JPS6314873A - 光ｃｖｄ装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は光ＣＶＤ法により酸化物被膜を基板上に作成す
る装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来、半導体装置用薄膜形成技術としては、蒸着法、ス
パッタリング法に代表される物理的な成膜方法と、多結
晶シリコンやリンガラス層の形成などに使われている化
学的な成膜技術（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒ　Ｄｅｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ）とがあり、前者は主に金属被膜作製に
利用され、後者は多結晶シリコン、酸化珪素、窒化珪素
の作製に使用されている。

この化学的な成膜技術（以下ＣＶＤ法という）には、成
膜時の条件、装置の違い等により常圧ＣＶＤ法、減圧Ｃ
ＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法等があり、各々
その特徴に合わせ目的別に使用されている。

本発明はこれらのうち常圧ＣＶＤ法において、光化学気
相反応を用いられた被膜作製方法に関するものである。

従来の常圧ＣＶＤ法は主として酸化珪素膜、ｐｓｃ（リ
ンガラス）作製用に用いられ、これら膜の主な用途は層
間絶縁膜、パッシベイション膜等の絶縁膜に用いられて
いる。この従来の常圧ＣＶＤ法により作製された酸化珪
素膜は段差の被覆性が劣しい。大規模集積回路（ＬＳＩ
、ＶＬＳＩ）においては金属配線または多結晶シリコン
配線が複数層重なって階段状に形成されており、層間絶
縁膜として機能するためには階段状部分を完全に被覆す
る必要がある。最近は集積化率の増大に伴って配線の線
巾が狭くなってきており、段差の高さと巾の比が１を越
えるようになってきており、従来の常圧ＣＶＤでは第１
図に示すように段差の高さと巾の比が１の場合では部分
的に被膜されない領域（１）が発生する。また被覆され
た場合でもすべての部分で均一な厚さに形成されない等
の問題があった。この第１図の場合は単結晶Ｓｉ基板を
高さ２μｍ巾２μｍの凹凸形状にエツチングした上に従
来の常圧ＣＶＤ法により酸化珪素膜を堆積した様子を示
す。

このように被覆されない部分や被覆されても膜厚が薄い
部分が存在すると絶縁膜としては機能しなくなる。即ち
被膜されていなければ絶縁できない。また膜厚が薄い部
分ではその部分だけ絶縁耐圧が低いという欠点を有して
いた。

〔発明の目的〕

本発明はこれら従来の欠点を改良するものであり、ステ
ソプカハレージ性能に優れた常圧の光ＣＶＤ装置を提供
するものである。

〔本発明の構成〕

本発明はその特許請求の範囲第１項に記載されているよ
うに「光化学反応を行わしめる紫外光を発生する紫外光
源を反応室内部に有する反応容器と、前記反応容器内部
を外部の大気雰囲気とは異なる雰囲気に変えるための気
体供給手段と、被膜形成用基板を加熱する手段とを有す
る光ＣＶＤ装置において、前記気体供給用ノズルに隣接
して紫外光源を配設し大気圧下またはその近傍の圧力に
て酸化物被膜形成を行うことを特徴とする光ｃｖｏ　Ｈ
置」に関するものである。即ち従来の常圧熱ＣＶＤ装置
による酸化物被膜の作製とは異なり、通常の熱ＣＶＤ反
応が進行しない雰囲気温度の条件下にて被膜作製用反応
気体に紫外光を照射し反応性気体特に酸化性気体（例え
ば酸素、亜酸化窒素等）を分解または活性化させて基板
上に酸化物被膜を形成するものである。

本発明において用いる紫外光はＬ８５ｎｍと２５４ｒｖ
＋付近の波長の光が放射できるものであり、酸化性気体
例えば酸素の場合１８５ｎｍ付近の波長の光を吸収しオ
ゾンを発生する。さらに発生したオゾンは２５４ｎｍ付
近の波長の光により分解され、活性化状態の原子状酸素
となる。一方、他の反応性気体も１８５ｎｍ付近の短い
波長の光により分解活性化される。この活性化された両
気体が気相中にて反応し基板上に酸化物被膜を形成する
のである。

この際、系全体に加わる熱エネルギは、反応性気体の分
解・反応には直接的に関与しない方が好ましい。即ち、
紫外光により励起された気相中で反応した粒子は被膜形
成面に吸着された後形成面上を表面泳動してゆき、基板
上に膜として形成されるが、この粒子の表面泳動により
基板上のすべての部分を覆うことができ、凹凸形状部に
おいても均一な膜厚の被膜を形成することが可能となっ
た。

このため、本発明では加える熱エネルギが被形成面上で
の膜形成のみに関与し、気相中での分解には関与しない
ものが好ましい。そのため熱ＣＶＤ反応が起こる温度を
求めたところＩ（ｅベース１０％シラン−酸素により酸
化珪素被膜を作製する場合では１７０℃付近にて弱い熱
ＣＶＤ反応が起こり始める為それ以下の温度がよい。

以下に図面により本願発明を説明する。

第３図に本願発明で使用した常圧光ＣＶＤ装置の反応室
の概略図を示す。

図面において反応性気体用ガスノズル（９）　、　（１
０）より反応室（６）へ導入された反応性気体は被膜形
成用基板（工３）に至るまでの空間において前記気体用
ガスノズル（９）　、　（１０）に隣接して設けられた
紫外光源（７）　、　（８）より放射される紫外光によ
り活性化され、気相反応を起こし粒子を生成する。この
粒子が基ｖｉ（１３）上に付着し表面泳動により基板上
を移動し均一な被膜を形成するものである。この場合基
板加熱用ヒータ（１１）より反応室（６）に与えられる
エネルギは殆どが基板（１３）上で粒子が膜を形成する
際に使用されるものである。また、紫外光源（７）　、
　（８）はガスノズルとほぼ同じかまたはそれ以上の長
さの発光長を有し、均一な光を反応性気体導入と同時に
照射できるようにしである。以下に実施例を示す。

実施例１ 搬送機構（１２）上に被膜形成用基板（１３）を設置し
、基板加熱用ヒータ（１１）により前記基板（１３）を
１５０℃以下、本実施例では１００℃に保ち、反応室内
（６）に設けた。基板温度は熱ＣＶＤ反応が進行しない
温度以下が好ましいが、３０℃以下の温度になると形成
される被膜中に粉っぽい部分が現れ始める。即ち、気相
中で反応した粒子が基板上で十分に膜形成を行っていな
い状態となる。

次にガスノズル（９）より窒素と酸素の混合ガスをガス
ノズル（１０）よりヘリウムベースの１０％シランと窒
素の混合ガスを反応室（６）へ導入した。その流量比は
窒素、酸素、ヘリウムベースの１０％シランについて各
々５：１：１であった。

このガスノズルは基ヰ反（１３）の中方向に等しい間隔
でガス噴射口が設けられており、膜厚むらが発生しない
ように工夫しである。

また紫外光源（７）　、　（８）はガスノズル（９）　
、　（１０）と平行にかつ隣接して設けであるため、光
照射強度は基板の中方向に均一となっている。この紫外
光源には低圧水銀ランプを用い、２５０讐の電力を投入
し発光させた。

この状態で基板搬送機構を毎分数ｃｍの速度で移動させ
て基板（１３）上に酸化珪素被膜を３０００人の厚さに
形成した。この時の反応室内の圧力は７６０〜７５Ｑｔ
ｏｒｒの範囲内であった。また基板（１３）としては単
結晶シリコンウェハを用いその表面はフォトエツチング
プロセスにより中２μｍ深さ２μｍの溝を形成しておき
、本発明により酸化物被膜作製後被膜の凹凸部への被覆
性の良さを確認した。

そのステップカバレージの様子を第２図に示す。

図面より明らかなように、凹凸部（４）に対して酸化珪
素膜がほぼ均一に形成されているのがわかる。さらに従
来例と異なり、溝の端部もきれいに覆われている。

本実施例ではシランと酸素とを用いて酸化珪素膜を作製
したため、形成された膜が紫外光源に付着しても紫外光
を透過するため成膜速度が遅くなることはなかった。

また本実施例では光ＣＶＤのみで酸化珪素膜を作製した
が、膜作製の初期を光ＣＶＤ法で行い、全面に膜が形成
された後に基板温度を上昇させ熱ＣＶＤを行い膜厚を厚
くしてもよい。

また紫外光源（７）　、　（８）は各々ノズル（９）　
、　（１０）の横に設けあ、るが、必ずしも２ケ所設け
る必要はなく、酸素または酸化性気体を放出するノズル
のすぐ横にのみ設けてもよい。その場合、活性化した反
応種の量が少なくなる為に成膜速度が遅くなるがステッ
プカバレージ性には影響しない。

〔効果〕

本発明の装置によりステップカバレージ性に優れた酸化
物被膜作製が可能となり、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ製品等に使
用する層間絶縁膜の絶縁信頼性が向上するため、層間絶
縁膜を厚く形成する必要がなくなった。また常圧反応容
器にて酸化物被膜を形成するので、従来の光ＣＶＤ装置
に比較して真空用部品が必要無くなるためコストが安く
なる。

紫外光源を反応性気体用ガスノズルに隣接してガス放出
口と同じかそれ以上の長さで設けであるため、光の照射
が均一に行われ、均一な膜厚の酸化物被膜の作製が可能
となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の装置により形成された酸化物被膜のステ
ップカバレージ性を示す縦断面図である。 第２図は本発明装置により形成された酸化物被膜のステ
ップカバレージ性を示す断面図である。 第３図は本発明装置の概略図を示す。 ７．８　　・・・紫外光源 ９．１０・・・反応性気体導入ノズル １１・・・・基板加熱ヒータ １２・・・・搬送機構

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光化学反応を行わしめる紫外光を発生する紫外光源
   を反応室内部に有する反応容器と、前記反応容器内部を
   外部の大気雰囲気とは異なる雰囲気に変えるための気体
   供給手段と、被膜形成用基板を加熱する手段とを有する
   光ＣＶＤ装置において、前記気体供給用ノズルに隣接し
   て紫外光源を配設し大気圧下またはその近傍の圧力にて
   酸化物被膜形成を行うことを特徴とする光ＣＶＤ装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記気体供給用ノ
   ズルのうち酸素または酸化性ガス用ノズルの近傍にのみ
   紫外光源を設けたことを特徴とする光ＣＶＤ装置。