JPS5982732A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS5982732A JPS5982732A JP57193210A JP19321082A JPS5982732A JP S5982732 A JPS5982732 A JP S5982732A JP 57193210 A JP57193210 A JP 57193210A JP 19321082 A JP19321082 A JP 19321082A JP S5982732 A JPS5982732 A JP S5982732A
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
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- C23C16/40—Oxides
- C23C16/401—Oxides containing silicon
- C23C16/402—Silicon dioxide
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/48—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
- C23C16/482—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation using incoherent light, UV to IR, e.g. lamps
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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】
本発明は半導体装置の製造方法にかか）、とくに化学気
相反応を用いて光照射下で酸化硅素膜等の絶縁膜を形成
する方法に関する。
相反応を用いて光照射下で酸化硅素膜等の絶縁膜を形成
する方法に関する。
一般に、低温で堆積膜を形成する方法として、プラズマ
反応を用いたプラズマ気相成長法と光反応を用いた光化
学気相成長法とがある。光化学気相成長法置る膜堆積法
は、水銀増感法と直接励起法の２つに大別される。これ
らの膜堆積法は、プラズマ気相成長における様な、荷電
粒子等による基板照射損傷がなく、それ故、光化学気相
成長膜より良質のものである。
反応を用いたプラズマ気相成長法と光反応を用いた光化
学気相成長法とがある。光化学気相成長法置る膜堆積法
は、水銀増感法と直接励起法の２つに大別される。これ
らの膜堆積法は、プラズマ気相成長における様な、荷電
粒子等による基板照射損傷がなく、それ故、光化学気相
成長膜より良質のものである。
しかし、水銀増感法では、水銀蒸気を光増感剤として用
いる必要があるため、非常に微量ではあるが、堆積膜に
水銀原子が入ル込み、それが膜質の低下の要因となると
いう欠点や、又、水銀は有害物質でアシ、光増感剤とし
て使用した水銀の処理法が難しく、かつ面倒であるとい
う欠点がある。
いる必要があるため、非常に微量ではあるが、堆積膜に
水銀原子が入ル込み、それが膜質の低下の要因となると
いう欠点や、又、水銀は有害物質でアシ、光増感剤とし
て使用した水銀の処理法が難しく、かつ面倒であるとい
う欠点がある。
これに対し、直接励起法は、その膜質も水銀増感法によ
る堆積膜よりも良く、優れている。
る堆積膜よりも良く、優れている。
しかしながら、従来の直接励起法による酸化硅素膜成長
は、 ８ｉＨ４ガスとＮ、Ｏガスとをソースガスとして
用い、低圧水銀ランプの波長１８５ｍｍ光を照射して、
Ｎ２０ガスのみを励起して行っている。
は、 ８ｉＨ４ガスとＮ、Ｏガスとをソースガスとして
用い、低圧水銀ランプの波長１８５ｍｍ光を照射して、
Ｎ２０ガスのみを励起して行っている。
このため、成長速度が数Ａ／ｍｉｎと非常に遅く、実用
に供せないという難点がある。又、Ｎ２ｏガスのみを励
起する従来の直接励起法では、ダングリングボンドがで
き易く、堆積酸化硅素膜のストイキオメトリを制御でき
ず、該堆積膜の稠密性において難点がある。このため高
密度ＲＡＭ等のＶＬＳＩにおける多層配線の層間絶縁膜
やパッシイベイシ四ン膜に適用するには、不充分のもの
であった。
に供せないという難点がある。又、Ｎ２ｏガスのみを励
起する従来の直接励起法では、ダングリングボンドがで
き易く、堆積酸化硅素膜のストイキオメトリを制御でき
ず、該堆積膜の稠密性において難点がある。このため高
密度ＲＡＭ等のＶＬＳＩにおける多層配線の層間絶縁膜
やパッシイベイシ四ン膜に適用するには、不充分のもの
であった。
本発明の目的は、上記問題を解決し、高密度Ｒ八Ｍ Ｖ
ＬＳＩ等における多層配線の層間絶縁膜やバッシイベイ
ション膜に適用しうる良質の堆積膜を形成する方法を提
供することにある。
ＬＳＩ等における多層配線の層間絶縁膜やバッシイベイ
ション膜に適用しうる良質の堆積膜を形成する方法を提
供することにある。
本発明は、ソースガスとして、ＳｉＨ４ガスとＮ２０ガ
スとを用いて光化学気相反応によシ基板に酸化硅素膜を
堆積する工程において、波長１０．６μｍの炭酸ガスレ
ーザー光を基板上かつ基板に平行に照射し、低圧水銀ラ
ンプにおける１８５ｍｍ光を基板に垂直に照射すること
を特徴とする。すなわち、波長１０．６μｍの炭配ガス
レーザー光で、ＳｉＨ４ガスを励起せしめ、さら忙、低
圧水銀ランプにおける１８５＆１１光で、Ｎ２０ガスを
励起せしめて、反応させることになる。
スとを用いて光化学気相反応によシ基板に酸化硅素膜を
堆積する工程において、波長１０．６μｍの炭酸ガスレ
ーザー光を基板上かつ基板に平行に照射し、低圧水銀ラ
ンプにおける１８５ｍｍ光を基板に垂直に照射すること
を特徴とする。すなわち、波長１０．６μｍの炭配ガス
レーザー光で、ＳｉＨ４ガスを励起せしめ、さら忙、低
圧水銀ランプにおける１８５＆１１光で、Ｎ２０ガスを
励起せしめて、反応させることになる。
本発明によると％ ５ＩＨ４ガスおよびＮ２０ガスの
両方を励起し反応させるため、堆積速度が数百＾／ｍ
ｉ ｎと実用に供するに充分なものとなシ、又、酸化硅
素膜のストイキオメトリを制御することが可能となる。
両方を励起し反応させるため、堆積速度が数百＾／ｍ
ｉ ｎと実用に供するに充分なものとなシ、又、酸化硅
素膜のストイキオメトリを制御することが可能となる。
このことによシ、高密度ＲＡＭ ＶＬＳＩ等における多
層配線の層間絶縁膜やパッシイベイシ冒ン膜に適用しう
る稠密性の良い堆積酸化硅素膜を実用的に得ることが可
能となる。
層配線の層間絶縁膜やパッシイベイシ冒ン膜に適用しう
る稠密性の良い堆積酸化硅素膜を実用的に得ることが可
能となる。
次に、本発明を実施例に基づき、図を用いて説明する。
第１図は、本実施例に用いた酸化硅素膜堆積のための装
置の概要を示すものである。第１図において、１０１は
４５０Ｗの低圧水銀ランプで、１０２は波長１０．６μ
ｍの炭酸ガスレーザー光源である。本実施例においては
、低圧水銀発光における波長１８５ｓｓｍ光を透過せし
める様、低圧水銀ランプの管材はシェブラジル石英のも
のである。低圧水銀ランプの１８５ａ＊ｍ光でＮ２０ガ
スを直接１光子過程で励起し、励起状態の酸素（１Ｄ）
を形成することができる。一方、婢長１０，６μｍの炭
酸ガスレーザー光は、８ｉＨ４ガスの振動回転状態の第
１励起状態に対応しておシ、共鳴吸収される。しかし、
この第１励起状態では、反応を起こすには不十分であシ
、充分な活性化エネルギーを得る忙は、よシ高次の励起
状態へ移行させる必要がある。これは、レーザー励起さ
れた分子同志が衝突し、以下に示５− す様なエネルギー授受を行なうことにょシ可能である。
置の概要を示すものである。第１図において、１０１は
４５０Ｗの低圧水銀ランプで、１０２は波長１０．６μ
ｍの炭酸ガスレーザー光源である。本実施例においては
、低圧水銀発光における波長１８５ｓｓｍ光を透過せし
める様、低圧水銀ランプの管材はシェブラジル石英のも
のである。低圧水銀ランプの１８５ａ＊ｍ光でＮ２０ガ
スを直接１光子過程で励起し、励起状態の酸素（１Ｄ）
を形成することができる。一方、婢長１０，６μｍの炭
酸ガスレーザー光は、８ｉＨ４ガスの振動回転状態の第
１励起状態に対応しておシ、共鳴吸収される。しかし、
この第１励起状態では、反応を起こすには不十分であシ
、充分な活性化エネルギーを得る忙は、よシ高次の励起
状態へ移行させる必要がある。これは、レーザー励起さ
れた分子同志が衝突し、以下に示５− す様なエネルギー授受を行なうことにょシ可能である。
８１ｌ（４（ｖ＝ １ ）−）８ ｉＨ，（ｖ＝＝１
） →Ｓ １Ｈ４（ｖ＝２）＋８１Ｈ４（ｖ＝０ ）Ｓ
１Ｈ４（ｖ＝２）＋Ｓ ｉＨ，（ｖ＝１） →８ ｉ
Ｈ，（ｖ＝３ ）＋Ｓ １Ｈ４（ｖ−Ｑ ）こむｆ、ｖ
＝Ｑは基低状態、■＝１は第１励起状態、■＝２は第２
励起状態・・・・・曲である。このメカニズムを有効に
起こすためには、レーザー励起されたＳ ｉＨ４の衝突
回数が充分でなくてはならず、本発明の特許請求の範囲
第３項記載の様に、ＳｔＨ＜ガスの分圧を２０Ｔｏｒｒ
以上で行なうことが必要である。
） →Ｓ １Ｈ４（ｖ＝２）＋８１Ｈ４（ｖ＝０ ）Ｓ
１Ｈ４（ｖ＝２）＋Ｓ ｉＨ，（ｖ＝１） →８ ｉ
Ｈ，（ｖ＝３ ）＋Ｓ １Ｈ４（ｖ−Ｑ ）こむｆ、ｖ
＝Ｑは基低状態、■＝１は第１励起状態、■＝２は第２
励起状態・・・・・曲である。このメカニズムを有効に
起こすためには、レーザー励起されたＳ ｉＨ４の衝突
回数が充分でなくてはならず、本発明の特許請求の範囲
第３項記載の様に、ＳｔＨ＜ガスの分圧を２０Ｔｏｒｒ
以上で行なうことが必要である。
また、本発明では、堆積酸化硅素膜のストイキオメトリ
を、Ｎ２０ガスとＳｉＨ４ガスの流量比、低圧水銀ラン
プの１８５ａｓｍ光の強度、および炭酸ガスレーザー光
の強度で制御できる。本実施例では、Ｎ２０ガスと８
ｒＨ４ガスの流量比を１／１０１低圧水銀ランプの１８
５二ｍ光の強度を１ ’ＯｍＷ／ｃｍ” 、波長１０．
６μｍの炭酸ガスレーザー光の強度を１ｗ／ｃｍ２で行
なうことが最適であった。
を、Ｎ２０ガスとＳｉＨ４ガスの流量比、低圧水銀ラン
プの１８５ａｓｍ光の強度、および炭酸ガスレーザー光
の強度で制御できる。本実施例では、Ｎ２０ガスと８
ｒＨ４ガスの流量比を１／１０１低圧水銀ランプの１８
５二ｍ光の強度を１ ’ＯｍＷ／ｃｍ” 、波長１０．
６μｍの炭酸ガスレーザー光の強度を１ｗ／ｃｍ２で行
なうことが最適であった。
次に、本実施例による膜堆積手順について述べ６−
る。基板１０３をアルミニウム台座１０４に設置後、パ
ルプ１０５を閉じ、赤外線ヒーター１０６で、基板１０
３を設定温度に加熱しながら、充分にセル内を排気する
。その後、パルプ１０５を開口し、Ｎ２０ガスと８ｉＨ
４ガスとを予じめ１／１０に混合したガスを導入し、２
２Ｔｏｒｒの定常流で安定したところで、低圧水銀ラン
プおよび炭酸ガスレーザー光源によシ光照射し、膜形成
を行なう。ここで、本発明の特許請求の範囲第２項に記
載した様に炭酸ガスレーザー光は、基板上、平行に照射
する。これは、炭酸ガスレーザー光に、上る基板加熱を
避けるためである。以上に述べた光化学気相成長法を用
いることによシ、堆積速度を数百Ａ／ｍｉｎと大きくす
ることができ、実用に供することが可能となる。
ルプ１０５を閉じ、赤外線ヒーター１０６で、基板１０
３を設定温度に加熱しながら、充分にセル内を排気する
。その後、パルプ１０５を開口し、Ｎ２０ガスと８ｉＨ
４ガスとを予じめ１／１０に混合したガスを導入し、２
２Ｔｏｒｒの定常流で安定したところで、低圧水銀ラン
プおよび炭酸ガスレーザー光源によシ光照射し、膜形成
を行なう。ここで、本発明の特許請求の範囲第２項に記
載した様に炭酸ガスレーザー光は、基板上、平行に照射
する。これは、炭酸ガスレーザー光に、上る基板加熱を
避けるためである。以上に述べた光化学気相成長法を用
いることによシ、堆積速度を数百Ａ／ｍｉｎと大きくす
ることができ、実用に供することが可能となる。
又、ストイキオメトリを制御することができることによ
り、高密度ＲＡＭ等のＶＬＳＩの層間膜やパッシイペイ
ション膜に適用しうる、稠密性の良い、優れた堆積酸化
硅素膜を形成することが可能となる。例えば、本発明に
よる方法で堆積した酸化硅素膜を用いてＭＯ８型構造を
作シ、その特性を、従来の光化学気相成長法による酸化
硅素膜を用いたものと比較したところ、界面準位密度が
小さく、特性の再現性も良く、又ヒステリシスも少ない
良好の結果を得ることができた。これは本発明による堆
積酸化硅素膜は、ストイキオメトリイが制御されておＪ
）、５ｉＯＨやダングリングボンドが少なく、稠密性に
優れていることによると考えられる。
り、高密度ＲＡＭ等のＶＬＳＩの層間膜やパッシイペイ
ション膜に適用しうる、稠密性の良い、優れた堆積酸化
硅素膜を形成することが可能となる。例えば、本発明に
よる方法で堆積した酸化硅素膜を用いてＭＯ８型構造を
作シ、その特性を、従来の光化学気相成長法による酸化
硅素膜を用いたものと比較したところ、界面準位密度が
小さく、特性の再現性も良く、又ヒステリシスも少ない
良好の結果を得ることができた。これは本発明による堆
積酸化硅素膜は、ストイキオメトリイが制御されておＪ
）、５ｉＯＨやダングリングボンドが少なく、稠密性に
優れていることによると考えられる。
次に、上述した本発明による方法で堆積した酸化硅素膜
を、ＭＯ８型トランジスタのパッシイベイションに適用
した例について述べる。第２図において、２ｏ１はＰ型
シリコン基板であり、ソース領域２０３及びドレイン領
域２０４を、砒素拡散によ膜形成し、酸化硅素膜２０２
に選択的に開口部を設け、ソース電極２０５、ドレイン
電極２０６及びゲート電極２０７をアルミ蒸着によ膜形
成後、本発明に基づくところの、光化学気相成長による
酸化硅素膜をバッシイベイシ目ン膜２０８として適用し
たＭＯ８型トランジスタを示す。この様なＭＯ８型トラ
ンジスタの信頼性評価において、本発明によシ光化学気
相成長した酸化硅素膜によるパッシイベイションは、ダ
ングリングボンド等が少なく、その膜の稠密性が優れて
いる点で有効である。実際に１本発明による堆積酸化硅
素膜の代わシに、従来の光化学気相成長法による酸化硅
素膜をパッシイベイシ冒ン膜２０８に用いたＭＯ８型ト
ランジスタを作製し、その信頼性を比較評価したところ
、本発明による酸化硅素膜によるパッシイペイションが
、信頼性を非常に増加させることが見いだされた。
を、ＭＯ８型トランジスタのパッシイベイションに適用
した例について述べる。第２図において、２ｏ１はＰ型
シリコン基板であり、ソース領域２０３及びドレイン領
域２０４を、砒素拡散によ膜形成し、酸化硅素膜２０２
に選択的に開口部を設け、ソース電極２０５、ドレイン
電極２０６及びゲート電極２０７をアルミ蒸着によ膜形
成後、本発明に基づくところの、光化学気相成長による
酸化硅素膜をバッシイベイシ目ン膜２０８として適用し
たＭＯ８型トランジスタを示す。この様なＭＯ８型トラ
ンジスタの信頼性評価において、本発明によシ光化学気
相成長した酸化硅素膜によるパッシイベイションは、ダ
ングリングボンド等が少なく、その膜の稠密性が優れて
いる点で有効である。実際に１本発明による堆積酸化硅
素膜の代わシに、従来の光化学気相成長法による酸化硅
素膜をパッシイベイシ冒ン膜２０８に用いたＭＯ８型ト
ランジスタを作製し、その信頼性を比較評価したところ
、本発明による酸化硅素膜によるパッシイペイションが
、信頼性を非常に増加させることが見いだされた。
さらに、本発明によシ光化学気相成長した酸化硅素膜を
、 Ｉ Ｍｂｉｔ ＲＡＭの多層配線の層間絶縁膜と
して適用したところ、層配線間のシーートが無く、歩留
まシを改善することができた。
、 Ｉ Ｍｂｉｔ ＲＡＭの多層配線の層間絶縁膜と
して適用したところ、層配線間のシーートが無く、歩留
まシを改善することができた。
以上の様に、本特許に述べた堆積酸化硅素膜の形成法は
、膜質に優れ、又量産性も良（、ＶＬＳＩの製造に非常
に役に立つものである。
、膜質に優れ、又量産性も良（、ＶＬＳＩの製造に非常
に役に立つものである。
第１図は、本実施例に用いた硅素酸化膜堆積装置の概要
を示す図である。第１図において、１０１９− ・・・・・・低圧水銀ランプ、１ｏ２・・間炭酸ガスレ
ーザー光源、１０３・・・・・・基板、１ｏ４・・四基
板台塵、１ｏ５・・・・・・ガス導入パルプ、１ｏ６・
・間赤外ｉｌｌヒーターである。 第２図は、本特許に基づく堆積酸化硅素膜の信頼性を評
価するのに用いたＭＯ８型トランジスタの断面図である
。第２図において、２ｏ１・・曲Ｐ型シリコン基板、２
ｏ２・四・酸化硅素膜、２ｏ３・・四ソース領域、２０
４・聞・ドレイン領域、２ｏ５・・間ソース電極、２０
６・・・・・・ドレイン電極、２ｏ７・・間ゲート電極
、２０８・・・・・・本発明に基づく酸化硅素膜（パッ
シイベイション膜）である。 １０− 第２図 −１４０−
を示す図である。第１図において、１０１９− ・・・・・・低圧水銀ランプ、１ｏ２・・間炭酸ガスレ
ーザー光源、１０３・・・・・・基板、１ｏ４・・四基
板台塵、１ｏ５・・・・・・ガス導入パルプ、１ｏ６・
・間赤外ｉｌｌヒーターである。 第２図は、本特許に基づく堆積酸化硅素膜の信頼性を評
価するのに用いたＭＯ８型トランジスタの断面図である
。第２図において、２ｏ１・・曲Ｐ型シリコン基板、２
ｏ２・四・酸化硅素膜、２ｏ３・・四ソース領域、２０
４・聞・ドレイン領域、２ｏ５・・間ソース電極、２０
６・・・・・・ドレイン電極、２ｏ７・・間ゲート電極
、２０８・・・・・・本発明に基づく酸化硅素膜（パッ
シイベイション膜）である。 １０− 第２図 −１４０−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体基板上に、５ｔＨ４ガスとＮ２０ガスとを用
いて、光化学気相反応によ）、酸化硅素膜を形成する工
程を含む半導体装置の製造方法において、炭酸ガスレー
ザー光と低圧水銀ランプにおける光とを用いて光照射す
ることＫよシ、酸化硅素膜を形成する工程を含むことを
特徴とする半導体装置の製造方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載する半導体装置の製造
方法において、炭酸ガスレーザ光の波長は１０．６μｍ
であシ、低圧水銀ランプの光の波長は１ ｓ ｓｕｍで
あることを特徴とする半導体装置の製造方法。 ３、特許請求の範囲第１項に記載する半導体装置の製造
方法において、炭酸ガスレーザー光を基板上、かつ基板
に平行に照射することによシ、酸化硅素膜を形成する工
程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 ４、特許請求の範囲第１項に記載する半導体装置の製造
方法において、５ｔＨ４ガス分圧を２０Ｔｏｒｒ以上で
用いて、酸化硅素膜を形成する工程を含むことを特徴と
する半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57193210A JPS5982732A (ja) | 1982-11-02 | 1982-11-02 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57193210A JPS5982732A (ja) | 1982-11-02 | 1982-11-02 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5982732A true JPS5982732A (ja) | 1984-05-12 |
Family
ID=16304127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57193210A Pending JPS5982732A (ja) | 1982-11-02 | 1982-11-02 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5982732A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6450429A (en) * | 1987-08-20 | 1989-02-27 | Semiconductor Energy Lab | Formation of insulating film |
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| JPH01220833A (ja) * | 1987-05-13 | 1989-09-04 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 酸化珪素被膜の高速成膜法 |
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