付図面に示した内容は説明のた
めのものであって限定するためのものではないものと理
解されたい〇前記特許請求の範囲は、そこに記載した一
般的な特徴、及び具体的な特徴のすべてを含むものであ
シ、それら両者の間に属する事項も含むものであると理
解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明において使用する真空装置におけるフ
ィルム堆積用（プニクチド）４源の説明図である。 第２図は、本発明による真空堆積装置の説明図である。 第３図は、本発明において使用する分子ビーム堆積装置
の説明図である。 ２０・・・プニクチド送出装置：２２・・・化学蒸気堆
積装置：２８・・・キャリアガス供給管：３０・・・プ
ニクチド貯蔵器：１２０・・・真空エバポレータ＝１２
８・・・基体：１３２．１３４・・・加熱クラッカー：
２４０・・・真空室：２４８・・・加熱フィラメント：
２６４・・・基体。 特許出願人 ストウファー　ケミカル　カンパニー 特許出願代理人 弁理士　青　木　朗 弁理士　西舘和之 弁理士　森　１）憲　− 弁理士　山　口　昭　之 弁理士　西　山　雅　也 ＦＩＧ、　１ ＦＩＧ、２ 第１頁の続き ０発　明　者　ポール　モーデカイ　アメリカ合痒ラッ
カ　バニイ　７５２１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加熱されたプニクチド中に不活性ガスを通す工程、
   及びこうして得られた生成ガスを、１Ｏ−３Ｔｏｒｒ以
   下の圧力に維持された真空室中に供給する工程を含んで
   成る高真空堆積法。 ２、前記の生成ガスを前記真空室中で平行化（コリメー
   ト）する工程を更に含む特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ３、前記の生成ガスを前記真空室中で熱クラッキングす
   る工程を更に含む特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   の方法。 ４、前記プニクチドがリンである特許請求の範囲第１項
   から第３項までのいずれか１項に記載の方法。 ５、前記プニクチドがヒ素である特許請求の範囲第１項
   から第３項までのいずれか１項に記載の方法。 ６、前記プニクチドがアンチモンである特許請求の範囲
   第１項から第３項までのいずれか１項に記載の方法。 ７、堆積を分子流状態で行なう特許請求の範囲第１項　
   記載の方 法０ ８、前記の圧力を１０　’Ｔｏｒｒ　以下にする特許請
   求の範囲第７項記載の方法。 ９、（４）加熱されたプニクチドを含む貯蔵器と、（Ｂ
   ）　前記貯蔵器中に不活性ガスを通過させる手段と、 Ｃ）高真空フィルム堆積室と、 （ロ）前記プニクチドを通過した後で前記プニクチドを
   蒸気種として担持する前記不活性ガスを、前記堆積室へ
   供給する手段とを含んで成るフィルム堆積用装置。 １０、前記堆積室が圧力を１Ｏ−３Ｔｏｒｒ以下に維持
   したものである特許請求の範囲第９項記載の装置０ １１、前記堆積室が、分子コリメータから成るものであ
   る特許請求の範囲第９項記載の装置。 １２．ｆニクチド蒸気種を（プニクチド）２蒸気種にク
   ランキングする加熱プニクチドクラッカーを更に含む特
   許請求の範囲第９項から第１１項までのいずれか１項に
   記載の装置。 １３、前記クラッカーが電熱フィラメントである特許請
   求の範囲第１２項記載の装置。 １４、前記フィラメントが１０００℃以上に加熱された
   ものである特許請求の範囲第１３項記載の装置Ｏ １５、前記プニクチドがリンである特許請求の範囲第９
   項から第１３項までのいずれか１項に記載の装置。 １６、前記プニクチドがヒ素である特許請求の範囲第９
   項から第１３項までのいずれか１項に記載の装置。 １７、前記プニクチドがアンチモンである特許請求の範
   囲第９項から第１３項までのいずれか１項に記載の装置
   。 １８、堆積を分子流状態で行なう特許請求の範囲第１θ
   項記載の装置。 １９、前記の圧力を１０”　Ｔｏｒｒ以下にする特許請
   求の範囲第１８項記載の装置。 以下余白