JPH02102531A - 窒化シリコン・ホウ素層の製造方法 - Google Patents
窒化シリコン・ホウ素層の製造方法Info
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- JPH02102531A JPH02102531A JP1207765A JP20776589A JPH02102531A JP H02102531 A JPH02102531 A JP H02102531A JP 1207765 A JP1207765 A JP 1207765A JP 20776589 A JP20776589 A JP 20776589A JP H02102531 A JPH02102531 A JP H02102531A
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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-
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、特に半導体集積回路用の交番電磁場中の気
相成長により4ε■以下の誘電率の窒化シリコン・ホウ
素層の形成方法に関するものである。
相成長により4ε■以下の誘電率の窒化シリコン・ホウ
素層の形成方法に関するものである。
[従来の技術]
超高密度集積半導体回路用の中間金属化層と終端表面安
定化層に対しては、誘電率が低く、絶縁分離性と阻止性
が高く耐電圧も高い誘電層が要求される。これらの層は
更にその下に置かれた層の縁端をできるだけ相似形を保
って被覆するものであり、又吸湿性でないことが必要で
ある。
定化層に対しては、誘電率が低く、絶縁分離性と阻止性
が高く耐電圧も高い誘電層が要求される。これらの層は
更にその下に置かれた層の縁端をできるだけ相似形を保
って被覆するものであり、又吸湿性でないことが必要で
ある。
近年PECVD法と呼ばれる交番電磁場中のプラズマ増
強気相成長によって析出した窒化シリコンが、吸湿性の
高いリン・ケイ酸塩ガラスに代わって使用されるように
なった。これによって絶縁分離特性が良く湿気とアルカ
リイオンに対する阻止性が高い層が得られる。この外に
窒化シリコン層は縁端被覆性が良く高い耐電圧性を示す
、この層はこれらの利点を示すにもかかわらず、その誘
電率がt=7eaであってリン・ケイ酸塩又は酸化シリ
コン(g−4eo)に比べて高い、その結果寄生的漏れ
電流が大きくなり、個々のデバイス間の転送時間が比較
的長くなる。これについては文献「ジャーナル・オプ・
アプライド・フィツクス(Journal of Ap
plied Physics )J VOl、 53
(1982年)6852頁以下、および「ソリッド・ス
テート・テクノロジー(Solid 5tate Te
chnol。
強気相成長によって析出した窒化シリコンが、吸湿性の
高いリン・ケイ酸塩ガラスに代わって使用されるように
なった。これによって絶縁分離特性が良く湿気とアルカ
リイオンに対する阻止性が高い層が得られる。この外に
窒化シリコン層は縁端被覆性が良く高い耐電圧性を示す
、この層はこれらの利点を示すにもかかわらず、その誘
電率がt=7eaであってリン・ケイ酸塩又は酸化シリ
コン(g−4eo)に比べて高い、その結果寄生的漏れ
電流が大きくなり、個々のデバイス間の転送時間が比較
的長くなる。これについては文献「ジャーナル・オプ・
アプライド・フィツクス(Journal of Ap
plied Physics )J VOl、 53
(1982年)6852頁以下、および「ソリッド・ス
テート・テクノロジー(Solid 5tate Te
chnol。
gy) J Vol、 23、(1980年)137頁
以下に詳細な説明がある。
以下に詳細な説明がある。
APCVD (大気圧気相成長)法によって作られた窒
化ホウ素層は化学的に不活性であり、温度に対して安定
である外に誘電率が低い(ε−2,7ε■)、シかし大
気中の湿気に対して特にホウ素を多く含んだフィルムの
場合不安定であることが認められた。窒化ホウ素層のA
PCVD法による成長に関しては文献「ジャーナル・オ
ブ・ジ・ニレクロケミカル・ソサイエティ(Journ
al of theElectrochesical
5ociety) J Vol、 115 (1968
年)423頁以下およびVol、 123、(1976
年)1721頁以下により公知である。
化ホウ素層は化学的に不活性であり、温度に対して安定
である外に誘電率が低い(ε−2,7ε■)、シかし大
気中の湿気に対して特にホウ素を多く含んだフィルムの
場合不安定であることが認められた。窒化ホウ素層のA
PCVD法による成長に関しては文献「ジャーナル・オ
ブ・ジ・ニレクロケミカル・ソサイエティ(Journ
al of theElectrochesical
5ociety) J Vol、 115 (1968
年)423頁以下およびVol、 123、(1976
年)1721頁以下により公知である。
出発物質としては環式分子B、N、H,(文献「日本特
許抄(Patents Abstracts of J
apan) J Vol。
許抄(Patents Abstracts of J
apan) J Vol。
9、漱126E318 (1985年)参照)あるいは
環式分子B s N s Hs (CH2) s (
文献「ソリッド・ステート・エレクトロニクス(Sol
id 5tateElectronics ) J V
ol、 26、klo(1983年)931頁以下参照
)を使用することができる。
環式分子B s N s Hs (CH2) s (
文献「ソリッド・ステート・エレクトロニクス(Sol
id 5tateElectronics ) J V
ol、 26、klo(1983年)931頁以下参照
)を使用することができる。
このフィルムの耐湿性の改善に対しては窒化シリコン・
ホウ素(SIBN)から成る混合窒化物がIHされてい
るC文献「ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライ
ド・フィツクス(JapaneseJournal o
f 5pplted Physics) J Vol、
26、裡5(1987年)660−665頁参照)、
この非晶質シリコン・ホウ素窒化物は平行板PECVD
反応器内においてS i H,、BAH,、NH3およ
びArの混合ガスから成長する。この方法はガス導管の
布設を必要とすることから複雑な構成となり、混合ガス
の組成の設定も困難である。
ホウ素(SIBN)から成る混合窒化物がIHされてい
るC文献「ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライ
ド・フィツクス(JapaneseJournal o
f 5pplted Physics) J Vol、
26、裡5(1987年)660−665頁参照)、
この非晶質シリコン・ホウ素窒化物は平行板PECVD
反応器内においてS i H,、BAH,、NH3およ
びArの混合ガスから成長する。この方法はガス導管の
布設を必要とすることから複雑な構成となり、混合ガス
の組成の設定も困難である。
この発明の課題は、所定の要求を満たす窒化シリコン・
ホウ素層の形成方法を提供することである。この発明の
方法では制御が簡単であり複雑な設備構成を必要としな
いものでなければならない。
ホウ素層の形成方法を提供することである。この発明の
方法では制御が簡単であり複雑な設備構成を必要としな
いものでなければならない。
この課題は冒頭に挙げた窒化シリコン・ホウ素層の形成
方法において、この発明によりホウ素と窒素を含む少な
くとも1種類の低分子量液状出発化合物を使用してキャ
リヤガスによって反応室に導き、ガス状化合物5iH=
とS i z H−の少なくとも一方を付加的に反応室
に導くか、あるいはホウ素、窒素およびシリコンを含む
少なくとも1種類の低分子量液状出発化合物を使用して
キャリヤガスによって反応室に導く ことによって解決される。
方法において、この発明によりホウ素と窒素を含む少な
くとも1種類の低分子量液状出発化合物を使用してキャ
リヤガスによって反応室に導き、ガス状化合物5iH=
とS i z H−の少なくとも一方を付加的に反応室
に導くか、あるいはホウ素、窒素およびシリコンを含む
少なくとも1種類の低分子量液状出発化合物を使用して
キャリヤガスによって反応室に導く ことによって解決される。
この発明の有利な実施態様とその展開は特許請求の範囲
の請求項3以下に示され、更に実施例の説明によって明
らかにされる。
の請求項3以下に示され、更に実施例の説明によって明
らかにされる。
窒化シリコン・ホウ素層が交番電磁場中の気相成長(P
ECVD)によって作られるこの発明の方法では、析出
過程が表面コントロールされた化学反応によるので超高
密度集積回路の緻密構造内に窒化シリコン・ホウ素層を
形成させることに好適である。
ECVD)によって作られるこの発明の方法では、析出
過程が表面コントロールされた化学反応によるので超高
密度集積回路の緻密構造内に窒化シリコン・ホウ素層を
形成させることに好適である。
次に3種類の実施例を説明する。これらは図面に示した
PECVD装置で実施可能なものであり、それらのプロ
セス・パラメータは次表にまとめて示す。
PECVD装置で実施可能なものであり、それらのプロ
セス・パラメータは次表にまとめて示す。
図面は交番電磁場中の気相成長(PECVD)を実施す
る装置の概要を示す0反応室18内において処理すべき
半導体板1がガス導入区域6とサスセプタ2の間で半導
体板リフト3上に置かれる。
る装置の概要を示す0反応室18内において処理すべき
半導体板1がガス導入区域6とサスセプタ2の間で半導
体板リフト3上に置かれる。
リフト3の動きは二重矢印で示されている0反応室の排
気のため2台の真空ポンプ9が設けられ、バタフライバ
ルブ8を通して接続される。交番電磁場の発生にはRF
発振器が設けられ、反応室18の各区域は絶縁体4によ
って遮蔽される。流体の流出導管はキャリヤガス14と
してのヘリウム又は窒素が導入される蒸発槽12に始ま
る。窒素とシリコンの量の調整には別のガス導管15.
16.17がN8 (例えば中空陰橿励起用)、NH。
気のため2台の真空ポンプ9が設けられ、バタフライバ
ルブ8を通して接続される。交番電磁場の発生にはRF
発振器が設けられ、反応室18の各区域は絶縁体4によ
って遮蔽される。流体の流出導管はキャリヤガス14と
してのヘリウム又は窒素が導入される蒸発槽12に始ま
る。窒素とシリコンの量の調整には別のガス導管15.
16.17がN8 (例えば中空陰橿励起用)、NH。
およびS i H4/S i tHh用として設けられ
る。
る。
総てのガス導管は通流量慣整器11と空気弁IOを備え
ている0反応室18内の成長温度の調整にはランプ又は
反射モジュール13が設けられ、反応室18内に置かれ
たデバイスを石英窓5を通しで照射する。
ている0反応室18内の成長温度の調整にはランプ又は
反射モジュール13が設けられ、反応室18内に置かれ
たデバイスを石英窓5を通しで照射する。
窒素比の調整のためN8かNH,が加えられるのに対し
て、後者の場合ガス状窒素の添加は不必要である。
て、後者の場合ガス状窒素の添加は不必要である。
ス」111
液状出発化合物としてはBsN5Hs(S I R3)
3が使用される。残基Rは水素、NHオ又はアルキルで
あって、例えばR=Hとして次の化学式で表される。
3が使用される。残基Rは水素、NHオ又はアルキルで
あって、例えばR=Hとして次の化学式で表される。
液状出発化合物としては例えば化学式:で表されるBI
N、H,が使用される。シリコン分はガス状の5izH
iあるいはガス状のSiHmと液状出発化合物としてB
s N5C5i Rz)iが使用される。ここで残基R
は水素NH3又はアルキルであり、例えばR−Hとして
次の化学式で表される。
N、H,が使用される。シリコン分はガス状の5izH
iあるいはガス状のSiHmと液状出発化合物としてB
s N5C5i Rz)iが使用される。ここで残基R
は水素NH3又はアルキルであり、例えばR−Hとして
次の化学式で表される。
して与えられる。前者の場合シリコン−ホウ素−5iH
z SiHs 残iRとして水素又はアルキルを含むこの種の出発化合
物を使用する際、シリコン対窒素の比はN!又はNH,
を導入することにより調整される。NH2を残基として
含む出発化合物を使用すればガス状の窒素の導入は不必
要である。
z SiHs 残iRとして水素又はアルキルを含むこの種の出発化合
物を使用する際、シリコン対窒素の比はN!又はNH,
を導入することにより調整される。NH2を残基として
含む出発化合物を使用すればガス状の窒素の導入は不必
要である。
この発明の総ての実施n様において誘電率との債は窒化
シリコン・ホウ素層中のホウ素と窒素に対するシリコン
の比によって変えることができる。
シリコン・ホウ素層中のホウ素と窒素に対するシリコン
の比によって変えることができる。
実施例について説明したこの発明の種々の実施態様にお
いてこの比は出発化合物中のSt結合残基Rの変化、ガ
ス状シリコン化合物(SiHn 、5itH,)の導入
およびガス状窒素化合物(N、 、NH3)の導入によ
って変えることができる。更にシリコン−ホウ素−窒素
比は析出温度蒸発器温度、プロセス圧、キャリヤガス量
、RF比出力のプロセス・・パラメータの変化によって
影響を受ける6表に示した値の範囲内にプロセス・パラ
メータを選定すれば、この発明の方法によって誘電率の
値が48゜以下である窒化シリコン・ホウ素層が得られ
る。
いてこの比は出発化合物中のSt結合残基Rの変化、ガ
ス状シリコン化合物(SiHn 、5itH,)の導入
およびガス状窒素化合物(N、 、NH3)の導入によ
って変えることができる。更にシリコン−ホウ素−窒素
比は析出温度蒸発器温度、プロセス圧、キャリヤガス量
、RF比出力のプロセス・・パラメータの変化によって
影響を受ける6表に示した値の範囲内にプロセス・パラ
メータを選定すれば、この発明の方法によって誘電率の
値が48゜以下である窒化シリコン・ホウ素層が得られ
る。
この発明の方法はホウ素ならびに窒素を既に分子中に含
むか(BN化合物)ホウ素、窒素およびシリコンを分子
中に含み(SiBN化合物)、従って目的とする窒化シ
リコン・ホウ素層組成の一部を既に分子中に含む液状低
分子化合物の使用を利用するものである。これによって
製造された窒化シリコン・ホウ素層が特定の組成を持ち
再現性と永続する良好な特性を示すようになる。出発化
合物の分解は、交番電磁場中分子が特定の励起を受け、
その際ゆるやかな熱励起によって支持されることによっ
て起こる。この発明の方法によれば窒化シリコン・ホウ
素層を300℃から450℃の温度で作ることができる
。この従来の製法に比ぺて低い温度は半導体構造にとっ
て比較的寛大な条件となる。設備構成の複雑さの最大限
の低減と取り扱いの簡略化の外に液状出発化合物の使用
はBtHi等の危険なガスの数を低下させる。
むか(BN化合物)ホウ素、窒素およびシリコンを分子
中に含み(SiBN化合物)、従って目的とする窒化シ
リコン・ホウ素層組成の一部を既に分子中に含む液状低
分子化合物の使用を利用するものである。これによって
製造された窒化シリコン・ホウ素層が特定の組成を持ち
再現性と永続する良好な特性を示すようになる。出発化
合物の分解は、交番電磁場中分子が特定の励起を受け、
その際ゆるやかな熱励起によって支持されることによっ
て起こる。この発明の方法によれば窒化シリコン・ホウ
素層を300℃から450℃の温度で作ることができる
。この従来の製法に比ぺて低い温度は半導体構造にとっ
て比較的寛大な条件となる。設備構成の複雑さの最大限
の低減と取り扱いの簡略化の外に液状出発化合物の使用
はBtHi等の危険なガスの数を低下させる。
図面は交番電磁場中の気相成長を実施する装置の構成の
概略を示す。 1・・・半導体板 3・・・半導体板リフト 9・・・真空ポンプ 12・・・薫発槽 13・・・ランプ又は反射モジュール 18・・・反応室
概略を示す。 1・・・半導体板 3・・・半導体板リフト 9・・・真空ポンプ 12・・・薫発槽 13・・・ランプ又は反射モジュール 18・・・反応室
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)ホウ素と窒素を含む少なくとも1種類の低分子量液
状出発化合物が使用され、この出発化合物がキャリヤガ
ス(14)によって反応室(18)に導かれ、ガス状化
合物SiH_4とSi_2H_4の少なくとも一方が付
加的に反応室(18)に導かれることを特徴とする交番
電磁場中の気相成長による誘電率が4ε■以下の窒化シ
リコン・ホウ素層の製造方法。 2)ホウ素、窒素およびシリコンを含む少なくとも1種
類の低分子量液状出発化合物が使用され、この出発化合
物がキャリヤガス(14)によって反応室(18)に導
かれることを特徴とする交番電磁場中の気相反応による
誘電率が4ε■以下の窒化シリコン・ホウ素層の製造方
法。 3)液状出発化合物としてB_3N_3H_6が使用さ
れることを特徴とする請求項1記載の方法。 4)液状出発化合物としてB_3N_3(SiR_3)
_6が使用され、残基Rとして水素、NH_2又はアル
キルのうち少なくとも1種が添加されることを特徴とす
る請求項2記載の方法。 5)液状出発化合物としてB_3N_3(SiR_3)
_6が使用され、残基Rとして水素/又はアルキルの少
なくとも一方が添加されることを特徴とする請求項2記
載の方法。 6)液状出発化合物としてB_3N_3(SiR_3)
_6が使用され、残基RとしてNH_2が添加されるこ
とを特徴とする請求項2記載の方法。 7)ガス状化合物N_2又はNH_3の少なくとも一方
が付加的に反応室(18)に導かれることを特徴とする
請求項1ないし6の1つに記載の方法。 8)キャリヤガスとしてヘリウム又は窒素の少なくとも
一方が使用されることを特徴とする請求項1ないし7の
1つに記載の方法。 9)析出温度が300ないし450℃、プロセス圧力が
0.1ないし1.3kPa、RF出力が300ないし8
00W、電極間隔が0.3ないし0.6cm、キャリヤ
ガス流量が100ないし600sccm、N_2および
NH_3量が0ないし100sccm、SiH_4量と
Si_2H_6量が0ないし500sccm、蒸発温度
が25ないし80℃であることを特徴とする請求項1な
いし8の1つに記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3827949.5 | 1988-08-17 | ||
| DE3827949 | 1988-08-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02102531A true JPH02102531A (ja) | 1990-04-16 |
Family
ID=6361058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1207765A Pending JPH02102531A (ja) | 1988-08-17 | 1989-08-10 | 窒化シリコン・ホウ素層の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4990365A (ja) |
| EP (1) | EP0355366A3 (ja) |
| JP (1) | JPH02102531A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0831454B2 (ja) * | 1989-04-21 | 1996-03-27 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP2803548B2 (ja) * | 1993-12-28 | 1998-09-24 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US5565036A (en) * | 1994-01-19 | 1996-10-15 | Tel America, Inc. | Apparatus and method for igniting plasma in a process module |
| US5487783A (en) * | 1994-04-14 | 1996-01-30 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for preventing rupture and contamination of an ultra-clean APCVD reactor during shutdown |
| DE19635848C1 (de) | 1996-09-04 | 1997-04-24 | Daimler Benz Ag | Verfahren zur Beschichtung von Substraten |
| EP1017108B1 (en) * | 1998-12-25 | 2009-02-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor devices and methods of manufacturing the same |
| US6891236B1 (en) | 1999-01-14 | 2005-05-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of fabricating the same |
| DE102006013505B3 (de) * | 2006-03-23 | 2007-10-25 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Mit SiBN beschichtete Substrate und Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung |
-
1989
- 1989-06-16 US US07/367,358 patent/US4990365A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-07-11 EP EP19890112677 patent/EP0355366A3/de not_active Withdrawn
- 1989-08-10 JP JP1207765A patent/JPH02102531A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0355366A3 (de) | 1991-03-13 |
| EP0355366A2 (de) | 1990-02-28 |
| US4990365A (en) | 1991-02-05 |
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