JPS6052578A - 窒化シリコン膜の形成方法 - Google Patents
窒化シリコン膜の形成方法Info
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- JPS6052578A JPS6052578A JP16142483A JP16142483A JPS6052578A JP S6052578 A JPS6052578 A JP S6052578A JP 16142483 A JP16142483 A JP 16142483A JP 16142483 A JP16142483 A JP 16142483A JP S6052578 A JPS6052578 A JP S6052578A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
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- 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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- C23C16/34—Nitrides
- C23C16/345—Silicon nitride
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明はデバイスの保護膜・絶縁膜として有用な窒化
シリコン膜の形成法に関する。
シリコン膜の形成法に関する。
窒化シリコン膜はＮａイオンに対しよいバリアとなり、
かつ耐湿性・絶縁性が良いため、デバイスの保護膜・絶
縁膜として有用である。従来、窒化シリコン膜の形成法
として熱穿化法が用いられていたが、熱窒化法では１０
００℃以上もの高温が必要となるため、不純物プロファ
イルの変形などが生じるのが避は難く、高密度集積デバ
イスへの応用は困難であった。この対策として、プラズ
マを利用した反応によって窒化シリコン膜を比較的低温
（２５０〜４００℃）で形成するようにしたプラズマＣ
ＶＤ技術かにわかに注目され、盛んに研究されるように
なってきた。
かつ耐湿性・絶縁性が良いため、デバイスの保護膜・絶
縁膜として有用である。従来、窒化シリコン膜の形成法
として熱穿化法が用いられていたが、熱窒化法では１０
００℃以上もの高温が必要となるため、不純物プロファ
イルの変形などが生じるのが避は難く、高密度集積デバ
イスへの応用は困難であった。この対策として、プラズ
マを利用した反応によって窒化シリコン膜を比較的低温
（２５０〜４００℃）で形成するようにしたプラズマＣ
ＶＤ技術かにわかに注目され、盛んに研究されるように
なってきた。
プラズマＣＶＤ装置は、通常プラズマ発生部、ガス導入
部、真空排気糸、電源系および制御系などから構成され
る。プラズマの発生には、高周波放電５電子サイクロト
ロン共鳴、イオンビームなど種々の励起手段が用いられ
るが、量産性の点からガス圧０．１〜ｌ ’ｌ’ｏｒｒ
における高周波放電を利用するものが最も一般的である
。
部、真空排気糸、電源系および制御系などから構成され
る。プラズマの発生には、高周波放電５電子サイクロト
ロン共鳴、イオンビームなど種々の励起手段が用いられ
るが、量産性の点からガス圧０．１〜ｌ ’ｌ’ｏｒｒ
における高周波放電を利用するものが最も一般的である
。
従来、プラズマＣＶＤ技術による窒化シリコン膜におい
ては、反応系ガスとして、シランガスおよびアンモニア
ガスを含んだ混合ガスと、シランガスおよび窒素ガスを
含んだ混合ガスのいずれかの混合ガスが用いられていた
。シランガスはケイ素の水素化物の総称であるが、一般
にはモノシランＳｉＨ４を指すことが多い。しかし、シ
ランガスとして、ジシランＳｉ２Ｈ６を用いることも試
みられている０ アンモニアガスＮＨ３は窒素ガスＮ２よりもはるかに反
応性に富んでいるため、５ＩＨ４／ＮＨ８系混合ガスを
用いる方が、Ｓ ｉ Ｈ４／Ｎｔ系混合ガスを用いるよ
りも堆積速度が大きく、量産性の点では優れている。し
かし、形成された堆積膜の膜質を赤外吸収法で調べてみ
ると、ＳｉＨ＋／７％糸で作られた膜ではＮ−Ｈ吸収が
殆んど見られないのに対し、ＳｉＨ４／ＮＨ，系で作ら
れた膜ではＮ−Ｈの吸収が非常に強く観測され、膜中に
は１０〜３０％もの水素が多量に含有していることが判
明した。また、緻密性の評価として、緩衝フッ酸ＢＨＦ
によるエッチ速度を比較してみると、ＳｉＨ４／ＮＨ！
系で作られた膜のエッチ速度は２５００Ｘ／順であり、
ＳｉＨ，／Ｎ、糸で作られた膜のエッチ速度〜５００Ａ
／ｗＲに比べて５倍程度も大きく、緻密性にも問題があ
ることが判明した。
ては、反応系ガスとして、シランガスおよびアンモニア
ガスを含んだ混合ガスと、シランガスおよび窒素ガスを
含んだ混合ガスのいずれかの混合ガスが用いられていた
。シランガスはケイ素の水素化物の総称であるが、一般
にはモノシランＳｉＨ４を指すことが多い。しかし、シ
ランガスとして、ジシランＳｉ２Ｈ６を用いることも試
みられている０ アンモニアガスＮＨ３は窒素ガスＮ２よりもはるかに反
応性に富んでいるため、５ＩＨ４／ＮＨ８系混合ガスを
用いる方が、Ｓ ｉ Ｈ４／Ｎｔ系混合ガスを用いるよ
りも堆積速度が大きく、量産性の点では優れている。し
かし、形成された堆積膜の膜質を赤外吸収法で調べてみ
ると、ＳｉＨ＋／７％糸で作られた膜ではＮ−Ｈ吸収が
殆んど見られないのに対し、ＳｉＨ４／ＮＨ，系で作ら
れた膜ではＮ−Ｈの吸収が非常に強く観測され、膜中に
は１０〜３０％もの水素が多量に含有していることが判
明した。また、緻密性の評価として、緩衝フッ酸ＢＨＦ
によるエッチ速度を比較してみると、ＳｉＨ４／ＮＨ！
系で作られた膜のエッチ速度は２５００Ｘ／順であり、
ＳｉＨ，／Ｎ、糸で作られた膜のエッチ速度〜５００Ａ
／ｗＲに比べて５倍程度も大きく、緻密性にも問題があ
ることが判明した。
したがってこの発明の目的はこれら従来の窒化シリコン
膜形成法の有する欠点を除去し、低温で量産性よく良質
の窒化シリコン膜を形成できる窒化シリコン膜の形成法
を提供することにある。
膜形成法の有する欠点を除去し、低温で量産性よく良質
の窒化シリコン膜を形成できる窒化シリコン膜の形成法
を提供することにある。
この発明の方法は、窒素およびケイ素を元素として含ん
だ反応系ガスを励起して反応を生ぜしめ、基板上に窒化
シリコン膜を堆積させるようにした窒化シリコン膜の形
成法において、前記反応系ガスとして、シランガスおよ
びヒドラジンガスを含んだ混合ガスを用いることを特徴
としている。
だ反応系ガスを励起して反応を生ぜしめ、基板上に窒化
シリコン膜を堆積させるようにした窒化シリコン膜の形
成法において、前記反応系ガスとして、シランガスおよ
びヒドラジンガスを含んだ混合ガスを用いることを特徴
としている。
以下に、この発明について図面を参照して詳細に説明す
る。図はこの発明を具現するための装置の一構成例を示
すブロックダイヤグラムである。
る。図はこの発明を具現するための装置の一構成例を示
すブロックダイヤグラムである。
図において、真空排気系１は油回転ポンプとメカニカル
ブースタポンプをタンデムに接続したもので、反応槽２
内のガス圧を０．１〜Ｉ Ｔｏｒｒ Ｉ／Ｃ減圧するの
に用いられている。真空排気系１の保護策として、ポン
プの損傷、劣化を防ぐため、真空排気系１内にはトラッ
プやバッフルなどが用いられている。
ブースタポンプをタンデムに接続したもので、反応槽２
内のガス圧を０．１〜Ｉ Ｔｏｒｒ Ｉ／Ｃ減圧するの
に用いられている。真空排気系１の保護策として、ポン
プの損傷、劣化を防ぐため、真空排気系１内にはトラッ
プやバッフルなどが用いられている。
基板３は回転台４の上に載せられており、ヒーター５に
よって３００〜３５０℃程度に加熱された状態で保温さ
れている。高周波電源６は１３．５６ ＭＨｚの高周波
を高周波電極７を介して反応槽２内に供給し、プラズマ
発生部８内で気体を電離しプラズマを発生させる。反応
ガスはガス導入部９を介して反応槽２内に供給され、プ
ラズマ発生部８内でプラズマ反応を生じる。ガス導入部
９にはモノシランガスＳｉＨ４，ヒドラジンガスＮ、Ｈ
４および窒素ガスＮ２が配管されており、これらの流量
および流量比は、フローメータ１０および圧力センサ１
３の情報に基づき、コントローラ１２よシ流量調整バル
ブ１１を制御することによって最適な値に設定できる。
よって３００〜３５０℃程度に加熱された状態で保温さ
れている。高周波電源６は１３．５６ ＭＨｚの高周波
を高周波電極７を介して反応槽２内に供給し、プラズマ
発生部８内で気体を電離しプラズマを発生させる。反応
ガスはガス導入部９を介して反応槽２内に供給され、プ
ラズマ発生部８内でプラズマ反応を生じる。ガス導入部
９にはモノシランガスＳｉＨ４，ヒドラジンガスＮ、Ｈ
４および窒素ガスＮ２が配管されており、これらの流量
および流量比は、フローメータ１０および圧力センサ１
３の情報に基づき、コントローラ１２よシ流量調整バル
ブ１１を制御することによって最適な値に設定できる。
窒素ガスＮ、は反応槽を浄化するの忙用いられる。
上記の構成において、作業圧力を０．５Ｔｏｒｒ 、放
電パワーを１腓、全体ガス量を２０００ｓｅｃｍ 、モ
ノシランガスとヒドラジンガスとの混合比を１＝２とし
たとき、約２０００Ａ／ｍの堆積速度で窒化シリコン膜
が形成でき、膜厚の均一性は５インチ径のウェハ１０板
のとき、ウエノ・間で±５チ以内であった。
電パワーを１腓、全体ガス量を２０００ｓｅｃｍ 、モ
ノシランガスとヒドラジンガスとの混合比を１＝２とし
たとき、約２０００Ａ／ｍの堆積速度で窒化シリコン膜
が形成でき、膜厚の均一性は５インチ径のウェハ１０板
のとき、ウエノ・間で±５チ以内であった。
この発明においては、従来の窒化シリコン膜の形成法と
異なり窒素元素の供給ガスとしてアンモニアガスＮＨ，
の代りにヒドラジンガス（Ｎ、Ｈ，ガス）を用いている
ため、形成した薄膜中での水素の含有率は５係以下にで
き、従来に比べ大幅に膜質を向上することができた。こ
れは、ヒドラジンガスＮ、Ｈ，がアンモニアガスＮＨ，
に比べ水素の組成含有率が少ないことが大きく起因して
いるものと思われる。
異なり窒素元素の供給ガスとしてアンモニアガスＮＨ，
の代りにヒドラジンガス（Ｎ、Ｈ，ガス）を用いている
ため、形成した薄膜中での水素の含有率は５係以下にで
き、従来に比べ大幅に膜質を向上することができた。こ
れは、ヒドラジンガスＮ、Ｈ，がアンモニアガスＮＨ，
に比べ水素の組成含有率が少ないことが大きく起因して
いるものと思われる。
なお、ヒドラジンガスはロケットの堆進用燃料 ゛とし
て用いられるほど酸化されやすくまた還元力の強いガス
であるので、モノシランＳｉｎ、と同程度以上に大気の
混入を避けるよう、配管の気密性には充分配慮する必要
がある。
て用いられるほど酸化されやすくまた還元力の強いガス
であるので、モノシランＳｉｎ、と同程度以上に大気の
混入を避けるよう、配管の気密性には充分配慮する必要
がある。
本発明の実施例においては、容態・結合形（平行平板形
）プラズマＣＶＤ装置に適用した例を示したが、この代
りに誘導結合形プラズマＣＶＤ装置に適用してもよいし
、またこれら高周波放電プラズマＣＶＤ装置の代りに電
子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶＤ装置光励起プラズ
マＣＶＤなどに適用してもよいことはもちろんである。
）プラズマＣＶＤ装置に適用した例を示したが、この代
りに誘導結合形プラズマＣＶＤ装置に適用してもよいし
、またこれら高周波放電プラズマＣＶＤ装置の代りに電
子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶＤ装置光励起プラズ
マＣＶＤなどに適用してもよいことはもちろんである。
なおシランガスとして、前記したようにモノシラン（Ｓ
ｉｎ４）の代りにジシランＳｉ２Ｈ６を用いることもで
きる。
ｉｎ４）の代りにジシランＳｉ２Ｈ６を用いることもで
きる。
以上述べたごとく、本発明によれば、低温で量産性よく
かつ良質の窒化シリコン膜を形成できる窒化シリコン膜
の形成法が得られる。
かつ良質の窒化シリコン膜を形成できる窒化シリコン膜
の形成法が得られる。
図はこの発明を具現するための装置の一構成例を示すブ
ロックダイヤグラムである。図において、１・・・真空
排気系 ２・・・反応槽 ３・・・基 板 ４・・・回転台 ５・・・ヒーター ６・高周波電源 ７・・・高周波電極 ８・・・プラズマ発生部９・・・
ガス導入部 １０・・・フローメータ１１・・・流量調
整バルブ １２・・・コントローラ１３・・・圧力セン
サ である。 代理人弁理士 白眉 普
ロックダイヤグラムである。図において、１・・・真空
排気系 ２・・・反応槽 ３・・・基 板 ４・・・回転台 ５・・・ヒーター ６・高周波電源 ７・・・高周波電極 ８・・・プラズマ発生部９・・・
ガス導入部 １０・・・フローメータ１１・・・流量調
整バルブ １２・・・コントローラ１３・・・圧力セン
サ である。 代理人弁理士 白眉 普
Claims (1)
- シランガスおよびヒドラジンガスを含んだ混合ガスを励
起・反応せしめて基板上に窒化シリコン膜を生成する窒
化シリコン膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16142483A JPS6052578A (ja) | 1983-09-02 | 1983-09-02 | 窒化シリコン膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16142483A JPS6052578A (ja) | 1983-09-02 | 1983-09-02 | 窒化シリコン膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6052578A true JPS6052578A (ja) | 1985-03-25 |
Family
ID=15734838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16142483A Pending JPS6052578A (ja) | 1983-09-02 | 1983-09-02 | 窒化シリコン膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6052578A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60114573A (ja) * | 1983-11-22 | 1985-06-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 窒化珪素被膜作製方法 |
| WO1996014504A1 (de) * | 1994-11-02 | 1996-05-17 | Klaus Kunkel | Diskusförmiger flugkörper für extrem hohe geschwindigkeiten |
| EP0989204A1 (en) * | 1998-09-25 | 2000-03-29 | Japan Pionics Co., Ltd. | Process for preparing nitride film |
| KR100560654B1 (ko) * | 2004-01-08 | 2006-03-16 | 삼성전자주식회사 | 질화실리콘막을 형성을 위한 질소화합물 및 이를 이용한질화실리콘 막의 형성방법 |
| RU2629656C1 (ru) * | 2016-05-30 | 2017-08-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Способ получения нитрида кремния |
-
1983
- 1983-09-02 JP JP16142483A patent/JPS6052578A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60114573A (ja) * | 1983-11-22 | 1985-06-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 窒化珪素被膜作製方法 |
| JPH0421750B2 (ja) * | 1983-11-22 | 1992-04-13 | Handotai Energy Kenkyusho | |
| WO1996014504A1 (de) * | 1994-11-02 | 1996-05-17 | Klaus Kunkel | Diskusförmiger flugkörper für extrem hohe geschwindigkeiten |
| US5836543A (en) * | 1994-11-02 | 1998-11-17 | Klaus Kunkel | Discus-shaped aerodyne vehicle for extremely high velocities |
| EP0989204A1 (en) * | 1998-09-25 | 2000-03-29 | Japan Pionics Co., Ltd. | Process for preparing nitride film |
| KR100560654B1 (ko) * | 2004-01-08 | 2006-03-16 | 삼성전자주식회사 | 질화실리콘막을 형성을 위한 질소화합물 및 이를 이용한질화실리콘 막의 형성방법 |
| RU2629656C1 (ru) * | 2016-05-30 | 2017-08-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Способ получения нитрида кремния |
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