JP3003425B2 - シリコン酸化膜の製造方法 - Google Patents

シリコン酸化膜の製造方法

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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical 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
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
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    • C23C16/401Oxides containing silicon
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は膜質の向上したシリコン
酸化膜の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置において、配線の微細
化が進み、アスペクト比が増大する等の理由により、下
地基材の凹凸がますます複雑になってきている。この
為、基材、例えば半導体素子上に、シリコン酸化膜の絶
縁膜等を形成させるにあたり、ステップカバーレッジが
良好で、平坦化に優れ、基材特性に悪影響を及ぼさない
形成方法が望まれている。
【0003】シリコン酸化膜の製造方法としては、従
来、モノシランガスと酸素を原料ガスとし、熱化学蒸着
法により形成させる方法等が知られているが、ステップ
カバーレッジが悪いため、最近、テトラエトキシシラン
等の有機系シランガスとオゾンとを原料として用いる方
法が検討されている。
【0004】テトラエトキシシランを原料とする場合
は、ステップカバーレッジが良好で、平坦化に優れては
いるが、成膜温度を通常400℃以上とする必要があ
る。そこで更に成膜温度を低下させるために、テトラエ
トキシシランに代えてトリアルコキシシランを用い、3
00℃までの低温でも成膜させ得る方法が開示されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者らが
研究した結果、トリアルコキシシランは、テトラアルコ
キシシランに比べて分子内にSi−H結合を有するため
活性で、上記のような温度範囲でオゾンと反応させる
と、基材表面付近の気相部でも反応が起こり易くなり、
この気相部で形成されたシリコン酸化物の粉末が、基材
上のシリコン酸化膜の表面に付着し、膜表面にヘーズが
生じ、膜表面が荒れる等の問題があることが判明した。
【0006】本発明者らは、トリアルコキシシランを原
料として用い、ステップカバーレッジが良好で、平坦化
に優れ、膜表面にヘーズ等の荒れがなく、下地基材に悪
影響を及ぼすことなく、良質な膜を形成させる方法につ
き研究した結果、本発明を完成した。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、既に提案され
ている成膜温度の下限値においては上記の解決すべき課
題が存在すること、公知の下限値よりもはるかに低い温
度においても、シリコン酸化膜が実用的要求を充分満足
させる程度に形成され、更にこの様な低温化によって課
題が効果的に解決されるという知見に基づき完成したも
のであって、トリアルコキシシランとオゾンを原料ガス
とし、熱化学蒸着法により、基材上にシリコン酸化膜を
製造するに際し、成膜温度を100℃〜260℃とし、
且つ反応装置の内圧を600mmHg〜800mmHgとするこ
とを特徴とするステップカバーレッジが良好で且つ膜表
面に荒れがないシリコン酸化膜の製造方法である。
【0008】本発明において、トリアルコキシシラン
は、炭素数1〜4のアルコキシ基を有するものが好まし
く、具体的にはトリメトキシシラン、トリエトキシシラ
ン、トリ−n−プロポキシシラン、トリイソプロポキシ
シラン、トリ−n−ブトキシシラン、トリ−sec −ブト
キシシラン、トリイソブトキシシラン、トリ−tert−ブ
トキシシランが挙げられ、特に好ましくはトリエトキシ
シランである。
【0009】トリアルコキシシランはヘリウム、アルゴ
ン、窒素等の不活性ガスでバブリングして気化させ反応
系内へ供給するか、あるいは加熱により気化させて、前
記不活性ガス等の希釈ガスと共に供給する方法が一般的
である。
【0010】もう一方の原料であるオゾンは、酸素で希
釈して反応系内に供給するのが一般的である。その場
合、オゾンの濃度は10wt%を超えない程度が好まし
く、3〜7wt%が更に好ましい。
【0011】オゾンとトリアルコキシシランの系内への
供給割合は、トリアルコキシシラン1モルに対して、オ
ゾン0.5モル〜10モルが好ましく、更に好ましくは
1モル〜5モルである。あまりオゾンが多いと気相での
微粒子の発生が激しくなり、基材上に付着する恐れがあ
り、あまり少ないと反応速度が遅くなり、実用的とはい
えなくなる。トリアルコキシシランとオゾンは別々に系
内に導入しても、混合して導入してもよい。
【0012】上記原料ガスを接触させて、熱化学蒸着法
によりその表面にシリコン酸化膜が形成される基材とし
ては、例えば半導体基板あるいは電極配線等の半導体素
子等が挙げられる。その材質は、シリコン、ガラス、ア
ルミニウム、ステンレススチール等はもちろん、本発明
では低温で成膜することが可能なため、アモルファスシ
リコン等の非晶質、ポリエステル、ポリイミド、ガラス
エポキシ等の樹脂も特に好適な基材々質となる。また、
基材の形状は特に限定されるものではない。
【0013】シリコン酸化膜の基材上への成膜温度は1
00℃〜260℃が好ましく、特に好ましくは150℃
〜250℃である。260℃を超えると膜表面にヘーズ
が生じ、膜が荒れる等の問題が発生し、100℃未満で
は反応速度があまりにも遅くなりすぎ、実用的ではない
【0014】本発明に用いられる反応装置は特に限定さ
れるものではなく、縦型、横型、パンケーキ型、ベルト
コンベアー型等が挙げられる。
【0015】反応装置の内圧は、600mmHg〜800mm
Hgであり、常圧が特に好ましい。
【0016】形成されたシリコン酸化膜は、層間絶縁
膜、保護膜、マスク材料、ガスバリアー膜等として有用
される。
【0017】
【実施例】次に、本発明を実施例および比較例を挙げて
説明する。 実施例1 化学蒸着装置内のサセプター下面に真空によりシリコン
基板を密着し、該基板を250℃に加熱保持した。45
℃に加熱したトリエトキシシランを流量2.0リットル
/minの窒素ガスでバブリング(トリエトキシシラン
としては8ミリリットル/min供給に相当)し、オゾ
ン濃度4.5%の酸素7.5リットル/minと希釈窒
素18リットル/minと共に上記装置内に導入し、シ
リコン基板面上に5分間熱化学蒸着させ、膜厚0.75
μmのシリコン酸化膜を形成させた。得られた膜の表面
はヘーズ等がなく、平坦できれいな膜質であった。上記
膜を赤外線吸収スペクトルで測定した結果は図1の通り
である。図1より明らかな通り、1200〜1000c
−1、800cm−1および450cm−1付近に吸
収を示し、本願発明により得られた膜はシリコン酸化膜
であり、トリエトキシシランが残存していないことが判
明した。 実施例2 シリコン基板に代えて、ボリエステルフルムを基材とし
て用い、その温度を150℃に保持した以外は、実施例
1と同様の方法によって、膜厚0.2μmのシリコン酸
化膜を形成させた。得られた膜の表面はヘーズ等がな
く、平坦できれいな膜質であった。また、基材であるポ
リエステルフルムに何ら損傷はなかった。また、該膜を
赤外線吸収スペクトルで測定した結果、1200〜10
00cm−1、800cm−1および450cm−1
近に吸収を持ち、シリコン酸化膜であり、トリエトキシ
シランが残存していないことが判明した。 比較例1 シリコン基板の温度を400℃に保持した以外は、実施
例1と同様にして膜厚0.75μmのシリコン酸化膜を
形成させた。得られた膜の表面はヘーズが約10個/
cmあり、膜表面が荒れていた。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、基材上に、ステップカ
バーレッジが良好で、平坦化に優れ、膜表面にヘーズ等
の荒れがなく、下地基材に悪影響を与えることのない、
良質なシリコン酸化膜を製造する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1における、トリエトキシシラ
ンを原料ガスとして用いた場合のシリコン酸化膜の赤外
線吸収スペクトル図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/205 H01L 21/31 - 21/32 CA(STN) INSPEC(DIALOG) JICSTファイル(JOIS)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】トリアルコキシシランとオゾンを原料ガス
    とし、熱化学蒸着法により、基材上にシリコン酸化膜を
    製造するに際し、成膜温度を100℃〜260℃とし、
    且つ反応装置の内圧を600mmHg〜800mmHgとするこ
    とを特徴とするステップカバーレッジが良好で且つ膜表
    面に荒れがないシリコン酸化膜の製造方法。
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