JPS6199677A - 窒化珪素作製方法 - Google Patents
窒化珪素作製方法Info
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- JPS6199677A JPS6199677A JP59220108A JP22010884A JPS6199677A JP S6199677 A JPS6199677 A JP S6199677A JP 59220108 A JP59220108 A JP 59220108A JP 22010884 A JP22010884 A JP 22010884A JP S6199677 A JPS6199677 A JP S6199677A
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- Japan
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- vessel
- film
- silicon nitride
- treated
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- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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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
- C23C16/44—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 method of coating
- C23C16/50—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 method of coating using electric discharges
- C23C16/505—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 method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
- C23C16/509—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 method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
- C23C16/5096—Flat-bed apparatus
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、熱、プラズマ化学反応を用いた気相反応方
法（以下ＣＶＤ法という）により弗素が添加された窒化
珪素、例えば光フアイバー用のコーティング、また半導
体エレクトロニクス用のバッジベイシラン被膜を作製す
る方法に関する。
法（以下ＣＶＤ法という）により弗素が添加された窒化
珪素、例えば光フアイバー用のコーティング、また半導
体エレクトロニクス用のバッジベイシラン被膜を作製す
る方法に関する。
この発明は弗素が低級に添加され５ｉ−Ｆ結合を有する
とともに、低い放電エネルギでプラズマ化学反応を実施
することにより、被形成面のスパッタを少なくして窒化
珪素を作製する方法に関する。
とともに、低い放電エネルギでプラズマ化学反応を実施
することにより、被形成面のスパッタを少なくして窒化
珪素を作製する方法に関する。
この発明は５ｉｘｔｈとアンモニアまたはヒドラジンと
を反応せしめ、窒化珪素被膜を５００°Ｃ以下の温度好
ましくは１００〜４００°Ｃ例えば３００ ’Ｃで形成
する方法に関する。
を反応せしめ、窒化珪素被膜を５００°Ｃ以下の温度好
ましくは１００〜４００°Ｃ例えば３００ ’Ｃで形成
する方法に関する。
従来、窒化珪素膜を作製せんとするには、グロー放電法
を用いたプラズマ気相反応方法によりシラン（ＳｉＨ２
）とアンモニア（ＮＨ３）とを反応せしめ、２００〜４
００℃の基板温度にて被膜を作製していた。
を用いたプラズマ気相反応方法によりシラン（ＳｉＨ２
）とアンモニア（ＮＨ３）とを反応せしめ、２００〜４
００℃の基板温度にて被膜を作製していた。
しかしかかる窒化珪素膜は、その膜内に珪素の不対結合
手、さらにシランを気体状態において含有しているため
、この分離により近接する珪素同志が結合しあい、結果
として珪素のクラスタが残存することにより残留電荷を
生ずる。さらに耐圧低下を誘発する。このために、ＭＯ
Ｓ、ＩＣ等の紫外線透過用のファイナル・コーティング
として用いることができなかった。
手、さらにシランを気体状態において含有しているため
、この分離により近接する珪素同志が結合しあい、結果
として珪素のクラスタが残存することにより残留電荷を
生ずる。さらに耐圧低下を誘発する。このために、ＭＯ
Ｓ、ＩＣ等の紫外線透過用のファイナル・コーティング
として用いることができなかった。
さらに、この方法においては、生成された酸化珪素中に
クラスタおよびＯＨが残存してしまう。このため実用上
において反応性気体状態において含有しにくい２５４ｎ
ｍの波長の紫外光が透過する窒化珪素被膜を作製する方
法が求められていた。
クラスタおよびＯＨが残存してしまう。このため実用上
において反応性気体状態において含有しにくい２５４ｎ
ｍの波長の紫外光が透過する窒化珪素被膜を作製する方
法が求められていた。
本発明はかかる目的のため、即ち珪素の弗素化物である
５ｉｚＦ、を含む５ｉｎＦｚｎ−ｚ （ｎ≧２）を用い
ることにより窒化珪素を作製せんとするものである。
５ｉｚＦ、を含む５ｉｎＦｚｎ−ｚ （ｎ≧２）を用い
ることにより窒化珪素を作製せんとするものである。
以下に図面に従って本発明を記す。
第１図は本発明に用いられたＣＶＤ装置の概要を示す。
図面において、反応容器（真空容器）（１）は内壁が石
英からなっている。基板（２）は平行平板型電極の一方
の電極上に配設され、反応炉の上部、下部に配設された
ハロゲンヒータ（３） 、 （３’）により室温〜６０
０℃、好ましくは２００〜４００℃、例えば３００℃に
加熱がされている。ドーピング系は流量計（６）、バル
ブ（７）よりなり、アンモニアまたは窒素は（１０）よ
り供給される。ヒドラジン（Ｎｉｌ （ＭＰｌ、４℃、
ＢＰ １１３．５℃）は室温で液体であるため、バブラ
（２０）に充填されている。このヒドラジンは無水を用
い、さらにモレキュラシーブ（２１）により超高純度に
除湿精製した。また、珪素の弗素化物し は（１１）よりＳｉ、Ｆ、とじてボンベより供給される
。
英からなっている。基板（２）は平行平板型電極の一方
の電極上に配設され、反応炉の上部、下部に配設された
ハロゲンヒータ（３） 、 （３’）により室温〜６０
０℃、好ましくは２００〜４００℃、例えば３００℃に
加熱がされている。ドーピング系は流量計（６）、バル
ブ（７）よりなり、アンモニアまたは窒素は（１０）よ
り供給される。ヒドラジン（Ｎｉｌ （ＭＰｌ、４℃、
ＢＰ １１３．５℃）は室温で液体であるため、バブラ
（２０）に充填されている。このヒドラジンは無水を用
い、さらにモレキュラシーブ（２１）により超高純度に
除湿精製した。また、珪素の弗素化物し は（１１）よりＳｉ、Ｆ、とじてボンベより供給される
。
これらの反応性気体が反応容器内に導入し、さらに排気
口より圧力調整バルブ（１２）、ストンプバルブ（１３
）をへて、真空ポンプ（１４）より排気させた。
口より圧力調整バルブ（１２）、ストンプバルブ（１３
）をへて、真空ポンプ（１４）より排気させた。
プラズマ化学反応させる電気エネルギ供給装置（５）が
設けられているが、この低周波エネルギ供給用コイル（
４）を囲んで抵抗加熱ヒータ（３）が設けられている。
設けられているが、この低周波エネルギ供給用コイル（
４）を囲んで抵抗加熱ヒータ（３）が設けられている。
以下にその実施例を示す。
実施例１
この実施例は５ｉ２Ｆ＆とアンモニアとのプラズマ気相
反応により窒化珪素被膜を単結晶珪素基板上に作製した
。
反応により窒化珪素被膜を単結晶珪素基板上に作製した
。
基板温度は１００〜５００℃例えば３５０℃、圧力０．
０７ｔｏｒｒｓ を気エネルギ（５０ＫＨｚ）を一対の
電極（４）、（４’）への供給により反応性気体をプラ
ズマ化（プラズマ密度０．１ｍＷ／ａｄ） した。この
５ｉｚＦ６を用いるとＳｉＦ４を用いる場合に比べてプ
ラズマに必要な電気エネルギ密度を１７２〜１／３にす
ることができた。
０７ｔｏｒｒｓ を気エネルギ（５０ＫＨｚ）を一対の
電極（４）、（４’）への供給により反応性気体をプラ
ズマ化（プラズマ密度０．１ｍＷ／ａｄ） した。この
５ｉｚＦ６を用いるとＳｉＦ４を用いる場合に比べてプ
ラズマに必要な電気エネルギ密度を１７２〜１／３にす
ることができた。
そのため被形成面上のスバフタ（Ｆｌｉｔ傷）を少なく
することができるという特徴を有している。この電気エ
ネルギの周波数は１０〜２００にＨｚの低周波とした。
することができるという特徴を有している。この電気エ
ネルギの周波数は１０〜２００にＨｚの低周波とした。
その形成された被膜は熱エネルギによりより安定性を有
せしめるためにきわめて重要であった。
せしめるためにきわめて重要であった。
即ち１０ＭＨｚ以上の周波数では形成された被膜（５０
００Å以上の厚さ）を３５０℃の温度で長時間（１００
０時間以上）保存するとクランクが発生してしまった。
００Å以上の厚さ）を３５０℃の温度で長時間（１００
０時間以上）保存するとクランクが発生してしまった。
この窒化珪素上に対抗電極を作り、ダイオード構造とし
て、Ｃ−Ｖ特性を測定した。その結果、界面準位密度は
３ ＸＩＯ”ｃｍ−”以下であって、酸化珪素被膜は直
流電界を加えた場合、Ｉ Ｘ１０６Ｖ／ｃｍにおいて初
めてヒステリシス特性が観察され、珪素基板上に形成さ
れた窒化珪素中に珪素クラスタの存在により電荷捕獲中
心が少ないことが判明した。
て、Ｃ−Ｖ特性を測定した。その結果、界面準位密度は
３ ＸＩＯ”ｃｍ−”以下であって、酸化珪素被膜は直
流電界を加えた場合、Ｉ Ｘ１０６Ｖ／ｃｍにおいて初
めてヒステリシス特性が観察され、珪素基板上に形成さ
れた窒化珪素中に珪素クラスタの存在により電荷捕獲中
心が少ないことが判明した。
この生成物を０．５μの厚さとしてＩＲ（赤外線吸収ス
ペクトル）で調べたところ、１００１００Ｏ’に大きな
吸収が見られ、窒化珪素膜であることが判明した。さら
に、本発明方法において重要なことは、ＳＩＭＳ （二
次イオン分析法）によりこの被膜中の酸素濃度を調べた
ところ、従来のＳｉＨ，とＮＨ３とのプラズマ気相反応
においては、２ Ｘ １０”ｃｍ−３〜５Ｘ１０２０Ｃ
ＩＩ＋−３の多量の濃度の酸素を含有していたが、本発
明においては、１〜５ ＸＩＯ”ａｍ−’であり、従来
の１／３０以下しか含有していないことである。
ペクトル）で調べたところ、１００１００Ｏ’に大きな
吸収が見られ、窒化珪素膜であることが判明した。さら
に、本発明方法において重要なことは、ＳＩＭＳ （二
次イオン分析法）によりこの被膜中の酸素濃度を調べた
ところ、従来のＳｉＨ，とＮＨ３とのプラズマ気相反応
においては、２ Ｘ １０”ｃｍ−３〜５Ｘ１０２０Ｃ
ＩＩ＋−３の多量の濃度の酸素を含有していたが、本発
明においては、１〜５ ＸＩＯ”ａｍ−’であり、従来
の１／３０以下しか含有していないことである。
その理由として以下が考えられる。即ちＳｉＦ４とＮ２
Ｈ４との反応の後の残存ガスとしてＩＩＦが発生する。
Ｈ４との反応の後の残存ガスとしてＩＩＦが発生する。
このＨＰが不純物として存在するＳｉＯ，５ｉＯＨと再
反応し、 ５ｉＯｚ ＋ ４ＨＦ−＋５ｉＦｎ＋ ＨｚＯに
より水素と）ＩＰよりも安定なＳｉＦ４が生成される。
反応し、 ５ｉＯｚ ＋ ４ＨＦ−＋５ｉＦｎ＋ ＨｚＯに
より水素と）ＩＰよりも安定なＳｉＦ４が生成される。
その結果、水はかかる状態でＳｉＦ４と反応できないた
め、結果として被膜形成と同時に高純度化作用もされて
いるものと推察される。
め、結果として被膜形成と同時に高純度化作用もされて
いるものと推察される。
即ち、本発明方法において、５ｉｔＦｂと窒素／水素混
合気体もしくは窒化物気体（ＮＨ３，Ｎ２１１４．ＮＦ
３）との反応方法は、膜中に酸素クラスタを含まず、紫
外光が透過し得るため、紫外線消去型のＥＦ ＲＯＭ半
導体ディバイスのパッシベイション膜としてきわめて有
効であることが判明した。
合気体もしくは窒化物気体（ＮＨ３，Ｎ２１１４．ＮＦ
３）との反応方法は、膜中に酸素クラスタを含まず、紫
外光が透過し得るため、紫外線消去型のＥＦ ＲＯＭ半
導体ディバイスのパッシベイション膜としてきわめて有
効であることが判明した。
本発明において、プラズマＣＶＤ法に加えて３００ｎｍ
以下の光エネルギの照射を同時に併用して実施してもよ
いことはいうまでもない。
以下の光エネルギの照射を同時に併用して実施してもよ
いことはいうまでもない。
第１図は本発明方法を実施するためのＣＶＤ装置の概要
を示す。
を示す。
Claims (1)
- １、Ｓｉ＿２Ｆ＿６を含む弗化珪素と窒素化物気体との
混合反応性気体に熱エネルギと電気エネルギとを加える
ことにより、被形成面上に窒化珪素を作製することを特
徴とする窒化珪素作製方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59220108A JP2620063B2 (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 半導体装置 |
| US06/710,111 US4704300A (en) | 1984-03-12 | 1985-03-11 | Method for producing silicon nitride layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59220108A JP2620063B2 (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6199677A true JPS6199677A (ja) | 1986-05-17 |
| JP2620063B2 JP2620063B2 (ja) | 1997-06-11 |
Family
ID=16746033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59220108A Expired - Lifetime JP2620063B2 (ja) | 1984-03-12 | 1984-10-19 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2620063B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60131971A (ja) * | 1983-12-20 | 1985-07-13 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
-
1984
- 1984-10-19 JP JP59220108A patent/JP2620063B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60131971A (ja) * | 1983-12-20 | 1985-07-13 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2620063B2 (ja) | 1997-06-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |