JPH02109338A - 絶縁膜の安定化処理方法 - Google Patents
絶縁膜の安定化処理方法Info
- Publication number
- JPH02109338A JPH02109338A JP26195288A JP26195288A JPH02109338A JP H02109338 A JPH02109338 A JP H02109338A JP 26195288 A JP26195288 A JP 26195288A JP 26195288 A JP26195288 A JP 26195288A JP H02109338 A JPH02109338 A JP H02109338A
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- JP
- Japan
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- film
- insulating film
- gas
- atoms
- hydrogen atoms
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- Pending
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
化学気相成長法により半導体基板上に形成する絶縁膜に
関し、 該絶縁膜の安定化を目的とし、 化学気相成長法により半導体基板上に形成した水素原子
を含む絶縁膜を、該絶縁膜の形成温度以上に加熱しなが
らハロゲンラジカル雰囲気中に置き、次に、絶！！膜の
形成温度以−Ｆに加熱しながら真空排気処理を施すこと
により絶縁膜の安定化処理方法を構成する。
関し、 該絶縁膜の安定化を目的とし、 化学気相成長法により半導体基板上に形成した水素原子
を含む絶縁膜を、該絶縁膜の形成温度以上に加熱しなが
らハロゲンラジカル雰囲気中に置き、次に、絶！！膜の
形成温度以−Ｆに加熱しながら真空排気処理を施すこと
により絶縁膜の安定化処理方法を構成する。
本発明は化学気相成長法により半導体基板上に形成する
絶縁膜の安定化処理方法に関する。
絶縁膜の安定化処理方法に関する。
半導体素子や半導体集積回路の製造には真空蒸着やスパ
ッタなどの物理的な膜形成法と共に化学気相成長法（Ｃ
ｈｅｍｔｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
略称ＣνＤ法）が多用されている。
ッタなどの物理的な膜形成法と共に化学気相成長法（Ｃ
ｈｅｍｔｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
略称ＣνＤ法）が多用されている。
すなわち、多層化を行うためには層間絶縁膜の形成が必
要であり、また形成された半導体素子の表面には耐湿性
や耐酸化性を保持させるためにパッシベーション膜の形
成が必要であるが、これらの絶縁膜は長期に亙って欠陥
の発生がなく、また高い絶縁性を保持していることが必
要である。
要であり、また形成された半導体素子の表面には耐湿性
や耐酸化性を保持させるためにパッシベーション膜の形
成が必要であるが、これらの絶縁膜は長期に亙って欠陥
の発生がなく、また高い絶縁性を保持していることが必
要である。
ＩＣ，ＬＳＩなどの半導体デバイスはシリコン（Ｓｉ）
のような単体半導体或いはガリウム砒素（ＧａＡｓ）
＋ インジウムＷ（ｒｎｐ）のような化合物半導体を被
処理基板として形成されているが、大部分のデバイスは
Ｓｉを用いて形成されていることから以下Ｓｉ基板を用
いて本発明を説明する。
のような単体半導体或いはガリウム砒素（ＧａＡｓ）
＋ インジウムＷ（ｒｎｐ）のような化合物半導体を被
処理基板として形成されているが、大部分のデバイスは
Ｓｉを用いて形成されていることから以下Ｓｉ基板を用
いて本発明を説明する。
集積回路の形成は薄膜形成技術と写真蝕刻技術（フォト
リソグラフィ或いは電子線リソグラフィ）を用いて行わ
れているが、これは導電層や絶縁層の厚さが薄く、また
導体線路や電極などのパターン幅が小さく、高い精度を
必要とすることによる。
リソグラフィ或いは電子線リソグラフィ）を用いて行わ
れているが、これは導電層や絶縁層の厚さが薄く、また
導体線路や電極などのパターン幅が小さく、高い精度を
必要とすることによる。
こ＼で、層間絶縁膜やパッシベーション膜としては二酸
化硅素（５ｉｎ２）や窒化硅素（ＳｉＪ＋）が用いられ
、ＣＶＤ法により作られているが、この原料ガスとして
はシラン（Ｓｉｌｌａ）を構成材料とし、これと亜酸化
窒素（ＬＯ）、アンモニア（Ｎ）１１）、酸素（Ｏｒ＞
。
化硅素（５ｉｎ２）や窒化硅素（ＳｉＪ＋）が用いられ
、ＣＶＤ法により作られているが、この原料ガスとして
はシラン（Ｓｉｌｌａ）を構成材料とし、これと亜酸化
窒素（ＬＯ）、アンモニア（Ｎ）１１）、酸素（Ｏｒ＞
。
窒素（Ｎ２）などのガスを以下に示すように組み合わせ
て表面および気相反応が行われている。
て表面および気相反応が行われている。
Ｓｉｎ、の反応系としては、
■ ５ｉ１１．＋Ｎ、０系、■ ５ｉｌ１４＋Ｏ□系５
ｉＪ４の反応系としては、 ■ ＳｉＨ＜＋ＮＨ，系７■ ５ｉｆｔ４４Ｎ、系、な
ど、こ＼で、ＣＶＤ法は比較的低温で化学反応を行わせ
る点に特徴があり、熱Ｃシロ法とプラズマＣＶＤ法とに
区分されるが、前者は約６００°Ｃ１後者は約３５０℃
の比較的低温で表面および気相反応が行われている。
ｉＪ４の反応系としては、 ■ ＳｉＨ＜＋ＮＨ，系７■ ５ｉｆｔ４４Ｎ、系、な
ど、こ＼で、ＣＶＤ法は比較的低温で化学反応を行わせ
る点に特徴があり、熱Ｃシロ法とプラズマＣＶＤ法とに
区分されるが、前者は約６００°Ｃ１後者は約３５０℃
の比較的低温で表面および気相反応が行われている。
このように比較的低温で分解が行われ、絶縁膜が形成さ
れているためにＳｉ基板上に作られている半轟体領域や
電極、導体線路などへの熱的影響は抑制されているが、
然し、絶縁膜の中に完全に分解していない原料ガスも取
り込まれるため、水素（Ｉ（）原子の取り込みが起こる
。
れているためにＳｉ基板上に作られている半轟体領域や
電極、導体線路などへの熱的影響は抑制されているが、
然し、絶縁膜の中に完全に分解していない原料ガスも取
り込まれるため、水素（Ｉ（）原子の取り込みが起こる
。
このようにして、絶縁膜の中に結合状態で取り込まれて
いるＨは、集積回路などの半導体デバイスが動作中に徐
々にＮ２となって抜は易＜、微少な孔を生じ、この孔を
通って湿気の侵入が起こり、導体線路や電極と反応して
特性を劣化させると云う問題があり、この解決が必要で
あった。
いるＨは、集積回路などの半導体デバイスが動作中に徐
々にＮ２となって抜は易＜、微少な孔を生じ、この孔を
通って湿気の侵入が起こり、導体線路や電極と反応して
特性を劣化させると云う問題があり、この解決が必要で
あった。
以上記したようにＣＶＤ反応は比較的低温で行われるた
めに表面および気相反応により形成された絶縁膜の中に
Ｈ原子が取り込まれ易く、このＨ原子の存在によって半
導体デバイスの特性が劣化したり、経時的な不安定を生
している。
めに表面および気相反応により形成された絶縁膜の中に
Ｈ原子が取り込まれ易く、このＨ原子の存在によって半
導体デバイスの特性が劣化したり、経時的な不安定を生
している。
そこで、この問題の解決が課題である。
（課題を解決するための手段］
Ｌ記の課題は化学気相成長法により半導体基板、Ｌに形
成したＩＩを含む絶縁膜を、この膜の形成温度以」二に
加熱しながらハロゲンラジカルの雰囲気中に置き、次に
膜の形成温度以上に加熱しながら真空排気処理を施すこ
とによりＨを相当な程度にまで除くことができ、これに
より絶縁膜を安定化することができる。
成したＩＩを含む絶縁膜を、この膜の形成温度以」二に
加熱しながらハロゲンラジカルの雰囲気中に置き、次に
膜の形成温度以上に加熱しながら真空排気処理を施すこ
とによりＨを相当な程度にまで除くことができ、これに
より絶縁膜を安定化することができる。
ＣＶＤ法特にプラズマＣＶＤ法を用いると３５０℃程度
の低温でＳｉＯ２膜やＳｉ、Ｎ、膜などの膜形成ができ
ることから、先に記したように半導体基板上に形成した
デバイスに熱的な悪影響を与えることなく層間絶縁膜や
パッシベーション膜を形成できる。
の低温でＳｉＯ２膜やＳｉ、Ｎ、膜などの膜形成ができ
ることから、先に記したように半導体基板上に形成した
デバイスに熱的な悪影響を与えることなく層間絶縁膜や
パッシベーション膜を形成できる。
然し、ＣＶＤ反応では原料ガスを構成する水素原子は完
全には解離せず、５ｉ０２膜の中では５ｉ−Ｈと０−Ｈ
の結合状態で、また５ｉＪ４膜の中ではＳｉ −ＨとＮ
−Ｈの結合状態で取り込まれている。
全には解離せず、５ｉ０２膜の中では５ｉ−Ｈと０−Ｈ
の結合状態で、また５ｉＪ４膜の中ではＳｉ −ＨとＮ
−Ｈの結合状態で取り込まれている。
こ＼で、５ｉ−Ｈの結合エネルギーは３６８ ＫＪ／ｍ
ｏｌＮ−１１の結合エネルギーが３９１ ＫＪ／ｍｏｌ
と比較的小さく低温で解離し易い。
ｏｌＮ−１１の結合エネルギーが３９１ ＫＪ／ｍｏｌ
と比較的小さく低温で解離し易い。
ところで、Ｉイーｆ−（の結合エネルギーは４３６ Ｋ
Ｊ／ｍｏ１と５ｉ−Ｈ，Ｎ−Ｈの結合エネルギーより大
きいために半導体デバイスとして使用中にジュール熱に
よって動作温度が上昇している段階で結合が切れたＩ４
は拡散によってＨ−Ｈの結合が進み、１（２となると一
時に逸出するために比較的大きな孔を生じ、デバイスの
耐湿性が…なわれるのである。
Ｊ／ｍｏ１と５ｉ−Ｈ，Ｎ−Ｈの結合エネルギーより大
きいために半導体デバイスとして使用中にジュール熱に
よって動作温度が上昇している段階で結合が切れたＩ４
は拡散によってＨ−Ｈの結合が進み、１（２となると一
時に逸出するために比較的大きな孔を生じ、デバイスの
耐湿性が…なわれるのである。
このような劣化機構を抑制するためには絶縁ｎ々が生成
した段階で速やかに５ｔ−ＨやＮ −Ｈの結合を破り、
Ｈ原子を除去する必要がある。
した段階で速やかに５ｔ−ＨやＮ −Ｈの結合を破り、
Ｈ原子を除去する必要がある。
この対策として発明晋はｌ−１−（Ｊの結合エネルギー
は４３２にＪ／ｍｏｌと上記の解離すべき結合エネルギ
ーよりも太き（、またＨＣ７！はガス状であり、逸散過
程がＮ２より極めてゆっくりと進行する点に着目した。
は４３２にＪ／ｍｏｌと上記の解離すべき結合エネルギ
ーよりも太き（、またＨＣ７！はガス状であり、逸散過
程がＮ２より極めてゆっくりと進行する点に着目した。
こ＼で、弗素（Ｆ）、塩素（Ｃｉ’）、臭素（Ｂｒ）、
沃素（１）などのハロゲン元素は原子状態では絶縁膜の
中を容易に拡散する性質があるが、その中でもｃｅ原子
はＳｉＪ膜或いはＳｉ：Ｉｎ２膜に作用させる元素とし
ては■（との結合エネルギーが５ｉ−ＨやＮ−１（より
大きく、絶縁膜をエツチングしないことから最も効果的
である。
沃素（１）などのハロゲン元素は原子状態では絶縁膜の
中を容易に拡散する性質があるが、その中でもｃｅ原子
はＳｉＪ膜或いはＳｉ：Ｉｎ２膜に作用させる元素とし
ては■（との結合エネルギーが５ｉ−ＨやＮ−１（より
大きく、絶縁膜をエツチングしないことから最も効果的
である。
そして、この（Ｊ原子（ラジカル）はＣ１２ガス中での
放電或いはＣ１２ガスへの紫外線照射により比較的低温
で得ることができる。
放電或いはＣ１２ガスへの紫外線照射により比較的低温
で得ることができる。
そこで、本発明はＣＶＯ法によって得た絶縁膜をガス１
１り電或いは紫夕＋線照射により発生したＣｌラジカル
雰囲気中に置くことによりＣ１原子を拡散ゼしめ、絶縁
膜中にトラップされているＨ原子と結合させ、ＨＣｌと
するものである。
１り電或いは紫夕＋線照射により発生したＣｌラジカル
雰囲気中に置くことによりＣ１原子を拡散ゼしめ、絶縁
膜中にトラップされているＨ原子と結合させ、ＨＣｌと
するものである。
なお、Ｉ（原子と結合したＣＸ原子はガス状となるが、
このＨＣＮは絶縁膜中に残存することのないようにしな
ければならない。
このＨＣＮは絶縁膜中に残存することのないようにしな
ければならない。
そこで、本発明においては、絶縁膜の体積された基板を
ハロゲンラジカル雰囲気中に置き、絶縁膜形成温度以上
に加熱してＨＣｌの生成反応およびその脱離を促進し、
その後、更に絶縁膜形成温度以上にＳｔ基板を加熱した
状態で真空排気を行い、前記処理の終わった後に絶縁膜
中に残存する（（Ｃ１を除去すると共に絶縁膜中に拡散
した未反応のＣｌ原子は速やかに絶縁膜中の１（原子と
反応させ、＋１ｃＩ！とじて除去するものである。
ハロゲンラジカル雰囲気中に置き、絶縁膜形成温度以上
に加熱してＨＣｌの生成反応およびその脱離を促進し、
その後、更に絶縁膜形成温度以上にＳｔ基板を加熱した
状態で真空排気を行い、前記処理の終わった後に絶縁膜
中に残存する（（Ｃ１を除去すると共に絶縁膜中に拡散
した未反応のＣｌ原子は速やかに絶縁膜中の１（原子と
反応させ、＋１ｃＩ！とじて除去するものである。
このようにすると、絶縁膜を加熱して膜中のＨを［（２
として除去する場合と比較して１Ｉｃｉ２の脱月１反応
はゆっくり進行するために生成される孔は極めて小さい
。
として除去する場合と比較して１Ｉｃｉ２の脱月１反応
はゆっくり進行するために生成される孔は極めて小さい
。
なお、ｌラジカルをガス放電または紫外線照射により形
成する媒体としてはＣ１，以外るこフレオン（ＣＰ３Ｃ
ｔ’）や四塩化炭素（Ｃ（１，）などのハローカーボン
或いは塩化臭素（ＢｒＣ！！ ）や塩化沃素（Ｉｉ）の
よ・）なハロゲン間化合物を用いても差支えない。
成する媒体としてはＣ１，以外るこフレオン（ＣＰ３Ｃ
ｔ’）や四塩化炭素（Ｃ（１，）などのハローカーボン
或いは塩化臭素（ＢｒＣ！！ ）や塩化沃素（Ｉｉ）の
よ・）なハロゲン間化合物を用いても差支えない。
第１図は本発明を説明する真空加熱装置の断面模式図で
あって、紫外線の照射によりＣｊｌ’２ガスを解離させ
Ｃｌラジカルを発生させ、ＳｉＯ□膜からなる絶縁膜の
中のト１原子を肛ｐとしで除去する方法を示している。
あって、紫外線の照射によりＣｊｌ’２ガスを解離させ
Ｃｌラジカルを発生させ、ＳｉＯ□膜からなる絶縁膜の
中のト１原子を肛ｐとしで除去する方法を示している。
すなわち、径３インチの３１基板１の上にＳ ｉ ｔｌ
ａとＮ２０ガスとを用い、基板温度を３００℃に保っ
てプラズマＣＶＤを行い、厚さが３０００人のＳｉＯ□
膜２を形成した。
ａとＮ２０ガスとを用い、基板温度を３００℃に保っ
てプラズマＣＶＤを行い、厚さが３０００人のＳｉＯ□
膜２を形成した。
このＳｉＯ２膜２は分析の結果、約ｌ原子％のＨが含ま
れていた。
れていた。
このＳｉ基板１を第１図に示すような真空加熱装置の中
の台座３の」二に置き、Ｃ１２ガスボンへ４から流量計
５を経て装置内に６２□ガスを供給しながら排気系によ
り減圧し、装置内の０７！２ガス雰囲気を８０ ｔａｒ
ｔに保った。
の台座３の」二に置き、Ｃ１２ガスボンへ４から流量計
５を経て装置内に６２□ガスを供給しながら排気系によ
り減圧し、装置内の０７！２ガス雰囲気を８０ ｔａｒ
ｔに保った。
なお、Ｓｉ基板１よりＩｃｍの距離を陥で一合成石英製
の窓６があるが、この窓６を通して水銀（１（ｇ）ラン
プ７より選択反射ミラー８で反射させ、波長が２９０〜
３７０ｎｍで紫外線強度が３ Ｗ／ｃｍ２の紫外線を３
０分間照射した。
の窓６があるが、この窓６を通して水銀（１（ｇ）ラン
プ７より選択反射ミラー８で反射させ、波長が２９０〜
３７０ｎｍで紫外線強度が３ Ｗ／ｃｍ２の紫外線を３
０分間照射した。
なお、Ｓｉ基＋反１はヒータ９により３５０℃にｊｍ熱
しである。
しである。
この処理により装置内のＣ１２ガスはＣｌラジカルに解
離すると共に、一部は５ｉＯｚ膜２の中に拡散し、）Ｉ
Ｃ！！ガスとなって排気される。
離すると共に、一部は５ｉＯｚ膜２の中に拡散し、）Ｉ
Ｃ！！ガスとなって排気される。
３０分間の紫外線照射が終わった後はコック１０を閉じ
てＣ１２ガスの供給を停止し、排気系により装置内の真
空度を１． ｘｌｏ−’ Ｌｏｒｒにまで減圧すると共
にヒータ９によりＳｉ基板１を４００ ’Ｃに保って１
０分間加熱し、ＳｉＯ□膜２の中のＨＣｌを除去した。
てＣ１２ガスの供給を停止し、排気系により装置内の真
空度を１． ｘｌｏ−’ Ｌｏｒｒにまで減圧すると共
にヒータ９によりＳｉ基板１を４００ ’Ｃに保って１
０分間加熱し、ＳｉＯ□膜２の中のＨＣｌを除去した。
このような処理を行った結果、ＳｉＯ□膜の中の１４濃
度は０．７原子％にまで減少させることができ、半傅体
デバイス使用中におけるＩｉ２の発生による経時不安定
性を無くすることができた。
度は０．７原子％にまで減少させることができ、半傅体
デバイス使用中におけるＩｉ２の発生による経時不安定
性を無くすることができた。
［発明の効果］
本発明の実施によりＣＶＤ法により形成する絶膜の中に
含まれるＩ］原子をかなりの範囲に除去ることかでき、
これにより半導体デバイスの径小安定性を無くすること
ができる。
含まれるＩ］原子をかなりの範囲に除去ることかでき、
これにより半導体デバイスの径小安定性を無くすること
ができる。
第１図は本発明を説明する真空加熱装置の断模式図、
である。
図において、
ｌ（まＳｉ基＋反、 ２１ま５ｉ０２膜
、４はＣ１，ガスポンへ、 ６は窓、 ７は１１ｇランプ、 ９はヒータ、である。
、４はＣ１，ガスポンへ、 ６は窓、 ７は１１ｇランプ、 ９はヒータ、である。
Claims (1)
- 化学気相成長法により半導体基板上に形成した水素原子
を含む絶縁膜を、該絶縁膜の形成温度以上に加熱しなが
らハロゲンラジカル雰囲気中に置き、次に、前記形成温
度以上に加熱しながら真空排気処理を施すことを特徴と
する絶縁膜の安定化処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26195288A JPH02109338A (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 絶縁膜の安定化処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26195288A JPH02109338A (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 絶縁膜の安定化処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02109338A true JPH02109338A (ja) | 1990-04-23 |
Family
ID=17368943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26195288A Pending JPH02109338A (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 絶縁膜の安定化処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02109338A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5432574A (en) * | 1991-12-25 | 1995-07-11 | Olympus Optical Co., Ltd. | Single lens reflex camera with collapsible lens |
| JP2007247068A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Applied Materials Inc | Ｕｖ硬化システム |
-
1988
- 1988-10-18 JP JP26195288A patent/JPH02109338A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5432574A (en) * | 1991-12-25 | 1995-07-11 | Olympus Optical Co., Ltd. | Single lens reflex camera with collapsible lens |
| JP2007247068A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Applied Materials Inc | Ｕｖ硬化システム |
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