JPS59217332A - 二酸化硅素膜の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、基板上に二酸化硅素膜を形成する方法に関
し、特にこの方法により形成された膜は半導体素子の絶
縁膜などに適す仝。

従来、二酸化硅素膜の製造方法として、スパッタリング
法が一般的に用いられており、この方法を実施するため
の装置として第１図に示すものがあった。図において、
（１）は真空容器すなわち真空ベルジャ、（２Ｌ　（３
）は電極であり、それぞれ（２）は陽極、（３）は陰極
、（４）はガス導入口、（５）は陽極（２）忙取り付け
られた基板、（６）は陰極（３）に取り付けられ九ター
ゲットである。

次にこの装置を用いた二酸化硅素膜の製造方法について
説明する。真空ベルジャ（１）内にガス導入口（４）よ
りアルゴンガスを注入して電極（２Ｌ　（３）に電界を
かけると、アルゴンガスはイオン化してＡｒ＋となり陰
極（３）の二酸化硅素のターゲット（６）に衝突する。

このために、二酸化硅素の分子が真空ベルジャ（１）内
に飛び出して、陽極（２）の基板（５）に付着する。こ
れによって、基板（５）上に二酸化硅素の膜を形成する
ものである。

しかし、このような従来の二酸化硅素膜の製造方法は次
のような欠点を有する。まず、完全な二酸化硅素膜が形
成されず、全体的に酸素不足の膜が形成される。また、
形成された膜が多孔質であるため、低密度となる。更に
、アルゴンガスが一部二酸化硅素膜中に混入する等の要
因のため、信頼性が重視され、高品質な二酸化硅素膜が
要求される半導体用には適゛さない。なお、上記酸素不
足の膜が形成されるのを防ぐために、基板（５）を８０
０℃以上に加熱して酸化を促進する方法もあるが、基板
（５）として半導体を用いる半導体プロセスで、基板上
にアルミニウム等による配線が施こされている場合、こ
のアルミニウムが融けてしまう等の欠点を有している。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、硅素または硅素化合物よりなる原
料を加熱して蒸気化する第１の工程、蒸気化された上記
原料および雰囲気中の酸素をイオン化する第２の工程、
並びにイオン化された上記原料および酸素を基板に衝突
するように加速する第３の工程、以上の工程を酸素雰囲
気の真空中で施こし、上記基板に二酸化硅素を蒸着する
ことにより、良質の二酸化硅素膜を得ることを目的とし
ている。

以下、この発明の一実施例を図をもとに説明する。第２
図はこの発明の一実施例による方法を実施するための装
置を示し、図において、（７）は原料（８）を充填する
密閉形るつぼ、（９）は蒸気が噴出するノズル、（１０
）は密閉形るつぼ（７）を加熱するヒータ、　（１１）
はノズル（９）より噴出した蒸気および雰囲気中の酸素
をイオン化するための電子を放出するフィラメント、（
１２）は形成されたイオンを加速し基板（５）に到達さ
せる加速電極、（１３）は真空ベルジャ（１）内に酸素
ガスを導入する酸素ガス導入口である。

次にこの装置を用いた二酸化硅素膜の製造方法について
説ＩＪＪする。まず、原料（８）として二酸化硅素の粉
末を密閉形るつぼ（７）内に充填し、ヒータ（（０）に
より密閉形るつぼ（７）を加熱する。高温で加熱するこ
とにより、るつぼ（７）内の二酸化硅素は蒸気化する。

この蒸気はノズル（９）より真空ベルジャ（１）に噴出
し、一般にクラスタとなる。また（同時に、酸素ガス導
入口（１３）より酸素力°スを導入し、真空ベルジャ（
１）内の酸素分圧を５Ｘ　１Ｏ−６Ｔｏｒｒ〜ｌＸｌ０
　’ＴＯｒｒとする。次に、ノズル（９）より］賓出し
たクラスタ蒸気および酸素ガス導入口（１３）より導入
された酸素ガスは、フイラメン）　（１１）より放射さ
れた電子によりイオン化される。このようにしてＪ形成
されたイオンは、基板（５）と加速電極（１２）との間
の電圧によって加速されて中性粒子と共に基板（５）に
衝突踵蒸着する。この場合の蒸着速度は１〜１０人／ｓ
ｅｃであり、基板（５）に衝突する原料（８）の分子数
に対し、同じく衝突する酸素の分子数は単位面積当りで
１０倍以上となっている。つまり、二酸化硅素膜るつぼ
（７）内で加熱し蒸発した際に分解して酸素不足の状態
になりやすい。このため、酸素力°ス導入口（１３）よ
り酸素ガスを導入し、これをイオン化させ反応を起こさ
せやすくすることにより、真空ベルジャ（１）内の酸素
分圧を低く保ったままで良質の二酸化硅素膜が形成でき
る。

表ＩＫ上記この発明の一実施例により形成された二酸化
硅素膜と従来のスパッタリング法により形成された二酸
化硅素膜との比較を示す。

表１　二酸化硅素膜の比較 但し、エツチングレートの測定にはＨＦ／ＮＨ４Ｆ＝１
／１５の溶液を用いた。

上表に示した通り、この発明による方法で形成された二
酸化硅素膜では、赤外線吸収のピーク位置が低波長側ヘ
シフトし、半値幅が小さくなっており、酸化が充分性な
われていると考えられる。

また、エツチングレートも小さく気密質で高密度の膜が
形成されている。さらに、不純物も検出されていない。

また上記のように、この発明の方法によると酸化が充分
に行なわれるので、酸素不足の膜が形成されるのを防ぐ
ために基板（５）を８００℃以上に加熱することもなく
、４００℃以下の低温で良質の二酸化硅素膜が得られ、
特に良質の二酸化硅素膜を必要とする半導体素子の絶縁
膜などに適する。

なお、上記実施例では原料（８）として二酸化硅素を用
いた場合を示したが、硅素や一酸化硅素などの硅素化合
物であってもよく、これらのうちの一種類あるいは複数
種の混合物であってもよい。また、粉末に限るものでは
ない。

また、上記実施例では酸素ガス導入口（１３）から真空
ベルジャ（１）内に酸素ガスを導入し、ベルジャ（１）
内の酸素分圧を均一にした場合を示したが、イオン化を
行なうフィラメント（１１）付近または基板（５）付近
のみの酸素分圧を上昇させる構造にしてもよく、上記実
施例上同様の効果を奏する。

以上のように、この発明によれば硅素または硅素化合物
よりなる原料を加熱して蒸気化する第１１　　　　の工
程、蒸気化された上記原料および雰囲気中の酸素をイオ
ン化する第２の工程、並びにイオン化された上記原料お
よび酸素を基板に衝突するように加速するｇｇ３の工程
、以上の工程を酸素雰囲気の真空中で施こすことＫより
、上記基板に二酸化硅素を蒸着するようにしたので、良
質の二酸化硅素膜が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の方法による二酸化硅素膜形成装置を示す
構成図、第２図はこの発明の一実施例忙よる方法を実施
するための装置を示す構成図である。 図におい又、（１）は真空ベルジャ、（５）は基板、（
７）は密閉形るつぼ、（８）は原料、（９）ノズル、（
１０）けヒータ、（１１）はフィラメント；　（１２）
は加速電極、（工３）は酸素ガス導入口である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示すものと
する。 代理人大岩　増雄 第１図 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）硅素または硅素化合物よシなる原料を加熱して蒸
   気化する第１の工程、蒸気化された上記原料および雰囲
   気中の酸素をイオン化する第２の工程、並びにイオン化
   された上記原料および酸素を基板に衝突するように加速
   する第３の工程、以上の工程を酸素雰囲気の真空中で施
   こすことにより、上記基板に二酸化硅素を蒸着する二酸
   化硅素膜の製造方法。
2. （２）原料は二酸化硅素、−酸化硅素、および硅素のう
   ちの少なくとも一種である特許請求の範囲第１項記載の
   二酸化硅素膜の製造方法。
3. （３）基板に衝突する原料の分子数に対し、衝突する酸
   素の分子数が単位面積当りで１０倍以上となるように真
   空中の酸素分圧を調整したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の二酸化硅素膜の製造方法
   。