JPH08288282A - 半導体装置用絶縁膜の製造方法 - Google Patents
半導体装置用絶縁膜の製造方法Info
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- JPH08288282A JPH08288282A JP9239295A JP9239295A JPH08288282A JP H08288282 A JPH08288282 A JP H08288282A JP 9239295 A JP9239295 A JP 9239295A JP 9239295 A JP9239295 A JP 9239295A JP H08288282 A JPH08288282 A JP H08288282A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 より室温に近い低温下で反応させても耐圧性
に優れた絶縁特性を有するＬＳＩ用絶縁膜を製造する方
法を提供する。 【構成】 シリコン層表面にＯ2 またはＯ3 等の酸化ガ
スとＣＦ4 等のフッ化炭素ガスとの混合ガスをプラズマ
化してシリコン層と反応させて被膜を形成し、次いで過
酸化水素、硫酸、塩酸もしくは硝酸の水溶液、またはこ
れらのうち２種以上を混合させた水溶液等の酸化剤にさ
らすことによって、３００℃以下の低温で耐圧の高いシ
リコン酸化物の絶縁膜を形成する。
に優れた絶縁特性を有するＬＳＩ用絶縁膜を製造する方
法を提供する。 【構成】 シリコン層表面にＯ2 またはＯ3 等の酸化ガ
スとＣＦ4 等のフッ化炭素ガスとの混合ガスをプラズマ
化してシリコン層と反応させて被膜を形成し、次いで過
酸化水素、硫酸、塩酸もしくは硝酸の水溶液、またはこ
れらのうち２種以上を混合させた水溶液等の酸化剤にさ
らすことによって、３００℃以下の低温で耐圧の高いシ
リコン酸化物の絶縁膜を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置用絶縁膜の製
造方法に関し、特にＭＯＳ構造、キャパシタ構造に用い
られる絶縁膜の製造方法に関する。
造方法に関し、特にＭＯＳ構造、キャパシタ構造に用い
られる絶縁膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来用いられているＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ
−０ｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ＬＳＩ用
の絶縁膜は、トランジスタのゲート絶縁膜やキャパシタ
絶縁膜に用いられているが、これらは酸素雰囲気中で熱
酸化されるか、またはシラン等と酸素を材料としたＣＶ
Ｄ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）法により形成されている。
−０ｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ＬＳＩ用
の絶縁膜は、トランジスタのゲート絶縁膜やキャパシタ
絶縁膜に用いられているが、これらは酸素雰囲気中で熱
酸化されるか、またはシラン等と酸素を材料としたＣＶ
Ｄ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）法により形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法で
は、低温で反応させて膜を形成すると良質の酸化膜が得
られず、耐圧性に優れた良質の酸化膜を作成するために
は、５００℃以上の高い反応温度にする必要があるた
め、超微細加工または金属配線後の絶縁膜形成が困難で
あった。
は、低温で反応させて膜を形成すると良質の酸化膜が得
られず、耐圧性に優れた良質の酸化膜を作成するために
は、５００℃以上の高い反応温度にする必要があるた
め、超微細加工または金属配線後の絶縁膜形成が困難で
あった。
【０００４】本発明は、このような従来の技術が有する
未解決の課題を解決するべく行われたものであり、より
室温に近い低温下で反応させても耐圧性に優れた絶縁特
性を有するＬＳＩ用絶縁膜を製造する方法を提供するこ
とを課題とする。
未解決の課題を解決するべく行われたものであり、より
室温に近い低温下で反応させても耐圧性に優れた絶縁特
性を有するＬＳＩ用絶縁膜を製造する方法を提供するこ
とを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の請求項１は、シリコン層表面に酸化ガスとフ
ッ化炭素ガスとの混合ガスを前記シリコン層と反応させ
て被膜を形成し、次いで前記形成された被膜を酸化剤に
さらすことによって、シリコン酸化物の絶縁膜を形成す
ることを特徴とする。
に本発明の請求項１は、シリコン層表面に酸化ガスとフ
ッ化炭素ガスとの混合ガスを前記シリコン層と反応させ
て被膜を形成し、次いで前記形成された被膜を酸化剤に
さらすことによって、シリコン酸化物の絶縁膜を形成す
ることを特徴とする。
【０００６】また、請求項２は、酸化ガスがＯ2 または
Ｏ3 であり、フッ化炭素ガスがＣＦ 4 であることを特徴
とする。さらに、請求項３は、混合ガスのプラズマによ
り発生した活性種を用い、被膜形成温度が３００℃以下
であることを特徴とする。さらに、請求項４は、酸化剤
が過酸化水素、硫酸、塩酸もしくは硝酸の水溶液、また
はこれらのうち２種以上を混合させた水溶液を用いるこ
とを特徴とする。
Ｏ3 であり、フッ化炭素ガスがＣＦ 4 であることを特徴
とする。さらに、請求項３は、混合ガスのプラズマによ
り発生した活性種を用い、被膜形成温度が３００℃以下
であることを特徴とする。さらに、請求項４は、酸化剤
が過酸化水素、硫酸、塩酸もしくは硝酸の水溶液、また
はこれらのうち２種以上を混合させた水溶液を用いるこ
とを特徴とする。
【０００７】本発明において、シリコン層は例えばＳｉ
単結晶基板、多結晶Ｓｉ、アモルファスＳｉ等およびこ
れらに不純物をドープしたものが挙げられる。また、酸
化ガスとしては、酸素、オゾン、酸化窒素などの酸化性
を有するガスを用いることができるが、特にＯ2 または
Ｏ3 が好ましく、フッ化炭素ガスとしては、四フッ化メ
タン、三フッ化メタン、二フッ化メタン等のフッ素と炭
素の結合を含む化合物ガスを用いることができるが特に
ＣＦ4 が好ましい。。
単結晶基板、多結晶Ｓｉ、アモルファスＳｉ等およびこ
れらに不純物をドープしたものが挙げられる。また、酸
化ガスとしては、酸素、オゾン、酸化窒素などの酸化性
を有するガスを用いることができるが、特にＯ2 または
Ｏ3 が好ましく、フッ化炭素ガスとしては、四フッ化メ
タン、三フッ化メタン、二フッ化メタン等のフッ素と炭
素の結合を含む化合物ガスを用いることができるが特に
ＣＦ4 が好ましい。。
【０００８】酸化ガスとフッ化炭素ガスとの混合ガスを
シリコン層と反応させて被膜を形成する際の基板温度は
３００℃が好ましく、さらに１０℃〜１００の範囲が好
ましい。また、反応圧力は５〜４００Ｐａが好ましい。
さらに、酸化ガスとフッ化炭素ガスとの混合ガスとの混
合比率は１：１０から１：１の範囲が好ましい。
シリコン層と反応させて被膜を形成する際の基板温度は
３００℃が好ましく、さらに１０℃〜１００の範囲が好
ましい。また、反応圧力は５〜４００Ｐａが好ましい。
さらに、酸化ガスとフッ化炭素ガスとの混合ガスとの混
合比率は１：１０から１：１の範囲が好ましい。
【０００９】混合ガスはマイクロ波や高周波などの電磁
波、光等により励起することができる。さらに、形成さ
れた被膜を酸化剤にさらす方法としては液体の酸化剤に
浸漬させたり、気体を噴霧させたりすることができる。
酸化剤としては過酸化水素、硫酸、塩酸もしくは硝酸の
水溶液、またはこれらのうち２種以上を混合させた水溶
液を用いることができるが、特に過酸化水素水と硫酸を
混合させたものがより好ましい。
波、光等により励起することができる。さらに、形成さ
れた被膜を酸化剤にさらす方法としては液体の酸化剤に
浸漬させたり、気体を噴霧させたりすることができる。
酸化剤としては過酸化水素、硫酸、塩酸もしくは硝酸の
水溶液、またはこれらのうち２種以上を混合させた水溶
液を用いることができるが、特に過酸化水素水と硫酸を
混合させたものがより好ましい。
【００１０】
【作用】本発明によるＬＳＩ用絶縁膜の製造方法は、シ
リコン層表面に酸化ガスとフッ化炭素ガスとの混合ガス
をシリコン層と反応させて被膜を形成し、次いで酸化剤
にさらすことによって、低温における絶縁膜形成を可能
にし、かつ酸化膜の耐圧を高めることができる。
リコン層表面に酸化ガスとフッ化炭素ガスとの混合ガス
をシリコン層と反応させて被膜を形成し、次いで酸化剤
にさらすことによって、低温における絶縁膜形成を可能
にし、かつ酸化膜の耐圧を高めることができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１は本発明のＬＳＩ用絶縁膜の製造方法を実現するため
の反応装置であって、酸化ガスとフッ化炭素ガスの混合
ガスがプラズマ発生用の石英チューブ３、チューブ４を
通して反応チャンバ２に導入される。
１は本発明のＬＳＩ用絶縁膜の製造方法を実現するため
の反応装置であって、酸化ガスとフッ化炭素ガスの混合
ガスがプラズマ発生用の石英チューブ３、チューブ４を
通して反応チャンバ２に導入される。
【００１２】石英チューブ３ではマイクロ波導波管５か
ら例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波が照射され、プラ
ズマが形成される。プラズマ形成後のガスは四フッ化エ
チレン樹脂製のチューブ４を通して、反応チャンバ内の
上方から吹き出される。このとき、プラズマはほぼ消失
し、非イオン性の活性種のみとなる。反応チャンバ２内
には例えばＳｉ単結晶基板１が円盤状のディスクにセッ
トされ回転されており、上方から吹き出される活性種に
より、皮膜が形成される。
ら例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波が照射され、プラ
ズマが形成される。プラズマ形成後のガスは四フッ化エ
チレン樹脂製のチューブ４を通して、反応チャンバ内の
上方から吹き出される。このとき、プラズマはほぼ消失
し、非イオン性の活性種のみとなる。反応チャンバ２内
には例えばＳｉ単結晶基板１が円盤状のディスクにセッ
トされ回転されており、上方から吹き出される活性種に
より、皮膜が形成される。
【００１３】また、反応チャンバ２内に導入された混合
ガスは反応チャンバ２の下側から排気される。このよう
にして形成された被膜を有する基板を酸化剤にさらすこ
とによって高い耐圧の酸化膜を作成することができる。
ガスは反応チャンバ２の下側から排気される。このよう
にして形成された被膜を有する基板を酸化剤にさらすこ
とによって高い耐圧の酸化膜を作成することができる。
【００１４】
【実施例１】図１に示す反応装置にホウ素をドープした
Ｓｉ単結晶基板１をセットし、四フッ化メタンと酸素の
混合ガスをプラズマ発生用の石英チューブ３を通して反
応チャンバ２に運ぶ。石英チューブ外側から、２．４５
ＧＨｚのマイクロ波を照射し、プラズマを形成して、プ
ラズマ形成後のガスを四フッ化エチレン樹脂製のチュー
ブ４を通して、チャンバ内の基板上方からガスを吹き付
ける。
Ｓｉ単結晶基板１をセットし、四フッ化メタンと酸素の
混合ガスをプラズマ発生用の石英チューブ３を通して反
応チャンバ２に運ぶ。石英チューブ外側から、２．４５
ＧＨｚのマイクロ波を照射し、プラズマを形成して、プ
ラズマ形成後のガスを四フッ化エチレン樹脂製のチュー
ブ４を通して、チャンバ内の基板上方からガスを吹き付
ける。
【００１５】このときの基板温度は約３０℃、四フッ化
メタンガス、酸素の流量は、それぞれ１５０、３００ｓ
ｃｃｍである。また、チャンバ圧力は２０Ｐａ、マイク
ロ波パワーは、２００Ｗであった。３０分反応させた
後、シリコン単結晶上に約１００オングストロームの酸
化膜が形成された。次に、硫酸と過酸化水素水を１：１
に混合した水溶液を５０度に加熱したものに１分浸した
後、超純水にて洗浄した。
メタンガス、酸素の流量は、それぞれ１５０、３００ｓ
ｃｃｍである。また、チャンバ圧力は２０Ｐａ、マイク
ロ波パワーは、２００Ｗであった。３０分反応させた
後、シリコン単結晶上に約１００オングストロームの酸
化膜が形成された。次に、硫酸と過酸化水素水を１：１
に混合した水溶液を５０度に加熱したものに１分浸した
後、超純水にて洗浄した。
【００１６】これらの膜の表面にアルミニウム電極を真
空蒸着にて形成し、リーク電流特性を測定した。その結
果、図２に示すように、酸に浸したものは約１０ＭＶ／
ｃｍの耐圧を示しのに対し、酸溶液に浸さないものは約
８．５ＭＶ／ｃｍの耐圧しか得られなかった。
空蒸着にて形成し、リーク電流特性を測定した。その結
果、図２に示すように、酸に浸したものは約１０ＭＶ／
ｃｍの耐圧を示しのに対し、酸溶液に浸さないものは約
８．５ＭＶ／ｃｍの耐圧しか得られなかった。
【００１７】
【実施例２】ホウ素をドープしたＳｉ単結晶基板上にシ
リコン酸化膜を形成し、次いでリンをドープした多結晶
シリコン膜を積層した基板を図１に示す反応装置にセッ
トし、四フッ化メタンと酸素の混合ガスをプラズマ発生
用の石英チューブ３を通して反応チャンバ２に運ぶ。
リコン酸化膜を形成し、次いでリンをドープした多結晶
シリコン膜を積層した基板を図１に示す反応装置にセッ
トし、四フッ化メタンと酸素の混合ガスをプラズマ発生
用の石英チューブ３を通して反応チャンバ２に運ぶ。
【００１８】石英チューブ外側から、２．４５ＧＨｚの
マイクロ波を照射し、プラズマを形成して、プラズマ形
成後のガスを四フッ化エチレン樹脂製のチューブ４を通
して、チャンバ内の基板上方からガスを吹き付ける。こ
のときの基板温度は約３０℃、四フッ化メタンガス、酸
素の流量は、それぞれ１５０、３００ｓｃｃｍである。
また、チャンバ圧力は２０Ｐａ、マイクロ波パワーは、
２００Ｗであった。
マイクロ波を照射し、プラズマを形成して、プラズマ形
成後のガスを四フッ化エチレン樹脂製のチューブ４を通
して、チャンバ内の基板上方からガスを吹き付ける。こ
のときの基板温度は約３０℃、四フッ化メタンガス、酸
素の流量は、それぞれ１５０、３００ｓｃｃｍである。
また、チャンバ圧力は２０Ｐａ、マイクロ波パワーは、
２００Ｗであった。
【００１９】３０分反応させた後、多結晶シリコン膜上
に約１２０オングストロームの酸化膜が形成された。次
に、硫酸と過酸化水素水を１：１に混合した水溶液を５
０度に加熱したものに１分浸した後、超純水にて洗浄し
た。これらの膜の表面にアルミニウム電極を真空蒸着に
て形成し、リーク電流特性を測定した。その結果、酸に
浸したものは約１０．３ＭＶ／ｃｍの耐圧を示しのに対
し、酸溶液に浸さないものは約８．２ＭＶ／ｃｍの耐圧
しか得られなかった。
に約１２０オングストロームの酸化膜が形成された。次
に、硫酸と過酸化水素水を１：１に混合した水溶液を５
０度に加熱したものに１分浸した後、超純水にて洗浄し
た。これらの膜の表面にアルミニウム電極を真空蒸着に
て形成し、リーク電流特性を測定した。その結果、酸に
浸したものは約１０．３ＭＶ／ｃｍの耐圧を示しのに対
し、酸溶液に浸さないものは約８．２ＭＶ／ｃｍの耐圧
しか得られなかった。
【００２０】
【実施例３】図１に示す反応装置にホウ素をドープした
Ｓｉ単結晶基板１をセットし、四フッ化メタンと酸素の
混合ガスをプラズマ発生用の石英チューブ３を通して反
応チャンバ２に運ぶ。石英チューブ外側から、２．４５
ＧＨｚのマイクロ波を照射し、プラズマを形成して、プ
ラズマ形成後のガスを四フッ化エチレン樹脂製のチュー
ブ４を通して、チャンバ内の基板上方からガスを吹き付
ける。
Ｓｉ単結晶基板１をセットし、四フッ化メタンと酸素の
混合ガスをプラズマ発生用の石英チューブ３を通して反
応チャンバ２に運ぶ。石英チューブ外側から、２．４５
ＧＨｚのマイクロ波を照射し、プラズマを形成して、プ
ラズマ形成後のガスを四フッ化エチレン樹脂製のチュー
ブ４を通して、チャンバ内の基板上方からガスを吹き付
ける。
【００２１】このときの基板温度は約３０℃、四フッ化
メタンガス、酸素の流量は、それぞれ１５０、３００ｓ
ｃｃｍである。また、チャンバ圧力は２０Ｐａ、マイク
ロ波パワーは、２００Ｗであった。３０分反応させた
後、シリコン単結晶上に約１００オングストロームの酸
化膜が形成された。次に、硝酸と過酸化水素水を１：２
に混合した水溶液を室温において１分浸した後、超純水
にて洗浄した。
メタンガス、酸素の流量は、それぞれ１５０、３００ｓ
ｃｃｍである。また、チャンバ圧力は２０Ｐａ、マイク
ロ波パワーは、２００Ｗであった。３０分反応させた
後、シリコン単結晶上に約１００オングストロームの酸
化膜が形成された。次に、硝酸と過酸化水素水を１：２
に混合した水溶液を室温において１分浸した後、超純水
にて洗浄した。
【００２２】これらの膜の表面にアルミニウム電極を真
空蒸着にて形成し、リーク電流特性を測定した。その結
果、酸に浸したものは約９．２ＭＶ／ｃｍの耐圧を示し
のに対し、酸溶液に浸さないものは約８．６ＭＶ／ｃｍ
の耐圧しか得られなかった。
空蒸着にて形成し、リーク電流特性を測定した。その結
果、酸に浸したものは約９．２ＭＶ／ｃｍの耐圧を示し
のに対し、酸溶液に浸さないものは約８．６ＭＶ／ｃｍ
の耐圧しか得られなかった。
【００２３】
【発明の効果】従来ＬＳＩ用絶縁膜の形成法は、ＣＶＤ
法の場合で約５００度以上、熱酸化の場合で９００℃以
上の温度が必要であるのに対し、本発明によれば、３０
０度以下の低温にて耐圧の高い成膜することが可能であ
り、ＬＳＩ製造プロセスの低温化に効果がある。
法の場合で約５００度以上、熱酸化の場合で９００℃以
上の温度が必要であるのに対し、本発明によれば、３０
０度以下の低温にて耐圧の高い成膜することが可能であ
り、ＬＳＩ製造プロセスの低温化に効果がある。
【図１】絶縁膜製造用反応装置の概略図である。
【図２】作成したサンプルのリーク電流測定結果であ
る。
る。
１ Ｓｉ単結晶基板 ２ 反応チャンバ ３ 石英チューブ ４ チューブ ５ マイクロ波導波管
Claims (4)
- 【請求項１】 シリコン層表面に酸化ガスとフッ化炭素
ガスとの混合ガスを前記シリコン層と反応させて被膜を
形成し、次いで前記形成された被膜を酸化剤にさらすこ
とによって、シリコン酸化物の絶縁膜を形成することを
特徴とする半導体装置用絶縁膜の製造方法。 - 【請求項２】 酸化ガスがＯ2 またはＯ3 であり、フッ
化炭素ガスがＣＦ4 であることを特徴とする請求項１に
記載の半導体装置用絶縁膜の製造方法。 - 【請求項３】 混合ガスのプラズマにより発生した活性
種を用い、被膜形成温度が３００℃以下であることを特
徴とする請求項１に記載の半導体装置用絶縁膜の製造方
法。 - 【請求項４】 酸化剤が過酸化水素、硫酸、塩酸もしく
は硝酸の水溶液、またはこれらのうち２種以上を混合さ
せた水溶液を用いることを特徴とする請求項１に記載の
半導体装置用絶縁膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9239295A JPH08288282A (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 半導体装置用絶縁膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9239295A JPH08288282A (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 半導体装置用絶縁膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08288282A true JPH08288282A (ja) | 1996-11-01 |
Family
ID=14053154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9239295A Withdrawn JPH08288282A (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 半導体装置用絶縁膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08288282A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003273083A (ja) * | 2002-03-15 | 2003-09-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマ処理装置 |
| JP2004111737A (ja) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Fasl Japan Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| WO2014087592A1 (ja) * | 2012-12-06 | 2014-06-12 | 株式会社フジキン | 原料気化供給装置 |
-
1995
- 1995-04-18 JP JP9239295A patent/JPH08288282A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003273083A (ja) * | 2002-03-15 | 2003-09-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマ処理装置 |
| JP2004111737A (ja) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Fasl Japan Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| WO2014087592A1 (ja) * | 2012-12-06 | 2014-06-12 | 株式会社フジキン | 原料気化供給装置 |
| JP2014114463A (ja) * | 2012-12-06 | 2014-06-26 | Fujikin Inc | 原料気化供給装置 |
| TWI503443B (zh) * | 2012-12-06 | 2015-10-11 | Fujikin Kk | Raw material gasification supply device |
| CN104822858B (zh) * | 2012-12-06 | 2017-08-01 | 株式会社富士金 | 原料气化供给装置 |
| US9994955B2 (en) | 2012-12-06 | 2018-06-12 | Fujikin Incorporated | Raw material vaporization and supply apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020702 |