JPH0658908B2 - 薄膜パターンの形成方法 - Google Patents
薄膜パターンの形成方法Info
- Publication number
- JPH0658908B2 JPH0658908B2 JP59026450A JP2645084A JPH0658908B2 JP H0658908 B2 JPH0658908 B2 JP H0658908B2 JP 59026450 A JP59026450 A JP 59026450A JP 2645084 A JP2645084 A JP 2645084A JP H0658908 B2 JPH0658908 B2 JP H0658908B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- substrate
- film pattern
- ion beam
- gas
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、化合物ガス雰囲気中で、イオン・ビームを
基板上に照射し、その上に化合物ガスの成分である物質
からなる所望の薄膜パターンを形成する薄膜パターンの
形成方法に関するものである。
基板上に照射し、その上に化合物ガスの成分である物質
からなる所望の薄膜パターンを形成する薄膜パターンの
形成方法に関するものである。
〔従来の技術〕 従来、シリコンまたはシリコン化合物の薄膜パターンを
半導体基板上に形成する方法として化学蒸着法(Chemica
l Vapor Deposition:CVD法)により、シリコン化合物を
熱分解、あるいは他のガスと化合させてシリコンあるい
はシリコン化合物の薄膜を半導体基板全面に形成し、し
かる後に、周知の写真製版方法およびエッチング方法に
より所望の薄膜パターンを形成している。
半導体基板上に形成する方法として化学蒸着法(Chemica
l Vapor Deposition:CVD法)により、シリコン化合物を
熱分解、あるいは他のガスと化合させてシリコンあるい
はシリコン化合物の薄膜を半導体基板全面に形成し、し
かる後に、周知の写真製版方法およびエッチング方法に
より所望の薄膜パターンを形成している。
ところで、上記したＣＶＤ法では、熱的に励起された化
学反応を利用するので、半導体基板の温度を４５０℃な
いし８００℃程度に昇温しなければならず、そのため、
アルミニウムなどの金属配線を施した半導体基板には上
記の薄膜を形成することは困難であった。また、形成さ
れた薄膜そのものも、密度やクラックなどの点で必ずし
も満足すべきものではなかった。
学反応を利用するので、半導体基板の温度を４５０℃な
いし８００℃程度に昇温しなければならず、そのため、
アルミニウムなどの金属配線を施した半導体基板には上
記の薄膜を形成することは困難であった。また、形成さ
れた薄膜そのものも、密度やクラックなどの点で必ずし
も満足すべきものではなかった。
そこで、近年では低温での薄膜形成を目的として、熱的
に励起された化学反応に代わってプラズマ反応を利用す
るプラズマＣＶＤ法や、紫外線による化学反応を利用す
る光ＣＶＤ法などが実用化されつつある。これらの新し
しＣＶＤ法は、３００℃以下の基板温度でその上に薄膜
を形成し得るが、薄膜の膜質は、先に述べた高温のＣＶ
Ｄ法に比べて密度が低く、ピンホールなどの欠陥も多
く、したがって、ごく限られた分野でのみ実用化されて
いるに過ぎない。
に励起された化学反応に代わってプラズマ反応を利用す
るプラズマＣＶＤ法や、紫外線による化学反応を利用す
る光ＣＶＤ法などが実用化されつつある。これらの新し
しＣＶＤ法は、３００℃以下の基板温度でその上に薄膜
を形成し得るが、薄膜の膜質は、先に述べた高温のＣＶ
Ｄ法に比べて密度が低く、ピンホールなどの欠陥も多
く、したがって、ごく限られた分野でのみ実用化されて
いるに過ぎない。
また、以上述べた各ＣＶＤ法は、半導体基板全面に薄膜
を形成するものであり、その後、薄膜のパターンを形成
するには、写真製版方法によりホト・レジストの所望の
パターンを形成して、しかる後に、このホト・レジスト
をマスクにエッチングする必要があり、その分工程が複
雑になるとともに、近年のパターンの微細化に伴ってパ
ターン幅の制御やパターンの重ね合せなどに大きな制約
が生じている。
を形成するものであり、その後、薄膜のパターンを形成
するには、写真製版方法によりホト・レジストの所望の
パターンを形成して、しかる後に、このホト・レジスト
をマスクにエッチングする必要があり、その分工程が複
雑になるとともに、近年のパターンの微細化に伴ってパ
ターン幅の制御やパターンの重ね合せなどに大きな制約
が生じている。
この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、化合物ガスとイオン・ビームと
の相互作用により、基板上に従来のものに比べて非常に
低い温度で薄膜を形成すると同時に、前記イオン・ビー
ムを０．１μｍ程度に細く集中させ、かつ、このイオン
・ビームを基板上に適宜走査させ、所望の形状を持つ薄
膜パターンを、当該基板上に形成する方法を提供するも
のである。
ためになされたもので、化合物ガスとイオン・ビームと
の相互作用により、基板上に従来のものに比べて非常に
低い温度で薄膜を形成すると同時に、前記イオン・ビー
ムを０．１μｍ程度に細く集中させ、かつ、このイオン
・ビームを基板上に適宜走査させ、所望の形状を持つ薄
膜パターンを、当該基板上に形成する方法を提供するも
のである。
以下、この発明の一実施例を図面について説明する。第
１図において、１は半導体その他の基板、２はこの基板
１を収納した高真空容器内に導入されたＳｉＨ４ガス、
３は前記高真空容器を通して基板１に照射されたＡｒ＋
イオン・ビーム、４はこれによって前記基板１上に形成
されたＳｉ薄膜、４ａはＳｉ原子を示す。
１図において、１は半導体その他の基板、２はこの基板
１を収納した高真空容器内に導入されたＳｉＨ４ガス、
３は前記高真空容器を通して基板１に照射されたＡｒ＋
イオン・ビーム、４はこれによって前記基板１上に形成
されたＳｉ薄膜、４ａはＳｉ原子を示す。
上記構成において、Ｓｉ薄膜４の形成に際しては、ま
ず、高真空容器中に基板１を設置し、この基板１の表面
に図示点線で示すように微量のＳｉＨ４ガス２を流す。
この際のＳｉＨ４ガス２は適宜差動排気システムによ
り、基板１の表面付近でのみ所定のガス圧力を維持し、
他には影響を与えないようにしておく。次に、０．１μ
ｍ程度に細く絞ったＡｒ＋イオン・ビーム３を照射す
る。この際のイオン・ビームのエネルギーは、ＳｉＨ４
ガス２を解離するのに必要なエネルギーがあればよいの
で、数１００ないし数１０ＫｅＶのエネルギーでよい。
ず、高真空容器中に基板１を設置し、この基板１の表面
に図示点線で示すように微量のＳｉＨ４ガス２を流す。
この際のＳｉＨ４ガス２は適宜差動排気システムによ
り、基板１の表面付近でのみ所定のガス圧力を維持し、
他には影響を与えないようにしておく。次に、０．１μ
ｍ程度に細く絞ったＡｒ＋イオン・ビーム３を照射す
る。この際のイオン・ビームのエネルギーは、ＳｉＨ４
ガス２を解離するのに必要なエネルギーがあればよいの
で、数１００ないし数１０ＫｅＶのエネルギーでよい。
上記のようにしてＡｒ＋イオン・ビーム３で照射された
基板１は局所的に温度が上昇し、かつ、ＳｉＨ４ガス２
の一部にＡｒ＋イオン・ビーム３が衝突し、ＳｉとＨに
解離する。この作用によりＡｒ＋イオン・ビーム３を照
射された基板１の表面には、Ｓｉ原子４ａが図示のよう
に堆積する。そして、この堆積したＳｉ原子４ａは、Ａ
ｒ＋イオン・ビーム３によって照射されているので、そ
の間におけるイオンのノック・オン効果により基板１の
表面層と混合し、両者の密着強度は飛躍的に向上すると
ともに生成薄膜の密度もち密になり、上記従来のＣＶＤ
法で形成した薄膜に比べて膜質は、圧倒的に優れたもの
になる。
基板１は局所的に温度が上昇し、かつ、ＳｉＨ４ガス２
の一部にＡｒ＋イオン・ビーム３が衝突し、ＳｉとＨに
解離する。この作用によりＡｒ＋イオン・ビーム３を照
射された基板１の表面には、Ｓｉ原子４ａが図示のよう
に堆積する。そして、この堆積したＳｉ原子４ａは、Ａ
ｒ＋イオン・ビーム３によって照射されているので、そ
の間におけるイオンのノック・オン効果により基板１の
表面層と混合し、両者の密着強度は飛躍的に向上すると
ともに生成薄膜の密度もち密になり、上記従来のＣＶＤ
法で形成した薄膜に比べて膜質は、圧倒的に優れたもの
になる。
以上は基板１上に局所的に形成された薄膜について説明
したが、第２図に示すように集束した前記Ａｒ＋イオン
・ビーム３を前記基板１上で二次元的に走査させること
によって、所望形状を持つ薄膜パターンを形成すること
ができ、従来の写真製版方法とエッチング方法とを採用
していた所望のパターン形成工程が不要になり、かつ近
年のサブ・ミクロンパターン形成の要請にも前記集束イ
オン・ビームの使用により簡単に対応できることにな
る。
したが、第２図に示すように集束した前記Ａｒ＋イオン
・ビーム３を前記基板１上で二次元的に走査させること
によって、所望形状を持つ薄膜パターンを形成すること
ができ、従来の写真製版方法とエッチング方法とを採用
していた所望のパターン形成工程が不要になり、かつ近
年のサブ・ミクロンパターン形成の要請にも前記集束イ
オン・ビームの使用により簡単に対応できることにな
る。
なお、使用されるイオン・ビームとしては、不活性のア
ルゴンイオンに代わって酸素イオンや窒素イオンのイオ
ン・ビームを用いた場合は、基板１の表面でのＳｉＨ４
ガス２の解離と同時に、堆積したＳｉ原子４ａがその時
の酸素や窒素と反応し、酸化シリコン膜や窒化シリコン
膜の薄膜パターンになることはもちろんである。
ルゴンイオンに代わって酸素イオンや窒素イオンのイオ
ン・ビームを用いた場合は、基板１の表面でのＳｉＨ４
ガス２の解離と同時に、堆積したＳｉ原子４ａがその時
の酸素や窒素と反応し、酸化シリコン膜や窒化シリコン
膜の薄膜パターンになることはもちろんである。
また、上記したこの発明の反応性イオン・ビーム・デボ
ジションでは、基板１の温度がほぼ室温程度で、良質の
薄膜パターンを形成できるので、設置作製の広範な分野
に対応することができる。
ジションでは、基板１の温度がほぼ室温程度で、良質の
薄膜パターンを形成できるので、設置作製の広範な分野
に対応することができる。
その他、上記実施例では、シラン・ガスを用いたシリコ
ンまたは、シリコン化合物の薄膜パターンの形成方法に
ついて述べたが、シラン・ガスの代わりに金属のハロゲ
ン化合物ガス、例えばＷＦ６や金属の有機化合物ガスを
用いれば、その時の金属あるいは当該金属の酸化物や窒
化物の薄膜パターンの形成も同時の方法で得られること
になる。
ンまたは、シリコン化合物の薄膜パターンの形成方法に
ついて述べたが、シラン・ガスの代わりに金属のハロゲ
ン化合物ガス、例えばＷＦ６や金属の有機化合物ガスを
用いれば、その時の金属あるいは当該金属の酸化物や窒
化物の薄膜パターンの形成も同時の方法で得られること
になる。
以上説明したように、この発明は、化合物ガスとイオン
・ビームとの相互作用により、室温程度の非常に低い温
度で薄膜を形成できると同時に、使用するイオン・ビー
ムを、例えば０．１μｍ程度に細く集束させ、かつ、こ
のイオン・ビームを基板上で適宜走査させて所望の形状
を持つ所期の薄膜パターンをより少ない工程で形成する
ことができ、さらに、形成された薄膜パターンの密度も
高く、基板との密着強度も大なるものが得られる。
・ビームとの相互作用により、室温程度の非常に低い温
度で薄膜を形成できると同時に、使用するイオン・ビー
ムを、例えば０．１μｍ程度に細く集束させ、かつ、こ
のイオン・ビームを基板上で適宜走査させて所望の形状
を持つ所期の薄膜パターンをより少ない工程で形成する
ことができ、さらに、形成された薄膜パターンの密度も
高く、基板との密着強度も大なるものが得られる。
第１図はこの発明の半導体装置における薄膜パターンの
形成方法の原理を示す説明図、第２図はイオン・ビーム
を走査し、所期の薄膜パターンを基板上に形成するこの
発明の方法を示す説明図である。 図中、１は基板、２はＳｉＨ４ガス、３はＡｒ＋イオン
ビームである。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
形成方法の原理を示す説明図、第２図はイオン・ビーム
を走査し、所期の薄膜パターンを基板上に形成するこの
発明の方法を示す説明図である。 図中、１は基板、２はＳｉＨ４ガス、３はＡｒ＋イオン
ビームである。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有馬 秀明 兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機 株式会社エル・エス・アイ研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−47415（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】真空容器中に設置された半導体基板と、こ
の基板表面に化合物ガスを導入するとともに、上記基板
表面に不活性、酸素または窒素イオンビームを走査し、
このイオンビームのエネルギにより上記化合物ガスを解
離して、室温程度の温度で上記基板表面に上記化合物ガ
ス成分を含む薄膜パターン形成することを特徴とする薄
膜パターンの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59026450A JPH0658908B2 (ja) | 1984-02-13 | 1984-02-13 | 薄膜パターンの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59026450A JPH0658908B2 (ja) | 1984-02-13 | 1984-02-13 | 薄膜パターンの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60169141A JPS60169141A (ja) | 1985-09-02 |
| JPH0658908B2 true JPH0658908B2 (ja) | 1994-08-03 |
Family
ID=12193836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59026450A Expired - Lifetime JPH0658908B2 (ja) | 1984-02-13 | 1984-02-13 | 薄膜パターンの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0658908B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57133635A (en) * | 1981-02-12 | 1982-08-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Formation of insulating film |
| JPS6047415A (ja) * | 1983-08-26 | 1985-03-14 | Res Dev Corp Of Japan | 化合物薄膜の形成方法及び装置 |
-
1984
- 1984-02-13 JP JP59026450A patent/JPH0658908B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60169141A (ja) | 1985-09-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |