JPS58181865A - プラズマcvd装置 - Google Patents

プラズマcvd装置

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JPS58181865A
JPS58181865A JP6480182A JP6480182A JPS58181865A JP S58181865 A JPS58181865 A JP S58181865A JP 6480182 A JP6480182 A JP 6480182A JP 6480182 A JP6480182 A JP 6480182A JP S58181865 A JPS58181865 A JP S58181865A
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JP
Japan
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high frequency
reaction chamber
frequency electrode
plasma
electrode
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JP6480182A
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English (en)
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Etsuo Yamamoto
悦夫 山本
Kazuaki Tanmachi
和昭 反町
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Citizen Holdings Co Ltd
Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Holdings Co Ltd
Citizen Watch Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/509Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
    • C23C16/5096Flat-bed apparatus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
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    • C23C16/401Oxides containing silicon
    • C23C16/402Silicon dioxide

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は二極平行平板型のプラズマCVD(Chemi
cal  Vapor  Deposition)装置
の改良に関し 特に不純物混入が少なく電気的特性の優
れた酸化および窒化/リコン等の絶縁4膜を形成しうる
プラズマCVD装置を提供するものである。
一般に高周波グロー放電を用いたプラズマCVD装置は
、低温で種々の物質の形成が可能であるため、半導体用
のバノンベー/ヨ/膜やアモルファス7リコ/に代表さ
れる非晶質薄膜の形成技術として広く応用されている。
現在最も実用化されている前記プラズマCVD装置とし
ては容量結合方式の二極平行平板型がある。この方式は
構成が単純であるが、高周波電極が直接反応室内に設置
されており、高周波グロー放電で発生したイオンによる
逆スパツタ効果で前記電極材料から形成薄膜への不純物
混入が避けられず、捷だ反応室壁からの不純物混入も問
題となる。特にプラズマCVD法では活性ガスを導入す
るため 電極や反応室の構成材料にはステンレス材等が
用いられている事が多く、前記ステンレス材を構成する
金属元素が薄膜に混入することは、ICおよびLSI等
の半導体用薄膜形成技術として応用する場合、多大の問
題が発生する。さらに従来の二極平行平板型のプラズマ
CVD装置ではプラズマ密度を変化させ反応室に導入さ
れた活性カスの反応状態を積極的に変化せしめるために
は人力している高周波電力のみしか電気的制御方法がな
い。高周波電力を変化することは単にプラズマ密度のみ
が変化するたけでなく、他のプラズマ因子、高周波電極
とプラズマとの間に発生する7−ス11」の変化、また
/−ス巾の変化に伴う高周波電極に生じる励起電圧の変
化等を含み多数のパラメータが同時に変化してしまい形
成条件の再現性や薄膜品質に大きな影響を与えてし捷う
本発明は上記した欠点を除去するため、反応室内に設置
された高周波電極−ヒに石英あるいはアルミナ等の絶縁
板を配置し、電極材からの俗用元素の混入を防ぎ、さら
に対向の基板支持を兼ねる高周波電極にコ/デノサーを
接続し高周波電力の変化を伴わず前記/−ス巾や励起電
圧を独立的に変化せしめるようにし、さらに反応室壁か
らの不純物混入を防ぎ、高周波プラズマを高周波電極間
に効率的に閉じこめるため高周波電極端部に近接する反
応室部を石英あるいはアルミナ等の絶縁物で構成するよ
うにした。
以下、本発明を図面に基づき説明する。
第1図は本発明によるンラズマCVD装置の構造を示す
断面図で、第2図は第1図における破線XYで切断した
場合の上部高周波電極と反応室の形状を示す断面図であ
る。
反応室は石英あるいはアルミナ等の絶縁物材である反応
室壁部1と金属材料でアース電位を有する反応室下部2
と反応室上部3とで構成されており、前記反応室内部に
石英あるいはアルミナ等の絶縁板4を前面に配置した上
部高周波電極5と基板加熱用ヒータ6が組み込まれ基板
7の支持を兼ねる下部高周波電極8とが対向して設置し
である。
上部高周波電極5内部にはガス導入口9より反応ガス等
が導入さn、前記高周波電極間前面に配置された少なく
とも一つ以上のガス放出穴10より反応ガス放出が可能
となるよう構成し、マツチフグボックス11全通して周
波数が13.56MHzの高周波電源12が接続されて
いる。1上部高周波電極5より反応室内部に導入される
反応ガスv′i排気系13より排気される。下部筒周波
電極8には電気的絶縁を保ちヒータ加熱用電源14が導
入され前記下部高周波電極8には直列にコンデサ15が
接続している。@記コ/テンサ15の一方は高周波電源
12のアース電位部に接続されている。
次に本発明を実施例に基づき説明する。
本実施例では反応室壁部]および絶縁板4とを石英材で
反応室下部2、反応室上部3、上部高周波電極5および
対向する下部高周波電極8をステンレス材で構成し酸化
/リコン(S、 o、 )薄膜の形成を行った。まず下
部高周波電極8に基板7を設置し排気系13により排気
を行うが、反応室内に残留する水分等の影響を考慮しl
Xl0−5Tarr以下に排気することが望ましいう排
気後、基板温度を室温から5000Cの範囲で所定の温
度に設定するだめヒーター加熱用電源14の制御を行う
基板温度が安定した後、反応性ガスをガス導入口9より
導入するが、本実施例では酸化/リコ/#膜形成に10
0%ノラン(SiH4)と亜酸化窒素(N20)とを使
用した。前記反応ガスの導入流量は100チ/う/;2
〜40SCCM(スタンダードキューピノクセ/チメー
トルバーミニノノj亜酸化窒素;10〜4003CCM
の範囲で、前記反応ガスの導入流量比;SiH4/N2
0は1〜200の範囲で変化せしめた。ガス導入後、^
周波電源12より高周波電圧を上部高周波電極5と下部
高周波電極8との間に印加し高周波放電プラズマを発生
させ、高周波電力は10〜400w範囲で供給した。こ
の際に、マツチ/グボノクス11により高周波電力のX
ノチ/グを取ると同時に、下部高周波電極8に接続され
たコンデ/す15に50〜1000PF範囲の可変容量
型を用い前記下部高周波電極B上に出現する励起電圧を
適正値に制御する。
上記した基本操作により酸化ノリコノ薄膜の形成を行う
ことが可能で所定の膜厚を得た時点で蒸着を停止、すな
わち高周波放電と反応ガスの導入を停止し被膜形成は完
了する。
本発明では下部高周波電極8に接続されたコンデンサ1
5のためプラズマ電位に対するド部尚周波電極8上の電
位制御が0T能となっており、1bj−の高周波電力に
おいても反応ガスの反応状態やプラズマノース巾の変化
が=f能となり種々の条件が設定しうるようになり、電
気的、化学量論組成的に優れた酸化ノリコン薄膜が容易
に得られた。また上部高周波電極5前面に設置された絶
縁板4および上部高周波電極5端部に近接する反応室壁
部1に石英材を用いることによって不純物混入が極めて
少ない酸化ノリコン薄膜の形成かり能となった。例えば
基板温度が3000Cで反応ガスの導入流量を100%
7ラン;20SCCM、亜酸化窒素;200SCCM、
導入流量比; S i H4/N20=10とし高周波
電力を100Wで酸化/リコノ被膜をノリコンロ型基板
(抵抗率;4〜5Ω−(7)、ボロ/ドープ)上に形成
した場合、コツプ/す15の容量を300〜350PF
範囲に設定すると、下部高周波電極8上にはプラズマ電
位に対して一数十■の電位が発生し酸化/リコノ形成の
反応状態が変化し薄膜形成速度が増加する結果が得られ
た。すなわち、通常の二極平行平板型では前記条件では
200〜250A0/mlnの薄膜形成速度であったが
、本発明では380〜500 A’/mi nであり約
1.5〜2倍の前記速度が得られた。また、絶縁耐圧特
性の評価では本発明によれば通常の二極平行平板で形成
した場合の約2〜3倍の5〜9M V / cmが得ら
れることが判明した。これは前記反応ガスの反応状態を
増加しうるため酸化/リコン薄膜の化学量 組成を十分
に満足すること75−丁能になったためと思われる。さ
らに前記効果は反応室壁部1を石英やアルミナ等の絶縁
材によることによって高周波プラズマの上部高周波電極
5と下部高周波電極8との間での閉じ込効果により一層
高められていることも判明した。また不純物に関してS
 I MS (5econdary  Ion  Ma
ssSpectroscopy)法によって分析した結
果では通常の二極平行平板型ではステンレス材の構成元
素である鉄、ニッケルおよびクローム等が検出されたが
、本発明によればほとんど検出が不bJ−能で、半導体
用の薄膜形成装置として極めて良好な特性を有すること
が明らかになった。
以上述べたごとく、本発明に基づくプラズマCVD装置
では反応状態を容易に制御しうろことによって特性の優
れた薄膜が早い成長速度で得られ、且つ不純物混入が少
ないため、半導体技術のみならず、他の技術への広い応
用かり能となった。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に基づくプラズマCVD装置の構造を示
す断面図、第2図は第1図における破線XYで切断した
場合の上部高周波電極と反応室の形状を示す断面図であ
る。 1・・反応室壁部、2・・・反応室下部、3 ・反応室
上部、4・・・絶縁板、5・・・上部高周波電極、6・
・・基板加熱用ヒータ、7・・・基板、8・・下部高周
波電極、9・・・ガス導入口、10・・ガス放出穴、1
1・・・マノチノグボックス、12 ・高周波電源(1
3,56M Hz )、13・・・排気系、14・・・
ヒータ加熱用電源、15・・・コンデンサ。 第1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 反応室内に対向して設置された上下一対の高周波電極を
    有するプラズマCVD装置において、高周波電圧が印加
    される上部高周波電極上に石英あるいはアルミナ等の絶
    縁板が設置され、対向の基板支持を兼ねる下部高周波電
    極にはコ/テ/サーが接続され、前記一対の高周波電極
    端部に近接する反応室部が石英あるいはアルミナ等の絶
    縁物で構成されていることを特徴とするプラズマCVD
    装置。
JP6480182A 1982-04-20 1982-04-20 プラズマcvd装置 Pending JPS58181865A (ja)

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