JP2634743B2 - 低温化学蒸着法 - Google Patents
低温化学蒸着法Info
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、種々の基板への二
酸化珪素薄膜の蒸着、詳述すれば、半導体装置製造にお
ける二酸化珪素薄膜の蒸着に関するものである。
酸化珪素薄膜の蒸着、詳述すれば、半導体装置製造にお
ける二酸化珪素薄膜の蒸着に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】多数の半導体装置や他の装置の製造にお
いて、化学的に非反応性または低反応性材料の薄い受動
層（パッシベーション層）または被覆を設けて、半導体
接合及び半導体層を、酸素、空気中のフューム、湿分な
どとの接触による分解から、またパッケージングや取扱
い中の接触による損傷から保護し、また前記装置の電気
的特性を安定させることが一般に行われている。
いて、化学的に非反応性または低反応性材料の薄い受動
層（パッシベーション層）または被覆を設けて、半導体
接合及び半導体層を、酸素、空気中のフューム、湿分な
どとの接触による分解から、またパッケージングや取扱
い中の接触による損傷から保護し、また前記装置の電気
的特性を安定させることが一般に行われている。
【０００３】珪素酸化物被覆の生産とそれの半導体装置
や他の装置への適用は周知のことであって、この問題に
ついての文献はかなりある。薄膜の形成に根源的な一般
的原理は、１９７０年ニューヨーク州のマグロウ．ヒル
社発行、Leon I.Maissell とReinhard Glangの編集にな
るHANDBOOK OF THIN FILM TECHNOLOGYに記述され、また
珪素基板の半導体装置の一般加工技術が、１９８６年カ
リフォルニア州サンセットビーチのラテイス社発行のSt
anley WolfとRichard N.Talbert の編集になるSILCON P
ROCESSING FOR THE VLSI ERAに述べられ、その中に薄膜
技術が含まれている。
や他の装置への適用は周知のことであって、この問題に
ついての文献はかなりある。薄膜の形成に根源的な一般
的原理は、１９７０年ニューヨーク州のマグロウ．ヒル
社発行、Leon I.Maissell とReinhard Glangの編集にな
るHANDBOOK OF THIN FILM TECHNOLOGYに記述され、また
珪素基板の半導体装置の一般加工技術が、１９８６年カ
リフォルニア州サンセットビーチのラテイス社発行のSt
anley WolfとRichard N.Talbert の編集になるSILCON P
ROCESSING FOR THE VLSI ERAに述べられ、その中に薄膜
技術が含まれている。
【０００４】本明細書で詳論され、また本発明の主要な
関心事である低圧化学蒸着法（ＬＰＣＶＤ）は、大抵の
場合約１００mtorr 〜約１，０００mtorr の圧力範囲、
またいくつかの特定の実施例では最高約２，０００mtor
r で操作することもある〔この場合の圧力はＡＰＣＶＤ
（常圧ＣＶＤ）とＬＰＣＶＤ（低圧ＣＶＤ）の中間の圧
力範囲である〕、気体反応剤からの薄膜の蒸着（堆積）
を含む。
関心事である低圧化学蒸着法（ＬＰＣＶＤ）は、大抵の
場合約１００mtorr 〜約１，０００mtorr の圧力範囲、
またいくつかの特定の実施例では最高約２，０００mtor
r で操作することもある〔この場合の圧力はＡＰＣＶＤ
（常圧ＣＶＤ）とＬＰＣＶＤ（低圧ＣＶＤ）の中間の圧
力範囲である〕、気体反応剤からの薄膜の蒸着（堆積）
を含む。
【０００５】非常に広範な種類の「薄膜」が「超ＬＳＩ
（ＶＬＳＩ）」装置の組立に用いられる。これらの薄膜
は蒸気相から、熱成長または蒸着できる。これらの薄膜
は、金属、半導体または絶縁物であっても差支えない。
（ＶＬＳＩ）」装置の組立に用いられる。これらの薄膜
は蒸気相から、熱成長または蒸着できる。これらの薄膜
は、金属、半導体または絶縁物であっても差支えない。
【０００６】ＶＬＳＩの組立で用いられる薄膜は、厳格
な化学的、構造的かつ電気的な広範な要求を満足しなけ
ればならない。薄膜の組成と厚さとは厳格に管理され、
ミクロン以下のエッチングを容易にする必要がある。ピ
ンホールのような、粒子の欠陥と薄膜の不完全さが極め
て少なくても、ＶＬＳＩの必要とする狭い線幅、高密度
と広い面積にとって決定的となる。その細かい形状は、
非常に凹凸のあるトポグラフを生じ、これを薄膜で覆う
ことになる。従って、優れた接着性、低応力、そして良
好な段差被覆がＶＬＳＩ薄膜に要求され、また被覆自体
の表面形状が、でき得れば、下にある段差を減少させる
か、あるいはそれを平面化してしまうことが必要であ
る。最後に、非導電薄膜に低誘電率をもたせて、薄くな
った薄膜により悪化した寄生容量を低下させる必要があ
る。
な化学的、構造的かつ電気的な広範な要求を満足しなけ
ればならない。薄膜の組成と厚さとは厳格に管理され、
ミクロン以下のエッチングを容易にする必要がある。ピ
ンホールのような、粒子の欠陥と薄膜の不完全さが極め
て少なくても、ＶＬＳＩの必要とする狭い線幅、高密度
と広い面積にとって決定的となる。その細かい形状は、
非常に凹凸のあるトポグラフを生じ、これを薄膜で覆う
ことになる。従って、優れた接着性、低応力、そして良
好な段差被覆がＶＬＳＩ薄膜に要求され、また被覆自体
の表面形状が、でき得れば、下にある段差を減少させる
か、あるいはそれを平面化してしまうことが必要であ
る。最後に、非導電薄膜に低誘電率をもたせて、薄くな
った薄膜により悪化した寄生容量を低下させる必要があ
る。
【０００７】化学蒸着（ＣＶＤ）法は、要約すれば次の
工程順序からなる：すなわち、（ａ）反応剤ガスと希釈
不活性ガスの所定組成と流量を反応室に導入する工程
と；（ｂ）前記ガスが基板に移動する工程と；（ｃ）前
記反応剤を基板に吸着させる工程と；（ｄ）前記吸着原
子が泳動と薄膜形成化学反応を行う工程と；（ｅ）ガス
副生成物を脱着させて反応室から除去する工程である。
反応を起こさせるエネルギーはいくつかの方法、例え
ば、熱、光子、または電子で、熱エネルギーが最も通常
的に使用される。
工程順序からなる：すなわち、（ａ）反応剤ガスと希釈
不活性ガスの所定組成と流量を反応室に導入する工程
と；（ｂ）前記ガスが基板に移動する工程と；（ｃ）前
記反応剤を基板に吸着させる工程と；（ｄ）前記吸着原
子が泳動と薄膜形成化学反応を行う工程と；（ｅ）ガス
副生成物を脱着させて反応室から除去する工程である。
反応を起こさせるエネルギーはいくつかの方法、例え
ば、熱、光子、または電子で、熱エネルギーが最も通常
的に使用される。
【０００８】実際問題として、固体物質を形成する反応
剤ガスの化学反応は、ウエファーの表面またはそれに極
めて近くで行われる不均質反応であるだけでなく、気相
で行われる均質反応でもある。不均質反応の方がずっと
好ましい。それはこのような反応が加熱された表面に限
って起こって、品質のよい薄膜を生成させるからであ
る。その反対に、均質反応は、付着物質の気相クラスタ
ーを形成し、それが結果として付着性が不良の低密度薄
膜、すなわち付着薄膜の欠陥となるので好ましくない。
そのうえ、このような反応はさらに、反応剤を消耗して
蒸着速度を低下させる。従って、ＣＶＤの応用にあたっ
て化学反応の１つの重要な特徴は、不均質反応が気相反
応よりも好ましい度合である。
剤ガスの化学反応は、ウエファーの表面またはそれに極
めて近くで行われる不均質反応であるだけでなく、気相
で行われる均質反応でもある。不均質反応の方がずっと
好ましい。それはこのような反応が加熱された表面に限
って起こって、品質のよい薄膜を生成させるからであ
る。その反対に、均質反応は、付着物質の気相クラスタ
ーを形成し、それが結果として付着性が不良の低密度薄
膜、すなわち付着薄膜の欠陥となるので好ましくない。
そのうえ、このような反応はさらに、反応剤を消耗して
蒸着速度を低下させる。従って、ＣＶＤの応用にあたっ
て化学反応の１つの重要な特徴は、不均質反応が気相反
応よりも好ましい度合である。
【０００９】ＣＶＤ法の前述の工程が逐次的であるの
で、最低速度で起こるものが、蒸着の速度の決め手とな
ることである。工程は、（１）気相処理と；（２）表面
処理の２つの処理の群に分類できる。関心のある気相現
象は、ガスが基板に衝突する速度である。これは、ガス
が流れる広い領域と基板表面とを分ける境界層をガスが
横切る速度によりモデル化できる。このような輸送現象
は、ガスの拡散性に比例する気相拡散Ｄと、境界層を横
切る濃度勾配により起こる。質量移送の速度は温度によ
り相対的に弱く影響されるに過ぎない。
で、最低速度で起こるものが、蒸着の速度の決め手とな
ることである。工程は、（１）気相処理と；（２）表面
処理の２つの処理の群に分類できる。関心のある気相現
象は、ガスが基板に衝突する速度である。これは、ガス
が流れる広い領域と基板表面とを分ける境界層をガスが
横切る速度によりモデル化できる。このような輸送現象
は、ガスの拡散性に比例する気相拡散Ｄと、境界層を横
切る濃度勾配により起こる。質量移送の速度は温度によ
り相対的に弱く影響されるに過ぎない。
【００１０】色々な表面処理が、一旦ガスが高温基板面
に到達すると重要になるが、しかし一般に表面反応は、
頻度因子、活性化エネルギーと温度の関数である速度で
進行する熱活性化現象によりモデル化できる。表面反応
速度は温度上昇に伴い加速する。所定の表面反応にとっ
て、反応剤が表面に到達する速度を前記反応速度が上回
るだけの十分な高さに温度を上昇してもよい。このよう
な場合、反応は、いかに温度を高く上昇させても、反応
剤ガスを質量移送によって基板に供給する速度よりさら
に急速に進むことはない。この状況を質量移送律速蒸着
法と言う。
に到達すると重要になるが、しかし一般に表面反応は、
頻度因子、活性化エネルギーと温度の関数である速度で
進行する熱活性化現象によりモデル化できる。表面反応
速度は温度上昇に伴い加速する。所定の表面反応にとっ
て、反応剤が表面に到達する速度を前記反応速度が上回
るだけの十分な高さに温度を上昇してもよい。このよう
な場合、反応は、いかに温度を高く上昇させても、反応
剤ガスを質量移送によって基板に供給する速度よりさら
に急速に進むことはない。この状況を質量移送律速蒸着
法と言う。
【００１１】これとは反対に、低温では、表面反応速度
が低下して、結果的には反応剤の到達速度は表面反応処
理で消耗される速度を上回る。このような状況にあっ
て、蒸着速度は制限を受けた反応速度となる。このよう
にして、高温では、蒸着は通常質量移送の制限を受ける
が、低温では、表面反応速度の制限を受ける。実際処理
においては、蒸着条件がこれらの成長管理の一方から他
方に移動する温度は、反応の活性化エネルギーと、反応
器のガス流量条件に左右される。従って、一方の圧力管
理または温度管理から他方の管理への、データまたは処
理条件または結果を確実性または精密性をもって推定す
ることは不可能である。
が低下して、結果的には反応剤の到達速度は表面反応処
理で消耗される速度を上回る。このような状況にあっ
て、蒸着速度は制限を受けた反応速度となる。このよう
にして、高温では、蒸着は通常質量移送の制限を受ける
が、低温では、表面反応速度の制限を受ける。実際処理
においては、蒸着条件がこれらの成長管理の一方から他
方に移動する温度は、反応の活性化エネルギーと、反応
器のガス流量条件に左右される。従って、一方の圧力管
理または温度管理から他方の管理への、データまたは処
理条件または結果を確実性または精密性をもって推定す
ることは不可能である。
【００１２】反応速度の制限を受ける条件で運転される
工程においては、工程の温度が重要なパラメーターであ
る。換言すれば、反応器全体の均一蒸着速度には、一定
の反応速度を維持する条件を必要とすることである。こ
れは、逆に、すべてのウエファー表面のどこにでも存在
する筈であるという意味である。換言すれば、このよう
な条件で、反応剤が表面に到達する速度は、反応剤の濃
度が成長速度を制限しないのでそれ程重要でない。この
ように、反応器を反応の均等の還流をウエファー表面の
あらゆる位置に供給することはそれ程重大ではない。低
圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）反応器において、ウエファーを
垂直にかつ極めて接近させた間隔をもって並列させるこ
とは、このようなシステムが、反応速度が制御を受ける
仕方で作動するからだということがわかる。これに関す
る理由は下記の通り：ＬＰＣＶＤ反応器の１torr以下の
低圧で、ガスの拡散度を、大気圧における係数を１，０
００上回って増加させるが、これは、反応剤が横切って
拡散する距離が圧力の二乗根以下の数値だけ増加すると
いう事実により部分的に相殺されるだけである。正味効
果は、前記基板表面から離れて、副生物とそれに対する
移送に多量といえる程度以上の増加があり、速度制限の
工程はこのようにして表面反応となる。
工程においては、工程の温度が重要なパラメーターであ
る。換言すれば、反応器全体の均一蒸着速度には、一定
の反応速度を維持する条件を必要とすることである。こ
れは、逆に、すべてのウエファー表面のどこにでも存在
する筈であるという意味である。換言すれば、このよう
な条件で、反応剤が表面に到達する速度は、反応剤の濃
度が成長速度を制限しないのでそれ程重要でない。この
ように、反応器を反応の均等の還流をウエファー表面の
あらゆる位置に供給することはそれ程重大ではない。低
圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）反応器において、ウエファーを
垂直にかつ極めて接近させた間隔をもって並列させるこ
とは、このようなシステムが、反応速度が制御を受ける
仕方で作動するからだということがわかる。これに関す
る理由は下記の通り：ＬＰＣＶＤ反応器の１torr以下の
低圧で、ガスの拡散度を、大気圧における係数を１，０
００上回って増加させるが、これは、反応剤が横切って
拡散する距離が圧力の二乗根以下の数値だけ増加すると
いう事実により部分的に相殺されるだけである。正味効
果は、前記基板表面から離れて、副生物とそれに対する
移送に多量といえる程度以上の増加があり、速度制限の
工程はこのようにして表面反応となる。
【００１３】ＣＶＤ装置には次の構成要件、すなわち：
（ａ）ガス源と；（ｂ）ガス供給ライン；（ｃ）ガスが
装置に入る計量を行う質量の流れ制御装置と；（ｄ）反
応室または反応器と；（ｅ）薄膜をその上に蒸着するこ
とになるウエファーの加熱と、いくつかの種類の装置に
他の手段により追加のエネルギーを加える方法と；
（ｆ）温度検知器が含まれる。
（ａ）ガス源と；（ｂ）ガス供給ライン；（ｃ）ガスが
装置に入る計量を行う質量の流れ制御装置と；（ｄ）反
応室または反応器と；（ｅ）薄膜をその上に蒸着するこ
とになるウエファーの加熱と、いくつかの種類の装置に
他の手段により追加のエネルギーを加える方法と；
（ｆ）温度検知器が含まれる。
【００１４】ＬＰＣＶＤ反応器は２つの主な構成、すな
わち：（ａ）水平管反応器と；（ｂ）垂直流量等温反応
器とで設計されている。
わち：（ａ）水平管反応器と；（ｂ）垂直流量等温反応
器とで設計されている。
【００１５】水平管、高温壁反応器は、ＶＬＳＩ処理で
最も広範に使用されているＬＰＣＶＤである。これらは
ポリシリコン、窒化珪素と、未ドープ及びドープＳｉＯ
2 薄膜の蒸着に用いられる。それらは主として、その優
れた経済性、処理量、均一性と大径、例えば１５０mm径
のウエファーに適応できる能力のために、このような活
用性があることがわかる。主な欠点は粒状汚染に対する
感受性と低い蒸着速度である。
最も広範に使用されているＬＰＣＶＤである。これらは
ポリシリコン、窒化珪素と、未ドープ及びドープＳｉＯ
2 薄膜の蒸着に用いられる。それらは主として、その優
れた経済性、処理量、均一性と大径、例えば１５０mm径
のウエファーに適応できる能力のために、このような活
用性があることがわかる。主な欠点は粒状汚染に対する
感受性と低い蒸着速度である。
【００１６】垂直流れ等温ＬＰＣＶＤ反応器は、分配ガ
ス供給技術をさらに発展して、各ウエファーが同等の未
使用反応剤を供給される。ここでもウエファーを並べて
並列させるか、穿孔石英かごに入れる。前記かごを長い
孔あき反応ガス石英注入管の下に、１本の管が各反応剤
に対応するよう配置する。ガスは前記管から前記かごの
孔を通り、ウエファーを通り過ぎ、ウエファー面に平行
して、さらにかごの下の排気スロットに垂直に流入す
る。かごの孔の大きさ、数と位置をウエファー表面への
反応剤ガスの流れの制御に用いる。かごの穿孔設計を最
適条件にすることで、各ウエファーは、全く同一数量の
未使用反応剤を垂直に隣接する注入管から供給できる。
従って、この設計は最終供給材料管反応器のウエファー
からウエファーの反応剤が欠乏する効果を防止でき、温
度勾配を設ける必要もなく、高度に均一の蒸着ができ、
かつ粒状不純物が少ないことを報告によれば達成でき
る。
ス供給技術をさらに発展して、各ウエファーが同等の未
使用反応剤を供給される。ここでもウエファーを並べて
並列させるか、穿孔石英かごに入れる。前記かごを長い
孔あき反応ガス石英注入管の下に、１本の管が各反応剤
に対応するよう配置する。ガスは前記管から前記かごの
孔を通り、ウエファーを通り過ぎ、ウエファー面に平行
して、さらにかごの下の排気スロットに垂直に流入す
る。かごの孔の大きさ、数と位置をウエファー表面への
反応剤ガスの流れの制御に用いる。かごの穿孔設計を最
適条件にすることで、各ウエファーは、全く同一数量の
未使用反応剤を垂直に隣接する注入管から供給できる。
従って、この設計は最終供給材料管反応器のウエファー
からウエファーの反応剤が欠乏する効果を防止でき、温
度勾配を設ける必要もなく、高度に均一の蒸着ができ、
かつ粒状不純物が少ないことを報告によれば達成でき
る。
【００１７】化学蒸着（ＣＶＤ）ＳｉＯ2 薄膜とその二
元系及び三元系シリケートは、ＶＬＳＩ処理で広範な用
途を見出す。これらの材料は、ポリシリコンと金属層の
間の絶縁として、また多層金属系における金属の間の絶
縁として、ゲッターとして、拡散源として、拡散とイオ
ン注入用マスタとして、外部拡散防止のキャッピング層
として、また最終保護層として用いられる。一般に蒸着
酸化物薄膜は均一厚さと組成、低粒子と化学汚染、基板
への強い接着力、亀裂防止の低応力、高絶縁破壊の保全
性、多層系の良好な段差被覆、低ピンホール密度と製造
に対する高処理量を示す必要がある。
元系及び三元系シリケートは、ＶＬＳＩ処理で広範な用
途を見出す。これらの材料は、ポリシリコンと金属層の
間の絶縁として、また多層金属系における金属の間の絶
縁として、ゲッターとして、拡散源として、拡散とイオ
ン注入用マスタとして、外部拡散防止のキャッピング層
として、また最終保護層として用いられる。一般に蒸着
酸化物薄膜は均一厚さと組成、低粒子と化学汚染、基板
への強い接着力、亀裂防止の低応力、高絶縁破壊の保全
性、多層系の良好な段差被覆、低ピンホール密度と製造
に対する高処理量を示す必要がある。
【００１８】ＣＶＤ二酸化珪素は、非晶質のＳｉＯ4 四
面体構造を有し、酸素は隣の四面体の珪素とも結合する
ので、実験式ＳｉＯ2 で表される。蒸着条件によって、
表２に要約するように、ＣＶＤ二酸化珪素は熱二酸化珪
素より低い密度と僅かに異なる化学量論値を有し、機械
的および電気的薄膜特性、例えば屈折率、エッチング速
度、応力、誘導率と高電界絶縁破壊強さに変化をもたら
す。高温での蒸着、すなわち高密度化といわれる分離高
温後蒸着アニール工程の使用が、ＣＶＤ薄膜の特性を熱
酸化物の特性に接近させることができる。
面体構造を有し、酸素は隣の四面体の珪素とも結合する
ので、実験式ＳｉＯ2 で表される。蒸着条件によって、
表２に要約するように、ＣＶＤ二酸化珪素は熱二酸化珪
素より低い密度と僅かに異なる化学量論値を有し、機械
的および電気的薄膜特性、例えば屈折率、エッチング速
度、応力、誘導率と高電界絶縁破壊強さに変化をもたら
す。高温での蒸着、すなわち高密度化といわれる分離高
温後蒸着アニール工程の使用が、ＣＶＤ薄膜の特性を熱
酸化物の特性に接近させることができる。
【００１９】ＳｉＯ2 の低温蒸着は、シランと酸素との
反応を利用して、未ドープＳｉＯ2薄膜を形成させる。
蒸着を、基本的に連続ベルト式のＡＰＣＶＤ反応器ある
いは分配供給材料ＬＰＣＶＤ反応器、あるいはＰＥＣＶ
Ｄ（プラズマ強化ＣＶＤ）反応器で行う。反応剤が反応
により欠乏するので、その結果は前記ＳｉＨ4 ＋Ｏ2反
応への通常のＬＰＣＶＤ反応器の使用を妨げる。ガス流
れへのＰＨ3 の添加はＰ2 Ｏ5 を形成させ、それを前記
ＳｉＯ2 薄膜に混和して燐珪酸ガラス（ＰＳＧ）をつく
る。反応を次式で示す： ＳｉＨ4 ＋Ｏ2 →ＳｉＯ2 ＋２Ｈ2 ４ＰＨ3 ＋５Ｏ2 →２Ｐ2 Ｏ5 ＋６Ｈ2 シランと過剰酸素の間の反応は、異相表面反応によりＳ
ｉＯ2 を形成する。均質気相核形成も起り、それが反応
器の室壁に白色粉末を形成し、また蒸着薄膜に粒状汚染
をもたらす可能性のあるＳｉＯ2 の小粒子となる。
反応を利用して、未ドープＳｉＯ2薄膜を形成させる。
蒸着を、基本的に連続ベルト式のＡＰＣＶＤ反応器ある
いは分配供給材料ＬＰＣＶＤ反応器、あるいはＰＥＣＶ
Ｄ（プラズマ強化ＣＶＤ）反応器で行う。反応剤が反応
により欠乏するので、その結果は前記ＳｉＨ4 ＋Ｏ2反
応への通常のＬＰＣＶＤ反応器の使用を妨げる。ガス流
れへのＰＨ3 の添加はＰ2 Ｏ5 を形成させ、それを前記
ＳｉＯ2 薄膜に混和して燐珪酸ガラス（ＰＳＧ）をつく
る。反応を次式で示す： ＳｉＨ4 ＋Ｏ2 →ＳｉＯ2 ＋２Ｈ2 ４ＰＨ3 ＋５Ｏ2 →２Ｐ2 Ｏ5 ＋６Ｈ2 シランと過剰酸素の間の反応は、異相表面反応によりＳ
ｉＯ2 を形成する。均質気相核形成も起り、それが反応
器の室壁に白色粉末を形成し、また蒸着薄膜に粒状汚染
をもたらす可能性のあるＳｉＯ2 の小粒子となる。
【００２０】温度が３１０℃〜４５０℃に上昇するに伴
って蒸着速度は徐々に上る。０．４eV以下の見掛けの活
性化エネルギーが測定され、表面蒸着または気相拡散蒸
着プロセスを示す。蒸着速度は前記Ｏ2 対ＳｉＨ4 の比
を増加することで限度まで一定温度で加速できる。前記
速度の連続加速は結果的には、Ｏ2 が基板に吸着され、
従って前記ＳｉＨ4 の分解を抑止する結果として、蒸着
速度の減速をもたらす。
って蒸着速度は徐々に上る。０．４eV以下の見掛けの活
性化エネルギーが測定され、表面蒸着または気相拡散蒸
着プロセスを示す。蒸着速度は前記Ｏ2 対ＳｉＨ4 の比
を増加することで限度まで一定温度で加速できる。前記
速度の連続加速は結果的には、Ｏ2 が基板に吸着され、
従って前記ＳｉＨ4 の分解を抑止する結果として、蒸着
速度の減速をもたらす。
【００２１】低温で蒸着された二酸化珪素薄膜は、熱酸
化ＳｉＯ2 よりも低い密度を示し、また約１．４４の屈
折率を有する。それはまた、緩衝剤を加えた弗化水素酸
でのエッチング速度が熱酸化ＳｉＯ2 よりも相当高いこ
とを示す。このような薄膜を７００℃〜１，０００℃の
温度に引続き加熱すると高密度化をもたらす。換言すれ
ば、この工程は、材料の密度を２．１ｇ／cm3 から２．
２ｇ／cm3 に増加させ、薄膜の厚さを減じ、そしてＨＦ
のエッチング速度を減じさせる。４〜８×１０6 ｖ／cm
の絶縁耐力と４〜５の誘電率が得られた。ＰＥＣＶＤ酸
化物を用い、極めて整合性のある被膜になるので、ピン
ホールの計数は低かった。金属の接着も優れていると報
告されている。
化ＳｉＯ2 よりも低い密度を示し、また約１．４４の屈
折率を有する。それはまた、緩衝剤を加えた弗化水素酸
でのエッチング速度が熱酸化ＳｉＯ2 よりも相当高いこ
とを示す。このような薄膜を７００℃〜１，０００℃の
温度に引続き加熱すると高密度化をもたらす。換言すれ
ば、この工程は、材料の密度を２．１ｇ／cm3 から２．
２ｇ／cm3 に増加させ、薄膜の厚さを減じ、そしてＨＦ
のエッチング速度を減じさせる。４〜８×１０6 ｖ／cm
の絶縁耐力と４〜５の誘電率が得られた。ＰＥＣＶＤ酸
化物を用い、極めて整合性のある被膜になるので、ピン
ホールの計数は低かった。金属の接着も優れていると報
告されている。
【００２２】中程度の温度範囲で、ＳｉＯ2 をＬＰＣＶ
Ｄ反応器でテトラエトキシシランＳｉ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）4 、またテトラエチルオルトシリケートとして
既知の、すなわちＴＥＯＳを分解することで蒸着する。
ＴＥＯＳの蒸着速度は、６５０℃〜８００℃の範囲の温
度と、１．９eVの見掛けの活性化エネルギーとにより、
指数関数的増加を示す。この著しい温度依存性は制御の
難しさに結びつく。蒸着速度も前記ＴＥＯＳの分圧に依
存する。それは低分圧において直線的に依存性を有し、
吸着ＴＥＯＳが表面を飽和するに従って平らになる傾向
がある。ＴＥＯＳ薄膜はおおむね優れた整合性を示す。
Ｄ反応器でテトラエトキシシランＳｉ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）4 、またテトラエチルオルトシリケートとして
既知の、すなわちＴＥＯＳを分解することで蒸着する。
ＴＥＯＳの蒸着速度は、６５０℃〜８００℃の範囲の温
度と、１．９eVの見掛けの活性化エネルギーとにより、
指数関数的増加を示す。この著しい温度依存性は制御の
難しさに結びつく。蒸着速度も前記ＴＥＯＳの分圧に依
存する。それは低分圧において直線的に依存性を有し、
吸着ＴＥＯＳが表面を飽和するに従って平らになる傾向
がある。ＴＥＯＳ薄膜はおおむね優れた整合性を示す。
【００２３】９００℃に近い高温で、ジクロロシランと
亜酸化窒素を反応させるＬＰＣＶＤ法によりＳｉＯ2 を
形成する。反応は次式により示される： ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ＋２Ｎ2 Ｏ→ＳｉＯ2 ＋２Ｎ2 ＋２ＨＣｌ このような蒸着は優れた均一性と、熱ＳｉＯ2 の特性に
近い特性を備える薄膜をつくる。高温ＬＰＣＶＤはポリ
シリコン上のＳｉ蒸着に時々用いられる。
亜酸化窒素を反応させるＬＰＣＶＤ法によりＳｉＯ2 を
形成する。反応は次式により示される： ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ＋２Ｎ2 Ｏ→ＳｉＯ2 ＋２Ｎ2 ＋２ＨＣｌ このような蒸着は優れた均一性と、熱ＳｉＯ2 の特性に
近い特性を備える薄膜をつくる。高温ＬＰＣＶＤはポリ
シリコン上のＳｉ蒸着に時々用いられる。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】様々な珪素先駆物質を
用いるＳｉＯ2 薄膜の低温蒸着を表１に要約する。示さ
れているように、ジエチルシランとシランだけが４００
℃未満の温度で酸素と反応して蒸着することを示す。実
際問題として、４００℃を超えるＬＰＣＶＤ反応温度
は、これらの原料双方で薄膜蒸着する実際的速度の達成
に必要とされる。
用いるＳｉＯ2 薄膜の低温蒸着を表１に要約する。示さ
れているように、ジエチルシランとシランだけが４００
℃未満の温度で酸素と反応して蒸着することを示す。実
際問題として、４００℃を超えるＬＰＣＶＤ反応温度
は、これらの原料双方で薄膜蒸着する実際的速度の達成
に必要とされる。
【００２５】
【表１】 本発明の目的は、ほぼ純粋の酸化珪素を珪素、金属およ
びセラミック基板に新規の珪素先駆物質原料を用いて蒸
着する方法を提供することである。
びセラミック基板に新規の珪素先駆物質原料を用いて蒸
着する方法を提供することである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】本発明の方法によれば、
薄く、かつほぼ純粋な珪素酸化物被膜を、珪素、セラミ
ックと金属を含む多数の異なる基板に、０．０５torr〜
１torrの範囲の減圧条件と、約９５℃〜約５００℃の温
度で、アルキルジシランと酸素、それと任意に不活性ガ
ス希釈剤、例えば窒素またはアルゴンからなるプロセス
ガスの混合物を用いて化学蒸着する。
薄く、かつほぼ純粋な珪素酸化物被膜を、珪素、セラミ
ックと金属を含む多数の異なる基板に、０．０５torr〜
１torrの範囲の減圧条件と、約９５℃〜約５００℃の温
度で、アルキルジシランと酸素、それと任意に不活性ガ
ス希釈剤、例えば窒素またはアルゴンからなるプロセス
ガスの混合物を用いて化学蒸着する。
【００２７】本発明によれば、薄い酸化珪素ＳｉＯ2 被
膜は広範囲の処理条件と種々の有機ヒドロジシラン化合
物を用いて蒸着できる。詳述すれば、種々の相互依存作
業パラメーター、特に約９５℃〜５００℃の範囲の反応
温度と、１対１〜約１対１５のアルキルジシラン対酸素
のモル比と、前記アルキルジシラン化合物の比組成を結
合自在に制御することで、ほぼ炭素を含まない薄い酸化
珪素被膜の蒸着が可能である。前記アルキルジシラン原
料は典型的には、シリカ被膜の低温蒸着に現在用いられ
ているシランより取扱いが安全である非自燃性液体であ
る。意外なことに、前記アルキルジシランは、シリカ被
覆を温度に敏感な基板、例えばアルミニウム金属やホト
レジスト上に密着させる、非常に低い温度でのＳｉＯ2
の蒸着を可能にする。別の応用は、揮発性物質例えばＧ
ａ，Ａｓ，Ｈｇ，Ｃａ，Ｔｅの表面を封止する被膜用で
ある。
膜は広範囲の処理条件と種々の有機ヒドロジシラン化合
物を用いて蒸着できる。詳述すれば、種々の相互依存作
業パラメーター、特に約９５℃〜５００℃の範囲の反応
温度と、１対１〜約１対１５のアルキルジシラン対酸素
のモル比と、前記アルキルジシラン化合物の比組成を結
合自在に制御することで、ほぼ炭素を含まない薄い酸化
珪素被膜の蒸着が可能である。前記アルキルジシラン原
料は典型的には、シリカ被膜の低温蒸着に現在用いられ
ているシランより取扱いが安全である非自燃性液体であ
る。意外なことに、前記アルキルジシランは、シリカ被
覆を温度に敏感な基板、例えばアルミニウム金属やホト
レジスト上に密着させる、非常に低い温度でのＳｉＯ2
の蒸着を可能にする。別の応用は、揮発性物質例えばＧ
ａ，Ａｓ，Ｈｇ，Ｃａ，Ｔｅの表面を封止する被膜用で
ある。
【００２８】本発明によれば、酸化珪素薄膜を、酸素と
下記の一般式の有機ジシランとの混合物を用いる化学蒸
着、ＣＶＤ法によって生成する： Ｈ3 Ｓｉ−ＣＨ（Ｒ）−（ＣＨ（Ｒ′））y −ＣＨ（Ｒ″）−ＳｉＨ3 〔式中、ｙは０，１，２，３，４，５，６、かつＲ，
Ｒ′，Ｒ″はＨ，Ｃ1 −Ｃ3 炭化水素の群から独立して
選ばれる〕。
下記の一般式の有機ジシランとの混合物を用いる化学蒸
着、ＣＶＤ法によって生成する： Ｈ3 Ｓｉ−ＣＨ（Ｒ）−（ＣＨ（Ｒ′））y −ＣＨ（Ｒ″）−ＳｉＨ3 〔式中、ｙは０，１，２，３，４，５，６、かつＲ，
Ｒ′，Ｒ″はＨ，Ｃ1 −Ｃ3 炭化水素の群から独立して
選ばれる〕。
【００２９】Ｈ3 Ｓｉ−（ＣＨ2 ）x −ＳｉＨ3 〔式中、ｘは２，３，４，５、または６〕。
【００３０】
【作用】本発明は酸化珪素、主としてＳｉＯ2 の薄膜を
基板に蒸着したデバイスの製造に関する。経済的に見
て、本発明の最大の産業上用途は、半導体装置の製造に
ある。しかし、本発明の開示は、ＳｉＯ2 の薄膜を、約
９５℃〜約６００℃の範囲の温度に加熱できる基板への
どのような蒸着にも適応できる。
基板に蒸着したデバイスの製造に関する。経済的に見
て、本発明の最大の産業上用途は、半導体装置の製造に
ある。しかし、本発明の開示は、ＳｉＯ2 の薄膜を、約
９５℃〜約６００℃の範囲の温度に加熱できる基板への
どのような蒸着にも適応できる。
【００３１】珪素基板の集積回路の組立ては、導電性、
半導電性と絶縁性薄膜の成膜に左右される。珪素超小型
電子技術の重要な利点の１つは、多数の用途にあって絶
縁層として作用する品質の良好な二酸化珪素（Ｓｉ
Ｏ2 ）である。本発明のさらに適切な用途の１つは、２
つの金属被膜の間の絶縁層、すなわち層間誘電体として
である。
半導電性と絶縁性薄膜の成膜に左右される。珪素超小型
電子技術の重要な利点の１つは、多数の用途にあって絶
縁層として作用する品質の良好な二酸化珪素（Ｓｉ
Ｏ2 ）である。本発明のさらに適切な用途の１つは、２
つの金属被膜の間の絶縁層、すなわち層間誘電体として
である。
【００３２】層間誘電体としてのＳｉＯ2 は、２つの金
属層間の電気信号の短絡を防止する。このＳｉＯ2 薄膜
被覆の好ましい方法の１つは、揮発性珪素化合物、例え
ばＳｉＨ4 を酸素と気相で反応させて、ＳｉＯ2 薄膜を
蒸着させる化学蒸着（ＣＶＤ）によるものである。この
反応に要するエネルギーは、プラズマまたは単純抵抗加
熱のいずれかにより供給できる。しかし、単純抵抗加熱
は、装置がプラズマ式反応に要するものよりも費用が少
くてすみ、プラズマ反応器にしばしば伴なう放射性薄膜
の損傷を防止する。
属層間の電気信号の短絡を防止する。このＳｉＯ2 薄膜
被覆の好ましい方法の１つは、揮発性珪素化合物、例え
ばＳｉＨ4 を酸素と気相で反応させて、ＳｉＯ2 薄膜を
蒸着させる化学蒸着（ＣＶＤ）によるものである。この
反応に要するエネルギーは、プラズマまたは単純抵抗加
熱のいずれかにより供給できる。しかし、単純抵抗加熱
は、装置がプラズマ式反応に要するものよりも費用が少
くてすみ、プラズマ反応器にしばしば伴なう放射性薄膜
の損傷を防止する。
【００３３】熱化学の欠点は、十分な薄膜蒸着速度を達
成するためには、反応器の温度が典型的例として３５０
℃以上になることである。最低温度のＳｉＯ2 原料は、
比較的低温で分解するシラン、すなわちＳｉＨ4 である
が、しかし最高の薄膜特性を達成するには、典型的例と
して、より高い蒸着温度を用いる必要がある。そのう
え、シランが、自然性で、毒性を有する圧縮ガスである
こと。多数のシランの悲劇的不慮の爆発が年中発生して
きた。ＳｉＨ4 がこの明細書で報告されているものと同
様の低い温度で反応できるが、薄膜の品質は３５０℃以
下の温度では一般に許容されないし、またシランプロセ
スはほぼ４２５℃のより高い温度で操作される。例えば
Ａｌ上のＳｉＯ2 あるいは浅い接合を形成する場合のよ
うに極めて温度に敏感な状況では、低温（例えば４００
℃未満）でかつ１００Å／分より速い無着速度の低圧Ｃ
ＶＤが必要とされる。
成するためには、反応器の温度が典型的例として３５０
℃以上になることである。最低温度のＳｉＯ2 原料は、
比較的低温で分解するシラン、すなわちＳｉＨ4 である
が、しかし最高の薄膜特性を達成するには、典型的例と
して、より高い蒸着温度を用いる必要がある。そのう
え、シランが、自然性で、毒性を有する圧縮ガスである
こと。多数のシランの悲劇的不慮の爆発が年中発生して
きた。ＳｉＨ4 がこの明細書で報告されているものと同
様の低い温度で反応できるが、薄膜の品質は３５０℃以
下の温度では一般に許容されないし、またシランプロセ
スはほぼ４２５℃のより高い温度で操作される。例えば
Ａｌ上のＳｉＯ2 あるいは浅い接合を形成する場合のよ
うに極めて温度に敏感な状況では、低温（例えば４００
℃未満）でかつ１００Å／分より速い無着速度の低圧Ｃ
ＶＤが必要とされる。
【００３４】本発明の方法は、ほぼ純粋な酸化珪素薄膜
を新規な珪素先駆物質原料を用いて、珪素、金属、セラ
ミックと重合体基板上に蒸着することに関する。本方法
によれば、前記ほぼ純粋な酸化珪素薄膜を、珪素、セラ
ミックと金属を含む多数の異なる基板上に、０．０５〜
１torrの範囲内の減圧条件と、約９５℃〜約５００℃の
温度で、アルキルシラン、酸素と、そして任意に窒素ま
たはアルゴンのような不活性ガス希釈剤とからなるプロ
セスガスの混合物を用いて化学蒸着する。
を新規な珪素先駆物質原料を用いて、珪素、金属、セラ
ミックと重合体基板上に蒸着することに関する。本方法
によれば、前記ほぼ純粋な酸化珪素薄膜を、珪素、セラ
ミックと金属を含む多数の異なる基板上に、０．０５〜
１torrの範囲内の減圧条件と、約９５℃〜約５００℃の
温度で、アルキルシラン、酸素と、そして任意に窒素ま
たはアルゴンのような不活性ガス希釈剤とからなるプロ
セスガスの混合物を用いて化学蒸着する。
【００３５】酸化珪素ＳｉＯ2 薄膜は、広範な処理条件
と、色々な有機ヒドロジシラン化合物を用いて蒸着でき
る。詳述すれば、種々の相互依存する作業条件、特に反
応温度を約９５℃〜約５００℃、アルキルジシラン対酸
素のモル比を１対１〜１対１５の範囲に、そしてアルキ
ルジシラン化合物の組成を制御することで、炭素を実質
的に含まない酸化珪素の薄膜の蒸着が可能である。前記
アルキルジシラン原料は、珪素薄膜の低温蒸着に現在用
いられているシランよりも取扱いが安全な典型的に非自
燃性の液体である。意外なことは、前記アルキルジシラ
ンは、珪素被膜がアルミニウム金属のような感温基板に
密着する非常に低い温度でＳｉＯ2 の蒸着を可能にする
ことである。
と、色々な有機ヒドロジシラン化合物を用いて蒸着でき
る。詳述すれば、種々の相互依存する作業条件、特に反
応温度を約９５℃〜約５００℃、アルキルジシラン対酸
素のモル比を１対１〜１対１５の範囲に、そしてアルキ
ルジシラン化合物の組成を制御することで、炭素を実質
的に含まない酸化珪素の薄膜の蒸着が可能である。前記
アルキルジシラン原料は、珪素薄膜の低温蒸着に現在用
いられているシランよりも取扱いが安全な典型的に非自
燃性の液体である。意外なことは、前記アルキルジシラ
ンは、珪素被膜がアルミニウム金属のような感温基板に
密着する非常に低い温度でＳｉＯ2 の蒸着を可能にする
ことである。
【００３６】本発明によれば、酸化珪素薄膜は化学蒸着
ＣＶＤ方法で、酸素と下記の一般式で示される有機ジシ
ランの混合物を用いて生成する： Ｈ3 Ｓｉ−ＣＨ（Ｒ）−（ＣＨ（Ｒ′））y −ＣＨ（Ｒ″）−ＳｉＨ3 〔式中、ｙは０，１，２，３，４，５，６であり、Ｒ，
Ｒ′，Ｒ″はＨ，Ｃ1 −Ｃ3 炭化水素から独立して選ば
れる〕。
ＣＶＤ方法で、酸素と下記の一般式で示される有機ジシ
ランの混合物を用いて生成する： Ｈ3 Ｓｉ−ＣＨ（Ｒ）−（ＣＨ（Ｒ′））y −ＣＨ（Ｒ″）−ＳｉＨ3 〔式中、ｙは０，１，２，３，４，５，６であり、Ｒ，
Ｒ′，Ｒ″はＨ，Ｃ1 −Ｃ3 炭化水素から独立して選ば
れる〕。
【００３７】Ｈ3 Ｓｉ−（ＣＨ2 ）x −ＳｉＨ3 〔式中、ｘは２，３，４，５，６である〕。
【００３８】色々な低温酸化物先駆物質を試みて、低温
蒸着法を達成した。これらを下記する表２に蒸着温度と
一緒に示す：
蒸着法を達成した。これらを下記する表２に蒸着温度と
一緒に示す：
【００３９】
【表２】 ＬＰＣＶＤ法を用いる本発明の好ましい実施例では、
１，４−ジシラブタンと酸素を真空室でウエファーの上
に流す。前記真空室を９５℃〜４００℃に加熱して、酸
素と珪素原料の流量を調節してＯ2 対珪素原料の比を２
対１より大きくする。ＳｉＯ2 の連続薄膜を珪素ウエフ
ァーの表面に蒸着する。これらの薄膜は集積回路の製造
に適している。
１，４−ジシラブタンと酸素を真空室でウエファーの上
に流す。前記真空室を９５℃〜４００℃に加熱して、酸
素と珪素原料の流量を調節してＯ2 対珪素原料の比を２
対１より大きくする。ＳｉＯ2 の連続薄膜を珪素ウエフ
ァーの表面に蒸着する。これらの薄膜は集積回路の製造
に適している。
【００４０】
【実施例】本発明の方法の好ましい実施例を、０．１〜
０．５torrの範囲の圧力の減圧で、また約９５〜４００
℃の温度で行った。典型的試験を１５０mmの高温壁ＰＣ
ＶＤ水平管反応器で行ったが、装置の構成は決定的では
ない。基板は〔１００〕珪素ウエファーで、ジシラブタ
ン（ＤＳＢ）の供給速度が約１０〜６０sccm、Ｏ2対Ｄ
ＳＢの比が１．２対１〜１０対１であった。より高い比
を用いて、蒸着薄膜における炭素の混合を極少にするこ
とが好ましい。
０．５torrの範囲の圧力の減圧で、また約９５〜４００
℃の温度で行った。典型的試験を１５０mmの高温壁ＰＣ
ＶＤ水平管反応器で行ったが、装置の構成は決定的では
ない。基板は〔１００〕珪素ウエファーで、ジシラブタ
ン（ＤＳＢ）の供給速度が約１０〜６０sccm、Ｏ2対Ｄ
ＳＢの比が１．２対１〜１０対１であった。より高い比
を用いて、蒸着薄膜における炭素の混合を極少にするこ
とが好ましい。
【００４１】表３は、色々な蒸着試験の要約で反応条件
と蒸着速度を示す。「壁“ウォール”」反応が、ウエフ
ァー表面で酸素化される先駆物質の形成に必要であると
考えられる。この反応は、高温でさらに都合がよい。従
って、所定のガス流量条件の組の温度を上昇させるに従
って、圧力を下げて反応の均質化を防ぎ、また蒸着域を
反応器のウエファー域に移動させる必要がある。
と蒸着速度を示す。「壁“ウォール”」反応が、ウエフ
ァー表面で酸素化される先駆物質の形成に必要であると
考えられる。この反応は、高温でさらに都合がよい。従
って、所定のガス流量条件の組の温度を上昇させるに従
って、圧力を下げて反応の均質化を防ぎ、また蒸着域を
反応器のウエファー域に移動させる必要がある。
【００４２】
【表３】
【００４３】本方法は、石英反応器に７５〜１００個の
珪素ウエファーを充填し；システムを排気し；ウエファ
ーの温度を上昇させ、その後、酸素と、１，４−ジシラ
ブタンを計器で調節し、別々に反応器に流入させる必要
がある。薄膜の品質は、インゼクター管を用いて、前記
ＤＳＢを、並列させたウエファーの間の送出に用いると
改良された。これは単一の酸素混合点での強力な反応を
妨ぎ、従って蒸着の均一性を向上できた。
珪素ウエファーを充填し；システムを排気し；ウエファ
ーの温度を上昇させ、その後、酸素と、１，４−ジシラ
ブタンを計器で調節し、別々に反応器に流入させる必要
がある。薄膜の品質は、インゼクター管を用いて、前記
ＤＳＢを、並列させたウエファーの間の送出に用いると
改良された。これは単一の酸素混合点での強力な反応を
妨ぎ、従って蒸着の均一性を向上できた。
【００４４】薄膜は、赤外分光学オージエ電子分光法屈
折率を特徴とする。代表的薄膜の赤外スペクトルを図１
に示す。スペクトルは他の既知酸化物先駆物質、例えば
ジエチルシランから蒸着されたＳｉＯ2 薄膜と一致し
た。Ｓｉ−Ｈ伸縮域またはＣ−Ｈ伸縮が表れる３，２０
０cm-1域には強い吸収はない。図２は、１５０℃の温度
で蒸着した薄膜のオージエ分布を示す。Ｓｉ対Ｏ2 の比
はＳｉＯ2 の化学量論と同一である。炭素信号は本シス
テムの雑音水準の基準である。
折率を特徴とする。代表的薄膜の赤外スペクトルを図１
に示す。スペクトルは他の既知酸化物先駆物質、例えば
ジエチルシランから蒸着されたＳｉＯ2 薄膜と一致し
た。Ｓｉ−Ｈ伸縮域またはＣ−Ｈ伸縮が表れる３，２０
０cm-1域には強い吸収はない。図２は、１５０℃の温度
で蒸着した薄膜のオージエ分布を示す。Ｓｉ対Ｏ2 の比
はＳｉＯ2 の化学量論と同一である。炭素信号は本シス
テムの雑音水準の基準である。
【００４５】本発明の方法は、１００℃未満の温度範囲
で集積回路の製造に適した酸化珪素薄膜の蒸着を可能に
する。これは必ずしも可能な限り低い蒸着温度である必
要はない。評価に用いた装置は９５℃未満の温度では信
頼できない。半導体金属、例えば砒化ガリウムと燐化イ
ンジウムのほかに、本発明の方法は、薄膜を金属；プラ
スチック、例えばポリイミド；絶縁体、誘電体とホトレ
ジスト、例えばポリメチルメタクリレート上の薄膜蒸着
に利用できる。上記の実施例は本発明の広範な応用性に
ついてのみの例証となる。
で集積回路の製造に適した酸化珪素薄膜の蒸着を可能に
する。これは必ずしも可能な限り低い蒸着温度である必
要はない。評価に用いた装置は９５℃未満の温度では信
頼できない。半導体金属、例えば砒化ガリウムと燐化イ
ンジウムのほかに、本発明の方法は、薄膜を金属；プラ
スチック、例えばポリイミド；絶縁体、誘電体とホトレ
ジスト、例えばポリメチルメタクリレート上の薄膜蒸着
に利用できる。上記の実施例は本発明の広範な応用性に
ついてのみの例証となる。
【００４６】詳細な仕組は十分に解明できないが、酸化
珪素を得る独特の低温分解は、特定の種類の有機シラン
先駆物質から誘導される。一見したところ同様のオルガ
ノ−シラン、例えばジエチルシラン、ｔ−ブチルシラン
からは同様の性能は得られなかった。
珪素を得る独特の低温分解は、特定の種類の有機シラン
先駆物質から誘導される。一見したところ同様のオルガ
ノ−シラン、例えばジエチルシラン、ｔ−ブチルシラン
からは同様の性能は得られなかった。
【００４７】化学反応は以下の式により説明されるもの
と考える： Ｈ3 ＳｉＣＨ2 ＣＨ2 ＳｉＨ3 ＋Ｏ2 →ＳｉＯ2 ＋Ｈ2
＋Ｈ2 ＋アセチレン＋他の炭素含有物質。しかし、前記
ＳｉＯ2 薄膜以外の反応生成物は観察されなかった。
と考える： Ｈ3 ＳｉＣＨ2 ＣＨ2 ＳｉＨ3 ＋Ｏ2 →ＳｉＯ2 ＋Ｈ2
＋Ｈ2 ＋アセチレン＋他の炭素含有物質。しかし、前記
ＳｉＯ2 薄膜以外の反応生成物は観察されなかった。
【００４８】
【発明の効果】本発明と先行技術の間の主要な相違点
は、先駆物質の化学的性質である。前記１，４−ジシラ
ブタンは品質のよいＳｉＯ2 薄膜を、例えば１００℃未
満の低温で蒸着させる。これは自燃性で毒性を有するガ
ス状シランによる蒸着の低温よりずっと低温であるが、
しかし、この新しい先駆物質は非自燃性揮発性液体であ
る。
は、先駆物質の化学的性質である。前記１，４−ジシラ
ブタンは品質のよいＳｉＯ2 薄膜を、例えば１００℃未
満の低温で蒸着させる。これは自燃性で毒性を有するガ
ス状シランによる蒸着の低温よりずっと低温であるが、
しかし、この新しい先駆物質は非自燃性揮発性液体であ
る。
【図１】本発明により蒸着された薄膜の赤外線スペクト
ル（波長に対する吸収性）のプロットを示す図である。
ル（波長に対する吸収性）のプロットを示す図である。
【図２】本発明により蒸着された薄膜のオージエ分布
（スパッター時間に対する原子百分率のプロット）を示
す図である。
（スパッター時間に対する原子百分率のプロット）を示
す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アーサー．ケニース．ホックバーグ アメリカ合衆国．92075．カリフォルニ ア州．ソラーナ．ビーチ．サンタ．クウ ェータ．1037
Claims (21)
- 【請求項１】 基板を９５℃〜５００℃の温度に真空中
で加熱する工程と； 次の一般式、 Ｈ3 Ｓｉ−ＣＨ（Ｒ）−〔ＣＨ（Ｒ′）〕y −ＣＨ（Ｒ″）−ＳｉＨ3 〔式中、ｙは０，１，２，３，４，５，６、かつＲ，
Ｒ′，Ｒ″はＨとＣ1 −Ｃ3 炭化水素から実質的になる
群より独立して選ばれる〕を有する有機ジシランから実
質的になる珪素含有供給材料と酸素含有供給材料を前記
真空に導入する工程と； 前記温度と真空条件を維持して、二酸化珪素の薄膜を前
記基板に蒸着させる工程と； を含む低温化学蒸着法。 - 【請求項２】 前記酸素含有供給材料が酸素ガスであ
る、請求項１の化学蒸着法。 - 【請求項３】 前記酸素ガス対前記有機ジシランの比が
１．２対１〜１０対１である、請求項２の化学蒸着法。 - 【請求項４】 前記有機ジシランは、一般式 Ｈ3 Ｓｉ−（ＣＨ2 ）x −ＳｉＨ3 〔式中ｘは２，３，４，５または６である〕である、請
求項１の化学蒸着法。 - 【請求項５】 前記有機ジシランは、１，４−ジシラブ
タンである、請求項１の化学蒸着法。 - 【請求項６】 前記温度を約１００℃に維持する、請求
項５の化学蒸着法。 - 【請求項７】 前記真空を０．０５〜１torrの圧力に維
持する、請求項６の化学蒸着法。 - 【請求項８】 前記基板は珪素ウエファーである、請求
項１の化学蒸着法。 - 【請求項９】 前記基板は金属、プラスチック、絶縁
体、誘電体、ホトレジストまたは半導体材料からなる群
より選ばれる、請求項１の化学蒸着法。 - 【請求項１０】 基板を９５℃〜５００℃の温度に真空
中で加熱する工程と； 次の一般式 Ｈ3 Ｓｉ−（ＣＨ2 ）x −ＳｉＨ3 〔式中、ｘは２，３，４，５または６である〕を有する
有機ジシランから実質的になる珪素含有供給材料と酸素
含有供給材料を、前記真空に導入する工程と； 前記温度と真空条件を維持して二酸化珪素の薄膜を前記
基板に蒸着させる工程と； を含む低温化学蒸着法。 - 【請求項１１】 前記酸素含有ガス対前記有機ジシラン
に対する比が１．２対１〜１０対１である、請求項１０
の化学蒸着法。 - 【請求項１２】 前記有機ジシランは１，４−ジシラブ
タンである、請求項１０の化学蒸着法。 - 【請求項１３】 前記温度を約１００℃に維持する、請
求項１０の化学蒸着法。 - 【請求項１４】 前記真空を０．０５〜１torrの圧力に
維持する、請求項１０の化学蒸着法。 - 【請求項１５】 前記基板は珪素ウエファーである、請
求項１０の化学蒸着法。 - 【請求項１６】 前記有機ジシランは１，４−ジシラブ
タンであり、温度が約１００℃〜４００℃である、請求
項１０の化学蒸着法。 - 【請求項１７】 前記基板は、金属、プラスチック、絶
縁体、誘電体、ホトレジストと半導体材料からなる群よ
り選ばれる、請求項１０の化学蒸着法。 - 【請求項１８】 基板を９５℃〜５００℃の温度に真空
中で加熱する工程と； 前記真空に１，４−ジシラブタンと酸素ガスを導入する
工程と； 前記温度と真空条件を維持して二酸化珪素の薄膜を前記
基板に蒸着させる工程と； を含む低温化学蒸着法。 - 【請求項１９】 前記温度は約１００℃〜４００℃であ
る、請求項１８の化学蒸着法。 - 【請求項２０】 前記真空を０．０５〜１torrに維持す
る、請求項１８の化学蒸着法。 - 【請求項２１】 前記基板は、金属、プラスチック、絶
縁体、誘電体、ホトレジストまたは半導体材料からなる
群より選ばれる、請求項１８の化学蒸着法。
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