Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP2717972B2 - 薄膜の形成方法およびその装置 - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP2717972B2 - 薄膜の形成方法およびその装置 - Google Patents

薄膜の形成方法およびその装置

Info

Publication number
JP2717972B2
JP2717972B2 JP22711888A JP22711888A JP2717972B2 JP 2717972 B2 JP2717972 B2 JP 2717972B2 JP 22711888 A JP22711888 A JP 22711888A JP 22711888 A JP22711888 A JP 22711888A JP 2717972 B2 JP2717972 B2 JP 2717972B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
thin film
source
substrate
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP22711888A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0274029A (ja
Inventor
純一 渡部
謙次 岡元
精威 佐藤
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP22711888A priority Critical patent/JP2717972B2/ja
Publication of JPH0274029A publication Critical patent/JPH0274029A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2717972B2 publication Critical patent/JP2717972B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 原子層エピタキシ−法とそれに適用する装置に関し、 不純物含有の少ない高品質な薄膜を、しかも、高速に
成長させることを目的とし、 反応チャンバ内において同一方向に定常流れを有する
複数の原料ガスの間に、同一方向に定常流れを有する不
活性ガスを介在させ、被成長基板を該不活性ガスを横切
つて前記複数の原料ガスの流れの中に交互に移動させて
原子層エピタキシャル成長させるようにしたことを特徴
とし、 薄膜形成装置は、扇形の反応チャンバを主体とし、該
反応チャンバの要め部にオリフィス弁とターボ分子ポン
プを配置し、同チャンバの先端部の中央に不活性ガス導
入口の両側にそれぞれ原料ガス導入口を配置し、被成長
基板を前記チャンバ内の先端部と要め部の中間に位置さ
せて移動するように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は薄膜の形成方法とその装置に係り、特に原子
層エピタキシ−法とそれに適用する装置に関する。
近年、単原子層レベルで成長を制御できる原子層エピ
タキシ−(ALE;Atomic Layer Epitaxy)法によつて高品
質な半導体薄膜を形成する方法が研究されており、その
将来性が期待されている。また、絶縁膜も高品位な膜質
のものが望まれて、不純物・膜欠陥などのない高耐圧・
無欠陥・長寿命な絶縁膜が要望されている。
〔従来の技術〕
原子層エピタキシ−法は複数の異種原料ガスを交互に
切り換えて被成長基板面に導入し1原子層づつ形成する
方法で、通常の化学気相成長(CVD)法は原料ガスが被
成長基板の上部で反応して被着することが起こるが、原
子層エピタキシ−法は一層ずつ積層して確実に被成長基
板面で反応するためにCVD法に比べて高品質な薄膜が形
成できるとして注目されている方法である。
第4図はその原子層エピタキシ−法を適用する従来の
薄膜形成装置の断面図を示しており、1は反応管,2は被
成長基板,3はオリフィス弁,4は真空ポンプ,5は原料ガス
Aの導入口,6は原料ガスBの導入口,7はバリアガスの導
入口,5V,6V,7Vはそれらの開閉バルブである。このよう
な薄膜形成装置は、バリアガスおよび原料ガスA,Bの切
り換えによつて被成長基板面を流れるガスの種類を切り
換えて1原子層づつ形成する方法が採られる。
また、このような薄膜形成装置の他に、原料ガスA,B
を別々の仕切られたチャンバ内に流入させておき、被成
長基板をその両チャンバ間に移動させる方法を採る薄膜
形成装置も提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、それらの方式による原子層エピタキシ−法
は原料ガスAと原料ガスBとの切り換えの間に流す遮蔽
用バリアガスの量と時間が不十分であつたり、また、ガ
スの淀みやすい部分(反応チャンバの壁面やガス導入口
近傍など)ができ、原料ガスが被成長基板面以外の部分
で反応して薄膜が異常成長し、そのように異常成長した
薄膜は剥離され易いためにガスの流れに乗つて被成長基
板面に達し、被成長基板面に形成される薄膜中で不純物
になる問題があり、そうして薄膜の品質が低下する。
本発明はそのような問題点を軽減して、不純物含有の
少ない高品質な薄膜を、しかも、高速に形成することを
目的とした薄膜の形成方法とその装置を提案するもので
ある。
〔課題を解決するための手段〕 その課題は、反応チャンバ内において同一方向に定常
流れを有する複数の原料ガスの間に、同一方向に定常流
れを有する不活性ガスを介在させ、被成長基板を該不活
性ガスを横切つて前記複数の原料ガスの流れの中に交互
に移動させて原子層エピタキシャル成長させるようにし
た薄膜の形成方法によつて解決される。
また、それを実施する薄膜形成装置として、第1図に
示す実施例図のように、扇形の反応チャンバ10の要め部
11にオリフィス弁OFとターボ分子ポンプVPを配置し、同
チャンバの先端部12の中央に不活性ガス導入口Ncの両側
にそれぞれ原料ガス導入口Na,Nbを配置し、被成長基板
Wを前記チャンバ内の先端部と要め部の中間に位置させ
て移動するように構成にする。
〔作 用〕
即ち、本発明は、複数の原料ガスの流れの間に不活性
ガスの流れを介在させ、これらを同一方向の定常流れと
して被成長基板を移動させて原子層エピタキシャル成長
させる。
それを実施するための装置は、例えば、扇形反応チャ
ンバの要め部にオリフィス弁とターボ分子ポンプなどの
排気系を配置し、扇先端部に原料ガス,不活性ガスの導
入口を設けてそれらの定常流れをつくり、被成長基板W
はその中間に位置させて定常流れの中を移動するような
構造にする。
そうすれば、ガスの淀み部分で原料ガスが反応して異
常成長する問題もなくなり、且つ、ガス切り換えの必要
もないから、高品質な薄膜を高速に成長できる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して実施例によつて詳細に説明す
る。
第1図は本発明の第1実施例にかかる薄膜形成装置の
概念図を示しており、第2図はその斜視図である。図中
の10は扇形の反応チャンバ,11はその要め部,12は扇先端
部,Wは被成長基板,OFはオリフィス,VPはターボ分子ポン
プ,Ncは不活性ガス導入口,NaはA原料ガス導入口,Nbは
B原料ガス導入口,Vc,Va,Vbはそれらの導入口に付属し
た開閉バルブである。本装置は不活性ガスを中央にして
両側に原料ガスを流して定常流れをつくり、被成長基板
Wを原料ガスの間に往復移動させて成長するような構成
である。被成長基板Wの移動機構は図示していないが、
例えば、移動区間にベルトを配置して、その上に被成長
基板Wを載置し、反応チャンバの外部からベローズ封止
を介してモータ駆動によつて左右に移動させる方法を用
いる。
このような第1図に示す薄膜形成装置によつて、例え
ば、GaAs結晶薄膜を形成する場合を説明すると、まず、
ターボ分子ポンプVPによつて5×10-7Torrまで排気し、
被成長基板Wを300℃に加熱した後、最初に、中央の開
閉バルブVcを開けてAr(アルゴン)ガスを不活性ガス導
入口Ncから1000sccm流入し、反応チャンバ11内の圧力が
1Torrになるようにオリフィス弁OFを調整する。次に、
開閉バルブVa,Vbを開けてA反応ガス導入口Naから水素
(H2)をキャリアガスとしたトリエチルガリウム(Ga
(C2H5)ガスを50sccm流入し、且つ、B反応ガス導
入口NbからH2をキャリアガスとしたアルシン(AsH3)ガ
スを50sccm流入する。この時、中央のArガスの流れのた
めにH2+Ga(C2H5ガスとH2+Ga(C2H5ガスとは
混合せず、定常な流れがつくられる。
そのようにしてつくられた定常流れを乱さないよう
に、被成長基板Wを往復速度5秒の周期でArガスの流れ
を越えてH2+Ga(C2H5ガスとH2+Ga(C2H5ガス
との間を移動させる。その操作を500回繰り返して500分
子層からなるGaAs結晶薄膜を成長する。このような形成
法によれば、原料ガスを切り換える必要がないから、成
長速度が速くて薄膜が形成でき、しかも、異常成長がな
いために、成長したGaAs結晶薄膜は薄膜中に不純物の混
入が観察されず、高品質な薄膜が形成された。
次に、第3図は本発明の第2実施例にかかる薄膜形成
装置の概念図を示しており、第1図と同一部材には同一
記号が付けてあるが、その他のSaはA原料ガス源容器,S
bはB原料ガス源容器,Ha,Hbはキャリアガス流入口であ
る。本装置は第1図で説明した構成の特徴の他に、A原
料ガス導入口Na,B原料ガス導入口Nbに直接開閉バルブを
設けず、A原料ガス源容器Sa,B原料ガス源容器Sbへのキ
ャリアガスの流入・停止によつて反応ガスの反応管への
流入・停止をおこなう装置で、開閉バルブVa,Vbは容器S
a,Sbより後のキャリアガス流入口側に設けてある。この
ような装置は腐食性の強い反応ガスを用いて薄膜を形成
する場合に使用される。例えば、Al2O3(アルミナ)は
従来のCVD法では十分な絶縁耐圧が得られず、そのため
に原子層エピタキシ−法が用いられているが、そのよう
なAl2O3薄膜の形成に使用して有効な装置である。
第3図に示す薄膜形成装置(II)によつてAl2O3薄膜
を形成する場合について説明すると、ターボ分子ポンプ
VPによつて5×10-4Torrまで排気し、被成長基板Wを30
0℃に加熱した後、最初に、中央の開閉バルブVcを開け
てArガスを不活性ガス導入口Ncから1000sccm流入し、反
応チャンバ11内の圧力が1Torrになるようにオリフィス
弁OFを絞る。次に、A原料ガス源容器SaにAlCl3(塩化
アルミニウム)を収容し、110℃に加熱して開閉バルブV
aを開け、また、B原料ガス源容器Sbに水を収容して開
閉バルブVbを開けて、キャリアガスとしてArガスをキャ
リアガス流入口Ha,Hbから流入してAr+AlCl3ガスとAr+
水蒸気の定常流れを形成する。この時、中央のArガスの
流れのためにAr+AlCl3ガスとAr+水蒸気ガスとは混合
されない。
かくしてつくられた定常流れを乱さないように、被成
長基板Wを往復速度5秒の周期でArガスの流れを越えて
Ar+AlCl3ガスとAr+水蒸気ガスとの間を移動させ、そ
の操作を3000回繰り返して2000分子層からなるアルミナ
多結晶薄膜を成長する。このようなアルミナ薄膜はガス
切り換えが不要のために成長速度が速く、しかも、被成
長基板面以外での異常成長がなく、従って、ピンホール
が観察されず、薄膜中に不純物粒子が見られず、絶縁耐
圧の高いアルミナ薄膜が得られる。
このようなアルミナ薄膜はELパネルの絶縁層などに利
用して、その品質を向上させることができる。
〔発明の効果〕
以上の実施例の説明から明らかなように、本発明にか
かる薄膜の形成方法および装置によれば、異常成長が薄
膜中に含まれず、高品質な結晶薄膜,多結晶薄膜が得ら
れて、しかも、高速に形成できて製造コストを低下させ
ることができ、半導体装置その他の電子デバイスの発展
に大きく寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例にかかる薄膜形成装置の概
念図、 第2図は第1図の薄膜形成装置の斜視図、 第3図は本発明の第2実施例にかかる薄膜形成装置の概
念図、 第4図は従来の薄膜形成装置の概念図である。 図において、 10は扇形反応チャンバ、 11は要め部、 12は扇先端部、 VPはターボ分子ポンプ、 OFはオリフィス弁、 Wは被成長基板、 Ncは不活性ガス導入口、 NaはA原料ガス導入口、 NbはB原料ガス導入口、 Vc,Va,Vbは開閉バルブ、 SaはA原料ガス源容器、 SbはB原料ガス源容器、 Ha,Hbはキャリアガス流入口 を示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−32531(JP,A) 特開 昭63−292620(JP,A) 特開 昭64−51395(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】反応チャンバ(10)内において同一方向に
    定常流れを有する複数の原料ガスの間に、同一方向に定
    常流れを有する不活性ガスを介在させ、被成長基板
    (W)を該不活性ガスを横切つて前記複数の原料ガスの
    流れの中に交互に移動させて原子層エピタキシャル成長
    させるようにしたことを特徴とする薄膜の形成方法。
  2. 【請求項2】前記原料ガスの反応チャンバ(10)への流
    入・停止を原料ガス源へのキャリアガスの流入・停止に
    よつておこなうようにしたことを特徴とする請求項1記
    載の薄膜の形成方法。
  3. 【請求項3】扇形の反応チャンバ(10)を主体とし、該
    反応チャンバの要め部(11)にオリフィス弁(OF)とタ
    ーボ分子ポンプ(VP)を配置し、同チャンバの先端部
    (12)の中央に不活性ガス導入口(Nc)の両側にそれぞ
    れ原料ガス導入口(Na,Nb)を配置し、被成長基板
    (W)を前記チャンバ内の先端部と要め部の中間に位置
    させて移動するように構成したことを特徴とする薄膜形
    成装置。
JP22711888A 1988-09-09 1988-09-09 薄膜の形成方法およびその装置 Expired - Fee Related JP2717972B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22711888A JP2717972B2 (ja) 1988-09-09 1988-09-09 薄膜の形成方法およびその装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22711888A JP2717972B2 (ja) 1988-09-09 1988-09-09 薄膜の形成方法およびその装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0274029A JPH0274029A (ja) 1990-03-14
JP2717972B2 true JP2717972B2 (ja) 1998-02-25

Family

ID=16855759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22711888A Expired - Fee Related JP2717972B2 (ja) 1988-09-09 1988-09-09 薄膜の形成方法およびその装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2717972B2 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2763222B2 (ja) * 1991-12-13 1998-06-11 三菱電機株式会社 化学気相成長方法ならびにそのための化学気相成長処理システムおよび化学気相成長装置
US5480818A (en) * 1992-02-10 1996-01-02 Fujitsu Limited Method for forming a film and method for manufacturing a thin film transistor
US6620723B1 (en) 2000-06-27 2003-09-16 Applied Materials, Inc. Formation of boride barrier layers using chemisorption techniques
US6551929B1 (en) 2000-06-28 2003-04-22 Applied Materials, Inc. Bifurcated deposition process for depositing refractory metal layers employing atomic layer deposition and chemical vapor deposition techniques
US6951804B2 (en) 2001-02-02 2005-10-04 Applied Materials, Inc. Formation of a tantalum-nitride layer
US6878206B2 (en) 2001-07-16 2005-04-12 Applied Materials, Inc. Lid assembly for a processing system to facilitate sequential deposition techniques
US7049226B2 (en) 2001-09-26 2006-05-23 Applied Materials, Inc. Integration of ALD tantalum nitride for copper metallization
US6911391B2 (en) 2002-01-26 2005-06-28 Applied Materials, Inc. Integration of titanium and titanium nitride layers
US7262133B2 (en) 2003-01-07 2007-08-28 Applied Materials, Inc. Enhancement of copper line reliability using thin ALD tan film to cap the copper line

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0274029A (ja) 1990-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2712367B2 (ja) 薄膜の形成方法およびその装置
JP2743471B2 (ja) ▲iii▼―v族化合物半導体の気相成長装置
US5250148A (en) Process for growing GaAs monocrystal film
US5711813A (en) Epitaxial crystal growth apparatus
JPH05102189A (ja) 薄膜形成方法、シリコン薄膜及びシリコン薄膜トランジスタの形成方法
JP2717972B2 (ja) 薄膜の形成方法およびその装置
JPH06132236A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH01290221A (ja) 半導体気相成長方法
JPS6291495A (ja) 半導体薄膜気相成長法
JPH01313927A (ja) 化合物半導体結晶成長方法
JPH04162418A (ja) 化学気相成長法
JP3895410B2 (ja) Iii−v族窒化物結晶膜を備えた素子、およびその製造方法
JP2587624B2 (ja) 化合物半導体のエピタキシヤル結晶成長方法
JP3952556B2 (ja) 分子線エピタキシ装置
JPH02116120A (ja) 結晶成長方法
JPS6355193A (ja) 化合物半導体結晶成長装置
JP3242333B2 (ja) 化合物半導体気相成長装置及びそれを用いた成長方法
JPS60131968A (ja) 気相成長装置
JP2567228B2 (ja) 半導体結晶のエピタキシャル成長法
JPS63204718A (ja) 有機金属気相成長装置
JP2753832B2 (ja) 第▲iii▼・v族化合物半導体の気相成長法
JPH02117128A (ja) 化合物半導体装置の製造方法
JPH02230721A (ja) 3―v族化合物半導体の気相成長装置
JPH0472719A (ja) 半導体気相成長装置
JPS6364994A (ja) 化合物半導体結晶成長装置

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees