JPH01235259A - シリコン酸化膜の形成方法 - Google Patents
シリコン酸化膜の形成方法Info
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- JPH01235259A JPH01235259A JP6025088A JP6025088A JPH01235259A JP H01235259 A JPH01235259 A JP H01235259A JP 6025088 A JP6025088 A JP 6025088A JP 6025088 A JP6025088 A JP 6025088A JP H01235259 A JPH01235259 A JP H01235259A
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- Local Oxidation Of Silicon (AREA)
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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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、超ＬＳＩデバイス等の半導体製造に用いられ
る薄膜堆積方法に係わり、特に溝部内にシリコン酸化膜
を埋込み形成するシリコン酸化膜の形成方法に関する。
る薄膜堆積方法に係わり、特に溝部内にシリコン酸化膜
を埋込み形成するシリコン酸化膜の形成方法に関する。
（従来の技術）
薄膜形成方法を大別すると、化学的気相成長法（Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ；
ＣＶ Ｄ ）と物理的気相成長法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｌｔｌｏｎ；ＰＶＤ）とに分類
される。ＣＶＤ法は基板表面や気相中での化学反応を利
用して基板上に薄膜を堆積する方法であり、主にシリコ
ン酸化膜やシリコン窒化膜等の絶縁膜の形成に用いられ
ている。また、ＰＶＤ法は気相中で生成した堆積粒子を
基板へ衝突させて薄膜を形成するもので、主に金属膜の
形成に用いられている。
ｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ；
ＣＶ Ｄ ）と物理的気相成長法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｌｔｌｏｎ；ＰＶＤ）とに分類
される。ＣＶＤ法は基板表面や気相中での化学反応を利
用して基板上に薄膜を堆積する方法であり、主にシリコ
ン酸化膜やシリコン窒化膜等の絶縁膜の形成に用いられ
ている。また、ＰＶＤ法は気相中で生成した堆積粒子を
基板へ衝突させて薄膜を形成するもので、主に金属膜の
形成に用いられている。
一方、最近の超ＬＳＩデバイスではアスペクト比（深さ
７幅）の高い溝内への薄膜堆積技術が必須となりつつあ
る。しかし、ＣＶＤ法の一つであるブラズｖＣＶＤ法（
例えば、Ｊ、Ｌ、Ｖｏｓｓｅｎ ＆ Ｗ。
７幅）の高い溝内への薄膜堆積技術が必須となりつつあ
る。しかし、ＣＶＤ法の一つであるブラズｖＣＶＤ法（
例えば、Ｊ、Ｌ、Ｖｏｓｓｅｎ ＆ Ｗ。
Ｋｅｒｎ： Ｔｈ１ｎ Ｆｉｌｍ Ｐｒｏｃｅｓｓ；
Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ １９７８）等を用いて
、第１０図（ａ）に示すようにＳｉ基板８１に形成され
た深い溝８２内にＳｉＯ□膜８３を堆積すると、気相中
で生じた堆積種の角部への堆積が大きく、堆積種が次第
に溝底部に入り難くなり空洞８４を生じ、段差被覆特性
が劣化する。
Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ １９７８）等を用いて
、第１０図（ａ）に示すようにＳｉ基板８１に形成され
た深い溝８２内にＳｉＯ□膜８３を堆積すると、気相中
で生じた堆積種の角部への堆積が大きく、堆積種が次第
に溝底部に入り難くなり空洞８４を生じ、段差被覆特性
が劣化する。
この段差被覆形状を改善する方法として、Ｐ Ｖ Ｄ法
の一つであるバイアススパッタ法と称される技術が用い
られている（例えば、Ｔ、Ｍｏａｏｓｅ。
の一つであるバイアススパッタ法と称される技術が用い
られている（例えば、Ｔ、Ｍｏａｏｓｅ。
Ｍｏｒｉｍｏｔｏ ＆ ０ｋａｂａｙａｓｈｉ：
Ｅｘｔｅｎｄｅｄ ａｂｓｔｒａｃｔｓｌａｔｈ
ｅｏｎ「、 ５ｏｌｉｄ ５ｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ
＆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ。
Ｅｘｔｅｎｄｅｄ ａｂｓｔｒａｃｔｓｌａｔｈ
ｅｏｎ「、 ５ｏｌｉｄ ５ｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ
＆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ。
Ｋｏｂｅ、１９８４．ｐ４３） 、この方法は、Ａ「イ
オンで基板表面を物理的にスパッタリングしながら、例
えばシリコン酸化膜を形成するため、角部での堆積は起
こらず平坦部でのみ堆積を生じる。従って、空洞発生な
しに溝内への埋め込みが可能になるが、気相中の堆積種
が溝内に斜めに入射してくるため、アスペクト比〉１で
はやはり埋め込み困難となる。
オンで基板表面を物理的にスパッタリングしながら、例
えばシリコン酸化膜を形成するため、角部での堆積は起
こらず平坦部でのみ堆積を生じる。従って、空洞発生な
しに溝内への埋め込みが可能になるが、気相中の堆積種
が溝内に斜めに入射してくるため、アスペクト比〉１で
はやはり埋め込み困難となる。
さらに、物理的スパッタリングによる堆積膜の除去と堆
積の競合反応を用いているので、正味の堆積速度が低く
生産性が極めて悪い。また、プラズマ中での照射照射も
避けられない。最近、堆積種の溝内への斜め入射の成分
を少なくしたＥＣＲバイアススパッタ法（例えば、１１
．０１ｋａｗａ；ＳＥＭＩＴＥＣＮＯＬＯＧＹ ＳＹＭ
、 １９８６１Ｅ３−１）も提案されているが、上記の
問題は軽減されるものの本質的な解決策とはならない。
積の競合反応を用いているので、正味の堆積速度が低く
生産性が極めて悪い。また、プラズマ中での照射照射も
避けられない。最近、堆積種の溝内への斜め入射の成分
を少なくしたＥＣＲバイアススパッタ法（例えば、１１
．０１ｋａｗａ；ＳＥＭＩＴＥＣＮＯＬＯＧＹ ＳＹＭ
、 １９８６１Ｅ３−１）も提案されているが、上記の
問題は軽減されるものの本質的な解決策とはならない。
この他、例えばＴＥＯ３Ｏ熱分解法（例えば、Ｒ，Ｄ、
Ｒａｎｇ、 Ｙ、Ｍｏａｏｓｅ ＆ Ｙ、Ｎａｇａｋｕ
ｂｏ； ｌＥＤＭ、ＴＥｃｔｌ。
Ｒａｎｇ、 Ｙ、Ｍｏａｏｓｅ ＆ Ｙ、Ｎａｇａｋｕ
ｂｏ； ｌＥＤＭ、ＴＥｃｔｌ。
ＤＩＧ、 １９ｇ２． ｐ、２３７）を用いてシリコン
酸化膜を形成すると、堆積種の大きな表面移動によって
第１０図（ｂ）に示すように優れた段差被覆特性を示す
。
酸化膜を形成すると、堆積種の大きな表面移動によって
第１０図（ｂ）に示すように優れた段差被覆特性を示す
。
しかし、この方法により溝内に埋め込んだ酸化膜８３を
例えば希釈したＨＦ溶液で洗浄処理すると、第１０図（
Ｃ）に示すように中央部８５での酸化膜８３の除去速度
が異常に速くなり、結局埋込み平坦化が実現できないの
が現状である。この原因は、溝の壁の両側から成長して
きた酸化膜同士の歪みが中央部付近で残存するためと考
えられる。このように、コンファーマブルに薄膜を形成
する方法でも、高アスペクト比の溝内への埋め込みは極
めて困難であると考えられていた。
例えば希釈したＨＦ溶液で洗浄処理すると、第１０図（
Ｃ）に示すように中央部８５での酸化膜８３の除去速度
が異常に速くなり、結局埋込み平坦化が実現できないの
が現状である。この原因は、溝の壁の両側から成長して
きた酸化膜同士の歪みが中央部付近で残存するためと考
えられる。このように、コンファーマブルに薄膜を形成
する方法でも、高アスペクト比の溝内への埋め込みは極
めて困難であると考えられていた。
上記問題を解決するために、テトラメチルシラン（Ｓ
ｉ （ＣＨＩ ） ４ ； ＴＭＳ）ガスとマイクロ波
放電によって励起した酸素原子による反応生成物の露点
以下に基板を冷却することによって、高アスペクト比の
溝内にシリコン酸化膜を堆積する方法（液相酸化法）が
ある（例えば、Ｓ、ＮＯｇｕｅｈｉｅｔ ａｔ、； Ｓ
ＳＤＭ Ｓ−１−１３（１９８７） ４５１） 、これ
は、基板表面に反応生成物を液化させることにより、第
１１図（ａ）〜（Ｃ）に示す如く溝の底からシリコン酸
化膜を徐々に埋込む方法である。ここで、図中９１はＳ
ｔ基板、９２は溝、９３はシリコン酸化膜を示している
。
ｉ （ＣＨＩ ） ４ ； ＴＭＳ）ガスとマイクロ波
放電によって励起した酸素原子による反応生成物の露点
以下に基板を冷却することによって、高アスペクト比の
溝内にシリコン酸化膜を堆積する方法（液相酸化法）が
ある（例えば、Ｓ、ＮＯｇｕｅｈｉｅｔ ａｔ、； Ｓ
ＳＤＭ Ｓ−１−１３（１９８７） ４５１） 、これ
は、基板表面に反応生成物を液化させることにより、第
１１図（ａ）〜（Ｃ）に示す如く溝の底からシリコン酸
化膜を徐々に埋込む方法である。ここで、図中９１はＳ
ｔ基板、９２は溝、９３はシリコン酸化膜を示している
。
しかしながら、この方法によって堆積した膜中には、第
１２図に赤外吸収スペクトルを示す如（，５ｉ−ＣＨｉ
の結合が存在し、多くのメチル基が取込まれている（図
中Ａ）。この堆積膜を３００℃の温度でアニールするこ
とによって、図中Ｂに示す如（Ｓｔ−ＯＨの結合はなく
なり、脱水反応により膜中の水素は取去られる。しかし
、Ｓ １−ＣＨ３の結合は殆ど変化せず、膜中のメチル
基を取去ることはできず、純粋なシリコン酸化膜を得る
ことは困難である。
１２図に赤外吸収スペクトルを示す如（，５ｉ−ＣＨｉ
の結合が存在し、多くのメチル基が取込まれている（図
中Ａ）。この堆積膜を３００℃の温度でアニールするこ
とによって、図中Ｂに示す如（Ｓｔ−ＯＨの結合はなく
なり、脱水反応により膜中の水素は取去られる。しかし
、Ｓ １−ＣＨ３の結合は殆ど変化せず、膜中のメチル
基を取去ることはできず、純粋なシリコン酸化膜を得る
ことは困難である。
（発明が解決しようとする課題）
このように従来、液相酸化法を用いて溝内をシリコン酸
化膜等で埋込む方法にあっては、堆積膜中に多くの不純
物を含むという難点があった。
化膜等で埋込む方法にあっては、堆積膜中に多くの不純
物を含むという難点があった。
例えば、テトラメチルシランを原料ガスとした液相酸化
では、堆積膜中に多くのメチル基が含まれる問題があっ
た。
では、堆積膜中に多くのメチル基が含まれる問題があっ
た。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、液相酸化法によって不純物を含まな
いシリコン酸化膜を堆積することができ、溝内に良質の
シリコン酸化膜を良好に埋め込むことができるシリコン
酸化膜の形成方法を提供することにある。
的とするところは、液相酸化法によって不純物を含まな
いシリコン酸化膜を堆積することができ、溝内に良質の
シリコン酸化膜を良好に埋め込むことができるシリコン
酸化膜の形成方法を提供することにある。
［発明の構成コ
（課題を解決するための手段）
本発明の骨子は、液相酸化法で用いるガスを選択するこ
とにより、溝内に埋込み形成されるシリコン酸化膜の不
純物を低減することにある。
とにより、溝内に埋込み形成されるシリコン酸化膜の不
純物を低減することにある。
即ち本発明は、表面に溝が形成された被処理基体を反応
容器内に収容し、容器内に該容器とは別の領域で励起し
た反応性ガス（例えは酸素）を導入すると共に、同時に
容器内に原料ガス（例えばテトラメトキシシラン）を導
入し、且つ被処理基体の温度と反応容器内の圧力を原料
ガス又は原料ガスと反応性ガスとの反応生成物が液化す
る範囲に設定し、被処理基体の表面に原料ガス又は反応
生成物を液化して付着させることにより、被処理基体の
表面の溝をシリコン酸化膜で埋込むシリコン酸化膜の形
成方法において、前記原料ガスとしてシリコン原子の４
つの全ての結合手に酸素原子が直接結合しているシリコ
ン化合物を用いるようにした方法である。
容器内に収容し、容器内に該容器とは別の領域で励起し
た反応性ガス（例えは酸素）を導入すると共に、同時に
容器内に原料ガス（例えばテトラメトキシシラン）を導
入し、且つ被処理基体の温度と反応容器内の圧力を原料
ガス又は原料ガスと反応性ガスとの反応生成物が液化す
る範囲に設定し、被処理基体の表面に原料ガス又は反応
生成物を液化して付着させることにより、被処理基体の
表面の溝をシリコン酸化膜で埋込むシリコン酸化膜の形
成方法において、前記原料ガスとしてシリコン原子の４
つの全ての結合手に酸素原子が直接結合しているシリコ
ン化合物を用いるようにした方法である。
また本発明は、表面に溝が形成された被処理基体を反応
容器内に収容し、容器内に該容器とは別の領域で励起し
た反応性ガス（例えば酸素）及び原料ガス（例えばテト
ラエトキシシラン）を導入すると共に、被処理基体の温
度と反応容器内の圧力を原料ガス又は原料ガスと反応性
ガスとの反応生成物が液化する範囲に設定し、被処理基
体の表面に原料ガス又は反応生成物を液化して付着させ
ることにより、被処理基体の表面の溝をシリコン酸化膜
で埋込むシリコン酸化膜の形成方法において、前記原料
ガスとしてシリコン原子の４つの全ての結合手に酸素原
子が直接結合しているシリコン化合物を用いるようにし
た方法である。
容器内に収容し、容器内に該容器とは別の領域で励起し
た反応性ガス（例えば酸素）及び原料ガス（例えばテト
ラエトキシシラン）を導入すると共に、被処理基体の温
度と反応容器内の圧力を原料ガス又は原料ガスと反応性
ガスとの反応生成物が液化する範囲に設定し、被処理基
体の表面に原料ガス又は反応生成物を液化して付着させ
ることにより、被処理基体の表面の溝をシリコン酸化膜
で埋込むシリコン酸化膜の形成方法において、前記原料
ガスとしてシリコン原子の４つの全ての結合手に酸素原
子が直接結合しているシリコン化合物を用いるようにし
た方法である。
（作 用）
本発明によれば、液相酸化法等によって薄膜を堆積する
際に、原料ガスとしてＳｉ原子の４つの結合手に全てＯ
原子が直接結合しているシリコン化合物を用いることに
より、堆積膜中にメチル基等の不純物を含まないシリコ
ン酸化膜を堆積することができる。例えば、テトラメチ
ルシラン。
際に、原料ガスとしてＳｉ原子の４つの結合手に全てＯ
原子が直接結合しているシリコン化合物を用いることに
より、堆積膜中にメチル基等の不純物を含まないシリコ
ン酸化膜を堆積することができる。例えば、テトラメチ
ルシラン。
ジメチルジメトキシシラン、ヘキサメチルシラン等の置
換基を含まないシリコン有機化合物を原料ガスとして用
いる場合、５ｉ−Ｃの結合が有りこの結合をマイクロ波
放電で励起した酸素ガスで切断し完全なシリコン酸化膜
を堆積するのは困難であり、第１２図のテトラメチルシ
ランを用いた時の赤外吸収スペクトルに示すように膜中
には多くのメチル基が含まれている。しかし、原料ガス
としてシリコンに４つのＯＲ（Ｒは有機基）置換基が結
合したシリコン有機化合物を用いると、５ｔ−０−Ｃの
結合の中で５ｉ−０（結合エネルギー： １０６Ｋｃ
ａｌ／ ｍｏｌ ）よりも結合エネルギーが小さい０−
Ｃ（結合エネルギー： ８５．５Ｋｃａｌ／ ａｏｉ）
がＯ原子によって切断され、第５図のテトラメトキシシ
ランを用いたときの赤外吸収スペクトルに示すように、
Ｃを含まないシリコン酸化膜を堆積することができる。
換基を含まないシリコン有機化合物を原料ガスとして用
いる場合、５ｉ−Ｃの結合が有りこの結合をマイクロ波
放電で励起した酸素ガスで切断し完全なシリコン酸化膜
を堆積するのは困難であり、第１２図のテトラメチルシ
ランを用いた時の赤外吸収スペクトルに示すように膜中
には多くのメチル基が含まれている。しかし、原料ガス
としてシリコンに４つのＯＲ（Ｒは有機基）置換基が結
合したシリコン有機化合物を用いると、５ｔ−０−Ｃの
結合の中で５ｉ−０（結合エネルギー： １０６Ｋｃ
ａｌ／ ｍｏｌ ）よりも結合エネルギーが小さい０−
Ｃ（結合エネルギー： ８５．５Ｋｃａｌ／ ａｏｉ）
がＯ原子によって切断され、第５図のテトラメトキシシ
ランを用いたときの赤外吸収スペクトルに示すように、
Ｃを含まないシリコン酸化膜を堆積することができる。
（実施例）
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第１図は本発明の一実施例方法を実施するための薄膜形
成装置を示す概略構成図である。図中１１は反応容器で
あり、この容器１１内には被処理基体としてのＳｉ基板
１２を載置する試料台１３が収容されている。Ｓｉ基板
１２はその表面に、高アスペクト比の溝が形成されたも
のである。
成装置を示す概略構成図である。図中１１は反応容器で
あり、この容器１１内には被処理基体としてのＳｉ基板
１２を載置する試料台１３が収容されている。Ｓｉ基板
１２はその表面に、高アスペクト比の溝が形成されたも
のである。
試料台１３は、ヒータによる加熱及び液体窒素によって
冷却した窒素ガスによる冷却が可能となっており、この
上に載置される基板１２が温度制御されるものとなって
いる。
冷却した窒素ガスによる冷却が可能となっており、この
上に載置される基板１２が温度制御されるものとなって
いる。
容器ｌｌ内には、ガス導入口１４から原料ガスが供給さ
れ、このガスはガス排気口１５から排気される。また、
容器１１内には、マイクロ波放電管１６により励起され
た反応性ガスがガス導入口１７を介して供給され、この
ガスもガス排気口１５から排気されるものとなっている
。なお、図中１８はマイクロ波電源、２１．２２はそれ
ぞれバルブを示している。
れ、このガスはガス排気口１５から排気される。また、
容器１１内には、マイクロ波放電管１６により励起され
た反応性ガスがガス導入口１７を介して供給され、この
ガスもガス排気口１５から排気されるものとなっている
。なお、図中１８はマイクロ波電源、２１．２２はそれ
ぞれバルブを示している。
次に、第１図の装置を用いた薄膜形成方法について説明
する。原料ガスとしてテトラメトキシシラン（ＴＭ０１
）を用い、このガスは放電励起することなくそのまま容
器１１内に導入した。また、反応性ガスである酸素はマ
イクロ波放電により励起し、生成した酸素の活性種を容
器１１内に導入した。なお、容器１１内をターボ分子ポ
ンプにより予め１０−’Ｔｏｒｒ以下に真空排気した後
、上記原料ガス及び反応性ガスの導入により薄膜の堆積
を行った。
する。原料ガスとしてテトラメトキシシラン（ＴＭ０１
）を用い、このガスは放電励起することなくそのまま容
器１１内に導入した。また、反応性ガスである酸素はマ
イクロ波放電により励起し、生成した酸素の活性種を容
器１１内に導入した。なお、容器１１内をターボ分子ポ
ンプにより予め１０−’Ｔｏｒｒ以下に真空排気した後
、上記原料ガス及び反応性ガスの導入により薄膜の堆積
を行った。
第２図に基板温度に対する堆積速度及び堆積形状の関係
を示す。酸素の流量は１６８ｓｃｃａ＋、テトラメトキ
シシランと酸素の分圧比は０，２、容器内圧力は２Ｔｏ
ｒｒとした。堆積速度は基板の温度が３０℃付近で最大
（０，５μｍ ／１ｌｎ）となり、１０℃では略零、１
００℃以上では略一定となる。また、基板の温度が７０
℃以上では堆積形状はオーバハングしたちのとなり溝内
をシリコン酸化膜で埋込むことができないが、７０℃未
満のときは溝の底から液体を溜めるようにシリコン酸化
膜が形成され、高アスペクト比の溝が完全に埋込まれた
。
を示す。酸素の流量は１６８ｓｃｃａ＋、テトラメトキ
シシランと酸素の分圧比は０，２、容器内圧力は２Ｔｏ
ｒｒとした。堆積速度は基板の温度が３０℃付近で最大
（０，５μｍ ／１ｌｎ）となり、１０℃では略零、１
００℃以上では略一定となる。また、基板の温度が７０
℃以上では堆積形状はオーバハングしたちのとなり溝内
をシリコン酸化膜で埋込むことができないが、７０℃未
満のときは溝の底から液体を溜めるようにシリコン酸化
膜が形成され、高アスペクト比の溝が完全に埋込まれた
。
第３図に容器内圧力に対する堆積速度及び堆積形状の関
係を示す。溝の底からシリコン酸化膜が形成されたのは
圧力が０．３Ｔｏｒｒより高＜ １ＱＴｏｒｒより低い
ときであった。０．３Ｔｏｒｒ以下では堆積形状がオー
バハングしたものであり、これは基板上で液化する物質
の分圧がその平衡蒸気圧よりも低くなったためと考えら
れる。また、１ＱＴｏｒｒ以上の時は基板上に直径が３
０００Ａ程度の粉体が°付着した。
係を示す。溝の底からシリコン酸化膜が形成されたのは
圧力が０．３Ｔｏｒｒより高＜ １ＱＴｏｒｒより低い
ときであった。０．３Ｔｏｒｒ以下では堆積形状がオー
バハングしたものであり、これは基板上で液化する物質
の分圧がその平衡蒸気圧よりも低くなったためと考えら
れる。また、１ＱＴｏｒｒ以上の時は基板上に直径が３
０００Ａ程度の粉体が°付着した。
第４図にテトラメトキシシランと酸素の分圧比に対する
堆積速度及び堆積形状の関係を示す。溝の底からシリコ
ン酸化膜が形成されたのは分圧比が０６５５より大きい
ときであり、０．５５以下ではオーバハングした堆積形
状であった。また、分圧比が０．３以上では堆積速度が
略零となり、溝を埋込むことはできなかった。
堆積速度及び堆積形状の関係を示す。溝の底からシリコ
ン酸化膜が形成されたのは分圧比が０６５５より大きい
ときであり、０．５５以下ではオーバハングした堆積形
状であった。また、分圧比が０．３以上では堆積速度が
略零となり、溝を埋込むことはできなかった。
そこで本実施例では、基板温度３０℃、圧力２Ｔｏｒｒ
、テトラメトキシシランと酸素の分圧比を０．２として
、溝が形成されたＳｔ基板上にシリコン酸化膜を堆積し
た。これにより、Ｓｉ基板の表面の溝はシリコン酸化膜
で平坦に埋込まれたものとなる。第５図にこのときのシ
リコン酸化膜の赤外吸収スペクトルを示す。ＯＨに起因
するピークは存在するが５ｉ−Ｃに起因するピークは殆
どなく、テトラメチルシランを用いて堆積したときの赤
外吸収スペクトル（第１２図）に存在したＣに起因する
ピークはないことが判る。また、このシリコン酸化膜の
オージェスペクトルを測定した結果、Ｃに起因するピー
クはなく、この膜中のＣ含有量は〜数ａｔｍｌｃ％以下
であると考えられる。
、テトラメトキシシランと酸素の分圧比を０．２として
、溝が形成されたＳｔ基板上にシリコン酸化膜を堆積し
た。これにより、Ｓｉ基板の表面の溝はシリコン酸化膜
で平坦に埋込まれたものとなる。第５図にこのときのシ
リコン酸化膜の赤外吸収スペクトルを示す。ＯＨに起因
するピークは存在するが５ｉ−Ｃに起因するピークは殆
どなく、テトラメチルシランを用いて堆積したときの赤
外吸収スペクトル（第１２図）に存在したＣに起因する
ピークはないことが判る。また、このシリコン酸化膜の
オージェスペクトルを測定した結果、Ｃに起因するピー
クはなく、この膜中のＣ含有量は〜数ａｔｍｌｃ％以下
であると考えられる。
このように本実施例方法によれば、Ｓｉ原子の周りに４
つの０原子が結合したテトラメトキシシランを原料ガス
として用いることにより、８１−〇−Ｃの結合の中で５
ｉ−０よりも結合エネルギーの小さいＯ−Ｃを０原子に
よって切断することができる。その結果、不純物である
Ｃを含まないシリコン酸化膜を堆積することができた。
つの０原子が結合したテトラメトキシシランを原料ガス
として用いることにより、８１−〇−Ｃの結合の中で５
ｉ−０よりも結合エネルギーの小さいＯ−Ｃを０原子に
よって切断することができる。その結果、不純物である
Ｃを含まないシリコン酸化膜を堆積することができた。
従って、Ｓｉ基板の表面に形成した溝内を良質のシリコ
ン酸化膜で埋込むことが可能となり、半導体製造技術に
おける有用性は極めて大きい。
ン酸化膜で埋込むことが可能となり、半導体製造技術に
おける有用性は極めて大きい。
第６図は本発明の他の実施例方法に使用した薄膜形成装
置を示す概略構成図である。なお、第１図と同一部分に
は同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。この
装置が第１図の装置と異なる点は、原料ガスを反応性ガ
スと同様にマイクロ波励起して反応容器内に導入するこ
とにある。即ち、原料ガスは反応性ガスと共にマイクロ
波放電管１６に供給され、この放電管１６内で励起され
て容器１１内に導入されるものとなっている。
置を示す概略構成図である。なお、第１図と同一部分に
は同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。この
装置が第１図の装置と異なる点は、原料ガスを反応性ガ
スと同様にマイクロ波励起して反応容器内に導入するこ
とにある。即ち、原料ガスは反応性ガスと共にマイクロ
波放電管１６に供給され、この放電管１６内で励起され
て容器１１内に導入されるものとなっている。
この実施例では原料ガスとしてテトラエトキシシラン（
ＴＥ０１）、反応性ガスとして酸素を用い、先の実施例
と同様にしてＳｉ基板の表面にシリコン酸化膜を堆積し
た。
ＴＥ０１）、反応性ガスとして酸素を用い、先の実施例
と同様にしてＳｉ基板の表面にシリコン酸化膜を堆積し
た。
第７図に基板温度に対する堆積速度及の関係を示す。酸
素の流量は１６８ｓｃｃａ＋ ％テトラエトキシシラン
と酸素の分圧比は０．６７、容器内圧力は２Ｔｏｒｒと
した。堆積速度は基板の温度が低いほど大きくなる。ま
た、基板の温度が０℃以上では堆積が観ｉ１？Ｊされな
かったが、それ以下の温度では溝の底から液体を溜める
ようにシリコン酸化膜が形成され、高アスペクト比の溝
が完全に埋込まれた。また、堆積形状はいずれもオーバ
ハングはなく良好な物であった。
素の流量は１６８ｓｃｃａ＋ ％テトラエトキシシラン
と酸素の分圧比は０．６７、容器内圧力は２Ｔｏｒｒと
した。堆積速度は基板の温度が低いほど大きくなる。ま
た、基板の温度が０℃以上では堆積が観ｉ１？Ｊされな
かったが、それ以下の温度では溝の底から液体を溜める
ようにシリコン酸化膜が形成され、高アスペクト比の溝
が完全に埋込まれた。また、堆積形状はいずれもオーバ
ハングはなく良好な物であった。
第８図に容器内圧力に対する堆積速度の関係を示す。圧
力が９Ｔｏｒｒ以上では堆積が観測されなかったが、そ
れ以下の圧力では溝の底がらシリコン酸化膜が形成され
、圧力が低いほど堆積速度が速くなった。また、テトラ
エトキシシランと酸素の分圧比に対する堆積速度は、分
圧比が０．１以下では堆積が観ＪｐＪされなかったが、
それ以上の圧力では溝の底からシリコン酸化膜が形成さ
れ、分圧比が大きいほど堆積速度が速くなった。この場
合も圧力９分圧比に関係なく、堆積形状はいずれもオー
バハングはなく良好なものであった。
力が９Ｔｏｒｒ以上では堆積が観測されなかったが、そ
れ以下の圧力では溝の底がらシリコン酸化膜が形成され
、圧力が低いほど堆積速度が速くなった。また、テトラ
エトキシシランと酸素の分圧比に対する堆積速度は、分
圧比が０．１以下では堆積が観ＪｐＪされなかったが、
それ以上の圧力では溝の底からシリコン酸化膜が形成さ
れ、分圧比が大きいほど堆積速度が速くなった。この場
合も圧力９分圧比に関係なく、堆積形状はいずれもオー
バハングはなく良好なものであった。
第９図に基板温度−４０’Ｃ、容器内圧力２ Ｔｏｒｒ
。
。
テトラエトキシシランと酸素の分圧比０．６７として堆
積したシリコン酸化膜の赤外吸収スペクトルを示す。５
ｔ−０に起因するピークは存在するが、ＯＨが存在する
ことに起因するピークは殆どなく、テトラメチルシラン
を用いて堆積したときの赤外吸収スペクトルに存在した
Ｃに起因するピークはないことが判る。このように、Ｓ
ｉ原子の周りに４つのＯ原子が結合したテトラエトキシ
シランを原料ガスとして用いることにより、不純物であ
るＣを全く含まないシリコン酸化膜を堆積することがで
きた。
積したシリコン酸化膜の赤外吸収スペクトルを示す。５
ｔ−０に起因するピークは存在するが、ＯＨが存在する
ことに起因するピークは殆どなく、テトラメチルシラン
を用いて堆積したときの赤外吸収スペクトルに存在した
Ｃに起因するピークはないことが判る。このように、Ｓ
ｉ原子の周りに４つのＯ原子が結合したテトラエトキシ
シランを原料ガスとして用いることにより、不純物であ
るＣを全く含まないシリコン酸化膜を堆積することがで
きた。
なお、本発明は上述した各実施例方法に限定されるもの
ではない。例えば、前記原料ガスとしてはテトラメトキ
シシラン、テトラエトキシシランに限るものではなく、
テトラアセトキシシラン。
ではない。例えば、前記原料ガスとしてはテトラメトキ
シシラン、テトラエトキシシランに限るものではなく、
テトラアセトキシシラン。
テトラプロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン
、テトラキス（２−エチルブトキシ）シラン。
、テトラキス（２−エチルブトキシ）シラン。
テトラフェノキシシラン、テトラキス（２−エチルへキ
シロキシ）シラン等のように、シリコン原子の４つの全
ての結合手に酸素原子が直接結合しているシリコン化合
物を用いることができる。つまり、一般式 ％式％ で示されるシリコン化合物を用いることができる。
シロキシ）シラン等のように、シリコン原子の４つの全
ての結合手に酸素原子が直接結合しているシリコン化合
物を用いることができる。つまり、一般式 ％式％ で示されるシリコン化合物を用いることができる。
但し、Ｒはアルキル基、アルコキシ基、アリール基等で
ある。
ある。
また、反応性ガスとして水素、窒素或いは塩素や弗素等
のハロゲンガスを含むガス又はアルゴン等の不活性ガス
の１つ、又はこれらの混合ガスを用いて減量ガスを励起
させても、原料ガス自身に多量の酸素が含まれているた
め同様に不純物を含まないシリコン酸化膜を形成するこ
とが可能である。さらに、基板温度、容器内圧力、原料
ガスと反応性ガスとの分圧比等の条件は、溝内に埋め込
まれるシリコン酸化膜にオーバハングが生じない範囲で
適宜変更可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で、種々変形して実施することができる。
のハロゲンガスを含むガス又はアルゴン等の不活性ガス
の１つ、又はこれらの混合ガスを用いて減量ガスを励起
させても、原料ガス自身に多量の酸素が含まれているた
め同様に不純物を含まないシリコン酸化膜を形成するこ
とが可能である。さらに、基板温度、容器内圧力、原料
ガスと反応性ガスとの分圧比等の条件は、溝内に埋め込
まれるシリコン酸化膜にオーバハングが生じない範囲で
適宜変更可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で、種々変形して実施することができる。
［発明の効果］
以上詳述したように本発明によれば、液相酸化法で用い
るガスとしてシリコン原子の４つの全ての結合手に酸素
原子が直接結合しているシリコン化合物を選択すること
により、溝内に埋込み形成されるシリコン酸化膜の不純
物を低減することができ、高アスペクト比の溝内に良質
のシリコン酸化膜を良好に埋め込むことができる。
るガスとしてシリコン原子の４つの全ての結合手に酸素
原子が直接結合しているシリコン化合物を選択すること
により、溝内に埋込み形成されるシリコン酸化膜の不純
物を低減することができ、高アスペクト比の溝内に良質
のシリコン酸化膜を良好に埋め込むことができる。
第１図乃至第５図は本発明の一実施例方法を説明するた
めのもので、第１図は同実施例方法に使用した薄膜形成
装置を示す概略構成図、第２図は基板温度に対する堆積
速度及び堆積形状の関係を示す特性図、第３図は容器内
圧力に対する堆積速度及び堆積形状の関係を示す特性図
、第４図は分圧比に対する堆積速度及び堆積形状の関係
を示す特性図、第５図は同実施例方法により形成したシ
リコン酸化膜の赤外吸収スペクトルを示す特性図、第６
図乃至第９図は本発明の他の実施例方法を説明するため
のもので、第６図は薄膜形成装置を示す概略構成図、第
７図は基板温度と堆積速度との関係を示す特性図、第８
図は容器内圧力と堆積速度との関係を示す特性図、第９
図は赤外吸収スペクトルを示す特性図、第１０図乃至第
１２図はそれぞれ従来の問題点を説明するための図であ
る。 １１・・・反応容器、１２．８１．９１・・・Ｓｉ基板
（被処理基体）、１３・・・試料台、１４．１７・・・
ガス導入口、１５・・・ガス排気口、１６・・・マイク
ロ波放電管、１８・・・マイクロ波電源、２１．２２・
・・バルブ、８２．９２・・・溝、８３．９３・・・シ
リコン酸化膜、８４・・・空洞。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 基板′ｊＬ度（”Ｃ） − 第２図 液収（ｃｍ”） − 第 ６ 図 基板１ｔＬ（”Ｃ） − 第７図 ｆ： ｆ７（Ｔｏｒｒ） → 第８図 浪収（ｃｍ−１） − 第１０図 第１１ ！！！
めのもので、第１図は同実施例方法に使用した薄膜形成
装置を示す概略構成図、第２図は基板温度に対する堆積
速度及び堆積形状の関係を示す特性図、第３図は容器内
圧力に対する堆積速度及び堆積形状の関係を示す特性図
、第４図は分圧比に対する堆積速度及び堆積形状の関係
を示す特性図、第５図は同実施例方法により形成したシ
リコン酸化膜の赤外吸収スペクトルを示す特性図、第６
図乃至第９図は本発明の他の実施例方法を説明するため
のもので、第６図は薄膜形成装置を示す概略構成図、第
７図は基板温度と堆積速度との関係を示す特性図、第８
図は容器内圧力と堆積速度との関係を示す特性図、第９
図は赤外吸収スペクトルを示す特性図、第１０図乃至第
１２図はそれぞれ従来の問題点を説明するための図であ
る。 １１・・・反応容器、１２．８１．９１・・・Ｓｉ基板
（被処理基体）、１３・・・試料台、１４．１７・・・
ガス導入口、１５・・・ガス排気口、１６・・・マイク
ロ波放電管、１８・・・マイクロ波電源、２１．２２・
・・バルブ、８２．９２・・・溝、８３．９３・・・シ
リコン酸化膜、８４・・・空洞。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 基板′ｊＬ度（”Ｃ） − 第２図 液収（ｃｍ”） − 第 ６ 図 基板１ｔＬ（”Ｃ） − 第７図 ｆ： ｆ７（Ｔｏｒｒ） → 第８図 浪収（ｃｍ−１） − 第１０図 第１１ ！！！
Claims (4)
- （１）表面に溝が形成された被処理基体を反応容器内に
収容し、容器内に該容器とは別の領域で励起した反応性
ガスを導入すると共に、同時に容器内に原料ガスを導入
し、且つ被処理基体の温度と反応容器内の圧力を原料ガ
ス又は原料ガスと反応性ガスとの反応生成物が液化する
範囲に設定し、被処理基体の表面に原料ガス又は反応生
成物を液化して付着させることにより、被処理基体の表
面の溝をシリコン酸化膜で埋込むシリコン酸化膜の形成
方法において、 前記原料ガスとしてシリコン原子の４つの全ての結合手
に酸素原子が直接結合しているシリコン化合物を用いた
ことを特徴とするシリコン酸化膜の形成方法。 - （２）表面に溝が形成された被処理基体を反応容器内に
収容し、容器内に該容器とは別の領域で励起した反応性
ガス及び原料ガスを導入すると共に、被処理基体の温度
と反応容器内の圧力を原料ガス又は原料ガスと反応性ガ
スとの反応生成物が液化する範囲に設定し、被処理基体
の表面に原料ガス又は反応生成物を液化して付着させる
ことにより、被処理基体の表面の溝をシリコン酸化膜で
埋込むシリコン酸化膜の形成方法において、 前記原料ガスとしてシリコン原子の４つの全ての結合手
に酸素原子が直接結合しているシリコン化合物を用いた
ことを特徴とするシリコン酸化膜の形成方法。 - （３）前記原料ガスとしてテトラメトキシシラン、前記
反応性ガスとして酸素ガスを用い、テトラメトキシシラ
ンの酸素ガスに対する分圧比は０．５５より大、被処理
基体の温度は７０℃未満、容器内圧力は０．３Ｔｏｒｒ
を越え１０Ｔｏｒｒ未満として、前記被処理基体の表面
の溝内を不純物を含まないシリコン酸化膜で埋込むこと
を特徴とする請求項１又は２記載のシリコン酸化膜の形
成方法。 - （４）前記原料ガスとしてテトラエトキシシラン、前記
反応性ガスとして酸素ガスを用い、テトラエトキシシラ
ンの酸素ガスに対する分圧比は、０．１より大、被処理
基体の温度は０℃未満、容器内圧力は１０Ｔｏｒｒ未満
として、前記被処理基体の表面の溝内を不純物を含まな
いシリコン酸化膜で埋込むことを特徴とする請求項１又
は２記載のシリコン酸化膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6025088A JP2763104B2 (ja) | 1988-03-16 | 1988-03-16 | シリコン酸化膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6025088A JP2763104B2 (ja) | 1988-03-16 | 1988-03-16 | シリコン酸化膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01235259A true JPH01235259A (ja) | 1989-09-20 |
| JP2763104B2 JP2763104B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=13136741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6025088A Expired - Lifetime JP2763104B2 (ja) | 1988-03-16 | 1988-03-16 | シリコン酸化膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2763104B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5254171A (en) * | 1991-04-16 | 1993-10-19 | Sony Corporation | Bias ECR plasma CVD apparatus comprising susceptor, clamp, and chamber wall heating and cooling means |
| US5340553A (en) * | 1993-03-22 | 1994-08-23 | Rockwell International Corporation | Method of removing oxygen from a controlled atmosphere |
| JP2007005572A (ja) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 層間絶縁膜の形成方法、層間絶縁膜形成用の前駆体溶液、層間絶縁膜形成用のｃｖｄ原料、及びシロキサンオリゴマー形成用原料 |
| JP2009135450A (ja) * | 2007-10-22 | 2009-06-18 | Applied Materials Inc | トレンチ内に誘電層を形成する方法 |
| JP2009152551A (ja) * | 2007-10-22 | 2009-07-09 | Applied Materials Inc | ボイドフリーギャップ充填に対する誘電体膜品質を向上させる方法及びシステム |
| JP2010507259A (ja) * | 2006-10-16 | 2010-03-04 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Ｓｔｉ用の二酸化シリコンの高品質誘電体膜の形成：ｈａｒｐｉｉ−遠隔プラズマ増強型堆積プロセス−のための異なるシロキサンベースの前駆物質の使用 |
| US8889566B2 (en) | 2012-09-11 | 2014-11-18 | Applied Materials, Inc. | Low cost flowable dielectric films |
| US8980382B2 (en) | 2009-12-02 | 2015-03-17 | Applied Materials, Inc. | Oxygen-doping for non-carbon radical-component CVD films |
| US9018108B2 (en) | 2013-01-25 | 2015-04-28 | Applied Materials, Inc. | Low shrinkage dielectric films |
| US9285168B2 (en) | 2010-10-05 | 2016-03-15 | Applied Materials, Inc. | Module for ozone cure and post-cure moisture treatment |
| US9404178B2 (en) | 2011-07-15 | 2016-08-02 | Applied Materials, Inc. | Surface treatment and deposition for reduced outgassing |
| US9412581B2 (en) | 2014-07-16 | 2016-08-09 | Applied Materials, Inc. | Low-K dielectric gapfill by flowable deposition |
| US10283321B2 (en) | 2011-01-18 | 2019-05-07 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing system and methods using capacitively coupled plasma |
-
1988
- 1988-03-16 JP JP6025088A patent/JP2763104B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5254171A (en) * | 1991-04-16 | 1993-10-19 | Sony Corporation | Bias ECR plasma CVD apparatus comprising susceptor, clamp, and chamber wall heating and cooling means |
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| JP2010507259A (ja) * | 2006-10-16 | 2010-03-04 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Ｓｔｉ用の二酸化シリコンの高品質誘電体膜の形成：ｈａｒｐｉｉ−遠隔プラズマ増強型堆積プロセス−のための異なるシロキサンベースの前駆物質の使用 |
| JP2009135450A (ja) * | 2007-10-22 | 2009-06-18 | Applied Materials Inc | トレンチ内に誘電層を形成する方法 |
| JP2009152551A (ja) * | 2007-10-22 | 2009-07-09 | Applied Materials Inc | ボイドフリーギャップ充填に対する誘電体膜品質を向上させる方法及びシステム |
| US8980382B2 (en) | 2009-12-02 | 2015-03-17 | Applied Materials, Inc. | Oxygen-doping for non-carbon radical-component CVD films |
| US9285168B2 (en) | 2010-10-05 | 2016-03-15 | Applied Materials, Inc. | Module for ozone cure and post-cure moisture treatment |
| US10283321B2 (en) | 2011-01-18 | 2019-05-07 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing system and methods using capacitively coupled plasma |
| US9404178B2 (en) | 2011-07-15 | 2016-08-02 | Applied Materials, Inc. | Surface treatment and deposition for reduced outgassing |
| US8889566B2 (en) | 2012-09-11 | 2014-11-18 | Applied Materials, Inc. | Low cost flowable dielectric films |
| US9018108B2 (en) | 2013-01-25 | 2015-04-28 | Applied Materials, Inc. | Low shrinkage dielectric films |
| US9412581B2 (en) | 2014-07-16 | 2016-08-09 | Applied Materials, Inc. | Low-K dielectric gapfill by flowable deposition |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2763104B2 (ja) | 1998-06-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |