二氧化硅膜的制造方法技术

本发明专利技术提供可制造低收缩且低应力的绝缘膜的方法。一种二氧化硅膜的制造方法，其特征在于，其包含如下工序：在基板表面涂布聚硅氮烷组合物而形成涂膜，接着在过氧化氢气氛下于50～200℃将前述涂膜加热。根据该二氧化硅膜的制造方法，可形成各种绝缘膜等的隔离结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二氧化硅膜的制造方法
本专利技术涉及电子元器件中的二氧化硅膜的制造方法。本专利技术更具体涉及：在半导体器件等电子元器件的制造中，用于形成电子元器件中所使用的绝缘膜、例如浅沟槽隔离结构的二氧化硅膜的形成方法。
技术介绍
一般而言，在半导体装置那样的电子元器件中，半导体器件例如晶体管、电阻、以及其它器件配置于基板上，但需要将它们进行电绝缘。因此，在这些器件之间需要用于将元件分离的隔离结构。另一方面，在电子元器件领域，近年正在进行高密度化以及高集成化。在推进这样的高密度以及高集成度化时，则要求形成与必需的集成度相称的微细的隔离结构。作为符合这样的需求的新的隔离结构之一，列举出沟槽隔离结构。该结构是：在半导体基板的表面形成微细的沟，在该沟的内部填充绝缘物，从而将在形成于沟的两侧的器件之间进行电分离的结构。用于这样的器件分离的结构是：与以往的方法相比可使隔离区域变狭窄因而可有效用于实现近来所要求的高集成度的器件分离结构。另外，在将器件三维地层叠而谋求高密度化的情况下，也需要在导电性材料的层之间设置绝缘层。作为这样的绝缘膜，存在有金属膜下绝缘膜、金属布线层间绝缘膜等。作为用于形成这样的隔离结构的方法，已知有：在具有沟结构的基板的表面，涂布包含聚硅氮烷化合物的组合物，在将沟埋设之后进行焙烧而形成氧化膜的方法。一般而言，这样的焙烧通常在水蒸气气氛下进行，但是为了促进聚硅氮烷的氧化，已知有在过氧化氢的存在下进行焙烧的技术。例如，专利文献1中公开了通过全氢硅氮烷聚合物的脱水缩合而形成SOG膜的方法，但是该脱水缩合通过在包含水分(H2O)和臭氧(O3)的气氛下进行热处理从而进行，也示出了此时可在过氧化氢气氛下进行。但是，在该专利文献中没有明确记载焙烧温度，在实施例中仅进行了在400℃左右的焙烧。由此，在该专利文献中记载的方法中焙烧温度高。另外，只要看到该记载，就可知意图在所谓的层间绝缘膜方面进行应用，而没有意图例如在塑料等基材上设置氧化硅膜的情况。在专利文献2中也公开了在过氧化氢蒸气中将聚硅氮烷涂膜进行焙烧而获得陶瓷的方法，但是其焙烧温度为500～1800℃。然而，根据本专利技术人等的研究可知，在高温进行焙烧时，则存在有如下倾向：在气氛中存在有飞散物，因其影响而使得所获得的二氧化硅膜的收缩以及膜应力增加。由此，通过专利文献1或2中记载的方法而形成出的二氧化硅膜从物性的观点考虑还有更进一步的改良余地。另外，在专利文献3中公开了一种方法，该方法是在塑料薄膜上涂布聚硅氮烷，与胺类化合物及/或氧化合物接触而转化为SiO2类陶瓷。该专利文献中，作为酸化合物之一列举出过氧化氢，在该过氧化氢蒸气的存在下，在25℃干燥，然后在水蒸气气氛下在95℃/85%RH的条件下进行焙烧，从而获得氧化硅膜。然而，根据本专利技术人等的研究可知，在获得具有优异特性的二氧化硅膜方面还有更进一步的改良余地。具体而言，在专利文献3中记载的条件下形成氧化膜的情况下，与其说仅通过过氧化氢蒸气而促进氧化反应，不如说是仅仅给予引发氧化反应的契机，氧化反应本身是通过接触于过氧化氢蒸气之后的水蒸气处理而产生的氧化反应。另外可知，在专利文献3中记载的方法中，在所形成的氧化膜中包含无法忽视的量的硅烷醇基(Si-OH基)。也可知，该硅烷醇基通过接下来进行的焙烧处理而引起脱水缩合，最终形成二氧化硅膜，但是有时会伴随脱水缩合而引发水的脱离，随之引起氧化膜的收缩。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平9-275135号公报专利文献2：美国第5,055,431号专利说明书专利文献3：日本特开平9-183663号公报、段落[0067]
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术针对于这样的现有技术而提供可制造低收缩且低应力的绝缘膜的方法。用于解决问题的方案本专利技术的二氧化硅膜的制造方法的特征在于，其包含如下工序：(A)在基板表面涂布聚硅氮烷组合物而形成涂膜的涂布工序，(B)在过氧化氢气氛下于50～200℃将前述涂膜加热的氧化工序。另外，本专利技术的浅沟槽隔离结构的形成方法的特征在于，在表面具有沟结构的基板的表面，利用前述的方法而形成将前述沟埋设的二氧化硅膜。专利技术的效果根据本专利技术，相比较于以往的方法而言可在短时间形成优异特性的二氧化硅膜。特别是，通过本专利技术而形成了的二氧化硅膜的硅烷醇基的含量少，因而具有低收缩且低应力的特征。具体实施方式二氧化硅膜的制造方法本专利技术的二氧化硅膜的制造方法的一个特征在于，包含氧化工序，该氧化工序在过氧化氢气氛下于特定的温度范围将包含聚硅氮烷的涂膜加热而将聚硅氮烷转化为二氧化硅。此处可知，如前述那样，在过氧化氢的存在下将聚硅氮烷氧化而转化为二氧化硅。然而，在过氧化氢气氛下加热的情况下，当加热温度过高时则也发生从最初就存在于涂膜中的低分子量成分和/或在氧化处理中生成的低分子量成分的飞散和/或升华，其结果，所获得的二氧化硅膜的收缩率变大。与此相对，如果加热温度过低则氧化反应本身不进行，另外也存在有过氧化氢蒸气不充分渗透于涂膜中而不易进行氧化反应的情况。这样地，为了获得具有充分的特性的二氧化硅膜，需要使进行焙烧的工序的条件满足特定条件。关于包含这样的氧化工序的本专利技术的二氧化硅膜的制造方法，如以下那样进行更详细地说明。(A)涂布工序首先，准备形成二氧化硅膜的基板。本专利技术的二氧化硅膜的制造方法中，氧化工序中的加热温度相对低，故相比于一般的二氧化硅膜的制造方法而言可从更加广泛的范围选择基板的材料。具体而言，可任意选择硅基板等由半导体材料形成的基板、玻璃等由无机材料形成的基板，塑料等由有机材料形成的基板等。在这样的基板的表面形成二氧化硅膜的情况下，可使二氧化硅膜具有各种的功能。例如，可制成：构成用于将配置于基板表面的元件分离的浅沟槽隔离结构的绝缘层，也可制成在基板上层叠电路结构之时的层间绝缘膜。在形成浅沟槽隔离结构的情况下，准备具有沟结构的基板，即具有凹凸的基板。另外为了在基板表面形成沟，可使用任意的方法。具体的方法如以下所示。首先，例如在硅基板表面，利用例如热氧化法而形成二氧化硅膜。此处形成的二氧化硅膜的厚度一般为5～30nm。根据需要，在所形成的二氧化硅膜上，利用例如减压CVD法而形成氮化硅膜。该氮化硅膜可以作为之后的蚀刻工序中的掩模或者后述的研磨工序中的阻挡层而发挥功能的氮化硅膜。氮化硅膜在形成的情况下一般以100～400nm的厚度形成。在这样形成的二氧化硅膜或者氮化硅膜之上，涂布光致抗蚀剂。根据需要将光致抗蚀膜进行干燥或者固化，然后以所希望的图案进行曝光以及显影而形成图案。曝光的方法可通过掩模曝光、扫描曝光等任意的方法来进行。另外，光致抗蚀剂也可从分辨率等观点考虑选择任意的光致抗蚀剂而使用。以形成出的光致抗蚀膜作为掩模，将氮化硅膜以及处于其下的二氧化硅膜顺次蚀刻。通过此操作，从而在氮化硅膜以及二氧化硅膜形成所希望的图案。以形成有图案的氮化硅膜以及二氧化硅膜作为掩模，对硅基板进行干法蚀刻，从而形成沟槽隔离沟。所形成的沟槽隔离沟的宽度通过将光致抗蚀膜曝光的图案而确定。半导体器件中的沟槽隔离沟的宽度根据作为目标的半导体器件而恰当地设定，但在本专利技术中，沟的宽度优选为5～50nm，更优选为5～40nm。另外，沟的深度相对于沟的宽度的比、即深宽比优选为10～100，更优选为10～50。接着，在这样本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.02.17 JP 2011-0320991.一种二氧化硅膜的制造方法，其特征在于，其包含如下工序：(A)在基板表面涂布聚硅氮烷组合物而形成涂膜的涂布工序，(B)在过氧化氢气氛下于50～200℃将所述涂膜加热的氧化工序，并且，在所述氧化工序之后，进一步包含在水蒸气气氛下以300～1000℃加热的水蒸气氧化工序。2.根据权利要求1所述的二氧化硅膜的制造方法，其中，以100～200℃的温度进行所述氧化工序。3.根据权利要求1或2所述的二氧化硅膜的制造方法，其中，所述氧化工序中的过氧化氢气氛中所含的过氧化氢浓度为5～50摩尔％。4.根据权利要求1或2所述的二氧化硅膜的制造方法，其中，所述氧化工序中的过氧化氢气氛中所含的水蒸气浓度为5～50摩尔％。5.根据权利要求1或2所述的二氧化硅膜的制造方法，其中，所述氧化工序的加热时间为0.5～60分钟。6.根据权利要求1或2所述的二氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：长原达郎，林昌伸，铃木胜力，
申请(专利权)人：AZ电子材料IP日本株式会社，
类型：
国别省市：