JPH0645893B2 - 薄膜の形成方法 - Google Patents
薄膜の形成方法Info
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- JPH0645893B2 JPH0645893B2 JP1036125A JP3612589A JPH0645893B2 JP H0645893 B2 JPH0645893 B2 JP H0645893B2 JP 1036125 A JP1036125 A JP 1036125A JP 3612589 A JP3612589 A JP 3612589A JP H0645893 B2 JPH0645893 B2 JP H0645893B2
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、化学的気相成長法による薄膜の形成方法に関
する。
する。
化学的気相成長（ＣＶＤ）法は、原料ガスと基板表面か
らなる系に対して何らかの形でエネルギーを供給するこ
とで化学反応を進行させ、基板上に膜を形成する技術で
あり、各種半導体装置の製造プロセスにおいて、半導体
膜、絶縁膜、金属膜の形成に利用されている。半導体装
置の形造プロセスに多く用いられている減圧ＣＶＤ法で
は、反応律速の温度範囲を用いるのが一般的であり、量
産性に優れており、大口径のウェーハに均一性良く膜を
形成することができる。
らなる系に対して何らかの形でエネルギーを供給するこ
とで化学反応を進行させ、基板上に膜を形成する技術で
あり、各種半導体装置の製造プロセスにおいて、半導体
膜、絶縁膜、金属膜の形成に利用されている。半導体装
置の形造プロセスに多く用いられている減圧ＣＶＤ法で
は、反応律速の温度範囲を用いるのが一般的であり、量
産性に優れており、大口径のウェーハに均一性良く膜を
形成することができる。
減圧ＣＶＤ法で表面反応が律速となるような場合には基
板の種類による選択性が表れることがある。その代表的
な例が高融点金属材料であるＷをWF6とH2を原料ガスに
用いて形成する場合であり、「ジャーナル オブ エレ
クトロケミカル ソサイアティ ヴォリューム １３
１，ナンバー６（１９８４），第１４２７頁から第１４
３３頁（Journal of Electrochemical Soc.１３１
（６），１４２７（１９８４））」において詳しく論じ
られている。この系ではＨ原子によるWF6の還元反応を
起こす必要があるが、H2分子の解離がＳｉや金属の表面
でしか起こらないため、それらの上にのみ選択的に膜形
成が生じる。この現象は半導体装置のコンタクトやスル
ーホールにのみＷを埋め込む技術として期待されてい
る。
板の種類による選択性が表れることがある。その代表的
な例が高融点金属材料であるＷをWF6とH2を原料ガスに
用いて形成する場合であり、「ジャーナル オブ エレ
クトロケミカル ソサイアティ ヴォリューム １３
１，ナンバー６（１９８４），第１４２７頁から第１４
３３頁（Journal of Electrochemical Soc.１３１
（６），１４２７（１９８４））」において詳しく論じ
られている。この系ではＨ原子によるWF6の還元反応を
起こす必要があるが、H2分子の解離がＳｉや金属の表面
でしか起こらないため、それらの上にのみ選択的に膜形
成が生じる。この現象は半導体装置のコンタクトやスル
ーホールにのみＷを埋め込む技術として期待されてい
る。
しかし、この方法ではＷ膜を配線材料としてSiO2やSi3N
4といった絶縁膜上に形成することが困難であるという
欠点がある。温度を７００℃以上にすれば気相中で還元
反応が起こりSiO2上にＷが降り積もって膜が形成される
が、極めて基板との接着性が低く、膜自体のストレスで
簡単に剥がれてしまう。
4といった絶縁膜上に形成することが困難であるという
欠点がある。温度を７００℃以上にすれば気相中で還元
反応が起こりSiO2上にＷが降り積もって膜が形成される
が、極めて基板との接着性が低く、膜自体のストレスで
簡単に剥がれてしまう。
SiO2上にＷ膜をＣＶＤ法で形成する一手段としてレーザ
ＣＶＤ法があり、「第２０回固体素子材料コンファレン
ス予稿集第８９頁から第９２頁」において報告されてい
る。この方法によれば、気相中でエキシマレーザ光を吸
収したWF6とH2が反応してＷ原子が生成され、Ｓｉ基板
上と同程度の４００℃前後の低い基板温度でSiO2上にス
トレスの小さいＷ膜を形成できる。
ＣＶＤ法があり、「第２０回固体素子材料コンファレン
ス予稿集第８９頁から第９２頁」において報告されてい
る。この方法によれば、気相中でエキシマレーザ光を吸
収したWF6とH2が反応してＷ原子が生成され、Ｓｉ基板
上と同程度の４００℃前後の低い基板温度でSiO2上にス
トレスの小さいＷ膜を形成できる。
また、SiO2表面にＳｉをイオン打ち込みした後、表面を
エッチングしてＳｉを表面に露出させそのＳｉによりWF
6を還元することでSiO2上にＷ膜を形成可能なことが、
「ジャーナル オブ エレクトロケミカル ソサイアテ
ィ ヴォリューム １３５，ナンバー７（１９８８），
第１７３０頁から第１７３４頁（Journal of Electroch
emical Soc.１３５（７），１７３０（１９８８））」
で報告されている。
エッチングしてＳｉを表面に露出させそのＳｉによりWF
6を還元することでSiO2上にＷ膜を形成可能なことが、
「ジャーナル オブ エレクトロケミカル ソサイアテ
ィ ヴォリューム １３５，ナンバー７（１９８８），
第１７３０頁から第１７３４頁（Journal of Electroch
emical Soc.１３５（７），１７３０（１９８８））」
で報告されている。
レーザＣＶＤ法では、気相反応を利用しているため形成
されたＷ膜とSiO2の接着性は低く、高温でのアニールを
行わなくては接着性は改善されないという問題点が残っ
ている。
されたＷ膜とSiO2の接着性は低く、高温でのアニールを
行わなくては接着性は改善されないという問題点が残っ
ている。
Ｓｉのイオン打ち込みを利用した方法では１０17／cm2
程度のドーズ量を加速電圧２５keVで打ち込む必要があ
り、スループットの向上が難しい。また、一旦打ち込ん
だＳｉをSiO2表面に露出させるためのエッチングが必要
で、工程数が増加する。本発明の目的は、上記のような
問題を解決し、SiO2上にＷ膜を形成する実用的な方法を
提供することにある。
程度のドーズ量を加速電圧２５keVで打ち込む必要があ
り、スループットの向上が難しい。また、一旦打ち込ん
だＳｉをSiO2表面に露出させるためのエッチングが必要
で、工程数が増加する。本発明の目的は、上記のような
問題を解決し、SiO2上にＷ膜を形成する実用的な方法を
提供することにある。
本発明では上記の課題を、触媒反応を利用して解決し
た。触媒物質あるいはその化合物を反応容器内に気体，
液体あるいは固体の形態で導入することができる。また
膜形成前、あるいは膜形成中に基板表面に中性ビーム、
あるいはイオンビームの形態で照射しても良い。場合に
よっては、触媒あるいはその化合物の中性ビーム、ある
いはイオンビームを膜形成中に基板表面に直接照射され
ないように雰囲気中に照射しても良い。ここでは以下、
Ｗ膜をSiO2上に形成するためにH2分子の解離触媒である
Ｔｉを用いた場合について詳細に説明する。
た。触媒物質あるいはその化合物を反応容器内に気体，
液体あるいは固体の形態で導入することができる。また
膜形成前、あるいは膜形成中に基板表面に中性ビーム、
あるいはイオンビームの形態で照射しても良い。場合に
よっては、触媒あるいはその化合物の中性ビーム、ある
いはイオンビームを膜形成中に基板表面に直接照射され
ないように雰囲気中に照射しても良い。ここでは以下、
Ｗ膜をSiO2上に形成するためにH2分子の解離触媒である
Ｔｉを用いた場合について詳細に説明する。
減圧ＣＶＤ法でＷ膜を形成する際の原料ガスはWF6とH2
であり、Ｗ原子を生成するためにＨ原子でWF6を還元す
る必要がある。しかし、H2分子が低温で解離するために
は金属表面が必要である。Ｓｉ上のＷ膜形成の場合、最
初にWF6のＳｉによる還元反応で薄いＷ膜が形成される
ので、引き続いて起こるＷ上でのH2の解離吸着によって
生成した水素原子によってWF6が還元され厚いＷ膜がＳ
ｉ上に形成される。このような反応はSiO2上では起こら
ないために、Ｓｉ上にのみ選択的にＷ膜が形成されるこ
とになる。
であり、Ｗ原子を生成するためにＨ原子でWF6を還元す
る必要がある。しかし、H2分子が低温で解離するために
は金属表面が必要である。Ｓｉ上のＷ膜形成の場合、最
初にWF6のＳｉによる還元反応で薄いＷ膜が形成される
ので、引き続いて起こるＷ上でのH2の解離吸着によって
生成した水素原子によってWF6が還元され厚いＷ膜がＳ
ｉ上に形成される。このような反応はSiO2上では起こら
ないために、Ｓｉ上にのみ選択的にＷ膜が形成されるこ
とになる。
本発明ではH2分子を解離する触媒を用いてＨ原子を生成
することで、SiO2上にＷ膜を形成する。多くの遷移金属
はH2分子の解離触媒として働くが、その一例としてＴｉ
を用いる。例えば薄いＴｉ膜をSiO2上に薄く形成してお
けば、H2分子がＴｉ表面に解離吸着し生成されたＨ原子
がWF6を還元するのでSiO2上にもＷ膜を形成することが
できる。一旦Ｗ膜が形成されれば、Ｗ膜上でのH2分子の
解離により厚いＷ膜が形成される。Ｔｉは触媒として働
き、H2分子を解離する際に消費されないので、Ｔｉ膜の
厚さは極めて薄くてよく、例えば一原子層程度（ドーズ
量に換算して１０15／cm2程度）でも良い。このため、
Ｔｉ膜の形成手段としてＴｉ、あるいはその化合物の中
性ビームあるいは低エネルギー（１ｋｅＶ以下）イオン
ビームのSiO2表面への照射を用いることができる。
することで、SiO2上にＷ膜を形成する。多くの遷移金属
はH2分子の解離触媒として働くが、その一例としてＴｉ
を用いる。例えば薄いＴｉ膜をSiO2上に薄く形成してお
けば、H2分子がＴｉ表面に解離吸着し生成されたＨ原子
がWF6を還元するのでSiO2上にもＷ膜を形成することが
できる。一旦Ｗ膜が形成されれば、Ｗ膜上でのH2分子の
解離により厚いＷ膜が形成される。Ｔｉは触媒として働
き、H2分子を解離する際に消費されないので、Ｔｉ膜の
厚さは極めて薄くてよく、例えば一原子層程度（ドーズ
量に換算して１０15／cm2程度）でも良い。このため、
Ｔｉ膜の形成手段としてＴｉ、あるいはその化合物の中
性ビームあるいは低エネルギー（１ｋｅＶ以下）イオン
ビームのSiO2表面への照射を用いることができる。
イオンビームを用いることの大きな利点は、マスクを通
して照射することでSiO2上の一部にのみ触媒であるＴｉ
膜を選択形成できる点である。反応容器内の原料ガスの
圧力や基板の温度を、表面反応が優勢に生じる条件にし
ておけば、イオン照射を行った部分にのみ選択的にＷ膜
を形成できる。さらに、液体金属イオン源を用いた収束
イオンビームを利用すれば、サブミクロンの配線パター
ンを本発明の方法で形成することができる。
して照射することでSiO2上の一部にのみ触媒であるＴｉ
膜を選択形成できる点である。反応容器内の原料ガスの
圧力や基板の温度を、表面反応が優勢に生じる条件にし
ておけば、イオン照射を行った部分にのみ選択的にＷ膜
を形成できる。さらに、液体金属イオン源を用いた収束
イオンビームを利用すれば、サブミクロンの配線パター
ンを本発明の方法で形成することができる。
また、Ｔｉの薄膜を形成する手法として、真空蒸着ある
いはスパッタリング法を用いることもできる。
いはスパッタリング法を用いることもできる。
WF6とH2を原料ガスに用い、Ｔｉの触媒作用を利用してS
iO2上にＷ膜を形成する際、膜形成の初期の段階で基板
に光を照射することが有効である。Ｆ系の原料ガスを用
いているので温度や圧力といったＣＶＤの条件によって
は、膜形成よりもエッチングの方が優勢に起ってしまう
ことがある。そのような場合、気相中あるいは基板表面
に吸着した原料ガス分子に吸収される波長の光を照射す
ることで、膜形成反応を優勢に起こすことができる。
iO2上にＷ膜を形成する際、膜形成の初期の段階で基板
に光を照射することが有効である。Ｆ系の原料ガスを用
いているので温度や圧力といったＣＶＤの条件によって
は、膜形成よりもエッチングの方が優勢に起ってしまう
ことがある。そのような場合、気相中あるいは基板表面
に吸着した原料ガス分子に吸収される波長の光を照射す
ることで、膜形成反応を優勢に起こすことができる。
以上の説明はWF6とH2を原料ガスに用いたＣＶＤ法にお
いて、Ｔｉを用いればSiO2にＷ膜を形成できるというも
のであった。一般的に、低温における半導体や絶縁膜の
形成速度を向上させるためにいろいろな触媒を利用する
ことも考えられる。
いて、Ｔｉを用いればSiO2にＷ膜を形成できるというも
のであった。一般的に、低温における半導体や絶縁膜の
形成速度を向上させるためにいろいろな触媒を利用する
ことも考えられる。
触媒は化学反応の経路を替え活性化エネルギーを低下さ
せることができる。その結果、従来のＣＶＤ法では形成
できなかった基板と膜の組合せを実現できるほか、種々
の半導体や絶縁膜の低温における形成速度を向上させる
ことができる。
せることができる。その結果、従来のＣＶＤ法では形成
できなかった基板と膜の組合せを実現できるほか、種々
の半導体や絶縁膜の低温における形成速度を向上させる
ことができる。
本発明の実施例に用いた装置の概略を第１図に示す。全
体は、反応容器８，光源５，イオン源１２の三つの部分
から構成されている。
体は、反応容器８，光源５，イオン源１２の三つの部分
から構成されている。
〈実施例１〉 本実施例は、SiO2膜上にH2の解離吸着触媒であるＴｉの
薄い層をイオンビーム照射を用いて形成し、その上で形
成されたＨ原子によりWF6を還元することによりＷ膜をS
iO2上に形成させるものである。
薄い層をイオンビーム照射を用いて形成し、その上で形
成されたＨ原子によりWF6を還元することによりＷ膜をS
iO2上に形成させるものである。
まず表面に厚さ１００ｎｍのSiO2膜を熱酸化によって形
成したＳｉの基板１０を反応容器８内の試料台を兼ねた
ヒータ９上に設置して１０-5Ｐａまで高真空排気系１４
により排気した後、イオン源１２との間のゲートバルブ
１１を開き、Ｔｉイオンビームを照射して基板１０のSi
O2表面全体に一原子層程度のＴｉ膜を形成した。この
際、Ｔｉイオンビームの原料ガスには原料ガス供給系１
３からのTiCl4を用い、加速電圧は１keV以下とした。低
い加速電圧を用いることにより、ＴｉがSiO2内に打ち込
まれないようにした。
成したＳｉの基板１０を反応容器８内の試料台を兼ねた
ヒータ９上に設置して１０-5Ｐａまで高真空排気系１４
により排気した後、イオン源１２との間のゲートバルブ
１１を開き、Ｔｉイオンビームを照射して基板１０のSi
O2表面全体に一原子層程度のＴｉ膜を形成した。この
際、Ｔｉイオンビームの原料ガスには原料ガス供給系１
３からのTiCl4を用い、加速電圧は１keV以下とした。低
い加速電圧を用いることにより、ＴｉがSiO2内に打ち込
まれないようにした。
次に、ゲートバルブ１１を閉じて反応容器８側の排気系
を低真空排気系１５に切り替えた後、Ｗ膜形成用の原料
ガスWF6とH2を原料ガス供給系１より反応容器８内に導
入してSiO2表面にＷ膜を形成した。この時の基板温度は
３００℃、WF6とH2の流量比は１：１００で全圧は0.2To
orとした。
を低真空排気系１５に切り替えた後、Ｗ膜形成用の原料
ガスWF6とH2を原料ガス供給系１より反応容器８内に導
入してSiO2表面にＷ膜を形成した。この時の基板温度は
３００℃、WF6とH2の流量比は１：１００で全圧は0.2To
orとした。
本実施例におけるＴｉの役割は〔課題を解決するための
手段〕の項で説明したとおりである。形成されたＷ膜を
オージェ電子分光分析法と二次イオン質量分析法で評価
した結果、単位面積あたりに換算して約１０15個／cm2
のＴｉが検出された。これは、一原子層に大体対応して
おり、Ｔｉが膜形成中に失われておらず、触媒として働
いたことが確認された。
手段〕の項で説明したとおりである。形成されたＷ膜を
オージェ電子分光分析法と二次イオン質量分析法で評価
した結果、単位面積あたりに換算して約１０15個／cm2
のＴｉが検出された。これは、一原子層に大体対応して
おり、Ｔｉが膜形成中に失われておらず、触媒として働
いたことが確認された。
本実施例で明らかになったように、H2分子の解離触媒で
あるＴｉを用いることにより気相反応が生じないような
低温でＷ膜をSiO2上に形成することができた。本方法で
形成した膜は基板との接着性が良好で、厚さ５μｍのＷ
膜を形成しても剥離することがなかった。
あるＴｉを用いることにより気相反応が生じないような
低温でＷ膜をSiO2上に形成することができた。本方法で
形成した膜は基板との接着性が良好で、厚さ５μｍのＷ
膜を形成しても剥離することがなかった。
またイオン照射の後基板８を光源５の方向に回転させて
おいて、ＣＶＤ中に光源５より波長１９３ｎｍのＡｒＦ
エキシマレーザ光６を光学系４によりそのビーム径を拡
大して、このビーム径を拡大されたレーザ光７を基板１
０の表面に垂直に照射したところ、Ｗ膜の形成速度を一
桁程度速くすることができた。尚、レーザ光照射中はパ
ージガス供給系２よりＡｒガスを光導入用窓３の近傍に
導入して、窓内面に反応生成物が付着することを防い
だ。
おいて、ＣＶＤ中に光源５より波長１９３ｎｍのＡｒＦ
エキシマレーザ光６を光学系４によりそのビーム径を拡
大して、このビーム径を拡大されたレーザ光７を基板１
０の表面に垂直に照射したところ、Ｗ膜の形成速度を一
桁程度速くすることができた。尚、レーザ光照射中はパ
ージガス供給系２よりＡｒガスを光導入用窓３の近傍に
導入して、窓内面に反応生成物が付着することを防い
だ。
尚、本実施例においてイオン照射に代えて真空蒸着、あ
るいはスパッタリング法を用いてＴｉの薄膜を形成して
も同様のＷ膜形成が可能である。
るいはスパッタリング法を用いてＴｉの薄膜を形成して
も同様のＷ膜形成が可能である。
〈実施例２〉 本実施例は、ＴｉにかえてＮｉを触媒物質に用いたもの
であり、Ni(CO)4をイオン源１２の原料ガスに用いる。
であり、Ni(CO)4をイオン源１２の原料ガスに用いる。
まず実施例１と同様、ＮｉイオンをSiO2表面に照射し
た。次に、光源５より波長１９３ｎｍのエキシマレーザ
光６を光学系４によりシート状ビーム（ビーム断面が一
辺が長く他辺が短い矩形状のビーム）７に整形した後基
板面の前方約１cmを基板面と平行に通過するように照射
しながらＣＶＤを行うことで、SiO2上にＷ膜を形成で
き、本発明においてもＮｉとＴｉと同様の作用を示すこ
とが確認された。尚、ＣＶＤの条件は実施例１と同様で
ある。
た。次に、光源５より波長１９３ｎｍのエキシマレーザ
光６を光学系４によりシート状ビーム（ビーム断面が一
辺が長く他辺が短い矩形状のビーム）７に整形した後基
板面の前方約１cmを基板面と平行に通過するように照射
しながらＣＶＤを行うことで、SiO2上にＷ膜を形成で
き、本発明においてもＮｉとＴｉと同様の作用を示すこ
とが確認された。尚、ＣＶＤの条件は実施例１と同様で
ある。
以上の実施例ではＴｉとＮｉを触媒物質に選んだが、こ
の他、Ｆｅ，Ｃｏ，白金族（Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，
Ｉｒ，Ｐｔ）といった遷移金属が同様の効果を呈するも
のとして挙げることができる。
の他、Ｆｅ，Ｃｏ，白金族（Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，
Ｉｒ，Ｐｔ）といった遷移金属が同様の効果を呈するも
のとして挙げることができる。
〈実施例３〉 本実施例では、イオンビーム照射をマスクを通して行う
ことでSiO2表面の一部にのみＴｉの薄い膜を形成して、
その部分にのみＷ膜を形成するものである。
ことでSiO2表面の一部にのみＴｉの薄い膜を形成して、
その部分にのみＷ膜を形成するものである。
まず、反応容器８内に設置された実施例１と同様の基板
１０の前に、第２図に示したようにマスク１６を置いて
おいて、Ｔｉのイオン照射を行った。次に基板１０を光
源５の方向に回転させ波長１９３ｎｍのエキシマレーザ
光を光学系４により拡大して基板１０の表面に垂直に照
射しながら、原料ガス供給系１よりWF6とH2を反応容器
８内に導入してＷ膜形成を１分間行った。この時の基板
温度は３００℃、WF6とH2とＡｒの流量比は１：１０
０：１００で全圧は0.2Torrとした。この条件はＷのＣ
ＶＤが表面反応で生じる条件である。レーザ光の照射を
停止した後基板温度を４００℃にあげ、マスクパターン
のとおりイオン照射部分１７にのみ選択的にＷ膜が形成
された。
１０の前に、第２図に示したようにマスク１６を置いて
おいて、Ｔｉのイオン照射を行った。次に基板１０を光
源５の方向に回転させ波長１９３ｎｍのエキシマレーザ
光を光学系４により拡大して基板１０の表面に垂直に照
射しながら、原料ガス供給系１よりWF6とH2を反応容器
８内に導入してＷ膜形成を１分間行った。この時の基板
温度は３００℃、WF6とH2とＡｒの流量比は１：１０
０：１００で全圧は0.2Torrとした。この条件はＷのＣ
ＶＤが表面反応で生じる条件である。レーザ光の照射を
停止した後基板温度を４００℃にあげ、マスクパターン
のとおりイオン照射部分１７にのみ選択的にＷ膜が形成
された。
尚、エキシマレーザ光の照射の時間を長くするとイオン
照射の行われなかった部分にもＷ膜が形成されることが
あった。しかし、エキシマレーザ光の波長を２４８ｎｍ
（ＫｒＦエキシマレーザ）とすればイオン照射の行われ
なかった部分へのＷ膜の形成は殆ど認められなかった。
これは２４８ｎｍの波長の光がＴｉのイオン照射部分１
７に吸着したWF6にのみ吸収された効果と考えられる。
また、本実施例ではマスクを用いてSiO2表面に部分的に
Ｔｉイオンビームを照射したが、収束イオンビームを用
いればサブミクロンのＷ配線パターンをマスクを用いる
ことなく容易に形成できる。
照射の行われなかった部分にもＷ膜が形成されることが
あった。しかし、エキシマレーザ光の波長を２４８ｎｍ
（ＫｒＦエキシマレーザ）とすればイオン照射の行われ
なかった部分へのＷ膜の形成は殆ど認められなかった。
これは２４８ｎｍの波長の光がＴｉのイオン照射部分１
７に吸着したWF6にのみ吸収された効果と考えられる。
また、本実施例ではマスクを用いてSiO2表面に部分的に
Ｔｉイオンビームを照射したが、収束イオンビームを用
いればサブミクロンのＷ配線パターンをマスクを用いる
ことなく容易に形成できる。
〈実施例４〉 本実施例は、H2分子の解離触媒であるＴｉを固体の形態
で反応容器内に設置したものである。用いた装置の概略
は第１図と同じであるが、イオン源は利用しない。
で反応容器内に設置したものである。用いた装置の概略
は第１図と同じであるが、イオン源は利用しない。
第３図に示すように、Ｔｉメッシユ１８を実施例１と同
様の基板１０の上方約0.5cmの所に設置しておいて、WF6
をH2を反応容器８内に導入した。この時の基板温度は４
５０℃、WF6とH2とＡｒの流量比は１０：１００：１０
０で全圧は２０Torrとした。この圧力の条件では、Ｔｉ
メッシュ１８上で生成されたＨ原子が気相中でWF6を還
元できるので、基板１０のSiO2上にＷ膜を形成すること
ができる。
様の基板１０の上方約0.5cmの所に設置しておいて、WF6
をH2を反応容器８内に導入した。この時の基板温度は４
５０℃、WF6とH2とＡｒの流量比は１０：１００：１０
０で全圧は２０Torrとした。この圧力の条件では、Ｔｉ
メッシュ１８上で生成されたＨ原子が気相中でWF6を還
元できるので、基板１０のSiO2上にＷ膜を形成すること
ができる。
本実施例は実施例１よりも簡便である。気相反応を用い
ているので基板との接着性は多少劣るが、従来の減圧Ｃ
ＶＤ法に比べ低温で膜形成が可能である。
ているので基板との接着性は多少劣るが、従来の減圧Ｃ
ＶＤ法に比べ低温で膜形成が可能である。
〈実施例５〉 本実施例は、反応容器内の真空度が１０-3Ｐａと比較的
低くてもＴｉによるH2の解離触媒を利用したＣＶＤを可
能にしたものである。
低くてもＴｉによるH2の解離触媒を利用したＣＶＤを可
能にしたものである。
まず、実施例３と同様にＴｉイオンビームをマスク照射
して、一原子層程度の厚さのＴｉ膜のパターンを形成し
た。但し、１０-3Ｐａと低い真空度でイオン照射を行っ
たため、残留している水分やO2によりＴｉ膜が酸化され
てしまい、このままではＴｉ膜がH2の解離吸着触媒とし
て働かなかった。
して、一原子層程度の厚さのＴｉ膜のパターンを形成し
た。但し、１０-3Ｐａと低い真空度でイオン照射を行っ
たため、残留している水分やO2によりＴｉ膜が酸化され
てしまい、このままではＴｉ膜がH2の解離吸着触媒とし
て働かなかった。
そこで、H2とＡｒを反応容器８内に0.4Torrまで導入し
て基板の温度を２００℃に保った状態で、波長１９３ｎ
ｍのエキシマレーザ光を光学系４により拡大して基板１
０の表面に３０秒間照射した。その後、WF6を反応容器
８内に追加して１分間レーザＣＶＤを行った。続いて、
基板温度を４５０℃に、全体の圧力を1.6Torrにあげて
熱ＣＶＤを５分間行ったところ、イオン照射パターンど
おりのＷ膜が形成できた。
て基板の温度を２００℃に保った状態で、波長１９３ｎ
ｍのエキシマレーザ光を光学系４により拡大して基板１
０の表面に３０秒間照射した。その後、WF6を反応容器
８内に追加して１分間レーザＣＶＤを行った。続いて、
基板温度を４５０℃に、全体の圧力を1.6Torrにあげて
熱ＣＶＤを５分間行ったところ、イオン照射パターンど
おりのＷ膜が形成できた。
本実施例では、H2雰囲気中で加熱・レーザ照射を行うこ
とで酸化されていたＴｉの表面が還元され、H2解離触媒
として働くようになったものと考えられる。
とで酸化されていたＴｉの表面が還元され、H2解離触媒
として働くようになったものと考えられる。
本発明によれば、WF6とH2を用いたＣＶＤ法によりSiO2
上に接着性良くＷ膜を形成できる効果がある。
上に接着性良くＷ膜を形成できる効果がある。
【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の実施例に用いた装置の概略を示した
図である。 第２図は、実施例３において基板上にマスクを設置した
様子を示した図である。 第３図は、実施例４において基板上にＴｉメッシュを設
置した様子を示した図である。 １……原料ガス供給系、２……パージガス供給系、３…
…光導入用窓、４……光学系、５……光源、６……レー
ザ光、７……拡大されたレーザ光、８……反応容器、９
……ヒータ、１０……基板、１１……ゲートバルブ、１
２……イオン源、１３……イオン源用原料ガス供給系、
１４……高真空用排気系、１５……低真空用排気系、１
６……マスク、１７……イオン照射部分、１８……Ｔｉ
メッシュ。
図である。 第２図は、実施例３において基板上にマスクを設置した
様子を示した図である。 第３図は、実施例４において基板上にＴｉメッシュを設
置した様子を示した図である。 １……原料ガス供給系、２……パージガス供給系、３…
…光導入用窓、４……光学系、５……光源、６……レー
ザ光、７……拡大されたレーザ光、８……反応容器、９
……ヒータ、１０……基板、１１……ゲートバルブ、１
２……イオン源、１３……イオン源用原料ガス供給系、
１４……高真空用排気系、１５……低真空用排気系、１
６……マスク、１７……イオン照射部分、１８……Ｔｉ
メッシュ。
Claims (21)
- 【請求項１】化学的気相成長法により基板上に薄膜を形
成する方法において、触媒作用を及ぼす物質あるいはそ
の化合物による第１の膜を予め基板上に形成した後、あ
るいは形成しながら、原料ガスを用いて化学的気相成長
法により上記第１の膜の上に第２の膜を形成することを
特徴とする薄膜の形成方法。 - 【請求項２】上記第１の膜を基板上に形成する方法が、
真空蒸着あるいはスパッタリングによるものであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜の形成方
法。 - 【請求項３】上記第１の膜を基板上に形成する方法が、
上記触媒作用を及ぼす物質あるいはその化合物を中性ビ
ームあるいはイオンビームの形態で基板表面に照射する
方法であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の薄膜の形成方法。 - 【請求項４】上記第１の膜上への第２の膜の形成におい
て、上記第１の膜に光を照射しながら化学的気相成長法
により第２の膜を形成することを特徴とする特許請求の
範囲第３項記載の薄膜の形成方法。 - 【請求項５】上記第２の膜の上に、同一条件あるいは異
なる条件で化学的気相成長法により薄膜を形成すること
を特徴とする特許請求の範囲第４項記載の薄膜の形成方
法。 - 【請求項６】上記の触媒作用を及ぼす物質あるいはその
化合物を照射した基板表面に対して照射する光が、化学
的気相成長法に用いる原料ガスに吸収される波長の光で
あることを特徴とする特許請求の範囲第４項または第５
項記載の薄膜の形成方法。 - 【請求項７】上記の触媒作用を及ぼす物質あるいはその
化合物を照射した基板表面に対して照射する光が、基板
上に吸着した化学的気相成長に用いる原料ガスに選択的
に吸収される波長の光であることを特徴とする特許請求
の範囲第４項または第５項記載の薄膜の形成方法。 - 【請求項８】上記の光を照射しながら行う化学的気相成
長において、光を基板表面に直接当らないように照射し
ながら化学的気相成長を行わせることを特徴とする特許
請求の範囲第４項〜第６項に記載の薄膜の形成方法。 - 【請求項９】上記の化学的気相成長を行わせた後、さら
に、同一条件あるいは異なる条件で化学的気相成長法に
より薄膜を形成することを特徴とする特許請求の範囲第
８項記載の薄膜の形成方法。 - 【請求項１０】上記の光を照射しながら行う化学的気相
成長に際して、光を基板表面に直接当らないように照射
する光が、化学的気相成長法に用いる原料ガスに吸収さ
れる波長の光であることを特徴とする特許請求の範囲第
８項及び第９項記載の薄膜の形成方法。 - 【請求項１１】上記の触媒あるいはその化合物の中性ビ
ームあるいはイオンビームの照射時に、マスクを用いて
所定のパターンを選択的に照射して、第１の膜の形成を
行うことを特徴とする特許請求の範囲第３項〜第１０項
の何れかに記載の薄膜の形成方法。 - 【請求項１２】上記の触媒作用を及ぼす物質あるいはそ
の化合物のイオンビームの照射を収束イオンビームを用
いて行い、該照射部に選択的に膜形成を行うことを特徴
とする特許請求の範囲第３項〜第１０項の何れかに記載
の薄膜の形成方法。 - 【請求項１３】上記触媒作用を及ぼす物質あるいはその
化合物が遷移金属あるいはその化合物であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜の形成方法。 - 【請求項１４】上記の触媒作用を及ぼす物質あるいはそ
の化合物がTiあるいはその化合物であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の薄膜の形成方法。 - 【請求項１５】上記の光が波長193nmのArFエキシマレー
ザ光であることを特徴とする特許請求の範囲第４項、第
５項、第６項、第８項、第９項、第１０項の何れかに記
載の薄膜の形成方法。 - 【請求項１６】上記の光が波長248nmのKrFエキシマレー
ザ光であることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載
の薄膜の形成方法。 - 【請求項１７】上記化学的気相成長法で形成する薄膜が
Ｗであることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第１
６項の何れかに記載の薄膜の形成方法。 - 【請求項１８】上記第１の膜あるいはそれと反応容器内
の残留成分とが反応して形成された化合物を還元する工
程を含むことを特徴とする特許請求の範囲第２項〜第１
２項の何れかに記載の薄膜の形成方法。 - 【請求項１９】上記の還元工程が水素を含む雰囲気中で
基板を加熱する工程であることを特徴とする特許請求の
範囲第１８項記載の薄膜の形成方法。 - 【請求項２０】上記の還元工程が水素を含む雰囲気中で
光を照射しながら基板を加熱する工程であることを特徴
とする特許請求の範囲第１８項記載の薄膜の形成方法。 - 【請求項２１】上記の照射光として、上記第１の膜ある
いはそれと反応容器内の残留成分とが反応して形成され
た化合物に吸収される波長の光を用いることを特徴とす
る特許請求の範囲第２０項記載の薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1036125A JPH0645893B2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1036125A JPH0645893B2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 薄膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02217469A JPH02217469A (ja) | 1990-08-30 |
| JPH0645893B2 true JPH0645893B2 (ja) | 1994-06-15 |
Family
ID=12461062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1036125A Expired - Lifetime JPH0645893B2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0645893B2 (ja) |
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| WO2001045149A1 (en) * | 1999-12-15 | 2001-06-21 | Genitech Co., Ltd. | Method of forming copper interconnections and thin films using chemical vapor deposition with catalyst |
| JP4801600B2 (ja) * | 2006-01-27 | 2011-10-26 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 成膜方法および成膜装置 |
| EP2199434A1 (en) * | 2008-12-19 | 2010-06-23 | FEI Company | Method for forming microscopic structures on a substrate |
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| US9324767B1 (en) | 2013-12-31 | 2016-04-26 | Intermolecular, Inc. | Superconducting junctions |
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| US10858737B2 (en) | 2014-07-28 | 2020-12-08 | Asm Ip Holding B.V. | Showerhead assembly and components thereof |
| US10941490B2 (en) | 2014-10-07 | 2021-03-09 | Asm Ip Holding B.V. | Multiple temperature range susceptor, assembly, reactor and system including the susceptor, and methods of using the same |
| US10276355B2 (en) | 2015-03-12 | 2019-04-30 | Asm Ip Holding B.V. | Multi-zone reactor, system including the reactor, and method of using the same |
| US10458018B2 (en) | 2015-06-26 | 2019-10-29 | Asm Ip Holding B.V. | Structures including metal carbide material, devices including the structures, and methods of forming same |
| US11139308B2 (en) | 2015-12-29 | 2021-10-05 | Asm Ip Holding B.V. | Atomic layer deposition of III-V compounds to form V-NAND devices |
| US10529554B2 (en) | 2016-02-19 | 2020-01-07 | Asm Ip Holding B.V. | Method for forming silicon nitride film selectively on sidewalls or flat surfaces of trenches |
| US10343920B2 (en) | 2016-03-18 | 2019-07-09 | Asm Ip Holding B.V. | Aligned carbon nanotubes |
| US10367080B2 (en) | 2016-05-02 | 2019-07-30 | Asm Ip Holding B.V. | Method of forming a germanium oxynitride film |
| US11453943B2 (en) | 2016-05-25 | 2022-09-27 | Asm Ip Holding B.V. | Method for forming carbon-containing silicon/metal oxide or nitride film by ALD using silicon precursor and hydrocarbon precursor |
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| US10612137B2 (en) | 2016-07-08 | 2020-04-07 | Asm Ip Holdings B.V. | Organic reactants for atomic layer deposition |
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| US9887082B1 (en) | 2016-07-28 | 2018-02-06 | Asm Ip Holding B.V. | Method and apparatus for filling a gap |
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| US10714350B2 (en) | 2016-11-01 | 2020-07-14 | ASM IP Holdings, B.V. | Methods for forming a transition metal niobium nitride film on a substrate by atomic layer deposition and related semiconductor device structures |
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| KR102762543B1 (ko) | 2016-12-14 | 2025-02-05 | 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. | 기판 처리 장치 |
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| KR102700194B1 (ko) | 2016-12-19 | 2024-08-28 | 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. | 기판 처리 장치 |
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1989
- 1989-02-17 JP JP1036125A patent/JPH0645893B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02217469A (ja) | 1990-08-30 |
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