JP3060185B2 - 半導体装置のシリコン酸化膜の製造方法 - Google Patents
半導体装置のシリコン酸化膜の製造方法Info
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- JP3060185B2 JP3060185B2 JP3194713A JP19471391A JP3060185B2 JP 3060185 B2 JP3060185 B2 JP 3060185B2 JP 3194713 A JP3194713 A JP 3194713A JP 19471391 A JP19471391 A JP 19471391A JP 3060185 B2 JP3060185 B2 JP 3060185B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＣＶＤ法（化学蒸着
法）による半導体装置のシリコン酸化膜の製造方法に関
するものである。
法）による半導体装置のシリコン酸化膜の製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置製造工程において、シリコン
酸化膜は電気的絶縁体、誘電体、空間充填体、保護膜等
として用いられている。従来、ＣＶＤ法によりシリコン
酸化膜を形成する主原料としてはモノシラン（Ｓｉ
Ｈ４）が用いられていた。
酸化膜は電気的絶縁体、誘電体、空間充填体、保護膜等
として用いられている。従来、ＣＶＤ法によりシリコン
酸化膜を形成する主原料としてはモノシラン（Ｓｉ
Ｈ４）が用いられていた。
【０００３】しかし、半導体装置の最小設計寸法がＬＳ
Ｉの高集積化にともない極微細化するにつれ、モノシラ
ンを用いるＣＶＤ法では、凹凸の激しい面上では表面が
平滑な膜を得にくく、穴埋め作用もないこと、ダストを
生じ易いこと、モノシランは大気中で発火し易く取り扱
い上危険なこと等の欠点がある。
Ｉの高集積化にともない極微細化するにつれ、モノシラ
ンを用いるＣＶＤ法では、凹凸の激しい面上では表面が
平滑な膜を得にくく、穴埋め作用もないこと、ダストを
生じ易いこと、モノシランは大気中で発火し易く取り扱
い上危険なこと等の欠点がある。
【０００４】このため、モノシランに代わる原料として
アルコキシシラン（液体）、とくにＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）
４（テトラエトキシシラン）を用いるＣＶＤ法が実用化
されてきている。
アルコキシシラン（液体）、とくにＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）
４（テトラエトキシシラン）を用いるＣＶＤ法が実用化
されてきている。
【０００５】ＣＶＤ法におけるテトラエトキシシランの
成膜反応は、テトラエトキシシラン蒸気から化学反応に
より液体に変化したのち、該液体が固体化しＳｉＯ２膜
が形成されることによって行われる。
成膜反応は、テトラエトキシシラン蒸気から化学反応に
より液体に変化したのち、該液体が固体化しＳｉＯ２膜
が形成されることによって行われる。
【０００６】次に、モノシランとアルコキシシランのＳ
ｉＯ２膜を形成する成膜反応の基本的相違点を説明す
る。モノシランを酸素酸化してできる反応中間物質はほ
とんどが固体か気体であって、液体になっても揮発性で
ある。したがって、モノシランの酸化反応は固体として
基板に着床し、反応のほとんど全てが着床以前に起こる
空間反応型である。このため、基板の凹凸の平坦化作
用、穴埋め作用が起こらない。
ｉＯ２膜を形成する成膜反応の基本的相違点を説明す
る。モノシランを酸素酸化してできる反応中間物質はほ
とんどが固体か気体であって、液体になっても揮発性で
ある。したがって、モノシランの酸化反応は固体として
基板に着床し、反応のほとんど全てが着床以前に起こる
空間反応型である。このため、基板の凹凸の平坦化作
用、穴埋め作用が起こらない。
【０００７】これに対して、アルコキシシランが酸素酸
化してできる反応中間物質は液体が多い。したがって、
液体として基板に着床し、着床以降も反応が続行する表
面反応型である。着床した液体中間生成物は面上を流れ
て基板表面を平坦化する。この現象が平坦化作用、穴埋
め作用の基本である。
化してできる反応中間物質は液体が多い。したがって、
液体として基板に着床し、着床以降も反応が続行する表
面反応型である。着床した液体中間生成物は面上を流れ
て基板表面を平坦化する。この現象が平坦化作用、穴埋
め作用の基本である。
【０００８】この面流がより効果的に起こるには、その
中間生成物の粘性率が小さい方が好ましい。また、着床
した液体中間生成物が再揮発せずに基板表面に留まるに
は、シロキサン結合（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−）の縮合が進
んで揮発性がなくなる必要がある。
中間生成物の粘性率が小さい方が好ましい。また、着床
した液体中間生成物が再揮発せずに基板表面に留まるに
は、シロキサン結合（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−）の縮合が進
んで揮発性がなくなる必要がある。
【０００９】直線状にシロキサン結合した分子ではＳｉ
数が数万個まで液体になると推定されている。殊に、ア
ルコキシ基を側鎖にもつシロキサン結合は電気的分極が
小さく、これらの側鎖が外側を覆うことにより高分子に
なるまで粘性率が低い液体になる。すなわち、より大き
なＳｉ数まで流動性を維持し基板の平坦化の効果を上げ
るには、分子の側鎖をいかに分極させずに縮合させてシ
ロキサン結合を長くするかということが重大な問題点で
ある。
数が数万個まで液体になると推定されている。殊に、ア
ルコキシ基を側鎖にもつシロキサン結合は電気的分極が
小さく、これらの側鎖が外側を覆うことにより高分子に
なるまで粘性率が低い液体になる。すなわち、より大き
なＳｉ数まで流動性を維持し基板の平坦化の効果を上げ
るには、分子の側鎖をいかに分極させずに縮合させてシ
ロキサン結合を長くするかということが重大な問題点で
ある。
【００１０】そこでアルコキシシランの蒸気を速やかに
揮発性のない低粘性液体に変え、基板の平坦化効果を高
める技術が要望されるところとなる。また、アルコキシ
シランは熱酸化膜等の表面には馴染みにくい欠点があ
る。
揮発性のない低粘性液体に変え、基板の平坦化効果を高
める技術が要望されるところとなる。また、アルコキシ
シランは熱酸化膜等の表面には馴染みにくい欠点があ
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、アルコキシ
シランの蒸気を速やかに揮発性のない低粘性液体に変
え、基板の平坦化効果を高めると同時に、アルコキシシ
ランを熱酸化膜等の表面に馴染み易くする半導体装置の
シリコン酸化膜の製造方法を提供しようとするものであ
る。
シランの蒸気を速やかに揮発性のない低粘性液体に変
え、基板の平坦化効果を高めると同時に、アルコキシシ
ランを熱酸化膜等の表面に馴染み易くする半導体装置の
シリコン酸化膜の製造方法を提供しようとするものであ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、主原料として
アルコキシシランとジシロキサン（Ｈ３ＳｉＯＳｉ
Ｈ３）を併用し、これらを酸素あるいはオゾンを用いて
酸化することによって、半導体装置のシリコン酸化膜を
製造する方法である。
アルコキシシランとジシロキサン（Ｈ３ＳｉＯＳｉ
Ｈ３）を併用し、これらを酸素あるいはオゾンを用いて
酸化することによって、半導体装置のシリコン酸化膜を
製造する方法である。
【００１３】また、本発明は、主原料としてのアルコキ
シシランとジシロキサンとの混合比を、アルコキシシラ
ン１モルに対して、ジシロキサン０．０１モル以上、
０．２モル以下として使用するものである。
シシランとジシロキサンとの混合比を、アルコキシシラ
ン１モルに対して、ジシロキサン０．０１モル以上、
０．２モル以下として使用するものである。
【００１４】ジシロキサンとアルコキシシランの一例と
してのテトラエトキシシランとの反応は次の通りであ
る。Ｈ３ＳｉＯＳｉＨ３はＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４よりも
酸化され易く、Ｈ基はＯＨ基に置換された型になる。置
換されたジシロキサンはテトラエトキシシランと速やか
に反応して、エタノールを放出して縮合する。この時の
反応は、下記の化学式１によって示すことができる。
してのテトラエトキシシランとの反応は次の通りであ
る。Ｈ３ＳｉＯＳｉＨ３はＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４よりも
酸化され易く、Ｈ基はＯＨ基に置換された型になる。置
換されたジシロキサンはテトラエトキシシランと速やか
に反応して、エタノールを放出して縮合する。この時の
反応は、下記の化学式１によって示すことができる。
【００１５】
【化１】
【００１６】上記の反応によって生成した縮合物は沸点
が３００℃程度であり、分子の側鎖が分極していない揮
発性のない低粘性液体である。上記のように、テトラエ
トキシシランは酢酸基、ヒドロキシエトキシ基等のエト
キシ基が酸化された基をもたないＳｉ数８〜２４個程度
の分子になり易いこと、縮合過程で環状分子になりにく
く、縮合分子が短い側鎖をもった線状分子になり易い等
の理由で、テトラエトキシシランにジシロキサンを混合
することによって、速やかに縮合が進み揮発性のない低
粘性液体を基板上に着床することができる。このことに
より、優れた平坦化性、穴埋め性を発揮することができ
る。
が３００℃程度であり、分子の側鎖が分極していない揮
発性のない低粘性液体である。上記のように、テトラエ
トキシシランは酢酸基、ヒドロキシエトキシ基等のエト
キシ基が酸化された基をもたないＳｉ数８〜２４個程度
の分子になり易いこと、縮合過程で環状分子になりにく
く、縮合分子が短い側鎖をもった線状分子になり易い等
の理由で、テトラエトキシシランにジシロキサンを混合
することによって、速やかに縮合が進み揮発性のない低
粘性液体を基板上に着床することができる。このことに
より、優れた平坦化性、穴埋め性を発揮することができ
る。
【００１７】また、このような縮合物は熱酸化膜等の表
面に対して濡れ性がよく、基板選択性が改善される。さ
らに、ジシロキサンは気体であるが、モノシランのよう
な自然発火性がなく取り扱い上安全である。
面に対して濡れ性がよく、基板選択性が改善される。さ
らに、ジシロキサンは気体であるが、モノシランのよう
な自然発火性がなく取り扱い上安全である。
【００１８】本発明の主原料としてのアルコキシシラン
は、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、ＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）３、
Ｓｉ［ＯＣＨ（ＣＨ３）２］４、ＳｉＨ［ＯＣＨ（ＣＨ
３）２］３、ＳｉＨ［ＯＣＨ（ＣＨ３）Ｃ２Ｈ５］３、
Ｓｉ［ＯＣＨ（ＣＨ３）Ｃ２Ｈ５］４、ＳｉＨ ［ＯＣ
（ＣＨ３）３］３、Ｓｉ［ＯＣ（ＣＨ３）３］４等の物
質である。
は、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、ＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）３、
Ｓｉ［ＯＣＨ（ＣＨ３）２］４、ＳｉＨ［ＯＣＨ（ＣＨ
３）２］３、ＳｉＨ［ＯＣＨ（ＣＨ３）Ｃ２Ｈ５］３、
Ｓｉ［ＯＣＨ（ＣＨ３）Ｃ２Ｈ５］４、ＳｉＨ ［ＯＣ
（ＣＨ３）３］３、Ｓｉ［ＯＣ（ＣＨ３）３］４等の物
質である。
【００１９】
【実施例】５００Ｐａ（３．７５Ｔｏｒｒ）の反応室内
に設置したアルミ格子パターンシリコン基板を３５０℃
に加熱するとともに、ジシロキサン、テトラエトキシシ
ラン、オゾンを流量比率で１：１０：４０となるように
供給してＳｉＯ２膜を成膜した。作成した膜を顕微鏡で
観察した結果、アルミ上、シリコン基板上、熱酸化膜上
等に成膜状態、膜厚等の差は見られず、極めて平坦化性
に富む膜であった。
に設置したアルミ格子パターンシリコン基板を３５０℃
に加熱するとともに、ジシロキサン、テトラエトキシシ
ラン、オゾンを流量比率で１：１０：４０となるように
供給してＳｉＯ２膜を成膜した。作成した膜を顕微鏡で
観察した結果、アルミ上、シリコン基板上、熱酸化膜上
等に成膜状態、膜厚等の差は見られず、極めて平坦化性
に富む膜であった。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、極めて段差被覆性に優
れた半導体装置のシリコン酸化膜を製造することができ
ると同時に、基板選択性を改善することができる特徴が
ある。また、原料の反応効率が高く経済性が高い特徴が
ある。さらに、ダストの発生も抑制される特徴がある。
れた半導体装置のシリコン酸化膜を製造することができ
ると同時に、基板選択性を改善することができる特徴が
ある。また、原料の反応効率が高く経済性が高い特徴が
ある。さらに、ダストの発生も抑制される特徴がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/316 ＩＮＳＰＥＣ（ＤＩＡＬＯＧ）（ジシロ キサン＊ＴＥＯＳ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ）（ＤＩ ＳＩＬＯＸＡＮＥ＊ＴＥＯＳ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ）（ＤＩＳＩＬＯ ＸＡＮＥ＊ＴＥＯＳ)
Claims (3)
- 【請求項１】 主原料としてアルコキシシランとジシロ
キサンを併用し、酸素あるいはオゾンを用いて酸化する
ことを特徴とする半導体装置のシリコン酸化膜の製造方
法。 - 【請求項２】 前記アルコキシシランとジシロキサンと
の混合比が、アルコキシシラン１モルに対して、ジシロ
キサンが０．０１モル以上、０．２モル以下であること
を特徴とする請求項１の半導体装置のシリコン酸化膜の
製造方法。 - 【請求項３】 アルコキシシランがＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）
４、ＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）３、Ｓｉ［ＯＣＨ（ＣＨ３）
２］４、ＳｉＨ［ＯＣＨ（ＣＨ３）２］３、ＳｉＨ［Ｏ
ＣＨ（ＣＨ３）Ｃ２Ｈ５］３、Ｓｉ［ＯＣＨ（ＣＨ３）
Ｃ２Ｈ５］４、ＳｉＨ［ＯＣ（ＣＨ３）３］３、Ｓｉ
［ＯＣ（ＣＨ３）３］４等であることを特徴とする請求
項１の半導体装置のシリコン酸化膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3194713A JP3060185B2 (ja) | 1991-05-01 | 1991-05-01 | 半導体装置のシリコン酸化膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3194713A JP3060185B2 (ja) | 1991-05-01 | 1991-05-01 | 半導体装置のシリコン酸化膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04329639A JPH04329639A (ja) | 1992-11-18 |
| JP3060185B2 true JP3060185B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=16329014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3194713A Expired - Fee Related JP3060185B2 (ja) | 1991-05-01 | 1991-05-01 | 半導体装置のシリコン酸化膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3060185B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2914095A (en) * | 1994-06-28 | 1996-01-25 | Fei Company | Charged particle deposition of electrically insulating films |
| JP4591651B2 (ja) * | 2003-02-27 | 2010-12-01 | 東ソー株式会社 | 有機シラン化合物を含んでなる絶縁膜用材料、その製造方法および半導体デバイス |
| MX387436B (es) | 2013-07-02 | 2025-03-18 | Jfe Steel Corp | Metodo para la fabricacion de miembro estampado en caliente. |
| JP2017535077A (ja) * | 2014-10-24 | 2017-11-24 | バーサム マテリアルズ ユーエス，リミティド ライアビリティ カンパニー | ケイ素含有膜の堆積のための組成物及びそれを使用した方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992012535A1 (fr) | 1991-01-08 | 1992-07-23 | Fujitsu Limited | Procede de formation d'une couche en oxyde de silicium |
-
1991
- 1991-05-01 JP JP3194713A patent/JP3060185B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992012535A1 (fr) | 1991-01-08 | 1992-07-23 | Fujitsu Limited | Procede de formation d'une couche en oxyde de silicium |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04329639A (ja) | 1992-11-18 |
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Legal Events
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