JPS6187342A - 多重ビ−ム照射Ｓｉ窒化法 - Google Patents
多重ビ−ム照射Ｓｉ窒化法Info
- Publication number
- JPS6187342A JPS6187342A JP59209164A JP20916484A JPS6187342A JP S6187342 A JPS6187342 A JP S6187342A JP 59209164 A JP59209164 A JP 59209164A JP 20916484 A JP20916484 A JP 20916484A JP S6187342 A JPS6187342 A JP S6187342A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- laser
- nitride film
- excimer laser
- ultraviolet
- 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
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Classifications
-
- 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
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
- H10P14/69—Inorganic materials
- H10P14/694—Inorganic materials composed of nitrides
- 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
Landscapes
- 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】
（産業上の利用分野）
本発明は、電子デバイス製造プロセスに用いるＳｉ窒化
誤形成法に関するものである。
誤形成法に関するものである。
（従来技術）
従来Ｓｉ 窒化ＦＩＸ ハ、一般的Ｋ ＣＶ Ｄ 法（
Ｒ，Ｃ，Ｇ。
Ｒ，Ｃ，Ｇ。
Ｓｗａｎｎ、 Ｒ，Ｒ，Ｍｅｈｔａ ａｎｄ Ｔ、Ｐ、
Ｃａｕｇｅ、ジャーナ／ｌ／−オプ・エレクトロケミカ
ル・ソサエティー（Ｊ、Ｅ−１ｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、Ｓ
ｏｃ、） ｌ １４巻１９６７年７１３ページ）ニー；
−１１１△Ｉｒ＋Ｍ’−ｙ−ｙ”、／”１７ｎＮ−／１
１Ｔ’Ｄ−−Ａ−−−１ｒ’＋ｒ）Ｗｏｎｓ １ｄｅｒ
、ジャーナル・オプ９エレクトロケミカル・ソサエデ
４− （Ｊ、 Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉ、 Ｓｏｃ、
）１２５巻１９７８争９９ページ）によって生成されて
いる。
Ｃａｕｇｅ、ジャーナ／ｌ／−オプ・エレクトロケミカ
ル・ソサエティー（Ｊ、Ｅ−１ｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、Ｓ
ｏｃ、） ｌ １４巻１９６７年７１３ページ）ニー；
−１１１△Ｉｒ＋Ｍ’−ｙ−ｙ”、／”１７ｎＮ−／１
１Ｔ’Ｄ−−Ａ−−−１ｒ’＋ｒ）Ｗｏｎｓ １ｄｅｒ
、ジャーナル・オプ９エレクトロケミカル・ソサエデ
４− （Ｊ、 Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉ、 Ｓｏｃ、
）１２５巻１９７８争９９ページ）によって生成されて
いる。
（発明が解決しようとする問題点）
これ等の方法では、化学反応によってＳｉ窒化物をＳｉ
基板上に堆積させるが、この過程においてはＳｉ基板表
面の吸着物あるいはＳｉ窒化膜伺着初期の中間生成物が
Ｓｉ／Ｓｉ窒化膜界面に残され、界面準位が形成される
。このだめ、Ｓｉ基板に直接窒化膜を付着させゲート絶
縁膜とすると界面特性が不安定になるなど安定な電気的
特性を持つ界面が得られなかった。さらに、特にプラズ
マＣＶＤ法では窒化膜中に水素原子が混入し、膜質が不
良であった。
基板上に堆積させるが、この過程においてはＳｉ基板表
面の吸着物あるいはＳｉ窒化膜伺着初期の中間生成物が
Ｓｉ／Ｓｉ窒化膜界面に残され、界面準位が形成される
。このだめ、Ｓｉ基板に直接窒化膜を付着させゲート絶
縁膜とすると界面特性が不安定になるなど安定な電気的
特性を持つ界面が得られなかった。さらに、特にプラズ
マＣＶＤ法では窒化膜中に水素原子が混入し、膜質が不
良であった。
またＳｉ基板を直接熱窒化させる試みにおいては、窒化
温度が１２００℃以上と高いため、Ｓｉ基板中の不純物
プロファイルの変化を招いてしまうという欠点があった
。（Ｓ、Ｙａｍａｚａｋｉ、 Ｙ、Ｋａｔｏ ａｎｄ
１．Ｔ−ａｎｉｇｕｃｈｉ、ジャパニーズ・ジャーナル
・オブ・アプライド・フィジクス（ＴＤｎ−Ｔ−Ａｎｎ
ｌ ｎｈｖｃ ）ｇ ｓ１９６７年４０８ページ）。
温度が１２００℃以上と高いため、Ｓｉ基板中の不純物
プロファイルの変化を招いてしまうという欠点があった
。（Ｓ、Ｙａｍａｚａｋｉ、 Ｙ、Ｋａｔｏ ａｎｄ
１．Ｔ−ａｎｉｇｕｃｈｉ、ジャパニーズ・ジャーナル
・オブ・アプライド・フィジクス（ＴＤｎ−Ｔ−Ａｎｎ
ｌ ｎｈｖｃ ）ｇ ｓ１９６７年４０８ページ）。
本発明は、このような従来の欠点を除去せしめ、Ｓｉの
窒化膜形成において、 Ｓｉ／Ｓｉ窒化膜界面に界面準
位が少なく、また窒化膜内に水素原子の混入が少ない窒
化膜をＳｉの低温直接窒化によって得るための方法を提
供することを目的とする。
窒化膜形成において、 Ｓｉ／Ｓｉ窒化膜界面に界面準
位が少なく、また窒化膜内に水素原子の混入が少ない窒
化膜をＳｉの低温直接窒化によって得るための方法を提
供することを目的とする。
（問題点を解決するだめの手段）
本発明は、窒素ガス、アンモニアガスまたはヒドラジン
ガスニ囲気中にあシ、ヒーターで加熱されているＳｉの
表面に対して、■２レーザーを照射すると同時に、Ｘｅ
Ｂｒエキシマレーザ−光、 ＸｅＣ１エキシマレーザ−
光またはＸｅＦエキシマレーザ−光またはＵＶランプ光
を照射し、Ｓｉ基板の加熱を従来の直接窒化法よシも低
く抑えながら、Ｓｉ／Ｓｉ窒化膜界面準位がＣＶＤ・プ
ラズマＣＶＤ窒化膜形成法、直接窒化法よシも少なくま
た膜中に水素原子の混入が少ない窒化膜を得る方法であ
る。
ガスニ囲気中にあシ、ヒーターで加熱されているＳｉの
表面に対して、■２レーザーを照射すると同時に、Ｘｅ
Ｂｒエキシマレーザ−光、 ＸｅＣ１エキシマレーザ−
光またはＸｅＦエキシマレーザ−光またはＵＶランプ光
を照射し、Ｓｉ基板の加熱を従来の直接窒化法よシも低
く抑えながら、Ｓｉ／Ｓｉ窒化膜界面準位がＣＶＤ・プ
ラズマＣＶＤ窒化膜形成法、直接窒化法よシも少なくま
た膜中に水素原子の混入が少ない窒化膜を得る方法であ
る。
以下に本発明を具体的に説明する。
本発明は上述の方法を取ることによシ、従来技術の問題
点を解決した。真空装置内を窒素ガスまたはアンモニア
ガスまたはヒドラジ／ガス智囲気で満たし、この中に置
かれているＳｉ基板をヒーターによって加熱する。この
ようなＳｉ基板に対し、ＣＯ２レーザーから出た赤外レ
ーザービームを赤外透過窓を通して照射する。この赤外
レーザービームの波長は、５ｉ−Ｎ結合の振動エネルギ
ー１１．９ｐｍに近くなるように１０ ｐｍ以上とする
。なおＣＯ２レーザーの波長は、ＣＷでは９．１２〜１
１．０１ ｐ ｍ、パルスでは１１．１４〜１１．９７
μｍが可能である。
点を解決した。真空装置内を窒素ガスまたはアンモニア
ガスまたはヒドラジ／ガス智囲気で満たし、この中に置
かれているＳｉ基板をヒーターによって加熱する。この
ようなＳｉ基板に対し、ＣＯ２レーザーから出た赤外レ
ーザービームを赤外透過窓を通して照射する。この赤外
レーザービームの波長は、５ｉ−Ｎ結合の振動エネルギ
ー１１．９ｐｍに近くなるように１０ ｐｍ以上とする
。なおＣＯ２レーザーの波長は、ＣＷでは９．１２〜１
１．０１ ｐ ｍ、パルスでは１１．１４〜１１．９７
μｍが可能である。
赤外レーザービームの照射によ）、形成されたＳｔ窒化
膜中での５ｉ−Ｎ結合の撮縮にエネルギーが与えられ窒
化膜中のＮ１３；（子の移動が促進されるため、界面で
の窒化反応が加速される。同時に、エキシルレーザーか
ら出た紫外レーザービームまたはＵＶランプ光から出た
紫外光を、紫外線透過窓を通してＳｉ基板に照射する。
膜中での５ｉ−Ｎ結合の撮縮にエネルギーが与えられ窒
化膜中のＮ１３；（子の移動が促進されるため、界面で
の窒化反応が加速される。同時に、エキシルレーザーか
ら出た紫外レーザービームまたはＵＶランプ光から出た
紫外光を、紫外線透過窓を通してＳｉ基板に照射する。
紫外レーザービームは、ＸｅＣｌエキシマレーザ−光（
３９ｇｎｍ ）またはＸｅＦエキシマレーザ−光（３５
２ｎｍ）またはＸｅＢｒエキシ”ＴＶ−ブー光（２８２
、ｍ）である。ＵＶランプ光は、Ｘｅ−Ｈｇラブを用い
た場合、２００〜４２０ ｎｍである。これらの紫外レ
ーザービームまたはＵＶランプの波長でＳｉは高い吸収
係数（１５〜２０Ｘ１０’ｃｍ−１）を持つ。
３９ｇｎｍ ）またはＸｅＦエキシマレーザ−光（３５
２ｎｍ）またはＸｅＢｒエキシ”ＴＶ−ブー光（２８２
、ｍ）である。ＵＶランプ光は、Ｘｅ−Ｈｇラブを用い
た場合、２００〜４２０ ｎｍである。これらの紫外レ
ーザービームまたはＵＶランプの波長でＳｉは高い吸収
係数（１５〜２０Ｘ１０’ｃｍ−１）を持つ。
このため照射した紫外レーザービームまたはＵＶランプ
光は、Ｓｉ／Ｓｉ窒化膜界面のＳｉで強く吸収される。
光は、Ｓｉ／Ｓｉ窒化膜界面のＳｉで強く吸収される。
この吸収によってＳｉの電子状態が励起されるため、界
面でのＮ原子との反応が促進される。
面でのＮ原子との反応が促進される。
まだ、Ｓｉにエネルギーが与えられているために結晶欠
陥による界面準位が形成されにくい。さらに窒化膜を堆
積させるＣＶＤ法と異なり、直接窒化法であるために、
水素原子が膜中に混入しにくい。
陥による界面準位が形成されにくい。さらに窒化膜を堆
積させるＣＶＤ法と異なり、直接窒化法であるために、
水素原子が膜中に混入しにくい。
このように、赤外レーザービームと紫外レーザービーム
まだはＵｖ−）ノブ光を同時にＳｉ表面に照射すること
によシ、従来の直接窒化法よりも低温で、Ｓｉ／Ｓｉ窒
化膜の界面準位が少なくまた膜中の水素原子の混入が少
ない直接窒化膜を形成することが可能となる。
まだはＵｖ−）ノブ光を同時にＳｉ表面に照射すること
によシ、従来の直接窒化法よりも低温で、Ｓｉ／Ｓｉ窒
化膜の界面準位が少なくまた膜中の水素原子の混入が少
ない直接窒化膜を形成することが可能となる。
（実施例）
第１図に本発明の実施例を示す。Ｓｉ基板１１をの時装
置内はガス導入管１３から導入された窒素分子１４で１
気圧に満たされている。このような装置中のＳｉ基板１
１に対し、ＣＯ２レーザ−１５から出た赤外レーザービ
ーム１７を、赤外線透過窓１６を通して照射する。また
同時に、エキシマレーザー、８から出た紫外レーザービ
ーム（３０８ｎ−または３５２ ｎｍまたは２８２ｎ−
）１１０を、紫外透過窓°１９を通して照射して、Ｓｉ
基板１１の表面の窒化を行う。
置内はガス導入管１３から導入された窒素分子１４で１
気圧に満たされている。このような装置中のＳｉ基板１
１に対し、ＣＯ２レーザ−１５から出た赤外レーザービ
ーム１７を、赤外線透過窓１６を通して照射する。また
同時に、エキシマレーザー、８から出た紫外レーザービ
ーム（３０８ｎ−または３５２ ｎｍまたは２８２ｎ−
）１１０を、紫外透過窓°１９を通して照射して、Ｓｉ
基板１１の表面の窒化を行う。
第２図中２３に本発明の方法でＮ２中で５０００Ａ”窒
化した場合の試料について、ＥＳＲで測定したＳｉ／Ｓ
ｉ窒化膜界面の欠陥量を示す。図中２１で示す従来のＣ
ＶＤ法によりＮＨ３、Ｓ ｉ Ｈ４、Ｎ２中テ形成した
窒化膜の場合に比べ、その欠陥量が大幅に減少している
。また２２で示す従来の直接熱、窒化法により Ｎ２中
で形成した窒化膜の場合に比べ、窒化温度が低い。
化した場合の試料について、ＥＳＲで測定したＳｉ／Ｓ
ｉ窒化膜界面の欠陥量を示す。図中２１で示す従来のＣ
ＶＤ法によりＮＨ３、Ｓ ｉ Ｈ４、Ｎ２中テ形成した
窒化膜の場合に比べ、その欠陥量が大幅に減少している
。また２２で示す従来の直接熱、窒化法により Ｎ２中
で形成した窒化膜の場合に比べ、窒化温度が低い。
第３図中３３及び３４に、本発明の方法でＮＨ３中で基
板温度８００℃で窒化した場合の試料につい５ｉ−Ｈ結
合、Ｎ−Ｈ結合の吸光度をそれぞれ示す。
板温度８００℃で窒化した場合の試料につい５ｉ−Ｈ結
合、Ｎ−Ｈ結合の吸光度をそれぞれ示す。
これらはＩＲスペクトルから求めたものである。
本発明の方法による吸光度３３．３４を従来のプラズマ
ＣＶＤ法によシ形成した窒化膜の場合の５ｉ−Ｈ結合、
Ｎ−Ｈ結合の吸光度を示す３１，３２と比較すると、本
発明による方が吸光度が小さく、窒化膜中の水素原子量
が少ないことがわかる。
ＣＶＤ法によシ形成した窒化膜の場合の５ｉ−Ｈ結合、
Ｎ−Ｈ結合の吸光度を示す３１，３２と比較すると、本
発明による方が吸光度が小さく、窒化膜中の水素原子量
が少ないことがわかる。
（発明の効果）
以上に述べた通り、本発明によれば、Ｓｉ／Ｓｉ窒化膜
界面の欠陥量を少なくするとともに、Ｓｉ窒化膜中の水
素原子の混入を抑え、かつ従来の直接窒化法よシも低い
温度でＳｉの直接窒化による窒化膜を形成することが可
能となシ、本発明方法を電子デバイスプロセス中に用い
て、優れた効果を得ることができる。
界面の欠陥量を少なくするとともに、Ｓｉ窒化膜中の水
素原子の混入を抑え、かつ従来の直接窒化法よシも低い
温度でＳｉの直接窒化による窒化膜を形成することが可
能となシ、本発明方法を電子デバイスプロセス中に用い
て、優れた効果を得ることができる。
第１図は本発明の実施例を示す略示図、第２図は従来の
ＣＶＤ法、直接窒化法及び本発明の方法を用いて窒化を
行った場合のＳｉ／Ｓｉ窒化膜界面の欠陥量を表すＥＳ
Ｒスペクトルを示す図、第３図は従来のプラズマＣＶＤ
法及び本発明の方法を用いて窒化した場合の窒化膜のＲ
Ｉスペクトルより求めた５ｉ−Ｈ及びＮ−Ｈ結合の吸光
度を示す図である。 １１・・・・・・ｓｉ、Ｈ板、１２・・面基板加熱ヒー
ター、１３・・・・・・ガス導入口、１４・・・・・・
窒素分子、１５・・・・・・ＣＯ２レーザ−，１６・・
・・・・赤外線透過窓１７・・・・・・赤外レーザービ
ーム、１８・・・・・・エキシマレーザー、１９・・・
・・・紫外線透過窓、１１０・・・・・・紫外レーザー
ビーム篤２図 、６．「、ｚ°ゝ
ＣＶＤ法、直接窒化法及び本発明の方法を用いて窒化を
行った場合のＳｉ／Ｓｉ窒化膜界面の欠陥量を表すＥＳ
Ｒスペクトルを示す図、第３図は従来のプラズマＣＶＤ
法及び本発明の方法を用いて窒化した場合の窒化膜のＲ
Ｉスペクトルより求めた５ｉ−Ｈ及びＮ−Ｈ結合の吸光
度を示す図である。 １１・・・・・・ｓｉ、Ｈ板、１２・・面基板加熱ヒー
ター、１３・・・・・・ガス導入口、１４・・・・・・
窒素分子、１５・・・・・・ＣＯ２レーザ−，１６・・
・・・・赤外線透過窓１７・・・・・・赤外レーザービ
ーム、１８・・・・・・エキシマレーザー、１９・・・
・・・紫外線透過窓、１１０・・・・・・紫外レーザー
ビーム篤２図 、６．「、ｚ°ゝ
Claims (1)
- （１）窒素ガス、アンモニアガスまたはヒドラジンガス
雰囲気中にあるＳｉの表面に、ＣＯ＿２レーザーを照射
すると同時にＸｅＢｒエキシマレーザー、ＸｅＣｌエキ
シマレーザー、ＸｅＦエキシマレーザーまたはＵＶラン
プを照射してＳｉ表面を窒化することを特徴とする多重
ビーム照射Ｓｉ窒化法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59209164A JPS6187342A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | 多重ビ−ム照射Ｓｉ窒化法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59209164A JPS6187342A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | 多重ビ−ム照射Ｓｉ窒化法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6187342A true JPS6187342A (ja) | 1986-05-02 |
Family
ID=16568381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59209164A Pending JPS6187342A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | 多重ビ−ム照射Ｓｉ窒化法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6187342A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01160024A (ja) * | 1987-12-16 | 1989-06-22 | Fujitsu Ltd | 窒化硅素膜の形成方法 |
| JPH01173623A (ja) * | 1987-12-26 | 1989-07-10 | Fujitsu Ltd | 酸化物の窒化方法 |
| JPH01175237A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-11 | Fujitsu Ltd | オキシナイトライド膜の形成方法 |
| JPH07321061A (ja) * | 1994-10-03 | 1995-12-08 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1984
- 1984-10-05 JP JP59209164A patent/JPS6187342A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01160024A (ja) * | 1987-12-16 | 1989-06-22 | Fujitsu Ltd | 窒化硅素膜の形成方法 |
| JPH01173623A (ja) * | 1987-12-26 | 1989-07-10 | Fujitsu Ltd | 酸化物の窒化方法 |
| JPH01175237A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-11 | Fujitsu Ltd | オキシナイトライド膜の形成方法 |
| JPH07321061A (ja) * | 1994-10-03 | 1995-12-08 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法 |
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