JP2000100811A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP2000100811A JP2000100811A JP10263853A JP26385398A JP2000100811A JP 2000100811 A JP2000100811 A JP 2000100811A JP 10263853 A JP10263853 A JP 10263853A JP 26385398 A JP26385398 A JP 26385398A JP 2000100811 A JP2000100811 A JP 2000100811A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安定した電気的特性を有するとともに防湿性
および強度の高い絶縁膜を低温で形成することができる
半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 プラズマＣＶＤ法によりＳiＮ膜（絶縁
膜）を形成するとともに、形成されたＳiＮ膜の屈折率
が実質的に１．９５程度となるよう、原料ガスであるシ
ラン（ＳiＨ4）とアンモニア（ＮＨ3）の流量比（ＳiＨ
4／ＮＨ3）を調整するようにしている。したがって、防
湿性および強度の高いＳiＮ膜を低温で形成することが
できる。また、形成されたＳiＮ膜を化学量論比の組成
を有するシリコン窒化膜（Ｓi3Ｎ4）に近づけることが
できる。このため、形成されたＳiＮ膜中の未結合手や
シリコン・水素（Ｓi−Ｈ）結合を低減することができ
る。
および強度の高い絶縁膜を低温で形成することができる
半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 プラズマＣＶＤ法によりＳiＮ膜（絶縁
膜）を形成するとともに、形成されたＳiＮ膜の屈折率
が実質的に１．９５程度となるよう、原料ガスであるシ
ラン（ＳiＨ4）とアンモニア（ＮＨ3）の流量比（ＳiＨ
4／ＮＨ3）を調整するようにしている。したがって、防
湿性および強度の高いＳiＮ膜を低温で形成することが
できる。また、形成されたＳiＮ膜を化学量論比の組成
を有するシリコン窒化膜（Ｓi3Ｎ4）に近づけることが
できる。このため、形成されたＳiＮ膜中の未結合手や
シリコン・水素（Ｓi−Ｈ）結合を低減することができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造方法に関し、特に、プラズマを利用した気相成長法に
よりシリコン窒化物を含む絶縁膜を形成する技術に関す
る。
造方法に関し、特に、プラズマを利用した気相成長法に
よりシリコン窒化物を含む絶縁膜を形成する技術に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】アルミ配線等の金属配線を形成した後に
層間膜やパッシベーション膜等の絶縁膜を形成する場合
等に、プラズマＣＶＤ法を用いてシリコン窒化膜を形成
する技術が知られている。従来のプラズマＣＶＤ法によ
るシリコン窒化膜の成膜条件の一例を図９に示す。
層間膜やパッシベーション膜等の絶縁膜を形成する場合
等に、プラズマＣＶＤ法を用いてシリコン窒化膜を形成
する技術が知られている。従来のプラズマＣＶＤ法によ
るシリコン窒化膜の成膜条件の一例を図９に示す。
【０００３】プラズマＣＶＤ法においては、たとえば図
９に示すように、窒素（Ｎ2）、シラン（ＳiＨ4）、ア
ンモニア（ＮＨ3）の各原料ガスを所定流量比で導入す
るとともに、所定温度、所定圧力の下で高周波励起によ
りプラズマを発生させる。プラズマ中に生じた活性度の
高い原子や分子のラジカルを利用して化学反応を促進さ
せることで、シリコン窒化膜を形成する。
９に示すように、窒素（Ｎ2）、シラン（ＳiＨ4）、ア
ンモニア（ＮＨ3）の各原料ガスを所定流量比で導入す
るとともに、所定温度、所定圧力の下で高周波励起によ
りプラズマを発生させる。プラズマ中に生じた活性度の
高い原子や分子のラジカルを利用して化学反応を促進さ
せることで、シリコン窒化膜を形成する。
【０００４】したがって、プラズマＣＶＤ法を用いれ
ば、低温（図９の例では、４００℃）でシリコン窒化膜
を形成することができる。このため、既に形成されてい
るアルミ配線等の金属配線を溶かすことなく、防湿性お
よび強度の高い絶縁膜を得ることができる。
ば、低温（図９の例では、４００℃）でシリコン窒化膜
を形成することができる。このため、既に形成されてい
るアルミ配線等の金属配線を溶かすことなく、防湿性お
よび強度の高い絶縁膜を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のプラズマＣＶＤ法には、次のような問題点
があった。
ような従来のプラズマＣＶＤ法には、次のような問題点
があった。
【０００６】上述のように、プラズマＣＶＤ法において
は、非熱平衡状態で生じた活性度の高い原子や分子のラ
ジカルを利用して化学反応を促進させるようにしてい
る。したがって、プラズマＣＶＤ法を用いて形成された
シリコン窒化膜（「ＳiＮ」と表現される）は、高温
（たとえば７００℃以上）の熱平衡状態で原料ガスを反
応させる常圧ＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ法を用いて形成され
るシリコン窒化膜（Ｓi3Ｎ4）のような化学量論比の組
成を有するシリコン窒化膜とはならず、不完全な膜とな
るのが普通である。
は、非熱平衡状態で生じた活性度の高い原子や分子のラ
ジカルを利用して化学反応を促進させるようにしてい
る。したがって、プラズマＣＶＤ法を用いて形成された
シリコン窒化膜（「ＳiＮ」と表現される）は、高温
（たとえば７００℃以上）の熱平衡状態で原料ガスを反
応させる常圧ＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ法を用いて形成され
るシリコン窒化膜（Ｓi3Ｎ4）のような化学量論比の組
成を有するシリコン窒化膜とはならず、不完全な膜とな
るのが普通である。
【０００７】したがって、プラズマＣＶＤ法を用いて形
成されたシリコン窒化膜（ＳiＮ）中には、未結合手
や、解離エネルギの低いシリコン・水素（Ｓi−Ｈ）結
合などが多数存在する。これら未結合手や、シリコン・
水素（Ｓi−Ｈ）結合は、シリコン窒化膜（ＳiＮ）中に
多くの固定電荷やトラップ準位を形成するため、シリコ
ン窒化膜（ＳiＮ）の電気的安定性を低下させる。
成されたシリコン窒化膜（ＳiＮ）中には、未結合手
や、解離エネルギの低いシリコン・水素（Ｓi−Ｈ）結
合などが多数存在する。これら未結合手や、シリコン・
水素（Ｓi−Ｈ）結合は、シリコン窒化膜（ＳiＮ）中に
多くの固定電荷やトラップ準位を形成するため、シリコ
ン窒化膜（ＳiＮ）の電気的安定性を低下させる。
【０００８】さらに、電界等により所定値以上のエネル
ギが与えられると、シリコン・水素（Ｓi−Ｈ）結合が
断ち切られ、解離した水素がシリコン窒化膜（ＳiＮ）
外にまで拡散して、シリコン窒化膜（ＳiＮ）の近傍に
ある半導体素子の電気的特性をも劣化させる。
ギが与えられると、シリコン・水素（Ｓi−Ｈ）結合が
断ち切られ、解離した水素がシリコン窒化膜（ＳiＮ）
外にまで拡散して、シリコン窒化膜（ＳiＮ）の近傍に
ある半導体素子の電気的特性をも劣化させる。
【０００９】このような問題は、半導体素子の高集積化
に起因する電界の上昇にしたがって、いっそう顕著とな
ってきた。
に起因する電界の上昇にしたがって、いっそう顕著とな
ってきた。
【００１０】この発明は、このような問題点を解決し、
安定した電気的特性を有するとともに防湿性および強度
の高い絶縁膜を低温で形成することができる、半導体装
置の製造方法を提供することを目的とする。
安定した電気的特性を有するとともに防湿性および強度
の高い絶縁膜を低温で形成することができる、半導体装
置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段、発明の作用および効果】
請求項１の半導体装置の製造方法は、プラズマを利用し
た気相成長法によりシリコン窒化物を含む絶縁膜を形成
する、半導体装置の製造方法であって、形成された絶縁
膜の屈折率が実質的に１．９５以下となるよう、当該気
相成長法に用いる各原料ガスの流量比を調整したことを
特徴とする。
請求項１の半導体装置の製造方法は、プラズマを利用し
た気相成長法によりシリコン窒化物を含む絶縁膜を形成
する、半導体装置の製造方法であって、形成された絶縁
膜の屈折率が実質的に１．９５以下となるよう、当該気
相成長法に用いる各原料ガスの流量比を調整したことを
特徴とする。
【００１２】したがって、プラズマを利用した気相成長
法によりシリコン窒化物を含む絶縁膜を形成すること
で、防湿性および強度の高い絶縁膜を低温で形成するこ
とができる。
法によりシリコン窒化物を含む絶縁膜を形成すること
で、防湿性および強度の高い絶縁膜を低温で形成するこ
とができる。
【００１３】また、形成された絶縁膜の屈折率を実質的
に１．９５以下とすることで、形成された絶縁膜を化学
量論比の組成を有するシリコン窒化膜に近づけることが
できる。このため、形成された絶縁膜中の未結合手やシ
リコン・水素（Ｓi−Ｈ）結合を低減することができ
る。
に１．９５以下とすることで、形成された絶縁膜を化学
量論比の組成を有するシリコン窒化膜に近づけることが
できる。このため、形成された絶縁膜中の未結合手やシ
リコン・水素（Ｓi−Ｈ）結合を低減することができ
る。
【００１４】すなわち、安定した電気的特性を有すると
ともに防湿性および強度の高い絶縁膜を低温で形成する
ことができる。また、絶縁膜の近傍にある半導体素子の
電気的特性の劣化を防止することができる。
ともに防湿性および強度の高い絶縁膜を低温で形成する
ことができる。また、絶縁膜の近傍にある半導体素子の
電気的特性の劣化を防止することができる。
【００１５】請求項２の半導体装置の製造方法は、プラ
ズマを利用した気相成長法によりシリコン窒化物を含む
絶縁膜を形成する、半導体装置の製造方法であって、形
成された絶縁膜に含まれるシリコン・水素結合を構成す
る水素の濃度が実質的に５×１０21個／ｃｍ3以下とな
るよう、当該気相成長法に用いる各原料ガスの流量比を
調整したことを特徴とする。
ズマを利用した気相成長法によりシリコン窒化物を含む
絶縁膜を形成する、半導体装置の製造方法であって、形
成された絶縁膜に含まれるシリコン・水素結合を構成す
る水素の濃度が実質的に５×１０21個／ｃｍ3以下とな
るよう、当該気相成長法に用いる各原料ガスの流量比を
調整したことを特徴とする。
【００１６】したがって、プラズマを利用した気相成長
法によりシリコン窒化物を含む絶縁膜を形成すること
で、防湿性および強度の高い絶縁膜を低温で形成するこ
とができる。
法によりシリコン窒化物を含む絶縁膜を形成すること
で、防湿性および強度の高い絶縁膜を低温で形成するこ
とができる。
【００１７】また、形成された絶縁膜に含まれるシリコ
ン・水素結合を構成する水素の濃度を実質的に５×１０
21個／ｃｍ3以下とすることにより当該絶縁膜中の固定
電荷密度やトラップ準位密度を低減することで、絶縁膜
の電気的安定性を向上することができる。
ン・水素結合を構成する水素の濃度を実質的に５×１０
21個／ｃｍ3以下とすることにより当該絶縁膜中の固定
電荷密度やトラップ準位密度を低減することで、絶縁膜
の電気的安定性を向上することができる。
【００１８】すなわち、安定した電気的特性を有すると
ともに防湿性および強度の高い絶縁膜を低温で形成する
ことができる。また、絶縁膜の近傍にある半導体素子の
電気的特性の劣化を防止することができる。
ともに防湿性および強度の高い絶縁膜を低温で形成する
ことができる。また、絶縁膜の近傍にある半導体素子の
電気的特性の劣化を防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】図７に、この発明の一実施形態に
よるプラズマＣＶＤ法（プラズマを利用した気相成長
法）を用いて製造される半導体装置の一例を示す。図７
に示す半導体装置は、半導体素子であるＭＯＳＦＥＴ
（金属酸化物シリコン電界効果型トランジスタ）２０お
よびこれを覆う保護膜であるパッシベーション膜２８
（シリコン窒化物を含む絶縁膜、ＳiＮ膜）を備えてい
る。
よるプラズマＣＶＤ法（プラズマを利用した気相成長
法）を用いて製造される半導体装置の一例を示す。図７
に示す半導体装置は、半導体素子であるＭＯＳＦＥＴ
（金属酸化物シリコン電界効果型トランジスタ）２０お
よびこれを覆う保護膜であるパッシベーション膜２８
（シリコン窒化物を含む絶縁膜、ＳiＮ膜）を備えてい
る。
【００２０】図７に示す半導体装置を製造するには、シ
リコン基板２２上に設定されたチャネル形成領域ＣＨの
上に、ゲート酸化膜ＧＭを介してゲートＧを形成し、ゲ
ートＧをマスクとして自己整合的にソースＳおよびドレ
インＤを形成する。つぎに、層間膜２４を堆積し、層間
膜２４にコンタクトホール２４ａを形成した後、金属配
線であるアルミ配線２６を形成する。このようにしてＭ
ＯＳＦＥＴ２０が形成される。
リコン基板２２上に設定されたチャネル形成領域ＣＨの
上に、ゲート酸化膜ＧＭを介してゲートＧを形成し、ゲ
ートＧをマスクとして自己整合的にソースＳおよびドレ
インＤを形成する。つぎに、層間膜２４を堆積し、層間
膜２４にコンタクトホール２４ａを形成した後、金属配
線であるアルミ配線２６を形成する。このようにしてＭ
ＯＳＦＥＴ２０が形成される。
【００２１】つぎに、ＭＯＳＦＥＴ２０を覆うようにパ
ッシベーション膜２８を形成する。このパッシベーショ
ン膜２８を形成するために、この発明の一実施形態によ
るプラズマＣＶＤ法を用いている。
ッシベーション膜２８を形成する。このパッシベーショ
ン膜２８を形成するために、この発明の一実施形態によ
るプラズマＣＶＤ法を用いている。
【００２２】図８は、この発明の一実施形態によるプラ
ズマＣＶＤ法を実施するためのプラズマＣＶＤ装置の構
成の一例を示す図面である。図８に示すプラズマＣＶＤ
装置２は、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置であり、上
部電極４と下部の接地電極６とを備えている。ＭＯＳＦ
ＥＴ２０が形成されたウエハは、パッシベーション膜２
８を形成するために、接地電極６の表面６ａに載置され
る。
ズマＣＶＤ法を実施するためのプラズマＣＶＤ装置の構
成の一例を示す図面である。図８に示すプラズマＣＶＤ
装置２は、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置であり、上
部電極４と下部の接地電極６とを備えている。ＭＯＳＦ
ＥＴ２０が形成されたウエハは、パッシベーション膜２
８を形成するために、接地電極６の表面６ａに載置され
る。
【００２３】上部電極４には高周波電圧が印加され、上
部電極４と接地電極６との間にグロー放電を起こさせて
プラズマを発生させるようになっている。接地電極６に
内蔵されたヒーター（図示せず）により、ウエハを加熱
するようになっている。原料ガスは、ガス導入口８から
導入され、反応生成ガスや未反応ガスが、排気ポンプ
（図示せず）により排気口１０から排出される。
部電極４と接地電極６との間にグロー放電を起こさせて
プラズマを発生させるようになっている。接地電極６に
内蔵されたヒーター（図示せず）により、ウエハを加熱
するようになっている。原料ガスは、ガス導入口８から
導入され、反応生成ガスや未反応ガスが、排気ポンプ
（図示せず）により排気口１０から排出される。
【００２４】このようなプラズマＣＶＤ装置２を用い
て、ＭＯＳＦＥＴ２０が形成されたウエハの上面にパッ
シベーション膜２８を堆積させる。
て、ＭＯＳＦＥＴ２０が形成されたウエハの上面にパッ
シベーション膜２８を堆積させる。
【００２５】図１は、この発明の一実施形態によるプラ
ズマＣＶＤ法を用いてパッシベーション膜２８を形成す
る際の成膜条件の一例を示すテーブルである。この実施
形態によるプラズマＣＶＤ法においては、図１に示すよ
うに、窒素（Ｎ2）の流量を２．０［ＳＬＭ］、シラン
（ＳiＨ4）の流量を０．５［ＳＬＭ］、アンモニア（Ｎ
Ｈ3）の流量を５．８［ＳＬＭ］としている。
ズマＣＶＤ法を用いてパッシベーション膜２８を形成す
る際の成膜条件の一例を示すテーブルである。この実施
形態によるプラズマＣＶＤ法においては、図１に示すよ
うに、窒素（Ｎ2）の流量を２．０［ＳＬＭ］、シラン
（ＳiＨ4）の流量を０．５［ＳＬＭ］、アンモニア（Ｎ
Ｈ3）の流量を５．８［ＳＬＭ］としている。
【００２６】高周波および低周波のパワーを、それぞれ
０．３［ＫＷ］、０．５［ＫＷ］としている。また、ガ
ス圧力を３．０[Ｔorr]とし、温度を４００［℃］とし
ている。
０．３［ＫＷ］、０．５［ＫＷ］としている。また、ガ
ス圧力を３．０[Ｔorr]とし、温度を４００［℃］とし
ている。
【００２７】このように、この実施形態によるプラズマ
ＣＶＤ法においては、従来のプラズマＣＶＤ法の場合
（図９参照）に比べ、アンモニア（ＮＨ3）の流量を増
加させている。すなわち、従来０．１５程度であった、
シラン（ＳiＨ4）とアンモニア（ＮＨ3）の流量比（Ｓi
Ｈ4／ＮＨ3）を、約０．０８６としている。
ＣＶＤ法においては、従来のプラズマＣＶＤ法の場合
（図９参照）に比べ、アンモニア（ＮＨ3）の流量を増
加させている。すなわち、従来０．１５程度であった、
シラン（ＳiＨ4）とアンモニア（ＮＨ3）の流量比（Ｓi
Ｈ4／ＮＨ3）を、約０．０８６としている。
【００２８】図２は、上述のプラズマＣＶＤ装置２を使
用した場合における、シラン（ＳiＨ4）とアンモニア
（ＮＨ3）の流量比（ＳiＨ4／ＮＨ3）と生成されるＳi
Ｎ膜（パッシベーション膜２８）の屈折率との関係を示
すグラフである。図２のグラフから、流量比（ＳiＨ4／
ＮＨ3）を小さくすると、ＳiＮ膜の屈折率も小さくなる
ことが分る。ＳiＮ膜の屈折率を約０．０８６にするこ
とにより、従来２．０程度であったＳiＮ膜（パッシベ
ーション膜２８）の屈折率が、約１．９５になった。
用した場合における、シラン（ＳiＨ4）とアンモニア
（ＮＨ3）の流量比（ＳiＨ4／ＮＨ3）と生成されるＳi
Ｎ膜（パッシベーション膜２８）の屈折率との関係を示
すグラフである。図２のグラフから、流量比（ＳiＨ4／
ＮＨ3）を小さくすると、ＳiＮ膜の屈折率も小さくなる
ことが分る。ＳiＮ膜の屈折率を約０．０８６にするこ
とにより、従来２．０程度であったＳiＮ膜（パッシベ
ーション膜２８）の屈折率が、約１．９５になった。
【００２９】換言すれば、この実施形態においては、生
成されるＳiＮ膜の屈折率が約１．９５になるように、
図１に示す成膜条件を定めているのである。
成されるＳiＮ膜の屈折率が約１．９５になるように、
図１に示す成膜条件を定めているのである。
【００３０】なお、生成されるＳiＮ膜の屈折率は、流
量比（ＳiＨ4／ＮＨ3）以外の他の成膜条件によっても
変動するため、異なるプラズマＣＶＤ装置を使用した場
合は、図２のグラフも異なったものとなる。このような
場合には、屈折率が約１．９５であるようなＳiＮ膜を
得るための流量比（ＳiＨ4／ＮＨ3）が、約０．０８６
になるとは限らない。
量比（ＳiＨ4／ＮＨ3）以外の他の成膜条件によっても
変動するため、異なるプラズマＣＶＤ装置を使用した場
合は、図２のグラフも異なったものとなる。このような
場合には、屈折率が約１．９５であるようなＳiＮ膜を
得るための流量比（ＳiＨ4／ＮＨ3）が、約０．０８６
になるとは限らない。
【００３１】図３は、生成されたＳiＮ膜の屈折率と、
当該ＳiＮ膜に含まれる水素濃度との関係を示すグラフ
である。図３には、生成されたＳiＮ膜の屈折率と当該
ＳiＮ膜に含まれるシリコン・水素結合（Ｓi−Ｈ結合）
を構成する水素の濃度との関係、生成されたＳiＮ膜の
屈折率と当該ＳiＮ膜に含まれる窒素・水素結合（Ｎ−
Ｈ結合）を構成する水素の濃度との関係、生成されたＳ
iＮ膜の屈折率と当該ＳiＮ膜に含まれる水素全体の濃度
との関係、がそれぞれ示されている。
当該ＳiＮ膜に含まれる水素濃度との関係を示すグラフ
である。図３には、生成されたＳiＮ膜の屈折率と当該
ＳiＮ膜に含まれるシリコン・水素結合（Ｓi−Ｈ結合）
を構成する水素の濃度との関係、生成されたＳiＮ膜の
屈折率と当該ＳiＮ膜に含まれる窒素・水素結合（Ｎ−
Ｈ結合）を構成する水素の濃度との関係、生成されたＳ
iＮ膜の屈折率と当該ＳiＮ膜に含まれる水素全体の濃度
との関係、がそれぞれ示されている。
【００３２】ＳiＮ膜の屈折率が２．２程度より小さい
場合には、図３のグラフから、屈折率を小さくすると、
当該ＳiＮ膜に含まれる窒素・水素結合（Ｎ−Ｈ結合）
を構成する水素の濃度は大きくなるものの、当該ＳiＮ
膜に含まれるシリコン・水素結合（Ｓi−Ｈ結合）を構
成する水素の濃度、および、当該ＳiＮ膜に含まれる水
素全体の濃度は、いずれも小さくなることが分る。
場合には、図３のグラフから、屈折率を小さくすると、
当該ＳiＮ膜に含まれる窒素・水素結合（Ｎ−Ｈ結合）
を構成する水素の濃度は大きくなるものの、当該ＳiＮ
膜に含まれるシリコン・水素結合（Ｓi−Ｈ結合）を構
成する水素の濃度、および、当該ＳiＮ膜に含まれる水
素全体の濃度は、いずれも小さくなることが分る。
【００３３】生成されるＳiＮ膜の屈折率を約１．９５
にすることで、解離エネルギが低く問題を引き起こしや
すいシリコン・水素結合（Ｓi−Ｈ結合）を構成する水
素の濃度を、従来のプラズマＣＶＤ法を用いて生成した
ＳiＮ膜（屈折率が、約２．０）の濃度よりも、かなり
低くすることができた。
にすることで、解離エネルギが低く問題を引き起こしや
すいシリコン・水素結合（Ｓi−Ｈ結合）を構成する水
素の濃度を、従来のプラズマＣＶＤ法を用いて生成した
ＳiＮ膜（屈折率が、約２．０）の濃度よりも、かなり
低くすることができた。
【００３４】この実施形態においては、生成されたＳi
Ｎ膜に含まれるシリコン・水素結合（Ｓi−Ｈ結合）を
構成する水素の濃度を、５×１０21個／ｃｍ3程度とす
ることができた。この程度であれば、ＳiＮ膜中の固定
電荷密度やトラップ準位密度をかなり低減することがで
きる。
Ｎ膜に含まれるシリコン・水素結合（Ｓi−Ｈ結合）を
構成する水素の濃度を、５×１０21個／ｃｍ3程度とす
ることができた。この程度であれば、ＳiＮ膜中の固定
電荷密度やトラップ準位密度をかなり低減することがで
きる。
【００３５】なお、図３から、ＳiＮ膜の屈折率を約
１．９５にすることで、当該ＳiＮ膜に含まれる水素全
体の濃度も、従来のプラズマＣＶＤ法を用いて生成した
ＳiＮ膜（屈折率が、約２．０）の濃度よりも、低くな
っていることが分る。
１．９５にすることで、当該ＳiＮ膜に含まれる水素全
体の濃度も、従来のプラズマＣＶＤ法を用いて生成した
ＳiＮ膜（屈折率が、約２．０）の濃度よりも、低くな
っていることが分る。
【００３６】図４は、生成されたＳiＮ膜の屈折率と、
当該ＳiＮ膜に含まれる固定電荷密度との関係を示すグ
ラフである。図４のグラフから、屈折率を小さくする
と、当該ＳiＮ膜に含まれる固定電荷密度も小さくなる
ことが分る。
当該ＳiＮ膜に含まれる固定電荷密度との関係を示すグ
ラフである。図４のグラフから、屈折率を小さくする
と、当該ＳiＮ膜に含まれる固定電荷密度も小さくなる
ことが分る。
【００３７】生成されるＳiＮ膜の屈折率を約１．９５
にすることで、ＳiＮ膜の電気的安定性を阻害する固定
電荷密度を、従来のプラズマＣＶＤ法を用いて生成した
ＳiＮ膜（屈折率が、約２．０）に含まれる固定電荷密
度よりも、かなり低くすることができた。
にすることで、ＳiＮ膜の電気的安定性を阻害する固定
電荷密度を、従来のプラズマＣＶＤ法を用いて生成した
ＳiＮ膜（屈折率が、約２．０）に含まれる固定電荷密
度よりも、かなり低くすることができた。
【００３８】図５は、生成されたＳiＮ膜の屈折率と、
当該ＳiＮ膜に含まれるトラップ準位密度との関係を示
すグラフである。図５には、生成されたＳiＮ膜の屈折
率と当該ＳiＮ膜に含まれる正のトラップ準位密度との
関係、および、生成されたＳiＮ膜の屈折率と当該ＳiＮ
膜に含まれる負のトラップ準位密度との関係が、それぞ
れ示されている。
当該ＳiＮ膜に含まれるトラップ準位密度との関係を示
すグラフである。図５には、生成されたＳiＮ膜の屈折
率と当該ＳiＮ膜に含まれる正のトラップ準位密度との
関係、および、生成されたＳiＮ膜の屈折率と当該ＳiＮ
膜に含まれる負のトラップ準位密度との関係が、それぞ
れ示されている。
【００３９】図５のグラフから、屈折率を小さくする
と、当該ＳiＮ膜に含まれる正のトラップ準位密度、お
よび、当該ＳiＮ膜に含まれる負のトラップ準位密度
は、いずれも小さくなることが分る。
と、当該ＳiＮ膜に含まれる正のトラップ準位密度、お
よび、当該ＳiＮ膜に含まれる負のトラップ準位密度
は、いずれも小さくなることが分る。
【００４０】生成されるＳiＮ膜の屈折率を約１．９５
にすることで、ＳiＮ膜の電気的安定性を阻害する正お
よび負のトラップ準位密度を、従来のプラズマＣＶＤ法
を用いて生成したＳiＮ膜（屈折率が、約２．０）に含
まれるトラップ準位密度よりも、かなり低くすることが
できた。
にすることで、ＳiＮ膜の電気的安定性を阻害する正お
よび負のトラップ準位密度を、従来のプラズマＣＶＤ法
を用いて生成したＳiＮ膜（屈折率が、約２．０）に含
まれるトラップ準位密度よりも、かなり低くすることが
できた。
【００４１】図６は、半導体装置の信頼性テストにおけ
る、ストレス時間とデバイスの故障率との関係を、当該
半導体装置に用いられたＳiＮ膜（パッシベーション膜
２８）の屈折率をパラメータとして表現したグラフであ
る。
る、ストレス時間とデバイスの故障率との関係を、当該
半導体装置に用いられたＳiＮ膜（パッシベーション膜
２８）の屈折率をパラメータとして表現したグラフであ
る。
【００４２】図６から、ＳiＮ膜の屈折率を約１．９５
にすることで、従来のプラズマＣＶＤ法を用いて生成し
たＳiＮ膜（屈折率が、約２．０）に比し、同じストレ
ス時間に対応する故障率がかなり低くなっていることが
分る。
にすることで、従来のプラズマＣＶＤ法を用いて生成し
たＳiＮ膜（屈折率が、約２．０）に比し、同じストレ
ス時間に対応する故障率がかなり低くなっていることが
分る。
【００４３】このように、この実施形態においては、プ
ラズマＣＶＤ法によりパッシベーション膜２８を形成す
るとともに、形成されたパッシベーション膜２８の屈折
率が実質的に１．９５程度となるよう、プラズマＣＶＤ
法に用いる原料ガスであるシラン（ＳiＨ4）とアンモニ
ア（ＮＨ3）の流量比（ＳiＨ4／ＮＨ3）を調整するよう
にしている。
ラズマＣＶＤ法によりパッシベーション膜２８を形成す
るとともに、形成されたパッシベーション膜２８の屈折
率が実質的に１．９５程度となるよう、プラズマＣＶＤ
法に用いる原料ガスであるシラン（ＳiＨ4）とアンモニ
ア（ＮＨ3）の流量比（ＳiＨ4／ＮＨ3）を調整するよう
にしている。
【００４４】したがって、プラズマＣＶＤ法によりパッ
シベーション膜２８を形成することで、防湿性および強
度の高いパッシベーション膜２８を低温で形成すること
ができる。
シベーション膜２８を形成することで、防湿性および強
度の高いパッシベーション膜２８を低温で形成すること
ができる。
【００４５】また、形成されたパッシベーション膜２８
の屈折率を実質的に１．９５程度とすることで、形成さ
れたパッシベーション膜２８を化学量論比の組成を有す
るシリコン窒化膜（Ｓi3Ｎ4）に近づけることができ
る。このため、形成されたパッシベーション膜２８中の
未結合手やシリコン・水素（Ｓi−Ｈ）結合を低減する
ことができる。
の屈折率を実質的に１．９５程度とすることで、形成さ
れたパッシベーション膜２８を化学量論比の組成を有す
るシリコン窒化膜（Ｓi3Ｎ4）に近づけることができ
る。このため、形成されたパッシベーション膜２８中の
未結合手やシリコン・水素（Ｓi−Ｈ）結合を低減する
ことができる。
【００４６】すなわち、安定した電気的特性を有すると
ともに防湿性および強度の高いパッシベーション膜２８
を低温で形成することができる。また、パッシベーショ
ン膜２８の近傍にあるＭＯＳＦＥＴ２０（図７参照）の
電気的特性の劣化を防止することができる。
ともに防湿性および強度の高いパッシベーション膜２８
を低温で形成することができる。また、パッシベーショ
ン膜２８の近傍にあるＭＯＳＦＥＴ２０（図７参照）の
電気的特性の劣化を防止することができる。
【００４７】また、この実施形態においては、形成され
たパッシベーション膜２８に含まれるシリコン・水素結
合を構成する水素の濃度が実質的に５×１０21個／ｃｍ
3程度となるよう、シラン（ＳiＨ4）とアンモニア（Ｎ
Ｈ3）の流量比（ＳiＨ4／ＮＨ3）を調整するようにして
いる。
たパッシベーション膜２８に含まれるシリコン・水素結
合を構成する水素の濃度が実質的に５×１０21個／ｃｍ
3程度となるよう、シラン（ＳiＨ4）とアンモニア（Ｎ
Ｈ3）の流量比（ＳiＨ4／ＮＨ3）を調整するようにして
いる。
【００４８】したがって、パッシベーション膜２８中の
固定電荷密度やトラップ準位密度を低減することで、パ
ッシベーション膜２８の電気的安定性を向上することが
できる。すなわち、安定した電気的特性を有するととも
に防湿性および強度の高いパッシベーション膜２８を低
温で形成することができる。
固定電荷密度やトラップ準位密度を低減することで、パ
ッシベーション膜２８の電気的安定性を向上することが
できる。すなわち、安定した電気的特性を有するととも
に防湿性および強度の高いパッシベーション膜２８を低
温で形成することができる。
【００４９】なお、上述の実施形態においては、形成さ
れたパッシベーション膜２８の屈折率が実質的に１．９
５程度となるよう、プラズマＣＶＤ法に用いる原料ガス
であるシラン（ＳiＨ4）とアンモニア（ＮＨ3）の流量
比（ＳiＨ4／ＮＨ3）を調整した場合を例に説明した
が、流量比（ＳiＨ4／ＮＨ3）は、これに限定されるも
のではなく、当該流量比（ＳiＨ4／ＮＨ3）は、形成さ
れるパッシベーション膜２８の屈折率が実質的に１．９
５程度以下になるように調整すればよい。
れたパッシベーション膜２８の屈折率が実質的に１．９
５程度となるよう、プラズマＣＶＤ法に用いる原料ガス
であるシラン（ＳiＨ4）とアンモニア（ＮＨ3）の流量
比（ＳiＨ4／ＮＨ3）を調整した場合を例に説明した
が、流量比（ＳiＨ4／ＮＨ3）は、これに限定されるも
のではなく、当該流量比（ＳiＨ4／ＮＨ3）は、形成さ
れるパッシベーション膜２８の屈折率が実質的に１．９
５程度以下になるように調整すればよい。
【００５０】ただし、パッシベーション膜２８の屈折率
をあまり低く設定すると、シラン（ＳiＨ4）の不足に起
因して、成膜時のデポジションレートの低下による生産
性の低下や、膜密度の低下による耐湿性の低下を招くお
それがある。したがって、流量比（ＳiＨ4／ＮＨ3）
は、形成されるパッシベーション膜２８の屈折率が実質
的に１．８５程度ないし１．９５程度になるように調整
することが好ましい。この範囲であれば、成膜時のデポ
ジションレートの低下による生産性の低下や、膜密度の
低下による耐湿性の低下も、あまりない。
をあまり低く設定すると、シラン（ＳiＨ4）の不足に起
因して、成膜時のデポジションレートの低下による生産
性の低下や、膜密度の低下による耐湿性の低下を招くお
それがある。したがって、流量比（ＳiＨ4／ＮＨ3）
は、形成されるパッシベーション膜２８の屈折率が実質
的に１．８５程度ないし１．９５程度になるように調整
することが好ましい。この範囲であれば、成膜時のデポ
ジションレートの低下による生産性の低下や、膜密度の
低下による耐湿性の低下も、あまりない。
【００５１】また、上述の実施形態においては、シリコ
ン窒化物を含む絶縁膜として、パッシベーション膜２８
を例に説明したが、シリコン窒化物を含む絶縁膜は、こ
れに限定されるものではない。シリコン窒化物を含む絶
縁膜として、たとえば、図７に示す層間膜２４等にも、
この発明を適用することができる。
ン窒化物を含む絶縁膜として、パッシベーション膜２８
を例に説明したが、シリコン窒化物を含む絶縁膜は、こ
れに限定されるものではない。シリコン窒化物を含む絶
縁膜として、たとえば、図７に示す層間膜２４等にも、
この発明を適用することができる。
【００５２】また、上述の実施形態においては、半導体
装置として、ＭＯＳＦＥＴ２０を備えた半導体装置を例
に説明したが、本発明が適用される半導体装置はこれに
限定されるものではない。本発明は、たとえば、バイポ
ーラ型トランジスタを備えた半導体装置、抵抗素子を備
えた半導体装置、キャパシタを備えた半導体装置、メモ
リ素子を備えた半導体装置、強誘電体を含む素子を備え
た半導体装置など、半導体装置一般に適用されるもので
ある。
装置として、ＭＯＳＦＥＴ２０を備えた半導体装置を例
に説明したが、本発明が適用される半導体装置はこれに
限定されるものではない。本発明は、たとえば、バイポ
ーラ型トランジスタを備えた半導体装置、抵抗素子を備
えた半導体装置、キャパシタを備えた半導体装置、メモ
リ素子を備えた半導体装置、強誘電体を含む素子を備え
た半導体装置など、半導体装置一般に適用されるもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態によるプラズマＣＶＤ法
を用いてパッシベーション膜２８を形成する際の成膜条
件の一例を示すテーブルである。
を用いてパッシベーション膜２８を形成する際の成膜条
件の一例を示すテーブルである。
【図２】プラズマＣＶＤ装置２を使用した場合におけ
る、シラン（ＳiＨ4）とアンモニア（ＮＨ3）の流量比
（ＳiＨ4／ＮＨ3）と、生成されるＳiＮ膜（パッシベー
ション膜２８）の屈折率との関係を示すグラフである。
る、シラン（ＳiＨ4）とアンモニア（ＮＨ3）の流量比
（ＳiＨ4／ＮＨ3）と、生成されるＳiＮ膜（パッシベー
ション膜２８）の屈折率との関係を示すグラフである。
【図３】生成されたＳiＮ膜の屈折率と、当該ＳiＮ膜に
含まれる水素濃度との関係を示すグラフである。
含まれる水素濃度との関係を示すグラフである。
【図４】生成されたＳiＮ膜の屈折率と、当該ＳiＮ膜に
含まれる固定電荷密度との関係を示すグラフである。
含まれる固定電荷密度との関係を示すグラフである。
【図５】生成されたＳiＮ膜の屈折率と、当該ＳiＮ膜に
含まれるトラップ準位密度との関係を示すグラフであ
る。
含まれるトラップ準位密度との関係を示すグラフであ
る。
【図６】半導体装置の信頼性テストにおける、ストレス
時間とデバイスの故障率との関係を、当該半導体装置に
用いられたＳiＮ膜の屈折率をパラメータとして表現し
たグラフである。
時間とデバイスの故障率との関係を、当該半導体装置に
用いられたＳiＮ膜の屈折率をパラメータとして表現し
たグラフである。
【図７】この発明の一実施形態によるプラズマＣＶＤ法
を用いて製造される半導体装置の一例を示す図面であ
る。
を用いて製造される半導体装置の一例を示す図面であ
る。
【図８】この発明の一実施形態によるプラズマＣＶＤ法
を実施するためのプラズマＣＶＤ装置の構成の一例を示
す図面である。
を実施するためのプラズマＣＶＤ装置の構成の一例を示
す図面である。
【図９】従来のプラズマＣＶＤ法によるシリコン窒化膜
の成膜条件の一例を示す図面である。
の成膜条件の一例を示す図面である。
２０・・・・・ＭＯＳＦＥＴ ２６・・・・・アルミ配線 ２８・・・・・パッシベーション膜
Claims (2)
- 【請求項１】プラズマを利用した気相成長法によりシリ
コン窒化物を含む絶縁膜を形成する、半導体装置の製造
方法であって、 形成された絶縁膜の屈折率が実質的に１．９５以下とな
るよう、当該気相成長法に用いる各原料ガスの流量比を
調整したこと、 を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】プラズマを利用した気相成長法によりシリ
コン窒化物を含む絶縁膜を形成する、半導体装置の製造
方法であって、 形成された絶縁膜に含まれるシリコン・水素結合を構成
する水素の濃度が実質的に５×１０21個／ｃｍ3以下と
なるよう、当該気相成長法に用いる各原料ガスの流量比
を調整したこと、 を特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10263853A JP2000100811A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10263853A JP2000100811A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000100811A true JP2000100811A (ja) | 2000-04-07 |
| JP2000100811A5 JP2000100811A5 (ja) | 2005-08-25 |
Family
ID=17395148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10263853A Pending JP2000100811A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000100811A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100443908B1 (ko) * | 2001-10-25 | 2004-08-09 | 삼성전자주식회사 | 플라즈마 화학기상증착장치 및 이를 이용한나이트라이드막 형성방법 |
| JP2005534181A (ja) * | 2002-07-19 | 2005-11-10 | エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド | 超高品質シリコン含有化合物層の形成方法 |
| US7208235B2 (en) | 2002-01-31 | 2007-04-24 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | Method for forming transparent thin film, transparent thin film formed by the method, and transparent substrate with transparent thin film |
| JP2008166518A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Toshiba Corp | 不揮発性半導体記憶装置 |
| JP2009076874A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-04-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ショットキーバリアダイオードおよびその製造方法 |
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| JP2010056100A (ja) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ショットキーバリアダイオード |
| US7691757B2 (en) | 2006-06-22 | 2010-04-06 | Asm International N.V. | Deposition of complex nitride films |
| US7718518B2 (en) | 2005-12-16 | 2010-05-18 | Asm International N.V. | Low temperature doped silicon layer formation |
| US7833906B2 (en) | 2008-12-11 | 2010-11-16 | Asm International N.V. | Titanium silicon nitride deposition |
| JP2012151443A (ja) * | 2011-01-19 | 2012-08-09 | Samsung Electronics Co Ltd | 薄膜トランジスター表示板およびその製造方法 |
| JP2015128174A (ja) * | 2002-05-17 | 2015-07-09 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
| JP2017183202A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 株式会社Ｊｏｌｅｄ | 有機ｅｌ表示パネル |
-
1998
- 1998-09-18 JP JP10263853A patent/JP2000100811A/ja active Pending
Cited By (17)
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| JP2005534181A (ja) * | 2002-07-19 | 2005-11-10 | エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド | 超高品質シリコン含有化合物層の形成方法 |
| US7964513B2 (en) | 2002-07-19 | 2011-06-21 | Asm America, Inc. | Method to form ultra high quality silicon-containing compound layers |
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