JPH0697158A - 光気相反応方法 - Google Patents
光気相反応方法Info
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- JPH0697158A JPH0697158A JP26278591A JP26278591A JPH0697158A JP H0697158 A JPH0697158 A JP H0697158A JP 26278591 A JP26278591 A JP 26278591A JP 26278591 A JP26278591 A JP 26278591A JP H0697158 A JPH0697158 A JP H0697158A
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- light
- film
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- reaction
- gas
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＬＳＩ等の配線を埋め込む為の層間絶縁膜を
形成する方法を提供する。該層間絶縁膜はステップカバ
レッジの良さと配線による段差の平坦化が要求されてい
る。また、より低温での成膜も望まれえている。これら
の要求を満足する成膜技術を提供する。 【構成】 前記目的を達成する為に原料ガスとしてＴＥ
ＯＳ及び酸素もしくは酸化窒素ガスを用い、該ガスを光
のエネルギーを用いて光化学反応せしめ、被膜を形成し
た。
形成する方法を提供する。該層間絶縁膜はステップカバ
レッジの良さと配線による段差の平坦化が要求されてい
る。また、より低温での成膜も望まれえている。これら
の要求を満足する成膜技術を提供する。 【構成】 前記目的を達成する為に原料ガスとしてＴＥ
ＯＳ及び酸素もしくは酸化窒素ガスを用い、該ガスを光
のエネルギーを用いて光化学反応せしめ、被膜を形成し
た。
Description
【０００１】
【発明の利用分野】本発明は、光化学反応により酸化珪
素薄膜を形成する方法である。特に該酸化珪素薄膜を低
温でステップガバーレッジ良く成膜する方法に関する。
該酸化珪素薄膜はＬＳＩの配線間の層間絶縁膜に利用す
ることができる。
素薄膜を形成する方法である。特に該酸化珪素薄膜を低
温でステップガバーレッジ良く成膜する方法に関する。
該酸化珪素薄膜はＬＳＩの配線間の層間絶縁膜に利用す
ることができる。
【０００２】
【従来技術】ＬＳＩの高集積化のため、各素子のサイズ
を微細化する試みが為されている。それにともない、配
線（通常アルミニュウム等金属の蒸着膜をパターニン
グ、エッチングして得られる）の間の距離も短くなり、
よって、層間絶縁膜のステップカバーレッジが重要とな
りつつある。即ち、配線間の距離が短くなり、アスペク
ト比が大きくなると通常のＣＶＤ法で作成した場合には
図１に示すようにその開口部に優先的に膜が成長し、側
壁および底部への膜の堆積速度が低下する。この為に成
膜を続行し配線（２２）を埋め込もうとしても図２に示
すようにボイド（２４）が発生してしまう。このボイド
（２４）は耐電圧の低下の原因になるばかりでなく、不
純物のトラップになる可能性もある。また、素子のサイ
ズの微細化にともない、配線の多層化の要求が高い。そ
のためには表面の凹凸を最小限に抑えるための平坦化技
術が確立されないと金属配線の切断が発生し、歩留りの
低下および素子信頼性の低下を引き起こしてしまう。
を微細化する試みが為されている。それにともない、配
線（通常アルミニュウム等金属の蒸着膜をパターニン
グ、エッチングして得られる）の間の距離も短くなり、
よって、層間絶縁膜のステップカバーレッジが重要とな
りつつある。即ち、配線間の距離が短くなり、アスペク
ト比が大きくなると通常のＣＶＤ法で作成した場合には
図１に示すようにその開口部に優先的に膜が成長し、側
壁および底部への膜の堆積速度が低下する。この為に成
膜を続行し配線（２２）を埋め込もうとしても図２に示
すようにボイド（２４）が発生してしまう。このボイド
（２４）は耐電圧の低下の原因になるばかりでなく、不
純物のトラップになる可能性もある。また、素子のサイ
ズの微細化にともない、配線の多層化の要求が高い。そ
のためには表面の凹凸を最小限に抑えるための平坦化技
術が確立されないと金属配線の切断が発生し、歩留りの
低下および素子信頼性の低下を引き起こしてしまう。
【０００３】よって、段差被覆性の良好な膜の作成方法
が望まれているが、それに対する方策として幾つかの成
膜手法が提案されている。比較的ステップカバーレッジ
の良いスパッタ法をはじめ、液体原料（ＴＥＯＳ等）を
用いた熱ＣＶＤ、ＥＣＲＣＶＤとエッチバックを組み合
せた手法、有機厚膜用ＳＯＧもしくはポリイミド等とＣ
ＶＤ絶縁膜を併用する方法等である。ここでＣＶＤによ
り作成される絶縁膜は酸化珪素膜である。特にＴＥＯＳ
とオゾンを組み合せた熱ＣＶＤおよびＴＥＯＳと酸素を
原料ガスとするプラズマＣＶＤが有望であるとされてい
る。
が望まれているが、それに対する方策として幾つかの成
膜手法が提案されている。比較的ステップカバーレッジ
の良いスパッタ法をはじめ、液体原料（ＴＥＯＳ等）を
用いた熱ＣＶＤ、ＥＣＲＣＶＤとエッチバックを組み合
せた手法、有機厚膜用ＳＯＧもしくはポリイミド等とＣ
ＶＤ絶縁膜を併用する方法等である。ここでＣＶＤによ
り作成される絶縁膜は酸化珪素膜である。特にＴＥＯＳ
とオゾンを組み合せた熱ＣＶＤおよびＴＥＯＳと酸素を
原料ガスとするプラズマＣＶＤが有望であるとされてい
る。
【０００４】絶縁膜としては酸化珪素膜の他に窒化珪素
も考えられるが、層間絶縁膜としては膜厚が１μｍ程度
必要となり、窒化珪素膜の膜応力が大きく無視できなく
なる欠点がある。また、他に有機系の絶縁膜や酸化珪素
にリンを添加したＰＳＧなど比較的低温で段差被覆性の
良い膜も知られているが、不純物のマイグレーションが
大きくまた、ＰＳＧの場合、不純物としてのリンの影響
が大きく、一般に耐電圧に乏しい。よって層間絶縁膜と
しては酸化珪素膜が最も適している。
も考えられるが、層間絶縁膜としては膜厚が１μｍ程度
必要となり、窒化珪素膜の膜応力が大きく無視できなく
なる欠点がある。また、他に有機系の絶縁膜や酸化珪素
にリンを添加したＰＳＧなど比較的低温で段差被覆性の
良い膜も知られているが、不純物のマイグレーションが
大きくまた、ＰＳＧの場合、不純物としてのリンの影響
が大きく、一般に耐電圧に乏しい。よって層間絶縁膜と
しては酸化珪素膜が最も適している。
【０００５】層間絶縁膜に用いられる酸化珪素膜はその
ステップカバーレッジのよさが重要であるため液体原料
であるＴＥＯＳが用いられる。ＴＥＯＳは６００℃に加
熱すると反応を開始し、ＳｉＯx を形成するが、一般に
金属配線にはアルミニュームが用いられるためＡｌとＳ
ｉの共晶温度である４５０℃以下で形成されることが要
求される。そこでＴＥＯＳにオゾンを組み合せより強い
酸化雰囲気の中で熱反応させることが試みらている。こ
の場合反応は４００℃ぐらいから起こり、低温化が促進
されたことになる。しかしながら、素子の信頼性を上げ
るには更なる低温化は必要であり、また、オゾン濃度が
低ければ膜中に水素が残留し、膜性能を低下させるため
いまだ充分な成膜手法とは言えない。また、該方法は膜
の緻密性が低く、炭素のマイグレーションが避けられな
いため耐電圧が低く、膜性能が充分でない。よって、高
性能な絶縁性と平坦化を保証する決定的な成膜方法がな
いのが現状である。
ステップカバーレッジのよさが重要であるため液体原料
であるＴＥＯＳが用いられる。ＴＥＯＳは６００℃に加
熱すると反応を開始し、ＳｉＯx を形成するが、一般に
金属配線にはアルミニュームが用いられるためＡｌとＳ
ｉの共晶温度である４５０℃以下で形成されることが要
求される。そこでＴＥＯＳにオゾンを組み合せより強い
酸化雰囲気の中で熱反応させることが試みらている。こ
の場合反応は４００℃ぐらいから起こり、低温化が促進
されたことになる。しかしながら、素子の信頼性を上げ
るには更なる低温化は必要であり、また、オゾン濃度が
低ければ膜中に水素が残留し、膜性能を低下させるため
いまだ充分な成膜手法とは言えない。また、該方法は膜
の緻密性が低く、炭素のマイグレーションが避けられな
いため耐電圧が低く、膜性能が充分でない。よって、高
性能な絶縁性と平坦化を保証する決定的な成膜方法がな
いのが現状である。
【０００６】
【発明の解決しようとする課題】上記のように配線間の
層間絶縁膜には絶縁性に優れ、ステップカバーレッジと
平坦化に有利な膜を実現する作成方法が求められてい
た。特にそのような膜を低温で作成する技術の実現が求
められていた。本発明はこれらの要求にこたえ、より高
性能な層間絶縁膜の作成方法を提供するものである。
層間絶縁膜には絶縁性に優れ、ステップカバーレッジと
平坦化に有利な膜を実現する作成方法が求められてい
た。特にそのような膜を低温で作成する技術の実現が求
められていた。本発明はこれらの要求にこたえ、より高
性能な層間絶縁膜の作成方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】高性能な層間絶縁膜を実
現するため、本発明では層間絶縁膜に酸化珪素（ＳｉＯ
x ）を選び、該ＳｉＯx の成膜にＴＥＯＳ（Tetraethlo
rthosilicate）をＳｉソースとして用い、反応に光のエ
ネルギーを用いるものである。酸素はＴＥＯＳ分子内に
存在するＯ原子の他にＯ2 ガスもしくはＮ2 Ｏガスもし
くはＮＯ2 ガスとして反応空間内に供給し、前記光のエ
ネルギーにより活性な酸素ラジカルを供給するものであ
る。
現するため、本発明では層間絶縁膜に酸化珪素（ＳｉＯ
x ）を選び、該ＳｉＯx の成膜にＴＥＯＳ（Tetraethlo
rthosilicate）をＳｉソースとして用い、反応に光のエ
ネルギーを用いるものである。酸素はＴＥＯＳ分子内に
存在するＯ原子の他にＯ2 ガスもしくはＮ2 Ｏガスもし
くはＮＯ2 ガスとして反応空間内に供給し、前記光のエ
ネルギーにより活性な酸素ラジカルを供給するものであ
る。
【０００８】ここで言う光のエネルギーは前記酸素源ガ
ス（Ｏ2 、Ｎ2 Ｏ、ＮＯ2 ）およびＴＥＯＳ分子の外殻
電子を励起するに充分なエネルギーを有した光（電磁
波）及び、前記分子を振動させるに適した光（電磁波）
をいう。分子の外殻電子を励起するに充分なエネルギー
を有した光は一般に紫外線であり、分子を振動させるに
適した光は赤外線である。Ｏ2 、Ｎ2 Ｏを励起するには
波長が２００ｎｍ以下の真空紫外光が良く、ＮＯ2 を励
起するには波長が２００〜３００ｎｍの紫外線が適して
いる。また、ＴＥＯＳ分子のＣ−Ｏボンドを選択的に振
動励起させるためには１０００〜１２００ｃｍ-1の赤外
線を、Ｃ−Ｈボンドを選択的に振動励起させるためには
３０００ｃｍ-1付近の赤外線を照射するのが効果的であ
る。ＴＥＯＳ分子の外殻電子が直接励起されるための紫
外線のエネルギーのしきい値は不明であるが、励起され
た他の分子との衝突等により励起、反応が促進される。
ス（Ｏ2 、Ｎ2 Ｏ、ＮＯ2 ）およびＴＥＯＳ分子の外殻
電子を励起するに充分なエネルギーを有した光（電磁
波）及び、前記分子を振動させるに適した光（電磁波）
をいう。分子の外殻電子を励起するに充分なエネルギー
を有した光は一般に紫外線であり、分子を振動させるに
適した光は赤外線である。Ｏ2 、Ｎ2 Ｏを励起するには
波長が２００ｎｍ以下の真空紫外光が良く、ＮＯ2 を励
起するには波長が２００〜３００ｎｍの紫外線が適して
いる。また、ＴＥＯＳ分子のＣ−Ｏボンドを選択的に振
動励起させるためには１０００〜１２００ｃｍ-1の赤外
線を、Ｃ−Ｈボンドを選択的に振動励起させるためには
３０００ｃｍ-1付近の赤外線を照射するのが効果的であ
る。ＴＥＯＳ分子の外殻電子が直接励起されるための紫
外線のエネルギーのしきい値は不明であるが、励起され
た他の分子との衝突等により励起、反応が促進される。
【０００９】ＴＥＯＳは蒸気圧が低く基板表面で凝集し
やすいため表面で反応し、よってステップカバーレッジ
が良好であると考えられている。本発明では光の照射に
より反応を進めるため、より表面反応が主体となりステ
ップカバーレッジには有効となる。更にステップカバー
レッジを良くするためには基板を−１００℃好ましくは
−３０℃程度まで冷却することも有効である。従来のＴ
ＥＯＳとオゾンを原料とした熱ＣＶＤでは少なくとも３
５０℃の温度が必要であったのに比べて本発明の成膜方
法では光照射により基板加熱をしたと同等な効果が得ら
れるため低温成膜には有利である。更に、基板温度を低
くするほど基板表面に凝集する分子数が増し、光の吸収
度が増すため、反応速度が増し、堆積速度も増加する。
しかし、あまり低温過ぎると酸化反応が充分行われず膜
内に水素が残留し膜密度が低下して耐電圧が低下する。
一般に熱ＣＶＤにおいては基板温度が高い方がステップ
カバーレッジは良好であるが光を照射することでもステ
ップカバーレッジは良好となる。これは表面でのＴＥＯ
Ｓ分子もしくはラジカルの泳動が促進され凹凸部の溝底
部にも膜の前駆体が到達するからと考えられる。
やすいため表面で反応し、よってステップカバーレッジ
が良好であると考えられている。本発明では光の照射に
より反応を進めるため、より表面反応が主体となりステ
ップカバーレッジには有効となる。更にステップカバー
レッジを良くするためには基板を−１００℃好ましくは
−３０℃程度まで冷却することも有効である。従来のＴ
ＥＯＳとオゾンを原料とした熱ＣＶＤでは少なくとも３
５０℃の温度が必要であったのに比べて本発明の成膜方
法では光照射により基板加熱をしたと同等な効果が得ら
れるため低温成膜には有利である。更に、基板温度を低
くするほど基板表面に凝集する分子数が増し、光の吸収
度が増すため、反応速度が増し、堆積速度も増加する。
しかし、あまり低温過ぎると酸化反応が充分行われず膜
内に水素が残留し膜密度が低下して耐電圧が低下する。
一般に熱ＣＶＤにおいては基板温度が高い方がステップ
カバーレッジは良好であるが光を照射することでもステ
ップカバーレッジは良好となる。これは表面でのＴＥＯ
Ｓ分子もしくはラジカルの泳動が促進され凹凸部の溝底
部にも膜の前駆体が到達するからと考えられる。
【００１０】ＴＥＯＳの酸化反応は上記のように基板表
面で進行する。このとき活性な酸素ラジカルが効率良く
供給される必要がある。本発明では酸素源にＯ2 、Ｎ2
Ｏ、ＮＯ2 を用いる。Ｏ2 は２００ｎｍ以下の紫外線を
吸収してオゾン（Ｏ3 ）となり、該Ｏ3 は２００〜３０
０ｎｍの紫外線を吸収して励起オゾンとなる。励起オゾ
ンは活性酸素と同様に作用し、ＴＥＯＳに酸素を与えて
Ｏ2 となる。Ｎ2 Ｏは２００ｎｍ以下の紫外線を吸収し
てＮ2 とＯに解離し、該Ｏは活性酸素としてＴＥＯＳに
作用する。ＮＯ2 は２００〜４００ｎｍの紫外線を吸収
してＮとＯ2 に解離し、該Ｏ2 が先と同様オゾンを生成
する。
面で進行する。このとき活性な酸素ラジカルが効率良く
供給される必要がある。本発明では酸素源にＯ2 、Ｎ2
Ｏ、ＮＯ2 を用いる。Ｏ2 は２００ｎｍ以下の紫外線を
吸収してオゾン（Ｏ3 ）となり、該Ｏ3 は２００〜３０
０ｎｍの紫外線を吸収して励起オゾンとなる。励起オゾ
ンは活性酸素と同様に作用し、ＴＥＯＳに酸素を与えて
Ｏ2 となる。Ｎ2 Ｏは２００ｎｍ以下の紫外線を吸収し
てＮ2 とＯに解離し、該Ｏは活性酸素としてＴＥＯＳに
作用する。ＮＯ2 は２００〜４００ｎｍの紫外線を吸収
してＮとＯ2 に解離し、該Ｏ2 が先と同様オゾンを生成
する。
【００１１】上記酸素源を励起するのに適した光源とし
ては低圧水銀ランプがある。低圧水銀ランプは最も強い
輝線を２５４ｎｍにもち、また、比較的強い輝線を１８
５ｎｍに持つため、さきの酸素源ガスを励起するには最
も適した光源である。更に低圧水銀ランプは価格が安
く、また、大面積化にも適しているメリットがある。そ
の他の光源としては低圧水銀ランプより高いエネルギー
帯に輝線を有するキセノン、ヘリウム等の希ガスの共鳴
線ランプ、Ｄ2 のアーク放電を利用したＤ2 ランプ等が
ある。また、より高輝度の高圧水銀ランプ、Ｘｅアーク
放電ランプ等も使える。
ては低圧水銀ランプがある。低圧水銀ランプは最も強い
輝線を２５４ｎｍにもち、また、比較的強い輝線を１８
５ｎｍに持つため、さきの酸素源ガスを励起するには最
も適した光源である。更に低圧水銀ランプは価格が安
く、また、大面積化にも適しているメリットがある。そ
の他の光源としては低圧水銀ランプより高いエネルギー
帯に輝線を有するキセノン、ヘリウム等の希ガスの共鳴
線ランプ、Ｄ2 のアーク放電を利用したＤ2 ランプ等が
ある。また、より高輝度の高圧水銀ランプ、Ｘｅアーク
放電ランプ等も使える。
【００１２】前記光源から放射される光を光学系を用い
て基板表面に収束させることができる。この場合には基
板表面で最も光束が大きくなるため、前記反応性ガスの
吸収も基板表面で最も大きくなる。これにより、表面近
傍でのラジカルの密度が最も大きくなるので空間中での
不用な反応生成物が抑制され、よってフレークの発生も
少なくなる。
て基板表面に収束させることができる。この場合には基
板表面で最も光束が大きくなるため、前記反応性ガスの
吸収も基板表面で最も大きくなる。これにより、表面近
傍でのラジカルの密度が最も大きくなるので空間中での
不用な反応生成物が抑制され、よってフレークの発生も
少なくなる。
【００１３】反応性ガスと同時に必要に応じて供給する
緩衝ガスはヘリウム、アルゴン、ネオン等の希ガス、窒
素等不活性ガスである。これら緩衝ガスは反応空間内で
反応ガスが充分衝突を繰り返すことができるように平均
自由行程を短くする作用がある。緩衝ガスなしに反応ガ
スのみで平均自由行程を小さくしようとすれば、空間内
での光の吸収が大きくなりすぎて光が基板表面に到達し
なくなる。逆に緩衝ガス濃度が高くなると膜前駆体の密
度が低下し、成膜速度が低下する。よって、緩衝ガス濃
度には基板表面での反応が最も促進される最適値が存在
する。ただし該最適値は光の行路長（光入射窓から基板
までの距離）によって異なる。本発明のＴＥＯＳと酸素
源ガスを用いた光反応の場合には緩衝ガス濃度は行路長
が１０ｍｍ以下の場合には０〜５０％、行路長が１０〜
５０ｍｍの場合には１０〜７０％、行路長が５０ｍｍ異
常の場合には５０％以上が適当である。
緩衝ガスはヘリウム、アルゴン、ネオン等の希ガス、窒
素等不活性ガスである。これら緩衝ガスは反応空間内で
反応ガスが充分衝突を繰り返すことができるように平均
自由行程を短くする作用がある。緩衝ガスなしに反応ガ
スのみで平均自由行程を小さくしようとすれば、空間内
での光の吸収が大きくなりすぎて光が基板表面に到達し
なくなる。逆に緩衝ガス濃度が高くなると膜前駆体の密
度が低下し、成膜速度が低下する。よって、緩衝ガス濃
度には基板表面での反応が最も促進される最適値が存在
する。ただし該最適値は光の行路長（光入射窓から基板
までの距離）によって異なる。本発明のＴＥＯＳと酸素
源ガスを用いた光反応の場合には緩衝ガス濃度は行路長
が１０ｍｍ以下の場合には０〜５０％、行路長が１０〜
５０ｍｍの場合には１０〜７０％、行路長が５０ｍｍ異
常の場合には５０％以上が適当である。
【００１４】反応ガスは前記のとうりＴＥＯＳと酸素源
ガスであるが、酸素源ガスに対するＴＥＯＳの濃度は１
％〜７０％、好ましくは３０〜５０％が適当である。反
応時の基板温度は４００℃以下である。反応時の全圧力
は１〜１００Ｔｏｒｒ、好ましくは１０〜５０Ｔｏｒｒ
である。上記のような方法で形成した酸化珪素膜は屈折
率が１．４６〜１．５０、密度は２．３〜２．４ｇ／ｃ
ｍ3 、耐電圧は６〜７ＭＶ／ｃｍと良好なものであっ
た。また、ＳＩＭＳによる残留炭素の測定では炭素は１
原子％以下であった。
ガスであるが、酸素源ガスに対するＴＥＯＳの濃度は１
％〜７０％、好ましくは３０〜５０％が適当である。反
応時の基板温度は４００℃以下である。反応時の全圧力
は１〜１００Ｔｏｒｒ、好ましくは１０〜５０Ｔｏｒｒ
である。上記のような方法で形成した酸化珪素膜は屈折
率が１．４６〜１．５０、密度は２．３〜２．４ｇ／ｃ
ｍ3 、耐電圧は６〜７ＭＶ／ｃｍと良好なものであっ
た。また、ＳＩＭＳによる残留炭素の測定では炭素は１
原子％以下であった。
【００１５】なお、本発明の成膜方法において原料ガス
にボロン源、もしくはリン源を添加してＢＳＧ膜もしく
はＰＳＧ膜を形成してもよい。また、両方添加してＢＰ
ＳＧ膜を形成してもよい。ボロン源としてはB2H6,B3(CH
3),BF3等、リン源としてはＰＨ3 、ＰＦ3 ，ＰＦ5 等が
ある。
にボロン源、もしくはリン源を添加してＢＳＧ膜もしく
はＰＳＧ膜を形成してもよい。また、両方添加してＢＰ
ＳＧ膜を形成してもよい。ボロン源としてはB2H6,B3(CH
3),BF3等、リン源としてはＰＨ3 、ＰＦ3 ，ＰＦ5 等が
ある。
【００１６】
【実施例】『実施例１』第７図に本発明の方法に用いる
装置を示す。同図において、（２）反応室であり、その
内部に基板加熱用のヒーター（３）が設けられた基板ホ
ルダー上に基板（１）が配置される。本実施例では、枚
葉式のＣＶＤ装置としてあり、基板はロード室（４）よ
り１枚ずつ順に前記基板ホルダー上に配設される。所定
の処理が終了した後は、基板（１）はアンローダー室
（５）に移される。この動作に同期して新たな基板がロ
ード室（４）より反応室（２）の基板ホルダー上に配設
される。（１０）は光透過窓であり、光源室（６）の内
部に設けられた光源（９）（低圧水銀ランプ）からの光
がこの窓（１０）を透過して反応室に照射される。
装置を示す。同図において、（２）反応室であり、その
内部に基板加熱用のヒーター（３）が設けられた基板ホ
ルダー上に基板（１）が配置される。本実施例では、枚
葉式のＣＶＤ装置としてあり、基板はロード室（４）よ
り１枚ずつ順に前記基板ホルダー上に配設される。所定
の処理が終了した後は、基板（１）はアンローダー室
（５）に移される。この動作に同期して新たな基板がロ
ード室（４）より反応室（２）の基板ホルダー上に配設
される。（１０）は光透過窓であり、光源室（６）の内
部に設けられた光源（９）（低圧水銀ランプ）からの光
がこの窓（１０）を透過して反応室に照射される。
【００１７】本実施例においては、この窓（１０）がレ
ンズのような機能を有しているので、この窓を透過した
光は基板近傍で集光される。光源室（６）は窒素気体が
充満されていて、かつ循環器（１２）により強制的に循
環させられている。この窒素は循環の流路にて冷却機
（１３）により温度を一定に制御されている。これによ
り光源（９）の発光に伴う温度上昇は抑えられ、発光波
長の変化も認めらず、安定して反応に必要な１８５ｎｍ
の波長の光を出力できる。
ンズのような機能を有しているので、この窓を透過した
光は基板近傍で集光される。光源室（６）は窒素気体が
充満されていて、かつ循環器（１２）により強制的に循
環させられている。この窒素は循環の流路にて冷却機
（１３）により温度を一定に制御されている。これによ
り光源（９）の発光に伴う温度上昇は抑えられ、発光波
長の変化も認めらず、安定して反応に必要な１８５ｎｍ
の波長の光を出力できる。
【００１８】光源（９）は４００cm2 の面積中に１１本
の低圧水銀ランプを持ち、その光照射強度は約１ｍＷ／
cm2 であった。集光された基板近傍の照射面積は１００
cm2であった。即ち基板近傍の光の照射強度が光源に比
べ約４倍になった。また、反応室（２）は排気系（８）
として、ターボ分子ポンプを使用している、このため、
排気系（８）からの不純物の逆拡散を防止することがで
き、光透過窓上にオイルを塗布する必要がないこととも
関係して形成された膜中に混入する不純物のレベルを極
力さげることが可能となる。なお、基板と窓の距離は３
０ｍｍとした。
の低圧水銀ランプを持ち、その光照射強度は約１ｍＷ／
cm2 であった。集光された基板近傍の照射面積は１００
cm2であった。即ち基板近傍の光の照射強度が光源に比
べ約４倍になった。また、反応室（２）は排気系（８）
として、ターボ分子ポンプを使用している、このため、
排気系（８）からの不純物の逆拡散を防止することがで
き、光透過窓上にオイルを塗布する必要がないこととも
関係して形成された膜中に混入する不純物のレベルを極
力さげることが可能となる。なお、基板と窓の距離は３
０ｍｍとした。
【００１９】本実施例では、反応性気体としてＴＥＯＳ
と酸素を緩衝ガスとして窒素を気体導入系（７）より反
応室に導入した。ＴＥＯＳはボンベ及び配管を１６０℃
に加熱し、気相で供給した。ＴＥＯＳ流量、酸素流量、
窒素流量は各々５０、５０、１００ｓｃｃｍとした。全
圧力は１０Ｔｏｒｒとした。基板温度は２００℃とし
た。
と酸素を緩衝ガスとして窒素を気体導入系（７）より反
応室に導入した。ＴＥＯＳはボンベ及び配管を１６０℃
に加熱し、気相で供給した。ＴＥＯＳ流量、酸素流量、
窒素流量は各々５０、５０、１００ｓｃｃｍとした。全
圧力は１０Ｔｏｒｒとした。基板温度は２００℃とし
た。
【００２０】前記反応空間に低圧水銀ランプからの光を
照射して基板上に酸化珪素膜を形成することができた。
このときの断面形状を図３及び図４に示す。図３は反応
を途中で停止した場合で、反応時間は７分である。図４
は反応を３０分続けた物である。どちらも図１のように
オーバーハングやカスピングの見られないステップカバ
ーレッジの良好な膜が形成されている。
照射して基板上に酸化珪素膜を形成することができた。
このときの断面形状を図３及び図４に示す。図３は反応
を途中で停止した場合で、反応時間は７分である。図４
は反応を３０分続けた物である。どちらも図１のように
オーバーハングやカスピングの見られないステップカバ
ーレッジの良好な膜が形成されている。
【００２１】なお、この膜（２３）の屈折率は１．４
６、密度は２．３ｇ／ｃｍ3 、耐電圧は７ＭＶ／ｃｍと
良好なものであった。また、ＳＩＭＳによる分析では炭
素原子は０．１％以下で、ＦＴ−ＩＲによる分析では２
２７０ｃｍ-1（ＳｉＨに起因）と３３８０ｃｍ-1（緩く
結合したＳｉＯＨもしくはＨ2 Ｏ）はほとんど見られ
ず、僅かに３６２０ｃｍ-1（ＳｉＯＨ）での吸収が見ら
れることより、膜中の水素は僅かであり、ＳｉＯＨとし
て安定に存在していることがわかる。最終的な膜厚はア
ルミ配線（２２）上で５００ｎｍであった。
６、密度は２．３ｇ／ｃｍ3 、耐電圧は７ＭＶ／ｃｍと
良好なものであった。また、ＳＩＭＳによる分析では炭
素原子は０．１％以下で、ＦＴ−ＩＲによる分析では２
２７０ｃｍ-1（ＳｉＨに起因）と３３８０ｃｍ-1（緩く
結合したＳｉＯＨもしくはＨ2 Ｏ）はほとんど見られ
ず、僅かに３６２０ｃｍ-1（ＳｉＯＨ）での吸収が見ら
れることより、膜中の水素は僅かであり、ＳｉＯＨとし
て安定に存在していることがわかる。最終的な膜厚はア
ルミ配線（２２）上で５００ｎｍであった。
【００２２】本実施例に示した装置は反応室が一つの装
置であるが、同様の反応室を複数個設けたマルチチャン
バー装置として、被膜の連続的な積層を行い、かつ生産
性を向上させることも可能であった。さらに本発明の装
置構成を有する反応室と別の機能を持つ（例えばエッチ
ング用反応室、金属被膜作製用スパッタ反応室）反応室
を複数個連結し一度の基板セットで複数の工程を行うこ
とができるマルチチャンバー構成をも取り得る。この場
合前述のＤＲＡＭ作製工程に応用することができ、ＩＣ
の生産性を向上させることができた。
置であるが、同様の反応室を複数個設けたマルチチャン
バー装置として、被膜の連続的な積層を行い、かつ生産
性を向上させることも可能であった。さらに本発明の装
置構成を有する反応室と別の機能を持つ（例えばエッチ
ング用反応室、金属被膜作製用スパッタ反応室）反応室
を複数個連結し一度の基板セットで複数の工程を行うこ
とができるマルチチャンバー構成をも取り得る。この場
合前述のＤＲＡＭ作製工程に応用することができ、ＩＣ
の生産性を向上させることができた。
【００２３】この場合異なる反応室の連結は基板の流れ
方向に一列に連結しても良いし、ロード室を中心とし
て、各反応室を花びらの様にならべる等必要とするプロ
セスに応じて装置設計の自由度を持っている。また、本
実施例の場合、光源室を減圧状態として、光透過窓（１
０）が圧力差に耐える必要がない状態とすれば、この窓
であり光学手段である（１０）は安価に作製することが
できる。
方向に一列に連結しても良いし、ロード室を中心とし
て、各反応室を花びらの様にならべる等必要とするプロ
セスに応じて装置設計の自由度を持っている。また、本
実施例の場合、光源室を減圧状態として、光透過窓（１
０）が圧力差に耐える必要がない状態とすれば、この窓
であり光学手段である（１０）は安価に作製することが
できる。
【００２４】『実施例２』本実施例では実施例１で用い
た装置とおなじ装置を用い、成膜の後にエッチングバッ
クを行い、更に成膜を続行してより表面を平坦化する方
法を述べる。実施例１と同様の方法で酸化珪素薄膜を形
成したのが図５（ａ）及び（ｂ）である。３０分の成膜
ののち（図５（ｂ））、一旦反応を停止し、プラズマで
エッチングを行った。エッチング後の断面形状を図５
（ｃ）に示す。エッチングは成膜と同一の反応空間で行
ってもよいし、マルチチャンバー方式の場合にはエッチ
ング室に搬送後行ってもよい。本実施例では同一チャン
バでエッチングを行った。エッチングの条件は次の通り
である。エッチングガスはＮＦ3 を用いた。反応圧力は
０．１Ｔｏｒｒ、流量５０ｓｃｃｍ、投入電力密度は
０．１Ｗ／ｃｍ2 とした。反応時間は５分で、このとき
のエッチング深さは約３００ｎｍである。
た装置とおなじ装置を用い、成膜の後にエッチングバッ
クを行い、更に成膜を続行してより表面を平坦化する方
法を述べる。実施例１と同様の方法で酸化珪素薄膜を形
成したのが図５（ａ）及び（ｂ）である。３０分の成膜
ののち（図５（ｂ））、一旦反応を停止し、プラズマで
エッチングを行った。エッチング後の断面形状を図５
（ｃ）に示す。エッチングは成膜と同一の反応空間で行
ってもよいし、マルチチャンバー方式の場合にはエッチ
ング室に搬送後行ってもよい。本実施例では同一チャン
バでエッチングを行った。エッチングの条件は次の通り
である。エッチングガスはＮＦ3 を用いた。反応圧力は
０．１Ｔｏｒｒ、流量５０ｓｃｃｍ、投入電力密度は
０．１Ｗ／ｃｍ2 とした。反応時間は５分で、このとき
のエッチング深さは約３００ｎｍである。
【００２５】エッチングの後更に成膜を先と同様の条件
で２０分反応したものが図５（ｄ）である。エッチバッ
クしないときに比べて、より平坦化されていることが分
かる。最終的な膜厚はアルミ配線（２２）上で５００ｎ
ｍであった。
で２０分反応したものが図５（ｄ）である。エッチバッ
クしないときに比べて、より平坦化されていることが分
かる。最終的な膜厚はアルミ配線（２２）上で５００ｎ
ｍであった。
【００２６】『実施例３』本実施例では酸化膜の間にＳ
ＯＧを挟んだものを示す。図６（ａ）に実施例１と同様
の方法で成膜した断面を示す。このときの酸化膜（２
３）の膜厚は１００ｎｍである。次にこれを装置から取
りだし、ＳＯＧ（２５）を堆積したものが図６（ｂ）で
ある。再度反応容器内に同基板を導入し、１００ｎｍの
酸化珪素膜（２６）を成膜したものが図６（ｃ）であ
る。プロセスは複雑になるものの、酸化珪素膜の反応時
間が短くなるため、総合的なスループットは向上する。
耐電圧は実施例１同様良好であった。
ＯＧを挟んだものを示す。図６（ａ）に実施例１と同様
の方法で成膜した断面を示す。このときの酸化膜（２
３）の膜厚は１００ｎｍである。次にこれを装置から取
りだし、ＳＯＧ（２５）を堆積したものが図６（ｂ）で
ある。再度反応容器内に同基板を導入し、１００ｎｍの
酸化珪素膜（２６）を成膜したものが図６（ｃ）であ
る。プロセスは複雑になるものの、酸化珪素膜の反応時
間が短くなるため、総合的なスループットは向上する。
耐電圧は実施例１同様良好であった。
【００２７】
【発明の効果】本発明は、以上の説明より明らかなごと
く、基板上に酸化珪素膜をステップカバーレッジ良く形
成することができる。しかも従来膜質が良好でなく採用
できなかった低温での成膜でも良好な耐電圧を得ること
ができた。これによりＬＳＩの歩留りを向上させること
ができ、かつ、信頼性も向上させることができた。
く、基板上に酸化珪素膜をステップカバーレッジ良く形
成することができる。しかも従来膜質が良好でなく採用
できなかった低温での成膜でも良好な耐電圧を得ること
ができた。これによりＬＳＩの歩留りを向上させること
ができ、かつ、信頼性も向上させることができた。
【００２８】なお先の実施例では詳しく示さなかったも
のの、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧを酸化珪素膜の代わり
に用いてもよい。更に、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧとＳ
ＯＧを組み合せて用いてもよいし、エッチバックを併用
してもよい。また、ＳＯＧの代わりにポリイミド等の有
機物絶縁体を用いてもよい。また、本発明において、照
射光が基板に垂直となる構造において、その上の透光性
遮蔽板の表面にそって非生成物気体を流すことにより反
応生成物を窓表面に形成させないようにすることは有効
である。
のの、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧを酸化珪素膜の代わり
に用いてもよい。更に、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧとＳ
ＯＧを組み合せて用いてもよいし、エッチバックを併用
してもよい。また、ＳＯＧの代わりにポリイミド等の有
機物絶縁体を用いてもよい。また、本発明において、照
射光が基板に垂直となる構造において、その上の透光性
遮蔽板の表面にそって非生成物気体を流すことにより反
応生成物を窓表面に形成させないようにすることは有効
である。
【図１】 従来の成膜方法による酸化珪素被膜の断面図
を示す。
を示す。
【図２】 従来の成膜方法による酸化珪素被膜の断面図
を示す。
を示す。
【図３】 本発明の成膜方法による酸化珪素被膜の断面
図を示す。
図を示す。
【図４】 本発明の成膜方法による酸化珪素被膜の断面
図を示す。
図を示す。
【図５】 本発明の成膜方法にエッチバックを併用した
酸化珪素被膜の断面図を示す。
酸化珪素被膜の断面図を示す。
【図６】 本発明の成膜方法にＳＯＧを組み合せた酸化
珪素被膜の断面図を示す。
珪素被膜の断面図を示す。
１．．．基板 ２．．．反応室 ９．．．光源 １０．．窓 １５．．光学手段 ２１．．基板 ２２．．アルミ配線 ２３．．酸化珪素膜 ２４．．ボイド ２５．．ＳＯＧ ２６．．酸化珪素膜
【手続補正書】
【提出日】平成５年９月２２日
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の成膜方法による酸化珪素被膜の断面図
を示す。
を示す。
【図２】 従来の成膜方法による酸化珪素被膜の断面図
を示す。
を示す。
【図３】 本発明の成膜方法による酸化珪素被膜の断面
図を示す。
図を示す。
【図４】 本発明の成膜方法による酸化珪素被膜の断面
図を示す。
図を示す。
【図５】 本発明の成膜方法にエッチバックを併用した
酸化珪素被膜の断面図を示す。
酸化珪素被膜の断面図を示す。
【図６】 本発明の成膜方法にＳＯＧを組み合せた酸化
珪素被膜の断面図を示す。
珪素被膜の断面図を示す。
【図７】 本発明の成膜方法を実施するための反応装置
の概略を示す。
の概略を示す。
【符号の説明】 １．．．基板 ２．．．反応室 ９．．．光源 １０．．窓 １５．．光学手段 ２１．．基板 ２２．．アルミ配線 ２３．．酸化珪素膜 ２４．．ボイド ２５．．ＳＯＧ ２６．．酸化珪素膜
Claims (3)
- 【請求項１】 反応室内に反応性気体および必要に応じ
て緩衝気体を導入すると共に光を照射して、光化学反応
により、前記反応性気体を分解または活性化して基板上
に被膜を形成する光気相反応方法において、前記反応性
気体としてテトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）
と酸素（Ｏ2 ）を用いることを特徴とする光気相反応方
法 - 【請求項２】 反応室内に反応性気体および必要に応じ
て緩衝気体を導入すると共に光を照射して、光化学反応
により、前記反応性気体を分解または活性化して基板上
に被膜を形成する光気相反応方法において、前記反応性
気体としてテトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）
と一酸化二窒素（Ｎ2 Ｏ）を用いることを特徴とする光
気相反応方法 - 【請求項３】 反応室内に反応性気体および必要に応じ
て緩衝気体を導入すると共に光を照射して、光化学反応
により、前記反応性気体を分解または活性化して基板上
に被膜を形成する光気相反応方法において、前記反応性
気体としてテトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）
と二酸化窒素（ＮＯ2 ）を用いることを特徴とする光気
相反応方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26278591A JPH0697158A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 光気相反応方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26278591A JPH0697158A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 光気相反応方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0697158A true JPH0697158A (ja) | 1994-04-08 |
Family
ID=17380570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26278591A Pending JPH0697158A (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 光気相反応方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0697158A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19700867A1 (de) * | 1996-10-24 | 1998-05-07 | Lg Semicon Co Ltd | Vorrichtung zur Halbleiterherstellung |
| US6624094B2 (en) | 2000-08-30 | 2003-09-23 | Oki Electric Industry, Co., Ltd. | Method of manufacturing an interlayer dielectric film using vacuum ultraviolet CVD with Xe2 excimer lamp and silicon atoms |
| JP2008513600A (ja) * | 2004-09-16 | 2008-05-01 | エス．オー．アイ．テック シリコン オン インシュレータ テクノロジーズ | 二酸化ケイ素層を製造する方法 |
| JP2015515744A (ja) * | 2012-03-09 | 2015-05-28 | エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | ディスプレイ・デバイスのためのバリア材料 |
| JP2015517200A (ja) * | 2012-03-09 | 2015-06-18 | エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 薄膜トランジスター機器上にケイ素含有膜を製造する方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60249334A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-10 | Hitachi Ltd | 薄膜形成方法 |
| JPS6163020A (ja) * | 1984-09-04 | 1986-04-01 | Agency Of Ind Science & Technol | 薄膜形成方法 |
| JPS63105970A (ja) * | 1986-10-23 | 1988-05-11 | Applied Materials Japan Kk | 気相成長方法 |
| JPS6428925A (en) * | 1987-07-24 | 1989-01-31 | Semiconductor Energy Lab | Formation of insulating film |
-
1991
- 1991-09-12 JP JP26278591A patent/JPH0697158A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60249334A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-10 | Hitachi Ltd | 薄膜形成方法 |
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| DE19700867A1 (de) * | 1996-10-24 | 1998-05-07 | Lg Semicon Co Ltd | Vorrichtung zur Halbleiterherstellung |
| DE19700867C2 (de) * | 1996-10-24 | 1999-07-01 | Lg Semicon Co Ltd | Vorrichtung und Verfahren zum Aufwachsen eines Films auf die Oberfläche eines Wafers bei der Halbleiterherstellung |
| US6624094B2 (en) | 2000-08-30 | 2003-09-23 | Oki Electric Industry, Co., Ltd. | Method of manufacturing an interlayer dielectric film using vacuum ultraviolet CVD with Xe2 excimer lamp and silicon atoms |
| JP2008513600A (ja) * | 2004-09-16 | 2008-05-01 | エス．オー．アイ．テック シリコン オン インシュレータ テクノロジーズ | 二酸化ケイ素層を製造する方法 |
| JP2015515744A (ja) * | 2012-03-09 | 2015-05-28 | エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | ディスプレイ・デバイスのためのバリア材料 |
| JP2015517200A (ja) * | 2012-03-09 | 2015-06-18 | エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 薄膜トランジスター機器上にケイ素含有膜を製造する方法 |
| JP2017022385A (ja) * | 2012-03-09 | 2017-01-26 | エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | ディスプレイ・デバイスのためのバリア材料 |
| JP2017103481A (ja) * | 2012-03-09 | 2017-06-08 | エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 薄膜トランジスター機器上にケイ素含有膜を製造する方法 |
| JP2017195376A (ja) * | 2012-03-09 | 2017-10-26 | バーサム マテリアルズ ユーエス，リミティド ライアビリティ カンパニー | ディスプレイ・デバイスのためのバリア材料 |
| JP2018078326A (ja) * | 2012-03-09 | 2018-05-17 | バーサム マテリアルズ ユーエス，リミティド ライアビリティ カンパニー | ディスプレイ・デバイスのためのバリア材料 |
| US10319862B2 (en) | 2012-03-09 | 2019-06-11 | Versum Materials Us, Llc | Barrier materials for display devices |
| US11626279B2 (en) | 2012-03-09 | 2023-04-11 | Versum Materials Us, Llc | Compositions and methods for making silicon containing films |
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