JPS62158865A - 酸化珪素作製方法 - Google Patents
酸化珪素作製方法Info
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- JPS62158865A JPS62158865A JP100386A JP100386A JPS62158865A JP S62158865 A JPS62158865 A JP S62158865A JP 100386 A JP100386 A JP 100386A JP 100386 A JP100386 A JP 100386A JP S62158865 A JPS62158865 A JP S62158865A
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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）により塩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）により塩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。
この発明は塩素が添加されＳ ｉ −ＣＩ結合を有する
とともに、水素が従来公知の５ｉＨａと０２により作製
された場合の量に比べて十分少ない酸化珪素を作製する
方法に関する。
とともに、水素が従来公知の５ｉＨａと０２により作製
された場合の量に比べて十分少ない酸化珪素を作製する
方法に関する。
この発明は珪素の塩素化物の５ｉｚＣ１６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
℃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。
酸素の窒素化物とを反応せしめ、酸化珪素被膜を８００
℃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（ＳｉＨ４）と
酸化窒素（ＮｚＯ）とを反応せしめ、２００〜４００℃
の基板温度にて被膜を作製していた。
たプラズマ気相反応方法により、シラン（ＳｉＨ４）と
酸化窒素（ＮｚＯ）とを反応せしめ、２００〜４００℃
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、その膜内に珪素の不対結合
手、珪素のクラスタが残存することにより、残留電荷を
生ずる。そしてこの電荷のため、ＭＯＳ、ＩＣ等のゲイ
ト絶縁膜として用いることができなかった。この方法に
おいては、生成された酸化珪素中に水素及びＯＲを残存
してしまう。
手、珪素のクラスタが残存することにより、残留電荷を
生ずる。そしてこの電荷のため、ＭＯＳ、ＩＣ等のゲイ
ト絶縁膜として用いることができなかった。この方法に
おいては、生成された酸化珪素中に水素及びＯＲ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
珪素化物気体を用いて酸化珪素被膜を作製する方法が求
められていた。
珪素化物気体を用いて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、即ち珪素の塩素化物、特に
好ましくは５ｉｚＣ１，と酸化窒素（ＮｚＯ，Ｎｏまた
はＮＯ□）とを用いることにより酸化珪素を作製せんと
するものである。
好ましくは５ｉｚＣ１，と酸化窒素（ＮｚＯ，Ｎｏまた
はＮＯ□）とを用いることにより酸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ＮｚＯを用いる場合、５ｉｚＣ１ｉ
、 ＋ ４． Ｎｚ０ ２５ｉＯｚ ＋４ Ｎｚ ＋
３Ｃ１２である。
、 ＋ ４． Ｎｚ０ ２５ｉＯｚ ＋４ Ｎｚ ＋
３Ｃ１２である。
このため上式の反応を完全に行なわなかった場合でも５
ｉ−ＣＩ結合として一部が残り、５ｉ−Ｈ結合手が残る
ことがない。本発明はががる目的のため塩素化珪化物気
体として５ｉｚＣＩ＋、またはＳｉ３Ｃ１ｇ特に以下の
基礎特性を有する５ｉｚＣＩ６を用いた。
ｉ−ＣＩ結合として一部が残り、５ｉ−Ｈ結合手が残る
ことがない。本発明はががる目的のため塩素化珪化物気
体として５ｉｚＣＩ＋、またはＳｉ３Ｃ１ｇ特に以下の
基礎特性を有する５ｉｚＣＩ６を用いた。
公式物質名 へキサクロルジシラン または六塩化珪素
融点 −１℃
他点 １４４℃
ｆ発熱 ４２ ＫＪ／ｍｏｌ生成熱（２５
°Ｃ） ９８６．５ 〃以下に図面に従って本発
明を記す。
°Ｃ） ９８６．５ 〃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ＣＶＤ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℃
好ましくは室温〜５００℃例えば３００ ’Ｃに加熱さ
れている。ドーピング系は流量計（６）、バブラ（２０
） 、バルブ（７）よりなり、酸化窒素および窒素をそ
れぞれ（１０） 、 （９）より供給される。また六塩
化珪素（ＳｉｚＣｌｉ、） （ＭＰ−１℃、ＢＰ １４
４°Ｃ）は室温で液体であるため、バブラ（２０）に充
填されている。
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℃
好ましくは室温〜５００℃例えば３００ ’Ｃに加熱さ
れている。ドーピング系は流量計（６）、バブラ（２０
） 、バルブ（７）よりなり、酸化窒素および窒素をそ
れぞれ（１０） 、 （９）より供給される。また六塩
化珪素（ＳｉｚＣｌｉ、） （ＭＰ−１℃、ＢＰ １４
４°Ｃ）は室温で液体であるため、バブラ（２０）に充
填されている。
この窒素で希釈された六塩化珪素は基板（２）の上方よ
りシャワー（８）状に基板方向に向かって放出され、こ
のシャワー（８）と基板（２）との間で反応し、基板上
に被膜形成をさせる。
りシャワー（８）状に基板方向に向かって放出され、こ
のシャワー（８）と基板（２）との間で反応し、基板上
に被膜形成をさせる。
さらに排気口（１７）より圧力調整バルブ（１２） 、
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（１８４ｎｍおよび２５４ｎｍを発光する）の発
光用ランプ（低圧水銀ランプ、 ＵＬＩ −４５ＥＬ２
−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た。さ
らにランフ室（２８）には反応室（１）と同じ圧力とし
て窓の合成石英ガラス（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
に至る前に大気中の酸素による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。
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（１８４ｎｍおよび２５４ｎｍを発光する）の発
光用ランプ（低圧水銀ランプ、 ＵＬＩ −４５ＥＬ２
−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た。さ
らにランフ室（２８）には反応室（１）と同じ圧力とし
て窓の合成石英ガラス（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
に至る前に大気中の酸素による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ｓｉ、ｃｌ、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。
り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
熱して酸化珪素膜を形成するための珪素基板（２）をヒ
ータ上方のポートホルダ（２２）上に配設している。さ
らにバルブを開にして、亜酸化窒素を導入した。さらに
５ｉ２Ｃ１６を５ｉｚＣ１ｂ／ＮｚＯ＃ｌ／ ５として
また５ｉｚＣＩ、／Ｎｚ ＝３００として導入した。反
応容器内圧力は、０．１〜１００ ｔｏｒｒの範囲例え
ば１０ｔｏｒｒとした。すると反応管内に酸化珪素が１
８４ｎｍおよび２５４ｎｒａ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く３．２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３
ｔｏｒｒとすると２．１ 人／秒と減少した。
熱して酸化珪素膜を形成するための珪素基板（２）をヒ
ータ上方のポートホルダ（２２）上に配設している。さ
らにバルブを開にして、亜酸化窒素を導入した。さらに
５ｉ２Ｃ１６を５ｉｚＣ１ｂ／ＮｚＯ＃ｌ／ ５として
また５ｉｚＣＩ、／Ｎｚ ＝３００として導入した。反
応容器内圧力は、０．１〜１００ ｔｏｒｒの範囲例え
ば１０ｔｏｒｒとした。すると反応管内に酸化珪素が１
８４ｎｍおよび２５４ｎｒａ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く３．２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３
ｔｏｒｒとすると２．１ 人／秒と減少した。
この反応生成物を０．６ μｍの厚さとしてＴＲ（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。さらに本発明方法において重要なことは、ＳＩＭＳ
（二次イオン分析法、カメカ社製３Ｆ型を使用）によ
りこの被膜中の酸素濃度を調べたところ、従来より公知
のＳｉＨ４とＮ２０とのプラズマ気相反応においては２
Ｘ １０”ｃｍ−’〜５ Ｘ １０”ｃｍ弓の多量の
濃度の水素を含有していたが、本発明においては、４
Ｘ １０１１０ｌ９’以下であり、従来の１／１０以下
しか含有していない。その理由として以下が考えられる
。即ち、５ｉｚＣＩ６とＮ２０との反応の後の残存ガス
としてＣ１２が発生する。この時、もし水素があるとＨ
ＣＩ となり５ｔ−Ｈ結合とさせることなく気化除去さ
せてしまうと推察される。
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。さらに本発明方法において重要なことは、ＳＩＭＳ
（二次イオン分析法、カメカ社製３Ｆ型を使用）によ
りこの被膜中の酸素濃度を調べたところ、従来より公知
のＳｉＨ４とＮ２０とのプラズマ気相反応においては２
Ｘ １０”ｃｍ−’〜５ Ｘ １０”ｃｍ弓の多量の
濃度の水素を含有していたが、本発明においては、４
Ｘ １０１１０ｌ９’以下であり、従来の１／１０以下
しか含有していない。その理由として以下が考えられる
。即ち、５ｉｚＣＩ６とＮ２０との反応の後の残存ガス
としてＣ１２が発生する。この時、もし水素があるとＨ
ＣＩ となり５ｔ−Ｈ結合とさせることなく気化除去さ
せてしまうと推察される。
５ｉ−Ｈ＋ Ｃ１ｚ ５ｉ−ＣＩ ＋ ＨＣ
Ｉさらにこの酸化珪素中にナトリューム等のアルカリイ
オンが存在していてもこれを塩素により中和してしまう
ことができる。このためこの光ＣＶＤ法で作られた被膜
はきわめて安定であり、ゲイト絶縁膜としても使用し得
る。
Ｉさらにこの酸化珪素中にナトリューム等のアルカリイ
オンが存在していてもこれを塩素により中和してしまう
ことができる。このためこの光ＣＶＤ法で作られた被膜
はきわめて安定であり、ゲイト絶縁膜としても使用し得
る。
実施例２
この実施例は５ｉｚＣ１ａとＮｏｔとの熱反応により酸
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６００〜９００℃例え
ば８００℃、圧力２ ｔｏｒｒｓ ５ｉ２Ｃ１６／ＮＯ
ｚ ＃１／８とした。
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６００〜９００℃例え
ば８００℃、圧力２ ｔｏｒｒｓ ５ｉ２Ｃ１６／ＮＯ
ｚ ＃１／８とした。
この酸化珪素（厚さ１０００人）上に対抗電極を作り、
ダイオード構造として、Ｃ−Ｖ特性を測定した。その結
果、界面準位密度は３ Ｘ １０” ｃｍ−”以下であ
り、酸化珪素被膜は直流電界を加えた場合、３ Ｘ １
０６Ｖ／ｃ’ｍ以上において初めてヒステリシス特性が
観察され、珪素基板上に形成された酸化珪素中に珪素ク
ラスタの存在により電荷捕獲中心が少ないことが判明し
た。
ダイオード構造として、Ｃ−Ｖ特性を測定した。その結
果、界面準位密度は３ Ｘ １０” ｃｍ−”以下であ
り、酸化珪素被膜は直流電界を加えた場合、３ Ｘ １
０６Ｖ／ｃ’ｍ以上において初めてヒステリシス特性が
観察され、珪素基板上に形成された酸化珪素中に珪素ク
ラスタの存在により電荷捕獲中心が少ないことが判明し
た。
即ち、本発明方法の５ｉｎＣ１ｚ＋５−ｚ（ｎ ＝２＋
３＋ ・・・）と窒素もしくは窒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ゲイト電極、キ
ャパシタ用の絶縁膜、トレンチ構造のうめこみ用絶縁物
としてきわめて有効であることが判明した。
３＋ ・・・）と窒素もしくは窒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ゲイト電極、キ
ャパシタ用の絶縁膜、トレンチ構造のうめこみ用絶縁物
としてきわめて有効であることが判明した。
この実施例１．２においても旧Ｓ、ＦＥＴのゲイト絶縁
物として有効であり、特にＢ−Ｔ（バイヤス一温度）処
理をＩ Ｘ１０６Ｖ／ｃｍの電界強度で１５０℃にて加
えても５時間をたっても界面電荷はＩ Ｘ １０” ｃ
ｍ−２以下の変化しか観察されず、熱ＣＶＤ法及び光Ｃ
ＶＤ法のいずれも優れた酸化珪素被膜作成方法であるこ
とが判明した。
物として有効であり、特にＢ−Ｔ（バイヤス一温度）処
理をＩ Ｘ１０６Ｖ／ｃｍの電界強度で１５０℃にて加
えても５時間をたっても界面電荷はＩ Ｘ １０” ｃ
ｍ−２以下の変化しか観察されず、熱ＣＶＤ法及び光Ｃ
ＶＤ法のいずれも優れた酸化珪素被膜作成方法であるこ
とが判明した。
本発明の光及び熱ＣＶＯ法ニテ５ｉｚＣ１ｉとＮＯｚ、
Ｎｏ、 ＮｚＯとの反応を用いることは有効である。
Ｎｏ、 ＮｚＯと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５００〜１００ ｎｍ）レーザ
を用いてもよいことはいうまでもない。
法としてエキシマ（波長５００〜１００ 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、酸化珪素中にリン、砒素またはホウ素
を添加せんとするならば、Ｐｌｈ、ＰＯＣｈ、ＰＦｓま
たＡｓＨ３を添加しリンガラス、砒素ガラスまたはホウ
素ガラスを作成してもよいことはいうまでもない。
を添加せんとするならば、Ｐｌｈ、ＰＯＣｈ、ＰＦｓま
たＡｓＨ３を添加しリンガラス、砒素ガラスまたはホウ
素ガラスを作成し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。
しかし水銀バプ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。
本発明における酸化物気体として酸素（０２）またはそ
の他の酸化物気体を用いてもよい。
の他の酸化物気体を用いてもよい。
本発明方法において、実施例１で示した光ＣＶＤ法で形
成された酸化珪素膜上に実施例２で示した熱ＣＶＯ法で
作られる酸化珪素被膜を作成してもよい。
成された酸化珪素膜上に実施例２で示した熱ＣＶＯ法で
作られる酸化珪素被膜を作成してもよい。
第１図は本発明方法を実施するための光及び熱ＣＶＯ装
置の概要を示す。 メチ 名１０
置の概要を示す。 メチ 名１０
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、Ｓｉ＿２Ｃｌ＿６を含む珪素塩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、被形成面上に酸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＿２Ｃｌ＿６
と酸化窒素、酸素または炭化窒素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、被形成面上に酸化珪素を作製
することを特徴とする酸化珪素作製方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP100386A JPS62158865A (ja) | 1986-01-06 | 1986-01-06 | 酸化珪素作製方法 |
| US07/462,324 US5037514A (en) | 1986-01-06 | 1989-12-28 | Silicon oxide depositing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP100386A JPS62158865A (ja) | 1986-01-06 | 1986-01-06 | 酸化珪素作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62158865A true JPS62158865A (ja) | 1987-07-14 |
Family
ID=11489404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP100386A Pending JPS62158865A (ja) | 1986-01-06 | 1986-01-06 | 酸化珪素作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62158865A (ja) |
-
1986
- 1986-01-06 JP JP100386A patent/JPS62158865A/ja active Pending
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