JPH07105387B2 - 被膜堆積方法及び半導体装置 - Google Patents
被膜堆積方法及び半導体装置Info
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Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は被膜堆積方法及び半導体
装置に関し、特に半導体装置の表面のような基板上に均
質ポリマの被膜を選択的に堆積する処理方法に適用する
ものである。
装置に関し、特に半導体装置の表面のような基板上に均
質ポリマの被膜を選択的に堆積する処理方法に適用する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】基板の選択された領域をマスクするよう
に、均質ポリマの膜を堆積する種々の処理方法が従来か
ら知られている。この目的のために通常使われているの
はポリ−ｐ−キシリレンポリマで、ｐ−キシリレンモノ
マ又はその誘導体を凝縮することにより形成される。米
国特許第3,895,135 号には、ポリマによつて被覆されて
いない基板部分がマスク用テープなどによつてマスクさ
れることにより前駆体蒸気に対するしぼり流路を形成す
る技術が開示されている。基板のマスクされていない部
分と同じようにマスク上に被膜を形成し、かつしぼりの
目的がマスク部分と非マスク部分との境界に薄い被膜を
形成することにある。その後薄い被膜は、基板の希望し
た部分にのみ被膜を残すように、境界に沿つて被覆され
たマスクを除去するための除去ラインとして用いられ
る。
に、均質ポリマの膜を堆積する種々の処理方法が従来か
ら知られている。この目的のために通常使われているの
はポリ−ｐ−キシリレンポリマで、ｐ−キシリレンモノ
マ又はその誘導体を凝縮することにより形成される。米
国特許第3,895,135 号には、ポリマによつて被覆されて
いない基板部分がマスク用テープなどによつてマスクさ
れることにより前駆体蒸気に対するしぼり流路を形成す
る技術が開示されている。基板のマスクされていない部
分と同じようにマスク上に被膜を形成し、かつしぼりの
目的がマスク部分と非マスク部分との境界に薄い被膜を
形成することにある。その後薄い被膜は、基板の希望し
た部分にのみ被膜を残すように、境界に沿つて被覆され
たマスクを除去するための除去ラインとして用いられ
る。
【０００３】米国特許第4,299,866 号には、ポリマに被
覆されるべきではないワークピースの領域（例えば半導
体チツプに接続されるリードのような）がポリマ化され
ていない炭化水素、例えばビースワツクス（Beeswax ）
により被覆される技術が開示されている。ポリマ被膜は
前駆体蒸気に露されたときワークピース上に形成され、
その後被膜内に開口が形成される。続いてワークピース
が溶剤に浸されることにより炭化水素を膨潤させ、これ
により炭化水素を覆う被膜を除去させる。
覆されるべきではないワークピースの領域（例えば半導
体チツプに接続されるリードのような）がポリマ化され
ていない炭化水素、例えばビースワツクス（Beeswax ）
により被覆される技術が開示されている。ポリマ被膜は
前駆体蒸気に露されたときワークピース上に形成され、
その後被膜内に開口が形成される。続いてワークピース
が溶剤に浸されることにより炭化水素を膨潤させ、これ
により炭化水素を覆う被膜を除去させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
の方法も面倒な機械的処理を必要とし、すなわちいたる
所に被膜を堆積させ、その後基板の不必要な部分から被
膜を除去する処理を必要とする。この手法は、ポリ−ｐ
−キシリレン被膜が強く被着した場合に、当該被膜を所
望の正確な位置から除去することを困難にさせる。
の方法も面倒な機械的処理を必要とし、すなわちいたる
所に被膜を堆積させ、その後基板の不必要な部分から被
膜を除去する処理を必要とする。この手法は、ポリ−ｐ
−キシリレン被膜が強く被着した場合に、当該被膜を所
望の正確な位置から除去することを困難にさせる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、基板の選択された領域上に均質な
被膜を形成するような改善された処理方法を提案する。
すなわち本発明は、基板１上に成層ポリマ被膜３を選択
的に堆積する処理方法において、基板１上にパターン化
されたフイルム２を形成することにより、基板１の選択
された領域を露出させ、フイルム２は強い電子ドナー特
性をもつ化合物で基板を処理することにより形成される
フイルム形成ステツプと、モノマを凝縮するような条件
の下にモノマの蒸気に対してパターン化されたフイルム
２及び基板１を露すことにより、パターン化されたフイ
ルム２によつて被着されていない選択された領域に成層
ポリマ被膜３を形成し、フイルム２が被膜３の堆積を実
質的に妨げるようになされた露出ステツプとを設けるよ
うにする。
め本発明においては、基板の選択された領域上に均質な
被膜を形成するような改善された処理方法を提案する。
すなわち本発明は、基板１上に成層ポリマ被膜３を選択
的に堆積する処理方法において、基板１上にパターン化
されたフイルム２を形成することにより、基板１の選択
された領域を露出させ、フイルム２は強い電子ドナー特
性をもつ化合物で基板を処理することにより形成される
フイルム形成ステツプと、モノマを凝縮するような条件
の下にモノマの蒸気に対してパターン化されたフイルム
２及び基板１を露すことにより、パターン化されたフイ
ルム２によつて被着されていない選択された領域に成層
ポリマ被膜３を形成し、フイルム２が被膜３の堆積を実
質的に妨げるようになされた露出ステツプとを設けるよ
うにする。
【０００６】
【作用】このプロセスは第１に選択された領域を露出さ
せるように基板上にパターン化されたフイルムを形成
し、当該フイルムを例えば金属のような強い電子ドナー
特性をもつ化合物で基板を処理することにより形成す
る。望ましくは、フイルムはガス状プラズマ、望ましく
はハロゲンを含む化合物を有するガス状プラズマに基板
を露すことにより形成される。その後、パターン化され
たフイルム及び基板はモノマを凝縮するような条件の下
でモノマ蒸気に露され、その結果パターン化されたフイ
ルム（実質上被膜の堆積を妨げる）によつて覆われてい
ない基板上の領域に成層被膜を形成する。かくして本発
明を実行することにより、成層ポリマ被膜は基板上の所
望部分だけに選択的に堆積される。被膜が選択的に形成
されているので、強力に付着した被膜を除去するという
ような複雑な機械的処理が不必要になる。
せるように基板上にパターン化されたフイルムを形成
し、当該フイルムを例えば金属のような強い電子ドナー
特性をもつ化合物で基板を処理することにより形成す
る。望ましくは、フイルムはガス状プラズマ、望ましく
はハロゲンを含む化合物を有するガス状プラズマに基板
を露すことにより形成される。その後、パターン化され
たフイルム及び基板はモノマを凝縮するような条件の下
でモノマ蒸気に露され、その結果パターン化されたフイ
ルム（実質上被膜の堆積を妨げる）によつて覆われてい
ない基板上の領域に成層被膜を形成する。かくして本発
明を実行することにより、成層ポリマ被膜は基板上の所
望部分だけに選択的に堆積される。被膜が選択的に形成
されているので、強力に付着した被膜を除去するという
ような複雑な機械的処理が不必要になる。
【０００７】好ましい実施例においては、成層ポリマ被
膜が基板トレンチの選択された表面上に形成される。ト
レンチを形成する間に基板はハロゲンを含む化合物を有
するガス状プラズマに露され、これによりトレンチの側
壁上にハロゲン化物フイルムを形成する。その後、残つ
ているフイルム及び基板はモノマを凝縮するような条件
の下にモノマ蒸気に露されることにより、基板上及びト
レンチの底面上に成層ポリマ被膜を形成すると共に、ハ
ロゲン化物フイルムが被膜の堆積を実質上妨げる。この
結果として、例えばドープ処理又は等方性エツチング処
理などの種々のプロセス処理が露出されたトレンチ側壁
に対して実行される。
膜が基板トレンチの選択された表面上に形成される。ト
レンチを形成する間に基板はハロゲンを含む化合物を有
するガス状プラズマに露され、これによりトレンチの側
壁上にハロゲン化物フイルムを形成する。その後、残つ
ているフイルム及び基板はモノマを凝縮するような条件
の下にモノマ蒸気に露されることにより、基板上及びト
レンチの底面上に成層ポリマ被膜を形成すると共に、ハ
ロゲン化物フイルムが被膜の堆積を実質上妨げる。この
結果として、例えばドープ処理又は等方性エツチング処
理などの種々のプロセス処理が露出されたトレンチ側壁
に対して実行される。
【０００８】上述の目的及び他の目的、本発明の特徴及
び効果は本発明の好適な実施例についての以下の説明に
より明らかにされる。
び効果は本発明の好適な実施例についての以下の説明に
より明らかにされる。
【０００９】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
する。
【００１０】図１（Ａ）において、プロセスは例えば、
シリコン、多結晶シリコン、二酸化シリコン、窒化シリ
コン、通常のフオトレジストなどでなる基板１上にパタ
ーン化されたフイルムを形成することによつて開始す
る。強い電子ドナー作用をする化合物を含むガス状プラ
ズマにマスク（図示せず）を介して基板１を露すことに
よつてフイルム２が形成されるようにすることが望まし
い。一般に化合物は、ハロゲン含有化合物、望ましくは
フツ素含有化合物、さらに望ましくは例えばトリフロロ
メタン（ＣＨＦ３）のようなフツ化炭素である。他のフ
ツ化炭素、例えばＣＦ４、ＣＦ２Ｃｌ２、Ｃ４Ｆ８など
を適切に使用できる。さらにプラスマは、例えば結果と
して得られるフイルム２の厚さを制限することが必要な
場合には、酸素又は酸化炭素のような他の化合物を含む
ようにもできる。一般にフイルム２は、当業者であれば
明らかなように、多くの係数、例えばプラズマの組成、
処理条件（例えば圧力、効率、時間など）に基づいて約
１０〜１０００〔Å〕程度の厚さに形成する。一般にプ
ラズマ処理ステツプは、アプライド・マタリアルズ（Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）社から出されてい
る市販のＲＩＥシステムである「ＡＭＥ８１００」のよ
うな周知のつり鐘型反応器装置内で実行される。
シリコン、多結晶シリコン、二酸化シリコン、窒化シリ
コン、通常のフオトレジストなどでなる基板１上にパタ
ーン化されたフイルムを形成することによつて開始す
る。強い電子ドナー作用をする化合物を含むガス状プラ
ズマにマスク（図示せず）を介して基板１を露すことに
よつてフイルム２が形成されるようにすることが望まし
い。一般に化合物は、ハロゲン含有化合物、望ましくは
フツ素含有化合物、さらに望ましくは例えばトリフロロ
メタン（ＣＨＦ３）のようなフツ化炭素である。他のフ
ツ化炭素、例えばＣＦ４、ＣＦ２Ｃｌ２、Ｃ４Ｆ８など
を適切に使用できる。さらにプラスマは、例えば結果と
して得られるフイルム２の厚さを制限することが必要な
場合には、酸素又は酸化炭素のような他の化合物を含む
ようにもできる。一般にフイルム２は、当業者であれば
明らかなように、多くの係数、例えばプラズマの組成、
処理条件（例えば圧力、効率、時間など）に基づいて約
１０〜１０００〔Å〕程度の厚さに形成する。一般にプ
ラズマ処理ステツプは、アプライド・マタリアルズ（Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）社から出されてい
る市販のＲＩＥシステムである「ＡＭＥ８１００」のよ
うな周知のつり鐘型反応器装置内で実行される。
【００１１】これに対して、パターン化されたフイルム
２は、基板１上に最初にフイルムを形成し、その後通常
の方法でパターン化することにより形成される。例え
ば、適切なフオトリソグラフ材料がフイルムに適用され
た後フイルムの選択された領域を露出するようにパター
ン化され、続いてエツチングによつてパターンをフオト
リソグラフ材料を介して転写することにより、図１
（Ａ）に示すようにフイルム２に開口のパターンを形成
する。ここで再び結果的に、基板１の選択された領域を
露出させることになる。
２は、基板１上に最初にフイルムを形成し、その後通常
の方法でパターン化することにより形成される。例え
ば、適切なフオトリソグラフ材料がフイルムに適用され
た後フイルムの選択された領域を露出するようにパター
ン化され、続いてエツチングによつてパターンをフオト
リソグラフ材料を介して転写することにより、図１
（Ａ）に示すようにフイルム２に開口のパターンを形成
する。ここで再び結果的に、基板１の選択された領域を
露出させることになる。
【００１２】図１（Ｂ）について、パターン化されたフ
イルム２及び基板１の露出されている領域は、その後凝
縮して均質の被膜３を形成することができるモノマ蒸気
に露される。望ましくは、モノマはｐ−キシリレン又は
その誘導体を含み、また蒸気は、熱分解によるへき開に
よつて作られ、これにより基板１の露出領域上に凝縮及
び重合して成層被膜を形成する二価のｐ−キシリレン基
を発生する。熱分解は一般に所望の厚さの被膜を形成す
るのに十分な時間の間約３００〔℃〕より高い温度で実
行される。望ましくは、被膜３は約５０〜４０００
〔Å〕の範囲の厚さを有し、また約０．５〜４５〔分〕
の時間の間、約３０〜１０００〔ミリトル〕の圧力で約
６００〜８５０〔℃〕の温度を用いることにより作られ
る。さらに望ましくは、被膜３は約７〜３０〔分〕の範
囲の時間で、約１０００〜３０００〔Å〕の範囲の厚さ
をもつ。
イルム２及び基板１の露出されている領域は、その後凝
縮して均質の被膜３を形成することができるモノマ蒸気
に露される。望ましくは、モノマはｐ−キシリレン又は
その誘導体を含み、また蒸気は、熱分解によるへき開に
よつて作られ、これにより基板１の露出領域上に凝縮及
び重合して成層被膜を形成する二価のｐ−キシリレン基
を発生する。熱分解は一般に所望の厚さの被膜を形成す
るのに十分な時間の間約３００〔℃〕より高い温度で実
行される。望ましくは、被膜３は約５０〜４０００
〔Å〕の範囲の厚さを有し、また約０．５〜４５〔分〕
の時間の間、約３０〜１０００〔ミリトル〕の圧力で約
６００〜８５０〔℃〕の温度を用いることにより作られ
る。さらに望ましくは、被膜３は約７〜３０〔分〕の範
囲の時間で、約１０００〜３０００〔Å〕の範囲の厚さ
をもつ。
【００１３】結果として得られたポリ−ｐ−キシリレン
ポリマは蒸発熱分解炉と連通する堆積室を有する通常の
装置で生成され得る。炉は、モノマの蒸発作用及び熱分
解を引き起こして対応する二価の基を形成させるのに十
分に高い温度に維持される。これらの基は堆積室を通過
して基板１の表面に接触した時凝縮及び重合することに
より、ポリ−ｐ−キシリレン又はその誘導体を含む被膜
３を形成する。この装置は、例えば「化学蒸気堆積によ
り作つたポリフルオロ−ｐ−キシリレンフイルム（Ｐｏ
ｌｙｆｌｕｏｒｏ−ｐ−Ｘｙｌｙｌｅｎｅ Ｆｉｌｍ）
のいくつかの機械的及び電気的特性」、応用ポリマ化学
Ｊ．Ｖｏｌ．４０、１７９５〜１８００（１９９０）に
示されており、ここでその全文を参照する。
ポリマは蒸発熱分解炉と連通する堆積室を有する通常の
装置で生成され得る。炉は、モノマの蒸発作用及び熱分
解を引き起こして対応する二価の基を形成させるのに十
分に高い温度に維持される。これらの基は堆積室を通過
して基板１の表面に接触した時凝縮及び重合することに
より、ポリ−ｐ−キシリレン又はその誘導体を含む被膜
３を形成する。この装置は、例えば「化学蒸気堆積によ
り作つたポリフルオロ−ｐ−キシリレンフイルム（Ｐｏ
ｌｙｆｌｕｏｒｏ−ｐ−Ｘｙｌｙｌｅｎｅ Ｆｉｌｍ）
のいくつかの機械的及び電気的特性」、応用ポリマ化学
Ｊ．Ｖｏｌ．４０、１７９５〜１８００（１９９０）に
示されており、ここでその全文を参照する。
【００１４】本発明のプロセスによつてポリマ被膜を形
成する際に使用するのに適切なｐ−キシリレンモノマ
は、例えば米国特許第3,342,754 号及び第3,900,600 号
に開示されており、ここでその全文を参照する。
成する際に使用するのに適切なｐ−キシリレンモノマ
は、例えば米国特許第3,342,754 号及び第3,900,600 号
に開示されており、ここでその全文を参照する。
【００１５】上述したように、ポリマはパターン化され
たフイルム２上にはほとんど形成しない。フイルム２の
性質は被膜の実質的な堆積を妨げるようなもので、これ
は選択的な堆積の結果として被膜が基板の露出領域だけ
に形成することになる。
たフイルム２上にはほとんど形成しない。フイルム２の
性質は被膜の実質的な堆積を妨げるようなもので、これ
は選択的な堆積の結果として被膜が基板の露出領域だけ
に形成することになる。
【００１６】このように、本発明のプロセスは幾何学的
形状を変更するようなパターン上の特徴について成層被
膜を選択的に堆積させる。他の好適な実施例として、成
層被膜は基板トレンチの選択された表面上に堆積され
る。この実施例は実施例６〜８及び図３（Ａ）及び図３
（Ｂ）、図４、図５、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）につい
て後述することにより容易に理解できるであろう。成果
は、半導体装置の製造において、露出したトレンチの選
択された表面例えば底面上に成層ポリマを堆積し、その
結果その後の処理ステツプを基板トレンチの側壁につい
て実行することができるようになることである。以下の
実施例は本発明のさらに進んだ説明をする。
形状を変更するようなパターン上の特徴について成層被
膜を選択的に堆積させる。他の好適な実施例として、成
層被膜は基板トレンチの選択された表面上に堆積され
る。この実施例は実施例６〜８及び図３（Ａ）及び図３
（Ｂ）、図４、図５、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）につい
て後述することにより容易に理解できるであろう。成果
は、半導体装置の製造において、露出したトレンチの選
択された表面例えば底面上に成層ポリマを堆積し、その
結果その後の処理ステツプを基板トレンチの側壁につい
て実行することができるようになることである。以下の
実施例は本発明のさらに進んだ説明をする。
【００１７】〔実施例１〜５〕これらの実施例の開示の
目的は、シリコンの場合（実施例１ａ〜５ａ）に対して
プラズマにより発生されたフイルム（実施例１ｂ〜５
ｂ）について、ポリ−ｐ−キシリレンの被膜を選択的に
堆積することを決定するためであつた。
目的は、シリコンの場合（実施例１ａ〜５ａ）に対して
プラズマにより発生されたフイルム（実施例１ｂ〜５
ｂ）について、ポリ−ｐ−キシリレンの被膜を選択的に
堆積することを決定するためであつた。
【００１８】実施例１ａ〜５ａにおいて、通常の上記堆
積装置がポリ−ｐ−キシリレンの被膜を堆積するために
用いられた。基板（シリコンウエハ）が上記堆積室内に
置かれ、約40〜50〔ｇ〕のｐ−キシリレンが 165〔℃〕
の温度及び60〔ミリトル〕の圧力で蒸発された。蒸気
は、る堝において 800〔℃〕にまで加熱されてｐ−キシ
リレンを熱分解すると共に、対応する二価の基を形成す
る。その後基は約25〜75〔℃〕の温度を有する堆積室内
に導入され、ここで基板表面上に凝縮して以下のテーブ
ル１に記載されているような被膜を形成する。
積装置がポリ−ｐ−キシリレンの被膜を堆積するために
用いられた。基板（シリコンウエハ）が上記堆積室内に
置かれ、約40〜50〔ｇ〕のｐ−キシリレンが 165〔℃〕
の温度及び60〔ミリトル〕の圧力で蒸発された。蒸気
は、る堝において 800〔℃〕にまで加熱されてｐ−キシ
リレンを熱分解すると共に、対応する二価の基を形成す
る。その後基は約25〜75〔℃〕の温度を有する堆積室内
に導入され、ここで基板表面上に凝縮して以下のテーブ
ル１に記載されているような被膜を形成する。
【００１９】実施例１ｂ〜５ｂにおいて、第１にフイル
ムは、フルオロホルム（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａ
ｎｅ）及び二酸化炭素のプラズマ混合気体にウエハを露
すことにより、当該シリコンウエハ上にフイルムが生成
された。プラズマ重合がＡＭＥ８１００、すなわちアプ
ライド・マタリアルズ社によつて作られた製品ＲＩＥシ
ステムにおいて実行され、当該システムは１３．５６
〔Ｍｈ ｒｆ〕電源によつて給電された六角形状の電極
を有する。給電された電極は水冷却されかつレクサンす
なわちシリコンフイルタによつて覆われており、ウエハ
は４つのスプリング保持クランプによつて電極に保持さ
れている。フイルムはバリア（ＢＡＲＩＹＡ）その他の
論文『プラズマ処理についての第７回シンポジウム記
録』、電子機械学会議事録、Ｖｏｌ．８８−２２（１９
８８）、５９〜６６頁に記載されている手順に従つてフ
イルムがシリコン表面上に形成された。ここで当該文献
の記載のすべてを参照する。次の処理条件、すなわち圧
力が４０〔ミリトル〕、供給電力が１２００〔ワツ
ト〕、ＣＨＦ３流体が７５〔ｓｃｃｍ〕、ＣＯ２流体が
８〔ｓｃｃｍ〕、時間が４〔分〕の条件が使用された。
ここで注意すべきことは、シリコン表面上に形成された
フイルムは化学式（ＣＦｘ）ｙ、ここでｘは１〜３及び
ｙは１〜ｎ、ｎは整数によつて表されるフツ素処理され
たポリマとして特徴を表すことができる。少量の二酸化
炭素を加えると、ポリマに僅かなエツチングを生じさ
せ、かくして表面のフイルムの厚さを低減させた。表面
のＥＳＣＡ分析が最初の酸素含有量によつて結合したＣ
Ｆ１、ＣＦ２及びＣＦ３を有する薄いポリマフイルム
（３〜５〔ｎｍ〕）が存在することを示した。さらにフ
イルムは、強い電気陰性度をもつフツ素が存在すること
によつて、安定かつ高い電子ドナー特性をもつことがで
きる。
ムは、フルオロホルム（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａ
ｎｅ）及び二酸化炭素のプラズマ混合気体にウエハを露
すことにより、当該シリコンウエハ上にフイルムが生成
された。プラズマ重合がＡＭＥ８１００、すなわちアプ
ライド・マタリアルズ社によつて作られた製品ＲＩＥシ
ステムにおいて実行され、当該システムは１３．５６
〔Ｍｈ ｒｆ〕電源によつて給電された六角形状の電極
を有する。給電された電極は水冷却されかつレクサンす
なわちシリコンフイルタによつて覆われており、ウエハ
は４つのスプリング保持クランプによつて電極に保持さ
れている。フイルムはバリア（ＢＡＲＩＹＡ）その他の
論文『プラズマ処理についての第７回シンポジウム記
録』、電子機械学会議事録、Ｖｏｌ．８８−２２（１９
８８）、５９〜６６頁に記載されている手順に従つてフ
イルムがシリコン表面上に形成された。ここで当該文献
の記載のすべてを参照する。次の処理条件、すなわち圧
力が４０〔ミリトル〕、供給電力が１２００〔ワツ
ト〕、ＣＨＦ３流体が７５〔ｓｃｃｍ〕、ＣＯ２流体が
８〔ｓｃｃｍ〕、時間が４〔分〕の条件が使用された。
ここで注意すべきことは、シリコン表面上に形成された
フイルムは化学式（ＣＦｘ）ｙ、ここでｘは１〜３及び
ｙは１〜ｎ、ｎは整数によつて表されるフツ素処理され
たポリマとして特徴を表すことができる。少量の二酸化
炭素を加えると、ポリマに僅かなエツチングを生じさ
せ、かくして表面のフイルムの厚さを低減させた。表面
のＥＳＣＡ分析が最初の酸素含有量によつて結合したＣ
Ｆ１、ＣＦ２及びＣＦ３を有する薄いポリマフイルム
（３〜５〔ｎｍ〕）が存在することを示した。さらにフ
イルムは、強い電気陰性度をもつフツ素が存在すること
によつて、安定かつ高い電子ドナー特性をもつことがで
きる。
【００２０】また次の化学式によつて表される経験的反
応がポリマの構成を説明していると考えられる。
応がポリマの構成を説明していると考えられる。
【化１】
【化２】 また類似のフツ素基（例えばＣＦ4 、ＣＦ2 Ｃｌ2 、Ｃ
4 Ｈ8 など）を有するモノマのグロウ放電が、本発明の
プロセスによつて選択的な堆積をするための類似の構成
及び類似の高い電子ドナー特性をもつポリマを形成する
ことに注意すべきである。
4 Ｈ8 など）を有するモノマのグロウ放電が、本発明の
プロセスによつて選択的な堆積をするための類似の構成
及び類似の高い電子ドナー特性をもつポリマを形成する
ことに注意すべきである。
【００２１】次に従来の蒸気堆積システムが実施例１ａ
〜５ａの処理によつてフイルム被膜がなされたシリコン
ウエハ上にポリ−ｐ−キシリレンの被膜を堆積するため
に使用される。
〜５ａの処理によつてフイルム被膜がなされたシリコン
ウエハ上にポリ−ｐ−キシリレンの被膜を堆積するため
に使用される。
【００２２】結果は、ポリ−ｐ−キシリレンの被膜が実
施例１ａ〜５ａのシリコンウエハの表面に堆積されたこ
とを示している。しかしながら実施例１ｂ〜５ｂの場合
ウエハ上に形成されたフイルムは堆積を妨げるように用
いられた。次の第１表
施例１ａ〜５ａのシリコンウエハの表面に堆積されたこ
とを示している。しかしながら実施例１ｂ〜５ｂの場合
ウエハ上に形成されたフイルムは堆積を妨げるように用
いられた。次の第１表
【表１】 に示すように、45〔分〕の堆積時間が使用されるまで、
フイルム被膜されるべき基板上には堆積が生じなかつ
た。しかしその後においても同じ条件下にあるシリコン
表面上には非常に僅かしか堆積が生じなかつた。この結
果はさらに図２に示されている。
フイルム被膜されるべき基板上には堆積が生じなかつ
た。しかしその後においても同じ条件下にあるシリコン
表面上には非常に僅かしか堆積が生じなかつた。この結
果はさらに図２に示されている。
【００２３】次の実施例における例示の目的は、トレン
チを有する基板表面上にポリ−ｐ−キシリレンの被膜を
堆積する際の選択度を決定することである。
チを有する基板表面上にポリ−ｐ−キシリレンの被膜を
堆積する際の選択度を決定することである。
【００２４】〔実施例６〕図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に
ついて、トレンチが次のようにシリコン基板内に形成さ
れた。
ついて、トレンチが次のようにシリコン基板内に形成さ
れた。
【００２５】ｐ−エピタキシヤル層４がｐ＋基板５上に
成長された。シリコン酸化層６がよく知られている技術
（図３（Ａ））を用いてエピタキシヤル層４上に堆積さ
れた。続いてフオトレジストが酸化層６に与えられ、パ
ターン処理した後酸化層６の選択された部分が除去され
てエピタキシヤル層４の部分を露出した。酸化層はＡＭ
Ｅ８１００エツチング装置において２段階の処理、すな
わち 100〔sccm〕のＣＦ4 を用いて20〔ミリトル〕の圧
力で 850〔ワツト〕の電力によつて処理をし、続いて50
〔sccm〕のＯ2 を用いて70〔ワツト〕の電力で処理する
ような処理を用いることによつてエツチングされた。続
いて残留フオトレジストが除去されてシリコンをエツチ
ングするための酸化マスク６を残した。続いて側壁面８
及び底面９を有するトレンチ７がエピタキシヤル層４及
びｐ＋基板５内にエツチングされ、その際にＡＭＥ８１
００エツチング装置及び２段の塩素基化学処理、すなわ
ちＢＣｌ3 （40〔sccm〕のガス流体によつて10〔ミリト
ル〕の圧力でかつ 950〔ワツト〕の電力で処理をする）
の処理に続いて90〔sccm〕のＨＣｌ及び30〔sccm〕のＣ
ｌ2 によつて（15〔ミリトル〕の圧力かつ 650〔ワツ
ト〕の電力による処理）の処理をする。トレンチをエツ
チングしている間に図３（Ｂ）に示すように、トレンチ
７の側壁面８上に塩酸化ケイ素のフイルム１０が形成さ
れているのに対して底面９には形成されなかつた。この
トレンチのエツチング化学処理は、ほぼ垂直方向の側壁
面８及び丸みを有する底面９を生ずるので、特に好まし
いことを注意すべきである。
成長された。シリコン酸化層６がよく知られている技術
（図３（Ａ））を用いてエピタキシヤル層４上に堆積さ
れた。続いてフオトレジストが酸化層６に与えられ、パ
ターン処理した後酸化層６の選択された部分が除去され
てエピタキシヤル層４の部分を露出した。酸化層はＡＭ
Ｅ８１００エツチング装置において２段階の処理、すな
わち 100〔sccm〕のＣＦ4 を用いて20〔ミリトル〕の圧
力で 850〔ワツト〕の電力によつて処理をし、続いて50
〔sccm〕のＯ2 を用いて70〔ワツト〕の電力で処理する
ような処理を用いることによつてエツチングされた。続
いて残留フオトレジストが除去されてシリコンをエツチ
ングするための酸化マスク６を残した。続いて側壁面８
及び底面９を有するトレンチ７がエピタキシヤル層４及
びｐ＋基板５内にエツチングされ、その際にＡＭＥ８１
００エツチング装置及び２段の塩素基化学処理、すなわ
ちＢＣｌ3 （40〔sccm〕のガス流体によつて10〔ミリト
ル〕の圧力でかつ 950〔ワツト〕の電力で処理をする）
の処理に続いて90〔sccm〕のＨＣｌ及び30〔sccm〕のＣ
ｌ2 によつて（15〔ミリトル〕の圧力かつ 650〔ワツ
ト〕の電力による処理）の処理をする。トレンチをエツ
チングしている間に図３（Ｂ）に示すように、トレンチ
７の側壁面８上に塩酸化ケイ素のフイルム１０が形成さ
れているのに対して底面９には形成されなかつた。この
トレンチのエツチング化学処理は、ほぼ垂直方向の側壁
面８及び丸みを有する底面９を生ずるので、特に好まし
いことを注意すべきである。
【００２６】続いてこの構成は以下に述べる実施例７〜
９による処理を実行するための開始構造として使用され
た。
９による処理を実行するための開始構造として使用され
た。
【００２７】〔実施例７〕図４において、実施例６の処
理に続いて、まずトレンチ７が形成された。続いてポリ
−ｐ−キシリレンの被膜１１（1500〔Å〕）が実施例１
〜５の処理を用いてシリコン基板上に堆積された。ポリ
−ｐ−キシリレンの堆積は水平基板表面上及びトレンチ
７の底面９上に生じた。トレンチをエツチングする際に
ポリ−ｐ−キシリレンの堆積を妨げるようなシリコンオ
キシクロライドフイルム１０を形成したことにより側壁
８上には堆積がなかつた。
理に続いて、まずトレンチ７が形成された。続いてポリ
−ｐ−キシリレンの被膜１１（1500〔Å〕）が実施例１
〜５の処理を用いてシリコン基板上に堆積された。ポリ
−ｐ−キシリレンの堆積は水平基板表面上及びトレンチ
７の底面９上に生じた。トレンチをエツチングする際に
ポリ−ｐ−キシリレンの堆積を妨げるようなシリコンオ
キシクロライドフイルム１０を形成したことにより側壁
８上には堆積がなかつた。
【００２８】〔実施例８〕 図５において、実施例６の処理に続いてまずトレンチ７
が形成された。続いてフツ素水素酸のバツフア液中に基
板を浸積することによつて塩酸化ケイ素のフイルム１０
がトレンチ側壁８から除去された。次に実施例１〜５の
処理を用いてシリコン基板がフルオロホルム及び二酸化
炭素のプラズマ混合気体に露された。この混合気体はシ
リコン基板をエツチングしないが、プラズマに露出され
たすべての表面上にフイルム１２を形成した。再度実施
例の１〜５の処理に続いてフイルムがｐ−キシリレンの
蒸気に露されたが、堆積を妨げるようなフイルム１２が
存在することによつてどの表面上にもポリ−ｐ−キシリ
レンの堆積がなかつた。
が形成された。続いてフツ素水素酸のバツフア液中に基
板を浸積することによつて塩酸化ケイ素のフイルム１０
がトレンチ側壁８から除去された。次に実施例１〜５の
処理を用いてシリコン基板がフルオロホルム及び二酸化
炭素のプラズマ混合気体に露された。この混合気体はシ
リコン基板をエツチングしないが、プラズマに露出され
たすべての表面上にフイルム１２を形成した。再度実施
例の１〜５の処理に続いてフイルムがｐ−キシリレンの
蒸気に露されたが、堆積を妨げるようなフイルム１２が
存在することによつてどの表面上にもポリ−ｐ−キシリ
レンの堆積がなかつた。
【００２９】〔実施例９〕 図６（Ａ）において、実施例６の処理に続いて、まずト
レンチ７が形成された。続いて塩化水素酸のバツフア液
中に基板を浸積することによつて塩酸化ケイ素のフイル
ム１０がトレンチの側壁８から除去された。続いて実施
例１〜５の処理を用いてシリコン基板がフルオロホルム
及び二酸化炭素のプラズマ混合気体に露された。この混
合気体はシリコン表面をエツチングしないが、プラズマ
に露されたすべての表面上にフイルム１２を形成した。
続いてフイルム１２はＡＭＥ８１００のエツチング装置
において酸素（３０〔ｓｃｃｍ〕のガス流体によつて、
２５〔ミリトル〕の圧力かつ５００〔ワツト〕の電力を
もつ）によつてフイルム１２が所定の方向についてエツ
チングされ、これにより図６（Ａ）に示すように、トレ
ンチ７の底面９を含んで水平なシリコン面からフイルム
を除去するが、垂直方向のトレンチ側壁８からは除去し
ないようになされた。ポリ−ｐ−キシリレンの被膜１１
（１５００〔Å〕）は実施例１〜５の処理を用いてシリ
コン基板上に堆積された。図６に示すように、垂直方向
のトレンチ側壁上にはポリ−ｐ−キシリレンの堆積はな
く、トレンチ７の底面９を含んで水平面上にだけ堆積が
あつた。ポリ−ｐ−キシリレンの堆積を妨げるようなフ
イルム１２が存在することによつて側壁８上には堆積が
なかつた。
レンチ７が形成された。続いて塩化水素酸のバツフア液
中に基板を浸積することによつて塩酸化ケイ素のフイル
ム１０がトレンチの側壁８から除去された。続いて実施
例１〜５の処理を用いてシリコン基板がフルオロホルム
及び二酸化炭素のプラズマ混合気体に露された。この混
合気体はシリコン表面をエツチングしないが、プラズマ
に露されたすべての表面上にフイルム１２を形成した。
続いてフイルム１２はＡＭＥ８１００のエツチング装置
において酸素（３０〔ｓｃｃｍ〕のガス流体によつて、
２５〔ミリトル〕の圧力かつ５００〔ワツト〕の電力を
もつ）によつてフイルム１２が所定の方向についてエツ
チングされ、これにより図６（Ａ）に示すように、トレ
ンチ７の底面９を含んで水平なシリコン面からフイルム
を除去するが、垂直方向のトレンチ側壁８からは除去し
ないようになされた。ポリ−ｐ−キシリレンの被膜１１
（１５００〔Å〕）は実施例１〜５の処理を用いてシリ
コン基板上に堆積された。図６に示すように、垂直方向
のトレンチ側壁上にはポリ−ｐ−キシリレンの堆積はな
く、トレンチ７の底面９を含んで水平面上にだけ堆積が
あつた。ポリ−ｐ−キシリレンの堆積を妨げるようなフ
イルム１２が存在することによつて側壁８上には堆積が
なかつた。
【００３０】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、基板をマ
スクを介してガス状プラズマに露すことにより所望のパ
ターンのフイルムを形成した後、モノマ蒸気に露すこと
により基板表面及びトレンチ内面のうちフイルムが形成
されていない露出部分だけにモノマを凝縮重合させるこ
とができ、かくして面倒な機械的処理を必要とすること
なく、一段と正確な位置にポリマ被膜を堆積させること
ができる。
スクを介してガス状プラズマに露すことにより所望のパ
ターンのフイルムを形成した後、モノマ蒸気に露すこと
により基板表面及びトレンチ内面のうちフイルムが形成
されていない露出部分だけにモノマを凝縮重合させるこ
とができ、かくして面倒な機械的処理を必要とすること
なく、一段と正確な位置にポリマ被膜を堆積させること
ができる。
【図１】図１（Ａ）及び１（Ｂ）は本発明によるプロセ
スの原理を各段落における構造上の結果として示す断面
図である。
スの原理を各段落における構造上の結果として示す断面
図である。
【図２】図２は実施例１〜５のプロセスにより、ポリ−
ｐ−キシリレン被膜の形成時の層の厚さを堆積関数とし
て示す曲線図である。
ｐ−キシリレン被膜の形成時の層の厚さを堆積関数とし
て示す曲線図である。
【図３】図３（Ａ）及び３（Ｂ）は本発明によるプロセ
スの他の実施例の各段階におけるトレンチ構造結果を示
す断面図である。
スの他の実施例の各段階におけるトレンチ構造結果を示
す断面図である。
【図４】図４は実施例６のプロセスによるポリ−ｐ−キ
シリレン被膜を選択的に堆積した結果のトレンチ構造を
示す断面図である。
シリレン被膜を選択的に堆積した結果のトレンチ構造を
示す断面図である。
【図５】図５は実施例７のプロセスによりポリ−ｐ−キ
シリレンの堆積がないトレンチ構造を示す断面図であ
る。
シリレンの堆積がないトレンチ構造を示す断面図であ
る。
【図６】図６（Ａ）及び６（Ｂ）は実施例８のプロセス
による各段階のトレンチ構造結果を示す断面図である。
による各段階のトレンチ構造結果を示す断面図である。
１……基板、２……フイルム、３……被膜、４……ｐ−
エピタキシヤル層、５……ｐ＋基板、６……酸化層、７
……トレンチ、８……側壁面、９……底面、１０……塩
酸化ケイ素フイルム、１１……ポリ−ｐ−キシリレン被
膜。
エピタキシヤル層、５……ｐ＋基板、６……酸化層、７
……トレンチ、８……側壁面、９……底面、１０……塩
酸化ケイ素フイルム、１１……ポリ−ｐ−キシリレン被
膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ステイーブン・アルフレツド・グラドン アメリカ合衆国、バーモント州05489、ア ンダーヒル、ボツクス651、アールアール ＃２ (72)発明者 デビツト・ローラント・ハーモン アメリカ合衆国、バーモント州05452、エ セツクス・ジヤンクシヨン、ログウツド・ サークル 72番地 (72)発明者 ソン・バン・ウングヤン アメリカ合衆国、バーモント州05452、エ セツクス・ジヤンクシヨン、ピー・オー・ ボツクス 324 (72)発明者 ジヨン・フランシス・レンベツトスキー アメリカ合衆国、バーモント州05401、バ ーリントン、フオスター・ストリート 55 番地 (56)参考文献 特開 平２−181428（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−249205（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−198153（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−51226（ＪＰ，Ａ)
Claims (13)
- 【請求項１】基板上に成層ポリマ被膜を選択的に堆積す
る処理方法において、 上記基板上にパターン化されたフイルムを形成すること
により、上記基板の選択された領域を露出させ、上記フ
イルムは強い電子ドナー特性をもつ化合物で上記基板を
処理することにより形成されるフイルム形成ステツプ
と、 モノマを凝縮するような条件の下に上記モノマの蒸気に
対してパターン化された上記フイルム及び上記基板を露
すことにより、上記パターン化されたフイルムによつて
被着されていない上記選択された領域に成層ポリマ被膜
を形成し、上記フイルムが上記被膜の堆積を実質的に妨
げるようになされた露出ステツプと を具えることを特
徴とする被膜堆積方法。 - 【請求項２】上記フイルムはハロゲンを含む化合物を含
むガス状プラズマに対して上記基板を露すことにより形
成することを特徴とする請求項１に記載の被膜堆積方
法。 - 【請求項３】上記モノマはｐ−キシリレン又はそれらの
誘導体でなることを特徴とする請求項１に記載の被膜堆
積方法。 - 【請求項４】基板上に成層ポリマの被膜を選択的に形成
する方法において、 上記基板をマスクを介してハロゲンを含む化合物でなる
ガス状プラズマに露すことにより基板上にフイルムを形
成し、上記フイルムは上記基板の選択された領域を露出
する開口のパターンを含んでいる基板露出ステツプと、 上記パターン化されたフイルム及び上記基板の上記選択
された領域をモノマを凝縮するような条件の下に当該モ
ノマの蒸気を露すことにより上記基板の上記選択された
領域に成層ポリマの被膜を形成し、上記パターン化され
たフイルム上には上記検出ポリマの被膜を実質上形成し
ないようにした蒸気に露すステツプとを具えることを特
徴とする被膜堆積方法。 - 【請求項５】上記ハロゲンを含む化合物はフロロカーボ
ンでありかつ上記モノマはｐ−キシリレン又はその誘導
体でなることを特徴とする請求項４に記載の被膜堆積方
法。 - 【請求項６】基板トレンチの表面に成層ポリマの被膜を
選択的に堆積する処理方法において、 基板上にパターン化されたマスク材料を形成し、これに
より上記基板の選択された領域を露出するパターン化マ
スク形成ステツプと、 上記基板の上記選択された領域をハロゲンを含む化合物
でなるガス状プラズマに露すことにより側壁面及び底面
を有するトレンチを形成すると共に、上記トレンチの側
壁面上にハロゲン化物フイルムを形成するステツプと、 上記フイルム及び上記基板をモノマを凝縮するような条
件の下に当該モノマの蒸気に露すことにより上記基板上
及び上記トレンチの底面上に成層ポリマを形成し、上記
ハロゲン化物フイルムは当該ハロゲン化物フイルム上に
上記被膜の堆積を実質上妨げるようにするステツプとを
具えることを特徴とする被膜堆積方法。 - 【請求項７】上記トレンチは塩素を含む化合物でなるガ
ス状プラズマに上記基板を露すことによつて形成され、
上記モノマはｐ−キシリレン又はその誘導体でなること
を特徴とする請求項６に記載の被膜堆積方法。 - 【請求項８】基板トレンチの表面に検出ポリマの被覆を
選択的に堆積する処理方法において、 パターン化されたマスク材料を基板上に形成することに
より上記基板の選択された領域を露出するステツプと、 上記基板の上記選択された領域をハロゲンを含む化合物
でなるガス状プラズマに露すことによりほぼ垂直な側壁
面及び底面を有するトレンチを形成すると共に、上記ト
レンチの側壁上にハロゲン化物のフイルムを形成するス
テツプと、 上記ハロゲン化物のフイルムを除去するステツプと、 上記基板をハロゲンを含む化合物でなるガス状プラズマ
に露すことにより上記トレンチの側壁面及び底面にフイ
ルムを形成するステツプと、 上記フイルムを異方性をもつエツチングをすることによ
り上記トレンチの底面から上記フイルムを除去するのに
対して、上記フイルムを上記トレンチの上記側壁面上に
残すようにするステツプと、 上記残つたフイルム及び上記基板をモノマを凝縮させる
ような条件の下に当該モノマの蒸気に露すことにより上
記フイルムが除去された上記トレンチの底面上に成層ポ
リマの被膜を形成するステツプとを具えることを特徴と
する被膜堆積方法。 - 【請求項９】上記ハロゲン化物フイルムはフツ化水素酸
バツフア液によつて除去されることを特徴とする請求項
８に記載の被膜堆積方法。 - 【請求項１０】請求項１の被膜堆積方法によつて、基板
の選択された領域上に形成された成層ポリマの被膜を具
えることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項１１】請求項４の被膜堆積方法によつて、半導
体の選択された領域上に形成された成層ポリマの被膜を
具えることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項１２】請求項６の被膜堆積方法によつて、半導
体トレンチの選択された表面上に形成された成層ポリマ
の被膜を具えることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項１３】請求項８の被膜堆積方法によつて、基板
トレンチの選択された表面上に形成された成層ポリマの
被膜を具えることを特徴とする半導体装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/678,475 US5618379A (en) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | Selective deposition process |
| US07/678475 | 1991-04-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06168935A JPH06168935A (ja) | 1994-06-14 |
| JPH07105387B2 true JPH07105387B2 (ja) | 1995-11-13 |
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