JPS59107909A - 窒化シリコン膜形成装置 - Google Patents
窒化シリコン膜形成装置Info
- Publication number
- JPS59107909A JPS59107909A JP21717682A JP21717682A JPS59107909A JP S59107909 A JPS59107909 A JP S59107909A JP 21717682 A JP21717682 A JP 21717682A JP 21717682 A JP21717682 A JP 21717682A JP S59107909 A JPS59107909 A JP S59107909A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon nitride
- reaction tube
- plasma
- tube
- nitriding
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical 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
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/34—Nitrides
- C23C16/345—Silicon nitride
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明はシリコン基板の表面に、プラズマ状態下でか
つ低温で該シリコン基板を直接に窒化させて構造緻密カ
窒化シリコン膜を形成する装置に関するものである。
つ低温で該シリコン基板を直接に窒化させて構造緻密カ
窒化シリコン膜を形成する装置に関するものである。
半導体装置においては二酸化シリコン（ｓｉｏ、）を中
心とする絶縁物薄膜は不可欠のものとなっている。すな
わち、製造時の半導体基板への不純物拡散用マスク、表
面保護膜、さらにＭｏＳ型トランジスタのゲート絶縁膜
等として必須のものである。特にゲート絶縁膜は、１０
＠Ｖ／ｃｔｎ程度以上の電界印加状態で使用されるため
、構造緻密で均一なものが要求される。従来、ゲート絶
縁膜には、シリコン基板の熱酸化による５ｉＱｑ膜が用
いられていたが、高性能なＭＩＳ型トランジスタを製造
し、さらには大規模な集積回路全製造するためには、Ｂ
ｉｂ、膜は本質的に緻密性の点で不十分である。
心とする絶縁物薄膜は不可欠のものとなっている。すな
わち、製造時の半導体基板への不純物拡散用マスク、表
面保護膜、さらにＭｏＳ型トランジスタのゲート絶縁膜
等として必須のものである。特にゲート絶縁膜は、１０
＠Ｖ／ｃｔｎ程度以上の電界印加状態で使用されるため
、構造緻密で均一なものが要求される。従来、ゲート絶
縁膜には、シリコン基板の熱酸化による５ｉＱｑ膜が用
いられていたが、高性能なＭＩＳ型トランジスタを製造
し、さらには大規模な集積回路全製造するためには、Ｂ
ｉｂ、膜は本質的に緻密性の点で不十分である。
８ｉ０．膜に代る絶縁膜としてＣＶＤ法などの付着法に
よって形成した絶縁膜は種々あるが、シリコン基板の表
面準位密度全１０”Ｃｒｎ ”のオーダ、に抑えるため
には適当ではなく、シリコン基板を直接に窒化して生成
させたり化シリコン膜を必要とする。このようにして生
成された窒化シリコン膜はＳｉ□、ｒ膜に比べると５０
％以上も密度が大きく、また、誘電率も６０チ程度大き
い特徴がある。
よって形成した絶縁膜は種々あるが、シリコン基板の表
面準位密度全１０”Ｃｒｎ ”のオーダ、に抑えるため
には適当ではなく、シリコン基板を直接に窒化して生成
させたり化シリコン膜を必要とする。このようにして生
成された窒化シリコン膜はＳｉ□、ｒ膜に比べると５０
％以上も密度が大きく、また、誘電率も６０チ程度大き
い特徴がある。
さらに、この種の窒化シリコン膜はシリコン基板に比較
して酸化速度が極めて遅いことを利用して耐酸化性のマ
スク用の膜として重要な役割を果しているが、このよう
な窒化シリコン膜を用いればシリコン基板の酸化におけ
る横方向の酸化を抑えることができ、集積密度を上げる
ことができる。
して酸化速度が極めて遅いことを利用して耐酸化性のマ
スク用の膜として重要な役割を果しているが、このよう
な窒化シリコン膜を用いればシリコン基板の酸化におけ
る横方向の酸化を抑えることができ、集積密度を上げる
ことができる。
この発明は、以上の点で鑑みてなされたもので、シリコ
ン基板全プラズマ方式にて直接に窒化して生成する際に
その窒化速度を増速させてＷｋ造緻密な窒化シリコン膜
を形成することができる新規な窒化シリコン膜形収装＠
を提供することを目的としたものである。
ン基板全プラズマ方式にて直接に窒化して生成する際に
その窒化速度を増速させてＷｋ造緻密な窒化シリコン膜
を形成することができる新規な窒化シリコン膜形収装＠
を提供することを目的としたものである。
〔発明の実施例〕
以下、実施例に基づいてこの発明全説明する。
第１図はこの発明による窒化シリコン膜形成装置の一実
施例の模式的構成図、第２図は第１図■−■線における
断面図である。図において、（１）は純シリコン材料か
らなり、その内部でプラズマを発生させる円筒形の反応
管、（２）は反応管（１）の内部を加熱するためのヒー
タとしての外部熱源、＋３）はシリコン基板Ｃ４）を装
着するためのポートと反応管（１）の外部へ引き出すた
めの引き出し棒およびシリコン基板（４）に直流電圧を
印加することのできる導電性電極金かね備えたサセプタ
であり、このサセプタ（３）は上部サセプタ（８ａ）、
下部サセプタ（８ｂ）から構成され、各上部および下部
サセプタ（８ａ）。
施例の模式的構成図、第２図は第１図■−■線における
断面図である。図において、（１）は純シリコン材料か
らなり、その内部でプラズマを発生させる円筒形の反応
管、（２）は反応管（１）の内部を加熱するためのヒー
タとしての外部熱源、＋３）はシリコン基板Ｃ４）を装
着するためのポートと反応管（１）の外部へ引き出すた
めの引き出し棒およびシリコン基板（４）に直流電圧を
印加することのできる導電性電極金かね備えたサセプタ
であり、このサセプタ（３）は上部サセプタ（８ａ）、
下部サセプタ（８ｂ）から構成され、各上部および下部
サセプタ（８ａ）。
（３ｂ）にはプラズマ発生のための円板状の電極（７）
が反応管（１）の軸方向に沼って対向配列して形成され
る。また・これら電極（７）間にはそれぞれシリコン基
板（４）が互に対向して配列されるとともに、図示しな
い高周波電源から上部および下部サセプタ（８ａ）、
（８ｂ）を介して高周波電圧が印加される。
が反応管（１）の軸方向に沼って対向配列して形成され
る。また・これら電極（７）間にはそれぞれシリコン基
板（４）が互に対向して配列されるとともに、図示しな
い高周波電源から上部および下部サセプタ（８ａ）、
（８ｂ）を介して高周波電圧が印加される。
また、（５）は反応管（１）の一方の開口端部に配設さ
詐るフランジであって、反応管（１）に窒化性ガスを供
給するガス供給系および同じく反応管（１）内金所要の
真空度に保つ真空系とを連結するためのものである。（
６）は反応管（１）の他方の開口端部に西己設さ扛てサ
セプタ（３）全外部に引き出させかつ水冷による過熱防
止することができるように構成されたステンレス鋼など
からなるフランジである０なお・シリコン基板（４）全
加熱する外部熱源（２）は外部ヒータ、赤外線などの外
部ランプでもよく、高周波などによるラジオ周波加熱で
もよい。
詐るフランジであって、反応管（１）に窒化性ガスを供
給するガス供給系および同じく反応管（１）内金所要の
真空度に保つ真空系とを連結するためのものである。（
６）は反応管（１）の他方の開口端部に西己設さ扛てサ
セプタ（３）全外部に引き出させかつ水冷による過熱防
止することができるように構成されたステンレス鋼など
からなるフランジである０なお・シリコン基板（４）全
加熱する外部熱源（２）は外部ヒータ、赤外線などの外
部ランプでもよく、高周波などによるラジオ周波加熱で
もよい。
次に第１図に示した９化シリコン膜形成装置の動作につ
いて説明する。ここで、まず、サセフ゛り（３）上の電
極（７）間にシリコン基板（４）を互に対向させてそ牡
ぞ【装着し、反応管（１）の中に入れてフランジＬ６１
を閉じる。つぎに真空系によって反応管（１）内’ｉ
ｌ Ｏ’ 〜１０ ’ Ｔｏｒｒ程度の高真空にし
た後、例えばＮ、 、 １４Ｈ，、Ｎ、 Ｈ４なトａ
）窒化性力゛ス會ガス供給系から反応’ｆ （１１に導
入して１０〜１０−６’ｒｏｒｒ程度の真空度に保つ。
いて説明する。ここで、まず、サセフ゛り（３）上の電
極（７）間にシリコン基板（４）を互に対向させてそ牡
ぞ【装着し、反応管（１）の中に入れてフランジＬ６１
を閉じる。つぎに真空系によって反応管（１）内’ｉ
ｌ Ｏ’ 〜１０ ’ Ｔｏｒｒ程度の高真空にし
た後、例えばＮ、 、 １４Ｈ，、Ｎ、 Ｈ４なトａ
）窒化性力゛ス會ガス供給系から反応’ｆ （１１に導
入して１０〜１０−６’ｒｏｒｒ程度の真空度に保つ。
そして外部熱源（２）によって反応管（１）内のガスを
８００〜ｌ１００Ｃの範囲の温度に加熱し、高周波電源
から周波数にして６０Ｈ１〜１３５６ＭＨｍの範囲内の
高周波電力をプラズマ発生用電極（７）間に供給すると
この高周波電界により、反応管（１）内の窒化性ガスが
プラズマ化してシリコン基板（４）を直接に窒化させて
その表面部に窒化シリコン膜を形成することができる。
８００〜ｌ１００Ｃの範囲の温度に加熱し、高周波電源
から周波数にして６０Ｈ１〜１３５６ＭＨｍの範囲内の
高周波電力をプラズマ発生用電極（７）間に供給すると
この高周波電界により、反応管（１）内の窒化性ガスが
プラズマ化してシリコン基板（４）を直接に窒化させて
その表面部に窒化シリコン膜を形成することができる。
このとき、デラメ゛マ中に酸素プラズマを含んでいると
形成さｎる絶縁膜は酸素を含んだ窒化膜（ｏｘｉ−ｎｉ
ｔｒｉｄｅ）になったり、窒化膜が形成されない。
形成さｎる絶縁膜は酸素を含んだ窒化膜（ｏｘｉ−ｎｉ
ｔｒｉｄｅ）になったり、窒化膜が形成されない。
すなわち、酸素の酸化膜中の拡散速度は窒素のそれに比
べ非常に大きく、容易に酸素がシリコンと反応するため
である。したがって、プラズマを発生する前工程で酸素
および水分を除去するために・十分に真空度を上げるこ
とはもちろんだが、反応管中に含まれる酸素をなくすた
めに純シリコン？材料とした反応管を用いるが、シリコ
ンによって反応管内部をコーディングし、プラズマによ
る酸素のたたき出しを無くすことによって、第８図に示
す酸素を材料の一部として含む石英反応管を用いた従来
のプラズマ窒化の場合に比べ、窒化速度が増加し、酸素
を含まない純粋なシリコン窒化膜が形成されることを期
待できる。
べ非常に大きく、容易に酸素がシリコンと反応するため
である。したがって、プラズマを発生する前工程で酸素
および水分を除去するために・十分に真空度を上げるこ
とはもちろんだが、反応管中に含まれる酸素をなくすた
めに純シリコン？材料とした反応管を用いるが、シリコ
ンによって反応管内部をコーディングし、プラズマによ
る酸素のたたき出しを無くすことによって、第８図に示
す酸素を材料の一部として含む石英反応管を用いた従来
のプラズマ窒化の場合に比べ、窒化速度が増加し、酸素
を含まない純粋なシリコン窒化膜が形成されることを期
待できる。
第４図および第５図はこの発明による窒化シリコン膜形
成装置の他の実施例を示す模式的構成図および第４図ｖ
−Ｖ線断面図であり、上記実施例との異なる点は、プラ
ズマ発生用電極（７）を平行平板状の電極とし、反応管
（１）の軸方向に互に平行させて配置することにより、
これら電４’ｉ （７３間にシリコン基板（４）をそれ
ぞれ配列したもので・この実施例においても同様の効果
を奏することができる。
成装置の他の実施例を示す模式的構成図および第４図ｖ
−Ｖ線断面図であり、上記実施例との異なる点は、プラ
ズマ発生用電極（７）を平行平板状の電極とし、反応管
（１）の軸方向に互に平行させて配置することにより、
これら電４’ｉ （７３間にシリコン基板（４）をそれ
ぞれ配列したもので・この実施例においても同様の効果
を奏することができる。
以上詳述したように、この発明による窒化シリコン膜形
成装置によｒば、窒化性ガスのプラズマによる化学反応
作用によってシリコン基板表面部全直接に窒化させる際
にその窒化速度？増速させて構ａ緻密な窒化シリコン膜
を形成することができる効果がある。
成装置によｒば、窒化性ガスのプラズマによる化学反応
作用によってシリコン基板表面部全直接に窒化させる際
にその窒化速度？増速させて構ａ緻密な窒化シリコン膜
を形成することができる効果がある。
第１図および第２図はこの発明による窒化シリコン膜形
成装置の一突施例を示す概略構成図および第１図■−■
線断面図、第８図は従前の直流バイアスを与えないプラ
ズマ熱窒化の場合の特性図、ン膜形成装置の他の実施例
を示す概略構成図および第４図Ｖ−Ｖ線断面図である。 （１）・・・反応管、＋２）・・・外部熱源（ヒータ）
、 ＋３１・・・サセプタ、（４）・・・シリコン基
板％ １５１＋ １６１・・・フランジ、（７）・・・
ブヲ 代理人 葛野信− 第１図 第２図 第３図 ＩＯ卿 ／Ｊｌ！＋ ２００ スハト７ 時ｆｌＪｌ （＃） 第４図 ？ 第５図 手続補正書（自発） 特許庁長官殿 ｌ 事件の表示 特願昭５７−２１７１７６号２
、発明の名称 窒化シリコン膜形成装置 ３、補正をする者 代表者片山仁へ部 ４、代理人 ６、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明および図面の簡単な説明の欄
６、補正の内容
成装置の一突施例を示す概略構成図および第１図■−■
線断面図、第８図は従前の直流バイアスを与えないプラ
ズマ熱窒化の場合の特性図、ン膜形成装置の他の実施例
を示す概略構成図および第４図Ｖ−Ｖ線断面図である。 （１）・・・反応管、＋２）・・・外部熱源（ヒータ）
、 ＋３１・・・サセプタ、（４）・・・シリコン基
板％ １５１＋ １６１・・・フランジ、（７）・・・
ブヲ 代理人 葛野信− 第１図 第２図 第３図 ＩＯ卿 ／Ｊｌ！＋ ２００ スハト７ 時ｆｌＪｌ （＃） 第４図 ？ 第５図 手続補正書（自発） 特許庁長官殿 ｌ 事件の表示 特願昭５７−２１７１７６号２
、発明の名称 窒化シリコン膜形成装置 ３、補正をする者 代表者片山仁へ部 ４、代理人 ６、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明および図面の簡単な説明の欄
６、補正の内容
Claims (1)
- シリコンの、みから構成され、その内部で７６ラズマが
発生させられる反応管、シリコン基板を装着して上記反
応管にそう人されるボート、９化性ガスを上記反応管に
供給するガス供給系、上記反応管内を所要の真空度に保
つ真空系、上記反応管内のガスを所要の温度に加熱する
ヒータ、および上記反応管内のガスに高周波電力を供給
してプラズマを発生させる筒周波電力供給系を備え、上
記反応管内にプラズマを発生させてプラズマの化学反応
作用によってシリコン基板の表面部を直接に窒化させて
窒化シリコンμを形成することを特徴とする窒化シリコ
ン膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21717682A JPS59107909A (ja) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | 窒化シリコン膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21717682A JPS59107909A (ja) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | 窒化シリコン膜形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59107909A true JPS59107909A (ja) | 1984-06-22 |
Family
ID=16700048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21717682A Pending JPS59107909A (ja) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | 窒化シリコン膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59107909A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63190173A (ja) * | 1987-02-02 | 1988-08-05 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理方法 |
-
1982
- 1982-12-09 JP JP21717682A patent/JPS59107909A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63190173A (ja) * | 1987-02-02 | 1988-08-05 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4298629A (en) | Method for forming a nitride insulating film on a silicon semiconductor substrate surface by direct nitridation | |
| JPS60200966A (ja) | 複合被膜 | |
| TWI450338B (zh) | 場效電晶體之閘極介電質的製造方法 | |
| JPH04246161A (ja) | 基板表面を酸化処理するための方法及び半導体の構造 | |
| US20050136610A1 (en) | Process for forming oxide film, apparatus for forming oxide film and material for electronic device | |
| TWI261879B (en) | Method of producing insulator thin film, insulator thin film, method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device | |
| JPS6051847B2 (ja) | 酸化層の形成方法 | |
| US5045346A (en) | Method of depositing fluorinated silicon nitride | |
| US3447958A (en) | Surface treatment for semiconductor devices | |
| JPH0377655B2 (ja) | ||
| JPS5884111A (ja) | ケイ素の改良されたプラズマ析出法 | |
| JPS59107909A (ja) | 窒化シリコン膜形成装置 | |
| JPS5934639A (ja) | 窒化シリコン膜形成装置 | |
| KR100230429B1 (ko) | 반도체장치의 실리콘 옥시나이트라이드막 형성방법 | |
| JP3221129B2 (ja) | 半導体装置の製法 | |
| TW569377B (en) | Improvement method for thickness uniformity of super-thin nitridation gate dielectric | |
| JPH01188678A (ja) | プラズマ気相成長装置 | |
| JPS62261128A (ja) | Ｍｏｓ型半導体装置の製造方法 | |
| JPS59155135A (ja) | 膜形成方法およびその装置 | |
| JPS5974273A (ja) | 窒化シリコン膜形成装置 | |
| JPS58210626A (ja) | 窒化シリコン膜形成装置 | |
| JPS59207634A (ja) | 窒化シリコン膜形成装置 | |
| JP3399124B2 (ja) | 酸化膜の成膜方法および酸化膜の成膜装置 | |
| JPH058271B2 (ja) | ||
| JPS61248432A (ja) | 膜形成法 |