JP2997849B2 - 酸化珪素膜の形成方法 - Google Patents
酸化珪素膜の形成方法Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路素子、光学素子、微小検出
素子、光電変換素子等の小型素子を用いる酸化珪素膜の
形成方法に関するものである。
素子、光電変換素子等の小型素子を用いる酸化珪素膜の
形成方法に関するものである。
本発明は、減圧雰囲気下で、気体状ヘキサメチルジシ
ラザンが解離吸着した吸着物質に光を照射し、不要吸着
物質のみを選択的に脱離させ、解離吸着と脱離を繰り返
すことにより、酸化珪素膜を光照射部だけに形成するこ
とを可能とした発明であり、さらには、前記気体状ヘキ
サメチルジシラザンに酸素原子を含む気体状分子を混在
させることにより、酸化珪素膜の形成速度を向上させる
ようにしたものである。
ラザンが解離吸着した吸着物質に光を照射し、不要吸着
物質のみを選択的に脱離させ、解離吸着と脱離を繰り返
すことにより、酸化珪素膜を光照射部だけに形成するこ
とを可能とした発明であり、さらには、前記気体状ヘキ
サメチルジシラザンに酸素原子を含む気体状分子を混在
させることにより、酸化珪素膜の形成速度を向上させる
ようにしたものである。
従来、酸化珪素膜を部分的に形成するには、被成膜体
に大気圧下で予めPMMA等のレジスト材料を塗布したの
ち、写真露光技術により必要な形状が露出するようにマ
スクを形成し、減圧雰囲気下でスパッタリング法、プラ
ズマCVD法などにより全面に酸化珪素膜を成膜し、再び
被成膜体を大気圧下に戻し、最後に不要部分のレジスト
及び酸化珪素膜を剥離除去する方法、あるいは被成膜体
の全面に酸化珪素膜を減圧雰囲気下でスパッタリング法
やプラズマCVD法等により成膜したのち、大気圧下で該
酸化珪素膜上にレジスト材料を塗布し、写真露光技術に
より必要な形状と同形状のマスクを形成し、その後露出
している酸化珪素膜とレジスト材料をエッチングにより
除去する等の方法がとられていた。
に大気圧下で予めPMMA等のレジスト材料を塗布したの
ち、写真露光技術により必要な形状が露出するようにマ
スクを形成し、減圧雰囲気下でスパッタリング法、プラ
ズマCVD法などにより全面に酸化珪素膜を成膜し、再び
被成膜体を大気圧下に戻し、最後に不要部分のレジスト
及び酸化珪素膜を剥離除去する方法、あるいは被成膜体
の全面に酸化珪素膜を減圧雰囲気下でスパッタリング法
やプラズマCVD法等により成膜したのち、大気圧下で該
酸化珪素膜上にレジスト材料を塗布し、写真露光技術に
より必要な形状と同形状のマスクを形成し、その後露出
している酸化珪素膜とレジスト材料をエッチングにより
除去する等の方法がとられていた。
しかしながら、従来の方法では処理工程数が多く加工
コストが高いことに加え、被成膜体を大気に露出しなけ
ればならないため、大気中にダストや油分の付着などが
避けられず、素子特性の劣化及び製品歩留りの低下があ
るという問題点を有していた。
コストが高いことに加え、被成膜体を大気に露出しなけ
ればならないため、大気中にダストや油分の付着などが
避けられず、素子特性の劣化及び製品歩留りの低下があ
るという問題点を有していた。
前述の問題点を解決するために、本発明ではレジスト
材料を必要とする写真露光技術を用いず、被成膜体を大
気に露出せずに、真空容器内に保持したままで酸化珪素
膜を形成するようにしたもので、具体的には、被成膜体
を真空容器内に保持し、同容器を酸化珪素膜の原料であ
る気体状ヘキサメチルジシラザンの減圧雰囲気にし、該
表面に光子エネルギーが4.55evないし8.29eVの光を照射
することにより酸化珪素膜を形成するものであり、さら
に前記気体状ヘキサメチルジシラザンに酸素原子を含む
気体状分子を混在させることにより酸化珪素膜の形成速
度をも著しく向上させるようにしたものである。
材料を必要とする写真露光技術を用いず、被成膜体を大
気に露出せずに、真空容器内に保持したままで酸化珪素
膜を形成するようにしたもので、具体的には、被成膜体
を真空容器内に保持し、同容器を酸化珪素膜の原料であ
る気体状ヘキサメチルジシラザンの減圧雰囲気にし、該
表面に光子エネルギーが4.55evないし8.29eVの光を照射
することにより酸化珪素膜を形成するものであり、さら
に前記気体状ヘキサメチルジシラザンに酸素原子を含む
気体状分子を混在させることにより酸化珪素膜の形成速
度をも著しく向上させるようにしたものである。
周知のように気体状ヘキサメチルジシラザン雰囲気中
に保持された物質表面は、物質表面に吸着していた水酸
基とヘキサメチルジシラザンの解離反応により酸素、シ
リコン、メチル基で構成され、末端がメチル基で覆われ
表面は疎水性となる。またこの時、表面に吸着していた
水素原子及びヘキサメチルジシラザン中の窒素原子はア
ンモニアとして気化し真空容器外に排出される。
に保持された物質表面は、物質表面に吸着していた水酸
基とヘキサメチルジシラザンの解離反応により酸素、シ
リコン、メチル基で構成され、末端がメチル基で覆われ
表面は疎水性となる。またこの時、表面に吸着していた
水素原子及びヘキサメチルジシラザン中の窒素原子はア
ンモニアとして気化し真空容器外に排出される。
この状態で表面に光子エネルギーが4.55eVないし8.29
eVの光を照射すると、炭素と水素の結合手、及びシリコ
ンと炭素の結合手が光分解され余分な付着物質であるメ
チル基が脱離する。また、これと同時に残留水分及び酸
素分子が光解離し原子状酸素が形成され表面に露出して
いるシリコン原子と結合し１分子層の酸化珪素膜が形成
される。さらにこの表面に再び真空容器内の水酸基が吸
着し、前述のヘキサメチルジシラザンの解離吸着反応
と、光解離反応を繰り返すことにより、酸化珪素膜を光
照射部のみに形成することが可能となる。又、気体状ヘ
キサメチルジシラザンと同時に酸素原子を導入するする
ことにより、前記酸素原子を含んだ気体状原料が光分解
されて酸化珪素膜の構成物質である酸素原子が表面に露
出しているシリコン原子と結合して１分子層の酸化珪素
膜が形成される。さらに、この表面に真空容器内の水酸
基が再び吸着し、前記ヘキサメチルジシラザンの吸離吸
着反応と、光解離反応を繰り返すことにより、酸化珪素
膜を光照射部のみに形成することができる。従って、強
制的に酸素原料が供給されるため、酸化珪素膜の形成速
度が飛躍的に向上する。
eVの光を照射すると、炭素と水素の結合手、及びシリコ
ンと炭素の結合手が光分解され余分な付着物質であるメ
チル基が脱離する。また、これと同時に残留水分及び酸
素分子が光解離し原子状酸素が形成され表面に露出して
いるシリコン原子と結合し１分子層の酸化珪素膜が形成
される。さらにこの表面に再び真空容器内の水酸基が吸
着し、前述のヘキサメチルジシラザンの解離吸着反応
と、光解離反応を繰り返すことにより、酸化珪素膜を光
照射部のみに形成することが可能となる。又、気体状ヘ
キサメチルジシラザンと同時に酸素原子を導入するする
ことにより、前記酸素原子を含んだ気体状原料が光分解
されて酸化珪素膜の構成物質である酸素原子が表面に露
出しているシリコン原子と結合して１分子層の酸化珪素
膜が形成される。さらに、この表面に真空容器内の水酸
基が再び吸着し、前記ヘキサメチルジシラザンの吸離吸
着反応と、光解離反応を繰り返すことにより、酸化珪素
膜を光照射部のみに形成することができる。従って、強
制的に酸素原料が供給されるため、酸化珪素膜の形成速
度が飛躍的に向上する。
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
被成膜体とて厚み600μｍ、大きさ20mm角のＰ型シリ
コン（100）単結晶基板を用い、これを真空容器内に垂
直に保持し、一度真空容器内圧力を10-6torrまで減圧し
た。その後、該真空容器内に気体状ヘキサメチルジシラ
ザンをマスフローコントローラを介して導入し、真空容
器内圧力を1torrに保持した。この状態で真空容器外部
から合成石英ガラスを通して光子エネルギーが4.55eVな
いし8.29eVの光を照射すれば、必要とする効果が得られ
るが、本実施例では6.42eVの光子エネルギー、ビーム形
状が幅10mm、高さ5mm、発振出力が2WのArFエキシマレー
ザ光を被成膜体に垂直に５分間照射し、ビーム形状と同
形状で厚さ１μｍの酸化珪素膜を形成し、さらに同一真
空容器内でＮ型シリコンを真空蒸着により形成し、寸法
の酸化珪素膜を光電変換素子の絶縁層に用いたところ、
光電変換効率が従来より２％向上し、素子性能の向上に
効果があることが明らかになった。また、同素子の被成
膜体と酸化珪素膜の界面における未結合酸素不純物濃度
が従来の約半分1010atoms/ccで、従来より清浄な界面が
形成されていることも明らかとなった。
コン（100）単結晶基板を用い、これを真空容器内に垂
直に保持し、一度真空容器内圧力を10-6torrまで減圧し
た。その後、該真空容器内に気体状ヘキサメチルジシラ
ザンをマスフローコントローラを介して導入し、真空容
器内圧力を1torrに保持した。この状態で真空容器外部
から合成石英ガラスを通して光子エネルギーが4.55eVな
いし8.29eVの光を照射すれば、必要とする効果が得られ
るが、本実施例では6.42eVの光子エネルギー、ビーム形
状が幅10mm、高さ5mm、発振出力が2WのArFエキシマレー
ザ光を被成膜体に垂直に５分間照射し、ビーム形状と同
形状で厚さ１μｍの酸化珪素膜を形成し、さらに同一真
空容器内でＮ型シリコンを真空蒸着により形成し、寸法
の酸化珪素膜を光電変換素子の絶縁層に用いたところ、
光電変換効率が従来より２％向上し、素子性能の向上に
効果があることが明らかになった。また、同素子の被成
膜体と酸化珪素膜の界面における未結合酸素不純物濃度
が従来の約半分1010atoms/ccで、従来より清浄な界面が
形成されていることも明らかとなった。
次に他の実施例を説明する。
被成膜体として厚み600μｍ、大きさ20mm角のシリコ
ン（100）単結晶基板を用い、これを真空容器内に垂直
に保持し、一度真空容器内圧力を10-6torrまで減圧し
た。その後、該真空容器内に気体状ヘキサメチルジシラ
ザンをマスフローコントローラを介して導入し、真空容
器内圧力を3torrに保持した。この状態で真空容器外部
から合成石英ガラスを通して4.55evないし8.29eVの光子
エネルギー範囲中、本実施例では6.42eV,ビーム形状が
幅20mm、高さ8mm、発振出力が1WのArFエキシマレーザ光
を、ラインアンドスペースが100μｍの光学スリットを
介して被成膜体に垂直に５分間照射し、光学スリット開
口部形状と同形状すなわち幅100μｍ、長さ20mmで厚さ
1.2μｍのライン状酸化珪素膜を40ライン形成し、シリ
コンエッチング用マスクを作製した。また、このときに
要した実際の加工時間は25分であった。
ン（100）単結晶基板を用い、これを真空容器内に垂直
に保持し、一度真空容器内圧力を10-6torrまで減圧し
た。その後、該真空容器内に気体状ヘキサメチルジシラ
ザンをマスフローコントローラを介して導入し、真空容
器内圧力を3torrに保持した。この状態で真空容器外部
から合成石英ガラスを通して4.55evないし8.29eVの光子
エネルギー範囲中、本実施例では6.42eV,ビーム形状が
幅20mm、高さ8mm、発振出力が1WのArFエキシマレーザ光
を、ラインアンドスペースが100μｍの光学スリットを
介して被成膜体に垂直に５分間照射し、光学スリット開
口部形状と同形状すなわち幅100μｍ、長さ20mmで厚さ
1.2μｍのライン状酸化珪素膜を40ライン形成し、シリ
コンエッチング用マスクを作製した。また、このときに
要した実際の加工時間は25分であった。
このようなシリコンエッチング用マスクを、写真露光
技術を用い、酸化珪素膜をスパッタリング法で形成する
従来手法で作製したところ、実際の加工時間は４時間で
あった。従って、本法は従来法に比較して加工時間が８
分の１と大幅な短縮ができる方法であることが確認でき
た。
技術を用い、酸化珪素膜をスパッタリング法で形成する
従来手法で作製したところ、実際の加工時間は４時間で
あった。従って、本法は従来法に比較して加工時間が８
分の１と大幅な短縮ができる方法であることが確認でき
た。
さらに他の実施例を説明する。
被成膜体として厚み600μｍ、大きさ20mm角のシリコ
ン（111）単結晶基板を用い、これを真空容器内に垂直
に保持し、一度真空容器内圧力を10-6torrまで減圧し
た。その後、該真空容器内に気体状ヘキサメチルジシラ
ザンをマスフローコントローラを介して導入し、真空容
器内圧力を1.5torrに保持した。この状態で真空容器外
部から合成石英ガラスを通して光子エネルギー5.58eV,
ビーム形状が幅20mm、高さ8mm、発振出力が1WのKrC1エ
キシマレーザ光を、ラインアンドスペースが100μｍの
光学スリットを介したあと５分の１縮小レンズを介し
て、被成膜体に垂直に５分間照射し、光学スリット開口
部形状と相似形状で幅20μｍ、長さ4mmで厚さ1.5μｍの
ライン状酸化珪素膜を40ライン形成し、シリコンエッチ
ング用マスクを作製した。また、このときに要した実際
の加工時間は30分であった。もちろん、光子エネルギー
は4.55evないし8.29eVの範囲であれば酸化珪素膜の形成
条件を整うことは言うまでもない。
ン（111）単結晶基板を用い、これを真空容器内に垂直
に保持し、一度真空容器内圧力を10-6torrまで減圧し
た。その後、該真空容器内に気体状ヘキサメチルジシラ
ザンをマスフローコントローラを介して導入し、真空容
器内圧力を1.5torrに保持した。この状態で真空容器外
部から合成石英ガラスを通して光子エネルギー5.58eV,
ビーム形状が幅20mm、高さ8mm、発振出力が1WのKrC1エ
キシマレーザ光を、ラインアンドスペースが100μｍの
光学スリットを介したあと５分の１縮小レンズを介し
て、被成膜体に垂直に５分間照射し、光学スリット開口
部形状と相似形状で幅20μｍ、長さ4mmで厚さ1.5μｍの
ライン状酸化珪素膜を40ライン形成し、シリコンエッチ
ング用マスクを作製した。また、このときに要した実際
の加工時間は30分であった。もちろん、光子エネルギー
は4.55evないし8.29eVの範囲であれば酸化珪素膜の形成
条件を整うことは言うまでもない。
このようなシリコンエッチング用マスクを、写真露光
技術を用い、酸化珪素膜をプラズマCVD法で形成する従
来手法で作製したところ、実際の加工時間は３時間であ
った。従って、本法は従来法に比較して加工時間が６分
の１と大幅な短縮ができる方法であることが確認でき
た。
技術を用い、酸化珪素膜をプラズマCVD法で形成する従
来手法で作製したところ、実際の加工時間は３時間であ
った。従って、本法は従来法に比較して加工時間が６分
の１と大幅な短縮ができる方法であることが確認でき
た。
また、減圧した前記真空容器内に気体状ヘキサメチル
ジシラザンと酸素原子を含んだ原料ガスを同時に導入
し、本願のそれぞれの実施例に適用した作業を行った結
果、酸化珪素膜の形成速度をさらに向上させることがで
きた。
ジシラザンと酸素原子を含んだ原料ガスを同時に導入
し、本願のそれぞれの実施例に適用した作業を行った結
果、酸化珪素膜の形成速度をさらに向上させることがで
きた。
以上のように本発明は、酸化珪素膜の形成時間を従来
より大幅に短縮し、かつ、該酸化珪素膜を利用した製品
の性能を向上させる画期的な発明である。
より大幅に短縮し、かつ、該酸化珪素膜を利用した製品
の性能を向上させる画期的な発明である。
Claims (4)
- 【請求項１】ヘキサメチルジシラザン蒸気を含む減圧雰
囲気下に被成膜体を保持し、該被成膜体に光子エネルギ
ーを照射して不要吸着物質を選択的に脱離させた酸化珪
素膜の形成方法。 - 【請求項２】酸素原子を含む気体状原料とヘキサメチル
ジシラザン蒸気とを含む減圧雰囲気下に被成膜体を保持
し、該被成膜体に光子エネルギーを照射して不要吸着物
質を選択的に脱離させた特許請求の範囲第１項記載の酸
化珪素膜の形成方法。 - 【請求項３】光学スリットを介して光を部分的に照射す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の酸化珪
素膜の形成方法。 - 【請求項４】縮小レンズと光学スリットを介して光を部
分的に縮小して照射することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の酸化珪素膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2196729A JP2997849B2 (ja) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | 酸化珪素膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2196729A JP2997849B2 (ja) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | 酸化珪素膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0480365A JPH0480365A (ja) | 1992-03-13 |
| JP2997849B2 true JP2997849B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=16362623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2196729A Expired - Fee Related JP2997849B2 (ja) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | 酸化珪素膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2997849B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5304398A (en) * | 1993-06-03 | 1994-04-19 | Watkins Johnson Company | Chemical vapor deposition of silicon dioxide using hexamethyldisilazane |
| US5567661A (en) * | 1993-08-26 | 1996-10-22 | Fujitsu Limited | Formation of planarized insulating film by plasma-enhanced CVD of organic silicon compound |
-
1990
- 1990-07-23 JP JP2196729A patent/JP2997849B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0480365A (ja) | 1992-03-13 |
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