JPH06107434A - 二酸化珪素被膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 二酸化珪素の過飽和状態となった珪弗化水素
酸を含む処理液と基材とを接触させて、基材表面に二酸
化珪素被膜を形成する際に被膜に微細な泡の欠点を存在
させない。 【構成】 処理液中に溶存しているガスを減圧工程下に
置いて放出せしめた後の処理液を基材と接触せしめるよ
うにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は二酸化珪素被膜の製造方
法に関し、特に二酸化珪素の過飽和状態にある珪弗化水
素酸を用いて欠点の少ない二酸化珪素被膜を製造するた
めの改良方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、二酸化珪素被膜は各分野において
重要な役割をはたしている。例えば、液晶表示装置向け
として、ソーダライムガラス基板上に二酸化珪素被膜を
成膜することにより、透明導電膜へのＮａ等のアルカリ
溶出防止膜として用いられたり、半導体分野において
は、その良好な絶縁性から層間絶縁膜やゲート膜などに
用いられている。特に近年の半導体分野においては超々
ＬＳＩと言われるように高度な微細化が要求されてお
り、そのためには低温での絶縁膜形成方法が望まれてい
る。

【０００３】そしてこれら二酸化珪素被膜の製造方法と
しては、真空蒸着法、スパッター、ＣＶＤあるいはディ
ッピング法が多く用いられている。しかしながら、これ
らの方法は装置あるいは付帯設備が高価であるため、二
酸化珪素被膜の製造コストが高くなる他、被膜形成時あ
るいはその後処理に数百度の熱処理が必要となる欠点が
あった。上記二酸化珪素被膜製造方法に対し、特に熱処
理を必要とせず、しかも装置が簡便であり、かつ一度に
多量の基材への処理が可能な二酸化珪素被膜形成方法と
して、珪弗化水素酸の二酸化珪素の過飽和溶液（以後処
理液と記す）に基材を浸漬して二酸化珪素被膜を作製す
る方法（以後析出法と記す）が知られている（例えば特
公昭６３−６５６２０号公報）。

【０００４】この析出法において二酸化珪素の過飽和溶
液を作製する手段として、（１）式で表される珪弗化水
素酸の二酸化珪素の略飽和溶液にホウ酸水溶液を添加し
て、二酸化珪素の過飽和溶液を作製する方法（特公昭６
３−６５６２０号公報）、アルミニウム等の物質を添加
することにより同様に二酸化珪素の過飽和溶液を作製す
る方法（特開昭６２−２０８７６号公報）、および二酸
化珪素の珪弗化水素酸への溶解度の温度依存性を利用
し、具体的には二酸化珪素の略飽和状態となった珪弗化
水素酸の温度を上昇させることによって二酸化珪素の過
飽和溶液を作製する方法が知られている（特開昭６１−
２８１０４７号公報、特開平３−１１２８０６号公
報）。

【０００５】

【化１】

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記析出法において、
例えば金属アルミニウムを溶解して珪弗化水素酸の二酸
化珪素過飽和溶液を作製する方法の場合、（２）式で表
されるようにその反応過程において水素ガスが発生す
る。これが処理液中に溶存して二酸化珪素被膜を形成す
る際に被膜に微細な欠点を導き、この欠点が絶縁不良や
アルカリ防止効果の低下を導くと考えられている。

【０００７】

【化２】

【０００８】また、処理液中に発生する二酸化珪素を主
成分とする粒子を取り除くために、二酸化珪素被膜の製
造装置の一部に処理液の循環経路を設けその経路内にフ
ィルターを設置して二酸化珪素被膜を製造する場合に
も、フィルターを通過した処理液中には微小な泡が存在
し、やはり微細な欠点を導く原因となる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するためになされたものであって、二酸化珪素が過飽
和状態となった珪弗化水素酸溶液と基材とを接触させて
基材表面に二酸化珪素被膜を析出させる二酸化珪素被膜
の製造方法において、該処理液中に溶存するガスや微細
な泡による欠点を除去する方法として、処理液の少なく
とも一部が接触する気相部分を減圧している。

【００１０】ここで、減圧の方法はいずれでもかまわな
いが、例えば処理液中に発生する二酸化珪素を主成分と
する粒子を除去するため、二酸化珪素被膜の製造装置の
一部に処理液の循環経路を設けその経路内にフィルター
を設置して、二酸化珪素被膜を製造する場合（例えば特
公昭６３−６５６２１号公報）には、フィルターによっ
て粒子を除去された処理液が処理槽にもどる直前に減圧
槽を設け、その槽の気相部分をアスピレーター等の減圧
装置を用いて減圧することが、より効率的でしかも簡便
である。ここで、減圧槽の気相部分は外気との差圧が少
なくとも１０ｍｍＨ２Ｏになるよう減圧することが好ま
しい。なぜなら、それ以下の差圧であれば減圧の効果が
見られず、絶縁耐圧等の向上が望めない。

【００１１】上記方法により除去される対象は、アルミ
ニウム溶解時に生じる溶存水素ガスに限定されず、例え
ば処理液を循環する際、フィルターを通過することによ
って生じる細かい泡も含まれる。すなわち、上記の減圧
方法は二酸化珪素の過飽和となった珪弗化水素酸を含む
処理液の調整方法や、処理液を二酸化珪素の過飽和状態
とする方法に特に限定されず、例えば二酸化珪素の飽和
状態となった珪弗化水素酸水溶液に、金属アルミニウム
の他ホウ酸等の珪弗化水素酸の分解を促進させる物質を
添加する方法、および二酸化珪素の飽和状態となった珪
弗化水素酸水溶液の温度を上昇させる方法等に利用でき
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて具体的に説明
する。図１に示す二酸化珪素被膜製造装置を用いて、Ｓ
ｉウエハーを基材としてその表面上に二酸化珪素被膜を
以下の手順で製造した。

【００１３】二酸化珪素被膜製造装置は、外槽（１）と
内槽（２）からなり、内槽と外槽との間には水（３）が
満たしてあり、温度調節器（４）によって３５℃に調節
した。内槽は前部（５）中部（６）後部（７）からなり
各部にはシリカゲルを飽和溶解した３．０モル／リット
ルの濃度の珪弗化水素酸水溶液１０リットルを処理液と
して満たした。その後、循環ポンプ（８）を始動させ内
槽後部の処理液を２．４リットル／分の速度で汲みだ
し、フィルター（９）でろ過し、内槽前部に戻す処理液
循環を開始した。

【００１４】また、前部のうち処理液の接触する気相部
は減圧できるように密閉されておりその部分を減圧器
（１０）によって大気との差圧が４０ｍｍＨ２Ｏとなる
ように減圧した。さらに、内槽後部にはアルミニウム板
（縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ３ｍｍ）を５枚浸漬し
た。以上の操作により二酸化珪素被膜は約４０ｎｍ／ｈ
の速度で成膜した。その後、抵抗率０．０２Ω・ｃｍの
片面を鏡面研磨した４インチＳｉウエハーを内槽中部に
垂直になるように浸漬し、２．５時間後取り出した。洗
浄後エリプソメトリーによる被膜の膜厚は約１００ｎｍ
であった。

【００１５】Ｓｉウエハーの裏面に成膜した二酸化珪素
被膜を約１％の弗化水素酸で完全にエッチングしたの
ち、裏面電極としてアルミニウム膜を全面に５００ｎｍ
の厚さになるよう蒸着法にて成膜し、また、二酸化珪素
被膜上には表面電極としてアルミニウム膜をメタルマス
クを用いて１ｍｍ×２ｍｍのサイズで５００ｎｍの厚さ
になるよう蒸着法にて成膜した。

【００１６】上記によって得られたサンプルの各々の表
面電極と裏面電極の間に電圧を０Ｖから１００Ｖまで印
加し、絶縁耐圧の測定を行った。尚、１μＡ／ｃｍ２以
上の電流が流れた時点で絶縁破壊と見なした。その結果
を図２に示す。図２より測定数１６サンプルの内、１４
個が５ＭＶ／ｃｍ以上の絶縁耐圧を示した。

【００１７】（比較例）実施例と同様にＳｉウエハーを
基材として二酸化珪素被膜の製造を行った。ただし、内
槽前部の気相部の減圧は行わなかった。実施例と同様に
表面および裏面にアルミニウム電極を成膜し、絶縁耐圧
の測定を行った。その結果を、図３に示す。その結果、
１６サンプルの内、最も良好な耐圧は４．５〜５．０Ｍ
Ｖ／ｃｍでその数はわずかに５個であった。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、処理液中の微小な泡が
あらかじめ取りのぞかれるので基材への被膜形成時に被
膜中への泡の介在が殆どなく膜の厚みが均一で熱処理を
必要とせずに絶縁耐圧等に優れた二酸化珪素被膜を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用した二酸化珪素被膜製造装置の系
統説明図である

【図２】本発明の実施例により作られたものの、印加電
圧と絶縁破壊数とを示す説明図である

【図３】比較例による印加電圧と絶縁破壊数とを示す説
明図である

【符号の説明】

１．外槽 ２．内槽
３．水 ４．温度調節器 ５．前部
６．中部 ７．後部 ８．循環ポンプ
９．フィルター １０．減圧器 １１．アルミニウム板 １
２．Ｓｉウェハー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二酸化珪素の過飽和状態となった珪弗化
   水素酸を含む処理液と基材とを接触させて、基材表面に
   二酸化珪素被膜を析出させる二酸化珪素被膜の製造方法
   において、該処理液を一旦減圧下に置いた後に基材と接
   触させることを特徴とする二酸化珪素被膜の製造方法。