JPH06104250A - 基板の前処理法 - Google Patents
基板の前処理法Info
- Publication number
- JPH06104250A JPH06104250A JP29066892A JP29066892A JPH06104250A JP H06104250 A JPH06104250 A JP H06104250A JP 29066892 A JP29066892 A JP 29066892A JP 29066892 A JP29066892 A JP 29066892A JP H06104250 A JPH06104250 A JP H06104250A
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- film
- alkoxysilane
- ammonia
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アルコキシシランを用いるＳｉＯ２膜の製造
において、膜の成長速度の差や散石状の堆積等の異常成
膜現象を惹起し易い欠点を除去することを目的とする。 【構成】 基板表面を水とアンモニアに曝したのち、水
素基を有するアルコキシシランに曝すことを特徴とし、
このような基板の前処理を行うことによって目的を達成
することができる。水素基を有するアルコキシシラン
は、例えばＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）３のような化合物であ
るが、これに限定されるものではない。このような前処
理は基板を加熱しながら行ってもよいが、室温であって
もよい。また、水とアンモニアは蒸気であってもよい。
において、膜の成長速度の差や散石状の堆積等の異常成
膜現象を惹起し易い欠点を除去することを目的とする。 【構成】 基板表面を水とアンモニアに曝したのち、水
素基を有するアルコキシシランに曝すことを特徴とし、
このような基板の前処理を行うことによって目的を達成
することができる。水素基を有するアルコキシシラン
は、例えばＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）３のような化合物であ
るが、これに限定されるものではない。このような前処
理は基板を加熱しながら行ってもよいが、室温であって
もよい。また、水とアンモニアは蒸気であってもよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＬＳＩや磁気ディスク
等に用いられる基板の前処理法に関するものである。
等に用いられる基板の前処理法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から半導体装置用のＳｉＯ２膜のＣ
ＶＤ成膜材料としては、ＳｉＨ４気体原料が用いられて
きた。しかし、半導体装置の高集積化にともない基板表
面の凹凸はますます激しくなり、このＳｉＨ４気体原料
を用いるＣＶＤプロセスでは基板上の段差や凹凸を平坦
化できないこと、狭い電極間やゲートのトレンチにボイ
ドを形成し著しく膜特性を悪化させること、ＳｉＨ４は
自己発火性で極めて危険な原料であること等の欠点があ
った。
ＶＤ成膜材料としては、ＳｉＨ４気体原料が用いられて
きた。しかし、半導体装置の高集積化にともない基板表
面の凹凸はますます激しくなり、このＳｉＨ４気体原料
を用いるＣＶＤプロセスでは基板上の段差や凹凸を平坦
化できないこと、狭い電極間やゲートのトレンチにボイ
ドを形成し著しく膜特性を悪化させること、ＳｉＨ４は
自己発火性で極めて危険な原料であること等の欠点があ
った。
【０００３】以上のような欠点を克服するために、最
近、ＳｉＨ４に代わって液体原料であるテトラエトキシ
シランＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４を用いるＣＶＤ法が実用化
され、盛んになっている。
近、ＳｉＨ４に代わって液体原料であるテトラエトキシ
シランＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４を用いるＣＶＤ法が実用化
され、盛んになっている。
【０００４】これはテトラエトキシシランを蒸気化し、
ＣＶＤ反応室に導入し基板上にＳｉＯ２膜を形成するも
のである。テトラエトキシシランを用いるＣＶＤ法で成
長させた膜は段差被覆性、平坦化性に優れており、か
つ、テトラエトキシシランは自己発火性もなく、半導体
装置の製造工程上極めて安全な原料である。また、平坦
化ＣＶＤ膜の特徴として、高密度なパターン部において
もリフロー処理によってボイドのない平坦化膜が達成で
きる。
ＣＶＤ反応室に導入し基板上にＳｉＯ２膜を形成するも
のである。テトラエトキシシランを用いるＣＶＤ法で成
長させた膜は段差被覆性、平坦化性に優れており、か
つ、テトラエトキシシランは自己発火性もなく、半導体
装置の製造工程上極めて安全な原料である。また、平坦
化ＣＶＤ膜の特徴として、高密度なパターン部において
もリフロー処理によってボイドのない平坦化膜が達成で
きる。
【０００５】しかし、このようなアルコキシシランを用
いるＳｉＯ２膜の製造においては、膜の成長速度の差や
散石状の堆積等の異常成膜現象を惹起し易い欠点があ
り、高密度な半導体装置の製造工程において大きな障害
になっている。この現象は特にオゾンを用いたＣＶＤ法
において顕著に表れる。
いるＳｉＯ２膜の製造においては、膜の成長速度の差や
散石状の堆積等の異常成膜現象を惹起し易い欠点があ
り、高密度な半導体装置の製造工程において大きな障害
になっている。この現象は特にオゾンを用いたＣＶＤ法
において顕著に表れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、基板を前処
理することによって上記のような異常成膜を阻止し、正
常な成膜を行うことを目的とする。
理することによって上記のような異常成膜を阻止し、正
常な成膜を行うことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記のよ
うな異常成膜は基板表面いわゆる下地の表面エネルギー
に依存するものであり、この表面エネルギーは一般に大
きい方が異常成膜が起こりにくいことを発見した。した
がって、本発明者等は、表面エネルギーの小さな下地の
上に表面エネルギーが大きくなるような物質を堆積させ
ること、あるいは化学的吸着をさせることによりこのよ
うな異常成膜は解決できると考えた。
うな異常成膜は基板表面いわゆる下地の表面エネルギー
に依存するものであり、この表面エネルギーは一般に大
きい方が異常成膜が起こりにくいことを発見した。した
がって、本発明者等は、表面エネルギーの小さな下地の
上に表面エネルギーが大きくなるような物質を堆積させ
ること、あるいは化学的吸着をさせることによりこのよ
うな異常成膜は解決できると考えた。
【０００８】本発明は、基板表面を水とアンモニアに曝
したのち、水素基を有するアルコキシシランに曝すもの
であり、このような基板の前処理を行うことによって目
的を達成することができる。
したのち、水素基を有するアルコキシシランに曝すもの
であり、このような基板の前処理を行うことによって目
的を達成することができる。
【０００９】このような前処理は基板を加熱しながら行
ってもよいが、また、室温であってもよい。水素基を有
するアルコキシシランは、例えばＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）
３のような化合物であるが、これに限定されるものでは
ない。本発明における水とアンモニアは蒸気であっても
よい。
ってもよいが、また、室温であってもよい。水素基を有
するアルコキシシランは、例えばＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）
３のような化合物であるが、これに限定されるものでは
ない。本発明における水とアンモニアは蒸気であっても
よい。
【００１０】本発明は、表面エネルギーを大きくするに
はＳｉ−Ｏ−Ｈのような水酸基を有するか、容易に水酸
基に変化しうるＳｉ−Ｏ−Ｃ２Ｈ５のようなアルコキシ
基を有する物質が下地と反応すればよいという発想に基
づくものである。また、このような物質の層厚は１分子
層から数分子層の厚さで十分である。
はＳｉ−Ｏ−Ｈのような水酸基を有するか、容易に水酸
基に変化しうるＳｉ−Ｏ−Ｃ２Ｈ５のようなアルコキシ
基を有する物質が下地と反応すればよいという発想に基
づくものである。また、このような物質の層厚は１分子
層から数分子層の厚さで十分である。
【００１１】しかし、テトラエトキシシランのように水
素基を有しない化合物では反応が遅く、表面エネルギー
の小さな、すなわち撥水性の下地と十分な密度で反応さ
せることはなかなか困難である。
素基を有しない化合物では反応が遅く、表面エネルギー
の小さな、すなわち撥水性の下地と十分な密度で反応さ
せることはなかなか困難である。
【００１２】これに対し、ＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）３のよ
うな化合物のＳｉ−Ｈ結合は酸性で安定であり、熱分解
を起こす温度もエトキシ基と同程度に高い。この性質は
感応基にアルコキシ基を有するときには明瞭に観察され
る。しかし、ジアルキルアミノ基を側鎖に有する化合物
を除いて、アルカリ性になると容易にＳｉ−Ｈ結合が切
断され、周囲にあるＨ２Ｏと反応してＳｉ−Ｏ・ラジカ
ルに変化する。
うな化合物のＳｉ−Ｈ結合は酸性で安定であり、熱分解
を起こす温度もエトキシ基と同程度に高い。この性質は
感応基にアルコキシ基を有するときには明瞭に観察され
る。しかし、ジアルキルアミノ基を側鎖に有する化合物
を除いて、アルカリ性になると容易にＳｉ−Ｈ結合が切
断され、周囲にあるＨ２Ｏと反応してＳｉ−Ｏ・ラジカ
ルに変化する。
【００１３】本発明において、基板表面を水とアンモニ
アに曝すのは、これら両者が一体となったとき基板表面
に物理化学的吸着をすることである。この吸着された水
とアンモニアはＳｉ−Ｈ結合と容易に反応し、Ｓｉ−Ｏ
・ラジカルによって下地と化学結合を起こす。したがっ
て、ＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）３のように、一つ以上の水素
基を持つアルコキシシランを用いれば、下地を容易に水
酸基化あるいは水酸基になり易い表面に変えることがで
きる。
アに曝すのは、これら両者が一体となったとき基板表面
に物理化学的吸着をすることである。この吸着された水
とアンモニアはＳｉ−Ｈ結合と容易に反応し、Ｓｉ−Ｏ
・ラジカルによって下地と化学結合を起こす。したがっ
て、ＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）３のように、一つ以上の水素
基を持つアルコキシシランを用いれば、下地を容易に水
酸基化あるいは水酸基になり易い表面に変えることがで
きる。
【００１４】本発明は、上記のようなＬＳＩ基板に限定
されるものではなく、磁気ディスクのように基板がアル
ミニウムあるいはアルミナのような場合にも適用できる
ものである。この場合は水とアンモニアの基板への吸着
が強固で、表面で反応したＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）３が５
０ｎｍの膜厚になるまで反応が進行し、緻密で硬いＳｉ
Ｏ２膜を得ることができる。
されるものではなく、磁気ディスクのように基板がアル
ミニウムあるいはアルミナのような場合にも適用できる
ものである。この場合は水とアンモニアの基板への吸着
が強固で、表面で反応したＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）３が５
０ｎｍの膜厚になるまで反応が進行し、緻密で硬いＳｉ
Ｏ２膜を得ることができる。
【００１５】
【実施例】アルミニウム基板と熱酸化膜のパターンを有
するシリコン基板とを５％アンモニア水をバブリングし
たアルゴンガスに１５分間曝したもの（以下前者とい
う）と、このアルゴンガスに曝さなかったもの（以下後
者という）を準備した。
するシリコン基板とを５％アンモニア水をバブリングし
たアルゴンガスに１５分間曝したもの（以下前者とい
う）と、このアルゴンガスに曝さなかったもの（以下後
者という）を準備した。
【００１６】前者と後者の基板を基板温度４５０℃でＳ
ｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）３１％相当のアルゴンおよびオゾン
の混合ガス中でケイ素酸化膜の堆積を１０分間大気圧下
で実施した。
ｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）３１％相当のアルゴンおよびオゾン
の混合ガス中でケイ素酸化膜の堆積を１０分間大気圧下
で実施した。
【００１７】前者と後者の基板表面を比較した結果、前
者のアルミニウム基板上もシリコン基板上もケイ素酸化
膜の堆積が観察されたが、後者の基板、特にシリコン基
板上でのケイ素酸化膜の堆積は殆ど認められず、かつ荒
れた面が観察された。
者のアルミニウム基板上もシリコン基板上もケイ素酸化
膜の堆積が観察されたが、後者の基板、特にシリコン基
板上でのケイ素酸化膜の堆積は殆ど認められず、かつ荒
れた面が観察された。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、基板の表面エネルギー
が大きくなるように基板の前処理ができるため、膜の成
長速度の差や散石状の堆積等の異常成膜現象が起こらな
い特徴がある。また、水蒸気などによって基板表面を水
酸基に変えるにはプラズマ処理等によりエネルギーを加
える必要があり、大気中での処理を行うことはできない
が、本発明によれば、基板加熱なしに大気中で処理を行
うことができるため大量処理が可能である特徴がある。
さらに、酸素、オゾン、プラズマ等の要素を用いないの
で、アルコキシシランの燃焼事故を回避できる利点があ
る。
が大きくなるように基板の前処理ができるため、膜の成
長速度の差や散石状の堆積等の異常成膜現象が起こらな
い特徴がある。また、水蒸気などによって基板表面を水
酸基に変えるにはプラズマ処理等によりエネルギーを加
える必要があり、大気中での処理を行うことはできない
が、本発明によれば、基板加熱なしに大気中で処理を行
うことができるため大量処理が可能である特徴がある。
さらに、酸素、オゾン、プラズマ等の要素を用いないの
で、アルコキシシランの燃焼事故を回避できる利点があ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】 基板表面を水とアンモニアに曝したの
ち、水素基を有するアルコキシシランに曝すことを特徴
とする基板の前処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29066892A JPH06104250A (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 基板の前処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29066892A JPH06104250A (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 基板の前処理法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06104250A true JPH06104250A (ja) | 1994-04-15 |
Family
ID=17758952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29066892A Pending JPH06104250A (ja) | 1992-09-17 | 1992-09-17 | 基板の前処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06104250A (ja) |
-
1992
- 1992-09-17 JP JP29066892A patent/JPH06104250A/ja active Pending
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