JPH0691065B2 - プラズマｃｖｄ法 - Google Patents
プラズマｃｖｄ法Info
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- JPH0691065B2 JPH0691065B2 JP60284962A JP28496285A JPH0691065B2 JP H0691065 B2 JPH0691065 B2 JP H0691065B2 JP 60284962 A JP60284962 A JP 60284962A JP 28496285 A JP28496285 A JP 28496285A JP H0691065 B2 JPH0691065 B2 JP H0691065B2
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 イ） 産業上の利用分野 本発明はプラズマCVD装置を用いたシリコン酸化膜及び
シリコン窒化膜の気相成長（以上CVDと称す）法に関す
る。
シリコン窒化膜の気相成長（以上CVDと称す）法に関す
る。
ロ） 従来の技術 電子サイクロトロン共鳴（以上ECRと称す）プラズマCVD
装置はシリコン酸化膜、シリコン窒化膜を150℃以下の
低温で生成可能であるため、近年注目されつつある。こ
のような、ECRプラズマCVD装置は、Extended Abstracts
of the 16th Conference on Solid State Devices and
Materials,Kobe.1984 第459頁乃至第462頁にあるよう
にプラズマ室に酸素又は窒素等を供給するとともにこの
プラズマ室内に磁界及びマイクロ波で酸素又は窒素プラ
ズマを生成し、シランガスと混合してデポジション室内
のウェハ上に供給して、シリコン酸化膜やシリコン窒化
膜を形成することが行なわれる。ところで、こうしたプ
ラズマCVD装置を用いて、半導体ウェハ上にシリコン酸
化膜と、シリコン窒化膜の二層構造の保護膜を作ること
が考えられている。こうした場合、最初プラズマ室で酸
素プラズマを発生させ、これとシランガスを反応させ
て、ウェハ上にシリコン酸化膜を形成した後、プラズマ
室で窒素プラズマを発生させ、これとシランガスを反応
させて上記シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を生成し
ている。
装置はシリコン酸化膜、シリコン窒化膜を150℃以下の
低温で生成可能であるため、近年注目されつつある。こ
のような、ECRプラズマCVD装置は、Extended Abstracts
of the 16th Conference on Solid State Devices and
Materials,Kobe.1984 第459頁乃至第462頁にあるよう
にプラズマ室に酸素又は窒素等を供給するとともにこの
プラズマ室内に磁界及びマイクロ波で酸素又は窒素プラ
ズマを生成し、シランガスと混合してデポジション室内
のウェハ上に供給して、シリコン酸化膜やシリコン窒化
膜を形成することが行なわれる。ところで、こうしたプ
ラズマCVD装置を用いて、半導体ウェハ上にシリコン酸
化膜と、シリコン窒化膜の二層構造の保護膜を作ること
が考えられている。こうした場合、最初プラズマ室で酸
素プラズマを発生させ、これとシランガスを反応させ
て、ウェハ上にシリコン酸化膜を形成した後、プラズマ
室で窒素プラズマを発生させ、これとシランガスを反応
させて上記シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を生成し
ている。
ハ） 発明が解決しようとする問題点 ところで、このように連続的にプラズマCVDを行う場
合、酸素プラズマの発生と窒素プラズマの発生を連続し
て行うため、酸素プラズマ発生時にプラズマ室壁面に付
着した酸素原子が、窒素プラズマ発生時に不純物として
まざり込み、ウェハ上に形成される窒化シリコンに酸素
がまざり膜質の低下が生じると云う問題があった。
合、酸素プラズマの発生と窒素プラズマの発生を連続し
て行うため、酸素プラズマ発生時にプラズマ室壁面に付
着した酸素原子が、窒素プラズマ発生時に不純物として
まざり込み、ウェハ上に形成される窒化シリコンに酸素
がまざり膜質の低下が生じると云う問題があった。
ニ） 問題点を解決するための手段 本発明は、プラズマを発生するプラズマ室と、該プラズ
マ室の開口部を介して該プラズマ室からプラズマが供給
されるデポジション室と、該デポジション室に供給され
たプラズマにシランガスを供給するシランガス供給部
と、上記デポジション室内に配置されたウェハ上に供給
される上記開口部からのプラズマを遮断可能な遮断部材
と、からなるプラズマCVD装置において、上記プラズマ
室から供給される酸素プラズマと上記シランガス供給部
から供給されるシランガスとを反応させて上記ウェハ上
にシリコン酸化膜を形成した後、上記プラズマ室から供
給される窒素プラズマと上記シランガス供給部から供給
されるシランガスとを反応させて上記シリコン酸化膜上
にシリコン窒化膜を形成するプラズマCVD法であって、 上記プラズマ室から上記デポジション室に酸素プラズマ
を供給すると共に上記シランガス供給部から該酸素プラ
ズマにシランガスを供給して、上記デポジション室内の
ウェハ上にシリコン酸化膜を形成する工程と、 上記工程の後、上記シランガス供給部からのシランガス
供給を停止すると共に上記遮断部材を上記開口部と上記
シリコン酸化膜が形成されたウェハの間に移動させて該
シリコン酸化膜上への上記開口部からのプラズマ供給を
遮断できる状態とし、該遮断により該シリコン酸化膜の
表面にプラズマが当って該表面が荒れるのを防止しつつ
上記プラズマ室内に発生させた上記シリコン窒化膜の構
成元素である窒素からなる窒素プラズマにより該プラズ
マ室内に付着した酸素を排出する工程と、 上記工程の後に、上記遮断部材を移動させて上記プラズ
マ室から上記デポジション室に窒素プラズマを供給する
と共に上記シランガス供給部から該窒素プラズマにシラ
ンガスを供給して、上記ウェハ上に形成されたシリコン
酸化膜上にシリコン窒化膜を形成する工程と、を備えた
ことを特徴とする。
マ室の開口部を介して該プラズマ室からプラズマが供給
されるデポジション室と、該デポジション室に供給され
たプラズマにシランガスを供給するシランガス供給部
と、上記デポジション室内に配置されたウェハ上に供給
される上記開口部からのプラズマを遮断可能な遮断部材
と、からなるプラズマCVD装置において、上記プラズマ
室から供給される酸素プラズマと上記シランガス供給部
から供給されるシランガスとを反応させて上記ウェハ上
にシリコン酸化膜を形成した後、上記プラズマ室から供
給される窒素プラズマと上記シランガス供給部から供給
されるシランガスとを反応させて上記シリコン酸化膜上
にシリコン窒化膜を形成するプラズマCVD法であって、 上記プラズマ室から上記デポジション室に酸素プラズマ
を供給すると共に上記シランガス供給部から該酸素プラ
ズマにシランガスを供給して、上記デポジション室内の
ウェハ上にシリコン酸化膜を形成する工程と、 上記工程の後、上記シランガス供給部からのシランガス
供給を停止すると共に上記遮断部材を上記開口部と上記
シリコン酸化膜が形成されたウェハの間に移動させて該
シリコン酸化膜上への上記開口部からのプラズマ供給を
遮断できる状態とし、該遮断により該シリコン酸化膜の
表面にプラズマが当って該表面が荒れるのを防止しつつ
上記プラズマ室内に発生させた上記シリコン窒化膜の構
成元素である窒素からなる窒素プラズマにより該プラズ
マ室内に付着した酸素を排出する工程と、 上記工程の後に、上記遮断部材を移動させて上記プラズ
マ室から上記デポジション室に窒素プラズマを供給する
と共に上記シランガス供給部から該窒素プラズマにシラ
ンガスを供給して、上記ウェハ上に形成されたシリコン
酸化膜上にシリコン窒化膜を形成する工程と、を備えた
ことを特徴とする。
ホ） 作用 本発明は、ウェハ上にシリコン酸化膜を形成する工程
後、シランガス供給部からのシランガス供給を停止する
と共に遮断部材を開口部と上記シリコン酸化膜が形成さ
れたウェハの間に移動させて該シリコン酸化膜上への上
記開口部からのプラズマ供給を遮断できる状態とし、該
遮断により該シリコン酸化膜の表面にプラズマが当って
該表面が荒れるのを防止しつつプラズマ室内に発生させ
たシリコン窒化膜の構成元素である窒素からなる窒素プ
ラズマにより該プラズマ室内に付着した酸素を排出する
ので、シリコン酸化膜の表面にプラズマが当ってシリコ
ン酸化膜の表面が荒れるのを防止できると共に、窒素プ
ラズマにより酸素プラズマ発生時にプラズマ室内に付着
した酸素を排出でき、しかも窒素プラズマ発生に起因し
た窒素は、プラズマ室内に付着しても窒素はシリコン窒
化膜を構成する元素でありシリコン窒化膜の不純物にな
らない。この結果、シリコン酸化膜上に形成されるシリ
コン窒化膜は精度の高い膜質のものが出来る。従って、
ウェハ上の保護膜として非常に有用である。
後、シランガス供給部からのシランガス供給を停止する
と共に遮断部材を開口部と上記シリコン酸化膜が形成さ
れたウェハの間に移動させて該シリコン酸化膜上への上
記開口部からのプラズマ供給を遮断できる状態とし、該
遮断により該シリコン酸化膜の表面にプラズマが当って
該表面が荒れるのを防止しつつプラズマ室内に発生させ
たシリコン窒化膜の構成元素である窒素からなる窒素プ
ラズマにより該プラズマ室内に付着した酸素を排出する
ので、シリコン酸化膜の表面にプラズマが当ってシリコ
ン酸化膜の表面が荒れるのを防止できると共に、窒素プ
ラズマにより酸素プラズマ発生時にプラズマ室内に付着
した酸素を排出でき、しかも窒素プラズマ発生に起因し
た窒素は、プラズマ室内に付着しても窒素はシリコン窒
化膜を構成する元素でありシリコン窒化膜の不純物にな
らない。この結果、シリコン酸化膜上に形成されるシリ
コン窒化膜は精度の高い膜質のものが出来る。従って、
ウェハ上の保護膜として非常に有用である。
ヘ） 実施例 図は本発明プラズマCVD法に用いられるECRプラズマCVD
装置を示し、（１）はプラズマ室、（２）はこのプラズ
マ室にN2、O2、Ar等のガスを供給するガス供給管、
（３）は上記プラズマ室（１）にマイクロ波を供給する
導波管、（４）はこのプラズマ室（１）内に一定の状態
の磁界を発生するコイルであって、このコイル（４）及
びプラズマ室（１）は冷却水で冷却されている。（５）
は上記プラズマ室に設けられた開口部、（６）はこの開
口部（５）を介してプラズマ室と結ばれたデポジション
室であり、上記開口部（５）と対向する状態で試料とな
るウェハ（７）が配置される。（８）はこのデポジショ
ン室（６）を真空に引くための排気口、（９）はプラズ
マ室（１）開口（５）近傍のデポジション室（６）内に
配されたリング状のシランガス供給部を示しリング内周
側に多数の孔（図示せず）が設けられていてシランガス
が吹き出すようになっている。（10）は上記開口部
（５）とウェハ（７）の間を閉じたり開いたりするスラ
イド式シャッタ（遮断部材）であって、具体的にはステ
ンレスで形成されている。
装置を示し、（１）はプラズマ室、（２）はこのプラズ
マ室にN2、O2、Ar等のガスを供給するガス供給管、
（３）は上記プラズマ室（１）にマイクロ波を供給する
導波管、（４）はこのプラズマ室（１）内に一定の状態
の磁界を発生するコイルであって、このコイル（４）及
びプラズマ室（１）は冷却水で冷却されている。（５）
は上記プラズマ室に設けられた開口部、（６）はこの開
口部（５）を介してプラズマ室と結ばれたデポジション
室であり、上記開口部（５）と対向する状態で試料とな
るウェハ（７）が配置される。（８）はこのデポジショ
ン室（６）を真空に引くための排気口、（９）はプラズ
マ室（１）開口（５）近傍のデポジション室（６）内に
配されたリング状のシランガス供給部を示しリング内周
側に多数の孔（図示せず）が設けられていてシランガス
が吹き出すようになっている。（10）は上記開口部
（５）とウェハ（７）の間を閉じたり開いたりするスラ
イド式シャッタ（遮断部材）であって、具体的にはステ
ンレスで形成されている。
このようなECRプラズマCVD装置を用いて、シリコン酸化
膜及びシリコン窒化膜を連続成長させる場合について説
明する。まずウェハ（７）をデポジション室内に配置
し、デポジション室（６）を１×10-6torr程度の真空に
引く。その後、シャッタ（10）を開けた状態でプラズマ
室（１）にO2ガスを20sccm/分の割合で送りながら、こ
のプラズマ室（１）に2.45GH300wのマイクロ波とコイル
（４）に18Aの直流電流を流して生成される定磁界を供
給し、酸素プラズマを発生させると同時にシランガス供
給部（９）から20sccm/分のシランガスを発生させる。
この状態を６分続けるとウェハ（７）表面に3000Å厚の
シリコン酸化膜が形成される。次にシランガスの供給を
停止するとともに、シャッタ（10）を閉じ、プラズマ室
（１）内にN2を15sccm/分、マイクロ波を2.45GH2、500w
の条件で供給して、定磁界形成のためコイル（４）に流
す電流を18Aに保った状態でプラズマ室（１）内を洗浄
する。このとき、上記シャッタ（10）があるためウェハ
（７）表面のシリコン酸化膜にプラズマが当たって、表
面が荒れることはなく、プラズマ室（１）からは酸化膜
形成時に付着した酸素が排出される。それからシャッタ
（10）を開け、マイクロ波及び磁界の条件はそのまま
で、プラズマ室（１）へ供給するN2を20sccm/分に増加
させるとともにシランガスも20sccm/分の割合で供給を
再開する。この状態を２分間続けることで1000Å厚のシ
リコン窒化膜が上記酸化膜上に形成される。また、この
窒化膜形成時は、先のプラズマ室（１）の洗浄により窒
素プラズマ内に酸素プラズマがまざることはなく、酸素
等の不純物の含まれない緻密な膜が形成される。
膜及びシリコン窒化膜を連続成長させる場合について説
明する。まずウェハ（７）をデポジション室内に配置
し、デポジション室（６）を１×10-6torr程度の真空に
引く。その後、シャッタ（10）を開けた状態でプラズマ
室（１）にO2ガスを20sccm/分の割合で送りながら、こ
のプラズマ室（１）に2.45GH300wのマイクロ波とコイル
（４）に18Aの直流電流を流して生成される定磁界を供
給し、酸素プラズマを発生させると同時にシランガス供
給部（９）から20sccm/分のシランガスを発生させる。
この状態を６分続けるとウェハ（７）表面に3000Å厚の
シリコン酸化膜が形成される。次にシランガスの供給を
停止するとともに、シャッタ（10）を閉じ、プラズマ室
（１）内にN2を15sccm/分、マイクロ波を2.45GH2、500w
の条件で供給して、定磁界形成のためコイル（４）に流
す電流を18Aに保った状態でプラズマ室（１）内を洗浄
する。このとき、上記シャッタ（10）があるためウェハ
（７）表面のシリコン酸化膜にプラズマが当たって、表
面が荒れることはなく、プラズマ室（１）からは酸化膜
形成時に付着した酸素が排出される。それからシャッタ
（10）を開け、マイクロ波及び磁界の条件はそのまま
で、プラズマ室（１）へ供給するN2を20sccm/分に増加
させるとともにシランガスも20sccm/分の割合で供給を
再開する。この状態を２分間続けることで1000Å厚のシ
リコン窒化膜が上記酸化膜上に形成される。また、この
窒化膜形成時は、先のプラズマ室（１）の洗浄により窒
素プラズマ内に酸素プラズマがまざることはなく、酸素
等の不純物の含まれない緻密な膜が形成される。
尚、こうした洗浄時間と、その後に形成されるシリコン
窒化膜の膜質を屈折率と20℃における緩衡フッ酸（BH
F、50％HF:40％NH4F＝15:85）によるエッチング速度を
測定することにより評価すると次のようになった。
窒化膜の膜質を屈折率と20℃における緩衡フッ酸（BH
F、50％HF:40％NH4F＝15:85）によるエッチング速度を
測定することにより評価すると次のようになった。
高温（800℃〜900℃）のCVD（SiH4＋NH3）で形成した緻
密な膜質の良いシリコン窒化膜が屈折率2.00、エッチン
グ速度10Å／分であるから、10分以上の洗浄を行えば膜
質の良い窒化膜が得られることがわかる。
密な膜質の良いシリコン窒化膜が屈折率2.00、エッチン
グ速度10Å／分であるから、10分以上の洗浄を行えば膜
質の良い窒化膜が得られることがわかる。
ト） 発明の効果 本発明は、ウェハ上にシリコン酸化膜を形成する工程
後、シランガス供給部からのシランガス供給を停止する
と共に遮断部材を開口部と上記シリコン酸化膜が形成さ
れたウェハの間に移動させて該シリコン酸化膜上への上
記開口部からのプラズマ供給を遮断できる状態とし、該
遮断により該シリコン酸化膜の表面にプラズマが当って
該表面が荒れるのを防止しつつプラズマ室内に発生させ
たシリコン窒化膜の構成元素である窒素からなる窒素プ
ラズマにより該プラズマ室内に付着した酸素を排出する
ので、シリコン酸化膜の表面にプラズマが当ってシリコ
ン酸化膜の表面が荒れるのを防止できると共に、窒素プ
ラズマにより酸素プラズマ発生時にプラズマ室内に付着
した酸素を排出でき、しかも窒素プラズマ発生に起因し
た窒素は、プラズマ室内に付着しても窒素はシリコン窒
化膜を構成する元素でありシリコン窒化膜の不純物にな
らない。この結果、シリコン酸化膜上に形成されるシリ
コン窒化膜は精度の高い膜質のものが出来る。従って、
ウェハ上の保護膜として非常に有用である。
後、シランガス供給部からのシランガス供給を停止する
と共に遮断部材を開口部と上記シリコン酸化膜が形成さ
れたウェハの間に移動させて該シリコン酸化膜上への上
記開口部からのプラズマ供給を遮断できる状態とし、該
遮断により該シリコン酸化膜の表面にプラズマが当って
該表面が荒れるのを防止しつつプラズマ室内に発生させ
たシリコン窒化膜の構成元素である窒素からなる窒素プ
ラズマにより該プラズマ室内に付着した酸素を排出する
ので、シリコン酸化膜の表面にプラズマが当ってシリコ
ン酸化膜の表面が荒れるのを防止できると共に、窒素プ
ラズマにより酸素プラズマ発生時にプラズマ室内に付着
した酸素を排出でき、しかも窒素プラズマ発生に起因し
た窒素は、プラズマ室内に付着しても窒素はシリコン窒
化膜を構成する元素でありシリコン窒化膜の不純物にな
らない。この結果、シリコン酸化膜上に形成されるシリ
コン窒化膜は精度の高い膜質のものが出来る。従って、
ウェハ上の保護膜として非常に有用である。
図は本発明プラズマCVD法に用いられるECRプラズマCVD
装置の断面模式図である。 （１）……プラズマ室、（２）……ガス供給管、（３）
……導波管、（４）……コイル、（５）……開口部、
（６）……デポジション室、（７）……ウェハ、（８）
……排気口、（９）……シランガス供給部、（10）……
シャッタ。
装置の断面模式図である。 （１）……プラズマ室、（２）……ガス供給管、（３）
……導波管、（４）……コイル、（５）……開口部、
（６）……デポジション室、（７）……ウェハ、（８）
……排気口、（９）……シランガス供給部、（10）……
シャッタ。
Claims (1)
- 【請求項１】プラズマを発生するプラズマ室と、該プラ
ズマ室の開口部を介して該プラズマ室からプラズマが供
給されるデポジション室と、該デポジション室に供給さ
れたプラズマにシランガスを供給するシランガス供給部
と、上記デポジション室内に配置されたウェハ上に供給
される上記開口部からのプラズマを遮断可能な遮断部材
と、からなるプラズマCVD装置において、上記プラズマ
室から供給される酸素プラズマと上記シランガス供給部
から供給されるシランガスとを反応させて上記ウェハ上
にシリコン酸化膜を形成した後、上記プラズマ室から供
給される窒素プラズマと上記シランガス供給部から供給
されるシランガスとを反応させて上記シリコン酸化膜上
にシリコン窒化膜を形成するプラズマCVD法であって、 上記プラズマ室から上記デポジション室に酸素プラズマ
を供給すると共に上記シランガス供給部から該酸素プラ
ズマにシランガスを供給して、上記デポジション室内の
ウェハ上にシリコン酸化膜を形成する工程と、 上記工程の後、上記シランガス供給部からのシランガス
供給を停止すると共に上記遮断部材を上記開口部と上記
シリコン酸化膜が形成されたウェハの間に移動させて該
シリコン酸化膜上への上記開口部からのプラズマ供給を
遮断できる状態とし、該遮断により該シリコン酸化膜の
表面にプラズマが当って該表面が荒れるのを防止しつつ
上記プラズマ室内に発生させた上記シリコン窒化膜の構
成元素である窒素からなる窒素プラズマにより該プラズ
マ室内に付着した酸素を排出する工程と、 上記工程の後に、上記遮断部材を移動させて上記プラズ
マ室から上記デポジション室に窒素プラズマを供給する
と共に上記シランガス供給部から該窒素プラズマにシラ
ンガスを供給して、上記ウェハ上に形成されたシリコン
酸化膜上にシリコン窒化膜を形成する工程と、を備えた
ことを特徴とするプラズマCVD法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60284962A JPH0691065B2 (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | プラズマｃｖｄ法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60284962A JPH0691065B2 (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | プラズマｃｖｄ法 |
Publications (2)
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| JPS62143430A JPS62143430A (ja) | 1987-06-26 |
| JPH0691065B2 true JPH0691065B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=17685330
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP60284962A Expired - Fee Related JPH0691065B2 (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | プラズマｃｖｄ法 |
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-
1985
- 1985-12-18 JP JP60284962A patent/JPH0691065B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPS62143430A (ja) | 1987-06-26 |
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