JPH06232113A - 半導体装置用絶縁膜の堆積方法 - Google Patents
半導体装置用絶縁膜の堆積方法Info
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- JPH06232113A JPH06232113A JP5015028A JP1502893A JPH06232113A JP H06232113 A JPH06232113 A JP H06232113A JP 5015028 A JP5015028 A JP 5015028A JP 1502893 A JP1502893 A JP 1502893A JP H06232113 A JPH06232113 A JP H06232113A
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- silicon oxide
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- oxide film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】プラズマＣＶＤ法により、集積回路用絶縁保護
膜としてストレス面で集積回路に悪影響のない程度の内
部応力となり、外部からの腐蝕性薬品に対する耐蝕性や
耐透水性の高い膜の堆積方法を提供する。 【構成】ＥＣＲプラズマＣＶＤ用装置を用い、集積回路
をまず低応力性で段差被覆性の良い酸化シリコン膜で覆
い、次いで酸化シリコン膜から耐薬品性や耐透水性の高
い窒化シリコン膜へと連続的に遷移させた膜を堆積し、
その上に窒化シリコン膜を堆積させる。
膜としてストレス面で集積回路に悪影響のない程度の内
部応力となり、外部からの腐蝕性薬品に対する耐蝕性や
耐透水性の高い膜の堆積方法を提供する。 【構成】ＥＣＲプラズマＣＶＤ用装置を用い、集積回路
をまず低応力性で段差被覆性の良い酸化シリコン膜で覆
い、次いで酸化シリコン膜から耐薬品性や耐透水性の高
い窒化シリコン膜へと連続的に遷移させた膜を堆積し、
その上に窒化シリコン膜を堆積させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、集積回路等の半導体
装置がつくりこまれたウエハ面にプラズマＣＶＤ法によ
り絶縁膜，特に絶縁保護膜を堆積させる際の堆積方法に
関する。
装置がつくりこまれたウエハ面にプラズマＣＶＤ法によ
り絶縁膜，特に絶縁保護膜を堆積させる際の堆積方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】現在集積回路等に用いられている絶縁膜
は、殆どプラズマ放電を利用したプラズマＣＶＤ法によ
り形成されている。しかしこのプラズマＣＶＤ法では、
良好な膜質を得るため、あるいは、配線等により発生し
た段差部の被覆性を確保するために、基板の温度を４０
０℃程度まで加熱する必要がある。従って昇降温の際に
残留する熱ストレスにより、基板上に形成された配線や
素子に損傷が発生することがあり問題となっている。
は、殆どプラズマ放電を利用したプラズマＣＶＤ法によ
り形成されている。しかしこのプラズマＣＶＤ法では、
良好な膜質を得るため、あるいは、配線等により発生し
た段差部の被覆性を確保するために、基板の温度を４０
０℃程度まで加熱する必要がある。従って昇降温の際に
残留する熱ストレスにより、基板上に形成された配線や
素子に損傷が発生することがあり問題となっている。
【０００３】そこで最近、基板温度が低くても良好な膜
質の絶縁膜が得られる電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒ）プラズマ法が利用され始めている。これは電子サイ
クロトロン共鳴現象により、マイクロ波のエネルギーが
電子に高効率で吸収されることを利用してプラズマを発
生させるものであり、通常のプラズマＣＶＤ法に比べプ
ラズマ密度が約２桁高くなることから、基板温度が２０
０℃以下と低い温度でも比較的良好な膜質の絶縁膜が堆
積でき、ウエハへの熱ストレスを減少させ、その損傷を
防止することが可能となる。
質の絶縁膜が得られる電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒ）プラズマ法が利用され始めている。これは電子サイ
クロトロン共鳴現象により、マイクロ波のエネルギーが
電子に高効率で吸収されることを利用してプラズマを発
生させるものであり、通常のプラズマＣＶＤ法に比べプ
ラズマ密度が約２桁高くなることから、基板温度が２０
０℃以下と低い温度でも比較的良好な膜質の絶縁膜が堆
積でき、ウエハへの熱ストレスを減少させ、その損傷を
防止することが可能となる。
【０００４】かかるＥＣＲプラズマＣＶＤ法では、プラ
ズマ生成室内で高密度なプラズマを発生させ、次にこの
プラズマを気相反応室に引き出して、これにより反応ガ
スを気相反応させながらこの室内に置かれたウエハ上に
絶縁膜を堆積する。プラズマ生成室は例えば周波数が
２．４５ＧＨｚのマイクロ波に対する空洞共振器であっ
て、このプラズマ生成室内へ反応ガスの一部を導入して
マイクロ波によって電離させ、さらに特定の強度例えば
８７５ガウスの直流磁界をかけて電離ガス中の電子サイ
クロトロン共鳴させることにより高密度プラズマを生成
する。気相反応室ではプラズマ生成室から引き出された
プラズマ雰囲気内で反応ガスを気相反応させ、この反応
生成物を例えば２００℃ウエハ面に絶縁膜として堆積さ
せる。
ズマ生成室内で高密度なプラズマを発生させ、次にこの
プラズマを気相反応室に引き出して、これにより反応ガ
スを気相反応させながらこの室内に置かれたウエハ上に
絶縁膜を堆積する。プラズマ生成室は例えば周波数が
２．４５ＧＨｚのマイクロ波に対する空洞共振器であっ
て、このプラズマ生成室内へ反応ガスの一部を導入して
マイクロ波によって電離させ、さらに特定の強度例えば
８７５ガウスの直流磁界をかけて電離ガス中の電子サイ
クロトロン共鳴させることにより高密度プラズマを生成
する。気相反応室ではプラズマ生成室から引き出された
プラズマ雰囲気内で反応ガスを気相反応させ、この反応
生成物を例えば２００℃ウエハ面に絶縁膜として堆積さ
せる。
【０００５】保護膜として使用される窒化シリコン膜を
堆積するには、プラズマ生成室には窒素を、気相反応室
にはシランを導入する。また層間絶縁膜として使用され
る酸化シリコン膜はプラズマ生成室に酸素を、気相反応
室にはシランを導入することで堆積可能である。
堆積するには、プラズマ生成室には窒素を、気相反応室
にはシランを導入する。また層間絶縁膜として使用され
る酸化シリコン膜はプラズマ生成室に酸素を、気相反応
室にはシランを導入することで堆積可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このようにＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ法は低温下で絶縁膜を堆積できる特長を備え
るが、サイクロトロン共鳴により発生するプラズマ密度
がプラズマ生成室内の空洞共振のモードや、磁界分布で
決まる特有の空間的分布を持ち、その中心部から外側部
に行くに従って減少する傾向がある。それ故このまま膜
を堆積すると、中央部が厚く周辺部が薄い膜厚分布とな
ってしまう。窒化シリコン膜の場合、これを修正しかつ
屈折率分布も同時に改善する方法として、本発明者はさ
きに、ウエハに供給する高周波電力を、総ガス流量の単
位容積（cm3)，ウエハ表面の単位面積（cm2)当り（２.5
〜８）×１０-3Ｗとした状態で気相成長室に導入するシ
ランをプラズマ生成室と気相反応室との境界近傍とウエ
ハ近傍とで流量比が３以上となる流量分布で導入するこ
とを提案した（特願平２−４０６１７０号）。同時に膜
内応力を１０×１０9 dyne／cm2 に抑えつつ膜の段差被
覆性付与に必要なウエハ表面のバイアス電位１００〜２
００Ｖを発生させることのできる成膜条件としてガス流
量比（窒素／シラン），総ガス流量の単位容積当りの高
周波電力およびガス圧力範囲を与えた。しかし、窒化シ
リコン膜の場合は、良好な膜質，段差被覆性を維持しよ
うとすると膜の内部応力をこれ以上小さくすることがで
きず、前述の熱ストレスと同じ結果となってしまう。そ
こで、本発明者は、上記提案よりもやや遅れて膜の内部
応力をさらに小さくしながら良好な膜質、段差被覆性を
付与できる方法として、高周波電力を小さくした状態で
の，内部応力が５×１０9dyne／cm2 以下の窒化シリコ
ン膜と、高周波電力を大きくした状態での，内部応力が
１０×１０9 dyne／cm2 以上の窒化シリコン膜とを交互
に成膜した多層膜の形成を提案した（特願平３−２２０
８１１号）。しかし、このように、内部応力の異なる膜
は、各層の膜厚が厚いと剥離を起こしやすくなるので、
各層をできるだけ薄く形成する必要があり、このために
所望の膜厚を得るまでに時間がかかるという問題点が生
じる。
ズマＣＶＤ法は低温下で絶縁膜を堆積できる特長を備え
るが、サイクロトロン共鳴により発生するプラズマ密度
がプラズマ生成室内の空洞共振のモードや、磁界分布で
決まる特有の空間的分布を持ち、その中心部から外側部
に行くに従って減少する傾向がある。それ故このまま膜
を堆積すると、中央部が厚く周辺部が薄い膜厚分布とな
ってしまう。窒化シリコン膜の場合、これを修正しかつ
屈折率分布も同時に改善する方法として、本発明者はさ
きに、ウエハに供給する高周波電力を、総ガス流量の単
位容積（cm3)，ウエハ表面の単位面積（cm2)当り（２.5
〜８）×１０-3Ｗとした状態で気相成長室に導入するシ
ランをプラズマ生成室と気相反応室との境界近傍とウエ
ハ近傍とで流量比が３以上となる流量分布で導入するこ
とを提案した（特願平２−４０６１７０号）。同時に膜
内応力を１０×１０9 dyne／cm2 に抑えつつ膜の段差被
覆性付与に必要なウエハ表面のバイアス電位１００〜２
００Ｖを発生させることのできる成膜条件としてガス流
量比（窒素／シラン），総ガス流量の単位容積当りの高
周波電力およびガス圧力範囲を与えた。しかし、窒化シ
リコン膜の場合は、良好な膜質，段差被覆性を維持しよ
うとすると膜の内部応力をこれ以上小さくすることがで
きず、前述の熱ストレスと同じ結果となってしまう。そ
こで、本発明者は、上記提案よりもやや遅れて膜の内部
応力をさらに小さくしながら良好な膜質、段差被覆性を
付与できる方法として、高周波電力を小さくした状態で
の，内部応力が５×１０9dyne／cm2 以下の窒化シリコ
ン膜と、高周波電力を大きくした状態での，内部応力が
１０×１０9 dyne／cm2 以上の窒化シリコン膜とを交互
に成膜した多層膜の形成を提案した（特願平３−２２０
８１１号）。しかし、このように、内部応力の異なる膜
は、各層の膜厚が厚いと剥離を起こしやすくなるので、
各層をできるだけ薄く形成する必要があり、このために
所望の膜厚を得るまでに時間がかかるという問題点が生
じる。
【０００７】このように、保護膜として薬品に強く、耐
水性も強いＥＣＲプラズマＣＶＤによる窒化シリコン膜
はこれを使用したくとも内部応力の大きさあるいは成膜
速度の面で半導体製造プロセスでの使用にいたっていな
い。一方ＥＣＲプラズマＣＶＤ法による酸化シリコン膜
は、従来のプラズマＣＶＤ法による酸化シリコン膜に比
べて図２に示したように耐水性が非常に優れており、窒
化シリコン膜と比べてもほとんど遜色がなく、段差部の
被覆性についても膜質を損なうことなく被覆形状も制御
可能である。その上膜の内部応力も集積回路に悪影響を
与える程には大きくない。しかし耐薬品性、特にフッ酸
に対しては非常に早くエッチングされてしまい、保護膜
としては不適格である。なお、図２は、ウエハ上に燐ガ
ラス（ＰＳＧ）膜を堆積させたものに、従来法によるプ
ラズマ酸化膜（Ｐ−ＳｉＯ2 ），プラズマＴＥＯＳ（テ
トラ・エトキシ・オルソ・サイレン─シラン系の原料ガ
ス）酸化膜（Ｐ−ＴＥＯＳ），ＥＣＲ酸化膜（ＥＣＲ−
ＳｉＯ2 ），従来法によるプラズマ窒化膜（Ｐ−Ｓｉ
Ｎ）を堆積し、プレッシャクッカ試験を行い、赤外線吸
収スペクトルで１３００cm-1に現れるＰ＝Ｏ（ＰとＯと
の２重結合）のピークの残存量を表した線図である。残
存量が少ないほど水分が絶縁膜に滲透したことを示す。
水性も強いＥＣＲプラズマＣＶＤによる窒化シリコン膜
はこれを使用したくとも内部応力の大きさあるいは成膜
速度の面で半導体製造プロセスでの使用にいたっていな
い。一方ＥＣＲプラズマＣＶＤ法による酸化シリコン膜
は、従来のプラズマＣＶＤ法による酸化シリコン膜に比
べて図２に示したように耐水性が非常に優れており、窒
化シリコン膜と比べてもほとんど遜色がなく、段差部の
被覆性についても膜質を損なうことなく被覆形状も制御
可能である。その上膜の内部応力も集積回路に悪影響を
与える程には大きくない。しかし耐薬品性、特にフッ酸
に対しては非常に早くエッチングされてしまい、保護膜
としては不適格である。なお、図２は、ウエハ上に燐ガ
ラス（ＰＳＧ）膜を堆積させたものに、従来法によるプ
ラズマ酸化膜（Ｐ−ＳｉＯ2 ），プラズマＴＥＯＳ（テ
トラ・エトキシ・オルソ・サイレン─シラン系の原料ガ
ス）酸化膜（Ｐ−ＴＥＯＳ），ＥＣＲ酸化膜（ＥＣＲ−
ＳｉＯ2 ），従来法によるプラズマ窒化膜（Ｐ−Ｓｉ
Ｎ）を堆積し、プレッシャクッカ試験を行い、赤外線吸
収スペクトルで１３００cm-1に現れるＰ＝Ｏ（ＰとＯと
の２重結合）のピークの残存量を表した線図である。残
存量が少ないほど水分が絶縁膜に滲透したことを示す。
【０００８】本発明の目的は、フッ酸等の腐蝕性の薬品
に対しては耐蝕性を示し、ストレス面では集積回路に悪
影響を与えない程度の内部応力となり、かつ段差被覆性
に優れ、しかも成膜時間が特に長くなることのない集積
回路用保護膜の堆積方法を提供することである。
に対しては耐蝕性を示し、ストレス面では集積回路に悪
影響を与えない程度の内部応力となり、かつ段差被覆性
に優れ、しかも成膜時間が特に長くなることのない集積
回路用保護膜の堆積方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、上記集積回路用絶縁保護膜の堆
積方法として、絶縁膜の形成に与かる雰囲気ガス中の一
部を電子サイクロトロン共鳴法によりプラズマ化して残
りのガスと反応させることにより絶縁膜を堆積させよう
とする装置にあって、まず酸化シリコン膜を堆積し、次
いで酸化シリコン膜から窒化シリコン膜へと連続的に遷
移させた膜を堆積し、その上に窒化シリコン膜を堆積さ
せる方法をとるものとする。
に、本発明においては、上記集積回路用絶縁保護膜の堆
積方法として、絶縁膜の形成に与かる雰囲気ガス中の一
部を電子サイクロトロン共鳴法によりプラズマ化して残
りのガスと反応させることにより絶縁膜を堆積させよう
とする装置にあって、まず酸化シリコン膜を堆積し、次
いで酸化シリコン膜から窒化シリコン膜へと連続的に遷
移させた膜を堆積し、その上に窒化シリコン膜を堆積さ
せる方法をとるものとする。
【００１０】この場合、酸化シリコン膜，酸化シリコン
膜から窒化シリコン膜へと連続的に遷移させた膜，窒化
シリコン膜と順に堆積させるに当り、すべて同一ウエハ
温度で堆積させるとよい。また、上記酸化シリコン膜，
遷移膜，窒化シリコン膜はそれぞれ以下の堆積条件で堆
積させると好適である。
膜から窒化シリコン膜へと連続的に遷移させた膜，窒化
シリコン膜と順に堆積させるに当り、すべて同一ウエハ
温度で堆積させるとよい。また、上記酸化シリコン膜，
遷移膜，窒化シリコン膜はそれぞれ以下の堆積条件で堆
積させると好適である。
【００１１】酸化シリコン膜の堆積条件： 酸素ガス流量 ： ３０〜４０cc／min シランガス流量 ： ２８〜３６cc／min シラン／酸素流量比： ０.8〜1.0 装置内ガス圧力 ： １〜１０mTorr マイクロ波電力 ： ４００〜１０００Ｗ 高周波電力 ： １.5〜3.5 Ｗ／cm2 （ウエハ表面単位面積当り） ウエハ温度 ： １５０〜２５０℃ 窒化シリコン膜の堆積条件： 窒素ガス流量 ： ２５０〜３５０cc／min シランガス流量 ： ２８〜３６cc／min 装置内ガス圧力 ： ４０〜１００mTorr マイクロ波電力 ： １２００〜１８００Ｗ 高周波電力 ： ０.3〜1.0 Ｗ／cm2 （ウエハ表面単位面積当り） ウエハ温度 ： １５０〜２５０℃ 遷移膜 ：酸化シリコン膜の堆積条件から窒
化シリコン膜の堆積条件へ連続的に遷移させて堆積させ
る。
化シリコン膜の堆積条件へ連続的に遷移させて堆積させ
る。
【００１２】なお、上記酸化シリコン膜，遷移膜，窒化
シリコン膜からなる絶縁膜の堆積は、プラズマ化される
ガスと、プラズマ化されたガスと反応するガスとを同一
容器内へ導入するとともにウエハを容器内に位置させて
行うようにすれば極めて好適である。
シリコン膜からなる絶縁膜の堆積は、プラズマ化される
ガスと、プラズマ化されたガスと反応するガスとを同一
容器内へ導入するとともにウエハを容器内に位置させて
行うようにすれば極めて好適である。
【００１３】
【作用】本発明の方法は、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法によ
る酸化シリコン膜の膜質と段差被覆性とに着目し、成膜
初期の膜に低応力性で段差被覆性の良い酸化シリコン膜
を使用し、中間層には酸化シリコン膜から窒化シリコン
膜へと連続的に遷移する膜を、表面近傍の膜は耐薬品性
の強い窒化シリコン膜をプラズマを停止せず、ガス組成
を換えるだけで堆積させるものである（もちろん装置内
のガス圧力やマイクロ波電力等は連続的に遷移させ
る）。これにより、外部からの腐蝕性の薬品に対しては
耐蝕性を示し、ストレス面では集積回路に悪影響を与え
ない程度の内部応力を有する保護膜とすることができ
る。
る酸化シリコン膜の膜質と段差被覆性とに着目し、成膜
初期の膜に低応力性で段差被覆性の良い酸化シリコン膜
を使用し、中間層には酸化シリコン膜から窒化シリコン
膜へと連続的に遷移する膜を、表面近傍の膜は耐薬品性
の強い窒化シリコン膜をプラズマを停止せず、ガス組成
を換えるだけで堆積させるものである（もちろん装置内
のガス圧力やマイクロ波電力等は連続的に遷移させ
る）。これにより、外部からの腐蝕性の薬品に対しては
耐蝕性を示し、ストレス面では集積回路に悪影響を与え
ない程度の内部応力を有する保護膜とすることができ
る。
【００１４】なお、上述のそれぞれの膜厚は、酸化シリ
コン膜が約５０００Å、酸化シリコン膜から窒化シリコ
ン膜へと連続的に遷移する膜を約３０００Å、そして窒
化シリコン膜を約２０００Åとし、全体として約１μｍ
の膜厚とするのが実用上望ましい。ウエハに掛ける高周
波バイアス電力としては、ウエハ表面の単位面積当たり
にして酸化シリコン膜の場合１．５〜３．５Ｗ／cm2 の
範囲が適当であり、２．０〜３．０Ｗ／cm2 の範囲とす
ることがさらに望ましい。窒化シリコン膜の場合は０．
３〜１．０Ｗ／cm2 の範囲が適当であり、０．５〜０．
７Ｗ／cm2 の範囲とすることがさらに望ましい。酸化シ
リコン膜から窒化シリコン膜へと連続的に遷移する膜の
場合は高周波バイアス電力，マイクロ波電力ともに酸化
シリコン膜の供給電力範囲から、窒化シリコン膜での供
給電力範囲まで連続的に変化させることが望ましい。
コン膜が約５０００Å、酸化シリコン膜から窒化シリコ
ン膜へと連続的に遷移する膜を約３０００Å、そして窒
化シリコン膜を約２０００Åとし、全体として約１μｍ
の膜厚とするのが実用上望ましい。ウエハに掛ける高周
波バイアス電力としては、ウエハ表面の単位面積当たり
にして酸化シリコン膜の場合１．５〜３．５Ｗ／cm2 の
範囲が適当であり、２．０〜３．０Ｗ／cm2 の範囲とす
ることがさらに望ましい。窒化シリコン膜の場合は０．
３〜１．０Ｗ／cm2 の範囲が適当であり、０．５〜０．
７Ｗ／cm2 の範囲とすることがさらに望ましい。酸化シ
リコン膜から窒化シリコン膜へと連続的に遷移する膜の
場合は高周波バイアス電力，マイクロ波電力ともに酸化
シリコン膜の供給電力範囲から、窒化シリコン膜での供
給電力範囲まで連続的に変化させることが望ましい。
【００１５】ウエハの温度は２５０℃以下であってよ
く、酸化シリコン膜でも窒化シリコン膜でも同じ温度で
成膜して良い。なお、前記酸化シリコン膜，遷移膜，窒
化シリコン膜からなる複合膜を堆積させるに際し、プラ
ズマ化されるガスと、プラズマ化されたガスと反応する
ガスとをともに同一容器，具体的にはプラズマ生成室内
に導入し、ウエハもプラズマ生成室内に位置させて堆積
させるようにすれば、プラズマ生成室内はプラズマ密度
が高く、通常のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置における気相
反応室での堆積速度と比べて堆積が高速に行われ、酸化
シリコン膜，窒化シリコン膜等の単体膜の通常の堆積時
間と同等以下の時間で堆積が可能になる。
く、酸化シリコン膜でも窒化シリコン膜でも同じ温度で
成膜して良い。なお、前記酸化シリコン膜，遷移膜，窒
化シリコン膜からなる複合膜を堆積させるに際し、プラ
ズマ化されるガスと、プラズマ化されたガスと反応する
ガスとをともに同一容器，具体的にはプラズマ生成室内
に導入し、ウエハもプラズマ生成室内に位置させて堆積
させるようにすれば、プラズマ生成室内はプラズマ密度
が高く、通常のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置における気相
反応室での堆積速度と比べて堆積が高速に行われ、酸化
シリコン膜，窒化シリコン膜等の単体膜の通常の堆積時
間と同等以下の時間で堆積が可能になる。
【００１６】
【実施例】以下、図を参照しながら本発明の実施例を具
体的に説明する。図１は本発明による絶縁膜の堆積方法
に適するＥＣＲプラズマＣＶＤ用装置の要部を例示する
ものである。図示の装置の本体は符号１０で示した真空
容器であって、内部が図では上側のプラズマ生成室１１
と下側の気相反応室１２とに大まかに分けられている。
プラズマ生成室１１にはその上部開口１３に接続された
導波管２０を介してマイクロ波ＭＷが上側から注入され
て室内で空洞共振する。またこのプラズマ生成室１１に
は、ガス導入管１４を介して窒化シリコン膜の場合は反
応ガスの一部である窒素ガスＮが、酸化シリコン膜の場
合は酸素ガスＯが導入され、かつその回りにサイクロト
ロン共鳴用のコイル３０が配置されて図の上下方向に所
定の強度の直流磁界を発生する。室内の反応ガスはマイ
クロ波ＭＷにより電離され、かつ磁界作用下の電子のサ
イクロトロン共鳴によって反応ガスの高密度プラズマが
生成される。この生成プラズマは発散性の直流磁界中の
勾配によりプラズマ生成室１１から気相反応室１２の方
に引き出される。気相反応室１２にはガス導入管１５を
介して反応ガスの残りであるシランＳが導入され、その
下部は排気管１６を介して図では真空Ｖで略示された真
空ポンプ系と接続されている。この気相反応室１２に導
入されたシランＳは上部からの反応ガスのプラズマと混
合して気相反応をおこし、その反応生成物として窒化シ
リコン分子や酸化シリコン分子が室内の中央付近の領域
に発生する。室内の下部には、上述の反応生成物を窒化
シリコン膜あるいは酸化シリコン膜として堆積すべきウ
エハ１がウエハ台４０に載置される。このウエハ台４０
はガラス等の高周波用の絶縁物４１により真空容器１０
の底板に支持され、高周波バイアス電源５０とリード４
２を介して接続される。なお、この電源５０の周波数は
例えば１３．５６ＭＨｚとされる。またウエハ台４０に
はウエハ１を所定の温度に保つため、図示されていない
が適宜な加熱や冷却手段を組み込むのがよい。また気相
反応室１２内の圧力を任意に制御したい場合は、気相反
応室１２と真空ポンプ系との接続管路の中間部に反応に
影響を与えないガス例えばヘリウム等を導入し、真空容
器１０に対する真空ポンプの排気能力を落とす方法で制
御するのが好ましい。
体的に説明する。図１は本発明による絶縁膜の堆積方法
に適するＥＣＲプラズマＣＶＤ用装置の要部を例示する
ものである。図示の装置の本体は符号１０で示した真空
容器であって、内部が図では上側のプラズマ生成室１１
と下側の気相反応室１２とに大まかに分けられている。
プラズマ生成室１１にはその上部開口１３に接続された
導波管２０を介してマイクロ波ＭＷが上側から注入され
て室内で空洞共振する。またこのプラズマ生成室１１に
は、ガス導入管１４を介して窒化シリコン膜の場合は反
応ガスの一部である窒素ガスＮが、酸化シリコン膜の場
合は酸素ガスＯが導入され、かつその回りにサイクロト
ロン共鳴用のコイル３０が配置されて図の上下方向に所
定の強度の直流磁界を発生する。室内の反応ガスはマイ
クロ波ＭＷにより電離され、かつ磁界作用下の電子のサ
イクロトロン共鳴によって反応ガスの高密度プラズマが
生成される。この生成プラズマは発散性の直流磁界中の
勾配によりプラズマ生成室１１から気相反応室１２の方
に引き出される。気相反応室１２にはガス導入管１５を
介して反応ガスの残りであるシランＳが導入され、その
下部は排気管１６を介して図では真空Ｖで略示された真
空ポンプ系と接続されている。この気相反応室１２に導
入されたシランＳは上部からの反応ガスのプラズマと混
合して気相反応をおこし、その反応生成物として窒化シ
リコン分子や酸化シリコン分子が室内の中央付近の領域
に発生する。室内の下部には、上述の反応生成物を窒化
シリコン膜あるいは酸化シリコン膜として堆積すべきウ
エハ１がウエハ台４０に載置される。このウエハ台４０
はガラス等の高周波用の絶縁物４１により真空容器１０
の底板に支持され、高周波バイアス電源５０とリード４
２を介して接続される。なお、この電源５０の周波数は
例えば１３．５６ＭＨｚとされる。またウエハ台４０に
はウエハ１を所定の温度に保つため、図示されていない
が適宜な加熱や冷却手段を組み込むのがよい。また気相
反応室１２内の圧力を任意に制御したい場合は、気相反
応室１２と真空ポンプ系との接続管路の中間部に反応に
影響を与えないガス例えばヘリウム等を導入し、真空容
器１０に対する真空ポンプの排気能力を落とす方法で制
御するのが好ましい。
【００１７】本発明の方法では、以上の装置内で所定の
絶縁膜を堆積するには、ウエハ台４０上にウエハ１を配
置し温度を３００℃以下、普通は１５０〜２５０℃に自
動調節し、かつ真空容器１０内を充分排気したうえで第
１反応ガスである酸素Ｏをプラズマ生成室１１に、シラ
ンガスＳを気相反応室１２にそれぞれ所定流量で流す。
かかる雰囲気ガスでの容器内圧力は１〜１０ｍＴｏｒｒ
の範囲内、望ましくは２〜５ｍＴｏｒｒとされる。
絶縁膜を堆積するには、ウエハ台４０上にウエハ１を配
置し温度を３００℃以下、普通は１５０〜２５０℃に自
動調節し、かつ真空容器１０内を充分排気したうえで第
１反応ガスである酸素Ｏをプラズマ生成室１１に、シラ
ンガスＳを気相反応室１２にそれぞれ所定流量で流す。
かかる雰囲気ガスでの容器内圧力は１〜１０ｍＴｏｒｒ
の範囲内、望ましくは２〜５ｍＴｏｒｒとされる。
【００１８】ついで、コイル３０の励磁状態でマイクロ
波ＭＷを導波管２０からプラズマ生成室１１に照射し、
同時に高周波バイアス電源５０から１．５〜３．５Ｗ／
cm2、好ましくは２．０〜３．０Ｗ／cm2 の高周波電力
をウエハ１に印加する。又マイクロ波電力は４００〜１
０００Ｗ、好ましくは５００〜８００Ｗを照射する。酸
化シリコン膜堆積時の主な条件を示すと以下のとうりで
ある。
波ＭＷを導波管２０からプラズマ生成室１１に照射し、
同時に高周波バイアス電源５０から１．５〜３．５Ｗ／
cm2、好ましくは２．０〜３．０Ｗ／cm2 の高周波電力
をウエハ１に印加する。又マイクロ波電力は４００〜１
０００Ｗ、好ましくは５００〜８００Ｗを照射する。酸
化シリコン膜堆積時の主な条件を示すと以下のとうりで
ある。
【００１９】 中心条件で酸化シリコン膜を堆積すると膜の堆積速度は
約１２００Å／min となり、内部応力は圧縮応力で２×
１０9 dyne／cm2 以下の膜が得られる。従って約５００
０Åの膜厚を得るには４〜５分間酸化シリコン膜を堆積
すれば良い。酸化シリコン膜から窒化シリコン膜への連
続的に遷移する膜の堆積方法は以下のとうりである。
約１２００Å／min となり、内部応力は圧縮応力で２×
１０9 dyne／cm2 以下の膜が得られる。従って約５００
０Åの膜厚を得るには４〜５分間酸化シリコン膜を堆積
すれば良い。酸化シリコン膜から窒化シリコン膜への連
続的に遷移する膜の堆積方法は以下のとうりである。
【００２０】酸化シリコン膜堆積後、シランガス流量は
かえずに酸素ガス流量を減らし、窒素ガスを添加し増加
させる。膜の堆積速度は殆どシラン流量に律則してお
り、約１２００Å／min であるので中間層の堆積時間は
２〜３分である。この間に中心条件での成膜ならば、酸
素ガス３２cc／min から０cc／min まで連続的に変化さ
せる。窒素ガスについては０cc／min から３００cc／mi
n まで連続的に変化させる。またマイクロ波電力につい
ては６００Ｗから１５００Ｗまで、高周波電力について
は、６００Ｗから２５０Ｗまで連続的に変化させる。さ
らに雰囲気ガス圧力も３ｍＴｏｒｒから６０ｍＴｏｒｒ
まで変化させる。このように条件を変化させることで、
酸化シリコン膜から窒化シリコン膜へ連続的に遷移させ
る。窒化シリコン膜の堆積条件は以下のとうりである。
かえずに酸素ガス流量を減らし、窒素ガスを添加し増加
させる。膜の堆積速度は殆どシラン流量に律則してお
り、約１２００Å／min であるので中間層の堆積時間は
２〜３分である。この間に中心条件での成膜ならば、酸
素ガス３２cc／min から０cc／min まで連続的に変化さ
せる。窒素ガスについては０cc／min から３００cc／mi
n まで連続的に変化させる。またマイクロ波電力につい
ては６００Ｗから１５００Ｗまで、高周波電力について
は、６００Ｗから２５０Ｗまで連続的に変化させる。さ
らに雰囲気ガス圧力も３ｍＴｏｒｒから６０ｍＴｏｒｒ
まで変化させる。このように条件を変化させることで、
酸化シリコン膜から窒化シリコン膜へ連続的に遷移させ
る。窒化シリコン膜の堆積条件は以下のとうりである。
【００２１】 この時の膜の特性は堆積速度約１１００Å／min 、膜の
内部応力は圧縮応力で約８×１０9 dyne／cm2 である。
またフッ酸（５０％）溶液に対するエッチング速度も２
０００Å／min 以下である。
内部応力は圧縮応力で約８×１０9 dyne／cm2 である。
またフッ酸（５０％）溶液に対するエッチング速度も２
０００Å／min 以下である。
【００２２】応力としては大きいが、膜厚が薄いため絶
縁膜全体に与える影響は小さく、膜厚全体で約４×１０
9 dyne／cm2 以下に制御することができる。また異質な
膜が不連続で接触しているのではなく、連続的に質を変
化させているため、膜の剥離等の心配をする必要がな
い。
縁膜全体に与える影響は小さく、膜厚全体で約４×１０
9 dyne／cm2 以下に制御することができる。また異質な
膜が不連続で接触しているのではなく、連続的に質を変
化させているため、膜の剥離等の心配をする必要がな
い。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明による集積回路用絶
縁膜の堆積方法では、ＥＣＲ法による絶縁膜が従来のプ
ラズマ法に比べて膜質に優れていることを利用し、ウエ
ハ側には内部応力が小さく段差被覆性も優れた酸化シリ
コン膜を堆積し、表面層には耐薬品性および耐水性の高
い窒化シリコン膜を堆積し、その間には酸化シリコン膜
から窒化シリコン膜へと連続的に遷移する膜を堆積する
ことで、異質な膜同志の離反性をなくするとともに、酸
化シリコン膜および遷移膜を内部応力の大きい窒化シリ
コン膜の緩衝膜として働かせるようにしたので、絶縁膜
全体として被被覆物に作用する内部応力の大きくなるこ
とを防止することができ、集積回路装置に対して実用性
の高い保護膜を提供することができる。
縁膜の堆積方法では、ＥＣＲ法による絶縁膜が従来のプ
ラズマ法に比べて膜質に優れていることを利用し、ウエ
ハ側には内部応力が小さく段差被覆性も優れた酸化シリ
コン膜を堆積し、表面層には耐薬品性および耐水性の高
い窒化シリコン膜を堆積し、その間には酸化シリコン膜
から窒化シリコン膜へと連続的に遷移する膜を堆積する
ことで、異質な膜同志の離反性をなくするとともに、酸
化シリコン膜および遷移膜を内部応力の大きい窒化シリ
コン膜の緩衝膜として働かせるようにしたので、絶縁膜
全体として被被覆物に作用する内部応力の大きくなるこ
とを防止することができ、集積回路装置に対して実用性
の高い保護膜を提供することができる。
【００２４】さらに、本発明の方法では、酸化シリコン
膜，遷移膜，窒化シリコン膜をすべて同一ウエハ温度で
堆積させることができるので、安定するまでに時間のか
かるウエハ温度の調整時間がなく、複合膜であるにも拘
らず、堆積時間が特に長くならないで済むメリットがあ
る。また、本発明の方法では、ガス流量以外には各堆積
条件にそれぞれかなり広い幅が許容されるので、条件設
定の面で困難を伴うことなく、目的とする膜質の保護膜
を容易に堆積させることができる。
膜，遷移膜，窒化シリコン膜をすべて同一ウエハ温度で
堆積させることができるので、安定するまでに時間のか
かるウエハ温度の調整時間がなく、複合膜であるにも拘
らず、堆積時間が特に長くならないで済むメリットがあ
る。また、本発明の方法では、ガス流量以外には各堆積
条件にそれぞれかなり広い幅が許容されるので、条件設
定の面で困難を伴うことなく、目的とする膜質の保護膜
を容易に堆積させることができる。
【００２５】そして、プラズマ化されるガスと、プラズ
マ化されたガスと反応する残りのガスとを同一容器内に
導入することにウエハも同一容器内に位置させると、酸
化シリコン膜，窒化シリコン膜ではすべて高速成膜が可
能なことが知られており、当然遷移膜も高速成膜が可能
となり、複合膜であるにも拘らず全体として堆積時間が
短くなり、装置のスルーストップが向上する。
マ化されたガスと反応する残りのガスとを同一容器内に
導入することにウエハも同一容器内に位置させると、酸
化シリコン膜，窒化シリコン膜ではすべて高速成膜が可
能なことが知られており、当然遷移膜も高速成膜が可能
となり、複合膜であるにも拘らず全体として堆積時間が
短くなり、装置のスルーストップが向上する。
【図１】本発明の目的とする膜質の半導体装置用絶縁膜
の堆積に適するＥＣＲプラズマＣＶＤ用装置の要部を例
示する構成図
の堆積に適するＥＣＲプラズマＣＶＤ用装置の要部を例
示する構成図
【図２】従来のプラズマＣＶＤ法によるシリコン酸化
膜，ＴＥＯＳ酸化膜、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法によるシ
リコン酸化膜、従来のプラズマＣＶＤ法によるシリコン
窒化膜の各耐透水性の比較を示す線図
膜，ＴＥＯＳ酸化膜、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法によるシ
リコン酸化膜、従来のプラズマＣＶＤ法によるシリコン
窒化膜の各耐透水性の比較を示す線図
１ ウエハ １１ プラズマ生成室 １２ 気相反応室 １４ ガス導入管 １５ ガス導入管 ２０ 導波管 ３０ コイル（電子サイクロトロン共鳴用コイル） ４０ ウエハ台 ５０ 高周波バイアス電源
Claims (4)
- 【請求項１】半導体装置がつくりこまれたウエハ面にプ
ラズマＣＶＤ法により絶縁膜を堆積する方法であって、
絶縁膜の形成に与かる雰囲気ガス中の一部を電子サイク
ロトロン共鳴法によりプラズマ化して残りのガスと反応
させることにより絶縁膜を堆積させようとする装置にあ
って、まず酸化シリコン膜を堆積し、次いで酸化シリコ
ン膜から窒化シリコン膜へと連続的に遷移させた膜を堆
積し、その上に窒化シリコン膜を堆積させることを特徴
とする半導体装置用絶縁膜の堆積方法。 - 【請求項２】請求項第１項に記載の方法において、酸化
シリコン膜，酸化シリコン膜から窒化シリコン膜へと連
続的に遷移させた膜，窒化シリコン膜と順に堆積させる
に当り、すべて同一ウエハ温度で堆積させることを特徴
とする半導体装置用絶縁膜の堆積方法。 - 【請求項３】請求項第１項に記載の方法において、酸化
シリコン膜および窒化シリコン膜をそれぞれ以下に記載
の堆積条件で堆積させるとともに、酸化シリコン膜から
窒化シリコン膜へと連続的に遷移する膜の堆積は、各堆
積条件を酸化シリコン膜の堆積条件から窒化シリコン膜
の堆積条件へ連続的に遷移させて行うことを特徴とする
半導体装置用絶縁膜の堆積方法。 酸化シリコン膜の堆積条件： 酸素ガス流量 ： ３０〜４０cc／min シランガス流量 ： ２８〜３６cc／min シラン／酸素流量比： ０.8〜1.0 装置内ガス圧力 ： １〜１０mTorr マイクロ波電力 ： ４００〜１０００Ｗ 高周波電力 ： １.5〜3.5 Ｗ／cm2 （ウエハ表面単位面積当り） ウエハ温度 ： １５０〜２５０℃ 窒化シリコン膜の堆積条件： 窒素ガス流量 ： ２５０〜３５０cc／min シランガス流量 ： ２８〜３６cc／min 装置内ガス圧力 ： ４０〜１００mTorr マイクロ波電力 ： １２００〜１８００Ｗ 高周波電力 ： ０.3〜1.0 Ｗ／cm2 （ウエハ表面単位面積当り） ウエハ温度 ： １５０〜２５０℃ - 【請求項４】請求項第１項に記載の方法において、プラ
ズマ化されるガスと、プラズマ化されたガスと反応する
ガスとが同一容器内へ導入されるとともに絶縁膜を堆積
させるウエハを該容器内に位置させて酸化シリコン膜，
酸化シリコン膜から窒化シリコン膜へと連続的に遷移さ
せた膜，窒化シリコン膜からなる絶縁膜を堆積させるこ
とを特徴とする半導体装置用絶縁膜の堆積方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5015028A JPH06232113A (ja) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | 半導体装置用絶縁膜の堆積方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5015028A JPH06232113A (ja) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | 半導体装置用絶縁膜の堆積方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06232113A true JPH06232113A (ja) | 1994-08-19 |
Family
ID=11877384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5015028A Pending JPH06232113A (ja) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | 半導体装置用絶縁膜の堆積方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06232113A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5714408A (en) * | 1995-12-14 | 1998-02-03 | Denso Corporation | Method of forming silicon nitride with varied hydrogen concentration |
| JPH1154502A (ja) * | 1997-05-07 | 1999-02-26 | Applied Materials Inc | エッチング停止層の堆積方法及び装置 |
| JP2001257206A (ja) * | 1999-12-07 | 2001-09-21 | Applied Materials Inc | 半導体デバイス内の固定電荷を低減する方法及び装置 |
| JP2002210967A (ja) * | 2001-01-22 | 2002-07-31 | Konica Corp | 保護膜及び保護膜形成方法、並びにインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法 |
| US6719919B1 (en) | 1998-12-23 | 2004-04-13 | Micron Technology, Inc. | Composition of matter |
| JP2006032894A (ja) * | 2004-07-13 | 2006-02-02 | Hynix Semiconductor Inc | 半導体素子のパッシベーション膜形成方法及び半導体素子のパッシベーション膜構造 |
| US7067414B1 (en) | 1999-09-01 | 2006-06-27 | Micron Technology, Inc. | Low k interlevel dielectric layer fabrication methods |
| US7208805B2 (en) | 2000-01-18 | 2007-04-24 | Micron Technology, Inc. | Structures comprising a layer free of nitrogen between silicon nitride and photoresist |
| JP2009105412A (ja) * | 1997-03-27 | 2009-05-14 | Applied Materials Inc | チャッキングの再現性を向上するための技術的手段 |
-
1993
- 1993-02-02 JP JP5015028A patent/JPH06232113A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5714408A (en) * | 1995-12-14 | 1998-02-03 | Denso Corporation | Method of forming silicon nitride with varied hydrogen concentration |
| US6137156A (en) * | 1995-12-14 | 2000-10-24 | Denso Corporation | Semiconductor device employing silicon nitride layers with varied hydrogen concentration |
| JP2009105412A (ja) * | 1997-03-27 | 2009-05-14 | Applied Materials Inc | チャッキングの再現性を向上するための技術的手段 |
| JPH1154502A (ja) * | 1997-05-07 | 1999-02-26 | Applied Materials Inc | エッチング停止層の堆積方法及び装置 |
| US6719919B1 (en) | 1998-12-23 | 2004-04-13 | Micron Technology, Inc. | Composition of matter |
| US7067414B1 (en) | 1999-09-01 | 2006-06-27 | Micron Technology, Inc. | Low k interlevel dielectric layer fabrication methods |
| JP2001257206A (ja) * | 1999-12-07 | 2001-09-21 | Applied Materials Inc | 半導体デバイス内の固定電荷を低減する方法及び装置 |
| US7208805B2 (en) | 2000-01-18 | 2007-04-24 | Micron Technology, Inc. | Structures comprising a layer free of nitrogen between silicon nitride and photoresist |
| JP2002210967A (ja) * | 2001-01-22 | 2002-07-31 | Konica Corp | 保護膜及び保護膜形成方法、並びにインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法 |
| JP2006032894A (ja) * | 2004-07-13 | 2006-02-02 | Hynix Semiconductor Inc | 半導体素子のパッシベーション膜形成方法及び半導体素子のパッシベーション膜構造 |
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