JP2980340B2 - Ｃｖｄ方法 - Google Patents
Ｃｖｄ方法Info
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- gas
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- cvd method
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、CVD方法に関するものである。さらに詳
しくは、この発明は、溝内への完全埋め込みや、大面積
基板への均一堆積をも可能とするコンフォーマブルCVD
として有用な新規CVD方法に関するものである。
しくは、この発明は、溝内への完全埋め込みや、大面積
基板への均一堆積をも可能とするコンフォーマブルCVD
として有用な新規CVD方法に関するものである。
（従来の技術とその課題） 従来より、半導体、LSI、その他の電子デバイスの製
造のために各種のCVD（気相反応堆積）方法が開発さ
れ、また、すでに実用化されてきている。これらのCVD
方法は、電子デバイスの製造だけでなく、種々の表面被
覆、表面改質の有力な手法として広範囲な技術分野にお
いて用いられてもいる。
造のために各種のCVD（気相反応堆積）方法が開発さ
れ、また、すでに実用化されてきている。これらのCVD
方法は、電子デバイスの製造だけでなく、種々の表面被
覆、表面改質の有力な手法として広範囲な技術分野にお
いて用いられてもいる。
これらのCVD方法は、その技術の高度化が精力的に進
められてきているところであるが、産業技術の発展にと
もなって、より一層の飛躍が求められてもいる。
められてきているところであるが、産業技術の発展にと
もなって、より一層の飛躍が求められてもいる。
たとえば、最近の超LSIデバイスの技術進歩は極めて
急速であり、その高集積化の歩みにともなって、アスペ
クト比（深さ／幅）の大きい溝内への堆積技術の確立
や、多層配線技術におけるAl配線間の埋め込み技術の高
度化が必要となってきている。
急速であり、その高集積化の歩みにともなって、アスペ
クト比（深さ／幅）の大きい溝内への堆積技術の確立
や、多層配線技術におけるAl配線間の埋め込み技術の高
度化が必要となってきている。
しかしながら、従来より一般的に用いられてきている
プラズマCVDにおいては、気相種が優勢に生じ、どうし
てもボイドが発生してしまうという欠点があった。
プラズマCVDにおいては、気相種が優勢に生じ、どうし
てもボイドが発生してしまうという欠点があった。
このような欠点を解消し、完全な埋め込みを可能とす
る方法として、近年、コンフオーマブルCVDが注目さ
れ、検討が進んできている。このコンフオーマブルCVD
として、TEOS（テトラエチル・オキシ・サイレン）/O2
プラズマやTEOS/O3反応などにより完全埋め込みを可能
とすることが試みられており、実際にも、TEOS/O3反応
によって気相中で生じた表面マイグレーションが大きい
多量体（（Si（OC2H5）ｘ）ｙ）が基体表面に均一に、
もしくは条件によっては溝の底に吸着されるため、コン
フオーマブルな堆積が達成されると報告されている。
る方法として、近年、コンフオーマブルCVDが注目さ
れ、検討が進んできている。このコンフオーマブルCVD
として、TEOS（テトラエチル・オキシ・サイレン）/O2
プラズマやTEOS/O3反応などにより完全埋め込みを可能
とすることが試みられており、実際にも、TEOS/O3反応
によって気相中で生じた表面マイグレーションが大きい
多量体（（Si（OC2H5）ｘ）ｙ）が基体表面に均一に、
もしくは条件によっては溝の底に吸着されるため、コン
フオーマブルな堆積が達成されると報告されている。
しかしながら、これらの方法については、TEOS/O3系
では、オゾンを用いる点に実用上の難点があり、また、
TEOS/O2プラズマ系の場合には、TEOSと酸素原子との反
応の結果、気相中でSiの多量体が生成し、この多量体は
エチル基を有しているために酸素原子によって充分に酸
化できず、膜中にOH基が残り、これが昇温時に水分とな
って脱離するので、体積収縮し、膜の剥れや割れが生じ
るという問題が避けられなかった。
では、オゾンを用いる点に実用上の難点があり、また、
TEOS/O2プラズマ系の場合には、TEOSと酸素原子との反
応の結果、気相中でSiの多量体が生成し、この多量体は
エチル基を有しているために酸素原子によって充分に酸
化できず、膜中にOH基が残り、これが昇温時に水分とな
って脱離するので、体積収縮し、膜の剥れや割れが生じ
るという問題が避けられなかった。
しかもまた、これまでの方法の場合には、TEOSは酸素
を含み、かつ反応性ガスとして酸素を用いているため、
酸化膜の生成しか可能でないという制約がある。今後DR
AMの主流になると考えられる「スタッド」キャパシタに
使用される絶縁膜としては、Si酸化膜とともにSi窒化膜
も考えられることから、この生成膜の種類の制約は技術
上の障害ともなる。
を含み、かつ反応性ガスとして酸素を用いているため、
酸化膜の生成しか可能でないという制約がある。今後DR
AMの主流になると考えられる「スタッド」キャパシタに
使用される絶縁膜としては、Si酸化膜とともにSi窒化膜
も考えられることから、この生成膜の種類の制約は技術
上の障害ともなる。
この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもの
であり、コンフオーマブルCVDとして注目されているTEO
S/O2プラズマ法等の欠点を克服し、良質な膜が得られ、
トレンチへの埋め込みについてもコンフオーマブルな堆
積を実現することができ、さらには、今後の大面積表示
素子等への波及性が期待される新しいコンフオーマブル
なCVD方法を提供することを目的としている。
であり、コンフオーマブルCVDとして注目されているTEO
S/O2プラズマ法等の欠点を克服し、良質な膜が得られ、
トレンチへの埋め込みについてもコンフオーマブルな堆
積を実現することができ、さらには、今後の大面積表示
素子等への波及性が期待される新しいコンフオーマブル
なCVD方法を提供することを目的としている。
（課題を解決するための手段） この発明は、上記の課題を解決するものとして、有機
シリコンガスを導入し、次いで水素ガスの放電により生
成させた水素原子を照射して基体表面にシリコン含有量
を形成し、さらに反応性ガスの放電によって生成させた
反応性原子によりシリコン反応層を形成することを特徴
とするCVD方法をも提供する。
シリコンガスを導入し、次いで水素ガスの放電により生
成させた水素原子を照射して基体表面にシリコン含有量
を形成し、さらに反応性ガスの放電によって生成させた
反応性原子によりシリコン反応層を形成することを特徴
とするCVD方法をも提供する。
また、この発明は、上記のCVD方法を繰り返して積層
膜を堆積することを特徴とするディジタルCVD方法も提
供する。
膜を堆積することを特徴とするディジタルCVD方法も提
供する。
さらに詳しく説明すると、この発明のCVD方法は、有
機シリコンガスをまず水素原子と反応させ、水素を引抜
き、生成したSi含有の多量体を堆積し、次に反応性原
子、たとえば酸素や窒素の原子をこれに照射し、酸化膜
や窒化膜等のSi反応性膜を形成することを特徴とし、さ
らにこのステップを繰り返し、つまりデジタル的に反応
を行い積層膜を堆積する。この方法によって、 ア）一層毎に膜を堆積し、高品質化を図れるので、厚く
堆積しても高品質な膜が得られる。
機シリコンガスをまず水素原子と反応させ、水素を引抜
き、生成したSi含有の多量体を堆積し、次に反応性原
子、たとえば酸素や窒素の原子をこれに照射し、酸化膜
や窒化膜等のSi反応性膜を形成することを特徴とし、さ
らにこのステップを繰り返し、つまりデジタル的に反応
を行い積層膜を堆積する。この方法によって、 ア）一層毎に膜を堆積し、高品質化を図れるので、厚く
堆積しても高品質な膜が得られる。
イ）条件により、深い溝内にコンフオーマブル（均一）
に堆積する場合と、溝内の底から堆積する場合とが選択
でき、いずれの場合にも深い溝を埋め込み、最終的には
表面を平坦化することができる。
に堆積する場合と、溝内の底から堆積する場合とが選択
でき、いずれの場合にも深い溝を埋め込み、最終的には
表面を平坦化することができる。
ウ）たとえば、酸化膜や窒化膜をある膜厚で交互に積層
して堆積することができるので膜質や耐圧性の向上を図
ることができる。
して堆積することができるので膜質や耐圧性の向上を図
ることができる。
エ）堆積ガスをノズル等で均一に分散し、フラット・パ
ネル等の大面積素子上に均一に膜を堆積することができ
る。
ネル等の大面積素子上に均一に膜を堆積することができ
る。
オ）ガスやプロセスの組合せにより、他の薄膜への適用
も可能である。
も可能である。
この方法の原料として用いる有機シリコンガスとして
は、その種類に特段の限定はなく、アルキル基、アルコ
キシル基等、さらにはこれに加えてハロゲン原子、水素
原子等を結合した任意の有機シリコン化合物のガスを用
いることができる。
は、その種類に特段の限定はなく、アルキル基、アルコ
キシル基等、さらにはこれに加えてハロゲン原子、水素
原子等を結合した任意の有機シリコン化合物のガスを用
いることができる。
この有機シリコンガスは、放電させて原子状とする水
素ガス、および反応性ガスとともに、所要の流量となる
ように制御し、また、この水素ガス、反応性ガスについ
ては、放電のための手段、たとえばマイクロ波放電や高
周波放電、その条件、たとえば電圧、真空度等について
適宜に定めることができる。
素ガス、および反応性ガスとともに、所要の流量となる
ように制御し、また、この水素ガス、反応性ガスについ
ては、放電のための手段、たとえばマイクロ波放電や高
周波放電、その条件、たとえば電圧、真空度等について
適宜に定めることができる。
反応性ガスについては、酸素，窒素、アンモニア、そ
の他の各種のものが使用できる。
の他の各種のものが使用できる。
以下、この発明の実施例を示し、さらに詳しくこの発
明の構成とその作用効果について説明する。
明の構成とその作用効果について説明する。
（実施例） 添付した図面の第１図は、この発明のCVD方法に用い
ることのできる反応装置の一例を示したものである。
ることのできる反応装置の一例を示したものである。
有機シリコンガス（Ａ）はそのまま反応容器（１）内
のウエハ（２）表面に供給する。一方、水素ガス（Ｂ）
および反応性ガス（Ｃ）はマイクロ波放電させて反応容
器（１）内に導入する。
のウエハ（２）表面に供給する。一方、水素ガス（Ｂ）
および反応性ガス（Ｃ）はマイクロ波放電させて反応容
器（１）内に導入する。
この装置を用い、有機シリコンガスとしてTES（トリ
エチルシラン）を導入してSiO2膜を形成する場合の例を
次に具体的に説明する。
エチルシラン）を導入してSiO2膜を形成する場合の例を
次に具体的に説明する。
まず、水素ガスのマイクロ波放電によりそのまま導入
したTESと気相反応させ、ウエハ上にシリコン含有膜を
堆積した。なお、水素ガスをそのまま導入しても反応は
生起しなかった。
したTESと気相反応させ、ウエハ上にシリコン含有膜を
堆積した。なお、水素ガスをそのまま導入しても反応は
生起しなかった。
第２図は、膜の堆積速度と段差被覆度（B/A）のTES濃
度依存性を示している。40％の時に堆積速度は最大で、
段差被覆度も1.0にかなり近い値で、SEM観察によっても
コンフオーマブルな堆積であることが確認された。
度依存性を示している。40％の時に堆積速度は最大で、
段差被覆度も1.0にかなり近い値で、SEM観察によっても
コンフオーマブルな堆積であることが確認された。
また、各々の濃度でのFT−IRの測定結果を示したもの
が第３図である。コンフオーマブルな堆積が行われはじ
める40％の波形から、20％の時には見られなかったSi−
C2H5基、CH3基やCH2基のピークが現れはじめる。このこ
とから、Ｃを含む堆積種は表面マイグレーションが大き
く、これによりアスペクト比の大きいトレンチへの酸化
膜の埋め込みが可能となる。
が第３図である。コンフオーマブルな堆積が行われはじ
める40％の波形から、20％の時には見られなかったSi−
C2H5基、CH3基やCH2基のピークが現れはじめる。このこ
とから、Ｃを含む堆積種は表面マイグレーションが大き
く、これによりアスペクト比の大きいトレンチへの酸化
膜の埋め込みが可能となる。
次いで、第１図に示した反応装置において、第４図に
示したパルス幅にて上記TES/H2プラズマ反応に続くO2プ
ラズマ反応によるデイジタルCVDを行った。すなわち、
上記の中間生成物をウエハに吸着させた後にO2ラジカル
で酸化するというプロセスを繰り返した。ウエハの温度
は250℃とし、O2ラジカルは、マイクロ波（2.45GHZ）放
電によって生成させた。
示したパルス幅にて上記TES/H2プラズマ反応に続くO2プ
ラズマ反応によるデイジタルCVDを行った。すなわち、
上記の中間生成物をウエハに吸着させた後にO2ラジカル
で酸化するというプロセスを繰り返した。ウエハの温度
は250℃とし、O2ラジカルは、マイクロ波（2.45GHZ）放
電によって生成させた。
第５図は、O2パルス幅を変化させた時の堆積速度とXP
S測定結果から求めた組成比である。この組成比は、光
イオン化断面積のみを考慮して算出した。
S測定結果から求めた組成比である。この組成比は、光
イオン化断面積のみを考慮して算出した。
堆積速度はO2パルス幅が長くなるにつれて減少してい
る。これは、Siに結合していたエチル基が酸素ラジカル
によって切り放されるためであると考えられる。また組
成比も熱酸化膜に近い値となっている。
る。これは、Siに結合していたエチル基が酸素ラジカル
によって切り放されるためであると考えられる。また組
成比も熱酸化膜に近い値となっている。
第６図は、TES/H2の反応時間に対する堆積速度と組成
比を示している。反応時間を制御することで、layer by
layerの分子層の堆積プロセスが可能となることを示し
ている。
比を示している。反応時間を制御することで、layer by
layerの分子層の堆積プロセスが可能となることを示し
ている。
第７図（ａ）は、TES/H2＋O2プラズマのデイジタルCV
Dにより成膜したSi酸化膜のFT−IRの波形を示してい
る。Si−Ｏのピークは急峻で、良質な膜であることがわ
かる。第７図（ｂ）のTEOS/O2の従来法の場合には、不
純物ピークであるSi−C2H5の吸収が認められる。
Dにより成膜したSi酸化膜のFT−IRの波形を示してい
る。Si−Ｏのピークは急峻で、良質な膜であることがわ
かる。第７図（ｂ）のTEOS/O2の従来法の場合には、不
純物ピークであるSi−C2H5の吸収が認められる。
トレンチへの埋め込み特性も、SEM観察等によりコン
フオーマブルな堆積であることが確認された。
フオーマブルな堆積であることが確認された。
もちろん、この発明は以上の例によって限定されるも
のではない。様々な態様が可能である。
のではない。様々な態様が可能である。
（発明の効果） 以上詳しく説明した通り、この発明により、溝内への
完全埋め込み、大面積基板への均一堆積を可能とするコ
ンフオーマブルなCVDが実現される。良質で、異種な多
層膜も可能となる。
完全埋め込み、大面積基板への均一堆積を可能とするコ
ンフオーマブルなCVDが実現される。良質で、異種な多
層膜も可能となる。
第１図は、この発明のCVDに用いることのできる反応装
置の一例を示した断面図である。第２図は、TES濃度と
堆積速度との関係を示した相関図である。第３図は、TE
S/H2プラズマの膜組成を示したスペクトル図である。第
４図は、ディジタルCVDにおけるTES/H2、およびO2の供
給パルスを示した模式図である。第５図は、O2パルス幅
と堆積速度の関係を示した相関図である。 第６図は、TES/H2反応時間と堆積速度の関係を示した相
関図である。第７図は、生成膜の組成を示したスペクト
ル図である。 １……反応容器 ２……ウエハ
置の一例を示した断面図である。第２図は、TES濃度と
堆積速度との関係を示した相関図である。第３図は、TE
S/H2プラズマの膜組成を示したスペクトル図である。第
４図は、ディジタルCVDにおけるTES/H2、およびO2の供
給パルスを示した模式図である。第５図は、O2パルス幅
と堆積速度の関係を示した相関図である。 第６図は、TES/H2反応時間と堆積速度の関係を示した相
関図である。第７図は、生成膜の組成を示したスペクト
ル図である。 １……反応容器 ２……ウエハ
Claims (2)
- 【請求項１】有機シリコンガスを導入し、次いで水素ガ
スの放電により生成させた水素原子を照射して基体表面
にシリコン含有量を形成し、さらに反応性ガスの放電に
よって生成させた反応性原子によりシリコン反応層を形
成することを特徴とするCVD方法。 - 【請求項２】請求項（１）記載の方法を繰り返して積層
膜を堆積するディジタルCVD方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2114694A JP2980340B2 (ja) | 1990-04-28 | 1990-04-28 | Ｃｖｄ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2114694A JP2980340B2 (ja) | 1990-04-28 | 1990-04-28 | Ｃｖｄ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0411730A JPH0411730A (ja) | 1992-01-16 |
| JP2980340B2 true JP2980340B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=14644294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2114694A Expired - Fee Related JP2980340B2 (ja) | 1990-04-28 | 1990-04-28 | Ｃｖｄ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2980340B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3149223B2 (ja) | 1991-10-07 | 2001-03-26 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4595702B2 (ja) * | 2004-07-15 | 2010-12-08 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法、成膜装置及び記憶媒体 |
| JP4563113B2 (ja) * | 2004-08-26 | 2010-10-13 | 株式会社日立国際電気 | シリコン酸化膜の形成方法、半導体デバイスの製造方法および基板処理装置 |
| EP2036120A4 (en) * | 2006-05-30 | 2012-02-08 | Applied Materials Inc | Novel Deposition Plasmas Cure Process for Improving the Film Quality of Silicon Dioxide |
| JP5350329B2 (ja) * | 2010-06-11 | 2013-11-27 | 株式会社日立国際電気 | 半導体デバイスの製造方法および基板処理装置 |
| JP5557896B2 (ja) * | 2012-12-21 | 2014-07-23 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 |
-
1990
- 1990-04-28 JP JP2114694A patent/JP2980340B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3149223B2 (ja) | 1991-10-07 | 2001-03-26 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0411730A (ja) | 1992-01-16 |
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Legal Events
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