JP2801604B2 - Silicon oxide film forming method - Google Patents

Silicon oxide film forming method

Info

Publication number
JP2801604B2
JP2801604B2 JP63168014A JP16801488A JP2801604B2 JP 2801604 B2 JP2801604 B2 JP 2801604B2 JP 63168014 A JP63168014 A JP 63168014A JP 16801488 A JP16801488 A JP 16801488A JP 2801604 B2 JP2801604 B2 JP 2801604B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon oxide
oxide film
substrate
gas
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP63168014A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0217639A (en
Inventor
禎久 野口
晴雄 岡野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP63168014A priority Critical patent/JP2801604B2/en
Publication of JPH0217639A publication Critical patent/JPH0217639A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2801604B2 publication Critical patent/JP2801604B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は超LSIデバイス等の半導体製造に用いられる
シリコン酸化膜形成方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for forming a silicon oxide film used for manufacturing a semiconductor such as an VLSI device.

(従来の技術) 超LSIデバイス等の半導体製造に用いられる薄膜形成
方法を大別すると、化学的気相成長法(Chemical Vapor
Deposition:CVD)と、物理的気相成長法(Physical Va
por Deposition:PVD)とに分類される。上記CVD法は基
板表面や気相中での化学反応を利用して、基板上に薄膜
を形成する方法であり、主としてシリコン酸化膜やシリ
コン窒化膜などの絶縁膜の形成に用いられている。ま
た、PVD法は気相中で生成した堆積粒子を基板へ衝突さ
せて薄膜を形成する方法であり、主として金属膜の形成
に用いられている。
(Prior Art) Thin film forming methods used in the manufacture of semiconductors such as VLSI devices are roughly classified into chemical vapor deposition (Chemical Vapor Deposition) methods.
Deposition: CVD) and physical vapor deposition (Physical Vapor
por Deposition (PVD). The CVD method is a method of forming a thin film on a substrate by utilizing a chemical reaction on the substrate surface or in a gas phase, and is mainly used for forming an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film. The PVD method is a method of forming a thin film by causing deposited particles generated in a gas phase to collide with a substrate, and is mainly used for forming a metal film.

一方、最近の超LSIデバイスではアスペクト比(深さ
/幅)の高い溝内への薄膜堆積技術が必須となりつつあ
る。しかし、例えば従来のプラズマCVD法(例えばJ.L.V
ossen & W.Kern;Thin Film Process;Academic Press 1
978)などを用い、第6図に示すようにシリコン基板1
の表面に形成された溝2内に例えばシリコン酸化膜3を
埋め込む場合、シリコン基板1の角部4近傍において気
相中で生じた堆積種の堆積が多く、堆積種がしだいに溝
2底部に入りにくくなり、溝2内部に空洞を生じて段差
被覆特性が劣化する。
On the other hand, in recent VLSI devices, a technique of depositing a thin film in a trench having a high aspect ratio (depth / width) is becoming essential. However, for example, the conventional plasma CVD method (for example, JLV
ossen &W.Kern; Thin Film Process; Academic Press 1
978) and the like, as shown in FIG.
When, for example, a silicon oxide film 3 is buried in the groove 2 formed on the surface of the silicon substrate 1, the deposition species generated in the gas phase in the vicinity of the corner 4 of the silicon substrate 1 are largely deposited, and the deposition species gradually reach the bottom of the groove 2. It becomes difficult to enter, and a cavity is formed inside the groove 2 to deteriorate the step coverage characteristics.

この段差被覆形状を改善する方法としてPVD法の一つ
であるバイアススパッタ法と称される技術が知られてい
る(例えばT.Mogami,Morimoto & Okabayasi;Extended
abstracts 16th conf.Solid State Devices & Materia
ls.Kobe,1984,p.43)。この方法では、Arイオンで基板
表面を物理的にスパッタリングして堆積種を除去しなが
ら、これとの競争反応を用いて例えばシリコン酸化膜を
堆積する。このため、プラズマCVD法の場合と異なり、
シリコン基板の角部近傍での堆積は起こらず、平坦部
(基板表面及び溝底部)でのみ堆積を生じるので、溝内
への絶縁膜の堆積が可能になる。しかし、この方法では
気相中の堆積種が溝内へ斜めに入射してくるため、アス
ペクト比>1の溝ではやはり埋め込み困難となる。ま
た、物理的スパッタリングによる堆積種の除去と堆積と
の競争反応を用いているので、実効的な堆積速度が遅
く、生産性が極めて低い。更に、プラズマ中での照射損
傷も避けられない。
As a method of improving the step covering shape, a technique called a bias sputtering method which is one of the PVD methods is known (for example, T. Mogami, Morimoto &Okabayasi; Extended).
abstracts 16th conf.Solid State Devices & Materia
ls.Kobe, 1984, p. 43). In this method, for example, a silicon oxide film is deposited by using a competitive reaction with the deposited species while physically sputtering the substrate surface with Ar ions. Therefore, unlike the case of the plasma CVD method,
Since the deposition does not occur near the corners of the silicon substrate but occurs only on the flat portion (substrate surface and groove bottom), the insulating film can be deposited in the groove. However, in this method, since the deposited species in the gas phase obliquely enter the groove, it is still difficult to fill the groove with an aspect ratio> 1. Further, since a competitive reaction between the removal of the deposition species by physical sputtering and the deposition is used, the effective deposition rate is low, and the productivity is extremely low. Furthermore, irradiation damage in plasma is inevitable.

そこで、最近、堆積種のうち溝内へ斜めに入射する成
分を少なくしたECRバイアススパッタ法(例えばH.Oikaw
a;SEMITECHNOLOGY SYM.1986 E3−1)が提案されてい
る。しかし、この方法でも上述した問題は軽減されるも
のの、本質的な解決策とはなっていない。
Therefore, recently, the ECR bias sputtering method (for example, H. Oikaw
a; SEMITECHNOLOGY SYM.1986 E3-1) has been proposed. However, even though this method reduces the above-mentioned problem, it is not an essential solution.

このほか、例えばTEOSの熱分解法(例えばR.D.Rang,
Y.Momose & Y.Nagakubo;IEDM.TECH.DIG.1982,p.237)
を用いてシリコン酸化膜を形成した場合、堆積種の大き
な表面移動が起こるので、第7図(a)に示すように、
シリコン基板1の表面に形成された溝2内に堆積される
シリコン酸化膜3は優れた段差被覆特性を示す。しか
し、この方法により溝2内にシリコン酸化膜3を埋め込
んだ後、例えば希釈したHF溶液で洗浄処理すると、同図
(b)に示すように、溝2の中央部上面(図中Xで表
示)でシリコン酸化膜3の除去速度が異常に速くなり、
結局埋め込み平坦化が実現できない。この原因は、溝3
の側壁から成長してきたシリコン酸化膜3どうしの歪み
が溝3の中央部付近に残存するためと考えられる。
In addition, for example, the pyrolysis method of TEOS (eg, RDRang,
Y.Momose &Y.Nagakubo; IEDM.TECH.DIG.1982, p.237)
When a silicon oxide film is formed by using, a large surface movement of the deposited species occurs. Therefore, as shown in FIG.
The silicon oxide film 3 deposited in the groove 2 formed on the surface of the silicon substrate 1 exhibits excellent step coverage characteristics. However, after the silicon oxide film 3 is buried in the groove 2 by this method, if the silicon oxide film 3 is washed, for example, with a diluted HF solution, as shown in FIG. ), The removal speed of the silicon oxide film 3 becomes abnormally high,
Eventually, burying flattening cannot be realized. This is caused by groove 3
It is considered that the strain between the silicon oxide films 3 grown from the side walls of the trench 3 remains near the center of the groove 3.

以上のように、コンファーマブルに薄膜を形成する方
法でも、高アスペクト比の溝内にシリコン酸化膜などの
絶縁膜を埋め込むことは極めて困難であると考えられて
いた。
As described above, it has been considered that it is extremely difficult to embed an insulating film such as a silicon oxide film in a trench having a high aspect ratio even by a method of forming a thin film in a conformable manner.

このような問題を解決するために、テトラメチルシラ
ン(Si(CH34;TMS)ガスとマイクロ波放電によって励
起した酸素原子とを反応させ、その反応生成物の沸点以
下に基板を冷却することによって、高アスペクト比の溝
内にシリコン酸化膜を堆積する方法(液相酸化法)が知
られている(例えばS.Noguchi et al.;SSDM S−II−13
(1987)451)。この方法によれば、第8図(a)〜
(c)に示すように、シリコン基板1表面に形成された
溝2の底部からシリコン酸化膜3が堆積されるので、高
アスペクト比の溝2内にも容易にシリコン酸化膜3を埋
め込むことができる。しかし、この方法ではマイクロ波
放電によって活性化した酸素原子により原料ガスを酸化
しているため、マイクロ波放電部と試料ウェハまでの距
離、マイクロ波放電電力やマイクロ波放電圧力など堆積
パラメータが多くなり、装置が複雑になるとともに堆積
パラメータの制御が複雑になるという問題がある。
In order to solve such a problem, tetramethylsilane (Si (CH 3 ) 4 ; TMS) gas is reacted with oxygen atoms excited by microwave discharge, and the substrate is cooled below the boiling point of the reaction product. Accordingly, a method of depositing a silicon oxide film in a groove having a high aspect ratio (liquid phase oxidation method) is known (for example, S. Noguchi et al .; SSDM S-II-13).
(1987) 451). According to this method, FIGS.
As shown in FIG. 3C, since the silicon oxide film 3 is deposited from the bottom of the groove 2 formed on the surface of the silicon substrate 1, the silicon oxide film 3 can be easily embedded in the groove 2 having a high aspect ratio. it can. However, in this method, the raw material gas is oxidized by the oxygen atoms activated by the microwave discharge, so that the deposition parameters such as the distance between the microwave discharge part and the sample wafer, the microwave discharge power and the microwave discharge pressure increase. However, there is a problem that the apparatus becomes complicated and the control of the deposition parameters becomes complicated.

(発明が解決しようとする課題) 上述したように従来のマイクロ波放電を用いた液相酸
化法によると、高アスペクト比の溝内にシリコン酸化膜
を堆積できるという利点があるが、マイクロ波放電に関
する堆積パラメータが多くなり、堆積制御が複雑になる
という問題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, according to the conventional liquid phase oxidation method using microwave discharge, there is an advantage that a silicon oxide film can be deposited in a groove having a high aspect ratio. There is a problem that the deposition parameters related to the deposition increase and the deposition control becomes complicated.

本発明の目的は、マイクロ波放電を用いずに液相酸化
法によって高アスペクト比の溝内にシリコン酸化膜を堆
積することができ、堆積パラメータの制御や装置の簡単
にできる方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method capable of depositing a silicon oxide film in a groove having a high aspect ratio by a liquid phase oxidation method without using a microwave discharge, thereby controlling deposition parameters and simplifying an apparatus. It is in.

[発明の構成] (課題を解決するための手段と作用) 本発明のシリコン酸化膜形成方法は、真空排気できる
反応容器内に表面に溝が形成された被処理基体を収容
し、反応容器内にSiHaXb(ただし、XはF、Cl、Brから
選ばれる少なくとも1種のハロゲン原子、a=0〜4、
b=0〜4、a+b=4)で表わされる原料ガス及び該
原料ガスと化学反応しうる酸素を含有する反応性ガスを
導入し、かつ酸素原子を励起させることなしに、原料ガ
ス、反応性ガス、又は両者との反応生成物が上記被処理
基体上で液体となる条件に、反応容器内の圧力及び被処
理基体の温度を設定することにより、上記被処理基体表
面の溝にシリコン酸化膜を埋め込むことを特徴とするも
のである。
[Structure of the Invention] (Means and Action for Solving the Problems) According to a method for forming a silicon oxide film of the present invention, a substrate to be processed having a groove formed on a surface thereof is accommodated in a reaction vessel capable of being evacuated. Wherein SiH a X b (where X is at least one halogen atom selected from F, Cl, and Br, a = 0 to 4,
b = 0 to 4, a + b = 4) and a reactive gas containing oxygen capable of chemically reacting with the raw material gas are introduced, and the raw material gas and the reactive gas are reacted without exciting oxygen atoms. By setting the pressure in the reaction vessel and the temperature of the substrate to be processed under the condition that the gas or a reaction product of the gas becomes a liquid on the substrate to be processed, a silicon oxide film is formed in the groove on the surface of the substrate to be processed. Is embedded.

本発明において、原料ガスと化学反応しうる酸素を含
有する反応性ガスとしては、例えばH2O、O2、NO、NO2
CO、CO2又は少なくともシリコンと酸素とを含む有機化
合物ガスを挙げることができる。
In the present invention, as the reactive gas containing oxygen capable of chemically reacting with the source gas, for example, H 2 O, O 2 , NO, NO 2 ,
An organic compound gas containing CO, CO 2 or at least silicon and oxygen can be used.

本発明方法で用いられる原料ガス及び反応性ガスとこ
れらの反応を例示すると、例えば原料ガスとしてSiC
l4、反応性ガスとしてH2Oを用いた場合、 SiCl4+2H2O→SiO2+4HCl という加水分解反応が起る。また、反応性ガスとしてH2
Oの代りに官能基−O−Yを有するシロキサン化合物を
用いた場合、 という縮重合反応が起る。
When the raw material gas and the reactive gas used in the method of the present invention and their reaction are exemplified, for example, SiC is used as the raw material gas.
When l 4 and H 2 O are used as a reactive gas, a hydrolysis reaction of SiCl 4 + 2H 2 O → SiO 2 + 4HCl occurs. In addition, H 2 is used as a reactive gas.
When a siloxane compound having a functional group -OY is used instead of O, A condensation polymerization reaction occurs.

これらの反応は激しい化学反応であり、マイクロ波放
電によって励起した活性種を用いなくとも反応が起るの
で、原料ガス、反応性ガス、又は両者の反応生成物が被
処理基体上で液体となる条件に、反応容器内の圧力及び
被処理基体の温度を設定すれば、被処理基体表面の溝に
シリコン酸化膜薄膜を埋め込むことができる。したがっ
て、本発明方法によれば、従来のマイクロ波放電を用い
た液相酸化法の場合と異なり、液体酸化法により高アス
ペクト比の溝内にシリコン酸化膜を堆積する際の堆積パ
ラメータの制御を簡単にすることができる。
These reactions are intense chemical reactions, and the reactions occur without using the active species excited by the microwave discharge, so that the raw material gas, the reactive gas, or a reaction product of both becomes liquid on the substrate to be processed. If the pressure in the reaction vessel and the temperature of the substrate to be processed are set as the conditions, the silicon oxide thin film can be embedded in the groove on the surface of the substrate to be processed. Therefore, according to the method of the present invention, unlike the conventional liquid phase oxidation method using microwave discharge, control of deposition parameters when depositing a silicon oxide film in a groove having a high aspect ratio by the liquid oxidation method is performed. Can be easy.

本発明において、反応容器内の圧力及び被処理基体の
温度は、原料ガス、反応性ガス、又は両者の反応生成物
の種類などによっても液体となる条件が異なるため一概
に限定できない。例えば、上述したSiCl4とH2Oとの反応
については、反応容器内の圧力を約2Torrとした場合、
被処理基体の温度を0℃以下、好ましくは−15℃以下と
すればよいが、上記原料ガス、反応ガス、又は両者の反
応生成物を液化せしめる被処理基体の温度は、反応容器
内の圧力を上げることにより、より高い温度に設定する
ことができる。
In the present invention, the pressure in the reaction vessel and the temperature of the substrate to be treated cannot be unequivocally limited because the conditions for forming a liquid also vary depending on the type of the raw material gas, the reactive gas, or the reaction product of both. For example, for the above-mentioned reaction between SiCl 4 and H 2 O, when the pressure in the reaction vessel is about 2 Torr,
The temperature of the substrate to be processed may be 0 ° C. or lower, preferably −15 ° C. or lower. However, the temperature of the substrate to be processed for liquefying the raw material gas, the reaction gas, or the reaction product of both is determined by the pressure in the reaction vessel. , The temperature can be set higher.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明方法を実施するための反応装置の概略
構成図である。第1図において、反応容器11内には試料
ホルダー12が設置され、この試料ホルダー12にはヒータ
ー13が設けられるとともに、冷却管14が接続されてお
り、この試料ホルダー12上に載置される試料15の温度を
−100℃〜600℃の範囲で制御することが可能である。こ
の装置では、冷却媒として液体窒素によって冷却された
窒素ガスが用いられている。反応容器11内は真空排気装
置16によって排気され、コンダクタンスバルブ17によっ
て内部の圧力を調節することが可能になっている。反応
容器11内には導入口18、19からそれぞれ原料ガスと反応
性ガスとが導入され、試料15の表面に供給される。そし
て、原料ガス、反応性ガス及び両者の反応生成物のう
ち、堆積に関与しなかった残留ガスは真空排気装置16に
よって排気される。
FIG. 1 is a schematic structural view of a reactor for carrying out the method of the present invention. In FIG. 1, a sample holder 12 is provided in a reaction vessel 11, and a heater 13 is provided in the sample holder 12, and a cooling pipe 14 is connected to the sample holder 12. The sample holder 12 is placed on the sample holder 12. It is possible to control the temperature of the sample 15 in the range of −100 ° C. to 600 ° C. In this device, a nitrogen gas cooled by liquid nitrogen is used as a cooling medium. The inside of the reaction vessel 11 is evacuated by a vacuum evacuation device 16, and the internal pressure can be adjusted by a conductance valve 17. A source gas and a reactive gas are introduced into the reaction vessel 11 from inlets 18 and 19, respectively, and supplied to the surface of the sample 15. Then, of the source gas, the reactive gas, and the reaction product of both, the residual gas not involved in the deposition is exhausted by the vacuum exhaust device 16.

次に、この装置を用いて実際にシリコン酸化膜の堆積
を行った実施例について説明する。
Next, an embodiment in which a silicon oxide film is actually deposited using this apparatus will be described.

実施例1 本実施例では原料ガスとして四塩化ケイ素(SiC
l4)、反応性ガスとして水(H2O)を用いた。反応容器1
1内にアスペクト比5の溝が形成されたシリコン基板を
収容し、SiCl4の流量を12sccm、SiCl4とH2Oとの分圧比
(SiCl4/H2O)を1/2、反応容器11内の圧力を2Torrに設
定し、基板温度を変化させたときのシリコン酸化膜の堆
積速度及び堆積形状を調べた。第2図に基板温度と堆積
速度及び堆積形状との関係を示す。
Example 1 In this example, silicon tetrachloride (SiC
l 4), it was used water (H 2 O) as a reactive gas. Reaction vessel 1
Accommodating the silicon substrate in which the groove of the aspect ratio of 5 is formed in the 1, 12 sccm flow rate of SiCl 4, the partial pressure ratio of SiCl 4 and H 2 O a (SiCl 4 / H 2 O) 1/2, the reaction vessel The deposition rate and shape of the silicon oxide film when the pressure in 11 was set to 2 Torr and the substrate temperature was changed were examined. FIG. 2 shows the relationship between the substrate temperature, the deposition rate, and the deposition shape.

第2図に示されるように、シリコン基板1の温度が0
℃以上のときには、シリコン酸化膜3は溝2上部でオー
バーハングした状態で堆積され、溝2内には空洞が形成
された。一方、シリコン基板1の温度を−15℃以下にす
ると、シリコン酸化膜3は溝2の底部から形成され、ア
スペクト比が5の溝も容易に埋め込むことができ、表面
は完全に平坦化された。
As shown in FIG. 2, the temperature of the silicon substrate 1 is zero.
At a temperature of not less than ° C., the silicon oxide film 3 was deposited in an overhanging state on the upper part of the groove 2, and a cavity was formed in the groove 2. On the other hand, when the temperature of the silicon substrate 1 is set to -15 ° C. or lower, the silicon oxide film 3 is formed from the bottom of the groove 2, the groove having an aspect ratio of 5 can be easily buried, and the surface is completely flattened. .

本実施例における原料ガスと反応性ガスとの反応機構
について考察する。ここで、第3図にH2Oの状態図を、
第4図にSiCl4の状態図をそれぞれ示す。上述した条件
では、H2Oの分圧は約1.3Torr、SiCl4の分圧は約0.7Torr
である。しかし、第3図及び第4図より、−15℃の基板
上ではH2O、SiCl4ともに液体にはならないと考えられ
る。したがって、これらのガスは SiCl4+H2O→SiCl3(OH)+HCl SiCl4+2H2O→SiCl2(OH)+2HCl SiCl4+3H2O→SiCl(OH)+3HCl SiCl4+4H2O→Si(OH)+4HCl という反応によって、SiCl3(OH)、 SiCl2(OH)、SiCl(OH)、 Si(OH)という反応中間体を生成し、これらの反応中
間体が液化して溝内に流れ込み、更に SiCl3(OH)+H2O→SiO2+3HCl SiCl2(OH)+H2O→SiO2+2HCl+H2O SiCl(OH)+H2O→SiO2+HCl+2H2O Si(OH)+H2O→SiO2+3H2O のように加水分解し、シリコン酸化膜が形成されると考
えられる。
The reaction mechanism between the source gas and the reactive gas in this embodiment will be considered. Here, the phase diagram of H 2 O is shown in FIG.
FIG. 4 shows a phase diagram of SiCl 4 . Under the above conditions, the partial pressure of H 2 O is about 1.3 Torr, and the partial pressure of SiCl 4 is about 0.7 Torr.
It is. However, from FIGS. 3 and 4, it is considered that neither H 2 O nor SiCl 4 becomes liquid on the substrate at −15 ° C. Therefore, these gases are SiCl 4 + H 2 O → SiCl 3 (OH) + HCl SiCl 4 + 2H 2 O → SiCl 2 (OH) 2 + 2HCl SiCl 4 + 3H 2 O → SiCl (OH) 3 + 3HCl SiCl 4 + 4H 2 O → Si By the reaction of (OH) 4 + 4HCl, reaction intermediates of SiCl 3 (OH), SiCl 2 (OH), SiCl (OH) 3 , and Si (OH) 4 are generated, and these reaction intermediates are liquefied to produce grooves. And then further into SiCl 3 (OH) + H 2 O → SiO 2 + 3HCl SiCl 2 (OH) 2 + H 2 O → SiO 2 + 2HCl + H 2 O SiCl (OH) 3 + H 2 O → SiO 2 + HCl + 2H 2 O Si (OH) 4 + H 2 O → SiO 2 + 3H 2 O It is considered that hydrolysis occurs and a silicon oxide film is formed.

なお、この堆積膜の赤外吸収スペクトルを調べたとこ
ろ、堆積直後にはSi−O、Si−OH、O−Hの各結合が存
在するシリコン酸化膜であることが判明した。しかし、
300℃という低温のアニールを行うことにより、Si−O
H、O−Hの各結合はなくなり、完全なシリコン酸化膜
となった。
Inspection of the infrared absorption spectrum of this deposited film revealed that it was a silicon oxide film having Si—O, Si—OH and OH bonds immediately after deposition. But,
By performing annealing at a low temperature of 300 ° C, Si-O
Each bond of H and OH disappeared, and a complete silicon oxide film was obtained.

また、以上では原料ガスとしてSiCl4、反応性ガスと
してH2Oを用いた場合について説明したが、SiF4とH2O、
SiBr4とH2Oのそれぞれの組合わせでも、上記と同様の堆
積形状及び膜質が得られる。
In the above, the case where SiCl 4 is used as a source gas and H 2 O is used as a reactive gas has been described, but SiF 4 and H 2 O,
With each combination of SiBr 4 and H 2 O, the same deposition shape and film quality as described above can be obtained.

実施例2 本実施例では原料ガスとして四塩化ケイ素(SiC
l4)、反応性ガスとしてテトラメトキシシラン(Si(OC
H3)を用いた。反応容器11内にアスペクト比5の溝
が形成されたシリコン基板を設置し、SiCl4の流量を12s
ccm、SiCl4とSi(OCH3との分圧比(SiCl4/Si(OC
H3)を1、反応容器11内の圧力を2Torrに設定し、
基板温度を変化させたときのシリコン酸化膜の堆積速度
及び堆積形状を調べた。第5図に基板温度と堆積速度と
の関係を示す。
Example 2 In this example, silicon tetrachloride (SiC
l 4 ), tetramethoxysilane (Si (OC
H 3) 4) was used. A silicon substrate on which a groove having an aspect ratio of 5 was formed was placed in a reaction vessel 11, and the flow rate of SiCl 4 was set to 12 s.
ccm, the partial pressure ratio between SiCl 4 and Si (OCH 3 ) 4 (SiCl 4 / Si (OC
H 3 ) 4 ) was set to 1, the pressure in the reaction vessel 11 was set to 2 Torr,
The deposition rate and deposition shape of the silicon oxide film when the substrate temperature was changed were examined. FIG. 5 shows the relationship between the substrate temperature and the deposition rate.

第5図に示すように、シリコン基板1の温度が−40℃
以上のときには、シリコン酸化膜3は溝2上部でオーバ
ーハングした状態で堆積され、溝2内には、空洞が形成
された。一方、シリコン基板1の温度を−50℃以下にす
ると、シリコン酸化膜3は溝2の底部から形成され、ア
スペクト比5の溝2も容易に埋め込むことができ、表面
は完全に平坦化された。
As shown in FIG. 5, the temperature of the silicon substrate 1 is −40 ° C.
In the above case, the silicon oxide film 3 was deposited in an overhanging state on the upper part of the trench 2, and a cavity was formed in the trench 2. On the other hand, when the temperature of the silicon substrate 1 is set to -50 ° C. or lower, the silicon oxide film 3 is formed from the bottom of the groove 2, the groove 2 having an aspect ratio of 5 can be easily buried, and the surface is completely flattened. .

本実施例における原料ガスと反応性ガスとの反応機構
について考察する。上述した条件では、SiCl4及びSi(O
CH3の分圧とも約1Torrである。第4図より、−50℃
のシリコン基板1上ではSiCl4が液体になると考えられ
る。したがって、SiCl4が液化して溝内に流れ込み、 SiCl4+Si(OCH3→2SiO2+4CH3Cl という重縮合反応により、シリコン酸化膜3が形成され
ると考えられる。
The reaction mechanism between the source gas and the reactive gas in this embodiment will be considered. Under the conditions described above, SiCl 4 and Si (O
The partial pressure of CH 3 ) 4 is about 1 Torr. According to FIG.
It is considered that SiCl 4 becomes liquid on the silicon substrate 1. Therefore, it is considered that SiCl 4 liquefies and flows into the groove, and the silicon oxide film 3 is formed by a polycondensation reaction of SiCl 4 + Si (OCH 3 ) 4 → 2SiO 2 + 4CH 3 Cl.

なお、この堆積膜の赤外吸収スペクトルを調べたとこ
ろ、堆積直後にはSi−O、Si−OH、O−Hの各結合があ
るが、Si−C、C−Oなどの各結合はなく、カーボンを
含まないシリコン酸化膜であることが判明した。しか
し、300℃という低温のアニールを行うことにより、Si
−OH、O−Hの各結合はなくなり、完全なシリコン酸化
膜となった。
When the infrared absorption spectrum of this deposited film was examined, immediately after deposition, each bond of Si—O, Si—OH, and OH was present, but each bond of Si—C, C—O, etc. was not found. It was found that the film was a silicon oxide film containing no carbon. However, by performing annealing at a low temperature of 300 ° C, Si
The bonds of -OH and OH disappeared, and a complete silicon oxide film was obtained.

また、以上では原料ガスとしてSiCl4、反応性ガスと
してSi(OCH3を用いた場合について説明したが、 SiCl4とSi(OC2H5、 SiF4とSi(OCH3、 SiF4とSi(OC2H5のそれぞれの組合わせでも、上記
と同様の堆積形状及び膜質が得られる。
Further, SiCl 4 as a raw material gas in the above has described the case of using the Si (OCH 3) 4 as the reactive gas, SiCl 4 and Si (OC 2 H 5) 4 , SiF 4 and Si (OCH 3) 4 , SiF 4 and Si (OC 2 H 5 ) 4 can provide the same deposition shape and film quality as described above.

[発明の効果] 以上詳述したように本発明方法によれば、液体酸化法
により高アスペクト比の溝内にシリコン酸化膜を堆積す
る際の堆積パラメータの制御が簡単になり、その工業的
価値は大きい。
[Effects of the Invention] As described above in detail, according to the method of the present invention, the control of deposition parameters when depositing a silicon oxide film in a groove having a high aspect ratio by a liquid oxidation method is simplified, and its industrial value is increased. Is big.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の実施例において用いられた反応装置の
概略構成図、第2図は本発明の実施例1におけるシリコ
ン基板の温度とシリコン酸化膜の堆積速度及び堆積形状
との関係を示す特性図、第3図はH2Oの状態図、第4図
はSiCl4の状態図、第5図は本発明の実施例2における
シリコン基板の温度とシリコン酸化膜の堆積速度及び堆
積形状との関係を示す特性図、第6図は従来のプラズマ
CVD法の問題点を示すシリコン基板の断面図、第7図
(a)及び(b)は従来のTEOSの熱分解法の問題点を示
すシリコン基板の断面図、第8図(a)〜(c)は従来
の液相酸化法を示すシリコン基板の断面図である。 1……シリコン基板、2……溝、3……シリコン酸化
膜、11……反応容器、12……試料ホルダ、13……ヒータ
ー、14……冷却管、15……試料、16……真空排気装置、
17……コンダクタンスバルブ、18、19……導入口。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a reaction apparatus used in an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a relationship between a temperature of a silicon substrate and a deposition rate and a deposition shape of a silicon oxide film in the embodiment 1 of the present invention. FIG. 3 is a phase diagram of H 2 O, FIG. 4 is a phase diagram of SiCl 4 , FIG. 5 is a graph showing a temperature of a silicon substrate, a deposition rate and a deposition shape of a silicon oxide film in Example 2 of the present invention. FIG. 6 shows a conventional plasma
FIGS. 7 (a) and (b) are cross-sectional views of a silicon substrate showing problems of the conventional TEOS pyrolysis method, showing the problems of the CVD method, and FIGS. 8 (a) to (b). (c) is a sectional view of a silicon substrate showing a conventional liquid phase oxidation method. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate, 2 ... Groove, 3 ... Silicon oxide film, 11 ... Reaction vessel, 12 ... Sample holder, 13 ... Heater, 14 ... Cooling tube, 15 ... Sample, 16 ... Vacuum Exhaust system,
17… Conductance valve, 18, 19 …… Inlet.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/316 H01L 21/31──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/316 H01L 21/31

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】真空排気できる反応容器内に表面に溝が形
成された被処理基体を収容し、反応容器内にSiHaXb(た
だしXはF、Cl、Brから選ばれる少なくとも1種のハロ
ゲン原子、a=0〜4、b=0〜4、a+b=4)で表
わされる原料ガス及び該原料ガスと化学反応しうる酸素
を含有する反応性ガスを導入し、かつ酸素原子を励起さ
せることなしに、原料ガス、反応性ガス、又は両者の反
応生成物が上記被処理基体上で液体となる条件に、反応
容器内の圧力及び被処理基体の温度を設定することによ
り、上記被処理基体表面の溝にシリコン酸化膜を埋め込
むことを特徴とするシリコン酸化膜形成方法。
1. A substrate to be processed having a groove formed in a surface thereof is accommodated in a reaction vessel capable of being evacuated, and SiH a Xb (where X is at least one member selected from F, Cl, and Br) is contained in the reaction vessel. A source gas represented by a halogen atom, a = 0 to 4, b = 0 to 4, a + b = 4) and a reactive gas containing oxygen capable of chemically reacting with the source gas are introduced, and the oxygen atom is excited. Without setting the pressure in the reaction vessel and the temperature of the substrate to be processed under the condition that the raw material gas, the reactive gas, or the reaction product of both becomes liquid on the substrate to be processed, A method for forming a silicon oxide film, comprising: burying a silicon oxide film in a groove on a surface of a base.
【請求項2】反応性ガスがH2O、O2、NO、NO2、CO、CO2
又は少なくともシリコンと酸素とを含む有機混合ガスで
あることを特徴とする請求項(1)記載のシリコン酸化
膜形成方法。
2. The reactive gas is H 2 O, O 2 , NO, NO 2 , CO, CO 2
2. The method according to claim 1, wherein the gas is an organic mixed gas containing at least silicon and oxygen.
JP63168014A 1988-07-06 1988-07-06 Silicon oxide film forming method Expired - Lifetime JP2801604B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63168014A JP2801604B2 (en) 1988-07-06 1988-07-06 Silicon oxide film forming method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63168014A JP2801604B2 (en) 1988-07-06 1988-07-06 Silicon oxide film forming method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0217639A JPH0217639A (en) 1990-01-22
JP2801604B2 true JP2801604B2 (en) 1998-09-21

Family

ID=15860206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63168014A Expired - Lifetime JP2801604B2 (en) 1988-07-06 1988-07-06 Silicon oxide film forming method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2801604B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04131655U (en) * 1991-05-20 1992-12-03 昭和アルミニウム株式会社 Device to prevent misalignment of carrier for transporting processed material in anodizing processing material drying equipment
JPH09155264A (en) * 1995-12-11 1997-06-17 Toyama Keikinzoku Kogyo Kk Surface treating device for aluminum or aluminum alloy material

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63293832A (en) * 1987-05-27 1988-11-30 Hitachi Ltd Low-temperature formation of thin film

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
伊藤隆司外2著 電子材料シリーズ VLSIの薄膜技術 丸善(昭61−9−30)P.85−87

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0217639A (en) 1990-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5399237A (en) Etching titanium nitride using carbon-fluoride and carbon-oxide gas
US8580697B1 (en) CVD flowable gap fill
TWI331364B (en)
Jain et al. Chemical vapor deposition of copper from hexafluoroacetylacetonato copper (I) vinyltrimethylsilane: deposition rates, mechanism, selectivity, morphology, and resistivity as a function of temperature and pressure
JP4009243B2 (en) Semiconductor process
US4504521A (en) LPCVD Deposition of tantalum silicide
CN110581067A (en) Etching method and etching apparatus
JPH07118855A (en) Method of depositing composite coating film
JPH08264510A (en) Method and device for etching silicon nitride film
JP2763100B2 (en) Thin film formation method
JP2763104B2 (en) Method of forming silicon oxide film
JP4039385B2 (en) Removal method of chemical oxide film
JP2645215B2 (en) Thin film forming equipment
JP2801604B2 (en) Silicon oxide film forming method
JP2002539327A (en) Method and apparatus for forming a metal oxide on a substrate surface by chemical vapor deposition
JPH0613332A (en) Plasma cvd method and manufacture of semiconductor device
JP2633551B2 (en) Thin film formation method
JP2847645B2 (en) Semiconductor integrated circuit device manufacturing method and semiconductor device titanium silicide forming apparatus
JPH07193055A (en) Dry etching method
US20220375747A1 (en) Flowable CVD Film Defect Reduction
JP3534676B2 (en) Method and apparatus for forming Cu or Cu-containing film
US11367614B2 (en) Surface roughness for flowable CVD film
JP2637110B2 (en) Thin film formation method
JP3197580B2 (en) Thin film forming method and thin film forming apparatus
Chang et al. Influence of Deposition Parameters on the Texture of Chemical Vapor Deposited Tungsten Films by a WF 6/H 2/Ar Gas Source

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080710

Year of fee payment: 10

EXPY Cancellation because of completion of term