JPH01134935A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH01134935A JPH01134935A JP62291733A JP29173387A JPH01134935A JP H01134935 A JPH01134935 A JP H01134935A JP 62291733 A JP62291733 A JP 62291733A JP 29173387 A JP29173387 A JP 29173387A JP H01134935 A JPH01134935 A JP H01134935A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
膜厚１．５ ｔｔｍで屈折率（ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ
１ｎｄｅｘ）が限りなく２．０に近く、紫外線（λ＝２
５３６．５人）の透過率５０％以上の窒化シリコン（Ｓ
ｉＮ）膜を製造する方法に関し、 紫外線透過率に優れ、耐湿性の強いパッシベーション膜
の材料を提供することを目的とし、消去書込可能なＲＯ
Ｍのパッシベーション膜として用いる窒化シリコン膜の
形成においてに発散磁場型の電子サイクロトロン・プラ
ズマ気相成長法により、成長温度は室温〜１５０℃、成
長ガス圧力は７ ｘｔｏ−３〜Ｉ Ｘｌ０−４Ｔｏｒｒ
、電源電力は１００Ｗ〜１．０ＫＷ 、高周波バイアス
はＯ〜５００−に選定することを特徴とする半導体装置
の製造方法を含み構成する。
１ｎｄｅｘ）が限りなく２．０に近く、紫外線（λ＝２
５３６．５人）の透過率５０％以上の窒化シリコン（Ｓ
ｉＮ）膜を製造する方法に関し、 紫外線透過率に優れ、耐湿性の強いパッシベーション膜
の材料を提供することを目的とし、消去書込可能なＲＯ
Ｍのパッシベーション膜として用いる窒化シリコン膜の
形成においてに発散磁場型の電子サイクロトロン・プラ
ズマ気相成長法により、成長温度は室温〜１５０℃、成
長ガス圧力は７ ｘｔｏ−３〜Ｉ Ｘｌ０−４Ｔｏｒｒ
、電源電力は１００Ｗ〜１．０ＫＷ 、高周波バイアス
はＯ〜５００−に選定することを特徴とする半導体装置
の製造方法を含み構成する。
本発明は、ワンタイムＥＦＲＯＭ （ＯＥＰＲＯＭ）、
ＥＰＲＯＭのファイナルパッシベーション膜（カバー膜
ともいう。）として用いられる屈折率（ｒｅｆｒａｃｔ
ｉｏｎ １ｎ−ｄｅｘ）が限りなく２．０に近（、紫外
線（λ＝２５３６．５人）の透過率５０％以上の窒化シ
リコン（ＳｉＮ）膜を製造する方法に関する。
ＥＰＲＯＭのファイナルパッシベーション膜（カバー膜
ともいう。）として用いられる屈折率（ｒｅｆｒａｃｔ
ｉｏｎ １ｎ−ｄｅｘ）が限りなく２．０に近（、紫外
線（λ＝２５３６．５人）の透過率５０％以上の窒化シ
リコン（ＳｉＮ）膜を製造する方法に関する。
半導体集積回路の機能性や信顛性を保障するために、フ
ァイナルパッシベーション膜は、高周波（ＲＦ）プラズ
マ化学気相成長（ＣＶＤ）法を用いて形成したＳｉＮ膜
を使用してきた。最近になってＯＥＰＲＯＭ。
ァイナルパッシベーション膜は、高周波（ＲＦ）プラズ
マ化学気相成長（ＣＶＤ）法を用いて形成したＳｉＮ膜
を使用してきた。最近になってＯＥＰＲＯＭ。
ＥＰＲＯＭなどでは、紫外線透過率にすぐれたプラズマ
５ｉＯＮ膜が用いられるようになってきている。
５ｉＯＮ膜が用いられるようになってきている。
ＲＦプラズマＣＶＤ法を用いて作ったＳｉＮ膜は、膜の
欠陥密度が大であるという膜質上の問題がある。
欠陥密度が大であるという膜質上の問題がある。
さらに大きな内部応力を有することから下地配線材・料
の損傷が大きい、 ＲＦプラズマＳｉＮは、ＥＯＰ（
４，１ｅＶ）は小であるが耐湿性に優れ、同じ方法で作
った５ｉＯＮはＥ。Ｐは大であるが耐湿性が悪いという
問題がある。これを表Ｉとして下記に示す。
の損傷が大きい、 ＲＦプラズマＳｉＮは、ＥＯＰ（
４，１ｅＶ）は小であるが耐湿性に優れ、同じ方法で作
った５ｉＯＮはＥ。Ｐは大であるが耐湿性が悪いという
問題がある。これを表Ｉとして下記に示す。
表■
原理的に、今後ＲＦプラズマ自体の有する平均自由工程
、イオンシースではサブミクロン領域を完全におぎなう
ことができず、それは成膜において欠陥の多い膜を提供
することになる。
、イオンシースではサブミクロン領域を完全におぎなう
ことができず、それは成膜において欠陥の多い膜を提供
することになる。
そこで本発明は、低ストレス、低水素濃度、紫外線透過
率に優れ、耐湿性の強いパッシベーション膜の材料を提
供することを目的とする。
率に優れ、耐湿性の強いパッシベーション膜の材料を提
供することを目的とする。
上記問題点は、消去書込可能なＲＯＭのパッシベーショ
ン膜として用いる窒化シリコン膜の形成において、発散
磁場型の電子サイクロトロン・プラズマ気相成長法によ
り、成長温度は室温〜１５０℃、成長ガス圧力は７ Ｘ
ｌ０−’〜Ｉ Ｘｌ０−４Ｔｏｒｒ、電源電力は１００
匈〜１．ＯＫＷ 、高周波バイアスは０〜５００Ｗに選
定することを特徴とする半導体装置の製造方法によって
解決される。
ン膜として用いる窒化シリコン膜の形成において、発散
磁場型の電子サイクロトロン・プラズマ気相成長法によ
り、成長温度は室温〜１５０℃、成長ガス圧力は７ Ｘ
ｌ０−’〜Ｉ Ｘｌ０−４Ｔｏｒｒ、電源電力は１００
匈〜１．ＯＫＷ 、高周波バイアスは０〜５００Ｗに選
定することを特徴とする半導体装置の製造方法によって
解決される。
上記方法では、低温（１００℃以下でも可能。）で、熱
ＣＶＤ法の場合に比べ優れた膜質のＳｉＮを形成するも
ので、低水素濃度、低ストレス、幅広い光学バンドギャ
ップ、耐湿性に優れたＳｉＮ膜が成膜される。
ＣＶＤ法の場合に比べ優れた膜質のＳｉＮを形成するも
ので、低水素濃度、低ストレス、幅広い光学バンドギャ
ップ、耐湿性に優れたＳｉＮ膜が成膜される。
以下、本発明を図示の実施例により具体的に説明する。
本発明の方法においては、発散磁場型の電子サイクロト
ロン共鳴（ＥＣＲ）を利用してガス種を励起し、ＳｉＮ
の薄膜形成を行うものである。その際用いるガスシステ
ムおよび成長条件は表■として示す。
ロン共鳴（ＥＣＲ）を利用してガス種を励起し、ＳｉＮ
の薄膜形成を行うものである。その際用いるガスシステ
ムおよび成長条件は表■として示す。
表■
成長温度は上記の如く低温に抑えるため、プラズマの発
生する熱の冷却には静電チャックを用いる。
生する熱の冷却には静電チャックを用いる。
成長ガスとしては、ＳＳｉ３４Ｎの他に、Ｓｉ、Ｈ６−
Ｎ２．ＳｉＨ４ＮＨ３，Ｓｉ２Ｈｂ ＮＨ３，ＳｉＨ
４Ｎ２ ＮＨ３または５ｉｚｌｌｉ Ｎｔ ＮＨ
３を使用する。
Ｎ２．ＳｉＨ４ＮＨ３，Ｓｉ２Ｈｂ ＮＨ３，ＳｉＨ
４Ｎ２ ＮＨ３または５ｉｚｌｌｉ Ｎｔ ＮＨ
３を使用する。
５ｉＯＮ膜の成長には、ＳｉＨ４Ｎｚ ＮｚＯ，Ｓｉ
Ｈ４Ｎ２０または５ｉｎ４Ｎｚ １ｌｈｏ ＮＨ３
を使用する。
Ｈ４Ｎ２０または５ｉｎ４Ｎｚ １ｌｈｏ ＮＨ３
を使用する。
マイクロ波の角周波数ω１と電子サイクロトロン角周波
数ω２が一致するような条件 ω１＝ω２−・−・・−・・・・−（１）ω２士ｅＢ／
ｍ ｅ；電荷 Ｂ；磁束密度 ｍ；電子質量 即ち、ＥＣＲ条件を満たす磁界（８７５Ｇａｕｓｓ）の
なかでＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマを形
成しその発散磁界に沿ってプラズマを引き出しＣＶＤ（
ＳｉＮ ｌｐＪ形成）を行う。このＥＣＲプラズマは、
従来のプラズマ（ｒ、ｆ、）に比べて、分子の活性度（
分解、励起、イオン化率）が著しく優れておりＣｖ０技
術だけでも様々なプロセス開発、材料開発が考えられる
。このＥＣＲプラズマでは、円運動の裔エネルギー電子
が多量に存在し発散磁界と相互作用し磁界の発散方向に
加速される。試料台表面とプラズマ生成室とは、電気的
に絶縁されているため、試料方向に加速された電子は中
和条件を満たすようにイオンを加速し、電子を減速する
ような両極性磁界を発生させ、平衡状態となる。このよ
うな状態においては、発散磁界方向に電子とイオンが同
じ加速状態になるため次の関係式が成り立つ。
数ω２が一致するような条件 ω１＝ω２−・−・・−・・・・−（１）ω２士ｅＢ／
ｍ ｅ；電荷 Ｂ；磁束密度 ｍ；電子質量 即ち、ＥＣＲ条件を満たす磁界（８７５Ｇａｕｓｓ）の
なかでＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマを形
成しその発散磁界に沿ってプラズマを引き出しＣＶＤ（
ＳｉＮ ｌｐＪ形成）を行う。このＥＣＲプラズマは、
従来のプラズマ（ｒ、ｆ、）に比べて、分子の活性度（
分解、励起、イオン化率）が著しく優れておりＣｖ０技
術だけでも様々なプロセス開発、材料開発が考えられる
。このＥＣＲプラズマでは、円運動の裔エネルギー電子
が多量に存在し発散磁界と相互作用し磁界の発散方向に
加速される。試料台表面とプラズマ生成室とは、電気的
に絶縁されているため、試料方向に加速された電子は中
和条件を満たすようにイオンを加速し、電子を減速する
ような両極性磁界を発生させ、平衡状態となる。このよ
うな状態においては、発散磁界方向に電子とイオンが同
じ加速状態になるため次の関係式が成り立つ。
イオンに働く力をＦｌ、電子に働く力をＦ２、それぞれ
の質量をＭ、ｍとすると Ｐ ｌ／Ｍ ＝ Ｆ ２ ／ｍ −−−−−−−−−
−−−−（２）また、プラズマ流中の電界をＥとすると
上記のＦ３、Ｆ２はそれぞれ次のように表される。
の質量をＭ、ｍとすると Ｐ ｌ／Ｍ ＝ Ｆ ２ ／ｍ −−−−−−−−−
−−−−（２）また、プラズマ流中の電界をＥとすると
上記のＦ３、Ｆ２はそれぞれ次のように表される。
Ｆ＋＝ ｅＥ ・−・−一−−−−−−−−−−−
−−・（３）Ｆｚ ＝ −ｇ ｄＢ／ｄＺ−ｅＥ−−−
−−（４） ｕ ； Ｇｔｌ気モーメント電子の円運
動エネルギーをＵとすると μ＝ Ｕ／Ｂ−・・・−−一−−−−・・−・・−・・
（５）（２）、（３）、（４）の関係式からプラズマ流
中の電界Ｅを求めると Ｅ ＝（−ω６ １ ｄＢ／ｄｚ）／ ｅＢｏ（１＋ｍ
／Ｍ）−−−−−＝−（６）また電位をφとすると Ｅ＝−ｄφ／ｄｚ −・−・〜・−（７）（６）、（７
）式より となる。このような方式で与えられるイオンエふルギー
はプラズマ生成室での電子の円運動エネルギーと磁界の
減少率との積によって与えられ、電子はそのエネルギー
分を失うわけである。上記のようにＥＣＲ（電子サイク
ロトロン共鳴）によって形成されたプラズマは、従来の
ＤＣ放電やＲＦ放電によって形成されたプラズマに比べ
て、低ガス圧（Ｉ Ｘ １０− Ｓ〜７ Ｘ １０−
” ｔｏｒｒ）の領域でも高密度のプラズマが得られる
。またＲＦ等では数百■の浮遊電位を示すのに対し、Ｅ
ＣＲプラズマでは数十■と浮遊電位が低いため荷電粒子
衝撃による損傷はむしろ少ないと考えられる。表■にＲ
ＦとＥＣＲのプラズマ診断を比較した結果を示す。
−−・（３）Ｆｚ ＝ −ｇ ｄＢ／ｄＺ−ｅＥ−−−
−−（４） ｕ ； Ｇｔｌ気モーメント電子の円運
動エネルギーをＵとすると μ＝ Ｕ／Ｂ−・・・−−一−−−−・・−・・−・・
（５）（２）、（３）、（４）の関係式からプラズマ流
中の電界Ｅを求めると Ｅ ＝（−ω６ １ ｄＢ／ｄｚ）／ ｅＢｏ（１＋ｍ
／Ｍ）−−−−−＝−（６）また電位をφとすると Ｅ＝−ｄφ／ｄｚ −・−・〜・−（７）（６）、（７
）式より となる。このような方式で与えられるイオンエふルギー
はプラズマ生成室での電子の円運動エネルギーと磁界の
減少率との積によって与えられ、電子はそのエネルギー
分を失うわけである。上記のようにＥＣＲ（電子サイク
ロトロン共鳴）によって形成されたプラズマは、従来の
ＤＣ放電やＲＦ放電によって形成されたプラズマに比べ
て、低ガス圧（Ｉ Ｘ １０− Ｓ〜７ Ｘ １０−
” ｔｏｒｒ）の領域でも高密度のプラズマが得られる
。またＲＦ等では数百■の浮遊電位を示すのに対し、Ｅ
ＣＲプラズマでは数十■と浮遊電位が低いため荷電粒子
衝撃による損傷はむしろ少ないと考えられる。表■にＲ
ＦとＥＣＲのプラズマ診断を比較した結果を示す。
表■
本実験に用いたＥＣＲプラズマＣＶＤ装置（ＳＥＥ−１
；ＺＥＵＳ）の概略図を第１図に示す。このＥＣＲ−Ｃ
ＶＤ装置は、プラズマ生成室１１、およびプラズマ反応
室１２から構成されている。マイクロ波発振器１３で発
生された周波数２．４５Ｇｌｌｚのマイクロ波を矩形導
波管１４よりＥＣＲプラズマ生成室１１に導入する。プ
ラズマ生成室１１の周りには磁気コイル１５を配置し、
プラズマ生成室１１内でＥＣＲ条件を満たすようにして
いる。また、排気構成はプラズマ生成室およびプラズマ
反応室をターボ分子複合ポンプ（ＴｌＭ、Ｐ、）１６（
排気量；１８００ Ｑ ／５ｅｅ） 、メカニカルブー
スターポンプＣＭ、Ｂ、Ｐ、） １７（ルーツポンプ）
で排気するシステムとなっている。なお第１図において
、１８はプラズマシャッタ、１９は試料、２０はヒータ
、２１はロータリポンプ（Ｒ，Ｐ、） 、２２はマツチ
ング。
；ＺＥＵＳ）の概略図を第１図に示す。このＥＣＲ−Ｃ
ＶＤ装置は、プラズマ生成室１１、およびプラズマ反応
室１２から構成されている。マイクロ波発振器１３で発
生された周波数２．４５Ｇｌｌｚのマイクロ波を矩形導
波管１４よりＥＣＲプラズマ生成室１１に導入する。プ
ラズマ生成室１１の周りには磁気コイル１５を配置し、
プラズマ生成室１１内でＥＣＲ条件を満たすようにして
いる。また、排気構成はプラズマ生成室およびプラズマ
反応室をターボ分子複合ポンプ（ＴｌＭ、Ｐ、）１６（
排気量；１８００ Ｑ ／５ｅｅ） 、メカニカルブー
スターポンプＣＭ、Ｂ、Ｐ、） １７（ルーツポンプ）
で排気するシステムとなっている。なお第１図において
、１８はプラズマシャッタ、１９は試料、２０はヒータ
、２１はロータリポンプ（Ｒ，Ｐ、） 、２２はマツチ
ング。
ボックスを示す。
ＳｉＮ膜形成に用いたソースガスシステムはＳｉＨ４−
Ｎｚであり、Ｎ２ガスをプラズマ生成室に、ＳｉＨ４（
９９，９９％）ガスをプラズマ反応室に導入した。成長
時の基板温度、および成長圧力はそれぞれ約１５０℃、
１ｘｔｏ−３ｔｏｒｒであった。（従来法のプラス？
ＣＶＤ法；使用ガスシステムＳｉＨ４−’Ｎ２、ＳｉＨ
４−ＮＨ３−）ｂ、成長温度４１５℃、成長圧力１．０
ｔｏｒｒ）実験のパラメータは、ソースガス比（ＳｉＨ
４／ Ｎｚ−〇、１〜ｉ、ｏ ＞ 、マイクロ波パワー
（１００〜１００ＯＷ）、基板セルフバイアス（４００
ｋＨｚ 、 Ｏ〜３００Ｗ ”）である。
Ｎｚであり、Ｎ２ガスをプラズマ生成室に、ＳｉＨ４（
９９，９９％）ガスをプラズマ反応室に導入した。成長
時の基板温度、および成長圧力はそれぞれ約１５０℃、
１ｘｔｏ−３ｔｏｒｒであった。（従来法のプラス？
ＣＶＤ法；使用ガスシステムＳｉＨ４−’Ｎ２、ＳｉＨ
４−ＮＨ３−）ｂ、成長温度４１５℃、成長圧力１．０
ｔｏｒｒ）実験のパラメータは、ソースガス比（ＳｉＨ
４／ Ｎｚ−〇、１〜ｉ、ｏ ＞ 、マイクロ波パワー
（１００〜１００ＯＷ）、基板セルフバイアス（４００
ｋＨｚ 、 Ｏ〜３００Ｗ ”）である。
特殊な基板加熱は行っていない。以下、基礎的なＳｉＮ
膜の特性（物理的な性質、化学的な性質）、基礎的な電
気的な特性の検討、さらにＦＥＴのカバー膜特性につい
て説明する。
膜の特性（物理的な性質、化学的な性質）、基礎的な電
気的な特性の検討、さらにＦＥＴのカバー膜特性につい
て説明する。
第２図にＥＣＲ−ＳｉＮ膜の成長速度とガス総流量との
関係を示す。成長時のマイクロ波パワーは４００Ｗ。
関係を示す。成長時のマイクロ波パワーは４００Ｗ。
成長圧力は０．Ｉ Ｐａであった。ソースガスの流量の
増加に伴いＳｉＮ膜の成長速度は著しく増大する。
増加に伴いＳｉＮ膜の成長速度は著しく増大する。
これは従来のＲＦプラズマに比ベプラズマ密度が１桁以
上も高（、また飽和イオン電流も２桁以上も大きく、さ
らにイオン化率も４桁以上も優れていることから、ソー
スガス流量に大きく依存するという結果が示されている
と考えられる。ここで注意しなければならないことはＥ
ＣＲプラズマは圧力に非常に敏感であるため成長時の圧
力には最大の注意をはられなくてはならないということ
である。
上も高（、また飽和イオン電流も２桁以上も大きく、さ
らにイオン化率も４桁以上も優れていることから、ソー
スガス流量に大きく依存するという結果が示されている
と考えられる。ここで注意しなければならないことはＥ
ＣＲプラズマは圧力に非常に敏感であるため成長時の圧
力には最大の注意をはられなくてはならないということ
である。
（従来法のプラズマＣＶＤ法を用いて形成されるＳｉＮ
膜の成長速度は使用周波数によって異なるが、・２００
ｋＨ，ｚの場合で７０ｎｍ／ｍｉｎ、５０ｋｔｌｚの場
合で約２０ｎｍ／ｍｉｎである。）いちがいにＥＣＲプ
ラズマＣｖＤ法と他の手法のプラズマＣＶＤ法と比較す
るのは難しいが、反応効率等の点で、はるかに他のプラ
ズマＣＶＤよりも優れていることが言える。
膜の成長速度は使用周波数によって異なるが、・２００
ｋＨ，ｚの場合で７０ｎｍ／ｍｉｎ、５０ｋｔｌｚの場
合で約２０ｎｍ／ｍｉｎである。）いちがいにＥＣＲプ
ラズマＣｖＤ法と他の手法のプラズマＣＶＤ法と比較す
るのは難しいが、反応効率等の点で、はるかに他のプラ
ズマＣＶＤよりも優れていることが言える。
ＥＣＲプラズマＣＶＤ法によって形成されたＳｉＮ膜゛
の内部応力、屈折率、エツチング速度、成長速度と成長
時のマイクロ波パワーの関係を調べた結果を第３図に示
す。この場合、ＳｉＮ膜の成膜に２種類のソースガスシ
ステムを用いている。ＳｉソースガスにＳｉＨａを用い
た場合とＳｉ２Ｈ６を用いた場合の２種類である。それ
ぞれの特性は成膜時のマイクロ波パワーに大きく依存す
ることがわかる。ＳｉＮ膜の内部応力はマイクロ波パワ
ーの増加に伴い減少する傾向が見られる。これはＳｉソ
ースガスにＳｉ２Ｈ６を用いた時にも見られる。また屈
折率もマイクロ波パワーに太き（依存しておりＳｉソー
スガスにＳｉ２Ｈ６を用いた方が屈折率の安定性が良い
という結果が得られている。通常、ＳｉＨ４とＳｉ２Ｈ
ｂの分解効率とを比較してみるとＳｉ２Ｈｂの方がＳｉ
Ｈａに比べで優っているので、こういった反応系での差
も屈折率に反映された形で結果が得られると考えられる
が屈折率に関しては逆の結果が得られた。
の内部応力、屈折率、エツチング速度、成長速度と成長
時のマイクロ波パワーの関係を調べた結果を第３図に示
す。この場合、ＳｉＮ膜の成膜に２種類のソースガスシ
ステムを用いている。ＳｉソースガスにＳｉＨａを用い
た場合とＳｉ２Ｈ６を用いた場合の２種類である。それ
ぞれの特性は成膜時のマイクロ波パワーに大きく依存す
ることがわかる。ＳｉＮ膜の内部応力はマイクロ波パワ
ーの増加に伴い減少する傾向が見られる。これはＳｉソ
ースガスにＳｉ２Ｈ６を用いた時にも見られる。また屈
折率もマイクロ波パワーに太き（依存しておりＳｉソー
スガスにＳｉ２Ｈ６を用いた方が屈折率の安定性が良い
という結果が得られている。通常、ＳｉＨ４とＳｉ２Ｈ
ｂの分解効率とを比較してみるとＳｉ２Ｈｂの方がＳｉ
Ｈａに比べで優っているので、こういった反応系での差
も屈折率に反映された形で結果が得られると考えられる
が屈折率に関しては逆の結果が得られた。
エツチング速度はほとんど差がな（ソースガスによる膜
質の違い（耐薬品性等）はほとんどないものと考えてい
る。成長速度はＳ１ソースガスの分解効率の差が反映さ
れており、Ｓｉソースガスに５ｉ２１１６を用いたほう
がＳｉＨ４を用いた時に比べて優位性が得られることを
確認することができた。
質の違い（耐薬品性等）はほとんどないものと考えてい
る。成長速度はＳ１ソースガスの分解効率の差が反映さ
れており、Ｓｉソースガスに５ｉ２１１６を用いたほう
がＳｉＨ４を用いた時に比べて優位性が得られることを
確認することができた。
第４図ニＥＣＲプラズ？ＣＶＤ法（ＳｉＨ，−Ｎ２系）
を用いて形成したＳｉＮ膜の赤外吸収スペクトルを示す
。
を用いて形成したＳｉＮ膜の赤外吸収スペクトルを示す
。
第５図にはＳｉＪ、−Ｎｚ系より成膜したＥＣＲ−５ｉ
Ｎ膜の赤外吸収スペクトルを示す。
Ｎ膜の赤外吸収スペクトルを示す。
２種類のガスシステムを用いての比較であるがＳｉＨａ
−Ｎｚ系を用いた時に比べてＳｉ２Ｈｂ−Ｎｚ系を用い
た時の方が膜中の水素濃度が小さいことがわかる。
−Ｎｚ系を用いた時に比べてＳｉ２Ｈｂ−Ｎｚ系を用い
た時の方が膜中の水素濃度が小さいことがわかる。
また、マイクロ波パワーを増加させていくにしたがい２
１００ｃｍ−’近傍の５ｉ−Ｈ結合の吸収ピークも観測
されなくなる。一方、Ｎ−Ｈ結合の吸収ピークは増加の
方向にありプラズマ反応中に多量のＮＨ３が生成され膜
中に取り込まれていると考えられる。
１００ｃｍ−’近傍の５ｉ−Ｈ結合の吸収ピークも観測
されなくなる。一方、Ｎ−Ｈ結合の吸収ピークは増加の
方向にありプラズマ反応中に多量のＮＨ３が生成され膜
中に取り込まれていると考えられる。
５ｉＮ−Ｎの結合に着目すると、成膜時のマイクロ波パ
ワーの増加に伴い吸収ピークが８５０ ｃｍ −’８９
０ ｃｍ −’ へとケミカルシフトすることがわかる
。
ワーの増加に伴い吸収ピークが８５０ ｃｍ −’８９
０ ｃｍ −’ へとケミカルシフトすることがわかる
。
（熱ＣＶＤ−３ｉＮ ＳｉＮ 吸収ピーク；８９０
ｃｍ −’）次にアニール特性の結果を示す。第６図は
従来のプラズマＣＶＤ法で形成したＳｉＮ膜のアニール
特性の結果である。（成長条件； ２００ｋＨｚ）第７
図はＥＣＲプラズマＣＶＤ法で形成されＳｉＮ膜のアニ
ール特性である。両者を比較すると、ＥＣＲ−３ｉＮ膜
ではアニール前とアニール後ではほとんど変化がないの
に対し、従来法のプラズマＣＶＤ法を用いて形成したＳ
ｉＮ膜ではわずかに５ｉ−Ｓｉ と結合しているＮ−Ｈ
基がアニール後で減少しているのが観測される。この結
果より、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法で形成したＳｉＮ膜は
熱的にも安定であることがわかる。また定性的ではある
がＳｉＮ膜中の水素濃度は赤外吸収スペクトルから換算
するかぎりＥＣＲ−５ｉＮ膜で最大３ ＸＩＯ”ｃｍ−
’ （Ｓｉ−Ｈピークより、第４図、第５図参照）であ
り、従来法のプラズマＣＶＤ法で形成されたＳｉＮ膜の
水素濃度はＩ ＸＩＯ”ｃｍ−’であった。このことか
らもＥＣＲ−ＣＶＤ法で形成されたＳｉＮ膜は非常に低
い水素濃度を有する膜であることが確認できる。
ｃｍ −’）次にアニール特性の結果を示す。第６図は
従来のプラズマＣＶＤ法で形成したＳｉＮ膜のアニール
特性の結果である。（成長条件； ２００ｋＨｚ）第７
図はＥＣＲプラズマＣＶＤ法で形成されＳｉＮ膜のアニ
ール特性である。両者を比較すると、ＥＣＲ−３ｉＮ膜
ではアニール前とアニール後ではほとんど変化がないの
に対し、従来法のプラズマＣＶＤ法を用いて形成したＳ
ｉＮ膜ではわずかに５ｉ−Ｓｉ と結合しているＮ−Ｈ
基がアニール後で減少しているのが観測される。この結
果より、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法で形成したＳｉＮ膜は
熱的にも安定であることがわかる。また定性的ではある
がＳｉＮ膜中の水素濃度は赤外吸収スペクトルから換算
するかぎりＥＣＲ−５ｉＮ膜で最大３ ＸＩＯ”ｃｍ−
’ （Ｓｉ−Ｈピークより、第４図、第５図参照）であ
り、従来法のプラズマＣＶＤ法で形成されたＳｉＮ膜の
水素濃度はＩ ＸＩＯ”ｃｍ−’であった。このことか
らもＥＣＲ−ＣＶＤ法で形成されたＳｉＮ膜は非常に低
い水素濃度を有する膜であることが確認できる。
さらにＥＣＲ−３ｉＮ膜の結合状態を深く調べるために
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏｒ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ（ＥＳＣＡ）分
析を行った結果を第８図に示す。この波形分離処理の結
果から次のようなことが推察される。熱窒化膜の結合状
態がストイキオメトリツクな状態であると仮定した場合
、Ｓｉ ２Ｐスペクトルは１０２．６ ｅＶあるいは１
０１．８ ｅＶとする２通りの解釈があるが、前者の値
を用いて考察すると次のように考えられる。Ｓｉ３Ｎ、
をＳｉの結合手の４方向がともにＮと結合している状態
を’５ｉ４４と表記すると、Ｓｉ３ は１０１，７ ｅ
Ｖ、 Ｓｉｘは１００．８ ｅＶと考えられるが、０や
Ｈもあることから実際には３方向にＮで１方向にＯやＨ
が結合しているようなＳｉが存在していると考えられる
。それらは、上記のＳｉ３の位置とは異なるピーク位置
をもっている。これらのことからＳｔの結合状態は、４
方向の結合手のうち３方向がＮと結合しているような状
態が８０％前後であり、これとさらにＮとの結合の少な
いＳｉが混在しているものと推察される。
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏｒ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ（ＥＳＣＡ）分
析を行った結果を第８図に示す。この波形分離処理の結
果から次のようなことが推察される。熱窒化膜の結合状
態がストイキオメトリツクな状態であると仮定した場合
、Ｓｉ ２Ｐスペクトルは１０２．６ ｅＶあるいは１
０１．８ ｅＶとする２通りの解釈があるが、前者の値
を用いて考察すると次のように考えられる。Ｓｉ３Ｎ、
をＳｉの結合手の４方向がともにＮと結合している状態
を’５ｉ４４と表記すると、Ｓｉ３ は１０１，７ ｅ
Ｖ、 Ｓｉｘは１００．８ ｅＶと考えられるが、０や
Ｈもあることから実際には３方向にＮで１方向にＯやＨ
が結合しているようなＳｉが存在していると考えられる
。それらは、上記のＳｉ３の位置とは異なるピーク位置
をもっている。これらのことからＳｔの結合状態は、４
方向の結合手のうち３方向がＮと結合しているような状
態が８０％前後であり、これとさらにＮとの結合の少な
いＳｉが混在しているものと推察される。
第９図〜第１１図にＥＣＲプラズマＣＶＤ法により形成
したＳｉＮ膜の紫外線透過スペクトルの測定結果を示す
。
したＳｉＮ膜の紫外線透過スペクトルの測定結果を示す
。
第９図〜第１１図で示されているように成長時のソース
ガス比（ＳｉＨ４／Ｎｚ ）と成長時のマイクロ波パワ
ーに大きく依存することがわかる。これはＥＣＲプラズ
マＣＶＤ法によりＳｉＮ膜の組成比をコントロールして
いることを意味しており、そのコントロール次第では熱
ＣＶＤ−５ｉＮ並の透過特性を有する膜を形成すること
が確認できた。（従来のプラズマＣＶＤ法ではＥＣＲ−
ＣＶＤ法はどの組成比の変化を制御することは困難であ
った。） ＥＣＲ−３ｉＮ膜の耐湿性について、ＭＯＳＦＥＴの室
温処理後の実験において、１６８Ｈ加湿試験を行った後
の時点で、カバー膜上部からの水分等の侵入が防止され
、下地の保護効果が確かめられ、ダメージ、耐湿性に劣
ることによるｖｔｈの変動はほとんどなかった。
ガス比（ＳｉＨ４／Ｎｚ ）と成長時のマイクロ波パワ
ーに大きく依存することがわかる。これはＥＣＲプラズ
マＣＶＤ法によりＳｉＮ膜の組成比をコントロールして
いることを意味しており、そのコントロール次第では熱
ＣＶＤ−５ｉＮ並の透過特性を有する膜を形成すること
が確認できた。（従来のプラズマＣＶＤ法ではＥＣＲ−
ＣＶＤ法はどの組成比の変化を制御することは困難であ
った。） ＥＣＲ−３ｉＮ膜の耐湿性について、ＭＯＳＦＥＴの室
温処理後の実験において、１６８Ｈ加湿試験を行った後
の時点で、カバー膜上部からの水分等の侵入が防止され
、下地の保護効果が確かめられ、ダメージ、耐湿性に劣
ることによるｖｔｈの変動はほとんどなかった。
以上のように本発明によれば、ＥＣＲ−ＳｉＮはＲ，Ｆ
。
。
プラズマＣＶＤ ＳｉＮまたは５ｉＯＮの有している性
質をはるかに上回り、ＯＥＰＲＯＭ、 ＥＰＲＯＭの特
性は安定化する。従来のＲ，Ｆ、プラズマ５ｉＯＮは耐
湿性がないため高価なセラミックパッケージを使用しな
ければならなかった。他方、Ｒ，Ｐ、プラズマＳｉＮは
、耐湿性に優れてはいたが、光学的特性が悪く、ＥＦＲ
ＯＭには使用できなかった。ところが、ＥＣＲ−３ｉＯ
ＮまたはＥＣＲ−ＳｉＮは、光学的特性だけでな（耐湿
性にも優れているので、それを用いてセラミックパッケ
ージに比べ１／１０〜１１５０と安価なプラスチ・ノク
パ・ンケージでＥＦＲＯＭを提供することが可能になっ
たのである。かくして、本発明のＥＣＲ−ＳｉＮ 、
ＥＣＲ−５ｉＯＮは、ＥＩ’ＲＯＭなどの特性を安定化
し、この安定化により歩留りの向上、メモリ消去時間の
短縮が実現される。
質をはるかに上回り、ＯＥＰＲＯＭ、 ＥＰＲＯＭの特
性は安定化する。従来のＲ，Ｆ、プラズマ５ｉＯＮは耐
湿性がないため高価なセラミックパッケージを使用しな
ければならなかった。他方、Ｒ，Ｐ、プラズマＳｉＮは
、耐湿性に優れてはいたが、光学的特性が悪く、ＥＦＲ
ＯＭには使用できなかった。ところが、ＥＣＲ−３ｉＯ
ＮまたはＥＣＲ−ＳｉＮは、光学的特性だけでな（耐湿
性にも優れているので、それを用いてセラミックパッケ
ージに比べ１／１０〜１１５０と安価なプラスチ・ノク
パ・ンケージでＥＦＲＯＭを提供することが可能になっ
たのである。かくして、本発明のＥＣＲ−ＳｉＮ 、
ＥＣＲ−５ｉＯＮは、ＥＩ’ＲＯＭなどの特性を安定化
し、この安定化により歩留りの向上、メモリ消去時間の
短縮が実現される。
第１図は発°敗磁場型ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の概略
図、 第２図はＥＣＲ−ＳｉＮ膜の成長速度とソースガス総流
量の関係を示す線図、 第３図はＥＣＲ−ＳｉＮ膜のマイクロ波パワーに対する
依存性（ストレス、屈折率、エツチング速度、成長速度
）の線図、 第４図は５ｉＬ−Ｎｚ系より成膜したＥＣＲ−ＳｉＮ膜
の赤外吸収スペクトルの図、 第５図はＳｉ２Ｈ６−Ｎｚ系より成膜したＥＣＲ−３ｉ
Ｎ膜の赤外吸収スペクトルの図、 第６図は周波数２００ｋ）ｌｚを用いて形成したプラズ
マＣＶＤ−３ｉＮ膜のアニール特性の図、第７図はＥＣ
ＲプラズマＣＶＤ法を用いて形成したＳｉＮ膜のアニー
ル特性の図、 第８図はＥＣＲ−ＳｉＮ膜のＥＳＣ八分へ結果の図、第
９図、第１０図、第１１図はＥＣＲ−３ｉＮ膜（７）Ｕ
Ｖ光スペクトルの図である。 第１図において、 １１はプラズマ生成室、 １２はプラズマ反応室、 １３はマイクロ波発振器、 １４は導波管、 １５は磁気コイル、 １６はＴ、Ｍ、Ｐ、、 １７はＭ、Ｂ、Ｐ、、 １８はプラズマシャッタ、 １９は試料、 ２０はヒータ、 ２１はＲ，Ｐ、、 ２２はマツチング、ボックス を示す。 特許 出 願人 富士通株式会社
図、 第２図はＥＣＲ−ＳｉＮ膜の成長速度とソースガス総流
量の関係を示す線図、 第３図はＥＣＲ−ＳｉＮ膜のマイクロ波パワーに対する
依存性（ストレス、屈折率、エツチング速度、成長速度
）の線図、 第４図は５ｉＬ−Ｎｚ系より成膜したＥＣＲ−ＳｉＮ膜
の赤外吸収スペクトルの図、 第５図はＳｉ２Ｈ６−Ｎｚ系より成膜したＥＣＲ−３ｉ
Ｎ膜の赤外吸収スペクトルの図、 第６図は周波数２００ｋ）ｌｚを用いて形成したプラズ
マＣＶＤ−３ｉＮ膜のアニール特性の図、第７図はＥＣ
ＲプラズマＣＶＤ法を用いて形成したＳｉＮ膜のアニー
ル特性の図、 第８図はＥＣＲ−ＳｉＮ膜のＥＳＣ八分へ結果の図、第
９図、第１０図、第１１図はＥＣＲ−３ｉＮ膜（７）Ｕ
Ｖ光スペクトルの図である。 第１図において、 １１はプラズマ生成室、 １２はプラズマ反応室、 １３はマイクロ波発振器、 １４は導波管、 １５は磁気コイル、 １６はＴ、Ｍ、Ｐ、、 １７はＭ、Ｂ、Ｐ、、 １８はプラズマシャッタ、 １９は試料、 ２０はヒータ、 ２１はＲ，Ｐ、、 ２２はマツチング、ボックス を示す。 特許 出 願人 富士通株式会社
Claims (3)
- （１）消去書込可能ＲＯＭのパッシベーション膜として
用いる窒化シリコン膜の形成において、 発散磁場型の電子サイクロトロン・プラズマ気相成長法
により、成長温度は室温〜１５０℃、成長ガス圧力は７
×１０＾−＾３〜１×１０＾−＾４Ｔｏｒｒ、電源電力
は１００Ｗ〜１．０ＫＷ、高周波バイアスは０〜５００
Ｗに選定することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - （２）前記成長ガスは、ＳｉＨ＿４−Ｎ＿２もしくはＳ
ｉ＿２Ｈ＿６−Ｎ＿２、ＳｉＨ＿４−ＮＨ＿３もしくは
Ｓｉ＿２Ｈ＿６−ＮＨ＿３またはＳｉＨ＿４−Ｎ＿２
ＮＨ＿３もしくはＳｉ＿２Ｈ＿６−Ｎ＿２−ＮＨ＿３で
ある特許請求の範囲第１項記載の方法。 - （３）ＳｉＨ＿４−Ｎ＿２−Ｎ＿２Ｏ、ＳｉＨ＿４−Ｎ
＿２ＯまたはＳｉＨ＿４−Ｎ＿２−Ｎ＿２Ｏ−ＮＨ＿３
を成長ガスとして使用しＳｉＯＮ膜を成膜する特許請求
の範囲第１項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62291733A JPH01134935A (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62291733A JPH01134935A (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01134935A true JPH01134935A (ja) | 1989-05-26 |
Family
ID=17772695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62291733A Pending JPH01134935A (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01134935A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07161709A (ja) * | 1993-12-13 | 1995-06-23 | Nec Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| US5483097A (en) * | 1992-01-14 | 1996-01-09 | Nippondenso Co., Ltd. | Device protecting layer |
| US5592004A (en) * | 1994-09-30 | 1997-01-07 | Nippondenso Co., Ltd. | Silicon nitride film having a short absorption wavelength and surrounding crystal-like grain boundaries |
| US5880666A (en) * | 1996-10-03 | 1999-03-09 | Yazaki Corporation | Fuse with press-connecting terminals and wire cutter |
| US5880518A (en) * | 1996-09-10 | 1999-03-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device including a two-layer protective insulating layer |
| JP2007324616A (ja) * | 2007-07-25 | 2007-12-13 | Macronix Internatl Co Ltd | フラッシュメモリのためのパッシベーション構造およびその製造方法 |
-
1987
- 1987-11-20 JP JP62291733A patent/JPH01134935A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5483097A (en) * | 1992-01-14 | 1996-01-09 | Nippondenso Co., Ltd. | Device protecting layer |
| JPH07161709A (ja) * | 1993-12-13 | 1995-06-23 | Nec Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| US5592004A (en) * | 1994-09-30 | 1997-01-07 | Nippondenso Co., Ltd. | Silicon nitride film having a short absorption wavelength and surrounding crystal-like grain boundaries |
| US5877095A (en) * | 1994-09-30 | 1999-03-02 | Nippondenso Co., Ltd. | Method of fabricating a semiconductor device having a silicon nitride film made of silane, ammonia and nitrogen |
| US5880518A (en) * | 1996-09-10 | 1999-03-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device including a two-layer protective insulating layer |
| US6319849B1 (en) | 1996-09-10 | 2001-11-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and a process for forming a protective insulating layer thereof |
| US5880666A (en) * | 1996-10-03 | 1999-03-09 | Yazaki Corporation | Fuse with press-connecting terminals and wire cutter |
| JP2007324616A (ja) * | 2007-07-25 | 2007-12-13 | Macronix Internatl Co Ltd | フラッシュメモリのためのパッシベーション構造およびその製造方法 |
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