JP2994009B2 - 絶縁膜の形成方法 - Google Patents
絶縁膜の形成方法Info
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- JP2994009B2 JP2994009B2 JP21961090A JP21961090A JP2994009B2 JP 2994009 B2 JP2994009 B2 JP 2994009B2 JP 21961090 A JP21961090 A JP 21961090A JP 21961090 A JP21961090 A JP 21961090A JP 2994009 B2 JP2994009 B2 JP 2994009B2
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- silicon nitride
- nitride film
- insulating film
- forming
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Description
【発明の詳細な説明】 ［概 要］ 異種の絶縁膜を任意のパターンに、かつ表面を同一平
面に形成することができるようにする絶縁膜の形成方法
と、そのような形成方法を用いた光学フィルタ及びSOI
基板に関し、 基板上にシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを相互に
隣接した任意のパターンに形成する複合絶縁膜の形成方
法であって、基板上にNH基を含むシリコン窒化膜を形成
する工程と、シリコン窒化膜を遮水性膜で被覆し、遮水
性膜を所定のパターンにパターニングする工程と、パタ
ーニングされた遮水性膜で被覆されたシリコン窒化膜を
H2Oを含む雰囲気中に曝し、遮水性膜で被覆されていな
い部分のシリコン窒化膜の表面がH2Oを含む雰囲気に直
に接するようにして、シリコン窒化膜を酸化することに
よりシリコン酸化膜を形成する工程と、を含むことを特
徴とする。
面に形成することができるようにする絶縁膜の形成方法
と、そのような形成方法を用いた光学フィルタ及びSOI
基板に関し、 基板上にシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを相互に
隣接した任意のパターンに形成する複合絶縁膜の形成方
法であって、基板上にNH基を含むシリコン窒化膜を形成
する工程と、シリコン窒化膜を遮水性膜で被覆し、遮水
性膜を所定のパターンにパターニングする工程と、パタ
ーニングされた遮水性膜で被覆されたシリコン窒化膜を
H2Oを含む雰囲気中に曝し、遮水性膜で被覆されていな
い部分のシリコン窒化膜の表面がH2Oを含む雰囲気に直
に接するようにして、シリコン窒化膜を酸化することに
よりシリコン酸化膜を形成する工程と、を含むことを特
徴とする。
［産業上の利用分野］ 本発明は、絶縁膜の形成方法に関する。
近年、基板上にシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを
相互に隣接した任意のパターンに形成した複合絶縁膜に
対する需要が増している。例えば、 部分的に光の透過量を変化させるための光学フィル
タ、 SOI（Silicon On Insulator）基板の下地絶縁膜、 などに用いられる。
相互に隣接した任意のパターンに形成した複合絶縁膜に
対する需要が増している。例えば、 部分的に光の透過量を変化させるための光学フィル
タ、 SOI（Silicon On Insulator）基板の下地絶縁膜、 などに用いられる。
［従来の技術］ 第４図は、従来例の各工程を示す図である。
以下、工程順に説明する。
（１）工程１、同図（ａ）参照 基板41上にシリコン酸化膜を形成する。
（２）工程２、同図（ｂ）参照 全面に、レジスト43を塗布した後、パターニングす
る。
る。
パターニングされたレジスト43a,43bをマスクとして
シリコン酸化膜42をエッチングし、開口部44を形成す
る。
シリコン酸化膜42をエッチングし、開口部44を形成す
る。
（３）工程３、同図（ｂ），（ｃ）参照 レジスト43a,43bを剥離する。
全面に、シリコン窒化膜を形成する。
全面に、レジスト46を塗布した後、開口部44上のみに
残るようにパターニングする。
残るようにパターニングする。
（４）工程４、同図（ｃ），（ｄ）参照 レジスト46をマスクとしてシリコン窒化膜45をエッチ
ングし、開口部44以外の部分のシリコン窒化膜を除去す
る。
ングし、開口部44以外の部分のシリコン窒化膜を除去す
る。
レジスト46を剥離する。
以上の各工程を経て、基板41上にシリコン酸化膜42a,
42bとシリコン窒化膜45とが相互に隣接した複合絶縁膜
が完成する。
42bとシリコン窒化膜45とが相互に隣接した複合絶縁膜
が完成する。
［発明が解決しようとする課題］ 従来の方法で形成した複合絶縁膜は、第４図（ｄ）に
示すように、シリコン酸化膜42とシリコン窒化膜45との
境界に段差（凹凸）部A,Bが不可避的に生じる。
示すように、シリコン酸化膜42とシリコン窒化膜45との
境界に段差（凹凸）部A,Bが不可避的に生じる。
この結果、次のような問題点が生じていた。
複合絶縁膜を光学フィルタとして用いる場合、段差
（凹凸）部で散乱が生じるため、微細領域用フィルタと
して、任意の場所に所定の波長を持った光を照射する用
途には、不向きであった。
（凹凸）部で散乱が生じるため、微細領域用フィルタと
して、任意の場所に所定の波長を持った光を照射する用
途には、不向きであった。
複合絶縁膜をSOI基板の下地絶縁膜として用いた場
合、結晶成長させたシリコン層の表面は段差がそのまま
反映している。したがって、結晶成長後のままでは、素
子形成に使用することができず、シリコン層の表面を平
坦化する工程が必要であった。
合、結晶成長させたシリコン層の表面は段差がそのまま
反映している。したがって、結晶成長後のままでは、素
子形成に使用することができず、シリコン層の表面を平
坦化する工程が必要であった。
本発明は、上述の問題点を解決して、異種の絶縁膜を
任意のパターンに、かつ表面を同一平面に形成すること
ができるようにした絶縁膜の形成方法を提供することを
目的とする。
任意のパターンに、かつ表面を同一平面に形成すること
ができるようにした絶縁膜の形成方法を提供することを
目的とする。
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、 （１）本発明に係る絶縁膜の形成方法は、基板上にシリ
コン酸化膜とシリコン窒化膜とを相互に隣接した任意の
パターンに形成する複合絶縁膜の形成方法であって、 基板上にNH基を含むシリコン窒化膜を形成する工程
と、 シリコン窒化膜を遮水性膜で被覆し、遮水性膜を所定
のパターンにパターニングする工程と、 パターニングされた遮水性膜で被覆されたシリコン窒
化膜をH2Oを含む雰囲気中に曝し、遮水性膜で被覆され
ていない部分のシリコン窒化膜の表面がH2Oを含む雰囲
気に直に接するようにして、シリコン窒化膜を酸化する
ことによりシリコン酸化膜を形成する工程とを含むこと
を特徴とする。
コン酸化膜とシリコン窒化膜とを相互に隣接した任意の
パターンに形成する複合絶縁膜の形成方法であって、 基板上にNH基を含むシリコン窒化膜を形成する工程
と、 シリコン窒化膜を遮水性膜で被覆し、遮水性膜を所定
のパターンにパターニングする工程と、 パターニングされた遮水性膜で被覆されたシリコン窒
化膜をH2Oを含む雰囲気中に曝し、遮水性膜で被覆され
ていない部分のシリコン窒化膜の表面がH2Oを含む雰囲
気に直に接するようにして、シリコン窒化膜を酸化する
ことによりシリコン酸化膜を形成する工程とを含むこと
を特徴とする。
（２）また本発明に係る光学フィルタは、前項（１）の
絶縁膜の形成方法を用いて形成された、シリコン酸化膜
とシリコン窒化膜とから成り、シリコン酸化膜とシリコ
ン窒化膜との屈折率の違いおよび光学的バンドギャップ
の違いを利用したことを特徴とする。
絶縁膜の形成方法を用いて形成された、シリコン酸化膜
とシリコン窒化膜とから成り、シリコン酸化膜とシリコ
ン窒化膜との屈折率の違いおよび光学的バンドギャップ
の違いを利用したことを特徴とする。
（３）また本発明に係るSOI基板は、前項（１）の絶縁
膜の形成方法を用いて形成された、シリコン酸化膜とシ
リコン窒化膜とから成る複合絶縁膜上にシリコンを結晶
成長させたことを特徴とする。
膜の形成方法を用いて形成された、シリコン酸化膜とシ
リコン窒化膜とから成る複合絶縁膜上にシリコンを結晶
成長させたことを特徴とする。
［作用］ 本発明の原理を、本発明の一実施例を示す第１図を藉
りて説明する。
りて説明する。
（１）工程１、同図（ａ）参照 基板１上にNH基を含むシリコン窒化膜２を形成する。
シリコン窒化膜２を遮水性膜３で被覆し、遮水性膜３
を所定のパターンにパターニングする。
を所定のパターンにパターニングする。
（２）工程２、同図（ｂ）、（ｃ）参照 H2Oを含む雰囲気中に曝す。
遮水性膜３で被覆されていない部分のシリコン窒化膜
２の表面は、H2Oを含む雰囲気と直に接する。この結
果、シリコン窒化膜２中のNH基と雰囲気中のOH基とが置
換し、遮水性膜３で被覆されていない部分のシリコン窒
化膜２がOH基を含むシリコン酸化膜4a,4bに変容する。
２の表面は、H2Oを含む雰囲気と直に接する。この結
果、シリコン窒化膜２中のNH基と雰囲気中のOH基とが置
換し、遮水性膜３で被覆されていない部分のシリコン窒
化膜２がOH基を含むシリコン酸化膜4a,4bに変容する。
（３）工程３、同図（ｂ），（ｃ）参照 上述の雰囲気から取り出し、遮水性膜３を剥離する。
以上の各工程を経て、本発明による複合絶縁膜が完成
する。
する。
本発明は、従来のような２層形成膜とは異なり、本質
的に１層膜から複合絶縁膜を形成している。したがっ
て、第１図（ｃ）に示すようにシリコン酸化膜4a,4bと
シリコン窒化膜２との境界に段差（凹凸）が生じること
がなく、表面が同一平面に形成される。
的に１層膜から複合絶縁膜を形成している。したがっ
て、第１図（ｃ）に示すようにシリコン酸化膜4a,4bと
シリコン窒化膜２との境界に段差（凹凸）が生じること
がなく、表面が同一平面に形成される。
［実施例］ 第１図は、本発明の一実施例の各工程を示す図であ
る。
る。
以下、工程順に説明する。
（１）工程１、同図（ａ）参照 基板１上にNH基を含むシリコン窒化膜（SiN:H）２を
形成する。成膜温度は、200℃以下とする。
形成する。成膜温度は、200℃以下とする。
SiN:H膜２の形成条件の１例を次に示す。
堆積方法 ： プラズマCVD法 ガス ： SiH4＝200sccm NH3＝120sccm 基板温度 ： 180℃ RFパワー： 50W シリコン窒化膜２を、例えばレジストなどから成る遮
水性膜３で被覆し、遮水性膜３を所定のパターンにパタ
ーニングする。
水性膜３で被覆し、遮水性膜３を所定のパターンにパタ
ーニングする。
（２）工程２、同図（ｂ）、（ｃ）参照 H2Oを含む雰囲気中に曝す。
遮水性膜３で被覆されていない部分のシリコン窒化膜
２の表面は、H2Oを含む雰囲気と直に接する。この結
果、シリコン窒化膜２中のNH基と雰囲気のOH基とが置換
し、遮水性膜３で被覆されていない部分のシリコン窒化
膜２がOH基を含むシリコン酸化膜（SiO2:H）4a,4bに変
容する。
２の表面は、H2Oを含む雰囲気と直に接する。この結
果、シリコン窒化膜２中のNH基と雰囲気のOH基とが置換
し、遮水性膜３で被覆されていない部分のシリコン窒化
膜２がOH基を含むシリコン酸化膜（SiO2:H）4a,4bに変
容する。
このメカニズムを実測値に基づいて説明する。
第２図は、赤外線吸収スペクトルを示す図である。実
線はSiN:H膜の特性であり、破線はシリコン酸化膜SiO:H
膜の特性である。
線はSiN:H膜の特性であり、破線はシリコン酸化膜SiO:H
膜の特性である。
同図から、SiN:H膜は、H2Oを含む雰囲気中に曝される
と、ω＝840cm-1付近にあるSiNの吸収とω＝3400cm-1付
近に現れるNHに基づく吸収がなくなり、代わりにω＝11
00cm-1付近にSiOに基づく吸収とω＝3400cm-1付近にOH
に基づく吸収が現れている。
と、ω＝840cm-1付近にあるSiNの吸収とω＝3400cm-1付
近に現れるNHに基づく吸収がなくなり、代わりにω＝11
00cm-1付近にSiOに基づく吸収とω＝3400cm-1付近にOH
に基づく吸収が現れている。
これは、NH基を含むSiN:H膜をH2Oを含む雰囲気中に曝
すと、SiN:H膜中からＮが出て行き、代わりにＯが膜中
に入って来て、SiN:H膜がSiO2:H膜に変容することを示
している。
すと、SiN:H膜中からＮが出て行き、代わりにＯが膜中
に入って来て、SiN:H膜がSiO2:H膜に変容することを示
している。
（３）工程３、同図（ｂ），（ｃ）参照 上述の雰囲気中から取り出し、遮水性膜３を剥離す
る。
る。
基板１上にシリコン酸化膜（SiO2:H）4a、シリコン窒
化膜（SiN:H）2,およびシリコン酸化膜（SiO2:H）4bが
隣接して形成された複合絶縁膜が完成する。
化膜（SiN:H）2,およびシリコン酸化膜（SiO2:H）4bが
隣接して形成された複合絶縁膜が完成する。
シリコン酸化膜（SiO2:H）4a、4bとシリコン窒化膜
（SiN:H）２との境界に段差（凸凹）がなく、表面が同
一平面に形成されていることがわかる。
（SiN:H）２との境界に段差（凸凹）がなく、表面が同
一平面に形成されていることがわかる。
この複合絶縁膜は、このまま光学フィルタとして使用
することができるが、膜形成後に300℃以上の温度で熱
処理を行ってOH基を除去することにより、絶縁性をさら
に高めることができる。
することができるが、膜形成後に300℃以上の温度で熱
処理を行ってOH基を除去することにより、絶縁性をさら
に高めることができる。
複合絶縁膜をSOIの下地絶縁膜として使用する場合、
シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とから成るパターンを
適当に形成することにより、結晶成長の核形成サイトの
位置を人工的に制御することが可能となるので、結晶粒
界の位置を所定の場所に形成することが可能になる。
シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とから成るパターンを
適当に形成することにより、結晶成長の核形成サイトの
位置を人工的に制御することが可能となるので、結晶粒
界の位置を所定の場所に形成することが可能になる。
本発明による複合絶縁膜は、シリコン酸化膜およびシ
リコン窒化膜から成る任意のパターンを形成することが
できるが、１例として、パッチワーク状に形成した例を
第３図に示す。同図において、31は基板、32はSiO2:H
膜、33はSiN:H膜である。
リコン窒化膜から成る任意のパターンを形成することが
できるが、１例として、パッチワーク状に形成した例を
第３図に示す。同図において、31は基板、32はSiO2:H
膜、33はSiN:H膜である。
［発明の効果］ 本発明によれば、異種の絶縁膜を任意のパターンに、
かつ表面を同一平面に形成することができる。
かつ表面を同一平面に形成することができる。
したがって、光学フィルタとして用いる場合、微細領
域用フィルタとして、任意の場所に所定の波長を持った
光を照射することが可能になる。また、SOI基板の下地
絶縁膜として用いた場合、結晶成長させたシリコン層の
表面の平坦性が極めて良好であるので、結晶成長後のま
まで素子形成に使用することができる。
域用フィルタとして、任意の場所に所定の波長を持った
光を照射することが可能になる。また、SOI基板の下地
絶縁膜として用いた場合、結晶成長させたシリコン層の
表面の平坦性が極めて良好であるので、結晶成長後のま
まで素子形成に使用することができる。
第１図は本発明の一実施例を示す図、 第２図は赤外線吸収スペクトルを示す図、 第３図はパッチワーク状に形成した例を示す図、 第４図は従来例を示す図 である。 第１図において 1:基板 2:SiN:H膜 3:遮水性膜 4:SiO2:H膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−53960（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−68141（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−8341（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−177935（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−152162（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−35081（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/316 H01L 21/318 G02B 5/20 H01L 27/12
Claims (3)
- 【請求項１】基板上にシリコン酸化膜とシリコン窒化膜
とを相互に隣接した任意のパターンに形成する複合絶縁
膜の形成方法であって、 基板上にNH基を含むシリコン窒化膜を形成する工程と、 シリコン窒化膜を遮水性膜で被覆し、遮水性膜を所定の
パターンにパターニングする工程と、 パターニングされた遮水性膜で被覆されたシリコン窒化
膜をH2Oを含む雰囲気中に曝し、遮水性膜で被覆されて
いない部分のシリコン窒化膜の表面がH2Oを含む雰囲気
に直に接するようにして、シリコン窒化膜を酸化するこ
とによりシリコン酸化膜を形成する工程と、 を含むことを特徴とする絶縁膜の形成方法。 - 【請求項２】請求項１記載の絶縁膜の形成方法を用いて
形成された、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とから成
り、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との屈折率の違い
および光学的バンドギャップの違いを利用した ことを特徴とする光学フィルタ。 - 【請求項３】請求項１記載の絶縁膜の形成方法を用いて
形成された、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とから成
る複合絶縁膜上にシリコンを結晶成長させた ことを特徴とするSOI基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21961090A JP2994009B2 (ja) | 1990-08-21 | 1990-08-21 | 絶縁膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21961090A JP2994009B2 (ja) | 1990-08-21 | 1990-08-21 | 絶縁膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04101423A JPH04101423A (ja) | 1992-04-02 |
| JP2994009B2 true JP2994009B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=16738228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21961090A Expired - Lifetime JP2994009B2 (ja) | 1990-08-21 | 1990-08-21 | 絶縁膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2994009B2 (ja) |
-
1990
- 1990-08-21 JP JP21961090A patent/JP2994009B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04101423A (ja) | 1992-04-02 |
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