JPH04239750A - フッ素含有シリコン酸化膜の形成方法 - Google Patents
フッ素含有シリコン酸化膜の形成方法Info
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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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁膜の形成方法に関
し、特に、フッ素含有シリコン酸化膜の形成方法に関す
る。
し、特に、フッ素含有シリコン酸化膜の形成方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のシリコン酸化膜の形成に
は化学気相成長法が多用されている。例えば、ソースガ
スとして、テトラエチルオルソシリケート(化学式Si
(OC2 H5 )4 ),をバブリングによって気化
した後、反応室内でオゾンと混合し、基板温度300〜
400℃で常圧下で、シリコン酸化膜を形成する方法が
ある。また、ドーピングガスとして、トリメトキシリン
酸(化学式PO(OCH3 )3 )トリメトキシボロ
ン(化学式B(OCH3 )3 )を用い、リン,ホウ
素をドーピングする方法も用いられいてる(電気化学お
よび工業物理化学,Vol.56,No.7(1988
),P527)。
は化学気相成長法が多用されている。例えば、ソースガ
スとして、テトラエチルオルソシリケート(化学式Si
(OC2 H5 )4 ),をバブリングによって気化
した後、反応室内でオゾンと混合し、基板温度300〜
400℃で常圧下で、シリコン酸化膜を形成する方法が
ある。また、ドーピングガスとして、トリメトキシリン
酸(化学式PO(OCH3 )3 )トリメトキシボロ
ン(化学式B(OCH3 )3 )を用い、リン,ホウ
素をドーピングする方法も用いられいてる(電気化学お
よび工業物理化学,Vol.56,No.7(1988
),P527)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この従来のシリコン酸
化膜の形成方法は、以下のような問題点があった。すな
わち、成膜温度が300〜400℃と高いことからフォ
トレジスト膜等の有機膜をマスクとして用いて、選択的
にシリコン酸化膜を形成することが不可能であった。ま
た、成膜温度を下げると膜特性が著しく劣化し、実用に
供することができないという欠点も有している。さらに
、従来の方法で形成したシリコン酸化膜は、その内部応
力が、約1×10の9乗dyn/平方cmの強い引張応
力であり、2μm以上の厚膜を形成すると、亀裂が発生
しやすいという大きな問題が有り、アルミニウム配線等
の凹凸を有する基板上には形成することが難しいという
欠点を有している。
化膜の形成方法は、以下のような問題点があった。すな
わち、成膜温度が300〜400℃と高いことからフォ
トレジスト膜等の有機膜をマスクとして用いて、選択的
にシリコン酸化膜を形成することが不可能であった。ま
た、成膜温度を下げると膜特性が著しく劣化し、実用に
供することができないという欠点も有している。さらに
、従来の方法で形成したシリコン酸化膜は、その内部応
力が、約1×10の9乗dyn/平方cmの強い引張応
力であり、2μm以上の厚膜を形成すると、亀裂が発生
しやすいという大きな問題が有り、アルミニウム配線等
の凹凸を有する基板上には形成することが難しいという
欠点を有している。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明のフッ素含有シリ
コン酸化膜の形成方法は、アルコキシフルオロシラン(
化学式Fn−Si(OR)4−n ,R:アルキル基,
n:1〜3の整数)を主成分とする蒸気を用いて一定の
温度を有する反応室内で、かつ200℃以下の温度で形
成せしめたことを特徴とする。さらに本発明は、フォト
レジスト膜,テフロン膜あるいはポリイミド膜等の有機
膜パターンを有する基板表面に、上記のアルコキシフル
オロシランを主成分とする蒸気を用いて、一定の温度を
有する反応室内で、かつ150℃以下の温度で、該有機
膜パターンのない部分に選択的に形成せしめることを特
徴とする。
コン酸化膜の形成方法は、アルコキシフルオロシラン(
化学式Fn−Si(OR)4−n ,R:アルキル基,
n:1〜3の整数)を主成分とする蒸気を用いて一定の
温度を有する反応室内で、かつ200℃以下の温度で形
成せしめたことを特徴とする。さらに本発明は、フォト
レジスト膜,テフロン膜あるいはポリイミド膜等の有機
膜パターンを有する基板表面に、上記のアルコキシフル
オロシランを主成分とする蒸気を用いて、一定の温度を
有する反応室内で、かつ150℃以下の温度で、該有機
膜パターンのない部分に選択的に形成せしめることを特
徴とする。
【0005】
【実施例】次に本発明を図面を参照して説明する。本実
施例では、アルコキシフルオロシランとしてトリエトキ
シフルオロシラン(化学式F−Si(OC2H5 )3
)を用いた。
施例では、アルコキシフルオロシランとしてトリエトキ
シフルオロシラン(化学式F−Si(OC2H5 )3
)を用いた。
【0006】成膜装置の概略を図1に示す。同図におい
て反応室101内にサセプター102を有し、サセプタ
ーは、加熱用ヒーター103を有しており、半導体基板
104は、サセプター上に固定される。なお、サセプタ
ーは、装置の上下のどちらにも設置でき、半導体基板表
面は、上下どちらを向いても良い。トリエトキシフルオ
ロシランは一定温度に保たれたバブラー107内に有り
、流量コントローラー105で一定流量にコントロール
された窒素ガスによって、バブリングされ、反応室内に
導入される。また、トリエトキシフルオロシランを縮合
せしめるための水蒸気は、純水を有し、かつ一定温度に
保たれたバブラー108から、流量コントローラー10
6で一定流量にコントロールされた窒素ガスによって、
バブリングされ、反応室内に導入される。反応室は、常
に排気され、一定の圧力に保たれている。また、各バブ
ラーから、反応室までのガスの輸送管は、加熱用ヒータ
ー109,110によって一定の温度に保たれている。
て反応室101内にサセプター102を有し、サセプタ
ーは、加熱用ヒーター103を有しており、半導体基板
104は、サセプター上に固定される。なお、サセプタ
ーは、装置の上下のどちらにも設置でき、半導体基板表
面は、上下どちらを向いても良い。トリエトキシフルオ
ロシランは一定温度に保たれたバブラー107内に有り
、流量コントローラー105で一定流量にコントロール
された窒素ガスによって、バブリングされ、反応室内に
導入される。また、トリエトキシフルオロシランを縮合
せしめるための水蒸気は、純水を有し、かつ一定温度に
保たれたバブラー108から、流量コントローラー10
6で一定流量にコントロールされた窒素ガスによって、
バブリングされ、反応室内に導入される。反応室は、常
に排気され、一定の圧力に保たれている。また、各バブ
ラーから、反応室までのガスの輸送管は、加熱用ヒータ
ー109,110によって一定の温度に保たれている。
【0007】上記の装置を用いて、直径6インチのシリ
コン基板上にシリコン酸化膜を形成した。トリエトキシ
フルオロシランのバブラーは40℃にまた、純水のバブ
ラーは、60℃にそれぞれ保ち、バブリングに用いる窒
素ガスの流量は、1SLMとし、基板温度は30℃に固
定し、反応室内の圧力は約700Torrとした。
コン基板上にシリコン酸化膜を形成した。トリエトキシ
フルオロシランのバブラーは40℃にまた、純水のバブ
ラーは、60℃にそれぞれ保ち、バブリングに用いる窒
素ガスの流量は、1SLMとし、基板温度は30℃に固
定し、反応室内の圧力は約700Torrとした。
【0008】図2は、本実施例と従来方法の比較を示す
もので、本実施例により、60分間、膜堆積を行い、厚
さ約0.5μmのフッ素含有シリコン酸化膜を形成した
とき、100で示すような赤外吸収スペクトル(FT−
IR)を得た。一方、従来の方法で、250℃と350
℃の温度で、厚さ約0.5μmのシリコン酸化膜を形成
したときはそれぞれ110,120で示す赤外吸収スペ
クトル(FT−IR)を得た。本実施例(100)では
、波数,約3300cm−1,約1070cm−1,約
930cm−1付近に、それぞれ、OH基,Si−O結
合,Si−OH結合に相当する吸収ピークが見られ、S
i−Oを主成分とする膜が形成されていることがわかる
。OH基に相当する吸収ピークは30℃の極低温で形成
したにもかかわらず、従来法で250℃の温度で形成し
たシリコン酸化膜のOH基の吸収ピークよりも小さいこ
とがわかる。このことは、本発明に基づくシリコン酸化
膜は従来法で、250℃という比較的低温で形成したシ
リコン酸化膜よりも含有水分量が少ないことを示してい
る。 さらに、従来法で、350℃で形成したシリコン酸化膜
と比べると、OH基の吸収ピークの大きさは、同等であ
る。すなわち、本発明に基づいて30℃の極低温で形成
したシリコン酸化膜の含有水分量は、350℃で形成し
た従来のシリコン酸化膜と同等である。
もので、本実施例により、60分間、膜堆積を行い、厚
さ約0.5μmのフッ素含有シリコン酸化膜を形成した
とき、100で示すような赤外吸収スペクトル(FT−
IR)を得た。一方、従来の方法で、250℃と350
℃の温度で、厚さ約0.5μmのシリコン酸化膜を形成
したときはそれぞれ110,120で示す赤外吸収スペ
クトル(FT−IR)を得た。本実施例(100)では
、波数,約3300cm−1,約1070cm−1,約
930cm−1付近に、それぞれ、OH基,Si−O結
合,Si−OH結合に相当する吸収ピークが見られ、S
i−Oを主成分とする膜が形成されていることがわかる
。OH基に相当する吸収ピークは30℃の極低温で形成
したにもかかわらず、従来法で250℃の温度で形成し
たシリコン酸化膜のOH基の吸収ピークよりも小さいこ
とがわかる。このことは、本発明に基づくシリコン酸化
膜は従来法で、250℃という比較的低温で形成したシ
リコン酸化膜よりも含有水分量が少ないことを示してい
る。 さらに、従来法で、350℃で形成したシリコン酸化膜
と比べると、OH基の吸収ピークの大きさは、同等であ
る。すなわち、本発明に基づいて30℃の極低温で形成
したシリコン酸化膜の含有水分量は、350℃で形成し
た従来のシリコン酸化膜と同等である。
【0009】さらに、本実施例で形成したシリコン酸化
膜の屈折率は、1.42と、従来のシリコン酸化膜の屈
折率(1.45)よりも小さい値であった。また、X線
光電子分光分析によって膜中のフッ素含有量を調べたと
ころ、フッ素原子の濃度は、約7原子%であった。また
、膜応力は、2×108 dyn/cm2 であり、従
来法で形成したシリコン酸化膜の膜応力(1×109
dyn/cm2 )に比べて小さい値であった。
膜の屈折率は、1.42と、従来のシリコン酸化膜の屈
折率(1.45)よりも小さい値であった。また、X線
光電子分光分析によって膜中のフッ素含有量を調べたと
ころ、フッ素原子の濃度は、約7原子%であった。また
、膜応力は、2×108 dyn/cm2 であり、従
来法で形成したシリコン酸化膜の膜応力(1×109
dyn/cm2 )に比べて小さい値であった。
【0010】本実施例で形成したシリコン酸化膜上に面
積約4平方mmのアルミニウム電極を形成し、電気特性
を調べた。5V印加時のリーク電流密度は、約5×10
−11 A/平方cmであり、これは、従来法で350
℃で形成した同じ厚さのシリコン酸化膜のリーク電流(
約2×10−10 A/平方cm)に比べて小さいもの
であった。また、絶縁耐圧は、5MV/cmであり、従
来法で形成したシリコン酸化膜の絶縁耐圧(4MV/c
m)と比べて大きなものであった。さらに1MHzの容
量・電圧特性から求めた比誘電率は3.7であり、従来
法で形成したシリコン酸化膜の比誘電率(4.0)と比
べて小さい値であった。
積約4平方mmのアルミニウム電極を形成し、電気特性
を調べた。5V印加時のリーク電流密度は、約5×10
−11 A/平方cmであり、これは、従来法で350
℃で形成した同じ厚さのシリコン酸化膜のリーク電流(
約2×10−10 A/平方cm)に比べて小さいもの
であった。また、絶縁耐圧は、5MV/cmであり、従
来法で形成したシリコン酸化膜の絶縁耐圧(4MV/c
m)と比べて大きなものであった。さらに1MHzの容
量・電圧特性から求めた比誘電率は3.7であり、従来
法で形成したシリコン酸化膜の比誘電率(4.0)と比
べて小さい値であった。
【0011】本実施例で用いた成膜条件は一例であって
基板温度,反応室内圧力,ガス流量等は変化させること
ができるものである。
基板温度,反応室内圧力,ガス流量等は変化させること
ができるものである。
【0012】次に、本発明の第2の実施例を図面を参照
して説明する。本実施例においても、前実施例で用いた
成膜条件を用いた。
して説明する。本実施例においても、前実施例で用いた
成膜条件を用いた。
【0013】図3は、本発明の第2の実施例であるシリ
コン酸化膜の選択成長法を用い2層アルミニウム配線構
造体の層間絶縁膜に適用したときの工程断面図を示す。 同図(a)において、半導体基板301上、に厚さ約0
.5μmのPSG膜、厚さ約1μmの第1のアルミニウ
ム配線303,303′が順次形成されている。ここで
、アルミニウム配線をパターニングした時のフォトレジ
スト膜304,304′は残したままである。次に、同
図(b)に示すように、本発明に基づき厚さ約1μmの
フッ素含有シリコン酸化膜305をPSG膜上のみに、
選択的に形成する。続いて、フォトレジスト膜を酸素プ
ラズマ中で灰化した後、同図(c)に示すように再度、
本発明に基づく、厚さ約0.7μmのフッ素含有シリコ
ン酸化膜306を形成する。次に同図(d)に示すよう
に開孔307,307′を公知のフォトエッチング法に
より形成する。最後に、同図(e)に示すように第2の
アルミニウム配線308,308′を形成し完全に平坦
な2層アルミニウム配線が形成される。
コン酸化膜の選択成長法を用い2層アルミニウム配線構
造体の層間絶縁膜に適用したときの工程断面図を示す。 同図(a)において、半導体基板301上、に厚さ約0
.5μmのPSG膜、厚さ約1μmの第1のアルミニウ
ム配線303,303′が順次形成されている。ここで
、アルミニウム配線をパターニングした時のフォトレジ
スト膜304,304′は残したままである。次に、同
図(b)に示すように、本発明に基づき厚さ約1μmの
フッ素含有シリコン酸化膜305をPSG膜上のみに、
選択的に形成する。続いて、フォトレジスト膜を酸素プ
ラズマ中で灰化した後、同図(c)に示すように再度、
本発明に基づく、厚さ約0.7μmのフッ素含有シリコ
ン酸化膜306を形成する。次に同図(d)に示すよう
に開孔307,307′を公知のフォトエッチング法に
より形成する。最後に、同図(e)に示すように第2の
アルミニウム配線308,308′を形成し完全に平坦
な2層アルミニウム配線が形成される。
【0014】上記の工程により形成した2層アルミニウ
ム配線構造体は、上層アルミニウム配線の断線,短絡は
全くなく良好な歩留りが得られた。また、亀裂の発生も
全く認められなかった。
ム配線構造体は、上層アルミニウム配線の断線,短絡は
全くなく良好な歩留りが得られた。また、亀裂の発生も
全く認められなかった。
【0015】本実施例では、配線材料として、アルミニ
ウムを用いているが、これは、ポリシリコン,アルミニ
ウム合金,金,タングステン,モリブデン,チタン合金
のうちの少なくとも1つから成る配線であっても良い。
ウムを用いているが、これは、ポリシリコン,アルミニ
ウム合金,金,タングステン,モリブデン,チタン合金
のうちの少なくとも1つから成る配線であっても良い。
【0016】また、フォトレジスト膜を灰化した後に形
成するフッ素含有シリコン酸化膜の替りに、他の方法で
形成した絶縁膜を用いることもできる。さらに、フォト
レジスト膜を残さずに、全面に、フッ素含有シリコン酸
化膜を形成し、層間絶縁膜に用いることも可能である。
成するフッ素含有シリコン酸化膜の替りに、他の方法で
形成した絶縁膜を用いることもできる。さらに、フォト
レジスト膜を残さずに、全面に、フッ素含有シリコン酸
化膜を形成し、層間絶縁膜に用いることも可能である。
【0017】本実施例では、多層配線層間膜への適用に
ついて述べているが、選択的にシリコン酸化膜を形成す
る方法として、他の用途への適用も可能である。
ついて述べているが、選択的にシリコン酸化膜を形成す
る方法として、他の用途への適用も可能である。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明はアルコキシ
フルオロシランを主成分とする蒸気を用いることによっ
て、200℃以下の低温、特に、室温でもシリコン酸化
膜が形成できるという大きな利点を有している。本発明
に基づいて形成したシリコン酸化膜の膜特性は、従来の
方法で形成したものに比べて良好であり、半導体装置に
用いる絶縁膜として実用が可能であるという利点を有し
ている。
フルオロシランを主成分とする蒸気を用いることによっ
て、200℃以下の低温、特に、室温でもシリコン酸化
膜が形成できるという大きな利点を有している。本発明
に基づいて形成したシリコン酸化膜の膜特性は、従来の
方法で形成したものに比べて良好であり、半導体装置に
用いる絶縁膜として実用が可能であるという利点を有し
ている。
【0019】さらに本発明は、150℃以下の温度でシ
リコン酸化膜を形成できることから、フォトレジスト膜
等の有機膜をマスクとして用いて、選択的にシリコン酸
化膜が形成できるという大きな利点を有しており、半導
体装置の製造過程で発生する表面の凹凸を容易に平坦化
できるという利点も併せ持つようになる。
リコン酸化膜を形成できることから、フォトレジスト膜
等の有機膜をマスクとして用いて、選択的にシリコン酸
化膜が形成できるという大きな利点を有しており、半導
体装置の製造過程で発生する表面の凹凸を容易に平坦化
できるという利点も併せ持つようになる。
【0020】したがって本発明は、半導体装置の製造に
多大な効果をもたらす。さらに、他の電子デバイスへの
適用も充分可能である。
多大な効果をもたらす。さらに、他の電子デバイスへの
適用も充分可能である。
【図1】本発明で用いたシリコン酸化膜の形成装置の概
略図である。
略図である。
【図2】本発明の効果を示すための図であり、赤外吸収
スペクトルを示すものである。
スペクトルを示すものである。
【図3】本発明の第2の実施例の製造方法を示す工程断
面図である。
面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 アルコキシフルオロシラン(化学式F
n−Si(OR)4−n ,R:アルキル基,n:1〜
3の整数)を主成分とする蒸気を用いて一定の温度を有
する反応室内で、かつ200℃以下の温度で形成せしめ
たことを特徴とするフッ素含有シリコン酸化膜の形成方
法。 - 【請求項2】 フォトレジスト膜,テフロン膜あるい
はポリイミド膜等の有機膜パターンを有する基板表面に
、アルコキシフルオロシランを主成分とする蒸気を用い
て、一定の温度を有する反応室内で、かつ150℃以下
の温度で、該有機膜パターンのない部分に選択的に形成
せしめることを特徴とするフッ素含有シリコン酸化膜の
形成方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3006312A JP2697315B2 (ja) | 1991-01-23 | 1991-01-23 | フッ素含有シリコン酸化膜の形成方法 |
US07/820,254 US5215787A (en) | 1991-01-23 | 1992-01-14 | Method of forming silicon oxide film containing fluorine |
EP92300422A EP0496543B1 (en) | 1991-01-23 | 1992-01-17 | Method of forming silicon oxide film containing fluorine |
DE69224924T DE69224924T2 (de) | 1991-01-23 | 1992-01-17 | Verfahren zur Ablagerung von Fluor-enthaltenden Silizium-Dioxid-Schichten |
KR1019920000782A KR960000376B1 (ko) | 1991-01-23 | 1992-01-21 | 플루오르를 함유한 실리콘 산화막 형성 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3006312A JP2697315B2 (ja) | 1991-01-23 | 1991-01-23 | フッ素含有シリコン酸化膜の形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04239750A true JPH04239750A (ja) | 1992-08-27 |
JP2697315B2 JP2697315B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=11634856
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3006312A Expired - Fee Related JP2697315B2 (ja) | 1991-01-23 | 1991-01-23 | フッ素含有シリコン酸化膜の形成方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5215787A (ja) |
EP (1) | EP0496543B1 (ja) |
JP (1) | JP2697315B2 (ja) |
KR (1) | KR960000376B1 (ja) |
DE (1) | DE69224924T2 (ja) |
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