JPS61190074A - Ｔａ↓２Ｏ↓５膜の形成方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は半導体装置やセンサー、先導波素子などの機能
素子、その他の素子に使用する酸化物薄膜の形成方法に
関する。

〈従来技術〉 大容量メモリ用半導体集積回路などではより微細化を図
る目的で容量部にＴａ２０５やＴｔ０２等の高誘電膜の
導入が進められている。またＴａ２’ＯｓやＴＬ０２膜
は、その光学的性質から光回路素子への応用も検討され
ている。またセンサー等ではＳｎ０２　、ＺｎＯなど酸
化物薄膜が用いられている。そのような酸化物薄膜を形
成する場合、例えばＴａ２０５の薄膜を形成するのに従
来次の様な方法が用いられれていた。

■スパッター法でＴａ膜を形成し、その後酸素雰囲気で
熱酸化する。

■スパッター法でＴａ膜を形成し、その後陽極酸化する
。

０反応性スパッター法（Ａｒと０２の混合ガス）でＴａ
２Ｏｓ　ｌＩＩを形成する。

■ＲＦスパッター法でＴａ２Ｏｓ膜を形成する。

■減圧ＣＶＤ法でＴａのアルコキサイドの酸化反応を用
いて形成する。

しかし、■〜■のようなスパッター法を用いる場合、荷
電粒子による基板への損傷を伴い最終的に得られる素子
特性に劣化を生じる。

また■の熱酸化では５００°Ｃ以上の高温を要する。■
の陽極酸化では、電解溶液中で酸化を行うが、この際に
溶液中の負イオンも膜中に取込まれて不純物混入が避け
られない。また厚さ方向に均一な組成を得るのが困難で
あるという欠点がある。

■の減圧ＣＶＯ法では４２０°Ｃ以上で良好な膜を形成
できるが、低温（４２０°Ｃ以下）では極端な屈折率低
下（通常で２．０以上であるのが１．５以下となる。）
を招くとともに、４５０°Ｃ以下では成長速度が温度低
下に従って低下することが報告されており、実用的でな
い。さらに■、■の方法で要求される高温工程では基板
に対し、プロセス誘起欠陥の発生、材料間の反応、不純
物の分布の乱れ。

などの望ましくない結果を与える。

〈目的〉 本発明は上記従来技術の欠点を解消し、低温において十
分に速い成長速度で、かつ良好な特性を有する酸化物薄
膜の形成方法の提供を目的とする。

く構成〉 本発明の酸化物薄膜の形成方法は、反応室に導入された
金属アルコキサイドガスを有効成分とするガスに対して
紫外光を照射して光励起反応を生ぜしめ、基板表面に金
属酸化物を生成することを特徴とする。

〈実施例〉 第１図は本発明の実施方法に用いる装置の構成図である
。

ヒータ１１により恒温に保持される容器１内にメタルア
ルコキサイド（Ｍ　　（ＯＲ）　ｘ　）　　１０を封入
し、これをメタルアルコキサイドガス発生に適する温度
に保持する。そしてＡｒ、Ｎなどの不活性ガスなどのキ
ャリアガス２を容器１内に送り、メタルアルコキサイド
ガスを導入管１２を通して反応器４の反応室９内に導入
する。この際適当な希釈ガス３を導入管１２に送り込み
、メタルアルコキサイドガスと混合して真空ポンプ８で
排気された反応室９内に供給する。前記反応器４にはヒ
ータ１４が内蔵され、反応室９内におかれる基板７を膜
質や膜成長速度の制御の目的で適温に保持する。反応室
９に対して低圧水銀ランプ等のランプ５を基板７の上方
に配置し、該ランプ５から反応器４の合成石英窓６を通
して紫外光を反応室９内に照射する。この紫外光のエネ
ルギーによりメタルアルコキサイドガスが光励起反応な
いし光分解反応を起こし、金属酸化物が基板７上に生成
して１Ｆ膜を形成する。なおヒータ１３は導入管１２の
保温用である。

Ｍ記メタルアルコキサイド（Ｍ　　（ＯＲ）　ｘ　）　
　１０として、例えばＴａ　（ＯＣＨ３）　５　、　Ｔ
　ｔ　　（ＯＣ２）１５　）　４　。

Ａ　Ｉ　（ＯＣ２Ｈ５）３．５□　（ＯＣＨ３）　４等
を用いることができる。メタルアルコキサイドは一般に
揮発性で、多くの場合、室温あるいはわずかな昇温、例
えばＴａ　（ＯＣＨ３）　Ｓの場合は１００°Ｃ程度で
膜形成に必要な量のガスが発生する。またメタルアルコ
キサイドは紫外域に特有の光吸収を示し、低圧水銀ラン
プ等で容易に得られる波長域の光エネルギーによって酸
化物に分解される性質を有する。第２図、第３図、第４
図にＴａ　（ＯＣＨ３）　５　。

Ｔ　ｔ　　（ＯＣ２）１　ｓ　）　ａ　、　Ｓ　ｔ　　
（ＯＣＨ３）　４の吸収スペクトルを示す。前記基板７
にはＳｔのような半導体、５ｊ０２などの絶縁体、又は
金属を用いることができ、基板の依存性はない。

希釈ガス３はＮ２のような不活性ガスを用いてもよいが
、化学量論性や反応性の向上を目的として０２ガスを使
用してもよい。また希釈をせずに用いることも可能であ
る。

本発明の方法を用い、Ｔａ　（ＯＣＲａ　）　Ｓ　−０
２ノ混合ガスでＴａ２Ｏｓ膜を形成した場合の生成速度
の温度依存性を第５図に、また屈折率の温度依存性を第
６図に示す。第５図、第６図から明らかなように、膜の
成長速度は光を照射せずに同条件で成長させた場合より
４倍以上速く、また２００″Ｃ以下で膜形成しても２．
０以上の屈折率を維持している。

本発明の方法を用い、↑ｔ　　（ＯＣ２ｔｌ　Ｓ）　４
−Ｎ２の混合ガスでＴｉＯ２膜を形成した場合の生成速
度の温度依存性を第７図に示す。第７図から明らかなよ
うに、光照射することにより成長速度が大きく増加して
いる。

く効果〉 本発明は以上の構成よりなり、照射損傷等を基板に与え
ることなく、低温で十分な成長速度をもって、また屈折
率の低下を招くことなく、また酸化物薄膜を順次成長さ
せるので、膜厚方向に均一な組成が得られるなど良好な
酸化物薄膜を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施方法に用いる装置の構成図、第２
図はＴａ　（ＯＣＲ３）　５の光吸収スペクトル図、第
３図はＴｊ（ＯＣ２Ｈ５）４の光吸収スペクトル図、第
４図はＳＬ　（ＯＣＨ３）４の光吸収スペクトル図、第
５図は本発明の方法でＴａ２０５膜を形成した場合の生
成速度の温度値速性を示す図、第６図はＴａ２　ｏ　ｓ
　Ｉｌｌ’の屈折率の温度依存性を示す図、第７図は本
発明の方法でＴ６０２膜を形成した場合の生成速度の温
度値速性を示す図である。 ２・・・−キャリアガス ３−希釈ガス ４−・反応器 ５−　ランプ ６−合成石英窓 ７−基板 ９・−反応室 １０−・−メタルアルコキサイド 第６図 、／、　　　　　　　　　　　、ｘｔｌ）’　（ζ−１
）手続補正書（自船 昭和６０年　？月３０日 昭和６０年　特許願　第２８８０８号 ２、発明の名称　　酸化物薄膜の形成方法３、補正をす
る者 事件との関係　　特許出願人 住所　　大阪市阿倍野区長池町２２番２２号氏名　　（
５０４）シャープ株式会社 代表者　佐伯　旭 住所　　東京都東久留米市南沢５−６−４住所　垂井　
原人 住所　　東京都港区西新橋１−１６−７氏名　　日本＃
Ｉ素株式会社 代表者　石澤　夏部 ４、代理人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 反応室に導入された金属アルコキサイドガスを有効成分
   とするガスに対して紫外光を照射して光励起反応を生ぜ
   しめ、基板表面に金属酸化物を形成することを特徴とす
   る酸化物薄膜の形成方法。