JPH0463278A - 汎用性のある機能性窒化シリコン膜の形成方法 - Google Patents
汎用性のある機能性窒化シリコン膜の形成方法Info
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- JPH0463278A JPH0463278A JP17272990A JP17272990A JPH0463278A JP H0463278 A JPH0463278 A JP H0463278A JP 17272990 A JP17272990 A JP 17272990A JP 17272990 A JP17272990 A JP 17272990A JP H0463278 A JPH0463278 A JP H0463278A
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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】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、半導体素子の製造等に用いられる汎用性のあ
る絶縁性窒化シリコン薄膜の形成方法に関する。
る絶縁性窒化シリコン薄膜の形成方法に関する。
現在、ＳｉＯ□（シリコン酸化）膜、ＰＳＧ（Ｐｈｏｓ
ｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ ；りんガラス）
膜、ＢＳＧ（ｂｏｒｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ；
ポロンガラス）膜、Ａｓ５Ｇ（ａｒｓｅｎｏｓｉｌｉｃ
ａｔｅ ｇｌａｓｓ；ひ素ガラス）膜、５ｉｉＮｔ（シ
リコン窒化）膜、ＡｆｚＯａ（アルミナ）膜で知られて
いるこれらの絶縁膜は、主に半導体デバイス製造プロセ
ス、特にＬＳＩの製造プロセスにおいて用途に応した使
い方がされている。そして、これらの絶縁膜の生成方法
は各種のＣＶＤ法により形成されている。
ｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ ；りんガラス）
膜、ＢＳＧ（ｂｏｒｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ；
ポロンガラス）膜、Ａｓ５Ｇ（ａｒｓｅｎｏｓｉｌｉｃ
ａｔｅ ｇｌａｓｓ；ひ素ガラス）膜、５ｉｉＮｔ（シ
リコン窒化）膜、ＡｆｚＯａ（アルミナ）膜で知られて
いるこれらの絶縁膜は、主に半導体デバイス製造プロセ
ス、特にＬＳＩの製造プロセスにおいて用途に応した使
い方がされている。そして、これらの絶縁膜の生成方法
は各種のＣＶＤ法により形成されている。
例えば、Ｓ ｉ ３ Ｎ ４膜は、Ｓ ｉ Ｈ，（モノ
ノラン）とＮ Ｈｙ （アンモニア）などのｌ昆合ガス
を用い、数Ｔ ｏｒｒの圧力の下で７５０〜９５０℃に
加部した３１基板の上に熱分解によって堆積しご以下、
この方法を“ＬＰ−ＣＶＤ法（低圧ＣＶＤ法）と称し、
該方法により形成された膜を“ＬＰＳｉ３Ｎ＜ ”と
称す。〕、選択酸化用マスクやキャパシタ絶縁膜として
用いられている。
ノラン）とＮ Ｈｙ （アンモニア）などのｌ昆合ガス
を用い、数Ｔ ｏｒｒの圧力の下で７５０〜９５０℃に
加部した３１基板の上に熱分解によって堆積しご以下、
この方法を“ＬＰ−ＣＶＤ法（低圧ＣＶＤ法）と称し、
該方法により形成された膜を“ＬＰＳｉ３Ｎ＜ ”と
称す。〕、選択酸化用マスクやキャパシタ絶縁膜として
用いられている。
またＳｉＮ膜は、例えばＳ ｉ Ｈ４（モノンラン）と
Ｎ Ｈ３（アンモニア）やＮＺ（窒素）との混合ガスを
０． Ｉ Ｔｏｒｒ台の圧力の下コンデンサー型の平行
平板電極間に導入し、この電極に高周波電圧を印加して
プラズマを発生させ、これらのガスを励起・分解し、２
５０〜３００℃に加熱した基板上に堆積しく以下、この
方法を“Ｐ−ＣＶＤ法（プラズマＣＶＤ法）”と称し、
該方法により形成された膜を“Ｐ−５ｉＮ”と称す。）
、半導体素子のバシベーノヨン膜として用いられている
。
Ｎ Ｈ３（アンモニア）やＮＺ（窒素）との混合ガスを
０． Ｉ Ｔｏｒｒ台の圧力の下コンデンサー型の平行
平板電極間に導入し、この電極に高周波電圧を印加して
プラズマを発生させ、これらのガスを励起・分解し、２
５０〜３００℃に加熱した基板上に堆積しく以下、この
方法を“Ｐ−ＣＶＤ法（プラズマＣＶＤ法）”と称し、
該方法により形成された膜を“Ｐ−５ｉＮ”と称す。）
、半導体素子のバシベーノヨン膜として用いられている
。
更にＰＳＧ膜は、例えばＳ ｉ Ｈ，（モノンラン）と
０２（酸素）やＮｏ（亜酸化窒素）にＰＨ３（フォスフ
イン）のようなドーピングガスを添加した混合ガスを用
い、１〜７６０ Ｔｏｒｒの圧力の下で３５０〜４５０
℃に加勢した基板表面上に熱分解によって堆積しＣ以下
、この方法を°ＬＰ又はＡＰ−ＣＶＤ法（低圧又は高圧
ＣＶＤ法）”と称し、この方法により形成された膜を“
ＬＰ又はＡＰ−ＰＳＧ”と称す。〕、眉間絶縁膜として
用いられている。
０２（酸素）やＮｏ（亜酸化窒素）にＰＨ３（フォスフ
イン）のようなドーピングガスを添加した混合ガスを用
い、１〜７６０ Ｔｏｒｒの圧力の下で３５０〜４５０
℃に加勢した基板表面上に熱分解によって堆積しＣ以下
、この方法を°ＬＰ又はＡＰ−ＣＶＤ法（低圧又は高圧
ＣＶＤ法）”と称し、この方法により形成された膜を“
ＬＰ又はＡＰ−ＰＳＧ”と称す。〕、眉間絶縁膜として
用いられている。
しかしながら、Ｌ Ｐ Ｓ ｉｉ Ｎ ａやＬＰ又は
ＡＰＰＳＧの場合は基板加勢温度が高温であるために、
不純物分布を乱しやすい；長時間行うと熱誘起欠陥を起
こしやすい、等の問題がある。またＰＳｉＮの場合には
、イオン衝撃による基板のダメージのために電気的特性
を劣化させてしまう。
ＡＰＰＳＧの場合は基板加勢温度が高温であるために、
不純物分布を乱しやすい；長時間行うと熱誘起欠陥を起
こしやすい、等の問題がある。またＰＳｉＮの場合には
、イオン衝撃による基板のダメージのために電気的特性
を劣化させてしまう。
プラズマ特有の挿入反応によって生ずる大きな応力は、
素子の高集積化に伴って微細化するＡｌ配線のストレス
マイグレーンヨンによる断線の原因になる；Ｐ−５ｉＮ
膜の少なくない水素コンタミネーションは電気的特性の
変動要因になる；等の問題がある。
素子の高集積化に伴って微細化するＡｌ配線のストレス
マイグレーンヨンによる断線の原因になる；Ｐ−５ｉＮ
膜の少なくない水素コンタミネーションは電気的特性の
変動要因になる；等の問題がある。
更に、Ｐ−３ｉＮとＩ−Ｐ ５ｉｚＮ、とは同種の膜
であるにもかかわらず、夫々に要請される性能が大きく
異なっているため、全く異なった製造装置を用いなけれ
ばならない。
であるにもかかわらず、夫々に要請される性能が大きく
異なっているため、全く異なった製造装置を用いなけれ
ばならない。
ところで最近、非対称容量結合型ＲＦプラズマで原料ガ
スを分解反応させ、光の照射された基板上に成膜する方
法（以下、“混成励起ＣＶＤ法“とする。）が提案され
ている。この方法によれば光照射による基板の温度上昇
は３００℃で、応力はＬＰ ５ｉｉＮａの場合の１１
５に減少し、水素含有率等の他の膜質の面ではＬＰ−３
ｊｚＮａの場合と同等の膜が得られたため、得られた膜
はＬＰＳ ｉ３ Ｎ ｍが用いられる用途に充分適用で
きるものである。しかし、Ｐ−５ｉＮが使われているパ
ノヘーシａン膜として用いるためには、応力が引張であ
るので不充分である。
スを分解反応させ、光の照射された基板上に成膜する方
法（以下、“混成励起ＣＶＤ法“とする。）が提案され
ている。この方法によれば光照射による基板の温度上昇
は３００℃で、応力はＬＰ ５ｉｉＮａの場合の１１
５に減少し、水素含有率等の他の膜質の面ではＬＰ−３
ｊｚＮａの場合と同等の膜が得られたため、得られた膜
はＬＰＳ ｉ３ Ｎ ｍが用いられる用途に充分適用で
きるものである。しかし、Ｐ−５ｉＮが使われているパ
ノヘーシａン膜として用いるためには、応力が引張であ
るので不充分である。
本発明は、上述の従来の混成励起ＣＶＤ法における諸問
題を解決し、各種の特性に冨み、汎用性のある窒化ソリ
２コン絶縁膜の形成を可能にする成膜方法を提供するこ
とを目的とするものである。
題を解決し、各種の特性に冨み、汎用性のある窒化ソリ
２コン絶縁膜の形成を可能にする成膜方法を提供するこ
とを目的とするものである。
すなわち、本発明の王たる目的は、ＬＯＧＯ３（Ｌｏｃ
ａｌ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓ １ｌｉｃｏｎ）
マスクやキャパシタ絶縁膜を得るについてＬＰ−ＣＶＤ
法よりも優れている混成励起ＣＶＤ法を用い、パンヘー
ンヨン膜としても好適に使用することのできるＳｉＮ膜
、Ｓ ｉ ＊ Ｎ−膜等の絶縁膜の形成を可能にする方
法を提供することにある。
ａｌ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓ １ｌｉｃｏｎ）
マスクやキャパシタ絶縁膜を得るについてＬＰ−ＣＶＤ
法よりも優れている混成励起ＣＶＤ法を用い、パンヘー
ンヨン膜としても好適に使用することのできるＳｉＮ膜
、Ｓ ｉ ＊ Ｎ−膜等の絶縁膜の形成を可能にする方
法を提供することにある。
本発明者は、従来の混成励起ＣＶＤ法における問題を解
決し、上述の目的を達成する混成励起ＣＶＤ法を確立す
べく鋭意研究を重ねた結果、第１図に示すように基板へ
の光照射の照度を下げて膜中の水素含有率を制御する場
合、得られる膜の圧縮応力と咳膜の成膜時基板に対して
照射する光の照度との間には第２図に示す関係があるこ
とを見い出し、この知見に基づいて更に検討したところ
、成膜用基板に対して照射する光の照度を下げて成膜す
る膜中の水素の含有量を制御するようにする場合、バシ
ヘーノヨン膜として好適なストレスフリーのＳｉＮ膜ま
たはＳ ｉ ｚ Ｎ ４膜が形成できる知見を得るに至
った。
決し、上述の目的を達成する混成励起ＣＶＤ法を確立す
べく鋭意研究を重ねた結果、第１図に示すように基板へ
の光照射の照度を下げて膜中の水素含有率を制御する場
合、得られる膜の圧縮応力と咳膜の成膜時基板に対して
照射する光の照度との間には第２図に示す関係があるこ
とを見い出し、この知見に基づいて更に検討したところ
、成膜用基板に対して照射する光の照度を下げて成膜す
る膜中の水素の含有量を制御するようにする場合、バシ
ヘーノヨン膜として好適なストレスフリーのＳｉＮ膜ま
たはＳ ｉ ｚ Ｎ ４膜が形成できる知見を得るに至
った。
本発明は該知見に基づいて更なる研究を行った結果完成
に至ったものであり、その骨子とするところは、成膜用
の原料ガスをプラズマで分解すると同時に堆積膜を形成
する基板の表面に光を照度を変化させながら照射して成
膜を行うことを特徴とする汎用性のある機能性窒化ンリ
コン膜の形成方法である。
に至ったものであり、その骨子とするところは、成膜用
の原料ガスをプラズマで分解すると同時に堆積膜を形成
する基板の表面に光を照度を変化させながら照射して成
膜を行うことを特徴とする汎用性のある機能性窒化ンリ
コン膜の形成方法である。
以下、本発明の方法について、図面を用いて詳しく説明
するが、本発明はこれにより何隻限定されるものではな
い。
するが、本発明はこれにより何隻限定されるものではな
い。
第１図は、本発明の方法を実施するのに通した混成励起
ＣＶＤ法による絶縁膜形成装置の典型的１例を示すもの
であり、図中、１は高周波電圧を印加しプラズマを発生
させるＲＦ’ｆ；ｉ極、２は光源、３は楕円ミラー、４
はＮＤフィルターのような減光素子、５は基板、６は基
板保持具、７は基板保持具を回転させるための回転機構
、８は原料ガス導入管、９は排気孔である。
ＣＶＤ法による絶縁膜形成装置の典型的１例を示すもの
であり、図中、１は高周波電圧を印加しプラズマを発生
させるＲＦ’ｆ；ｉ極、２は光源、３は楕円ミラー、４
はＮＤフィルターのような減光素子、５は基板、６は基
板保持具、７は基板保持具を回転させるための回転機構
、８は原料ガス導入管、９は排気孔である。
ｍＷ置を用いた膜形成方法は以下のようにして行われる
。
。
すなわち、まず、排気孔９に連通ずる排気手段（図示せ
ず）により装置内の成膜室を排気する。
ず）により装置内の成膜室を排気する。
こうしたところへ、原料ガス導入管８を介して原料ガス
を導入し、ＲＦ電極１に高周波電圧を印加し、プラズマ
を発生させる。光ｆ１２から発生した光は、楕円ミラー
３によって反射され、減光素子４に達する。減光素子４
により照度調整された光は基板５表面に到達し、プラズ
マによって分解して発生した活性種により基板５上に薄
膜が形成される。なお、基板５は基板保持具６に載置さ
れており、該基板保持具６を回転機構７によって回転せ
しめることにより、複数の基板５．５．・・・の上に均
一な堆積膜が形成できる。
を導入し、ＲＦ電極１に高周波電圧を印加し、プラズマ
を発生させる。光ｆ１２から発生した光は、楕円ミラー
３によって反射され、減光素子４に達する。減光素子４
により照度調整された光は基板５表面に到達し、プラズ
マによって分解して発生した活性種により基板５上に薄
膜が形成される。なお、基板５は基板保持具６に載置さ
れており、該基板保持具６を回転機構７によって回転せ
しめることにより、複数の基板５．５．・・・の上に均
一な堆積膜が形成できる。
実施班上
第１図に示す装置を用い、基板としてシリコン基板を用
いた。また、原料ガスとしては、窒素ガスを２４０ｓｃ
ｃｍ、 モノンランガスを４０３ＣＣＯ１流し、成膜
室内の操作圧は１Ｏ−２Ｔｏｒｒに保った。更に、ＲＦ
電極ｌには１３．５６ＭＨｚの高周波電圧をｌｋＷ印加
し、光源２としてＸｅランプを用い、減光素子４として
ＮＤフィルターを用い、基板５に照度０．３５Ｗ／−の
光を照射した。
いた。また、原料ガスとしては、窒素ガスを２４０ｓｃ
ｃｍ、 モノンランガスを４０３ＣＣＯ１流し、成膜
室内の操作圧は１Ｏ−２Ｔｏｒｒに保った。更に、ＲＦ
電極ｌには１３．５６ＭＨｚの高周波電圧をｌｋＷ印加
し、光源２としてＸｅランプを用い、減光素子４として
ＮＤフィルターを用い、基板５に照度０．３５Ｗ／−の
光を照射した。
こうして、５分間膜形成を行ったところ、ノリコン基板
上にＳｉＮ膜が６５００±２００人の厚さに形成された
。
上にＳｉＮ膜が６５００±２００人の厚さに形成された
。
得られた膜について特性を評価したところ、密度２．８
ｇ／ｃｍ’、緩衝フン酸によるエツチング速度１００人
／ｓｉｎ、水素含有率１０原子％、内部応力４ Ｘ １
０＠ｄｙｎ ／ＣＩＪ圧縮のストレスフリーであり、従
来のＰ−ＣＶＤ法により形成される膜（密度２，０〜２
．８ｇ／口３、エツチング速度２００〜３００人／ｓｉ
ｎ、水素含有率１５〜４０原子％、内部応力１〜８ Ｘ
１０’ ｄｙｎ ／ｃ１１！圧縮）よりも優れたパシ
ヘーシゴン用として最適なＳｉＮ膜が形成されたことが
明らかとなった。
ｇ／ｃｍ’、緩衝フン酸によるエツチング速度１００人
／ｓｉｎ、水素含有率１０原子％、内部応力４ Ｘ １
０＠ｄｙｎ ／ＣＩＪ圧縮のストレスフリーであり、従
来のＰ−ＣＶＤ法により形成される膜（密度２，０〜２
．８ｇ／口３、エツチング速度２００〜３００人／ｓｉ
ｎ、水素含有率１５〜４０原子％、内部応力１〜８ Ｘ
１０’ ｄｙｎ ／ｃ１１！圧縮）よりも優れたパシ
ヘーシゴン用として最適なＳｉＮ膜が形成されたことが
明らかとなった。
次に、ＮＤフィルターをはずした以外は、前述の操作と
同様の操作を行い、基板５上に０．６Ｗ／−の光を照射
し、同様の評価を行った。その結果、密度３．１ｇ／ａ
ｍ’、エツチング速度１０人／ｍｉｎ、水素含有率５原
子％、内部応力３ｘｌＯ９ｄｙｎ／ｄ引張であり、従来
のＬＰ−ＣＶＤ法により得られる膜（密度２．８〜３．
１ ｇ／ａ＋＋３、エツチング速度１０〜１５人／ｓｉ
ｎ、水素含有率５原子％、内部応力１．２〜１．８ Ｘ
１０１０ｄｙｎ ／−引張）よりも優れたＳｉ３Ｎ、
膜であることが判明した。
同様の操作を行い、基板５上に０．６Ｗ／−の光を照射
し、同様の評価を行った。その結果、密度３．１ｇ／ａ
ｍ’、エツチング速度１０人／ｍｉｎ、水素含有率５原
子％、内部応力３ｘｌＯ９ｄｙｎ／ｄ引張であり、従来
のＬＰ−ＣＶＤ法により得られる膜（密度２．８〜３．
１ ｇ／ａ＋＋３、エツチング速度１０〜１５人／ｓｉ
ｎ、水素含有率５原子％、内部応力１．２〜１．８ Ｘ
１０１０ｄｙｎ ／−引張）よりも優れたＳｉ３Ｎ、
膜であることが判明した。
以上の実施例からも明らかなように、同一の装置を用い
ても光照度を変えるだけで、複数の用途に対応し、それ
ぞれの用途に適した膜が形成し得ることが判明した。
ても光照度を変えるだけで、複数の用途に対応し、それ
ぞれの用途に適した膜が形成し得ることが判明した。
前述のごとく、本発明の方法によれば、光照度を変更す
るという簡単な操作によって、複数の用途に対応し、そ
れぞれの用途について従来のＣＶＤ法によるよりも優れ
たＳｉＮまたはＳ ｉ ｚ Ｎ ４等の機能性薄膜形成
が可能となる。
るという簡単な操作によって、複数の用途に対応し、そ
れぞれの用途について従来のＣＶＤ法によるよりも優れ
たＳｉＮまたはＳ ｉ ｚ Ｎ ４等の機能性薄膜形成
が可能となる。
第１図は、成膜時照射する光の照度と形成される膜中の
水素含有率の関係を示したグラフである。 第２図は、成膜時照射する光の照度と形成される膜の圧
縮応力の関係を示すグラフである。 第３図は、本発明の方法を実施するのに適した混成励起
ＣＶＤ法による薄膜形成装置の典型的１例を示す模式的
断面図である。 第３図において、１・・ＲＦ電極、２・・・光源、３・
・・楕円ミラー、４・・・減光素子、５・・・基板、６
・・・基板保持具、７・・・回転機構、８・・・原料ガ
ス導入管、９・・・排気孔。
水素含有率の関係を示したグラフである。 第２図は、成膜時照射する光の照度と形成される膜の圧
縮応力の関係を示すグラフである。 第３図は、本発明の方法を実施するのに適した混成励起
ＣＶＤ法による薄膜形成装置の典型的１例を示す模式的
断面図である。 第３図において、１・・ＲＦ電極、２・・・光源、３・
・・楕円ミラー、４・・・減光素子、５・・・基板、６
・・・基板保持具、７・・・回転機構、８・・・原料ガ
ス導入管、９・・・排気孔。
Claims (1)
- 成膜用の原料ガスをプラズマで分解すると同時に、堆積
膜を形成する基板の表面に光を照度を変化させながら照
射して成膜を行うことを特徴とする汎用性のある機能性
窒化シリコン膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17272990A JPH0463278A (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | 汎用性のある機能性窒化シリコン膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17272990A JPH0463278A (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | 汎用性のある機能性窒化シリコン膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0463278A true JPH0463278A (ja) | 1992-02-28 |
Family
ID=15947245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17272990A Pending JPH0463278A (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | 汎用性のある機能性窒化シリコン膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0463278A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015515744A (ja) * | 2012-03-09 | 2015-05-28 | エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | ディスプレイ・デバイスのためのバリア材料 |
-
1990
- 1990-07-02 JP JP17272990A patent/JPH0463278A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015515744A (ja) * | 2012-03-09 | 2015-05-28 | エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | ディスプレイ・デバイスのためのバリア材料 |
| JP2017022385A (ja) * | 2012-03-09 | 2017-01-26 | エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | ディスプレイ・デバイスのためのバリア材料 |
| JP2017195376A (ja) * | 2012-03-09 | 2017-10-26 | バーサム マテリアルズ ユーエス，リミティド ライアビリティ カンパニー | ディスプレイ・デバイスのためのバリア材料 |
| US10319862B2 (en) | 2012-03-09 | 2019-06-11 | Versum Materials Us, Llc | Barrier materials for display devices |
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