JPS61284578A - 酸化珪素作製方法 - Google Patents
酸化珪素作製方法Info
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- JPS61284578A JPS61284578A JP12768285A JP12768285A JPS61284578A JP S61284578 A JPS61284578 A JP S61284578A JP 12768285 A JP12768285 A JP 12768285A JP 12768285 A JP12768285 A JP 12768285A JP S61284578 A JPS61284578 A JP S61284578A
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- silicon
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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】
この発明は、熱、光化学反応を用いた気相反応方法（以
下ＣＶＤ法という）により弗素が添加された酸化珪素、
例えば半導体エレクトロニクス用のパッシベイション被
膜またはゲイト絶縁膜を作製する方法に関する。
下ＣＶＤ法という）により弗素が添加された酸化珪素、
例えば半導体エレクトロニクス用のパッシベイション被
膜またはゲイト絶縁膜を作製する方法に関する。
この発明は弗素が添加され５ｉ−Ｆ結合または酸化珪素
中に不純物として含有するＮａとＮａＦ結合を有する可
動イオンを十分中和した酸化珪素を作製する方法に関す
る。
中に不純物として含有するＮａとＮａＦ結合を有する可
動イオンを十分中和した酸化珪素を作製する方法に関す
る。
この発明は珪素の弗素化物であるＨ２Ｓ１Ｆｚ、 ＨＳ
ｉｈ。
ｉｈ。
ＨｓＳｉＦ、５ｉＦｚまたは５ｉｚＦａより選ばれた弗
化物珪素気体と酸素または酸素の窒素化物とを反応せし
め、酸化珪素被膜を８００°Ｃ以下の温度好ましくは室
温〜５００℃例えば３００℃で形成する方法に関する。
化物珪素気体と酸素または酸素の窒素化物とを反応せし
め、酸化珪素被膜を８００°Ｃ以下の温度好ましくは室
温〜５００℃例えば３００℃で形成する方法に関する。
従来、酸化珪素膜を作製せんとするには、グロー放電法
を用いたプラズマ気相反応方法によりシラン（ＳｉＨｎ
）とアンモニア（Ｎｅｏ）とを反応せしめ、２００〜４
００℃の基板温度にて被膜を作製していた。
を用いたプラズマ気相反応方法によりシラン（ＳｉＨｎ
）とアンモニア（Ｎｅｏ）とを反応せしめ、２００〜４
００℃の基板温度にて被膜を作製していた。
しかしかかる酸化珪素膜は、その膜内にナトリューム等
の可動イオンを生ずる。そしてこの電荷のため、ＭＯＳ
、 ＩＣ等のゲイト絶縁膜、ファイナル・コーティング
として用いることができなかった。
の可動イオンを生ずる。そしてこの電荷のため、ＭＯＳ
、 ＩＣ等のゲイト絶縁膜、ファイナル・コーティング
として用いることができなかった。
この方法においては、気相法で生成された酸化珪素中に
ナトリュームイオン及びボイドを残存してしまう。
ナトリュームイオン及びボイドを残存してしまう。
このため実用上において珪素のクラスタが作られにくい
緻密かつ絶縁破壊電圧も５ Ｘ １ｏ６Ｖ／ｃｍ以上を
有する珪素化物気体を用いた気相法による酸化珪素被膜
を作製する方法が求められていた。
緻密かつ絶縁破壊電圧も５ Ｘ １ｏ６Ｖ／ｃｍ以上を
有する珪素化物気体を用いた気相法による酸化珪素被膜
を作製する方法が求められていた。
本発明はかかる目的のため、即ち珪素の弗素化物特に好
ましくは５ｉＪｂと二酸化窒素（ＮＺＯ）を用いること
により窒化珪素を作製せんとするものである。
ましくは５ｉＪｂと二酸化窒素（ＮＺＯ）を用いること
により窒化珪素を作製せんとするものである。
その主たる反応式は非水素化物の５ｉＪ６またはＨ２Ｓ
１Ｆ２を用いる場合、それぞれ ２５ｉＪ６ ＋ ２ＮｚＯ５ｉＪ４＋ ３ＳｉＦ４＋
２８２Ｈ，ＳｉＦ２＋２ＮｚＯ−Ｓｉｎｇ ＋２ＨＦ
＋ ２ＮＺである。
１Ｆ２を用いる場合、それぞれ ２５ｉＪ６ ＋ ２ＮｚＯ５ｉＪ４＋ ３ＳｉＦ４＋
２８２Ｈ，ＳｉＦ２＋２ＮｚＯ−Ｓｉｎｇ ＋２ＨＦ
＋ ２ＮＺである。
これらより、弗素化珪化物気体として５ｉｚＦ６または
５ｉＪＢさらに上記の反応によって余剰生成物である弗
化物を１％以下の量とし、もし生成物中にナトリューム
が残存する場合はよりナトリュームと強い反応力を示す
。そのため、５００℃以下の温度での低温で形成される
被膜中に実質的に可動ナトリュー声イオンを除去するこ
とを北できる。
５ｉＪＢさらに上記の反応によって余剰生成物である弗
化物を１％以下の量とし、もし生成物中にナトリューム
が残存する場合はよりナトリュームと強い反応力を示す
。そのため、５００℃以下の温度での低温で形成される
被膜中に実質的に可動ナトリュー声イオンを除去するこ
とを北できる。
以下に図面に従って本発明を記す。
第１図は、本発明に用いられた光ＣｖＯまたは熱ＣＶＤ
装置の概要を示す。
装置の概要を示す。
図面において、反応容器または真空容器（１）は石英か
らなっている。基板（２）はヒータ（３）で下側から加
熱されたホルダ（２２）上に配設され、室温〜９００°
Ｃ好ましくは室温〜５００℃例えば３００℃に加熱され
ている。ドーピング系は流量計（６） 、 （２６）
。
らなっている。基板（２）はヒータ（３）で下側から加
熱されたホルダ（２２）上に配設され、室温〜９００°
Ｃ好ましくは室温〜５００℃例えば３００℃に加熱され
ている。ドーピング系は流量計（６） 、 （２６）
。
バルブ（７）よりなり、Ｎ２０および窒素をそれぞれ（
１０） 、 （９）より供給される。また珪素の弗素化
物は（１１）より供給される。珪素の弗素化物としてこ
こ’ｔ？＆ｔｓｉ、Ｆ°４用パフ・ ９
さらに排気口より圧力調整バルブ（ｉ齢、ストップバル
ブ（１３）をへて、真空ポンプ（１４）より排気させた
。光化学反応させるため、３００ｎｍ以下の波長の発生
ランプ（低圧水銀ランプ、ウシオ電機製。
１０） 、 （９）より供給される。また珪素の弗素化
物は（１１）より供給される。珪素の弗素化物としてこ
こ’ｔ？＆ｔｓｉ、Ｆ°４用パフ・ ９
さらに排気口より圧力調整バルブ（ｉ齢、ストップバル
ブ（１３）をへて、真空ポンプ（１４）より排気させた
。光化学反応させるため、３００ｎｍ以下の波長の発生
ランプ（低圧水銀ランプ、ウシオ電機製。
石英を合成石英製に改造したｔｌＬｌ −４５Ｆ、Ｌ２
−Ｎ−１） （４）を１０本及びそれに伴う電源系（５
）を用いた。
−Ｎ−１） （４）を１０本及びそれに伴う電源系（５
）を用いた。
さらにこのランプ室（２８）を排気系に連結し、真空引
きした。このランプ室に反応性気体の逆流を防ぐため、
（２４）より窒素ガスを若干導入し、ヒータ（２５）に
て６００℃に加熱し分解した。さらにランプ室（２８）
は反応室（１）と同じ圧力として窓の石英ガラス（２６
）が破損しないようにバルブ（２７）にて調整した。か
くすると発生源より反応室に至る前の大気中の水蒸気に
よる１８４ ｎｍの短波長光の吸収損を防ぐことができ
た。さらに基板（２）、ホルダ（２２）の加熱用のハロ
ゲン加熱ヒータ（３）が反応空間（１）の下側に設けら
れている。
きした。このランプ室に反応性気体の逆流を防ぐため、
（２４）より窒素ガスを若干導入し、ヒータ（２５）に
て６００℃に加熱し分解した。さらにランプ室（２８）
は反応室（１）と同じ圧力として窓の石英ガラス（２６
）が破損しないようにバルブ（２７）にて調整した。か
くすると発生源より反応室に至る前の大気中の水蒸気に
よる１８４ ｎｍの短波長光の吸収損を防ぐことができ
た。さらに基板（２）、ホルダ（２２）の加熱用のハロ
ゲン加熱ヒータ（３）が反応空間（１）の下側に設けら
れている。
以下にその実施例を示す。
実施例１
この実施例は５ｉ２Ｆ、とＮ２０との光化学反応により
酸化珪素を石英管内に作製せんとしたものである。
酸化珪素を石英管内に作製せんとしたものである。
第１図において、ヒータ（３）にて基板を３００℃に加
熱して窒化珪素膜を形成するための珪素基板（２）をヒ
ータ上方のボートホルダ（２２）上に配設している。さ
らにバルブ（１０）を開にして、Ｎ、Ｏを導入した。さ
らに５ｉｚＦａを３ｃｃ／分の流量として５ｉ２Ｆ。
熱して窒化珪素膜を形成するための珪素基板（２）をヒ
ータ上方のボートホルダ（２２）上に配設している。さ
らにバルブ（１０）を開にして、Ｎ、Ｏを導入した。さ
らに５ｉｚＦａを３ｃｃ／分の流量として５ｉ２Ｆ。
／Ｎ２０ ＝ １／ ５の割合および窒素を２５ｃｃ／
分の流量にて導入した。反応容器内圧力は０．１〜１０
０ ｔｏｒｒの範囲例えば１０ｔｏｒｒとした。すると
１８４ｎｍおよび２５４ｎｍの紫外光の照射による光Ｃ
ＶＤ法において水銀増感を用いることな（反応管内に窒
化珪素を３．４人／秒の成長速度で得ることができた。
分の流量にて導入した。反応容器内圧力は０．１〜１０
０ ｔｏｒｒの範囲例えば１０ｔｏｒｒとした。すると
１８４ｎｍおよび２５４ｎｍの紫外光の照射による光Ｃ
ＶＤ法において水銀増感を用いることな（反応管内に窒
化珪素を３．４人／秒の成長速度で得ることができた。
この被膜成長速度は３ｔｏｒｒとすると２．３人／秒と
減少した。
減少した。
この反応生成物を０．５μｍの厚さとしてＩＲ（赤外線
吸収スペクトル）で調べたところ、１１００ｃｍ−’に
大きな吸収が見られ、酸化珪素膜であることが判明した
。
吸収スペクトル）で調べたところ、１１００ｃｍ−’に
大きな吸収が見られ、酸化珪素膜であることが判明した
。
さらにこの光ＣＶＤ法で作られた被膜を単結晶シリコン
基板（Ｎ型５Ωｃｍ （１００） ）上に１０００人の
厚さに形成した。その上にこの反応炉を真空引きし、さ
らに第１図の反応系において（１１）よりＰＨ３（０，
１χに水素にて希釈）を１００ｃｃ／分導入した。する
とＰＨｉは形成される珪素中に混入し、Ｎ型珪素膜を構
成する。また水素は５ｉｚＦｂと以下の反応をする。
基板（Ｎ型５Ωｃｍ （１００） ）上に１０００人の
厚さに形成した。その上にこの反応炉を真空引きし、さ
らに第１図の反応系において（１１）よりＰＨ３（０，
１χに水素にて希釈）を１００ｃｃ／分導入した。する
とＰＨｉは形成される珪素中に混入し、Ｎ型珪素膜を構
成する。また水素は５ｉｚＦｂと以下の反応をする。
５ｉＺＦ＆ ” ３１１２ → ２Ｓｉ ＋
６ＨＦかくして、酸化珪素中にＮ型の珪素膜を３０００
人の厚さに形成した。
６ＨＦかくして、酸化珪素中にＮ型の珪素膜を３０００
人の厚さに形成した。
さらにかかる基板上に真空蒸着法によりアルミニューム
（直径１ｍｍφ）を０．４μの厚さに形成し、またこの
アルミニュームをマスクとしてその下の珪素を公知の方
法（エチレンジアミン・ピロカテコール・水の混合液か
らなるエツチング液）にてエツチングした。するとシリ
コン基板（裏面にもアルミニュームを蒸着した）上に酸
素またはＮ型シリコン、アルミニュームの積層構成とな
り、Ｃ−■特性の評価を行うことができる。かかるＭＯ
Ｓダイオード構造で絶縁破壊電圧を調べたところ、＋８
Ｘ １０’Ｖ／ｃｍ２を得ることができた。またＣ−
Ｖ特性は３．５ Ｘ １０ｂＶ／ｃｍ”の電界を加えて
も、ヒステリシスは観察されなかった。電界電荷（ＮＦ
Ｉ）は４．３×１０”Ｖ／ｃｍ”を得ることができた。
（直径１ｍｍφ）を０．４μの厚さに形成し、またこの
アルミニュームをマスクとしてその下の珪素を公知の方
法（エチレンジアミン・ピロカテコール・水の混合液か
らなるエツチング液）にてエツチングした。するとシリ
コン基板（裏面にもアルミニュームを蒸着した）上に酸
素またはＮ型シリコン、アルミニュームの積層構成とな
り、Ｃ−■特性の評価を行うことができる。かかるＭＯ
Ｓダイオード構造で絶縁破壊電圧を調べたところ、＋８
Ｘ １０’Ｖ／ｃｍ２を得ることができた。またＣ−
Ｖ特性は３．５ Ｘ １０ｂＶ／ｃｍ”の電界を加えて
も、ヒステリシスは観察されなかった。電界電荷（ＮＦ
Ｉ）は４．３×１０”Ｖ／ｃｍ”を得ることができた。
また１５０℃のＢ−Ｔ処理を電圧＋Ｉ Ｘ １０６Ｖ／
ｃｍ” （１時間印加）にてＮ ＦｌｌはＩ Ｘ １０
” Ｖ／Ｃ＋＋＋”を越えることがなかった。これは
被膜中のナトリュームイオンが完全に弗素により固定化
（中和）されているものと考えてよいと推定される。
ｃｍ” （１時間印加）にてＮ ＦｌｌはＩ Ｘ １０
” Ｖ／Ｃ＋＋＋”を越えることがなかった。これは
被膜中のナトリュームイオンが完全に弗素により固定化
（中和）されているものと考えてよいと推定される。
実施例２
この実施例は５ｉ２Ｆ、とアンモニアとの熱反応により
窒化珪素被膜を単結晶珪素基板上に作製した。
窒化珪素被膜を単結晶珪素基板上に作製した。
実施例１と同様の装置を用いた。基板温度は６００〜９
００℃例えば７００℃、圧力２ ｔｏｒｒ、 ５ｉｚＦ
６／ＮＯｚ＃１／８とした。
００℃例えば７００℃、圧力２ ｔｏｒｒ、 ５ｉｚＦ
６／ＮＯｚ＃１／８とした。
この酸化珪素（厚さ１０００人）上に実施例と同様に対
抗電極を作り、ダイオード構造として、Ｃ−■特性を測
定した。その結果、界面準位密度は７．３ＸＩＯＩ０ｃ
ｍ−”以下であり、酸化珪素被膜は直流電界を加えた場
合、９ Ｘ１０”Ｖ／ｃｍ以上の絶縁破壊濃度を得た。
抗電極を作り、ダイオード構造として、Ｃ−■特性を測
定した。その結果、界面準位密度は７．３ＸＩＯＩ０ｃ
ｍ−”以下であり、酸化珪素被膜は直流電界を加えた場
合、９ Ｘ１０”Ｖ／ｃｍ以上の絶縁破壊濃度を得た。
また１５０℃のＢＴ （ｌ Ｘ １０６Ｖ／ｃｍ” １
時間印加）処理において何等のヒステリシス特性が観察
されず、珪素基板上に形成された酸化珪素中にナトリュ
ームの存在による不安定性がイ１〉ないことが判明した
。
時間印加）処理において何等のヒステリシス特性が観察
されず、珪素基板上に形成された酸化珪素中にナトリュ
ームの存在による不安定性がイ１〉ないことが判明した
。
即ち、本発明方法の弗化物と酸素もしくは酸素化物気体
との反応方法は半導体のパッシベイション膜またはディ
ト電極、キャパシタ用の絶縁膜としてきわめて有効であ
ることが判明した。
との反応方法は半導体のパッシベイション膜またはディ
ト電極、キャパシタ用の絶縁膜としてきわめて有効であ
ることが判明した。
本発明におイテ熱ＣＶＤ法ニア５ｉ２ＦｂとＮ２０，５
ｉ２Ｆａと０□の反応を用いることは有効である。また
、３００ｎｍ以下の光エネルギの照射による光ＣＶＤ法
としてエキシマ（波長範囲３００〜５０ ｎｍ ）レー
ザを用いてもよいことはいうまでもない。
ｉ２Ｆａと０□の反応を用いることは有効である。また
、３００ｎｍ以下の光エネルギの照射による光ＣＶＤ法
としてエキシマ（波長範囲３００〜５０ ｎｍ ）レー
ザを用いてもよいことはいうまでもない。
本発明において、光化学反応の励起用に水銀を同時に混
入し、水銀励起法を用いることも可能である。
入し、水銀励起法を用いることも可能である。
しかし水銀バブラを用いた方法は排気物中に水銀が残り
やすく、公害問題が発生しやすい。
やすく、公害問題が発生しやすい。
本発明において酸化珪素中にＢ２Ｈ，、ＰＨ：１等を強
化してホウ素ガラス、リンガラスを形成することも可能
である。また、このホウ素またはリンをＢｈ。
化してホウ素ガラス、リンガラスを形成することも可能
である。また、このホウ素またはリンをＢｈ。
ＰＦ３を用いることも可能である。
第１図は本発明方法を実施するためのＣＶＤ装置の概要
を示す。
を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、珪素弗素化物気体と酸素化物気体との混合反応性気
体に熱エネルギまたは熱エネルギと３００ｎｍ以下の波
長の光エネルギを加えることにより、被形成面上に窒化
珪素を作製することを特徴とする酸化珪素作製方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、Ｓｉ＿２Ｆ＿６と
Ｏ＿２、Ｏ＿３、Ｎ＿２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ＿２との混合気
体に熱エネルギまたは熱エネルギと３００ｎｍ以下の波
長の光エネルギを加えることにより、被形成面上に窒化
珪素を作製することを特徴とする窒化珪素作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12768285A JPS61284578A (ja) | 1985-06-11 | 1985-06-11 | 酸化珪素作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12768285A JPS61284578A (ja) | 1985-06-11 | 1985-06-11 | 酸化珪素作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61284578A true JPS61284578A (ja) | 1986-12-15 |
Family
ID=14966099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12768285A Pending JPS61284578A (ja) | 1985-06-11 | 1985-06-11 | 酸化珪素作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61284578A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0599730A2 (en) * | 1992-11-24 | 1994-06-01 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Semiconductor device and method of producing the same |
| US5753564A (en) * | 1992-11-24 | 1998-05-19 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Method for forming a thin film of a silicon oxide on a silicon substrate, by BCR plasma |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61193432A (ja) * | 1985-02-21 | 1986-08-27 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
| JPS61248418A (ja) * | 1985-04-25 | 1986-11-05 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
-
1985
- 1985-06-11 JP JP12768285A patent/JPS61284578A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61193432A (ja) * | 1985-02-21 | 1986-08-27 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
| JPS61248418A (ja) * | 1985-04-25 | 1986-11-05 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0599730A2 (en) * | 1992-11-24 | 1994-06-01 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Semiconductor device and method of producing the same |
| EP0599730A3 (en) * | 1992-11-24 | 1995-02-15 | Sumitomo Metal Ind | Semiconductor component and its manufacturing process. |
| US5753564A (en) * | 1992-11-24 | 1998-05-19 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Method for forming a thin film of a silicon oxide on a silicon substrate, by BCR plasma |
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