JPS6225252B2 - - Google Patents
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- JPS6225252B2 JPS6225252B2 JP796578A JP796578A JPS6225252B2 JP S6225252 B2 JPS6225252 B2 JP S6225252B2 JP 796578 A JP796578 A JP 796578A JP 796578 A JP796578 A JP 796578A JP S6225252 B2 JPS6225252 B2 JP S6225252B2
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は半導体装置の製造方法に関し、特に
多孔質の半導体を製造する方法に関する。
多孔質の半導体を製造する方法に関する。
従来、例えば1970年に電々公社より発行された
研究実用化報告第19巻第11号にて渡辺、酒井が
2101頁より2111頁迄の論文で記述してるように、
硅素単結晶の所定の部分を濃弗化水素酸水溶液中
で陽極反応により多孔質化し、これを酸化して厚
い酸化膜を比較的低温で短時間に得る方法が提案
されている。
研究実用化報告第19巻第11号にて渡辺、酒井が
2101頁より2111頁迄の論文で記述してるように、
硅素単結晶の所定の部分を濃弗化水素酸水溶液中
で陽極反応により多孔質化し、これを酸化して厚
い酸化膜を比較的低温で短時間に得る方法が提案
されている。
これは、例えば同上文献にも記載されている通
り、バイポーラ集積回路の素子間分離用絶縁物の
形成とか、あるいは超高周波素子の浮遊容量減少
を目的としたボンデイイングパツドの下の厚い絶
縁膜の形成を行う時に有効である。即ちこのよう
な素子間分離用絶縁膜あるいはボンデイングパツ
ド下の厚い絶縁膜として仮に２μの二酸化硅素膜
を必要とする場合、これを通常の飽和水蒸気中で
単結晶硅素を酸化して形成すると1200℃でも約５
時間を要するのに対し、弗化水素酸水溶液中で多
孔質化しておくと、1000℃でも約２時間で二酸化
硅素膜が形成でき、高温処理時間、即ち、高温ス
トレスの入る時間が著しく短縮できる。
り、バイポーラ集積回路の素子間分離用絶縁物の
形成とか、あるいは超高周波素子の浮遊容量減少
を目的としたボンデイイングパツドの下の厚い絶
縁膜の形成を行う時に有効である。即ちこのよう
な素子間分離用絶縁膜あるいはボンデイングパツ
ド下の厚い絶縁膜として仮に２μの二酸化硅素膜
を必要とする場合、これを通常の飽和水蒸気中で
単結晶硅素を酸化して形成すると1200℃でも約５
時間を要するのに対し、弗化水素酸水溶液中で多
孔質化しておくと、1000℃でも約２時間で二酸化
硅素膜が形成でき、高温処理時間、即ち、高温ス
トレスの入る時間が著しく短縮できる。
然し乍ら従来の多孔質半導体の形成方法として
は上記の硅素に対する濃弗化水素酸水溶液の例で
も判る通り、電解液中で陽極反応させる方法がと
られていた。一般にこの種の液体はそれ自体が他
の物質のエツチング液としても使用されており、
溶解度が高く、不純物を含み易い性質を持つ。ま
たppmの桁以下の検知の困難な量の不純物や除
去困難な不純物が入つている可能性がある。従つ
てこのような溶液中で形成された多孔質半導体を
酸化して得た絶縁膜中にも、この種の不純物が含
まれている可能性があり、でき上つた半導体素子
の電気的特性上の信頼性を左右し兼ねない。
は上記の硅素に対する濃弗化水素酸水溶液の例で
も判る通り、電解液中で陽極反応させる方法がと
られていた。一般にこの種の液体はそれ自体が他
の物質のエツチング液としても使用されており、
溶解度が高く、不純物を含み易い性質を持つ。ま
たppmの桁以下の検知の困難な量の不純物や除
去困難な不純物が入つている可能性がある。従つ
てこのような溶液中で形成された多孔質半導体を
酸化して得た絶縁膜中にも、この種の不純物が含
まれている可能性があり、でき上つた半導体素子
の電気的特性上の信頼性を左右し兼ねない。
一方、非常な高純度の水素と酸素とを高圧力、
高温のもとで化合させ、高圧力の飽和水蒸気雰囲
気を作り出し、その中で半導体を酸化する方法
も、高圧酸化法として知られている。この方法で
は確かに高純度の二酸化硅素が短時間で形成され
るが、しかし耐圧力を考慮した安全策を万全にす
るため装置が大掛りになり勝ちである。
高温のもとで化合させ、高圧力の飽和水蒸気雰囲
気を作り出し、その中で半導体を酸化する方法
も、高圧酸化法として知られている。この方法で
は確かに高純度の二酸化硅素が短時間で形成され
るが、しかし耐圧力を考慮した安全策を万全にす
るため装置が大掛りになり勝ちである。
本発明の目的は大掛りな装置を必要とせず、し
かも重金属不純物の少ない多孔質層を形成する技
術と、可動イオンの少ない絶縁膜を形成する技術
とを提供することにある。
かも重金属不純物の少ない多孔質層を形成する技
術と、可動イオンの少ない絶縁膜を形成する技術
とを提供することにある。
本発明は重金属イオンを含まないガスプラズマ
中で、あるいはプラズマで励起されたラジカルな
イオンを含む気体中で、半導体ウエハに電界を印
加し、多孔質層を形成するものである。
中で、あるいはプラズマで励起されたラジカルな
イオンを含む気体中で、半導体ウエハに電界を印
加し、多孔質層を形成するものである。
又、本発明は、そのようにして得られた多孔質
層から可動電荷の少ない絶縁物を形成するもので
ある。
層から可動電荷の少ない絶縁物を形成するもので
ある。
本発明の原理は、一般に液体より気体の方が不
純物の少ないものが得られ易いことと、適当な該
高純度気体を用いてプラズマ状態にし、そのプラ
ズマ又はプラズマから派生するラジカルな気体中
で半導体に電界を印加すると、多孔質にできると
いう新規な発見に基づく。
純物の少ないものが得られ易いことと、適当な該
高純度気体を用いてプラズマ状態にし、そのプラ
ズマ又はプラズマから派生するラジカルな気体中
で半導体に電界を印加すると、多孔質にできると
いう新規な発見に基づく。
本発明により重金属汚染度の少ない多孔質半導
体が得られる。
体が得られる。
更にまた本発明により得られた多孔質半導体を
もとに形成した絶縁膜中の可動イオンは非常に少
なく、その絶縁膜を用いた半導体素子の信頼性も
高いという特徴を有する。
もとに形成した絶縁膜中の可動イオンは非常に少
なく、その絶縁膜を用いた半導体素子の信頼性も
高いという特徴を有する。
次に本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。ここでは半導体として硅素を用いた例を記述
する。先ず第１図のように電極を兼ねる試料台１
１上に硅素ウエハ１２をのせ、それと平行に対向
する電極板１３を配置したチエンバー１４を用意
する。次いでバルブ１５を閉じ、排気系１６を作
動させて、チエンバー１４内を10-6Torr以下の
圧力にする。その後、バルブ１５を開け、ガスボ
ンベ系１７からCF4ガスをチエンバー１４内に
10-2Torr程度導入する。その後試料台１１と電
極板１３との間に高周波電源１８より、10〜20W
の高周波電力を印加する。これによりチエンバー
内にCF4のプラズマが発生する。注意すべきこと
は、通常硅素をエツチングするための最低必要と
する電力（通常は30W）よりはるかに低い電力に
することである。このような条件でも CF4→Ｃ・＋Ｆ・→CF2＋2F・ (1) Si＋4F・→SiF4 (2) の反応が局部的に起こる。これは、濃弗化水素酸
水溶液中で陽極反応させる場合に、例えば、メミ
ングとシユワンド（R.Memming and Ｇ・Schw
―andt）が1966年発行のサーフエイス、サイエン
ス誌（Surface Science）第４巻109頁より124頁
の論文で提案している反応式にて途中迄の、 Si＋2HF＋入→SiF2＋2H+＋（２−入） (3) SiF2＋2HF→SiF4＋H2 (4) の式と原理的には同じと考えてよい。そのため(2)
式の反応により(4)式と同様の生成物が硅素ウエハ
１２上に形成される。尚、この時、硅素ウエハ１
２とプラズマ部との間には陰極暗部１９の陰極降
下領域で電界が生じてるが必要なら直流電界を重
畳してもよい。
る。ここでは半導体として硅素を用いた例を記述
する。先ず第１図のように電極を兼ねる試料台１
１上に硅素ウエハ１２をのせ、それと平行に対向
する電極板１３を配置したチエンバー１４を用意
する。次いでバルブ１５を閉じ、排気系１６を作
動させて、チエンバー１４内を10-6Torr以下の
圧力にする。その後、バルブ１５を開け、ガスボ
ンベ系１７からCF4ガスをチエンバー１４内に
10-2Torr程度導入する。その後試料台１１と電
極板１３との間に高周波電源１８より、10〜20W
の高周波電力を印加する。これによりチエンバー
内にCF4のプラズマが発生する。注意すべきこと
は、通常硅素をエツチングするための最低必要と
する電力（通常は30W）よりはるかに低い電力に
することである。このような条件でも CF4→Ｃ・＋Ｆ・→CF2＋2F・ (1) Si＋4F・→SiF4 (2) の反応が局部的に起こる。これは、濃弗化水素酸
水溶液中で陽極反応させる場合に、例えば、メミ
ングとシユワンド（R.Memming and Ｇ・Schw
―andt）が1966年発行のサーフエイス、サイエン
ス誌（Surface Science）第４巻109頁より124頁
の論文で提案している反応式にて途中迄の、 Si＋2HF＋入→SiF2＋2H+＋（２−入） (3) SiF2＋2HF→SiF4＋H2 (4) の式と原理的には同じと考えてよい。そのため(2)
式の反応により(4)式と同様の生成物が硅素ウエハ
１２上に形成される。尚、この時、硅素ウエハ１
２とプラズマ部との間には陰極暗部１９の陰極降
下領域で電界が生じてるが必要なら直流電界を重
畳してもよい。
第２図は、第１図の装置で得た多孔質層の厚さ
と印加する高周波電力、及び高周波電力印加時間
との関係をまとめたものである。10W程度の電力
で、15分位の処理により、約１μの多孔質層が形
成できる。
と印加する高周波電力、及び高周波電力印加時間
との関係をまとめたものである。10W程度の電力
で、15分位の処理により、約１μの多孔質層が形
成できる。
第３図は、出来上つた多孔質層の密度ρpprpus
と、元の硅素ウエハ１２の密度ρとの比を高周波
電力を変化して調べたものである。この程度の高
周波電力では、この密度比は電力依存性をあまり
示さない。密度比自体は濃弗化水素酸水溶液中で
陽極反応させて形成した場合の、板本と鴨志田が
1975年発行の「応用物理」誌第44巻第５号、第
497頁から第506頁迄の論文にてFig12で示した密
度比より若干大きいが、ほぼ同じ桁であり、生成
物は多孔質と半断してよい。
と、元の硅素ウエハ１２の密度ρとの比を高周波
電力を変化して調べたものである。この程度の高
周波電力では、この密度比は電力依存性をあまり
示さない。密度比自体は濃弗化水素酸水溶液中で
陽極反応させて形成した場合の、板本と鴨志田が
1975年発行の「応用物理」誌第44巻第５号、第
497頁から第506頁迄の論文にてFig12で示した密
度比より若干大きいが、ほぼ同じ桁であり、生成
物は多孔質と半断してよい。
第４図はこのように１Ω．cmのＰ型硅素ウエハ
４１上に形成した１μの多孔質層を1000℃の飽和
水蒸気中で20分間酸化して得た二酸化硅素膜４２
にpn接合４３の端部を接するように構成したダ
イオード構造の逆方向特性を示す一例である。電
解液中で形成した多孔質層を用いたダイオードの
場合を点線で示したが、この値より１桁漏洩電流
が少なく良好な特性を示している。また別に、こ
のようにして形成した二酸化硅素膜に200℃にて
１×105V／cmの電界をかけてBT処理を行つても
可動電荷の変動は1010V／cm2ｍ以下であり、重金
属のトラツプは出来ていないことが判つた。
４１上に形成した１μの多孔質層を1000℃の飽和
水蒸気中で20分間酸化して得た二酸化硅素膜４２
にpn接合４３の端部を接するように構成したダ
イオード構造の逆方向特性を示す一例である。電
解液中で形成した多孔質層を用いたダイオードの
場合を点線で示したが、この値より１桁漏洩電流
が少なく良好な特性を示している。また別に、こ
のようにして形成した二酸化硅素膜に200℃にて
１×105V／cmの電界をかけてBT処理を行つても
可動電荷の変動は1010V／cm2ｍ以下であり、重金
属のトラツプは出来ていないことが判つた。
この方法によると、第１に濃弗化水素酸中で処
理する場合と異なり、多孔質層中の重金属の汚染
度を極めて低くできるという効果がある。
理する場合と異なり、多孔質層中の重金属の汚染
度を極めて低くできるという効果がある。
第２の効果とした濃弗化水素酸中ではエツチン
グされたり、剥離するため使用できなかつた二酸
化硅素やフオトレジストをマスクにして選択的に
多孔質層を形成できるという点をあげられる。前
の実施例の場合、硅素ウエハ１２に対し、二酸化
硅素のエツチング速度の比は1/10以下であつた。
グされたり、剥離するため使用できなかつた二酸
化硅素やフオトレジストをマスクにして選択的に
多孔質層を形成できるという点をあげられる。前
の実施例の場合、硅素ウエハ１２に対し、二酸化
硅素のエツチング速度の比は1/10以下であつた。
第３の効果として、電解液中で陽極反応を起こ
させる場合は正孔が重要な働きをするため、ｎ型
硅素の時は光照射などが必要であつたが、このプ
ラズマ法を用いると、プラズマの陽極柱の光で必
然的に光照射と同じ効果が生じ、硅素ウエハの電
気伝導型に依らず多孔質層を形成できる点をあげ
ることができる。
させる場合は正孔が重要な働きをするため、ｎ型
硅素の時は光照射などが必要であつたが、このプ
ラズマ法を用いると、プラズマの陽極柱の光で必
然的に光照射と同じ効果が生じ、硅素ウエハの電
気伝導型に依らず多孔質層を形成できる点をあげ
ることができる。
第４の効果として、このように形成した多孔質
層を清浄雰囲気で酸化することにより、電解液中
で形成した多孔質層を酸化して得た二酸化硅素膜
より重金属汚染の少ない、可動電荷の少ない絶縁
膜を得ることができる点をあげることができよ
う。
層を清浄雰囲気で酸化することにより、電解液中
で形成した多孔質層を酸化して得た二酸化硅素膜
より重金属汚染の少ない、可動電荷の少ない絶縁
膜を得ることができる点をあげることができよ
う。
更に第５として高圧酸化法に必要であつた大掛
りな装置を必要とせずに厚い酸化膜を短時間内に
形成できる効果がある。
りな装置を必要とせずに厚い酸化膜を短時間内に
形成できる効果がある。
以上の実施例では硅素に対するCF4ガスの例を
記述した。しかし、本方法のガスとしてはCF4に
限定されることなく、例えばCCl2F2やCCl3Fな
ど他のガスでも良い。更にまた硅素に限定するこ
となく、一般に所望の材料と、その材料をプラズ
マエツチングできるガスとの組合せであれば、印
加する電力を調整することにより、多孔質層をそ
の所望の材料の上に多孔質層することが可能であ
る。また、本実施例では平行平板型プラズマ装置
の例を述べたが、これを単にこのような装置に限
ることなく、プラズマ発生部と、プラズマ化学反
応の起る場所とが異なる装置を用いてもよい。
記述した。しかし、本方法のガスとしてはCF4に
限定されることなく、例えばCCl2F2やCCl3Fな
ど他のガスでも良い。更にまた硅素に限定するこ
となく、一般に所望の材料と、その材料をプラズ
マエツチングできるガスとの組合せであれば、印
加する電力を調整することにより、多孔質層をそ
の所望の材料の上に多孔質層することが可能であ
る。また、本実施例では平行平板型プラズマ装置
の例を述べたが、これを単にこのような装置に限
ることなく、プラズマ発生部と、プラズマ化学反
応の起る場所とが異なる装置を用いてもよい。
第１図は本発明の実施例で使用した装置の断面
図であり、第２図、第３図は本発明の実施例の製
造条件を説明する図であり、更に第４図は本発明
の効果を説明する図である。 １１…試料台、１２…硅素ウエハ、１３…電極
板、１４…チエンバー、１５…バルブ、１６…排
気系、１７…ガスボンベ系、１８…高周波電源、
１９…陰極暗部、４１…Ｐ型硅素ウエハ、４２…
二酸化硅素膜、４３…pn接合。
図であり、第２図、第３図は本発明の実施例の製
造条件を説明する図であり、更に第４図は本発明
の効果を説明する図である。 １１…試料台、１２…硅素ウエハ、１３…電極
板、１４…チエンバー、１５…バルブ、１６…排
気系、１７…ガスボンベ系、１８…高周波電源、
１９…陰極暗部、４１…Ｐ型硅素ウエハ、４２…
二酸化硅素膜、４３…pn接合。
Claims (1)
- １ チエンバー内に電極板を配置した平行平板型
のエツチング装置を使用し、該チエンバー内を
10-6Torr以下の圧力とした後、該チエンバーに
CF4系ガスを約10-2Torrとなるように導入し、該
電極板に10〜20Wの高周波電力を印加してCF4系
ガスによるプラズマ、あるいはラジカル状態にし
たガスを該チエンバー内に発生させ、かかる状態
の該チエンバー内でシリコン半導体を選択的に多
孔質にする工程を含む半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP796578A JPS54101273A (en) | 1978-01-26 | 1978-01-26 | Manufacture for semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP796578A JPS54101273A (en) | 1978-01-26 | 1978-01-26 | Manufacture for semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54101273A JPS54101273A (en) | 1979-08-09 |
| JPS6225252B2 true JPS6225252B2 (ja) | 1987-06-02 |
Family
ID=11680172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP796578A Granted JPS54101273A (en) | 1978-01-26 | 1978-01-26 | Manufacture for semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54101273A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0353360U (ja) * | 1989-09-30 | 1991-05-23 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7132374B2 (en) * | 2004-08-17 | 2006-11-07 | Cecilia Y. Mak | Method for depositing porous films |
-
1978
- 1978-01-26 JP JP796578A patent/JPS54101273A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0353360U (ja) * | 1989-09-30 | 1991-05-23 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54101273A (en) | 1979-08-09 |
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