JPH03120365A - ＳｉＯ２の付着方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、−船釣には、酸化物を付着する高スループブ
ト低温プロセスに関し、特に約３００℃以下で高品質の
二酸化シリコンを形成する高スルーブツト・プロセスに
関する。

Ｂ、従来の技術及びその課題 ］ンピュータなどの電子デバイスに用いる集積回路を製
造する際には、しばしば基板上に酸化物の薄膜を形成す
ることが求められる。しかし半導体物質を従来の方法で
形成すると、プロセス時間が長くなることが多く、成膜
の最終品質は、いろいろなプロセス・パラメータの影響
を受ける。プロセス−パラメータには制御の難しいもの
がある。

一般に、従来のデポジション・プロセスは、準備ステッ
プと物質の付着ステップとから成る。

洗浄は、物質付着ステップへ移る前に基板表面を調整す
る上で重要である。基板表面の調整が不充分であれば、
基板と付着物質の界面に汚染物が入ることがある。さら
に、基板の洗浄が正しく行われないと、付着物質が基板
に充分に固着しないことがある。いずれの場合も、結果
的には成膜と基板の界面において電気的特性が劣化する
。付着物質の電気的特性と機械的特性そのものも、洗浄
の不充分な表面の成膜によって劣化しうる。従来のプリ
オキシデージリン洗浄法については、　「シリコン半導
体に用いる過酸化水素を基にした洗浄液（Ｃｌｅａｎｌ
ｎｇ　５ｏｌｕｔｌｏｎｓ　Ｂａ５ｅｄ　ｏｎ　Ｈｙｄ
ｒｏｇｅｎＰｅｒｏｘｉｄｅ　　ｆｏｒ　　Ｕｓｅ　　
Ｉｎ　　５ｉｌｉｃｏｎ　　Ｓｅｍｌｃｏｎｄｕｃｔｏ
ｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）Ｊ、　ＲＣＡ　　Ｒｅｖｌｅ
ｖ、　　１　９７０年６月、ｐ、１８７、に説明されて
いる。

Ｓ１０．を付着する代表的な基板は、半導体物質または
パシベーシ日ソ物質であり、５ｒ０１を集積回路上の複
数のデバイスに付着した基板表面などには複数の物質が
含まれることがある。さらに基板表面は、メサ構造、　
トレンチなどの変形部を含み、平坦でない場合がある。

付着物質の品質と特性は、洗浄ステップに加えて物質付
着ステップにも関係する。半導体物質の付着には、化学
的気相成長法、プラズマ・デポジシ四ンなど様々な手法
が用いられている。いずれの手法にも、半導体物質を付
着する上でメリットとデメリットがある。たとえばプラ
ズマ費デポジシーン法は、ｓｉｏ、など高品質の酸化物
を低温で付着するのに適している。一方、化学的気相成
長法（ＣＶＤ）は、多数のウニ／Ｓを処理するのに適し
ている。しかしＣＶＤには、通常、高品質の酸化物を付
着するとき、きわめて高い温度が必要であり、プラズマ
付着法は普通、多数のウエノ＼を処理するのには適さな
い。

前処理を含む高ｆｉｌ（９５０℃）プラズマ・エンハン
スドＣＶＤプロセスについては、米国特許第３４４７２
３８号明細書に説明がある。ここで述べられている前処
理には、脱イオン水とＨＦ酸が１０：１の溶液によるリ
ンスと、これに続く硝酸による高温処理（１００°ｃ、
ｉｏ分）が含まれる。

米国特許第３４８８９５１号明細書では、１１００℃、
５分間の酸化によって酸化層が形成される。二酸化クロ
ムと硫酸の溶液でウェハが洗浄され、次にＨＦ酸溶液に
浸清されて、高品質の酸化物が得られる。最後に、メチ
ルアルコールとオルトリン酸のノズル−スプレでウェハ
が処理される。

１９８８年５月１０−１３日にサンジエゴで開かれたＶ
ＬＳＩ技術に関するシンポジウムでは、ｒＭＯｓデバイ
スに対する低圧ＣＶＤ酸化プロセス　（Ｌｏｗ　　Ｐｒ
ｅｓｓｕｒｅ　　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　　Ｖａｐｏｒ　　
ＤｅｐｏｓｌｔｅｄＯｘｉｄｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｏ
ｒ　ＨＯ５Ｄｅｖｌｃｅ　ＡｐｐＨｃａｔｌｏｎ）　Ｊ
と題した論文が発表されている。ここでは４００ないし
４５０℃で作用する低圧の化学的気相成長法（ＬＰＧＶ
Ｄ）について述べられている。このプロセスでは、窒素
を用いた濃縮ステップと酸素中での短時間のアニール（
９５０℃）が行われ酸化膜の品質は、複数の“性能指数
”によって決定できる。性能指数は、酸化物を用いた電
子デバイス（ＭＯ８型電界効果トランジスタなど）がど
のように機能するかについての目安となる酸化物の電気
的特性である。一般によく用いられる性能指数としては
、ブレークダウン電圧、界面トラップ密度、オキサイド
−チャージ（フラットバンド電圧）、界面小数キャリア
発生期間などがある。通常、高品質の酸化膜では、ブレ
ークダウンが生じるのは、電圧がセンナメートル当たり
約８゜０メガボルト（ＭＶ／ｃｍ）を超えるときである
。

同じく高品質の酸化物では、中間界面トラップ密度は、
電子ボルト・センチメートル平方（ｅＶ・Ｃ＋／）当た
り約４ｘｌＯ”）ラップ未満である。

さらに、高品質の酸化膜の場合、界面小数キャリア発生
期間は、界面付近のシリコンでは約４０マイクロ秒以上
である。

本発明に従ってＳｉＯ２　　を付着すると、フンフォー
マリティ（等負性）も性能指数となることが分かった。

コンフォーマリティは、酸化膜が基板表面とどの程度適
合するかをみる尺度である。

これは被膜のトレンチ内での厚みと表面での厚みとの比
で表される。トレンチ内の厚みは、中間点、側壁、トレ
ンチ底部のいずれかで測定できる。トレンチの中間点で
測定した場合、フンフォーマリティは８０％以上が望ま
しい。高いコンフォーマリティを得るためにＴＥ０１を
用いることもできるが、これには炭素を生じるというデ
メリットがあり、付着時の温度が高くなる。

性能指数が許容できる酸化物は、高温の熱酸化によって
成長させることができる。酸化物を高温で成長させるプ
ロセスは、酸化物が基板表面のガス（シラン、酸素など
）の化学反応によって付着するＣＶＤとは異なり、酸化
物が基板の酸化によって成長する熱プロセスである。熱
酸化では不都合が生じるケースがある。これは、高温を
要するため、接合部のマイグレーシラン、注入または拡
散した不純物のプロファイル変化などの悪影響がでるか
らである。また、高温処理では欠陥や異物も発生しやす
い。さらに、プロセス物質（アルミニウムなど）には高
温に弱いものがある。

より小さく幅の狭いデバイス構造を得るために低温処理
が求められているが、この処理は、シリコン製造技術で
は、絶縁物の形成に大きな制約を設けている。最近では
、これを克服するために、高温熱酸化物に代わる材料の
研究が始まっている。

したがって、シリコン基板に高品質のＳｉＯ２膜を付着
して、熱成長によるＳｉＯ２膜の品質を達成する低ｍ（
２００ないし３００℃など）プロセスに期待がかけられ
る。

高品質の半導体物質を低温で付着する他のプロセスとし
ては、プラズマ争エンハンスドＣＶＤがある。プラズマ
・デポジションは、気体中でプラズマが形成され、付着
特性が改善されるＣＶＤの一つである。このようなプロ
セスは普通、スループットが低く、大量生産には適さな
い。また酸化物の品質と製造可能性（コスト）のトレー
ドオフを伴う。プラズマは各基板と接触させる必要があ
るので、一定個数以上の基板を処理することができず、
かなりスルーブツトが低いプロセスと言える。また、プ
ラズマ拳デポジションでは、鋭敏な反応を示す物質に照
射損傷が生じることがある。

この種のプロセスの説明は、　「プラズマ・エンハンス
ドＣＶＤによる高品質二酸化シリコンの低温デポジショ
ン（Ｌｏｗ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｄｅｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ　ｏｆ旧ｇｈ　Ｑｕａｌｌｔｙ　５ｌｌｌｃｏｎ
　Ｄｉｏｘｉｄｅ　ｂｙ　ＰｌａｓｍａＥｎｈａｎｃｅ
ｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）、Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ＡｐｐＨｅｄ　Ｐｈｙ
ｓｌｃｓ、　　８０　（９）、１９８６年１１月１日、
ｐ、３１３Ｂ、にみられる。

標準的なＣＶＤのメリットは、熱付着酸化物に必要な温
度よりもかなり低い温度で行われ、熱付着のスルーブツ
トが高いことにある。ただし、低温での酸化物付着を対
象にした従来の高スループッ）ＣＶＤプロセスは、現時
点では、熱などによる高品質酸化物の付着ができるよう
にはなっていない。　（−例として、　「ポリ窒化物と
酸化物の低圧ｃＶＤプロダクシＨン・プロセス（Ｌｏｔ
Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ＣＶＤ　Ｐｒｏｄｕｃｔｌｏｎ　Ｐ
ｒｏｃｅｓｓ　ｆｏｒ　Ｐｏ１ｙ＋１１ｔｒｌｄｅ　ａ
ｎｄ　０ｘｉｄｅ）　Ｊ、５ｏｌｉｄ　ＳｔａｔｅＴｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙｓ　　１　９７７年４月、　ｐｐ、８
３−７０゜を参照。） 酸化物は、低温（４００ないし５００℃の範囲）でＣＶ
Ｄによって付着できることが知られている。

このような低＠ＣＶＤによって付着した酸化物について
はよく知られており、一般には低温酸化物（ＬＴＯ）と
呼ばれる。低温酸化物の問題点は、熱成長した酸化物に
比べて品質が劣るということである。ＣＶＤによってシ
ラン（ＳｉＨ２と酸素（０，）から５ｉｆｔを付着する
場合、許容できる品質を得るには、一般には４５０　’
Ｃ以上の温度が必要である。しかしこの程度の温度でも
、付着した５ｉＯｚの品質は、熱成長した酸化物の品質
に近いものとならない。

Ｃ１課題を解決するための手段 本発明は、二酸化シリコンを付着する低圧の化学的気相
成長法（ＬＰＣＶＤ）に関し、特に基板から不純物を取
り除くプリクリーニング・ステップと、これに続く約２
００℃ないし約３００℃の範囲の低温で行われるＬＰＧ
ＶＤステップを伴うプロセスに関する。本発明の実施例
は、二酸化／リコンを付着する高ｉ’！１ＬＰＧＶＤお
よび熱プロセスに代わるものとして適用できる。

本発明は、具体的には、所定の洗浄プロセス（ブリオキ
シデージジン洗浄など）で基板を洗浄するプリクリーニ
ング争ステップを伴う。基板は次に、希釈したフッ化水
素酸溶液に浸され、基板上の自然酸化物や異物が取り除
かれる。次に基板は、脱イオン水または超純水などでリ
ンスされ、前工程で生じたフッ化水素酸その他の残留物
が取り除かれる。最後に、３００℃以下の温度で、シラ
ン、酸素、窒素から成るガス流を用いた低圧ＣＶＤによ
り二酸化シリコン層が形成される。

本発明の実施例は、高品質の二酸化シリコンを約３００
℃以下の温度で付着するプロセスを提供するものである
。

本発明のプロセスは、低圧ＣＶＤにより、約３００℃以
下の温度で高品質の二酸化シリコンを付着できるものが
望ましい。

本発明の実施例では、約３００℃以下の温度でＬＰＧＶ
Ｄによって二酸化シリコン層を形成できる。この場合、
酸化膜に求められる特性は、ブレークダウン電圧が約８
ＭＶ／ｃｍ以上、中間界面トラップ密度（Ｄ、、）が、
界面状態でｅＶ＠ｃｒ！　　当たり約５×１０１０未満
である。

本発明は、低温低圧ＣＶＤによって、品質に優れた二酸
化シリコンが得られるデュアル・プロセスを提供するも
のである。

Ｄ、実施例 本発明による付着プロセスは、プリデポジシＩン洗浄と
低温（約３００℃未満）の酸化物（ＶＬＴｏ）の付着と
に分けられる。

本発明によるブリデポジシ目ン洗浄は、−船釣には、少
なくとも水酸化アンモニウム （ＮＨ２ＯＨ）によるリンスとこれに続く塩酸（ＭＣＩ
）によるリンスを伴うブリオキシデージ暫ン洗浄を含む
。

ＮＨ２ＯＨのリンスでは、代表的なＮＨ２ＯＨは、過酸
化水素（Ｈ２Ｏ，）と水（Ｈ２Ｏ）を含む溶液である。

ＨＣＩリンスでは、代表的なＨＣＩは、Ｈ２Ｏ，とＨ２
Ｏを含む溶液である。

当業者には明らかなように、本発明によって二酸化シリ
コンを付着する基板が充分に洗浄されていれば、前処理
は必要ない。

本発明の他の実施例では、希釈したフッ化水素酸（ＨＦ
）への浸清は、ＮＨ２ＯＨとＨＣｌのリンスよりも前、
ＮＨ２ＯＨとＨＣＩのリンスの後、ＮＨ２ＯＨりンスの
後でＨＣＩリンスの前、またはＮＨ２ＯＨとＨＣＩの各
リンスの後でも行える。

プリデポジシ日ン洗浄は、プリオキンデーシｄン洗浄の
後で、基板をデボソシＰン・チャンバに入れるぼ前に行
う希薄な）（Ｆでのリンスを含む。

ＨＦリンスの目的は、本発明によって酸化物を付着する
前に、ウェハ表面の自然酸化物をすべて取り除くことで
あるから、これは、基板をデボソシ！１　：／　＠チャ
ンバに入れる直前に行う必要がある。

すなわちＨＦへの浸清は、最小限の時間内で行い、基板
をデポジシ四ン・チャンバへ入れる前に自然酸化物の形
成や炭化水素の吸収を防ぐ必要がある。

プリデポジシタン洗浄が終わると、基板は、約５分以内
にデポジシａンφチャンバに入れられる。

代表的なデボジシ日ン・チャンバには、基板をボートに
よって固定する石英管が含まれる。本発明の実施例では
、デポジシロン・チャンバは、清浄度のきわめて高いも
のとする。このようなシステムを洗浄する方法としては
、ホワイト令エツチングと呼ばれる方法がある。ホワイ
ト・エツチングでは、チャンバが、濃度比１：４のＨＦ
と硝酸の化合物で処理される。ホワイト令エツチングの
後にリンスが行われる。デボフシ３ン・チャンバを良好
な状態に保つには、専用チャンバを用いるのがよい。さ
らにチャンバは、各デポジシ日ン参ステップの間で、水
銀柱約５０ミクロン以上の圧力に保てば、汚染および真
空ポンプ・オイルの逆流を防ぐことができる。

また、本発明の実施例では、付着は、毎分約２６人（２
０ないし３０人の範囲が望ましい）の付−着速度に対応
する温度／圧力雰囲気で行われる。

温度は１００ないし３００℃の範囲が望ましく、圧力は
０．　４ないし１．４トルの範囲とする。

本発明の実施例として２段階プロセスがある。

第１段階は酸化洗浄ステップ、第２段階はプリデボジシ
ａンＣＶＤプロセスである。ブリオキシデージ日ン・ス
テップでは、脱イオン水による第１リンス、続いて約７
５秒間、ＨＦ酸への浸ｔｉ″Ｊ１その後、脱イオン水に
よる第２す／スを行う。ＨＦ酸への浸清と脱イオン水に
よる第２りンスは省略できる。プリクリーニング・ステ
ップでは、水酸化アンモニウム、過酸化水素、および脱
イオン水（ＮＨ２ＯＨ：　Ｈ２Ｏ，：　Ｈ２Ｏ）を濃度
比で１＝１：５として、約６０℃で約５分間、超音波攪
拌した溶液へ第２デイツプを行う。第２デイブプの後で
、脱イオン水で約５分間、第３リンスを行える。またこ
のプリクリーニング・ステップでは、塩酸、過酸化水素
、および脱イオン水（ＨＣｌ：Ｈ２Ｏ，：Ｈ２Ｏ）を濃
度比で約１：１：５として、約６０℃で約５分間、超音
波攪拌した溶液へ第３デイツプを行う。第３デイツプの
後に、脱イオン水で約５分間、第４リンスを行う。最後
に、基板を脱イオン水でリンスし、高温窒素スプレをか
け、回転乾燥する。先に引いたＲＣＡ　Ｒｅｖｌｅｖ　
（１９７０年６月）に説明されているプリクリーニング
も適している。

第２のステップはＣＶＤ面の前処理である。これは希釈
したフッ化水素酸（ＨＦ）への浸清で行う。フッ化水素
酸溶液は、約１０部の水、約１部のフッ化水素酸（１０
：１）から成る溶液がよい。

基板は約１０秒間浸清できる。デイツプ液としては、　
ＰＡＲＴ　Ｉ　　ＣＡＬ−ＬＯ■　　１０：ＩＨＦ’（
Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｃｈｅｓｌｃａｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔ
ｉｏｎ製）が適している。デイツプ液は、ローグレード
の粒子すなわち粒子レベルが約０．ｔｐｐｍ以下のＶＬ
ＳＩグレードのデイツプ液が望ましい。最終ステップは
脱イオン水によるリンスである。このリンスの目的は、
残留したＨＦ酸の小滴を取り除くことにある。リンス液
には脱イオン水が望ましい。他に適したリンス液として
、当業者には、超高純度の脱イオン水が思い浮かぼう。

リンスは約１５秒間行える。最終リンスを要しないケー
スもある。

本発明の処理ステップに用いる脱イオン水は、抵抗率が
少なくとも約１８ｍΩ・ｃ　ｍ％　　有機成分が約５０
ｐｐｂ　（１０億分の１）のものとする。

約０．０２ミクロンを超える粒子は、脱イオン水をろ過
して取り除（必要がある。

次に、洗浄したウェハに酸化物を付着できる。

本発明による付着には、石英管など、シングル・ウオー
ルの低圧ＣＶＤチャンバを用いるのがよい。

ｓｉｏ、を低圧ＣＶＤによって付着するのに適したファ
ー才、スとしては、シングル壷ホット拳ウオール・ファ
ーネスがある。

本発明による実施例として、デボジシロン会ガスは、シ
ラン（ＳｉＨ４）、酸素、および窒素から構成できる。

このプロセスで窒素は、基本的には不動態であり、付着
の間、所望の気圧を維持するように働く。反応性ガスは
酸素とシランである。

シランは、酸素との化学反応でＳｉＯ２を形成するシリ
コン源となる。

シランは、シリコン結晶を成長させることかでき、抵抗
率が約５００Ω以上（Ｎ型）のＶＬＳ　Ｉグレードのも
のが望ましい。酸素は、水と炭化水素が約００−１ｐｐ
以下となるよう純度を高めたものがよい。

二酸化シリコンの付着は、パラメータを次のように設定
して行える。シラン（ＳｉＨ，）は、流量約２０ないし
約４０ｓｅｃｍ（標準立方センチメートル毎分）でよく
、特に約３０ｓｅｃｍが望ましい。酸素（０，）の流１
は、約２０ないし約１２０　ｓ　ｅ　ｃｍの範囲でよい
。特に約２５ｓｅｃｍとするのが望ましい。窒素（Ｎ、
）の流量は約５０ないし約３００ｓｅｃｍの範囲でよく
、特に１５０ｓｅｃｍの流量が望ましい。

ここに示した流量は、直径が約１９０ｍｍ（［ｒ面積で
約２８，３５３ｍ♂）のデポジション争チャンバ内の流
量である。当業者には明らかなように、流ｉｓ　ｃ　ｃ
ｍは、断面積がこれと異なるデボジシロン・チャンバに
ついては比例調整しなければならない。

ガス成分の流量を調整すれば、ガスの濃度比が変化する
ので、適当な濃度比を保つことも必要である。実施例と
しては、シランと酸素の圧力比を約０．９：１．３とす
ることができる。窒素は、総流量の約５０％ないし約８
０％の範囲とするのがよい。窒素濃度も、付着速度と被
膜の均一性を制御するために調整できる。

デポジシーン・チャンバの付着時の圧力は、流量に応じ
て変化するが、できるだけ低い圧力を維持するのが望ま
しい。チャンバの総圧力は約０、　４ないし約１．４ト
ルの範囲がよく、特に約１．３トルが望ましい。

本発明で重要な特性は基板の温度である。基板温度は約
２００℃ないし約３００℃の範囲、特に３００℃を基準
とする。

実施例としては特に、シラン（ＳｉＨ，）の流量を約３
０　ｓ　ｅ　ｃ　ｍ％　　酸素（０，）の流量を約２５
ｓｅｃｍ１　窒素（Ｎ、）の流量を約１５０ｓｃｃｍと
する。付着圧力は約１．３トルである。付着温度は約３
００℃である。

本発明によるプロセスの実施例としては、シリコン・ウ
ェハに対して窒素バージ／真空のサイクルを３回繰り返
す。そのために、反応管を窒素で滴たしてパージする。

ウェハ表面温度は付着温度の約３００℃まで上げる。窒
素パージは、ウニ八表面の汚染を最小限に抑えるために
行う。次に、酸素源とシリコン源から成る反応性ガスを
チャンバに導入し、ウェハにＳｉＯ２を付着させる。付
着の時間と圧力は、酸化物の品質に影響を与えることな
く変更できる。たとえばこのプロセスで１０分間付着す
れば、約２２ｎｍ　（２２０人）のＳｉＯ２が得られ、
ウェハ面における厚みの均一性は＋／−３，５％となる
。圧力を約０．４トルに下げた場合、１５分間の付着で
は約２２．５ｎｍ（２２５人）のＳｉＯ２が得られ、ウ
ェハ面における厚みの均一性は＋／−３，２％となる。

約１．３トルで付着した酸化物の品質は、約０．　４ト
ルで付着した酸化物の品質と実質上向等である。

付着の後、酸化物のエツチング速度は、温度が約２３℃
のとき、酸化物緩衝化エツチング液（水に飽和した約９
部のツブ化アンモニウム（ＮＨ，Ｆ）と約１部のフッ化
水素酸の溶液など）で毎分約１９００人となる。エツチ
ング速度を抑えるためには、酸化物を５００ないし５５
０℃で３０分間、窒素などの不活性ガス雰囲気でアニー
ルする必要がある。これによりエツチング速度は、上記
の酸化物復衝化エツチング液内では、毎分約１４５０人
に下がる。また、このアニールにより、小数キャリアの
寿命が改善されることも分かっている。

シリコン・ウェハ上およびシリコンとのその界面に形成
された酸化膜の品質を測るために、アルミニウム電極の
蒸発によって酸化物上にＭＯＳコンデンサを形成する。

次にこの構造体に対して、従来のポストメタライゼーシ
ｅン舎アニール（約１０％水素と約９０％窒素の化合物
にて約４００℃で約２０分間行うアニールなど）を行い
、界面トラップ密度を減少させる。

先に述べたように、酸化膜の品質は、一定の“性能指数
”によって評価できる。本発明のプロセスに従って付着
した酸化物は、熱成長した酸化物（約９００℃以上の温
度で成長した酸化物）に近い性能指数を示した。以下に
、付着の実施例とその結果を示す。

ここに示す試験では、ウェハは最初に、脱イオン水でリ
ンスしてから、希釈したＨＦ酸に約７５秒間浸し、再び
脱イオン水でリンスした。次に、アンモエア、過酸化水
素、および脱イオン水（ＮＨ２ＯＨ：　Ｈ２Ｏ，：　Ｈ
２Ｏ）が濃度比で約に１：６の溶液に約５分間浸した。

基板は、この溶液に浸しながら、約６０″Ｃで超音波攪
拌し、脱イオン水で約５分間、第３リンスを行った。塩
酸、過酸化水素、および脱イオン水が濃度比で約１＝１
　：　５　ＣＨＣｌ　：Ｈ２Ｏ，：　Ｈ２Ｏ）　の溶液
テ第３デイツプを行い、約６０℃で約５分間、超音波攪
拌した後、脱イオン水による第４リンスを約５分間行っ
た。最後にウェハをりンスと乾燥のサイクルで処理した
。リンスと乾燥のサイクルは、脱イオン水によるリンス
、高温窒素スプレ、および回転乾燥のサイクルで行える
。

付着の直前に、希釈したＨＦにウェハを１５分間浸し、
次に脱イオン水に１０秒間浸した。ここでウェハを窒素
雰囲気中で乾燥させた。ＳｆＯ。

の付着時に、シラン（ＳｉＨ，）の流量は約３０ｓｅｃ
ｍであった。酸素（０，）の流量は約２５８　ＣＣｍｓ
　　窒素（Ｎ、）の流量は約１５０ｓｅｃｍであった。

これらの工程中、温度は約２００℃ないし３００℃の範
囲で変化した。圧力変化は約０．４ないし約１．３トル
の範囲であった。

続いてウェハに、約５５０　’Ｃ，実質上１００％の窒
素雰囲気にてプリメタライゼーンａン・アニールを行っ
た。次に約２５℃ないし約７０℃の真空雰囲気にてアル
ミニウム電極をＳｉＯ２面に蒸着させた。アルミニウム
はウェハの背面（ＳｉＯ２膜と反対側）にも蒸着させて
背面の接触性をよくした。背面のアルミニウムは、約２
５℃ないし約７０℃の真空雰囲気で付着させた。

最後に基板に対して、約１０％水素、約９０Ｖａ窒素の
雰囲気にて、約４００　’Ｃで約２０分間、ポストメタ
ライゼーシ日ン・アニールを行った。

試験１では、圧力的１．３トル、温度約３００℃で、ブ
レークダウン電圧は約９．０ＭＶ／ｃｍ（メガボルト毎
センチメートル）、小数キャリア寿命は約５０マイクロ
秒、および中間界面トラ、プ密度（Ｄ、、）はｅＶ・Ｃ
♂当たり約３゜０ｘｌＯ”であった。

試験２では、圧力約０．６５トル、温度約３００℃で、
酸化膜の厚みは約２２０Å、ブレークダウン電圧は約８
．　８ＭＶ／ｃｒｒｈ　　小数キャリア寿命は約６３マ
イクロ秒、およびＤ　ＩＩはｅＶ・Ｃ♂当たり約２．６
ｘｌＯ”であった。

試験３では、圧力約１．３トル、温度約２００℃で、酸
化膜の厚みは約２００Å、ブレークダウン電圧は約８．
　５　Ｍ　Ｖ　／　ｃ　ｒｒｈ　　小数キャリア寿命は
約４２マイクロ秒、およびＤ　ＩＩはｅＶ＊ｃｒｌ当た
り約４．５ｘｌＯＩＯであった。

試験４では、圧力約１．３トル、温度約３００℃で、酸
化膜の厚みは約１４５Å、ブレークダウン電圧は約８．
９ＭＶ／ｃｍ１　小数キャリア寿命は約４９マイクロ秒
、およびＤ　ＩｔはｅＶ＊ｃ＋／当たり約３．２ｘｌＯ
１’であった。

上記のデータから分かるように、ＳｉＯ２膜の品質は、
当業界の標準品質である従来の熱成長による酸化膜のも
のに近い。さらに、本発明のプロセスでは、これらの電
気的特性が、付着温度が約２００℃ないし約３００℃と
いう低温で形成された酸化膜から得られる。

Ｅｌ　　発明の効果 本発明のプロセスでは、各トレンチ、各ステップにおい
て優れたコンフォーマリティが保たれる。さらに、プラ
ズマ・デポジシ屓ンに比べ、実質上、照射損傷が起こら
ない。また、本発明はバッチφプロセスに適用できる。

本発明では、ヘリウムなどの高価なガスを用いる必要が
ない。

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板表面にＳｉＯ＿２を付着する低温低圧プロセ
   スであって、 所定の洗浄プロセスで上記基板を洗浄するステップと、 希釈したフッ化水素酸溶液に上記基板を浸すステップと
   、 リンス液にて上記基板をリンスするステップと、 上記基板を低圧化学気相付着チャンバ内に据えるステッ
   プと、 上記チャンバの総圧力を約０．４トルないし約１．４ト
   ルの範囲に維持して、シラン、酸素、および窒素を該チ
   ャンバに導入するステップと、上記基板の温度を約２０
   ０℃ないし約３００℃の範囲に維持するステップとを含
   む、ＳｉＯ＿２付着プロセス。
2. （２）請求項（１）に従ってＳｉＯ＿２を付着するプロ
   セスであって、上記総圧力が約１．３トルであるプロセ
   ス。
3. （３）請求項（２）に従ってＳｉＯ＿２を付着するプロ
   セスであって、上記所定の洗浄プロセスが、脱イオン水
   による第１リンスと、 希釈したフッ化水素酸溶液への浸清と、 脱イオン水による第２リンスと、 アンモエア（ＮＨ＿４ＯＨ）、過酸化水素 （Ｈ＿２Ｏ＿２）、および脱イオン水の約６０℃の溶液
   での第１超音波攪拌と、 脱イオン水による第３リンスと、 塩酸（ＨＣｌ）、過酸化水素（Ｈ＿２Ｏ＿２）、および
   脱イオン水の溶液での第２超音波攪拌と、脱イオン水に
   よる第４リンスと、 最終リンスと、 回転乾燥とを含み、 上記リンス液が脱イオン水である、プロセス。
4. （４）二酸化シリコン材料を基板に付着するプロセスで
   あって、 所定の洗浄プロセスで上記基板を洗浄するステップと、 希釈したフッ化水素酸溶液に上記基板を浸すステップと
   、 リンス液にて上記基板をリンスするステップと、低圧化
   学気相付着により、上記材料を約２００℃ないし約３０
   ０℃で付着するステップとを含む、プロセス。
5. （５）請求項（４）に従ってＳｉＯ＿２を付着するプロ
   セスであって、上記所定の洗浄プロセスが、脱イオン水
   による第１リンスと、 希釈したフッ化水素酸溶液への浸清と、 脱イオン水による第２リンスと、 アンモエア（ＮＨ＿４ＯＨ）、過酸化水素 （Ｈ＿２Ｏ＿２）、および脱イオン水の約６０℃の溶液
   での第１超音波攪拌と、 脱イオン水による第３リンスと、 塩酸（ＨＣｌ）、過酸化水素（Ｈ＿２Ｏ＿２）、および
   脱イオン水の約６０℃の溶液での第２超音波攪拌と、 脱イオン水による第４リンスと、 最終リンスと、 回転乾燥とを含み、 上記リンス液が脱イオン水である、プロセス。
6. （６）ＳｉＯ＿２を基板に付着するプロセスであって、 上記基板を洗浄しリンスするステップと、 ＳｉＯ＿２を低圧化学気相付着チャンバにて、下記の条
   件下で付着するステップとを含む、プロセス。 シラン、酸素、および窒素を含むガス流、 圧力範囲０．４トルないし１．４トル、および温度範囲
   約２００℃ないし約３００℃。
7. （７）ＳｉＯ＿２を基板に付着する低温低圧プロセスで
   あって、上記基板をリンス液にて洗浄しリンスするステ
   ップと、ＳｉＯ＿２を低圧化学気相付着チャンバにて、
   下記の条件下で付着するステップとを含む、プロセス。 第１反応性ガス、第２反応性ガス、および非反応性ガス
   を含むガス流、 圧力範囲０．４トルないし１．４トル、および温度範囲
   約２００℃ないし約３００℃。
8. （８）請求項（７）に記載のプロセスであって、上記リ
   ンス液に、希釈したフッ化水素酸が含まれるプロセス。
9. （９）請求項（８）に記載のプロセスであって、上記第
   １反応性ガスが酸素源であり、上記第２反応性ガスがシ
   リコン源であるプロセス。
10. （１０）請求項（９）に記載のプロセスであって、上記
    酸素源が酸素であり、上記シリコン源がシランであるプ
    ロセス。
11. （１１）請求項（１０）に記載のプロセスであって、上
    記所定の洗浄プロセスが、 脱イオン水による第１リンスと、 希釈したフッ化水素酸溶液への浸清と、 脱イオン水による第２リンスと、 アンモエア（ＮＨ＿４ＯＨ）、過酸化水素 （Ｈ＿２Ｏ＿２）、および脱イオン水の約６０℃の第１
    溶液での第１超音波攪拌と、 脱イオン水による第３リンスと、 塩酸（ＨＣｌ）、過酸化水素（Ｈ＿２Ｏ＿２）、および
    脱イオン水約６０℃の第２溶液での第２超音波攪拌と、 脱イオン水による第４リンスと、 乾燥ステップとを含む、プロセス。
12. （１２）請求項（１１）に記載のプロセスであって、 上記第１溶液のＮＨ＿４ＯＨ：Ｈ＿２Ｏ＿２：Ｈ＿２Ｏ
    が濃度比で約１：１：５であり、上記第２溶液のＨＣｌ
    ：Ｈ＿２Ｏ＿２：Ｈ＿２Ｏが濃度比で約ｌ：１：５であ
    るプロセス。
13. （１３）請求項（７）に記載のプロセスであって、上記
    付着ステップにプリメタライゼーション・アニールが続
    くプロセス。
14. （１４）請求項（１３）に記載のプロセスであって、上
    記プリメタライゼーション・アニールにポストメタライ
    ゼーション・アニールが続くプロセス。
15. （１５）請求項（１３）に記載のプロセスであって、上
    記プリメタライゼーション・アニールが、実質上不活性
    ガスから成る雰囲気にて上記基板を約５５０℃まで加熱
    するステップを含むプロセス。
16. （１６）請求項（１４）に記載のプロセスであって、上
    記ポストメタライゼーション・アニールが、約１０％水
    素と約９０％不活性ガスとから成る雰囲気にて上記基板
    を約４００℃まで加熱するステップを含むプロセス。
17. （１７）二酸化シリコンを基板に付着する方法であって
    、 上記基板を洗浄するステップを含み、該洗浄ステップが
    、 濃度比約１：１：５のＮＨ＿４ＯＨ：Ｈ＿２Ｏ＿２：Ｈ
    ＿２Ｏを含む溶液に上記基板を浸すステップと、濃度比
    約１：１：５のＨＣｌ：Ｈ＿２Ｏ＿２：Ｈ＿２Ｏを含む
    溶液に上記基板を浸すステップと、 希釈したフッ化水素酸を含む溶液に上記基板を浸すステ
    ップとを含み、 濃度比１：４のフッ化水素酸と硝酸を含むホワイト・エ
    ッチング・プロセスによって洗浄された化学気相付着チ
    ャンバに、上記基板を速やかに挿入するステップと、 温度範囲２００℃ないし３００℃、圧力範囲０．４ない
    し１．４トルとして、シラン、酸素、および窒素で上記
    チャンバを満たすことによって、毎分約３０オングスト
    ローム（Å）を超えない速度でＳｉＯ＿２を付着するス
    テップと、 実質上不活性ガスから成る雰囲気にて約５５０℃で上記
    基板および付着した酸化物をアニール処理するステップ
    とを含む、方法。
18. （１８）低圧化学気相付着により、温度範囲２００ない
    し３００℃で付着する二酸化シリコン膜であって、 酸化物緩衝化エッチング剤でのエッチング速度が毎分約
    １４５０Å、 中間界面トラップ密度（Ｄ）がｅＶ・ｃｍ＾３当たりの
    界面状態で約５×１０＾１＾０未満、基板内の小数キャ
    リア寿命が４０マイクロ秒を超え、 ブレークダウン電圧がセンチメートル当たり８メガボル
    トを超える特性を有する、二酸化シリコン膜。
19. （１９）請求項（１８）に記載の二酸化シリコン膜であ
    って、上記酸化物緩衝化エッチング剤が、水に飽和した
    約９部のフッ化アンモニウムと約１部のフッ化水素酸の
    溶液である二酸化シリコン膜。