JPS61224318A - 気相薄膜形成装置及び方法 - Google Patents
気相薄膜形成装置及び方法Info
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- JPS61224318A JPS61224318A JP6350185A JP6350185A JPS61224318A JP S61224318 A JPS61224318 A JP S61224318A JP 6350185 A JP6350185 A JP 6350185A JP 6350185 A JP6350185 A JP 6350185A JP S61224318 A JPS61224318 A JP S61224318A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
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- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は光化学反応及び表面反応により気相薄膜形成さ
せる装置及び方法に係り、特に被膜。
せる装置及び方法に係り、特に被膜。
基体の低温化においても高速に薄膜を形成できる装置及
び方法に関する。
び方法に関する。
光化学気相薄膜形成法（以後光ＣＶＤと云う）は、光子
エネルギーの大骨な紫外光もしくは光子密度の高い可視
光又は赤外光を用い、原料ガス分子内の結合を直接又は
間接的に励起して切断する等して原料ガスの活性化を行
ない、低温で基板上に高純度の薄膜を形成する方法で、
特に半導体集積回路の成膜プロセスの低温化に効果が期
待されている。例えば六フッ化タングステン（以下ＷＦ
ａと記す）と水素（以下Ｈ２と記す）を原料としたＷＦ
ａ Ｋ吸収のある１９５ｒＬｍのレーザ光照射によって
形成されるタングステン薄膜の光ＣＶＤについては、従
来の熱Ｃ、Ｖ Ｄ Ｋ比へ温度の成膜適度の関係から得
た活性化エネルギーは、アプライド フィジックス レ
タース（ｋｐｐＪＬ４ｔｔ ＰＪｙｍｃ、ａ ＬＬ差
り番ａ、ａ ） 、 ＶｏＬ、 ４５ ．４６
、 ６２５〜６２５頁、（１９１３４）にて開示さ
れているように９、７ Ｋ ｃａｌ ／ｍｏｌと低いＯ
ちなみに熱ＣＶＤＫおける活性化エネルギーは１８ Ｋ
ｃｔｏＬＬ ／ｙｎｏｌ程度である。。
エネルギーの大骨な紫外光もしくは光子密度の高い可視
光又は赤外光を用い、原料ガス分子内の結合を直接又は
間接的に励起して切断する等して原料ガスの活性化を行
ない、低温で基板上に高純度の薄膜を形成する方法で、
特に半導体集積回路の成膜プロセスの低温化に効果が期
待されている。例えば六フッ化タングステン（以下ＷＦ
ａと記す）と水素（以下Ｈ２と記す）を原料としたＷＦ
ａ Ｋ吸収のある１９５ｒＬｍのレーザ光照射によって
形成されるタングステン薄膜の光ＣＶＤについては、従
来の熱Ｃ、Ｖ Ｄ Ｋ比へ温度の成膜適度の関係から得
た活性化エネルギーは、アプライド フィジックス レ
タース（ｋｐｐＪＬ４ｔｔ ＰＪｙｍｃ、ａ ＬＬ差
り番ａ、ａ ） 、 ＶｏＬ、 ４５ ．４６
、 ６２５〜６２５頁、（１９１３４）にて開示さ
れているように９、７ Ｋ ｃａｌ ／ｍｏｌと低いＯ
ちなみに熱ＣＶＤＫおける活性化エネルギーは１８ Ｋ
ｃｔｏＬＬ ／ｙｎｏｌ程度である。。
このよ５＆Ｃ光ＣＶＤでは活性化エネルギーが低いため
より低温で成膜できる。しかし、この方法においても十
分低温で成膜できるとは云えない。例えばＷ成膜の場合
、２００ を以上で成膜すると成膜直ｖｋ直ちに真空反
応室より空気中に取り出したとき表面が酸化してしまい
、タングステン膜をＬ８Ｉの配線等の用途に使用しよう
とした場合支障が起こる。したがって２００ｖ以下の低
温で成膜したいが、従来の光ＣＶＤでは２００Ｃにおけ
る成膜速度が通常ＩＱｎｍ／ｘｉル以下であり実用上十
分とは云えない。
より低温で成膜できる。しかし、この方法においても十
分低温で成膜できるとは云えない。例えばＷ成膜の場合
、２００ を以上で成膜すると成膜直ｖｋ直ちに真空反
応室より空気中に取り出したとき表面が酸化してしまい
、タングステン膜をＬ８Ｉの配線等の用途に使用しよう
とした場合支障が起こる。したがって２００ｖ以下の低
温で成膜したいが、従来の光ＣＶＤでは２００Ｃにおけ
る成膜速度が通常ＩＱｎｍ／ｘｉル以下であり実用上十
分とは云えない。
本発明の目的は上述した光ＣＶＤ法の問題点をなくし、
低温で高速に薄膜を形成できる気相薄膜形成装置及び方
法を提供するにある。
低温で高速に薄膜を形成できる気相薄膜形成装置及び方
法を提供するにある。
かかる目的を達成するために本発明では、Ｈ２ガスを用
いた光化学気相薄膜形成時に、基板上におけるＨ２の拡
散反応が律速であることに着目・し１反応の活性化エネ
ルギーを低下させ基板を加熱する温度を低くしても高速
で成膜する様、基板上ＫＨ２分子が吸着しＨ原子を生成
する反応機構を改め、気相中で既にＨ原子を生成させ気
。
いた光化学気相薄膜形成時に、基板上におけるＨ２の拡
散反応が律速であることに着目・し１反応の活性化エネ
ルギーを低下させ基板を加熱する温度を低くしても高速
で成膜する様、基板上ＫＨ２分子が吸着しＨ原子を生成
する反応機構を改め、気相中で既にＨ原子を生成させ気
。
相中のＨ原子が直接基板表面上に吸着し反応に寄与する
ようにした。
ようにした。
即ち、本発明では水素ガスが基板に到達する。
前に既にＨ原子を生成する手段を設けることを特徴とす
る。そのため本発明では薄膜を被着すべき基板の入った
反応容器にＨ２ガスを導入する直前でプラズマ化しＨ原
子を生成した後に反応容器に導入する様にした。
る。そのため本発明では薄膜を被着すべき基板の入った
反応容器にＨ２ガスを導入する直前でプラズマ化しＨ原
子を生成した後に反応容器に導入する様にした。
以下、本発明の実施例を図面に沿って詳しく説明する・
第１図には、本発明に従ってＨ２ガスを反応容器内に導
入する直前にプラズマ化する手段を設けた光化学気相薄
膜装置を簡略化して示しである。レーザ光源１よりレー
ザビーム１２が光ＣＶＤ用反応容器２に取り付けられた
照射窓Ｓを通してシリコンウェハ等の基板４上方空間に
照射される様になりている。また基板４はヒーターの設
けられた基板ステージ５に設置されている。原料ガスは
、ハロゲン化金属ガスポンベ６およびＨ２ボンベ７から
流量調節装置８により一定の流量で夫々の配管を通って
反応容器内に供給される。ここでＨ２ガスのみは、反応
容器２に導入する直前に石英管またはセラミック管等の
絶縁物で構成された放電管９でプラズマ化されＨ原子と
なって反応管内に導入される構造になっている。また反
応容器内の反応後の原料ガスはパルプ１０によって排気
量を調節され反応容器内の圧力が一定になる様に真空排
気装置１１により排気される。
第１図には、本発明に従ってＨ２ガスを反応容器内に導
入する直前にプラズマ化する手段を設けた光化学気相薄
膜装置を簡略化して示しである。レーザ光源１よりレー
ザビーム１２が光ＣＶＤ用反応容器２に取り付けられた
照射窓Ｓを通してシリコンウェハ等の基板４上方空間に
照射される様になりている。また基板４はヒーターの設
けられた基板ステージ５に設置されている。原料ガスは
、ハロゲン化金属ガスポンベ６およびＨ２ボンベ７から
流量調節装置８により一定の流量で夫々の配管を通って
反応容器内に供給される。ここでＨ２ガスのみは、反応
容器２に導入する直前に石英管またはセラミック管等の
絶縁物で構成された放電管９でプラズマ化されＨ原子と
なって反応管内に導入される構造になっている。また反
応容器内の反応後の原料ガスはパルプ１０によって排気
量を調節され反応容器内の圧力が一定になる様に真空排
気装置１１により排気される。
次にシリコン基板上にタングステン薄膜を形成する場合
を例にとり説明する。六フッ化タングステン（ＷＦ６’
）は１９［聰の光（ＡｒＦエキシマレーザ）に吸収を持
ち、この波長の光の照射を受けることにより活性化する
。ＷＦａ及びＨ２は夫夫のボンベ６．７より夫々の流量
調節装置８によりＷＦａ １０ ｃｃｒＩＬ、 Ｈ２６
０ｃｃｍに流量を調節し夫々の配管を通って反応容器２
内へ導入される。この時Ｈ２の配管は第１図に示された
様に反応容器２に導入される直前の部分が石英管で構成
されたマイクロ波プラズマ領域となっている。マイクロ
波の投入電力なａｏＷとしてＨ２分子をＨ２Ｊｌ＋Ｃ子
に解離させて反応容器内に導入する。基板４の温度は、
基板ステージ５に設けられたヒーターで１７０’ｅＫ加
熱しである。反応容器内の圧力を圧力センサの読みが５
ＴｏｒｒＫなる様真空排気装置１１の排気量をパルプに
より調節し、レーザビーム１２を反応容器内に照射する
。レーザ光は波長１９５３ｍ、 １パ／ｌ／、Ｃ当り２
００ｍＪ 、 １０Ｈｚの繰り返し回数で照射する。タ
ングステンが所定の膜厚まで形成された時レーザの発振
を止めレーザ照射を停止すると共にマイクロ波の電力投
入を停止しＨ２プラズマを消失させる。同時にパルプ１
０により原料ガスを停止する。以上の本発明による装置
及び方法によって形成したタングステン薄膜はオージェ
分光装置、４点抵抗測定装置により従来と同等の高純度
、低抵抗のものであることが確認された。一方、膜厚を
段差膜厚計で測定して成膜速度を測定したが、基板温度
１７０ででＨ２をプラズマ化せずに成膜した時には約５
０１７ｍ１ｘ であったのに対し、Ｈ２をプラズマ化し
て成膜した時には約５００１／ｒｎｉｎであった。
を例にとり説明する。六フッ化タングステン（ＷＦ６’
）は１９［聰の光（ＡｒＦエキシマレーザ）に吸収を持
ち、この波長の光の照射を受けることにより活性化する
。ＷＦａ及びＨ２は夫夫のボンベ６．７より夫々の流量
調節装置８によりＷＦａ １０ ｃｃｒＩＬ、 Ｈ２６
０ｃｃｍに流量を調節し夫々の配管を通って反応容器２
内へ導入される。この時Ｈ２の配管は第１図に示された
様に反応容器２に導入される直前の部分が石英管で構成
されたマイクロ波プラズマ領域となっている。マイクロ
波の投入電力なａｏＷとしてＨ２分子をＨ２Ｊｌ＋Ｃ子
に解離させて反応容器内に導入する。基板４の温度は、
基板ステージ５に設けられたヒーターで１７０’ｅＫ加
熱しである。反応容器内の圧力を圧力センサの読みが５
ＴｏｒｒＫなる様真空排気装置１１の排気量をパルプに
より調節し、レーザビーム１２を反応容器内に照射する
。レーザ光は波長１９５３ｍ、 １パ／ｌ／、Ｃ当り２
００ｍＪ 、 １０Ｈｚの繰り返し回数で照射する。タ
ングステンが所定の膜厚まで形成された時レーザの発振
を止めレーザ照射を停止すると共にマイクロ波の電力投
入を停止しＨ２プラズマを消失させる。同時にパルプ１
０により原料ガスを停止する。以上の本発明による装置
及び方法によって形成したタングステン薄膜はオージェ
分光装置、４点抵抗測定装置により従来と同等の高純度
、低抵抗のものであることが確認された。一方、膜厚を
段差膜厚計で測定して成膜速度を測定したが、基板温度
１７０ででＨ２をプラズマ化せずに成膜した時には約５
０１７ｍ１ｘ であったのに対し、Ｈ２をプラズマ化し
て成膜した時には約５００１／ｒｎｉｎであった。
これは、従来の方法ではＨ２が基板上で吸着した後Ｈ原
子に解離し反応していたのに対し、 Ｈ２をプラズマ化
し導入した時には基板に直接Ｈ原子が吸着し反応してお
り活性化エネルギーを著しく低下させたためと考えられ
る。
子に解離し反応していたのに対し、 Ｈ２をプラズマ化
し導入した時には基板に直接Ｈ原子が吸着し反応してお
り活性化エネルギーを著しく低下させたためと考えられ
る。
以上の実施例ではＡｒＦエキシマレーザ（入二ＮＪ５ｎ
ｒｎ）及びマイクロ波プラズマによるＷＦ４、Ｈ２を原
料ガスとした々ングステン薄膜形成プロセスの例を示し
たが、こねはレーザ及びマイクロ波に限るものではなく
、例えばレーザのかわりに低圧水銀灯、またマイクロ波
プラズマのかわりｋＲ，Ｆプラス１を用いても同様の効
果が得られることは自明の理である。またタングステン
薄膜に限らずモリブデン等のＨ２を用いるすべての導電
膜、半導電膜、絶縁膜の光ＣＶＤプロセスにおいて同様
の効果が得られることは自明の理である。
ｒｎ）及びマイクロ波プラズマによるＷＦ４、Ｈ２を原
料ガスとした々ングステン薄膜形成プロセスの例を示し
たが、こねはレーザ及びマイクロ波に限るものではなく
、例えばレーザのかわりに低圧水銀灯、またマイクロ波
プラズマのかわりｋＲ，Ｆプラス１を用いても同様の効
果が得られることは自明の理である。またタングステン
薄膜に限らずモリブデン等のＨ２を用いるすべての導電
膜、半導電膜、絶縁膜の光ＣＶＤプロセスにおいて同様
の効果が得られることは自明の理である。
以上述べたごとく本発明によれば、タングステン等の金
属薄膜を高純度で所望の基体上に形成することができる
ため半導体集積回路の配線形成プロセスの低温化が可能
となり、上記回路素子の高信頼化、高集積化に効果があ
る。
属薄膜を高純度で所望の基体上に形成することができる
ため半導体集積回路の配線形成プロセスの低温化が可能
となり、上記回路素子の高信頼化、高集積化に効果があ
る。
第１図は本発明の一実施例の構成を示す図である。
１・・・レーザ光源、
２・・・反応容器、
４・・・基板、
６・・・ハロゲン化金属カスボンベ、
７・・・Ｈ２ボンベ、
９・・・放電管。
手続補正書（方式）
事件の表示
昭和６０ 年特許願第 ６５５０１、発明の名称
気相薄膜形成装置及び方法補正をする者 １１件との１麗 特許出願人 名 称 １５１０１株式会トド 日 立
製作折代 理 人 補正の対象 願書と明細書全文 補正の内容
気相薄膜形成装置及び方法補正をする者 １１件との１麗 特許出願人 名 称 １５１０１株式会トド 日 立
製作折代 理 人 補正の対象 願書と明細書全文 補正の内容
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、所定の波長の光に吸収を持つ原料ガスと水素ガスを
反応容器に導入し、一定圧力に保つ手段と、水素ガスの
みを反応容器に導入する直前でプラズマ化し水素原子を
生成した後に反応容器に導入する手段と、前記光に吸収
を持つ原料ガスに対して反応容器内で所定の波長の光を
照射する手段を有することを特徴とする気相薄膜形成装
置。 ２、所定の基体表面上に目的とする薄膜を形成するため
の反応において、水素ガスのみをプラズマ化して水素原
子を先成し、一方所定の波長に吸収を持つ原料ガスにそ
の波長の光を照射し活性化させることによって上記反応
を高速化することを特徴とする気相薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6350185A JPS61224318A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 気相薄膜形成装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6350185A JPS61224318A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 気相薄膜形成装置及び方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61224318A true JPS61224318A (ja) | 1986-10-06 |
Family
ID=13231040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6350185A Pending JPS61224318A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 気相薄膜形成装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61224318A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63134662A (ja) * | 1986-11-22 | 1988-06-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 高硬度窒化硼素の合成法 |
| JPH01301865A (ja) * | 1988-05-30 | 1989-12-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 薄膜成長方法および薄膜成長装置 |
| US4919077A (en) * | 1986-12-27 | 1990-04-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor producing apparatus |
| US4986214A (en) * | 1986-12-16 | 1991-01-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Thin film forming apparatus |
-
1985
- 1985-03-29 JP JP6350185A patent/JPS61224318A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63134662A (ja) * | 1986-11-22 | 1988-06-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 高硬度窒化硼素の合成法 |
| US4986214A (en) * | 1986-12-16 | 1991-01-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Thin film forming apparatus |
| US4919077A (en) * | 1986-12-27 | 1990-04-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor producing apparatus |
| JPH01301865A (ja) * | 1988-05-30 | 1989-12-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 薄膜成長方法および薄膜成長装置 |
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