JPS61136681A - 熱cvd方法 - Google Patents

熱cvd方法

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Publication number
JPS61136681A
JPS61136681A JP25610384A JP25610384A JPS61136681A JP S61136681 A JPS61136681 A JP S61136681A JP 25610384 A JP25610384 A JP 25610384A JP 25610384 A JP25610384 A JP 25610384A JP S61136681 A JPS61136681 A JP S61136681A
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JP
Japan
Prior art keywords
gas
gaseous
bubbling
mixing ratio
deposited
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Pending
Application number
JP25610384A
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English (en)
Inventor
Fumihiko Uesugi
文彦 上杉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS61136681A publication Critical patent/JPS61136681A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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】 (産業上の利用分野) 本発明は種々の基板上で薄膜形成をより低温で行う熱C
VD方法に関するものである。
(従来技術とその問題点) 従来熱CVDにおいては、第4図のように原料ガスとキ
ャリアガスの混合ガス31と希釈用ガス32を反応管1
7に導入し、炉18で熱分解させて各種の基板11上に
金属、半導体や絶縁体の各種薄膜を堆積させていた。
例えばと7 ソ:/ (H,O,PIER8ON)G:
より、シン・ソリッド・フィルムズ誌(Thin、 5
olid、  Films)第45巻の257ページか
ら263ページに掲載された論文では、鉄の表面にAc
を堆積させる為にAc(C2H5)aを450°C〜7
00°Cで熱分解させた例が記述されている。
しかし、このような高温での熱分解を用いる方法では、
基板がポリイミドなどの合成樹脂であると、熱可塑性や
熱硬化性の為に変質する問題があった。また基板11が
プロセス途中の半導体デバイスだと不純物プロファイル
がくずれたり、金属と半導体の界面で金属が半導体中へ
拡散し、ソース、ドレインといった活性領域が不活性に
なるという問題もあった。
(発明の目的) 本発明の目的は、上述のような従来の欠点を除去し、種
々の基板上に金属や半導体などの薄膜を従来より低温で
堆積させる方法を提供することにある。
(発明の構成) 本発明はアルキル化合物を含むCVD原料ガスを用いて
基板上に薄膜を堆積させる熱CVD方法において、前記
アルキル化合物のキャリヤガスにN2と不活性ガスの混
合ガス又はN2とN2の混合ガスを使用し、前記混合ガ
スの混合比を変えることを特徴としている。
(発明の作用・原理) 本発明は上述の方法および装置構成をとることにより、
従来技術の問題点を解決した。本発明者は原料ガスであ
るアルキル化合物のうち、メチル基と結合している化合
物の不活性(又はN2)ガス中での熱分解はラジカル反
応であり、N2がス中では水素化反応で、水素化反応の
方が低温で起きることを見出した。またエチル基、プロ
ピル基およびブチル基と結合している化合物の熱分解は
不活性(又はN2)ガス中でもN2ガス中でもり一エリ
ミネーションの機構で生じるが、N2ガス中の方がより
低温で起きることも見出した。
このようにアルキル化合物の分解反応温度がキャリヤガ
スの種類によって異なるといる新しい知見を利用すると
、キャリアガスを複数種混合し混合比率を変えることに
よって分解温度を下げるだけでなく、分解温度を上限と
下限の間で制御することができる。第1図(a)に原料
ガスにAe(C2Hs)aを用いた例を、また第1図(
b)にGa(C2Hs)aとGa(CH3)3を用いた
例を示す。その場合N2ガス混合比率が低いと分解反応
温度は高くなるが堆積速度は大きくなり、逆にN2ガス
混合比率が高くなると堆積速度は小さくなるが分解反応
温度は低くなる。従って下地に熱可塑性や熱硬化性のあ
るポリイミドなどの合成樹脂が使われていても、変質さ
せることなく金属や半導体などをその上に低温で堆積で
きる。また基板がプロセス途中の半導体デバイスでは、
不純物プロファイルをくずすことなく、さらに金属と半
導体の界面で金属が半導体中へ拡散してソース、ドレイ
ンといった活性領域をこわすことなく金属や半導体など
を低温で堆積できる。また例えば絶縁膜と金属の多層膜
構造のデバイスを形成する場合、絶縁膜上の第1層目の
金属膜はN2ガス混合比を小さくして、高温ではあるが
大きな堆積速度で堆積させる。続いてパターン化等のプ
ロセスの後に層間絶縁膜を堆積させ、その上に第2層目
の金属膜をN2ガス混合比を大きくして、堆積速度は小
さいが低温で堆積させる。このように本発明を適用する
と、第2層目の金属膜を低温で堆積させることができる
ので、第1層目の金属膜のパターンのだれを防ぎ、多層
膜構造デノくイスを能率よる形成できる。
(実施例) 以下、本発明について実施例を示す図面を参照□して説
明する。
第2図は本発明の方法を実現するために用いた装置例を
示すものである。この実施例ではポリイミドの基板11
上にAeの薄膜を堆積させる為に、Ae(C2H5)3
 (以下TEAと略す)のはいっているノくアラ16内
で、キャリヤガスのバブリング用N2ガス12とバブリ
ング用N2ガス13の混合ガスでバブリングされたTE
A蒸気を希釈用N2ガス14と希釈用N2ガス15の混
合ガスと共に反応管17に導入し、炉18でTEAを加
熱分解させる。バブリングされたTEA!気と希釈用ガ
スをよく混合させる為に反応管17にバッフル19をつ
けた。またTEAが反応管17に導入される前に、炉1
8の熱によって分解するのを防ぐ為に反応管の前に冷却
機構20を設は水冷した。バブリング用N2ガス12と
バブリング用N2ガス13の混合比を2:1、合計流量
100 SCCM、希釈用N2ガス14と希釈用N2ガ
ス15の混合比を2:1、合計流量6008CCMとし
、約500°Cの温度でA(を堆積速度約200nm/
分で堆積できた。またバブリング用N2ガス12とバブ
リング用N2ガス13の混合比、および希釈用N2ガス
14と希釈用N2ガス15の混合比を9=1にすると約
300℃で約1100n/分の堆積速度でAl?を堆積
できた。このように本発明の方法によるAeの堆積温度
は、ポリイミドの熱分解温度5506C以下にでき、基
板11の変質等の現像を抑制することができた。なおバ
ブリング用N2ガス12とバブリング用N2ガス13の
混合比、および希釈用N2ガス14と希釈用N2ガス1
5の混合比は、各々マス70−コントローラ21によっ
て流量を制御することで調整した。
TEAの代わりにA((iso −C4Hg ) 3を
使って、本発明により、より低温の約250°CでAe
を堆積させることもできた。
Ae以外にもZn、 Cd 、 I、 、 Ga、 T
、 、 sb 、 A、 、 H,、S 、 Si 。
InPのアルキル化合物を使えば、これらの金属、半導
体やドーピング材を本発明の方法及び装置を用いて、従
来より低温で堆積させることができる。
第3図は本発明による前記一実施例を別の多層構造形成
に適用した場合の概略工程図である。(a)は熱酸化に
よるs、o2に覆われたSi基板41上に、配線用金属
膜を堆積させた後にエツチングしてパターン化した、第
一層配線用金属膜42を形成した状態である。(b)は
前記第一層配線用金属膜42上に絶縁膜43を堆積させ
た状態である。(C)は前記絶縁膜43上に金属膜44
を堆積させた状態である。(d)は前記金属膜44をエ
ツチングしてパターン化し、第二層配線用金属膜45を
形成し、多層構造を造り上げた状態である。
第一層配線用金属膜42は、TEAをバブリング用のN
2ガス12とバブリング用N2ガス13を1=1の割合
の混合ガス100 SCCMでバブリングし、同じ混合
比の希釈用N2ガス14と希釈用N2ガス15の混合ガ
ス600SCCMと共に反応管17へ導入し、約600
°Cで堆積速度約280nm/分で堆積させた。この人
e膜のエツチングはCC14ガス中でのプラズマエツチ
ングで行った。絶縁膜43はSiH4とNH3の混合ガ
スを用いて約300°CでプラスマCVDで堆積させた
。第二層配線用金属膜44はTEAをバブリング用のN
2がス12とバブリング用N2ガス13を10:1の割
合の混合ガス11005CCでバブリングし、同じ混合
比の希釈用N2ガス14と希釈用N2ガス15の混合ガ
ス600 SCCMと共に反応管17へ導入し、約28
0°Cで堆積速度約1100n/分で堆積させた。この
人e膜のパターン化もCC14中で約300°Cでのプ
ラズマエツチングで行った。このように第一層目のAe
膜はバブリング用のN2ガス12と希釈用N2ガス14
の混合比を減らし、約600°Cの高温ではあるが、速
く堆積させた。一方策二層目のAe膜はバブリング用の
N2ガス12と希釈用N2ガス14を増して低温で堆積
させたので、堆積速度は遅いが、第一層目のA?膜のパ
ターンのだれや基板、絶縁膜への拡散を起こすことなく
多層構造を形成できた。
以上の実施例においては、金属堆積を中心に述べたが、
アルキル化合物と酸化機能を有するガスとの反応により
形成される、例えば5io2やSi3N4などの酸化膜
や窒化膜などの形成についても、本発明を適用すること
により低温化できる。また本発明を適用できる基板は、
半導体基板にとどまらないことは言うまでもない。
上記実施例では熱源として抵抗加熱炉を用いたが、他の
熱源、例えば高周波、赤外線ランプ、レーザ光等を用い
ても分解温度の制御は可能である。待にレーザ光を用い
た場合は局部的に堆積できるため、CVDの最中に混合
比を変えることにより、場所によって薄膜の幅を任意に
変えることが可能である。また基板の材質が不連続に変
化する場合、例えばSiとs、o2のような場合でもそ
のS、/8.02境界で線幅を変えることなく一定の幅
で形成することができるという特長がある。
(発明の効果) 以上、本発明の熱CVD方法を適用することにより、半
導体や金属などのアルキル化合物を従来より低温で熱分
解でき、その結果、熱で変形、変質しやすい合成樹脂等
の基板上に半導体や金属などを堆積させることができる
。また基板がプロセス途中のデバイスであっても、不純
物プロファイルのくずれや、金属と半導体の界面におけ
る拡散によるソース、ドレインといった活性領域の不活
性化を防ぐことができる。また多層構造の形成において
、第二層目より上の層を低温で堆積させることにより、
より下層の膜のパターンのだれや不純物拡散、あるいは
下層の膜の構成原子の基板、層間絶縁膜への拡散を起こ
すことなく多層化できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a) (b)はキャリアガスの混合比を変える
と反応温度が変わる一例を示す図、第2図は本発明を適
用した一実施例の装置模式図、第3図は本発明を適用し
た多層配線形成の概略工程図、第4図は従来装置の模式
図である。 11・・・・・基板 12・・・・・バブリング用N2ガス 13・・・・・バブリング用N2ガス 14・・・・・希釈用H2ガス 15・・・・・希釈用N2ガス 16・・・・・バプラ      17・・・・・反応
管18・・・・・炉19・・・・・バッフル20・・・
・・冷却機構 21・・・・・マスフローコントローラ31・・・・・
混合ガス      32・・・・・希釈用ガス41・
・・・・シリコン基板 42・・・・・第一層配線用金属膜 43・・・・・絶縁膜      必・・・・・金属膜
45・・・・・第二層配線用金属膜 TEAからのALの検出率 残留 原料ガス量(任意スケール) 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  アルキル化合物を含む原料ガスを熱分解して基板上に
    薄膜を堆積させる熱CVD方法において、前記アルキル
    化合物のキャリアガスとしてH_2とN_2の混合ガス
    、またはH_2と不活性ガスとの混合ガスを用い、前記
    混合ガスの混合比を前記原料ガスが所望の温度で分解す
    るよう定めることを特徴とする熱CVD方法。
JP25610384A 1984-12-04 1984-12-04 熱cvd方法 Pending JPS61136681A (ja)

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JP25610384A JPS61136681A (ja) 1984-12-04 1984-12-04 熱cvd方法

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6220870A (ja) * 1985-07-18 1987-01-29 Fujitsu Ltd アルミニウム層の化学気相成長方法
JPS62185878A (ja) * 1986-02-12 1987-08-14 Fujitsu Ltd 金属の気相成長方法
JP2011236507A (ja) * 2003-09-19 2011-11-24 Akzo Nobel Nv 液体/蒸気堆積方法による基体の金属被覆

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