JPH01180981A - Ecrプラズマcvd法及びその装置 - Google Patents

Ecrプラズマcvd法及びその装置

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JPH01180981A
JPH01180981A JP530288A JP530288A JPH01180981A JP H01180981 A JPH01180981 A JP H01180981A JP 530288 A JP530288 A JP 530288A JP 530288 A JP530288 A JP 530288A JP H01180981 A JPH01180981 A JP H01180981A
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JP
Japan
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plasma chamber
plasma
substrate
chamber
gas
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Application number
JP530288A
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English (en)
Inventor
Daijiro Inoue
大二朗 井上
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は基板に膜質の良い薄膜を形成するECRプラズ
マCVD方法及びその装置に関するもので、例えば半導
体デバイス上にパッシベーション膜である絶縁膜を成膜
するときに利用して好適なものである。
(ロ)従来の技術 ECRプラズマCVD法は成膜すべき基板を高温にせず
に該基板上に膜質の良い薄膜を形成することができる技
術として注目されている(例えば、5eitaro M
atsuo著、ECRplasma CVDproce
ss;Extended Abstracts of 
the16th(1984International
)Conferenceon 5olid 5tate
 Devices  and Materials、K
obe  1984.pp、459〜462)。
第2図は従来のECRプラズマCVD装置の主要部断面
図を示す。図において、(A)はプラズマを生成するプ
ラズマ室、(B)はこのプラズマ室に隣接して配置され
ている成膜室である。プラズマ室(A)の外部にはプラ
ズマ室内にプラズマを発生させるため磁界発生手段(C
)と、マイクロ波(2−45GHz)を導入するための
マイクロ波源(D)と、原料ガス(例えば窒素ガス)を
導入する原料ガスソース(E)とを備えており、又、装
置に冷却水を循環させるクーリング機構(F)とを備え
ている。成膜室(B)内には基板(G)がその主面がプ
ラズマ室(A)からのプラズマ流に直交するように電気
的にフローティング状態で配備されており、この基板(
G)へのプラズマ流の付与を開閉制御するシャッタ(H
)を備えている。又、この成膜室CB)内には原料ガス
(例えばシランガス)がガス供給源(I)から上記プラ
ズマ流に向けて導入されている。
従来のECRプラズマCVD法では低圧(例えば10〜
10 トール)に設定されているプラズマ室(A)内で
プラズマを発生させ、そして、発散磁界法によって基板
(G)方向にプラズマが引き出され、該基板上に膜が形
成される。例えば、上記の如き原料を用いた場合、基板
(G)上には窒化硅素膜が形成される。発散磁界法はサ
イクロトロン運動を行なう電子の反磁性作用を利用して
電気的に絶縁された基板方向に負電位を形成し、イオン
を引き出す方法である。この負電位は、基板に入射する
イオンのエネルギーを決定し、これが10〜20e■程
度であれば、適度なイオン衝撃効果によって膜を緻密化
する働きがあり、それ以上のエネルギーになると膜の圧
縮応力を大きくする効果があるとされている。この負電
位はガス圧が低いほど大きくなり、低ガス圧で作製した
膜は大きな圧縮応力を示し剥離などを引き起こすためパ
ッシベーション膜としては使用でキナい。このため、応
力の小さい膜を作製するには、ガス圧を高くする必要が
ある。一般にガス圧が高いと、原料ガスの分解が不充分
になり、膜質は悪くなる。
例えば上記窒化硅素膜の場合、水素含有量が増し、耐酸
性が低下する。
(ハ)発明が解決しようとする課題 上述の如く原料ガスの分解能を良くするためプラズマ室
内のガス圧を低く設定すると、基板の負電圧が高くなる
傾向を示し、そのため成膜の緻密性に難点がある、とい
う課題がある。
本発明はこの課題に鑑みなされたもので、プラズマ室内
のガス圧を低く設定して原料ガスの分解能を向上させて
も基板の負電圧が高くならないようにプラズマ室内のプ
ラズマ室と基板との間にこの負の空間電位を低減させる
措置を講じて緻密性の秀れた膜を提供しようとするもの
である。
に)課題を解決するための手段 本発明のECRプラズマCVD法は、プラズマを生成す
るプラズマ室と、該プラズマ室からのプラズマ流を受け
る基板を内装してなる成膜室とを備え、前記基板上に成
膜を形成する過程で該基板と前記プラズマ室との間で形
成される負の空間電位を利用するものにおいて、前記負
の空間電位を低減するため前記プラズマ室を正の電位に
保持し  〜ながら前記基板上に成膜を形成することを
特徴とするものである。
又、本発明のECRプラズマCVD装置は、プラズマを
生成するプラズマ室と、該プラズマ室からのプラズマ流
を受ける基板を内装してなる成膜室と、前記プラズマ室
に原料ガスを供給するガス供給手段と、前記プラズマ室
の内壁面を正の電位に維持するため該プラズマ室に付与
する電源とを備えていることを特徴とするものである。
更に、本発明のECRプラズマCVD装置は、前記プラ
ズマ室の内壁面が前記ガス供給手段からのガス流の流入
方向に交差するように構成されていることを特徴とする
ものである。
(イ)作 用 本発明方法では、成膜工程中に、プラズマ室に正の電位
を付与しているのでプラズマ中の電子の一部を外部に取
り出すことができ、そのためプラズマ室と基板との間に
形成される負の空間電位を低減させるように作用する。
それによって発散磁界によって基板方向に加速される電
子の数が減少し、平衡状態における基板の負電位が小さ
(なり、基板に付与されるイオンに過剰なエネルギーを
与えない、従って、プラズマ室のガス圧を原料ガスの分
解能を良くするため低圧にして処理しても成膜に過大な
ストレスを与えることなく、基板上に緻密性に秀れた成
膜を形成することができる。
又、本発明装置ではプラズマ室の内壁面を正の電位に維
持するため、該プラズマ室に付与する電源を備えており
、成膜工程中、上記負の空間電位の抑制を図ることがで
きる。とりわけこの装置において、プラズマ室の内壁面
がガス供給手段からのガス流の流入方向に交差するよう
に構成しているので、成膜工程中に、プラズマ室の内壁
面に絶縁膜が形成される傾向を排除するように作用し、
該内壁面に常に正の電位を付与しつづけることができる
。
(へ)実施例 本発明方法と装置の各実施例について説明する。
第1図は本発明方法が実施される装置の概略構成図であ
る。
第1図において、(1)はプラズマを生成するプラズマ
室、(2)はこのプラズマ室に隣接配置されており該プ
ラズマ室(1)からプラズマ流(3)の供給を受ける成
膜室である。
プラズマ室(1)はプラズマ流のフロ一方向に磁界を発
生させるためのコイル或いは磁石などの磁界発生手段(
4)を外装しており、マイクロ波発生源(5)からのマ
イクロ波(2,54GHz)を導波管(6)を通じて受
は入れるようにしている。又、このプラズマ室(1)は
ガス供給源(7)からの原料ガス(例えば窒素)をガス
管(8)を通じて受は入れるようにしている。冷却水源
(9)の冷却水は磁界発生手段(4)やプラズマ室(1
)を形成する構体内を循環して、これらの異常加熱を予
防するようにしている。電源(10)はプラズマ室(1
)に電気的に接続されていて、このプラズマ室の内壁面
(1a)を正の電位に維持するようにしている。
成膜室(2)内には基板01)を支持する基台02)を
、基板圓が電気的に浮いた(フローティング)状態にな
るように、しかもこの基板01)の主面が上記プラズマ
流に対して直交するように、設置している。
又、この基板Ql)へのプラズマ流の付与或いは遮断を
制御するシャッタα3)を備えており、更に、プラズマ
流に、ガス供給源圓からの原料ガス(例えばシランガス
)を付与するためのガス供給子段丘)を備えている。
05)は成膜室(2)を低圧にするための排気手段で、
プラズマ室(1)、成膜室(2)を所定の低圧(例えば
4×10 トール)に維持するようにしている。ガス管
(8)のガス投入口(8a)からプラズマ室(1)へ供
給されるガスの流入方向はプラズマ室(1)の内壁面(
1a)に交差(実施例では直交)するように配備されて
おり、この内壁面(1a)上に絶縁膜が付着するのを防
止するようにしている。
この装置を利用して基板上にECRプラズマCVD法で
成膜を形成するために、先ず、成膜室(2)内の基台0
2)上に基板01)を所定位置にセットし、排気手段0
5)によって成膜室(2)及びプラズマ室(1)を所定
の低圧に設定する。そして、プラズマ室(1)と基板0
1)との間に負の空間電位を形成させるため、ガス投入
口(8a)から原料ガス(実施例では窒素ガス)をプラ
ズマ室(1)内に付与し、磁界発生手段(4)による磁
界とマイクロ波発生源(5)によるマイクロ波との相互
作用を利用する。この負の空間電位によりプラズマ室(
1)内のイオンを基板01)側に引き出し、引き出され
たイオンは成膜室(2)内で付与される原料ガス(実施
例ではシランガス)と反応して基板01)上に窒化シリ
コンの膜を形成する。
プラズマ室(1)を電気的に絶縁した場合と電源αO)
を利用して正電位に保った場合とで窒化硅素膜を作製し
、成膜速度、BHFエツチング速度、応力、水素含有量
を測定した結果、以下のデータを得た。
試 プラズマ室 ガス圧 成膜速度 BHFエッチ 圧
縮応力0    ング速度    9 料電位(V)   orr  CA15’k)  〔λ
/分−,10(相対比”  Za:、7.”刈0120
   30  20   1.027;■ツヤ。8刈0
220  130   8.2  3.237;■ッ、
、 1.2X10 300 280   1.0  5
.54  +10  4xlO110353,51,1
弓  +20   4X10 100    40  
   0.8    1.1ここで、シランガスと窒素
ガスの流量比は0.5、マイクロ波のパワーは600w
である。又、BHFエツチング速度の測定は、容魁比で
フッ酸:フッ化アンモニウム=1:6、液温20’Cの
エツチング液を使用して行い、圧縮応力の測定はフラッ
トネステスターを使用し、更に、水素含有量の測定は赤
外吸収法により行っている。
プラズマ室をフローティング状態にして膜形成を行なう
従来の製法で、プラズマ室を低圧条件に設定すると試料
1で示す如く、成膜はBHFエツチング速度、水素含有
量の面では優れているが、強い圧縮応力を示す。一方、
プラズマ室を正の電位に保ちながら膜を形成する本発明
方法によれば、資料4或いは5に示す如くプラズマ室が
低圧条件に設定されていても、圧縮応力が6.5或いは
0.8と小さく、又、耐酸性に優れた膜の作製が可能で
ある。
基板への成膜を反覆している内に、プラズマ室内に窒化
硅素膜が付着して、プラズマ室の内壁面を正の電位に維
持することが難しくなる傾向があるが、本発明では、ガ
ス供給手段からの原料ガスが上記内壁面に交差する方向
に吹き付けられるように構成しているので、上記付着を
防止することができる。
(ト)発明の効果 本発明はプラズマ室と基板との間の負の空間電位を低減
するために該プラズマ室を正の電位に保持しながら基板
上に成膜を形成するようにしているので、プラズマ室を
原料ガスの分解能を良くするため低圧条件に設定してお
いても圧縮応力の小さいかつ耐酸性の良い膜を作製する
ことができる。
又、本発明装置ではプラズマ室の内壁面がガス供給手段
からのガス流の流入方向に交差するように構成している
ので、成膜工程中に、プラズマ室の内壁面に絶縁膜が付
着する傾向を排除することができ、常に正の電位を付与
した状態で質の良い膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法が実施される装置の概略構成図、第
2図は従来装置の主要部の断面図である。 (1)・・・プラズマ室、(2)・・・成膜室、(7)
・・・ガス供給手段(ガス供給源)、(101・・・電
源、(11)・・・基板。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)プラズマを生成するプラズマ室と、該プラズマ室
    からのプラズマ流を受ける基板を内装してなる成膜室と
    を備え、前記基板上に成膜を形成する過程で該基板と前
    記プラズマ室との間で形成される負の空間電位を利用す
    るECRプラズマCVD法において、前記負の空間電位
    を低減するため前記プラズマ室を正の電位に保持しなが
    ら前記基板上に成膜を形成することを特徴とするECR
    プラズマCVD法。
  2. (2)プラズマを生成するプラズマ室と、該プラズマ室
    からのプラズマ流を受ける基板を内装してなる成膜室と
    、前記プラズマ室に原料ガスを供給するガス供給手段と
    、前記プラズマ室の内壁面を正の電位に維持するため該
    プラズマ室に付与する電源と、を備えてなるECRプラ
    ズマCVD装置。
  3. (3)請求項(2)記載のECRプラズマCVD装置に
    おいて、前記プラズマ室の内壁面が前記ガス供給手段か
    らのガス流の流入方向に交差するように構成されている
    ことを特徴とするECRプラズマCVD装置。
JP530288A 1988-01-13 1988-01-13 Ecrプラズマcvd法及びその装置 Pending JPH01180981A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0525646A (ja) * 1991-04-10 1993-02-02 Sumitomo Metal Ind Ltd マイクロ波プラズマ装置
EP0908924A1 (fr) * 1997-10-08 1999-04-14 RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT DU GROUPE COCKERILL SAMBRE, en abrégé: RD-CS Dispositif pour la formation d'un revêtement sur un substrat par condensation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0525646A (ja) * 1991-04-10 1993-02-02 Sumitomo Metal Ind Ltd マイクロ波プラズマ装置
EP0908924A1 (fr) * 1997-10-08 1999-04-14 RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT DU GROUPE COCKERILL SAMBRE, en abrégé: RD-CS Dispositif pour la formation d'un revêtement sur un substrat par condensation

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