JPH02270325A - シリコンの窒化方法 - Google Patents
シリコンの窒化方法Info
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- JPH02270325A JPH02270325A JP9107489A JP9107489A JPH02270325A JP H02270325 A JPH02270325 A JP H02270325A JP 9107489 A JP9107489 A JP 9107489A JP 9107489 A JP9107489 A JP 9107489A JP H02270325 A JPH02270325 A JP H02270325A
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Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
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）
本発明は、シリコンの窒化方法に係り、特にシリコンの
直接窒化によるシリコン窒化膜の形成底およびシリコン
窒化膜とシリコンとの良好な界面形成法に関するもので
ある。
直接窒化によるシリコン窒化膜の形成底およびシリコン
窒化膜とシリコンとの良好な界面形成法に関するもので
ある。
（従来の技術）
シリコン窒化膜およびシリコン窒化膜とシリコンとの界
面は、一般にシリコン上にシリコン窒化膜を化学的気相
成長などにより付着して形成されている。一方、シリコ
ンの直接窒化膜を形成させる方法としては、１２００〜
１３００℃における窒素（Ｎ２）ガスによる長時間の熱
窒化が行われており、非晶質の非常に薄いシリコン窒化
膜が形成されている１例えば、ジャーナル・オブ・エレ
クトロケミカル・ソサイエティ 第２５巻 １９７８年
４４８ページ （Ｔ、Ｉｔｏ、 Ｓ、Ｈｉｊｉｙａ、
Ｔ。
面は、一般にシリコン上にシリコン窒化膜を化学的気相
成長などにより付着して形成されている。一方、シリコ
ンの直接窒化膜を形成させる方法としては、１２００〜
１３００℃における窒素（Ｎ２）ガスによる長時間の熱
窒化が行われており、非晶質の非常に薄いシリコン窒化
膜が形成されている１例えば、ジャーナル・オブ・エレ
クトロケミカル・ソサイエティ 第２５巻 １９７８年
４４８ページ （Ｔ、Ｉｔｏ、 Ｓ、Ｈｉｊｉｙａ、
Ｔ。
Ｎｏｚａｋｌ、 Ｈ，Ａｒａｋａｗａ、 Ｍ、５ｈｌｎ
ｏｄａ、 ａｎｄ Ｙ、Ｆｕｋｌｋａｗａ： Ｊ、 Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、 Ｓｏｃ、、 １２５．４４８
（１９７８）、 ）これらのシリコン窒化膜は、高い
絶縁性および高いち密性を有し、不揮発メモリ用ゲート
絶縁膜、シリコン集積回路の眉間絶縁膜や保護膜等に使
用されている。
ｏｄａ、 ａｎｄ Ｙ、Ｆｕｋｌｋａｗａ： Ｊ、 Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、 Ｓｏｃ、、 １２５．４４８
（１９７８）、 ）これらのシリコン窒化膜は、高い
絶縁性および高いち密性を有し、不揮発メモリ用ゲート
絶縁膜、シリコン集積回路の眉間絶縁膜や保護膜等に使
用されている。
しかし電気的に良好なシリコン窒化膜とシリコンとの界
面が形成できないことと、高温長時間の熱処理を必要と
することの為に、電界効果トランジスタ等のゲート絶縁
膜にはまだ実用化されていない。
面が形成できないことと、高温長時間の熱処理を必要と
することの為に、電界効果トランジスタ等のゲート絶縁
膜にはまだ実用化されていない。
（発明が解決しようとする問題点）
前述したシリコン上にシリコン窒化膜およびシリコン窒
化膜とシリコンとの界面を形成する付着法においては、
特にシリコン窒化膜とシリコンとの界面が電気的に良好
な状態に形成できないという問題点がある。また、熱に
よってシリコンの直接窒化膜を形成させる方法において
は、高温で長時間行うということに問題点がある。
化膜とシリコンとの界面を形成する付着法においては、
特にシリコン窒化膜とシリコンとの界面が電気的に良好
な状態に形成できないという問題点がある。また、熱に
よってシリコンの直接窒化膜を形成させる方法において
は、高温で長時間行うということに問題点がある。
（問題を解決するための手段）
本発明に係る前述の問題点を解決するための手段は、ヒ
ドラジン（Ｎ２Ｈ４）を窒素源の必須成分としてシリコ
ンを熱、光、プラズマ等のエネルギーを用いて窒化する
ことにより、シリコン窒化膜およびシリコン窒化膜とシ
リコンとの良好な界面を形成することである。
ドラジン（Ｎ２Ｈ４）を窒素源の必須成分としてシリコ
ンを熱、光、プラズマ等のエネルギーを用いて窒化する
ことにより、シリコン窒化膜およびシリコン窒化膜とシ
リコンとの良好な界面を形成することである。
所で、商業的に入手可能なヒドラジンの純度は約９８％
であり、不純物として特定物質が存在する０本発明に係
るヒドラジンを用いるシリコンの窒化において、前述の
商業的に入手可能なヒドラジン中の特定物質の存在が問
題となる場合には、この特定物質を極力含まない高純度
物質の単独またはそれらの混合物を用いて放電によって
ヒドラジンを生成して、シリコンの窒化に使用する。
であり、不純物として特定物質が存在する０本発明に係
るヒドラジンを用いるシリコンの窒化において、前述の
商業的に入手可能なヒドラジン中の特定物質の存在が問
題となる場合には、この特定物質を極力含まない高純度
物質の単独またはそれらの混合物を用いて放電によって
ヒドラジンを生成して、シリコンの窒化に使用する。
（作用）
本発明によるヒドラジンを用いた窒化を行うことにより
、容易に低温でシリコンを直接窒化することができる。
、容易に低温でシリコンを直接窒化することができる。
しかも電気的に良好なシリコン窒化膜およびシリコン窒
化膜とシリコンとの界面が形成できる。
化膜とシリコンとの界面が形成できる。
また放電によりヒドラジンまたはヒドラジンを含む混合
物を生成して、それらを用いたシリコンの窒化を行うこ
とにより、シリコンの窒化におけるヒドラジン以外の不
純物の影響を低減できる。
物を生成して、それらを用いたシリコンの窒化を行うこ
とにより、シリコンの窒化におけるヒドラジン以外の不
純物の影響を低減できる。
（実施例）
実施例１
第１図に本発明を応用した実施例を説明するための断面
図を示す。
図を示す。
前もって洗浄した単結晶シリコン基板（１） ｉ−反応
室（２）内の基板支持台（３）に取り付けた後、以下の
手順で単結晶シリコンの窒化を行った。
室（２）内の基板支持台（３）に取り付けた後、以下の
手順で単結晶シリコンの窒化を行った。
まず、送ガス管（４）から窒＊（Ｎ２）を導入して。
温度を２５℃に保ったヒドラジン留め（５）中に吹き込
み、窒素とヒドラジンとの混合物を、流量計（６）を通
して毎分２５ｍ１の割合で反応室（２）内に導入して内
部の空気を該混合物で置換した０次いで該混合物の流量
を前述のように保持したまま真空ポンプ（８）を作動し
て、反応室（２）内を圧力０．５ Ｔｏｒｒに保持し
た。基板支持台（３）は内蔵したヒータ（９）により加
熱して温度を２５０℃に設定した０次いで該状態に保持
したまま、低圧水銀ランプ（１０）を点灯し、その光を
合成石芙窓（１１）を通して反応室（２）内に１０分間
照射した０以上のようにして単結晶シリコン基板（１）
表面の窒化を行った。
み、窒素とヒドラジンとの混合物を、流量計（６）を通
して毎分２５ｍ１の割合で反応室（２）内に導入して内
部の空気を該混合物で置換した０次いで該混合物の流量
を前述のように保持したまま真空ポンプ（８）を作動し
て、反応室（２）内を圧力０．５ Ｔｏｒｒに保持し
た。基板支持台（３）は内蔵したヒータ（９）により加
熱して温度を２５０℃に設定した０次いで該状態に保持
したまま、低圧水銀ランプ（１０）を点灯し、その光を
合成石芙窓（１１）を通して反応室（２）内に１０分間
照射した０以上のようにして単結晶シリコン基板（１）
表面の窒化を行った。
次いで得られたシリコン窒化膜とシリコンとの界面の電
気的特性を評価するために、以下のようにしてＭ Ｉ
Ｓ （Ｍｅｔａｌ Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍ１ｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ）素子を形成した。即ち、前述のように
してシリコンの窒化を行った単結晶シリコン基板上と、
比較としてシリコンの窒化を行わなかった単結晶シリコ
ン基板表面上に、それぞれ新たに１３．５６ ＭＨｚ
高周波放電プラズマ励起により、モノシラン（ＳｉＨｓ
）と（Ｎ Ｈ３）を使用して化学的気相堆積によりシリ
コン窒化膜を１１００ｎ成膜した。
気的特性を評価するために、以下のようにしてＭ Ｉ
Ｓ （Ｍｅｔａｌ Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍ１ｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ）素子を形成した。即ち、前述のように
してシリコンの窒化を行った単結晶シリコン基板上と、
比較としてシリコンの窒化を行わなかった単結晶シリコ
ン基板表面上に、それぞれ新たに１３．５６ ＭＨｚ
高周波放電プラズマ励起により、モノシラン（ＳｉＨｓ
）と（Ｎ Ｈ３）を使用して化学的気相堆積によりシリ
コン窒化膜を１１００ｎ成膜した。
その後アルミニウム（Ａｌ）を真空蒸着してＭＩＳ素子
を形成した。
を形成した。
これらのＭＩＳ素子を用いて、シリコン窒化膜とシリコ
ンの界面電荷密度を測定した。その結果、シリコンの窒
化を行った場合の界面電荷密度はｌＸｌ０”ｃｍ−２で
あり、シリコンの窒化を行わなかった場合の界面電荷密
度に対して約１０分の１に低減し、シリコンの窒化によ
り良好なシリコン窒化膜とシリコンとの界面が形成され
た。
ンの界面電荷密度を測定した。その結果、シリコンの窒
化を行った場合の界面電荷密度はｌＸｌ０”ｃｍ−２で
あり、シリコンの窒化を行わなかった場合の界面電荷密
度に対して約１０分の１に低減し、シリコンの窒化によ
り良好なシリコン窒化膜とシリコンとの界面が形成され
た。
実施例２
第２図に本発明を応用した実施例を説明するための断面
図を示す、前もって洗浄した単結晶シリコン基板（１２
）を反応室（１３）内の基板支持台（１４）に取り付け
た後、以後の手順で単結晶シリコンの窒化を行った。
図を示す、前もって洗浄した単結晶シリコン基板（１２
）を反応室（１３）内の基板支持台（１４）に取り付け
た後、以後の手順で単結晶シリコンの窒化を行った。
まず始めに、送ガス管（１５）からアンモニア（ＮＩ（
３）を導入して、流量計（１６）を通して毎分２５ ｍ
ｌの割合で反応室（１３）内に導入して内部の空気を
アンモニアで置換した０次いでアンモニアの流量は変え
ずに、真空ポンプ（１８）を作動して１反応室（１３）
内を圧力０．５Ｔｏｒｒに保持した。そして基板支持台
（１４）を、ヒーター（１９）により加熱して温度を２
５０℃にした１次いで１３．５６ 高周波を放電電極（
２０および２１）に印加すると同時に、低圧水銀ランプ
（２２）を点灯し、その光を合成石英窓（２３）を通し
て反応室（１３）内に１０分間照射した。
３）を導入して、流量計（１６）を通して毎分２５ ｍ
ｌの割合で反応室（１３）内に導入して内部の空気を
アンモニアで置換した０次いでアンモニアの流量は変え
ずに、真空ポンプ（１８）を作動して１反応室（１３）
内を圧力０．５Ｔｏｒｒに保持した。そして基板支持台
（１４）を、ヒーター（１９）により加熱して温度を２
５０℃にした１次いで１３．５６ 高周波を放電電極（
２０および２１）に印加すると同時に、低圧水銀ランプ
（２２）を点灯し、その光を合成石英窓（２３）を通し
て反応室（１３）内に１０分間照射した。
以上のようにして単結晶シリコン基板（１２）表面の窒
化を行った。
化を行った。
次いで、実施例１と同様にしてＭＩＳ素子を形成して、
シリコン窒化膜とシリコンとの界面電荷密度を測定した
。その結果、シリコンの窒化を行った場合の界面電荷密
度は５ Ｘ １０ Ｉａｃ ｍ−２であり、シリコンの
窒化を行わなかった場合の界面電荷密度に対して約２０
分の１に低減し、シリコンの窒化により良好なシリコン
窒化膜とシリコンとの界面が形成された。
シリコン窒化膜とシリコンとの界面電荷密度を測定した
。その結果、シリコンの窒化を行った場合の界面電荷密
度は５ Ｘ １０ Ｉａｃ ｍ−２であり、シリコンの
窒化を行わなかった場合の界面電荷密度に対して約２０
分の１に低減し、シリコンの窒化により良好なシリコン
窒化膜とシリコンとの界面が形成された。
（発明の効果）
以上のように本発明を用いれば、電気的特性に優れたシ
リコン窒化膜および、またはシリコン窒化膜とシリコン
との良好な界面が形成される。猶実施例では光励起によ
る窒化について述べたが、励起方法は熱、プラズマなど
があり、これらを用いても本質的な違いはないことは勿
論である。
リコン窒化膜および、またはシリコン窒化膜とシリコン
との良好な界面が形成される。猶実施例では光励起によ
る窒化について述べたが、励起方法は熱、プラズマなど
があり、これらを用いても本質的な違いはないことは勿
論である。
第１図および第２図は、本発明を応用した実施例を説明
するための断面概略図である。 （１）単結晶基板 （２）反応室 （３）基板支持台 （４）送ガス管 （５）ヒドラジン留め （６）流量計 （７）ガス排出管 （８）真空ポンプ （９）ヒーター （１ｏ）低圧水銀ランプ （１１）合成石英窓 （１２）単結晶シリコン基板 （１３）反応室 （１４）基板支持台 （１５）送ガス管 （１６）流量計 （１７）ガス排出管 （１８）真空ポンプ （１９）ヒーター （２０）放電電極 （２１）放電電極 （２２）低圧水銀ランプ （２３）合成石英窓
するための断面概略図である。 （１）単結晶基板 （２）反応室 （３）基板支持台 （４）送ガス管 （５）ヒドラジン留め （６）流量計 （７）ガス排出管 （８）真空ポンプ （９）ヒーター （１ｏ）低圧水銀ランプ （１１）合成石英窓 （１２）単結晶シリコン基板 （１３）反応室 （１４）基板支持台 （１５）送ガス管 （１６）流量計 （１７）ガス排出管 （１８）真空ポンプ （１９）ヒーター （２０）放電電極 （２１）放電電極 （２２）低圧水銀ランプ （２３）合成石英窓
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）ヒドラジンを窒素源の必須成分とするこを特徴とす
るシリコンの窒化方法 ２）上記方法において、放電により生成したヒドラジン
を使用することを特徴とする窒化方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9107489A JPH02270325A (ja) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | シリコンの窒化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9107489A JPH02270325A (ja) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | シリコンの窒化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02270325A true JPH02270325A (ja) | 1990-11-05 |
Family
ID=14016359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9107489A Pending JPH02270325A (ja) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | シリコンの窒化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02270325A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5468688A (en) * | 1993-11-01 | 1995-11-21 | Georgia Tech Research Corporation | Process for the low temperature creation of nitride films on semiconductors |
| JP2008010801A (ja) * | 2005-08-17 | 2008-01-17 | Kobe Steel Ltd | ソース−ドレイン電極、薄膜トランジスタ基板およびその製造方法、並びに表示デバイス |
-
1989
- 1989-04-11 JP JP9107489A patent/JPH02270325A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5468688A (en) * | 1993-11-01 | 1995-11-21 | Georgia Tech Research Corporation | Process for the low temperature creation of nitride films on semiconductors |
| JP2008010801A (ja) * | 2005-08-17 | 2008-01-17 | Kobe Steel Ltd | ソース−ドレイン電極、薄膜トランジスタ基板およびその製造方法、並びに表示デバイス |
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