JPS6147906B2 - - Google Patents

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JPS6147906B2
JPS6147906B2 JP58207469A JP20746983A JPS6147906B2 JP S6147906 B2 JPS6147906 B2 JP S6147906B2 JP 58207469 A JP58207469 A JP 58207469A JP 20746983 A JP20746983 A JP 20746983A JP S6147906 B2 JPS6147906 B2 JP S6147906B2
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JP
Japan
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nitride
nitrogen trifluoride
film
phosphine
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JP58207469A
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JPS60100674A (ja
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Yoshitaka Furukawa
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B41/5062—Borides, Nitrides or Silicides
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    • 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
    • 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
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    • H10P14/6943—Inorganic materials composed of nitrides containing silicon
    • H10P14/69433—Inorganic materials composed of nitrides containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電界効果トランジスタにおけるゲー
ト絶縁膜あるいは半導体表面の保護膜等に用いる
窒化膜の形成方法に関するものである。
半導体上の窒化膜形成の一例として、化合物半
導体であるインジウム燐（InP）上にゲート絶縁
膜としての窒化燐（P3N5）膜を化学的気相堆積法
（ケミカルベイパーデポジシヨン）により形成す
る場合、従来はアンモニア（NH3）とホスフイン
（PH3）の混合気体を使用してきた。このアンモニ
アとホスフインの反応は900℃以上で始めて利用
可能な程度となるが、それはこの反応がアンモニ
アの分解で律速されており、アンモニアが極めて
安定な物質であることに起因している。タングス
テン等を触媒として使用することにより、反応速
度を900℃で数倍に高めることはできるが、触媒
を使用する場合においても900℃以上の高温が不
可欠であつた。
このようにして高温領域で反応してできた窒化
燐は、480℃以上に保たれたインジウム燐の上に
堆積し、絶縁膜が形成される。堆積の際、高温領
域からの輻射が直接半導体表面にあたると光損傷
により界面特性が劣化すること、また半導体基板
温度を480℃以下とすると膜中に燐がとりこま
れ、膜質が経時変化を示すようになると同時にリ
ーク電流が増大し、ゲート絶縁膜として使用でき
なくなることが知られている。化合物半導体を用
いる電界効果形トランジスタの特性改善のために
は、可能な限り低い基板温度で良質のゲート絶縁
膜を堆積させることが望まれる。
本発明は、アンモニアによる窒化の際の高温反
応に付随した問題を解決するため、三弗化窒素
（NF3）を用いた化学的気相堆積法による窒化によ
り反応の低温度化と堆積温度の低温化を実現した
窒化膜形成方法を提供するものである。
以下図面により本発明を詳細に説明する。
図は本発明を実施する装置の具体例であつて、
１は割形電気炉、２は石英製反応管、３は半導体
基板、４，４ａはテフロン製コネクタ、５，５ａ
はテフロンチユーブであり、アルゴンで希釈した
三弗化窒素（１％）とホスフイン（１％）の混合
ガスはチユーブ５を通り反応管に供給される。電
気炉の温度分布は６または７のように設定する。
本装置により窒化燐をInP上に堆積する場合、
まず最初にアルゴン等の不活性ガスで反応管２中
の空気を追出した後に、希釈したホスフイン
（PH3）を流しながら反応管２を割形電気炉を開い
て中に入れる。反応管２の温度が定常状態に達し
たところで希釈三弗化窒素（NF3）を流すと直ち
に窒化燐の堆積がはじまる。基板３の温度が500
℃以下の場合には反応管２を電気炉１に入れる前
から三弗化窒素（NF3）とホスフイン（PH3）の混
合ガスを流してもよく、また最初に三弗化窒素
（NF3）を流し、反応管２を電気炉１に入れてから
後にホスフイン（PH3）を流してもよい。しかし
ながら、基板３の温度が500℃以上の場合、まず
最初にホスフイン（PH3）を流すことが必要であ
る。さもないと、、基板３は三弗化窒素（NF3）の
ためはげしく侵食される。
このようにして６の温度分布の場合で１％希釈
の三弗化窒素及びホスフインを使用した時、400
℃まで堆積が可能であり、７の温度分布において
高温度領域を450℃にした場合、基板３の温度370
℃まで堆積が可能である。
６の温度分布の場合、基板３の温度をさらに下
げると極度に堆積速度が遅くなり１時間以内に
1000Å程度の膜厚を得ることができなくなる。こ
の場合、三弗化窒素（NF3）ならびにホスフイン
（PH3）の濃度を上げれば堆積速度を上げることが
できるが、あまり濃度を上げずぎると爆発する。
三弗化窒素（NF3）の使用により、反応温度下
限は著しく低くなるが、これは水素と弗素との結
合力が極めて強いためにホスフイン（PH3）の中
の水素と三弗化窒素の中の弗素が結合することに
より、活性の窒素と燐が生成し、それらが結合し
て窒化燐ができるためである。従つて、この反応
により弗化水素が生じることとなり、これが石英
反応管２を侵すこととなる。しかしながら、実際
には石英反応管２の管壁にも窒化燐膜がつき、こ
れが弗化水素に対して腐食されにくいので、一度
絶縁膜で管壁をコートしてしまえばあとは繰返し
使用できる。
以上は窒化燐膜の場合について述べたが、ホス
フイン（PH3）の代りにトリメチルアルミニウム
あるいはトリエチルインジウムなどの有機金属を
含む不活性ガスを用いることにより、窒化アルミ
ニウム、窒化インジウムの膜を作ることができ
る。また、シランを用いれば窒化シリコン膜を得
ることができる。
窒化燐または三弗化燐（PF3）とアンモニア
（NH3）の反応でも得られる。この場合も弗化水素
の結合が強いことから低温化が可能であるが、三
弗化燐は室温に於て三弗化窒素より反応性に富む
ので、三弗化窒素の方が配管、減圧弁の腐食の問
題が少なく、取扱い易い利点がある。
以上説明したように、本発明により三弗化窒素
を窒化剤として窒化膜を化学的気相堆積すると、
堆積温度の低温化が実現でき、ゲート絶縁膜形成
に応用した場合、良好な界面特性が得られる利点
がある。
【図面の簡単な説明】
図は本発明を窒化燐形成に適用した場合の装置
例を示す断面略図である。 １……割形電気炉、２……石英製反応管、３…
…半導体基板、４，４ａ……テフロン製コネク
タ、５，５ａ……テフロンチユーブ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 化学的気相堆積法により窒化膜を形成する際
    に窒素源として三弗化窒素を使用することを特徴
    とする窒化膜形成方法。
JP58207469A 1983-11-07 1983-11-07 窒化膜形成方法 Granted JPS60100674A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58207469A JPS60100674A (ja) 1983-11-07 1983-11-07 窒化膜形成方法

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JP58207469A JPS60100674A (ja) 1983-11-07 1983-11-07 窒化膜形成方法

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Publication Number Publication Date
JPS60100674A JPS60100674A (ja) 1985-06-04
JPS6147906B2 true JPS6147906B2 (ja) 1986-10-21

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JP58207469A Granted JPS60100674A (ja) 1983-11-07 1983-11-07 窒化膜形成方法

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