JPS59114827A - 酸化シリコン膜の製造方法 - Google Patents
酸化シリコン膜の製造方法Info
- Publication number
- JPS59114827A JPS59114827A JP57223052A JP22305282A JPS59114827A JP S59114827 A JPS59114827 A JP S59114827A JP 57223052 A JP57223052 A JP 57223052A JP 22305282 A JP22305282 A JP 22305282A JP S59114827 A JPS59114827 A JP S59114827A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- substrate
- spattering
- internal stress
- electrodes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/10—Glass or silica
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
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
【発明の詳細な説明】
く技術分野〉
本発明はスパッタリング法によって酸化シリコン（以下
Ｓｉ ０２と略記する）膜を作成するための製造方法に
関するものである。
Ｓｉ ０２と略記する）膜を作成するための製造方法に
関するものである。
〈従来技術〉
集積回路が高密度化するにつれて、パターンが微細化す
るさ共に多層配線や積層構造が用いられるようにな９、
半導体回路素子の構造が非常に複雑になって、絶縁膜と
してのＳｉＯ２，や窒化膜にも厳しい特性が要求される
ようになってきた。このような高密度集積回路素子に用
いる５ｉ０２は最近ではスパッタリング法によって作成
することが多い。しかし従来から行われているスパッタ
リング法によって作成した５ｉ０２膜は、作成後の熱処
理で膜の内部応力が大きく変化したり、また５１０２膜
を堆積している基板にソリを生じさせ、なかには基板か
ら剥離して所期の目的を達成し得ない事態がしばしば生
じていた。
るさ共に多層配線や積層構造が用いられるようにな９、
半導体回路素子の構造が非常に複雑になって、絶縁膜と
してのＳｉＯ２，や窒化膜にも厳しい特性が要求される
ようになってきた。このような高密度集積回路素子に用
いる５ｉ０２は最近ではスパッタリング法によって作成
することが多い。しかし従来から行われているスパッタ
リング法によって作成した５ｉ０２膜は、作成後の熱処
理で膜の内部応力が大きく変化したり、また５１０２膜
を堆積している基板にソリを生じさせ、なかには基板か
ら剥離して所期の目的を達成し得ない事態がしばしば生
じていた。
５１０２膜が単に半導体基板表面を被う保護膜としてや
、１〜２層程度の比較的少ない積層構造からなる多層配
線用の層間絶縁膜として利用している限シでは、上記の
ような従来方法によって作成した膜でも利用することが
できる。しかし集積度の飛躍的な向上のもとに開発が進
められている積層高密度集積回路素子のデバイス間に介
挿する絶縁膜としては、上記従来方法によって作成した
５１０２膜では問題がある。
、１〜２層程度の比較的少ない積層構造からなる多層配
線用の層間絶縁膜として利用している限シでは、上記の
ような従来方法によって作成した膜でも利用することが
できる。しかし集積度の飛躍的な向上のもとに開発が進
められている積層高密度集積回路素子のデバイス間に介
挿する絶縁膜としては、上記従来方法によって作成した
５１０２膜では問題がある。
即ち第１図は従来から提案されている積層高密度集積回
路素子の断面図で、実際には更に多層に積層されるが、
図が複雑になるのを避けるため集積回路デバイス１０．
２０を２層に積層した例を示す。シリコン基板１１に不
純物拡散領域１２．１２等を作成し、適宜配線１３によ
って電気的接続を施こした第１層目のデバイス表面上に
、第２デバイス２０を積層するが、両デバイス１０．２
０間にはデバイス間の電気的絶縁を図るために絶縁膜３
０を介挿する。回路を作成した第１層目デバイス１０上
に絶縁膜３０を被着した後、第２層目デバイス２０のだ
めのポリシリコン膜２１を形成し、該ポリシリコン膜２
１内の一部の領域にレーザー光を照射してレーザーアニ
ールによって上記ポリシリコンを単結晶化する。単結晶
化した領域にＰ或いはＮ型の不純物を導入して回路素子
を作成し、第２層目デバイス２０を作成する。同様に第
２層目デバイス２０上にも絶縁膜を介して順次集積回路
デバイスを積層し、少なくとも５層以上にデバイスを積
層して非常に集積度の高い三次元回路素子とする。
路素子の断面図で、実際には更に多層に積層されるが、
図が複雑になるのを避けるため集積回路デバイス１０．
２０を２層に積層した例を示す。シリコン基板１１に不
純物拡散領域１２．１２等を作成し、適宜配線１３によ
って電気的接続を施こした第１層目のデバイス表面上に
、第２デバイス２０を積層するが、両デバイス１０．２
０間にはデバイス間の電気的絶縁を図るために絶縁膜３
０を介挿する。回路を作成した第１層目デバイス１０上
に絶縁膜３０を被着した後、第２層目デバイス２０のだ
めのポリシリコン膜２１を形成し、該ポリシリコン膜２
１内の一部の領域にレーザー光を照射してレーザーアニ
ールによって上記ポリシリコンを単結晶化する。単結晶
化した領域にＰ或いはＮ型の不純物を導入して回路素子
を作成し、第２層目デバイス２０を作成する。同様に第
２層目デバイス２０上にも絶縁膜を介して順次集積回路
デバイスを積層し、少なくとも５層以上にデバイスを積
層して非常に集積度の高い三次元回路素子とする。
」１記積層高密度集積回路素子において、各層のデバイ
スを作成する過程でしばしば熱工程や熱処理が必要にな
る。しかしデバイス間に介挿する絶縁膜は上記のような
熱処理やその他の作業環境に晒しても変形したりデバイ
ス表面から剥離してはならない。そのためにはデバイス
表面に作成した絶縁膜は、膜作成後の熱工程や熱処理に
よって内部応力が変化しないことが望ましい。しかし従
来のスパッタリング方法によって作成した５ｉ０２膜は
薄膜中の内部応力が熱処理中に変化し、そのために膜自
身に亀裂が入ったり、ＳｉＯ２膜を堆積したシリコン基
板が変形する等の不都合があった。
スを作成する過程でしばしば熱工程や熱処理が必要にな
る。しかしデバイス間に介挿する絶縁膜は上記のような
熱処理やその他の作業環境に晒しても変形したりデバイ
ス表面から剥離してはならない。そのためにはデバイス
表面に作成した絶縁膜は、膜作成後の熱工程や熱処理に
よって内部応力が変化しないことが望ましい。しかし従
来のスパッタリング方法によって作成した５ｉ０２膜は
薄膜中の内部応力が熱処理中に変化し、そのために膜自
身に亀裂が入ったり、ＳｉＯ２膜を堆積したシリコン基
板が変形する等の不都合があった。
〈発明の目的〉
本発明は上記従来の製造方法によって作成した５１０２
膜の問題点に鑑みてなされたもので、熱工程や熱処理に
拘わらずスパッタリング時の内部応力がほとんど変化し
ない熱的に安定なＳｉＯ２膜を得ることができる製造方
法を提供することである。
膜の問題点に鑑みてなされたもので、熱工程や熱処理に
拘わらずスパッタリング時の内部応力がほとんど変化し
ない熱的に安定なＳｉＯ２膜を得ることができる製造方
法を提供することである。
〈実施例〉
マグネトロンスパッタリング装置の反応槽に設けられた
相対向する電極の一方に被スノくツタ材料をセットし、
他方の電極に、５ｉ０２膜を堆積すべき集積回路デバイ
ス基板をセットする。集積回路デバイス基板をセットし
た電極側は加熱手段を備え、スパッタリング中の基板を
所定温度に加熱保持する。各電極に材料をセットした後
反応槽内に、所定の不活性ガスを導入し、電極間に電源
を供給する。スパッタリング装置の稼動によって高周波
電圧が電極間に印加され、被スパツタ材料から飛び出し
た５１０２膜作成のための分子或いは原子が基板表面に
堆積し、基板表面に８１０２薄膜を作成する。
相対向する電極の一方に被スノくツタ材料をセットし、
他方の電極に、５ｉ０２膜を堆積すべき集積回路デバイ
ス基板をセットする。集積回路デバイス基板をセットし
た電極側は加熱手段を備え、スパッタリング中の基板を
所定温度に加熱保持する。各電極に材料をセットした後
反応槽内に、所定の不活性ガスを導入し、電極間に電源
を供給する。スパッタリング装置の稼動によって高周波
電圧が電極間に印加され、被スパツタ材料から飛び出し
た５１０２膜作成のための分子或いは原子が基板表面に
堆積し、基板表面に８１０２薄膜を作成する。
第２図は、マグネトロンスパッタリング法によって作成
した５１０２膜の内部応力とスパッタリング時の基板温
度との関係を、スパッタリング後の熱処理条件をパラメ
ーターとして図示したものである。ただしスパッタリン
グ時のＲＦノぐワー密度はいずれも５．５ ｗＡａに設
定して５１０２膜が作成されている。図において曲線Ａ
はスノぐツタリングによって基板上に堆積した後特に熱
処理を施こしていない５ｉ０２膜について、曲線Ｂはス
ノくツタ１ノング後６００℃で１時間の熱処理を施こし
た５１０２膜、曲線Ｃはスパッタリング後８００℃で１
時間の熱処理を施こした５ｉ０２膜について、夫々スノ
くツタリング中の基板保持温度によってどのように膜の
内部応力が変化するかを測定したものである０図から明
らかなように、曲線Ａ、Ｂ、Ｃは基板温度約２００℃近
傍でほぼ同程度の内部応力を示し、これは基板温度を選
ぶことによってスノくツタ１ノング後の熱処理に拘わら
ず膜の内部応力力玉変イヒしないことを示し、熱的に安
定なＳｉ ０２膜が得られたことを示す。熱的に安定な
内部応力をもつ５１０２膜を作成する基板温度は、上述
の約２００℃に限られるものではなく、スノくツタリン
グ時のＲＦノくワー密度によって変化する。ＲＦノくワ
ー密度によって選ぶべき基板温度は変化するが、ス・ゞ
ツタ１ノング時の電気的条件に対応して基板温度を選ぶ
ことにより、熱処理による膜の内部応ブフの変イヒは１
１とんどなく、安定した５１０２膜になる。
した５１０２膜の内部応力とスパッタリング時の基板温
度との関係を、スパッタリング後の熱処理条件をパラメ
ーターとして図示したものである。ただしスパッタリン
グ時のＲＦノぐワー密度はいずれも５．５ ｗＡａに設
定して５１０２膜が作成されている。図において曲線Ａ
はスノぐツタリングによって基板上に堆積した後特に熱
処理を施こしていない５ｉ０２膜について、曲線Ｂはス
ノくツタ１ノング後６００℃で１時間の熱処理を施こし
た５１０２膜、曲線Ｃはスパッタリング後８００℃で１
時間の熱処理を施こした５ｉ０２膜について、夫々スノ
くツタリング中の基板保持温度によってどのように膜の
内部応力が変化するかを測定したものである０図から明
らかなように、曲線Ａ、Ｂ、Ｃは基板温度約２００℃近
傍でほぼ同程度の内部応力を示し、これは基板温度を選
ぶことによってスノくツタ１ノング後の熱処理に拘わら
ず膜の内部応力力玉変イヒしないことを示し、熱的に安
定なＳｉ ０２膜が得られたことを示す。熱的に安定な
内部応力をもつ５１０２膜を作成する基板温度は、上述
の約２００℃に限られるものではなく、スノくツタリン
グ時のＲＦノくワー密度によって変化する。ＲＦノくワ
ー密度によって選ぶべき基板温度は変化するが、ス・ゞ
ツタ１ノング時の電気的条件に対応して基板温度を選ぶ
ことにより、熱処理による膜の内部応ブフの変イヒは１
１とんどなく、安定した５１０２膜になる。
上記のような結果に基づいて、マク゛ネトロンスバッタ
リング法によりＲＦパワー密度５．５ ＷＡｒＡ、基板
温度２００℃で形成したＳｉＯ２膜を、温度を変えて１
時間熱処理したところ、第３図に示すように熱処理温度
に拘わらず膜の内部応力は変化せずほぼ一定値のままで
あった。このように熱によって内部応力が変化しないＳ
ｉＯ２膜は、高密度集積回路素子のデバイス間絶縁膜と
して非常に好都合である。
リング法によりＲＦパワー密度５．５ ＷＡｒＡ、基板
温度２００℃で形成したＳｉＯ２膜を、温度を変えて１
時間熱処理したところ、第３図に示すように熱処理温度
に拘わらず膜の内部応力は変化せずほぼ一定値のままで
あった。このように熱によって内部応力が変化しないＳ
ｉＯ２膜は、高密度集積回路素子のデバイス間絶縁膜と
して非常に好都合である。
尚上記実施例はマグネトロンスパッタリング法を用いて
５ｉ０２膜を作成する場合を挙げたが、ＤＣスパッタ法
、ＲＦスパッタ法、或いは反応性スパッタ法でも同様に
本発明を適用するとさができる。
５ｉ０２膜を作成する場合を挙げたが、ＤＣスパッタ法
、ＲＦスパッタ法、或いは反応性スパッタ法でも同様に
本発明を適用するとさができる。
〈効果〉
以−Ｌ本発明のように、スパッタリング時の電力俳給条
件に対応した基板温度に選んでスパッタリングすること
によシ、基板上に堆積した５ｉｏ２膜はスパッタリング
後の熱工程や熱処理による膜の内部応力の変化がほとん
どなく、従って堆積した基板にも無理な力が作用せず、
膜に亀裂が生じたりすることなく安定した５ｉ０２膜を
得ることができる。
件に対応した基板温度に選んでスパッタリングすること
によシ、基板上に堆積した５ｉｏ２膜はスパッタリング
後の熱工程や熱処理による膜の内部応力の変化がほとん
どなく、従って堆積した基板にも無理な力が作用せず、
膜に亀裂が生じたりすることなく安定した５ｉ０２膜を
得ることができる。
第１図は積層高密度集積素子の概略断面図、第２図は本
発明を説明するだめの熱処理条件をパラメーターにして
測定した基板温度と内部応力との関係図、第３図は本発
明を説明するための膜の内部応力と熱処理温度との関係
を示す図である。 第１図 第２ｒＸＵ 第３図
発明を説明するだめの熱処理条件をパラメーターにして
測定した基板温度と内部応力との関係図、第３図は本発
明を説明するための膜の内部応力と熱処理温度との関係
を示す図である。 第１図 第２ｒＸＵ 第３図
Claims (1)
- １ スパッタリング法によって酸化シリコン膜を作成す
る方法において、スパッタリング時のＲＦパワー密度及
び基板温度を、スパッタリング後の熱処理条件に拘わら
ず、基板上に堆積した酸化シリコン膜の内部応力がほぼ
変化しない値に選んで作成することを特徴とする酸化シ
リコン膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57223052A JPS59114827A (ja) | 1982-12-21 | 1982-12-21 | 酸化シリコン膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57223052A JPS59114827A (ja) | 1982-12-21 | 1982-12-21 | 酸化シリコン膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59114827A true JPS59114827A (ja) | 1984-07-03 |
| JPH029449B2 JPH029449B2 (ja) | 1990-03-02 |
Family
ID=16792077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57223052A Granted JPS59114827A (ja) | 1982-12-21 | 1982-12-21 | 酸化シリコン膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59114827A (ja) |
-
1982
- 1982-12-21 JP JP57223052A patent/JPS59114827A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH029449B2 (ja) | 1990-03-02 |
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