JPH04293776A - 熱ｃｖｄ方法 - Google Patents
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Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種材料のＣＶＤ（ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
方法に関し、特にレジスト塗布、露光、レジスト剥離な
どのプロセス無しで、空間選択性に優れたパターニング
を光の利用によって行う熱ＣＶＤ方法に関する。
ｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
方法に関し、特にレジスト塗布、露光、レジスト剥離な
どのプロセス無しで、空間選択性に優れたパターニング
を光の利用によって行う熱ＣＶＤ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱ＣＶＤ中に光を照射し、光照射部での
ＣＶＤ膜成長を抑制することによって直接ＣＶＤ膜のパ
ターニングを行う方法の従来例として、岸田の発明によ
る特願昭６０−２５４５８２号「表面選択処理方法」や
杉田らの発表による第３６回応用物理学関係連合講演会
（１９８９年春期）講演番号２ｐ−Ｌ−５「シンクロト
ロン放射光を用いたポジ型パターン転写ＣＶＤ」例があ
る。これらの方法を要約してまとめると、基板・吸着子
間結合の振動エネルギーに共鳴する赤外光照射による吸
着子の脱離、または真空紫外光照射による基板・吸着子
間結合切断による吸着子の脱離を利用するものである。
ＣＶＤ膜成長を抑制することによって直接ＣＶＤ膜のパ
ターニングを行う方法の従来例として、岸田の発明によ
る特願昭６０−２５４５８２号「表面選択処理方法」や
杉田らの発表による第３６回応用物理学関係連合講演会
（１９８９年春期）講演番号２ｐ−Ｌ−５「シンクロト
ロン放射光を用いたポジ型パターン転写ＣＶＤ」例があ
る。これらの方法を要約してまとめると、基板・吸着子
間結合の振動エネルギーに共鳴する赤外光照射による吸
着子の脱離、または真空紫外光照射による基板・吸着子
間結合切断による吸着子の脱離を利用するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来法によるＣ
ＶＤ膜のパターニング方法は、基板上の所望の部分にの
み光を照射し、この光照射部でのＣＶＤを抑制すること
によってパターニングを行っている。ＣＶＤの抑制を、
基板・吸着子間結合の振動エネルギーに共鳴する赤外光
照射のによる吸着子の脱離で行う場合、赤外光によって
基板が加熱されるので、吸着子の脱離だけでなく熱分解
による堆積が生じ、ＣＶＤの抑制は不十分になる。また
、真空紫外光照射による基板・吸着子間結合切断による
吸着子の脱離によってＣＶＤの抑制を行う場合、基板・
吸着子間の結合切断だけでなく吸着子内の結合切断によ
る光化学的ＣＶＤが生じ、ＣＶＤの抑制は不十分になる
。
ＶＤ膜のパターニング方法は、基板上の所望の部分にの
み光を照射し、この光照射部でのＣＶＤを抑制すること
によってパターニングを行っている。ＣＶＤの抑制を、
基板・吸着子間結合の振動エネルギーに共鳴する赤外光
照射のによる吸着子の脱離で行う場合、赤外光によって
基板が加熱されるので、吸着子の脱離だけでなく熱分解
による堆積が生じ、ＣＶＤの抑制は不十分になる。また
、真空紫外光照射による基板・吸着子間結合切断による
吸着子の脱離によってＣＶＤの抑制を行う場合、基板・
吸着子間の結合切断だけでなく吸着子内の結合切断によ
る光化学的ＣＶＤが生じ、ＣＶＤの抑制は不十分になる
。
【０００４】また、このようなＣＶＤ抑制のメカニズム
からくる不十分さ以外に、光源の種類の制約がある。結
合の振動エネルギーに共鳴する赤外光照射によって吸着
子を脱離させる方法では、照射光のエネルギーを振動エ
ネルギーに共鳴させる必要がある。また、吸着子の種類
は通常一種類ではないので、全ての吸着子を脱離させる
には、それぞれ共鳴した光を使用しなければならないの
で、用意すべき光源の数が多くなり、装置構成上の障害
になる。一方、紫外光照射によって基板・吸着子間結合
を切断して吸着子を脱離させる方法では、吸着子の価電
子励起によって、結合性軌道にある電子を反結合性軌道
へ移動させることによって行う。このことは、光励起の
始状態と、終状態が決まっていることを意味するので、
このエネルギーに相当する波長の光の使用に限定される
。また、更に波長が短い真空紫外光を用いた場合、吸着
子のイオン化が起こり、これによって吸着子・基板間の
結合が切れて吸着子の脱離が起き、真空紫外光照射領域
でのＣＶＤを抑制できる。この場合、用いる光のエネル
ギーは、イオン化の閾値エネルギーより大きければ良い
ので、上記２つの方法に比べて波長の制約が緩くなる。 しかし、価電子励起によるイオン化では、吸着子脱離に
よるＣＶＤの抑制はまだ不十分であるという問題がある
。
からくる不十分さ以外に、光源の種類の制約がある。結
合の振動エネルギーに共鳴する赤外光照射によって吸着
子を脱離させる方法では、照射光のエネルギーを振動エ
ネルギーに共鳴させる必要がある。また、吸着子の種類
は通常一種類ではないので、全ての吸着子を脱離させる
には、それぞれ共鳴した光を使用しなければならないの
で、用意すべき光源の数が多くなり、装置構成上の障害
になる。一方、紫外光照射によって基板・吸着子間結合
を切断して吸着子を脱離させる方法では、吸着子の価電
子励起によって、結合性軌道にある電子を反結合性軌道
へ移動させることによって行う。このことは、光励起の
始状態と、終状態が決まっていることを意味するので、
このエネルギーに相当する波長の光の使用に限定される
。また、更に波長が短い真空紫外光を用いた場合、吸着
子のイオン化が起こり、これによって吸着子・基板間の
結合が切れて吸着子の脱離が起き、真空紫外光照射領域
でのＣＶＤを抑制できる。この場合、用いる光のエネル
ギーは、イオン化の閾値エネルギーより大きければ良い
ので、上記２つの方法に比べて波長の制約が緩くなる。 しかし、価電子励起によるイオン化では、吸着子脱離に
よるＣＶＤの抑制はまだ不十分であるという問題がある
。
【０００５】また、光の回折効果によるＣＶＤ膜のパタ
ーニング上の問題がある。光照射領域はマスクの開口部
の形状で決まり、パターニング後のＣＶＤ膜のエッジ形
状の切れの良さは、マスクの開口部での光の回折による
非照射部への光の回り込みを、如何に抑えるかによって
決まる。この回り込みの大きさは、光の波長に比例する
ので、赤外光を使用するよりも、もっと波長の短い真空
紫外光を使う方が回折による光の回り込みを抑えること
が出来る。しかし、これまでに使用されている波長では
、まだ回折効果の抑制は不十分である。
ーニング上の問題がある。光照射領域はマスクの開口部
の形状で決まり、パターニング後のＣＶＤ膜のエッジ形
状の切れの良さは、マスクの開口部での光の回折による
非照射部への光の回り込みを、如何に抑えるかによって
決まる。この回り込みの大きさは、光の波長に比例する
ので、赤外光を使用するよりも、もっと波長の短い真空
紫外光を使う方が回折による光の回り込みを抑えること
が出来る。しかし、これまでに使用されている波長では
、まだ回折効果の抑制は不十分である。
【０００６】本発明の目的は、光照射部で効果的なＣＶ
Ｄ抑制を行い、しかも、所望の波長を発する光源の選択
幅を大きく採れ、また、同時に、光の回折効果を抑え、
光照射部と非照射部の境界のエッジの切れが良くて空間
選択性がよい反転パターニング熱ＣＶＤ方法を提供する
ことにある。
Ｄ抑制を行い、しかも、所望の波長を発する光源の選択
幅を大きく採れ、また、同時に、光の回折効果を抑え、
光照射部と非照射部の境界のエッジの切れが良くて空間
選択性がよい反転パターニング熱ＣＶＤ方法を提供する
ことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のパターニングＣ
ＶＤ方法によれば、熱ＣＶＤ方法において、熱ＣＶＤの
工程に先だってＣＶＤ原料ガスの存在下で光を基板に照
射し、照射部の表面を非照射部の表面組成とは異なる組
成にする工程を有し、引き続く前記熱ＣＶＤの工程にお
いて、照射部でのＣＶＤ反応を抑制することによってＣ
ＶＤ膜のパターニングを行うことを特徴とする熱ＣＶＤ
方法を提供する。また、基板としてＳｉ基板を用い、Ｃ
ＶＤ原料ガスとしてジメチルアルミニウムハイドライド
を用い、Ａｌを成長させることを特徴とする熱ＣＶＤ方
法を提供する。また、熱ＣＶＤを行う温度領域を１５０
℃〜３００℃の間であることを特徴とする熱ＣＶＤ方法
を提供する。
ＶＤ方法によれば、熱ＣＶＤ方法において、熱ＣＶＤの
工程に先だってＣＶＤ原料ガスの存在下で光を基板に照
射し、照射部の表面を非照射部の表面組成とは異なる組
成にする工程を有し、引き続く前記熱ＣＶＤの工程にお
いて、照射部でのＣＶＤ反応を抑制することによってＣ
ＶＤ膜のパターニングを行うことを特徴とする熱ＣＶＤ
方法を提供する。また、基板としてＳｉ基板を用い、Ｃ
ＶＤ原料ガスとしてジメチルアルミニウムハイドライド
を用い、Ａｌを成長させることを特徴とする熱ＣＶＤ方
法を提供する。また、熱ＣＶＤを行う温度領域を１５０
℃〜３００℃の間であることを特徴とする熱ＣＶＤ方法
を提供する。
【０００８】
【作用】本発明の作用上の特徴は、光照射部の基板表面
組成を非照射部のそれと変えて、光照射部でのＣＶＤ原
料ガスの反応を抑制することにある。
組成を非照射部のそれと変えて、光照射部でのＣＶＤ原
料ガスの反応を抑制することにある。
【０００９】本発明の作用の基になるのは、ジメチルア
ルミニウムハイドライド（ＤＭＡＨ）を原料とするＳｉ
上のＡｌのＣＶＤにおいて得られた、成長速度の温度依
存性の実験結果で、それを図２に示す。１５０℃〜３０
０℃の温度領域では、４ｎｍ付近の光の照射によってＡ
ｌ成長速度が零に抑えられるので、光の非照射部だけに
Ａｌを成長させることが出来る。また、オージェ組成分
析の結果、照射部はＡｌＣで覆われており、その厚みは
、基板Ｓｉのオージェ電子脱出深さから、２ｎｍ以下の
薄い膜であることが分かった。この照射部での成長抑制
効果は、光照射停止後９０分以上も持続することが、図
３で基板のＳｉのオージェ電子信号強度が９０分以上に
渡って一定であることから分かる。
ルミニウムハイドライド（ＤＭＡＨ）を原料とするＳｉ
上のＡｌのＣＶＤにおいて得られた、成長速度の温度依
存性の実験結果で、それを図２に示す。１５０℃〜３０
０℃の温度領域では、４ｎｍ付近の光の照射によってＡ
ｌ成長速度が零に抑えられるので、光の非照射部だけに
Ａｌを成長させることが出来る。また、オージェ組成分
析の結果、照射部はＡｌＣで覆われており、その厚みは
、基板Ｓｉのオージェ電子脱出深さから、２ｎｍ以下の
薄い膜であることが分かった。この照射部での成長抑制
効果は、光照射停止後９０分以上も持続することが、図
３で基板のＳｉのオージェ電子信号強度が９０分以上に
渡って一定であることから分かる。
【００１０】従って、上述の得られた結果を用いると、
ＡｌのＣＶＤに先だって、基板に吸着しているＤＭＡＨ
を光分解して光照射部にのみＡｌＣ薄膜を成長させてパ
ターニングし、その後基板の温度３００℃以下の所望の
温度に設定してＡｌのＣＶＤを行うと、ＡｌＣ薄膜の無
い部分にのみＡｌを成長できる。
ＡｌのＣＶＤに先だって、基板に吸着しているＤＭＡＨ
を光分解して光照射部にのみＡｌＣ薄膜を成長させてパ
ターニングし、その後基板の温度３００℃以下の所望の
温度に設定してＡｌのＣＶＤを行うと、ＡｌＣ薄膜の無
い部分にのみＡｌを成長できる。
【００１１】また、ＡｌＣ薄膜のパターニング形状をマ
スクの開口部形状を転写したように、高精度のパターニ
ングを行うには、マスクの開口部の端で回折された回折
光を抑えればよい。用いる光の波長が内殻励起可能なほ
ど短波長になると、これまで使用されている赤外線や価
電子励起可能な真空紫外光に比べて、回折光の強度、及
び、回り込みが２〜３桁小さくなるので、直進する光に
よる照射部だけでＣＶＤを抑制でき、所望の形状にＣＶ
Ｄ膜をパターニングできる。
スクの開口部形状を転写したように、高精度のパターニ
ングを行うには、マスクの開口部の端で回折された回折
光を抑えればよい。用いる光の波長が内殻励起可能なほ
ど短波長になると、これまで使用されている赤外線や価
電子励起可能な真空紫外光に比べて、回折光の強度、及
び、回り込みが２〜３桁小さくなるので、直進する光に
よる照射部だけでＣＶＤを抑制でき、所望の形状にＣＶ
Ｄ膜をパターニングできる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明について図１を参照しながら説
明する。本実施例では、Ｓｉデバイスの形成において、
Ａｌ配線を形成する場合について述べる。
明する。本実施例では、Ｓｉデバイスの形成において、
Ａｌ配線を形成する場合について述べる。
【００１３】図１（ａ）は、Ｓｉ基板１１上の熱酸化膜
１２がパターニングされ、その熱酸化膜１２の全面にｐ
ｏｌｙ−Ｓｉ膜１３が成膜されている構造を示す。
１２がパターニングされ、その熱酸化膜１２の全面にｐ
ｏｌｙ−Ｓｉ膜１３が成膜されている構造を示す。
【００１４】図１（ｂ）には、図１（ａ）の基板の非配
線領域を、光１４を用いて直接パターニングする方法を
示している。図１（ａ）の構造を基板をＣＶＤチャンバ
に装着し、原料ガスのＡｌ（ＣＨ３ ）２ Ｈをチャン
バ内に供給し、非配線形成領域に対応する部分が開口部
になっているマスク１５を通して、光１４を照射する。 これによって、表面に吸着しているＡｌ（ＣＨ３ ）２
Ｈ分子が光分解し、ＡｌＣ薄膜１６が形成される。こ
こで使用した光１４は、Ａｌ原子、Ｓｉ原子、Ｃ原子の
内殻を励起できる１００ｅＶよりも高エネルギーの放射
光を使用した。次に、光１４の照射を停止し、Ａｌ（Ｃ
Ｈ３ ）２ Ｈを供給している状態で基板温度を２００
℃に上げると、図１（ｃ）のように、ＡｌＣ薄膜１６の
無い部分にのみ、Ａｌが成長し、Ａｌ配線１７を形成で
きる。この後、堆積させたＡｌをマスクにして、ｐｏｌ
ｙ−Ｓｉをプラズマエッチングで取り除いてＡｌ配線形
成プロセスが終了する。この方法でＡｌ配線を形成した
後、この配線とコンタクトを形成していない配線との間
の電気的リークはなかった。
線領域を、光１４を用いて直接パターニングする方法を
示している。図１（ａ）の構造を基板をＣＶＤチャンバ
に装着し、原料ガスのＡｌ（ＣＨ３ ）２ Ｈをチャン
バ内に供給し、非配線形成領域に対応する部分が開口部
になっているマスク１５を通して、光１４を照射する。 これによって、表面に吸着しているＡｌ（ＣＨ３ ）２
Ｈ分子が光分解し、ＡｌＣ薄膜１６が形成される。こ
こで使用した光１４は、Ａｌ原子、Ｓｉ原子、Ｃ原子の
内殻を励起できる１００ｅＶよりも高エネルギーの放射
光を使用した。次に、光１４の照射を停止し、Ａｌ（Ｃ
Ｈ３ ）２ Ｈを供給している状態で基板温度を２００
℃に上げると、図１（ｃ）のように、ＡｌＣ薄膜１６の
無い部分にのみ、Ａｌが成長し、Ａｌ配線１７を形成で
きる。この後、堆積させたＡｌをマスクにして、ｐｏｌ
ｙ−Ｓｉをプラズマエッチングで取り除いてＡｌ配線形
成プロセスが終了する。この方法でＡｌ配線を形成した
後、この配線とコンタクトを形成していない配線との間
の電気的リークはなかった。
【００１５】本実施例では、Ａｌ（ＣＨ３ ）２ Ｈを
原料としたＡｌの反転ＣＶＤについて述べたが、原料は
これに限られることはなく、Ａｌ−ｉｓｏ（Ｃ４ Ｈ９
）３ 等の他の有機金属でも良いし、塩素原子を含ん
でいても良い。また、基板も実施例に限らず、他の半導
体基板でも有効である。また、反転ＣＶＤさせるものも
、Ａｌに限らず、ＣｕやＡｕ等の金属を初め、ＳｉやＧ
ａＡｓ等の半導体やこれらの混晶であってもよいし、Ｓ
ｉＯ２ を初めとする絶縁膜であっても良い。これらの
成長するものに応じて基板や原料ガスや、光のエネルギ
ー、基板温度等の成長条件を、作用の項で述べた原理に
合うように変えればよい。
原料としたＡｌの反転ＣＶＤについて述べたが、原料は
これに限られることはなく、Ａｌ−ｉｓｏ（Ｃ４ Ｈ９
）３ 等の他の有機金属でも良いし、塩素原子を含ん
でいても良い。また、基板も実施例に限らず、他の半導
体基板でも有効である。また、反転ＣＶＤさせるものも
、Ａｌに限らず、ＣｕやＡｕ等の金属を初め、ＳｉやＧ
ａＡｓ等の半導体やこれらの混晶であってもよいし、Ｓ
ｉＯ２ を初めとする絶縁膜であっても良い。これらの
成長するものに応じて基板や原料ガスや、光のエネルギ
ー、基板温度等の成長条件を、作用の項で述べた原理に
合うように変えればよい。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、各種材料のＣＶＤにお
いて、レジスト塗布、露光、レジスト剥離などのプロセ
ス無しで、光利用によって空間選択性良くパターニング
できる熱ＣＶＤ方法を提供できる。
いて、レジスト塗布、露光、レジスト剥離などのプロセ
ス無しで、光利用によって空間選択性良くパターニング
できる熱ＣＶＤ方法を提供できる。
【図１】本発明の方法による配線形成方法を示す概念図
である。
である。
【図２】本発明の作用の基になるシンクロトロン放射光
照射部と非照射部でのＡｌ成長速度の温度依存性の実験
結果の図である。
照射部と非照射部でのＡｌ成長速度の温度依存性の実験
結果の図である。
【図３】本発明の作用の基になるシンクロトロン放射光
照射部でのＡｌ成長抑制結果が照射停止後も持続するこ
とを示す実験結果の図である。
照射部でのＡｌ成長抑制結果が照射停止後も持続するこ
とを示す実験結果の図である。
１１ Ｓｉ基板
１２ 熱酸化膜
１３ ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜
１４ 光
１５ マスク
１６ ＡｌＣ薄膜
１７ Ａｌ配線
Claims (3)
- 【請求項１】 熱ＣＶＤ方法において、熱ＣＶＤの工
程に先だって、ＣＶＤ原料ガスの存在下で光を基板に照
射し、照射部の表面を非照射部の表面組成とは異なる組
成にする工程を有し、引き続く前記熱ＣＶＤの工程にお
いて、照射部でのＣＶＤ反応を抑制することによってＣ
ＶＤ膜のパターニングを行うことを特徴とする熱ＣＶＤ
方法。 - 【請求項２】 ＣＶＤ原料ガスとしてジメチルアルミ
ニウムハイドライドＡｌ（ＣＨ３ ）２ Ｈを用いるこ
とを特徴とする請求項１に記載の熱ＣＶＤ方法。 - 【請求項３】 熱ＣＶＤを行う温度領域を１５０℃〜
３００℃の間であることを特徴とする請求項２に記載の
熱ＣＶＤ方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8184091A JP2765259B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 熱ｃｖｄ方法 |
| US07/717,603 US5393577A (en) | 1990-06-19 | 1991-06-19 | Method for forming a patterned layer by selective chemical vapor deposition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8184091A JP2765259B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 熱ｃｖｄ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04293776A true JPH04293776A (ja) | 1992-10-19 |
| JP2765259B2 JP2765259B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=13757667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8184091A Expired - Lifetime JP2765259B2 (ja) | 1990-06-19 | 1991-03-20 | 熱ｃｖｄ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2765259B2 (ja) |
-
1991
- 1991-03-20 JP JP8184091A patent/JP2765259B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2765259B2 (ja) | 1998-06-11 |
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