[其他]紫外光源和光化反應的方法

無效

• 申請號: 87102347
• 申請日: 1987-03-24
• 公開（公告）號: CN87102347A
• 公開（公告）日: 1987-09-30
• 發明（設計）人: 山崎舜平;大島喬;浦田一男;田代衛;店村悠爾;今任慎二;伊藤健二;尾高政一;林茂則;宏瀨直樹
• 申請（專利權）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: H01J61/24
• 分類號: H01J61/24;H01J61/52;C23C16/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 吳增勇,吳秉芬

本發明涉及一種大功率的紫外光源以及利用該紫外光源的光化反應，并更具體地涉及一種擁有一種可通過使用大功率輸出的紫外光源生成、或刻蝕成一種復蓋膜（即大面積的成形表面）的裝置的光學汽相反應（即利用光激發的汽相反應）的方法。

作為一種利用汽相反應的薄膜生成或蝕刻法，光學CVD（化學汽相淀積）法（利用光激發，經過反應氣體的分解，在成形表面上用化學方法生成一種薄膜的方法）是特別著名的，該方法是用光能來激活反應氣體的。與現有的熱化學汽相淀積和等離子化學汽相淀積相比，此種方法的優點在于它能在低溫下生成薄膜和不致損壞已成形的表面。

但是，光學CVD方法既不能形成超過一定厚度的薄膜，又不能以足夠高的生長速度來形成薄膜，這是因為薄膜是在配置于紫外光源和反應室之間的一個窗口表面上生成的緣故。就氮化硅薄膜情況而言，其極限厚度為1，000（埃）。然而，實際上，如果這個限度可提高到至少2，000，則該方法將在工業生產上不僅適用于鈍化薄膜的形成而且也適用于防止反射的薄膜和柵極絕緣的薄膜形成。因此，目前已迫切需要尋求可達到這一目標的某種方法。

從另方面來說，來自汞燈的光強取決于汞的壓力，而該壓力是由汞蒸汽飽和壓力自動地確定的，這是因為燈管內所容納的汞量選用得比較冗余、以便補償管內損耗的緣故。

為了解決這些問題，本發明旨在增加光學CVD法或光刻法中用于光化反應的紫外光源在被輻射表面上的光強。為此要對在低壓汞燈中發生弧光放電的電極的引入端和包圍該電極的合成石英玻璃燈管處進行強迫冷卻，以便防止電極材料尤其是被放電離子所撞擊一側的電極材料的消耗;以及為了使185nm（毫微米）波長的輻射強度增加到比先有技術高出一倍以上而實現提供比先有技術更大的電流。也就是說，它是旨在增加汞原子由接收低壓汞燈內電弧放電電能而被激勵的狀態躍遷到基態（在6¹P₁-6¹So和6³P₁-6¹So的躍遷過程中產生的波長為185nm和254nm的輻射）所發射的輻射強度，并更進一步地旨在增加被輻射表面上的紫外光強。這樣，本發明可由紫外線通過激勵或激活反應室中的反應氣體來促進某成形表面上的復蓋薄膜的生成過程，尤其在用波長為3mm的紫外光時效果更佳。

為了達到上述目的，本發明可增加紫外光源的光強，并同時可對透明蓋板的上端部份與形成表面之間的距離置定為3cm或3cm以下、最好從3mm到2cm。

由于目前是可以把大量的波長為185nm的短波紫外線傳送到某一基片的生成表面上，甚至無須用油或類似材料涂敷成一個窗口，所以要對先有的1000（在氮化硅的情況下）生成薄膜厚度的極限值進行改進是可能的。這樣，單由光學CVD方法就能得到一種防止反射的諸如InP（磷化銦）之類的半導體化合物膜和一種諸如GaAs半導體化合物的鈍化膜和薄膜型硅半導體元件的絕緣柵薄膜所要求的足夠厚度。

此外，本發明方法形成一種在窗口上根本不用風勃靈（Fomblim，一種油的商標）油或其類似品的無油反應系統，因此背景真空度值可增加到低于10^-3托（Torr.）。并且本發明可形成各種歸因于光激發的光學CVD膜，即各種諸如硅的半導體薄膜，諸如各種氧化硅、氮化硅、氮化鋁、磷玻璃以及硼玻璃等的絕緣膜，以及諸如各種鋁、鈦以及鎢等金屬或這些金屬的硅化物的導電膜。

圖1是說明本發明的光學CVD的示意圖。

圖2是說明由本發明的強迫冷卻型汞燈組成的紫外光源的原理圖。

圖3是表示由本發明所形成的氮化硅膜的厚度對氮化硅膜窗口和生成表面之間的距離的關系曲線圖。

圖4是表示本發明的另一實施例的局部剖面圖。

圖5（A）至5（C）是表示內存汞的溫度和紫外線的光強之間的關系曲線圖。

參閱圖1所示的一個實施例，對本發明的細節將說明如下：

在圖1中，擁有生成處理表面的基片（1）由夾子（1′）夾住而置于反應室（2）中。在基片的上面附近備有一個擁有加熱室（3′）的囟加熱器（3）（halogen????heater????3）（其上部表面用水循環（32）冷卻）。在反應室（2）的下面備有一個擁有由電源（13）供電的強迫冷卻型低壓汞燈所組成的大量紫外光源（9）的光源室（5）。光源室（5）和加熱室（3′）保持在近乎相等的真空度上，各在反應室（2）之間的壓差低于10托。為此，就要從（27）或（28），經過一個流量計（21）和閥門（22）向光源室（5）和加熱室（3′）供應一種非產品氣體（氮、氫、氦或氬）。