JPH0475654B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0475654B2 JPH0475654B2 JP58113751A JP11375183A JPH0475654B2 JP H0475654 B2 JPH0475654 B2 JP H0475654B2 JP 58113751 A JP58113751 A JP 58113751A JP 11375183 A JP11375183 A JP 11375183A JP H0475654 B2 JPH0475654 B2 JP H0475654B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- discharge
- semiconductor wafer
- carbon electrode
- plasma cvd
- reaction vessel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は半導体装置の製造に使用されるプラズ
マCVD装置の改良に関する。
マCVD装置の改良に関する。
IC等の半導体装置の製造工程には、半導体ウ
エハー上にシリコン酸化膜、シリコン窒化膜等の
絶縁膜、あるいは多結晶シリコン層等を気相成長
させる工程が含まれている。これは、一般にケミ
カル・ベイパー・デイポジシヨン（CVD法）と
称され、CVD装置を用いて行なわれている。こ
のCVD装置としては加熱反応型のCVD装置の
外、プラズマCVD装置も用いられている。
エハー上にシリコン酸化膜、シリコン窒化膜等の
絶縁膜、あるいは多結晶シリコン層等を気相成長
させる工程が含まれている。これは、一般にケミ
カル・ベイパー・デイポジシヨン（CVD法）と
称され、CVD装置を用いて行なわれている。こ
のCVD装置としては加熱反応型のCVD装置の
外、プラズマCVD装置も用いられている。
第１図Ａは従来のプラズマCVD装置を示す上
面図である。同図において、１は石英製の円筒状
反応容器である。該反応容器１には反応ガスの導
入管２および排出管３が設けられている。また、
反応容器１の内部にはカーボン電極板４1〜４5が
第１図Ｃに示すようにして平行に設けられてい
る。これらのカーボン電極板４1〜４5は、隣接す
るカーボン電極板４1と４2，４2と４3，４3と４4，
４4と４5間に高周波電圧が印加されるように、
夫々高周波電源５に接続されている。そして、カ
ーボン電極板４1〜４5の対向面には半導体ウエハ
ーを設置するための凹部（所謂座ぐり）と固定用
のツメが複数形成されている。
面図である。同図において、１は石英製の円筒状
反応容器である。該反応容器１には反応ガスの導
入管２および排出管３が設けられている。また、
反応容器１の内部にはカーボン電極板４1〜４5が
第１図Ｃに示すようにして平行に設けられてい
る。これらのカーボン電極板４1〜４5は、隣接す
るカーボン電極板４1と４2，４2と４3，４3と４4，
４4と４5間に高周波電圧が印加されるように、
夫々高周波電源５に接続されている。そして、カ
ーボン電極板４1〜４5の対向面には半導体ウエハ
ーを設置するための凹部（所謂座ぐり）と固定用
のツメが複数形成されている。
上記のプラズマCVD装置により、半導体ウエ
ハーの表面に例えばシリコン窒化膜を気相成長す
る際には、まず処理すべき半導体ウエハーをカー
ボン電極板４1〜４5の座ぐりに設置する。第１図
Ｂはこの状態を示す部分拡大上面図であり、第１
図Ｃは更にその一部を示す斜視図である。なお、
１０は設置された半導体ウエハーで、該半導体ウ
エハー１０は更に図示しない固定ヅメにより固定
されている。続いて、例えば〜350℃の加熱状態
を維持しつつ真空引きにより反応容器１内部を減
圧し（例えば2Torr）、ガス導入管２から反応ガ
スとしてアンモニア（NH3）およびシラン
（SiH4）を導入する。反応ガスの導入条件は、例
えばNH3を1200SCCM、SiH4を150SCCMとす
る。続いて、隣接するカーボン電極板間に高周波
電圧を印加し（例えば450kHz、250mA、デユー
テイー1/2の間欠印加）、対向電極間でグロー放電
を行なう。この放電により、対向電極間の反応ガ
ス（NH3，SiH4）はプラズマ化され、励起され
た活性な反応種が形成される。そして、この活性
化した反応種（大部分はラジカルであり、一部イ
オンを含む）間の反応により窒化シリコン
（Si3N4）が生成し、該Si3N4は夫々の半導体ウエ
ハー１０に被着してシリコン窒化膜に成長する。
ハーの表面に例えばシリコン窒化膜を気相成長す
る際には、まず処理すべき半導体ウエハーをカー
ボン電極板４1〜４5の座ぐりに設置する。第１図
Ｂはこの状態を示す部分拡大上面図であり、第１
図Ｃは更にその一部を示す斜視図である。なお、
１０は設置された半導体ウエハーで、該半導体ウ
エハー１０は更に図示しない固定ヅメにより固定
されている。続いて、例えば〜350℃の加熱状態
を維持しつつ真空引きにより反応容器１内部を減
圧し（例えば2Torr）、ガス導入管２から反応ガ
スとしてアンモニア（NH3）およびシラン
（SiH4）を導入する。反応ガスの導入条件は、例
えばNH3を1200SCCM、SiH4を150SCCMとす
る。続いて、隣接するカーボン電極板間に高周波
電圧を印加し（例えば450kHz、250mA、デユー
テイー1/2の間欠印加）、対向電極間でグロー放電
を行なう。この放電により、対向電極間の反応ガ
ス（NH3，SiH4）はプラズマ化され、励起され
た活性な反応種が形成される。そして、この活性
化した反応種（大部分はラジカルであり、一部イ
オンを含む）間の反応により窒化シリコン
（Si3N4）が生成し、該Si3N4は夫々の半導体ウエ
ハー１０に被着してシリコン窒化膜に成長する。
上記従来のプラズマCVD装置では、図示のよ
うにカーボン電極板４1〜４5の夫々に複数枚の半
導体ウエハー１０を設置するため、次のような問
題があつた。
うにカーボン電極板４1〜４5の夫々に複数枚の半
導体ウエハー１０を設置するため、次のような問
題があつた。
即ち、カーボン電極板４1〜４5は夫々面積が比
較的大きいから、対向するカーボン電極間での放
電は均一には開始されず、放電し易い部分で局部
的に放電が開始される。すると、放電部位では自
由電子やイオンが発生して導電性が増大して増々
放電を生じ易くなるため、放電電流はこの部分に
集中することになる。第２図は、こうして不均一
な放電を生じている状態を示す説明図であり、図
中斜線を施した部分が放電領域、矢印は反応ガス
（例えば窒化シリコン膜形成の際のNH4、SiH4）
の流れを示す。
較的大きいから、対向するカーボン電極間での放
電は均一には開始されず、放電し易い部分で局部
的に放電が開始される。すると、放電部位では自
由電子やイオンが発生して導電性が増大して増々
放電を生じ易くなるため、放電電流はこの部分に
集中することになる。第２図は、こうして不均一
な放電を生じている状態を示す説明図であり、図
中斜線を施した部分が放電領域、矢印は反応ガス
（例えば窒化シリコン膜形成の際のNH4、SiH4）
の流れを示す。
このような放電電流の不均一が生じると、例え
ばNH4、SiH4等の反応ガスから生じる活性反応
種の量が不均一となり、半導体ウエハー１０の表
面に成長するCVD膜の膜厚が、個々のウエハー
間でばらつきを生じてしまう。因みに、既述した
条件で膜厚1μｍのシリコン窒化膜を形成する場
合、半導体ウエハー間の膜厚のばらつきは±20％
以上にも達する。
ばNH4、SiH4等の反応ガスから生じる活性反応
種の量が不均一となり、半導体ウエハー１０の表
面に成長するCVD膜の膜厚が、個々のウエハー
間でばらつきを生じてしまう。因みに、既述した
条件で膜厚1μｍのシリコン窒化膜を形成する場
合、半導体ウエハー間の膜厚のばらつきは±20％
以上にも達する。
上記問題を解消する一つの方法として、反応容
器１の内部を高真空とすることにより、反応種の
拡散距離を大きくすることが考えられる。しかし
ながら、この場合には成長するCVD膜の膜質が
変化し、特に膜の応力が大きくなるため半導体素
子の特性、あるいは信頼性上好ましくない影響を
与えるといつた別の問題が発生する。
器１の内部を高真空とすることにより、反応種の
拡散距離を大きくすることが考えられる。しかし
ながら、この場合には成長するCVD膜の膜質が
変化し、特に膜の応力が大きくなるため半導体素
子の特性、あるいは信頼性上好ましくない影響を
与えるといつた別の問題が発生する。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、複
数個の半導体ウエハーを反応容器内に設置し、一
つの高周波電源によりこれら夫々の半導体ウエハ
ー設置位置に放電を生じさせるようにしたプラズ
マCVD装置において、膜質の劣化を伴うことな
く、各半導体ウエハー間での膜厚のばらつきを抑
制することを目的とするものである。
数個の半導体ウエハーを反応容器内に設置し、一
つの高周波電源によりこれら夫々の半導体ウエハ
ー設置位置に放電を生じさせるようにしたプラズ
マCVD装置において、膜質の劣化を伴うことな
く、各半導体ウエハー間での膜厚のばらつきを抑
制することを目的とするものである。
本発明によるプラズマCVD装置は、反応ガス
導入管および排出管を備えた石英製の反応容器
と、該反応容器内に設けられた複数の半導体ウエ
ハー設置部位と、該半導体ウエハー設置部位の
夫々に設けられた放電電極と、これら夫々の放電
電極に高周波電圧を供給する共通の高周波電源と
を具備し、前記各半導体ウエハー設置部位の放電
電極が電気的に分離されていると共に、これら各
放電電極と前記高周波電源との間には電流制限器
が直列に設けられていることを特徴とするもので
ある。
導入管および排出管を備えた石英製の反応容器
と、該反応容器内に設けられた複数の半導体ウエ
ハー設置部位と、該半導体ウエハー設置部位の
夫々に設けられた放電電極と、これら夫々の放電
電極に高周波電圧を供給する共通の高周波電源と
を具備し、前記各半導体ウエハー設置部位の放電
電極が電気的に分離されていると共に、これら各
放電電極と前記高周波電源との間には電流制限器
が直列に設けられていることを特徴とするもので
ある。
上記本発明のプラズマCVD装置では、各半導
体ウエハー毎に放電電極を分離し、かつ電流制限
器を設けたため、特定のウエハー設置領域に放電
流が集中するのを防止でき、従つて各半導体ウエ
ハー間におけるCVD成長膜厚のばらつきが抑制
される。
体ウエハー毎に放電電極を分離し、かつ電流制限
器を設けたため、特定のウエハー設置領域に放電
流が集中するのを防止でき、従つて各半導体ウエ
ハー間におけるCVD成長膜厚のばらつきが抑制
される。
なお、本発明における電流制限器としては、例
えば抵抗、定電流ダイオード、フイードバツクに
よる電流制御器等の公知のものを用いればよい。
えば抵抗、定電流ダイオード、フイードバツクに
よる電流制御器等の公知のものを用いればよい。
以下、第３図を参照して本発明の一実施例を説
明する。
明する。
第３図は本発明の一実施例になるプラズマ
CVD装置を示す説明図である。同図において、
１１は第１のカーボン電極板である。該第１のカ
ーボン電極板１１には複数の座ぐりが形成され、
夫々の座ぐりには半導体ウエハー１０が設置さ
れ、図示しない固定ヅメで固定されるようになつ
ている。そして、この第１のカーボン電極板１１
は図示しない石英製の反応容器内に第１図Ｃで示
したと同様にして設置されている。他方、この第
１のカーボン電極板１１の半導体ウエハー設置位
置に対向して、第２のカーボン電極板１２…が配
設されている。これら第２のカーボン電極板１２
…は相互に電気的に絶縁されており、夫々一枚の
半導体ウエハー１０が設置されるように座ぐりが
形成されている。前記第１のカーボン電極板１１
は高周波電源１３の一端に接続され、また前記第
２のカーボン電極板１２…は夫々定電流ダイオー
ド１４…を介して高周周波電源１３の他端に接続
されている。
CVD装置を示す説明図である。同図において、
１１は第１のカーボン電極板である。該第１のカ
ーボン電極板１１には複数の座ぐりが形成され、
夫々の座ぐりには半導体ウエハー１０が設置さ
れ、図示しない固定ヅメで固定されるようになつ
ている。そして、この第１のカーボン電極板１１
は図示しない石英製の反応容器内に第１図Ｃで示
したと同様にして設置されている。他方、この第
１のカーボン電極板１１の半導体ウエハー設置位
置に対向して、第２のカーボン電極板１２…が配
設されている。これら第２のカーボン電極板１２
…は相互に電気的に絶縁されており、夫々一枚の
半導体ウエハー１０が設置されるように座ぐりが
形成されている。前記第１のカーボン電極板１１
は高周波電源１３の一端に接続され、また前記第
２のカーボン電極板１２…は夫々定電流ダイオー
ド１４…を介して高周周波電源１３の他端に接続
されている。
上記実施例のプラズマCVD装置によれば、第
１のカーボン電極１１と夫々の第２のカーボン電
極１２…との間に高周波電圧を印加した場合、特
定の半導体ウエハー設置領域で放電が開始されて
この領域の導電性が高まつたとしても、定電流ダ
イオード１４の作用により当該放電領域に流れる
電流は一定値を越えないように抑制され、それ以
上の電流集中は回避される。従つて、電源ライン
１５の電圧レベルが低下せずに維持されるため、
引き続き他の半導体ウエハー設置領域でも放電が
開始され、全面放電が可能となる。こうして、全
ウエハー設置位置について均一に放電が生じ、反
応ガスがプラズマ化されるから、各半導体ウエハ
ー１０…間におけるCVD成長膜の膜厚のばらつ
きは顕著に抑制される。
１のカーボン電極１１と夫々の第２のカーボン電
極１２…との間に高周波電圧を印加した場合、特
定の半導体ウエハー設置領域で放電が開始されて
この領域の導電性が高まつたとしても、定電流ダ
イオード１４の作用により当該放電領域に流れる
電流は一定値を越えないように抑制され、それ以
上の電流集中は回避される。従つて、電源ライン
１５の電圧レベルが低下せずに維持されるため、
引き続き他の半導体ウエハー設置領域でも放電が
開始され、全面放電が可能となる。こうして、全
ウエハー設置位置について均一に放電が生じ、反
応ガスがプラズマ化されるから、各半導体ウエハ
ー１０…間におけるCVD成長膜の膜厚のばらつ
きは顕著に抑制される。
因みに、従来のプラズマCVD装置について既
述したと同じ条件で膜厚1μｍのシリコン窒化膜
を形成した場合、半導体ウエハー間における膜厚
のばらつきは±５％以内に抑制することが予測さ
れる。従来のプラズマCVD装置の場合には±20
％以上のばらつきが生じていたことからすれば、
これは極めて顕著な改善効果と言える。
述したと同じ条件で膜厚1μｍのシリコン窒化膜
を形成した場合、半導体ウエハー間における膜厚
のばらつきは±５％以内に抑制することが予測さ
れる。従来のプラズマCVD装置の場合には±20
％以上のばらつきが生じていたことからすれば、
これは極めて顕著な改善効果と言える。
以上詳述したように、本発明によるプラズマ
CVD装置によれば、該装置内で同時に複数個の
半導体ウエハーを設置してプラズマCVD法を行
なうに際し、ウエハー間におけるCVD成長膜の
膜厚のばらつきを抑え、かつ膜質を維持できると
いつた顕著な効果が得られるものである。
CVD装置によれば、該装置内で同時に複数個の
半導体ウエハーを設置してプラズマCVD法を行
なうに際し、ウエハー間におけるCVD成長膜の
膜厚のばらつきを抑え、かつ膜質を維持できると
いつた顕著な効果が得られるものである。
第１図Ａは従来のプラズマCVD装置を示す上
面図であり、同図Ｂはその部分拡大上面図にして
同図Ｃは更にその一部を示す斜視図、第２図は第
１図Ａ，Ｂの従来のプラズマCVD装置の問題点
を示す説明図、第３図は本発明の一実施例になる
プラズマCVD装置の説明図である。 １０…半導体ウエハー、１１…第１のカーボン
電極板、１２…第２のカーボン電極板、１３…高
周波電源、１４…定電流ダイオード、１５…電源
ライン。
面図であり、同図Ｂはその部分拡大上面図にして
同図Ｃは更にその一部を示す斜視図、第２図は第
１図Ａ，Ｂの従来のプラズマCVD装置の問題点
を示す説明図、第３図は本発明の一実施例になる
プラズマCVD装置の説明図である。 １０…半導体ウエハー、１１…第１のカーボン
電極板、１２…第２のカーボン電極板、１３…高
周波電源、１４…定電流ダイオード、１５…電源
ライン。
Claims (1)
- １ 反応ガスの導入管および排出管を備えた石英
製の反応容器と、該反応容器内に設けられた複数
の半導体ウエハー設置部位と、該半導体設置部位
の夫々に設けられた放電電極と、これら夫々の放
電電極に高周波電圧を供給して高周波放電を生じ
させることにより、前記反応ガスをプラズマ化す
るための共通の高周波電源とを具備し、前記各半
導体ウエハー設置部位の放電電極が相互に電気的
に分離されていると共に、これら各放電電極と前
記高周波電源との間には電流制限器が直列に設け
られていることを特徴とするプラズマCVD装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58113751A JPS607134A (ja) | 1983-06-24 | 1983-06-24 | プラズマｃｖｄ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58113751A JPS607134A (ja) | 1983-06-24 | 1983-06-24 | プラズマｃｖｄ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS607134A JPS607134A (ja) | 1985-01-14 |
| JPH0475654B2 true JPH0475654B2 (ja) | 1992-12-01 |
Family
ID=14620196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58113751A Granted JPS607134A (ja) | 1983-06-24 | 1983-06-24 | プラズマｃｖｄ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS607134A (ja) |
-
1983
- 1983-06-24 JP JP58113751A patent/JPS607134A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS607134A (ja) | 1985-01-14 |
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