JP2739788B2 - 半導体装置の絶縁膜処理法 - Google Patents
半導体装置の絶縁膜処理法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特に絶縁膜の処理方法に関する。
関し、特に絶縁膜の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の絶縁膜の処理法として
は、一般に熱処理が多用されていた。例えば、シリコン
基板上に熱化学気相成長法によって少くとも３００℃の
温度でシリコン酸化膜を形成した後、膜中の含有水分を
減少せしめ、かつ、緻密化せしめるために、少くとも９
００℃の温度で熱処理を行っていた。さらにこの熱処理
によって、膜質をも同時に改善せし、半導体装置に用い
る絶縁膜として実用に供してきた。
は、一般に熱処理が多用されていた。例えば、シリコン
基板上に熱化学気相成長法によって少くとも３００℃の
温度でシリコン酸化膜を形成した後、膜中の含有水分を
減少せしめ、かつ、緻密化せしめるために、少くとも９
００℃の温度で熱処理を行っていた。さらにこの熱処理
によって、膜質をも同時に改善せし、半導体装置に用い
る絶縁膜として実用に供してきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の絶縁膜の処理方法は、以下のような欠点があ
る。すなわち、熱化学気相成長法によって３００℃程度
の温度で成膜した場合には、膜自身が疎なものとなり、
かつ含有水分量が多く、さらに水分を吸収しやすいもの
であり、このまま実用に供することは難しい。したがっ
て、少くとも９００℃以上の緻密化のための熱処理が必
要となる。９００℃以上の温度というのは半導体装置の
製造上、好ましいのものではない。すなわち、素子領域
に注入された不純物がこの熱処理によって再拡散してし
まい、所望の素子特性が得られず、将来の６４Ｍｂｉｔ
ＤＲＡＭ等のＵＬＳＩには適用できないものである。
た従来の絶縁膜の処理方法は、以下のような欠点があ
る。すなわち、熱化学気相成長法によって３００℃程度
の温度で成膜した場合には、膜自身が疎なものとなり、
かつ含有水分量が多く、さらに水分を吸収しやすいもの
であり、このまま実用に供することは難しい。したがっ
て、少くとも９００℃以上の緻密化のための熱処理が必
要となる。９００℃以上の温度というのは半導体装置の
製造上、好ましいのものではない。すなわち、素子領域
に注入された不純物がこの熱処理によって再拡散してし
まい、所望の素子特性が得られず、将来の６４Ｍｂｉｔ
ＤＲＡＭ等のＵＬＳＩには適用できないものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の絶
縁膜処理法は、半導体基板上に絶縁膜を形成する工程
と、アルコキシフルオロメタルを主成分とする蒸気に曝
す工程と、続いて熱処理せしめる工程とを有している。
縁膜処理法は、半導体基板上に絶縁膜を形成する工程
と、アルコキシフルオロメタルを主成分とする蒸気に曝
す工程と、続いて熱処理せしめる工程とを有している。
【０００５】好ましくは、上記の絶縁膜が化学気相成長
法，スパッタ法，真空蒸着法，塗布法，浸漬法，あるい
は熱酸化法のうちの少くとも１つの方法で形成されるも
のであり、その材質としては、酸化シリコン，酸化アル
ミニウム，酸化チタン，酸化タンタル，酸化ハフニウ
ム，あるいは酸化ジルコニウムのうちの少くとも１つを
主成分とする膜，あるいはこれらのうちの少くとも１つ
を含有する有機膜である。
法，スパッタ法，真空蒸着法，塗布法，浸漬法，あるい
は熱酸化法のうちの少くとも１つの方法で形成されるも
のであり、その材質としては、酸化シリコン，酸化アル
ミニウム，酸化チタン，酸化タンタル，酸化ハフニウ
ム，あるいは酸化ジルコニウムのうちの少くとも１つを
主成分とする膜，あるいはこれらのうちの少くとも１つ
を含有する有機膜である。
【０００６】さらに、好ましくは、上記のアルコキシフ
ルオロメタルは、アルコキシフルオロシラン（化学式Ｆ
n −Ｓｉ（ＯＲ）4-n ，Ｒ：アルキル基，ｎ：１〜３の
整数），アルコキシフルオロタンタル（化学式Ｆn −Ｔ
ａ（ＯＲ）5-n ，Ｒ：アルキル基，ｎ：１〜４の整
数），アルコキシフルオロジルコニウム（化学式Ｆn −
Ｚｒ（ＯＲ）4-n ，Ｒ：アルキル基，ｎ：１〜３の整
数），アルコキシフルオロチタニウム（化学式Ｆn −Ｔ
ｉ（ＯＲ）4-n ，Ｒ：アルキル基，ｎ：１〜３の整
数），アルコキシフルオロハフニウム（化学式Ｆn −Ｈ
ｆ（ＯＲ）4-n ，Ｒ：アルキル基，ｎ：１〜３の整
数），あるいはアルコキシフルオロアルミニウム（化学
式Ｆn −Ａｌ（ＯＲ）3-n ，Ｒ：アルキル基，ｎ：１，
２）のうちの少くとも１つである。
ルオロメタルは、アルコキシフルオロシラン（化学式Ｆ
n −Ｓｉ（ＯＲ）4-n ，Ｒ：アルキル基，ｎ：１〜３の
整数），アルコキシフルオロタンタル（化学式Ｆn −Ｔ
ａ（ＯＲ）5-n ，Ｒ：アルキル基，ｎ：１〜４の整
数），アルコキシフルオロジルコニウム（化学式Ｆn −
Ｚｒ（ＯＲ）4-n ，Ｒ：アルキル基，ｎ：１〜３の整
数），アルコキシフルオロチタニウム（化学式Ｆn −Ｔ
ｉ（ＯＲ）4-n ，Ｒ：アルキル基，ｎ：１〜３の整
数），アルコキシフルオロハフニウム（化学式Ｆn −Ｈ
ｆ（ＯＲ）4-n ，Ｒ：アルキル基，ｎ：１〜３の整
数），あるいはアルコキシフルオロアルミニウム（化学
式Ｆn −Ａｌ（ＯＲ）3-n ，Ｒ：アルキル基，ｎ：１，
２）のうちの少くとも１つである。
【０００７】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。本発明の一実施例では、シラノール（化学式Ｓｉ
（ＯＨ）4 ）を主成分とするアルコール溶液を用いた塗
布法により形成したシリコン酸化膜に、適用した例につ
いて述べる。
る。本発明の一実施例では、シラノール（化学式Ｓｉ
（ＯＨ）4 ）を主成分とするアルコール溶液を用いた塗
布法により形成したシリコン酸化膜に、適用した例につ
いて述べる。
【０００８】図１は、本実施例の絶縁膜処理法のプロセ
スフローチャートである。ｐ型シリコン基板上に、濃度
が１０重量％，溶媒がエチルアルコールであるシラノー
ル溶液を４０００回転／分の回転速度でスピン塗布した
後、１００℃の温度に保たれたホットプレート上で６０
秒間ベークを行い厚さ約０．２μｍのシリコン酸化膜を
形成し、試料とした。次に、トリエトキシフルオロシラ
ン（化学式Ｆ−Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 ）溶液をポリテト
ラフルオロエチレン製の容器に入れ、これを室温（２５
℃）に保ち、半導体基板が直接触れないようにして５〜
１２０分間，蒸気に曝した。この処理の前後において、
赤外吸収スペクトルを測定し、比較した。図２は、処理
前と、それぞれ処理時間を５，１０，３０，６０，１２
０分間としたときのＦＴ−ＩＲスペクトルを示す。同図
において、波数約１０７０ｃｍ-1付近にＳｉ−Ｏ結合に
起因する吸収ピークがあり、波数約３４００ｃｍ-1付近
にＯＨ基に起因する吸収ピーク，波数約９３０ｃｍ-1付
近にＳｉ−ＯＨ結合に起因する吸収ピークが見られる。
本実施例に基ずく処理を行うことによって、その処理時
間が長いほどＯＨ基，Ｓｉ−ＯＨ結合に起因する吸収ピ
ークが小さくなる。このことは、膜中に含有する水分が
本実施例に基ずく処理によって減少することを示してい
る。さらに、Ｓｉ−Ｏ結合に起因する吸収ピークは、本
実施例に基ずく処理により、その時間とともに大きくな
り、かつ急峻になっていることがわかる。このことは、
本実施例に基ずく処理によって、Ｓｉ−Ｏ結合が強く、
かつ高密度化されていることを示している。
スフローチャートである。ｐ型シリコン基板上に、濃度
が１０重量％，溶媒がエチルアルコールであるシラノー
ル溶液を４０００回転／分の回転速度でスピン塗布した
後、１００℃の温度に保たれたホットプレート上で６０
秒間ベークを行い厚さ約０．２μｍのシリコン酸化膜を
形成し、試料とした。次に、トリエトキシフルオロシラ
ン（化学式Ｆ−Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 ）溶液をポリテト
ラフルオロエチレン製の容器に入れ、これを室温（２５
℃）に保ち、半導体基板が直接触れないようにして５〜
１２０分間，蒸気に曝した。この処理の前後において、
赤外吸収スペクトルを測定し、比較した。図２は、処理
前と、それぞれ処理時間を５，１０，３０，６０，１２
０分間としたときのＦＴ−ＩＲスペクトルを示す。同図
において、波数約１０７０ｃｍ-1付近にＳｉ−Ｏ結合に
起因する吸収ピークがあり、波数約３４００ｃｍ-1付近
にＯＨ基に起因する吸収ピーク，波数約９３０ｃｍ-1付
近にＳｉ−ＯＨ結合に起因する吸収ピークが見られる。
本実施例に基ずく処理を行うことによって、その処理時
間が長いほどＯＨ基，Ｓｉ−ＯＨ結合に起因する吸収ピ
ークが小さくなる。このことは、膜中に含有する水分が
本実施例に基ずく処理によって減少することを示してい
る。さらに、Ｓｉ−Ｏ結合に起因する吸収ピークは、本
実施例に基ずく処理により、その時間とともに大きくな
り、かつ急峻になっていることがわかる。このことは、
本実施例に基ずく処理によって、Ｓｉ−Ｏ結合が強く、
かつ高密度化されていることを示している。
【０００９】図３における（ａ）は、本実施例に基ずく
処理を室温で１２０分間施した後に、温度４００℃，Ｎ
2 雰囲気の電気炉内で３０分間熱処理したときのＦＴ−
ＩＲスペクトルを示す。また、比較として同図の（ｂ）
には本実施例に基ずく処理を施さずに同じ熱処理を施し
たときのＦＴ−ＩＲスペクトルを示す。同図から、本実
施例に基ずく処理を行った後に、４００℃の熱処理を施
すことによって、波数約３４００ｃｍ-1付近のＯＨ基に
起因する吸収ピークはほぼ完全に消失していることがわ
かる。このことは、膜中に残留する水分がほぼ完全に消
失していることを示している。
処理を室温で１２０分間施した後に、温度４００℃，Ｎ
2 雰囲気の電気炉内で３０分間熱処理したときのＦＴ−
ＩＲスペクトルを示す。また、比較として同図の（ｂ）
には本実施例に基ずく処理を施さずに同じ熱処理を施し
たときのＦＴ−ＩＲスペクトルを示す。同図から、本実
施例に基ずく処理を行った後に、４００℃の熱処理を施
すことによって、波数約３４００ｃｍ-1付近のＯＨ基に
起因する吸収ピークはほぼ完全に消失していることがわ
かる。このことは、膜中に残留する水分がほぼ完全に消
失していることを示している。
【００１０】また、本実施例に基ずく処理を室温で１２
０分間行い、４００℃のＮ2 熱処理を施し、厚さ約０．
２μｍのシリコン酸化膜を形成した後に面積１ｍｍ2 の
アルミニウム電極を形成し、リーク電流を測定した。５
Ｖの電圧を印加したときのリーク電流密度は、本実施例
に基ずく処理を行った場合には約５×１０-9Ａ／ｃｍ2
であり、未処理の場合のリーク電流密度（約５×１０-7
Ａ／ｃｍ2 ）に比べて２桁小さいものであった。
０分間行い、４００℃のＮ2 熱処理を施し、厚さ約０．
２μｍのシリコン酸化膜を形成した後に面積１ｍｍ2 の
アルミニウム電極を形成し、リーク電流を測定した。５
Ｖの電圧を印加したときのリーク電流密度は、本実施例
に基ずく処理を行った場合には約５×１０-9Ａ／ｃｍ2
であり、未処理の場合のリーク電流密度（約５×１０-7
Ａ／ｃｍ2 ）に比べて２桁小さいものであった。
【００１１】さらに、ホットプレートで１００℃のベー
クを行った後に、本実施例に基ずく処理を行っている
が、このベークは、ホットプレート以外の方法でも良
く、その温度は任意に選択できるものである。
クを行った後に、本実施例に基ずく処理を行っている
が、このベークは、ホットプレート以外の方法でも良
く、その温度は任意に選択できるものである。
【００１２】さらに、アルコキシフルオロメタルの蒸気
圧を高めるために、加熱せしめることも可能である。ま
た、バブリングによっても効果を高めることができる。
圧を高めるために、加熱せしめることも可能である。ま
た、バブリングによっても効果を高めることができる。
【００１３】本実施例では、シラノールを主成分とする
溶液を塗布法によって形成しているが、他の方法，すな
わち化学気相成長法，スパッタ法，真空蒸着法，浸漬
法，あるいは熱酸化法のうちの少くとも１つに適用でき
る。さらに絶縁膜材料としては、酸化シリコン以外にも
酸化アルミニウム，酸化チタン，酸化タンタル，酸化ハ
フニウム，酸化ジルコニウム等の金属酸化物に適用でき
る。
溶液を塗布法によって形成しているが、他の方法，すな
わち化学気相成長法，スパッタ法，真空蒸着法，浸漬
法，あるいは熱酸化法のうちの少くとも１つに適用でき
る。さらに絶縁膜材料としては、酸化シリコン以外にも
酸化アルミニウム，酸化チタン，酸化タンタル，酸化ハ
フニウム，酸化ジルコニウム等の金属酸化物に適用でき
る。
【００１４】さらに本実施例で用いたトリエチルモノフ
ロオロシランは、他のアルコキシフルオロシランを用い
ることができる。
ロオロシランは、他のアルコキシフルオロシランを用い
ることができる。
【００１５】また、他の金属酸化物膜を処理する場合に
は、同種の金属から成るアルコキシフルオロメタルを用
いることが好ましい。
は、同種の金属から成るアルコキシフルオロメタルを用
いることが好ましい。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、絶縁膜を
アルコキシフロオロメタルの蒸気に曝すことによって、
膜中の含有水分量を著しく減少せしめることが可能とな
るとともに、膜の緻密化，高品質化が低温で可能となる
という著しい効果を有している。さらに、フッ素化合物
による処理を行うことから揆水性を付与できるため、水
分の吸収も著しく減じることが可能となる。また、低温
でリーク電流の少い膜が形成できるという効果も有して
いる。これらのことから、本発明を用いることにより、
半導体装置の製造における処理温度を著しく減ずること
が可能となり、半導体装置の製造歩留り，信頼性を著し
く改善できるという効果も併せ持つようになる。
アルコキシフロオロメタルの蒸気に曝すことによって、
膜中の含有水分量を著しく減少せしめることが可能とな
るとともに、膜の緻密化，高品質化が低温で可能となる
という著しい効果を有している。さらに、フッ素化合物
による処理を行うことから揆水性を付与できるため、水
分の吸収も著しく減じることが可能となる。また、低温
でリーク電流の少い膜が形成できるという効果も有して
いる。これらのことから、本発明を用いることにより、
半導体装置の製造における処理温度を著しく減ずること
が可能となり、半導体装置の製造歩留り，信頼性を著し
く改善できるという効果も併せ持つようになる。
【００１７】したがって、本発明は、半導体装置の製造
方法として多大な効果をもたらす。
方法として多大な効果をもたらす。
【図１】本発明の一実施例を示すプロセスのフローチャ
ートである。
ートである。
【図２】本発明の一実施例の効果を示す図であり、ＦＴ
−ＩＲスペクトルの変化を示すグラフである。
−ＩＲスペクトルの変化を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施例の効果を示す図であり、ＦＴ
−ＩＲスペクトルの変化を示すグラフである。
−ＩＲスペクトルの変化を示すグラフである。
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体基板上に絶縁膜を形成する工程
と、 アルコキシフルオロメタルを主成分とする蒸気に前記絶
縁膜を曝す工程と、 熱処理せしめる工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の絶縁膜処理法。 - 【請求項２】 前記絶縁膜は、化学気相成長法，スパッ
タ法，真空蒸着法，塗布法，浸漬法，あるいは熱酸化法
のすくなくとも１つの方法により形成されることを特徴
とする請求項１記載の半導体装置の絶縁膜処理法。 - 【請求項３】 前記絶縁膜は、酸化シリコン，酸化アル
ミニウム，酸化チタン，酸化タンタル，酸化ハフニウ
ム，あるいは酸化ジルコニウムのうちの少なくとも１つ
を主成分とする膜であることを特徴とする請求項１，も
しくは請求項２記載の半導体装置の絶縁膜処理法。 - 【請求項４】 前記絶縁膜は、酸化シリコン，酸化アル
ミニウム，酸化チタン，酸化タンタル，酸化ハフニウ
ム，あるいは酸化ジルコニウムのうちの少なくとも１つ
を含有する有機膜であることを特徴とする請求項１記載
の半導体装置の絶縁膜処理法。 - 【請求項５】 前記アルコキシフルオロメタルは、アル
コキシフルオロシラン，アルコキシフルオロタンタル，
アルコキシフルオロジルコニウム，アルコキシフルオロ
チタニウム，アルコキシフルオロハフニウム，あるいは
アルコキシフルオロアルミニウムのうちの少なくとも１
つであることを特徴とする請求項１，請求項２，請求項
３，もしくは請求項４記載の半導体装置の絶縁膜処理
法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24223991A JP2739788B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 半導体装置の絶縁膜処理法 |
| KR1019920016642A KR960006961B1 (ko) | 1991-09-13 | 1992-09-09 | 반도체 디바이스의 배선 구조 및 절연막 형성방법과 이것의 표면 보호막 형성 방법 |
| US07/943,069 US5405805A (en) | 1991-09-13 | 1992-09-10 | Method for forming interconnect structure, insulating films and surface protective films of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24223991A JP2739788B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 半導体装置の絶縁膜処理法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582512A JPH0582512A (ja) | 1993-04-02 |
| JP2739788B2 true JP2739788B2 (ja) | 1998-04-15 |
Family
ID=17086312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24223991A Expired - Fee Related JP2739788B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-24 | 半導体装置の絶縁膜処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2739788B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0770534B2 (ja) * | 1993-01-11 | 1995-07-31 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| CA2333037A1 (en) | 1999-03-23 | 2000-09-28 | Nisshinbo Industries Inc. | Electrolyte composition and solid polymer electrolyte for electric double-layer capacitors, polarizable electrode-forming composition, polarizable electrode, and electric double-layer capacitors |
-
1991
- 1991-09-24 JP JP24223991A patent/JP2739788B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0582512A (ja) | 1993-04-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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