JP2015119045A - Method for forming silicon nitride-containing thin film - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a silicon nitride-containing thin film, capable of performing deposition at a temperature of 400°C or below without using a precursor having halogen.SOLUTION: In a method for forming a silicon nitride-containing thin film of a silicon oxynitride film (SiON film) or a silicon nitride film (SiN film) on a substrate by means of a chemical vapor deposition method (CVD method) or an atomic layer deposition method (ALD method), deposition is performed using a silicon-containing compound [H-Si-(NCO)] (n=2 to 4) and a nitrogen-containing compound serving as a nitriding source.

Description

本発明は、窒化ケイ素含有薄膜の形成方法に関するものである。   The present invention relates to a method for forming a silicon nitride-containing thin film.

シリコン半導体、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)及び光学素子分野では、シリコン酸化膜(SiO)、シリコン酸窒化膜(SiON)あるいはシリコン窒化膜(SiN)が多様な用途に用いられている。シリコン酸化膜の代表的な用途としては、層間絶縁膜が挙げられる。また、シリコン酸窒化膜あるいはシリコン窒化膜の代表的な用途としては、水分などからデバイスを守るために用いられるバリア膜が挙げられる。 In the field of silicon semiconductors, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) and optical elements, silicon oxide films (SiO 2 ), silicon oxynitride films (SiON) or silicon nitride films (SiN) are used for various applications. A typical application of the silicon oxide film is an interlayer insulating film. A typical application of a silicon oxynitride film or a silicon nitride film is a barrier film used to protect a device from moisture or the like.

ところで、特許文献1〜3には、シリコン酸化膜を成膜する際のプリカーサーとして、「CH3n−Si―(NCO)4−n(n=0〜3)」、「H−Si―(NCO)」等のイソシアナート基を有するケイ素化合物が報告されている。 By the way, in Patent Documents 1 to 3, “CH 3n —Si— (NCO) 4 -n (n = 0 to 3)”, “H—Si— (NCO) are used as precursors when forming a silicon oxide film. 3 ) and other silicon compounds having an isocyanate group have been reported.

具体的には、特許文献1には、イソシアナート基を有するケイ素化合物として「Si―(NCO)」、「CH−Si―(NCO)」及び「(CH−Si―(NCO)」を用いた化学気相成長法(CVD法)による低誘電率多孔質シリカ膜(SiO)の製造方法が開示されている。 Specifically, Patent Document 1 discloses “Si— (NCO) 4 ”, “CH 3 —Si— (NCO) 3 ” and “(CH 3 ) 2 —Si— () as silicon compounds having an isocyanate group. A method of producing a low dielectric constant porous silica film (SiO 2 ) by chemical vapor deposition (CVD) using “NCO) 3 ” is disclosed.

また、特許文献2には、「Si―(NCO)」とフッ化カルコゲン化合物とを使用した、プラズマCVD法による低誘電率酸化ケイ素系絶縁膜の製造方法が開示されている。さらに、特許文献3には、プリカーサーとしてトリイソシアナートシラン「H−Si―(NCO)」を用いた、CVD法および原子層堆積法(ALD法)によるシリコン酸化膜の形成方法が開示されている。 Patent Document 2 discloses a method for producing a low dielectric constant silicon oxide insulating film by plasma CVD using “Si— (NCO) 4 ” and a chalcogen fluoride compound. Further, Patent Document 3 discloses a method for forming a silicon oxide film by a CVD method and an atomic layer deposition method (ALD method) using triisocyanatosilane “H—Si— (NCO) 3 ” as a precursor. Yes.

このように、イソシアナート基を有するケイ素化合物は、シリコン酸化膜を成膜する際のプリカーサーとして知られているが、シリコン酸窒化膜あるいはシリコン窒化膜を成膜する際のプリカーサーとして用いることは知られていなかった。   As described above, the silicon compound having an isocyanate group is known as a precursor when forming a silicon oxide film, but is known to be used as a precursor when forming a silicon oxynitride film or a silicon nitride film. It was not done.

一方、バリア膜として用いられているシリコン酸窒化膜(SiON)あるいはシリコン窒化膜(SiN)を形成するための代表的なプリカーサーとしては、ビスターシャリーブチルアミノシラン(BTBAS)、ジクロロシラン(DCS)などのケイ素化合物が知られている。   On the other hand, typical precursors for forming a silicon oxynitride film (SiON) or a silicon nitride film (SiN) used as a barrier film include, for example, Vistaly butylaminosilane (BTBAS) and dichlorosilane (DCS). Silicon compounds are known.

ここで、従来の代表的なプリカーサーを用いた成膜方法としては、例えば、DCSとアンモニアとを用い、化学気相成長法(CVD)により成膜温度600℃でシリコン窒化膜(SiN)を形成する方法が知られている。また、BTBASとアンモニアプラズマとを用い、原子堆積法(ALD)により成膜温度400℃でシリコン窒化膜(SiN)を形成する方法も同様に知られている。   Here, as a conventional film forming method using a typical precursor, for example, a silicon nitride film (SiN) is formed at a film forming temperature of 600 ° C. by chemical vapor deposition (CVD) using DCS and ammonia. How to do is known. Similarly, a method of forming a silicon nitride film (SiN) at a film forming temperature of 400 ° C. by atomic deposition (ALD) using BTBAS and ammonia plasma is also known.

また、特許文献4及び特許文献5には、従来のシリコン酸窒化膜(SiON)の成膜方法として、DCS、酸素プラズマ、アンモニアプラズマを用い、ALD法により成膜温度400℃で形成する方法が開示されている。   In Patent Document 4 and Patent Document 5, as a conventional silicon oxynitride film (SiON) film forming method, DCS, oxygen plasma, and ammonia plasma are used, and a method of forming the film at a film forming temperature of 400 ° C. by ALD method. It is disclosed.

特許第3633821号公報Japanese Patent No. 3633821 特開平10−004089号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-004089 特開2011−080108号公報JP 2011-080108 A 特開2007−019145号公報JP 2007-0119145 A 特許第5190307号公報Japanese Patent No. 5190307

ところで、近年、半導体製造プロセスにおいて、微細化や高集積化が進んでおり、低温薄膜形成技術の開発が望まれている。このような微細化や高集積化が進む中で、下地基板の改良に伴い、水分などからデバイスを守るために用いられるバリア膜の成膜プロセスでは、400℃以下、より好ましくは200℃程度での薄膜形成が可能なプリカーサーの開発が望まれているのが実情である。   Incidentally, in recent years, miniaturization and high integration have progressed in the semiconductor manufacturing process, and development of a low-temperature thin film forming technique is desired. Along with the progress of such miniaturization and high integration, in the film formation process of the barrier film used to protect the device from moisture and the like with the improvement of the base substrate, the temperature is 400 ° C. or less, more preferably about 200 ° C. In reality, the development of a precursor capable of forming a thin film is desired.

現在、一般的なバリア膜として用いられているシリコン酸窒化膜(SiON)あるいはシリコン窒化膜(SiN)を形成するプリカーサーとしては、ハロゲンフリーであり、なおかつ400℃以下の低温で成膜できることが求められている。   A precursor for forming a silicon oxynitride film (SiON) or silicon nitride film (SiN) that is currently used as a general barrier film is required to be halogen-free and to be formed at a low temperature of 400 ° C. or lower. It has been.

しかしながら、プリカーサーとしてBTBASを用いた成膜では、成膜温度400℃よりも低温で薄膜を成膜することが困難であるという課題があった。また、特許文献4及び特許文献5に開示された、DCSなどのハロゲンを有したプリカーサーを用いた成膜では、下地にタングステンなどのメタルが存在していた場合、腐食を引き起こす可能性があるという課題があった。   However, in film formation using BTBAS as a precursor, there is a problem that it is difficult to form a thin film at a temperature lower than a film formation temperature of 400 ° C. In addition, in the film formation using a precursor having a halogen such as DCS disclosed in Patent Document 4 and Patent Document 5, if a metal such as tungsten exists in the base, there is a possibility of causing corrosion. There was a problem.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ハロゲンを有するプリカーサーを用いることなく、400℃以下の温度で成膜が可能な窒化ケイ素含有薄膜の形成方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a method for forming a silicon nitride-containing thin film that can be formed at a temperature of 400 ° C. or lower without using a precursor having halogen. To do.

かかる課題を解決するために鋭意検討した結果、本願発明者らは、従来からシリコン酸化膜を成膜する際のプリカーサーとして知られていたイソシアナート基を有するケイ素化合物が、シリコン酸窒化膜(SiON)あるいはシリコン窒化膜(SiN)を形成する際に400℃以下で成膜可能なプリカーサーであることを見出すとともに、その成膜条件を詳細に検討することによって本発明を完成させた。   As a result of diligent studies to solve such problems, the inventors of the present application have found that silicon compounds having an isocyanate group, which has been conventionally known as a precursor for forming a silicon oxide film, are formed from a silicon oxynitride film (SiON). ) Or a precursor that can be formed at 400 ° C. or lower when forming a silicon nitride film (SiN), and the present invention has been completed by examining the film forming conditions in detail.

すなわち、本発明は以下の構成を有する。
請求項1にかかる発明は、化学気相成長法(CVD法)又は原子堆積法(ALD法)により、基板上にシリコン酸窒化膜(SiON膜)又はシリコン窒化膜(SiN膜)の窒化ケイ素含有薄膜を形成する方法であって、
下記化学式(1)に示すケイ素含有化合物と、窒化源となる含窒素化合物と、を用いて成膜することを特徴とする窒化ケイ素含有薄膜の形成方法である。
(4−n)−Si―(NCO) ・・・(1)
なお、上記化学式(1)中、nは2〜4の整数である。
That is, the present invention has the following configuration.
The invention according to claim 1 includes silicon nitride containing a silicon oxynitride film (SiON film) or a silicon nitride film (SiN film) on a substrate by chemical vapor deposition (CVD) or atomic deposition (ALD). A method of forming a thin film comprising:
A method for forming a silicon nitride-containing thin film, comprising forming a film using a silicon-containing compound represented by the following chemical formula (1) and a nitrogen-containing compound serving as a nitriding source.
H (4-n) -Si- (NCO) n (1)
In addition, in said chemical formula (1), n is an integer of 2-4.

請求項2にかかる発明は、前記ケイ素含有化合物を、20〜70℃の気体として供給することを特徴とする請求項1に記載の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法である。   The invention according to claim 2 is the method for forming a silicon nitride-containing thin film according to claim 1, wherein the silicon-containing compound is supplied as a gas at 20 to 70 ° C.

請求項3にかかる発明は、前記含窒素化合物が、アンモニア、ヒドラジン、モノメチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ジフェニルヒドラジン、ジメチルアミン、メチルアミン、ターシャリブチルアミン、ブチルアミンのうち、少なくとも1つ以上を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法である。   The invention according to claim 3 is characterized in that the nitrogen-containing compound contains at least one of ammonia, hydrazine, monomethylhydrazine, dimethylhydrazine, diphenylhydrazine, dimethylamine, methylamine, tertiary butylamine, and butylamine. The method for forming a silicon nitride-containing thin film according to claim 1 or 2.

請求項4にかかる発明は、活性化させた前記含窒素化合物を供給することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法である。   The invention according to claim 4 is the method for forming a silicon nitride-containing thin film according to any one of claims 1 to 3, wherein the activated nitrogen-containing compound is supplied.

請求項5にかかる発明は、水素ガスの存在下で成膜することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法である。   The invention according to claim 5 is the method for forming a silicon nitride-containing thin film according to any one of claims 1 to 4, wherein the film is formed in the presence of hydrogen gas.

請求項6にかかる発明は、前記含窒素化合物の供給量を調整することにより、シリコン酸窒化膜(SiON膜)又はシリコン窒化膜(SiN膜)を選択的に成膜することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法である。   The invention according to claim 6 is characterized in that a silicon oxynitride film (SiON film) or a silicon nitride film (SiN film) is selectively formed by adjusting the supply amount of the nitrogen-containing compound. Item 6. The method for forming a silicon nitride-containing thin film according to any one of Items 1 to 5.

請求項7にかかる発明は、シリコン酸窒化膜(SiON膜)を成膜する際に、前記含窒素化合物の供給量を所要の供給量よりも少なくするとともに、シリコン窒化膜(SiN膜)を成膜する際に、前記含窒素化合物の供給量を所要の供給量よりも多くすることを特徴とする請求項6に記載の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法である。   According to the seventh aspect of the present invention, when the silicon oxynitride film (SiON film) is formed, the supply amount of the nitrogen-containing compound is made smaller than the required supply amount, and the silicon nitride film (SiN film) is formed. 7. The method for forming a silicon nitride-containing thin film according to claim 6, wherein when the film is formed, the supply amount of the nitrogen-containing compound is made larger than a required supply amount.

請求項8にかかる発明は、100℃以上400℃以下の範囲で成膜することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法である。   The invention according to claim 8 is the method for forming a silicon nitride-containing thin film according to any one of claims 1 to 7, wherein the film is formed in a range of 100 ° C. to 400 ° C.

本発明の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法は、ハロゲンを有するプリカーサーを用いることなく、400℃以下の温度で窒化ケイ素含有薄膜の成膜が可能である。   The method for forming a silicon nitride-containing thin film of the present invention can form a silicon nitride-containing thin film at a temperature of 400 ° C. or lower without using a precursor having halogen.

本発明を適用した一実施形態である窒化ケイ素含有薄膜の形成方法に用いる成膜装置を示す系統図である。It is a systematic diagram which shows the film-forming apparatus used for the formation method of the silicon nitride containing thin film which is one Embodiment to which this invention is applied. 実施例3におけるシリコン酸窒化膜のFTIRスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the FTIR spectrum of the silicon oxynitride film in Example 3. 実施例4におけるシリコン窒化膜のFTIRスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the FTIR spectrum of the silicon nitride film in Example 4.

以下、本発明を適用した一実施形態である窒化ケイ素含有薄膜の形成方法について、それに適用可能な成膜装置の構成とともに図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。   Hereinafter, a method for forming a silicon nitride-containing thin film, which is an embodiment to which the present invention is applied, will be described in detail with reference to the drawings together with the configuration of a film forming apparatus applicable thereto. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where the portions that become the features are enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components are not always the same as the actual ones. Absent.

本発明を適用した一実施形態である窒化ケイ素含有薄膜の形成方法は、化学気相成長法(CVD法)又は原子堆積法(ALD法)により、基板上にシリコン酸窒化膜(SiON膜)又はシリコン窒化膜(SiN膜)の窒化ケイ素含有薄膜を形成する方法である。   A method for forming a silicon nitride-containing thin film according to an embodiment to which the present invention is applied includes a silicon oxynitride film (SiON film) or a substrate formed on a substrate by chemical vapor deposition (CVD) or atomic deposition (ALD). This is a method of forming a silicon nitride-containing thin film of a silicon nitride film (SiN film).

<成膜装置>
先ず、本実施形態の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法に用いる成膜装置の構成の一例について説明する。
図1は、本発明を適用した一実施形態である窒化ケイ素含有薄膜の形成方法に用いることが可能な成膜装置を模式的に示す系統図である。図1に示すように、本実施形態の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法に用いることが可能な成膜装置1は、被処理材となる基板2を収納するとともに真空チャンバー(反応部)3、真空チャンバー3内の基板2を加熱するために設けられたヒーター(加熱手段)4、真空チャンバー3の前段(一次側)に設けられたプラズマ発生装置(遠隔プラズマ発生装置)5を備えて概略構成されている。
<Deposition system>
First, an example of the configuration of a film forming apparatus used in the method for forming a silicon nitride-containing thin film according to this embodiment will be described.
FIG. 1 is a system diagram schematically showing a film forming apparatus that can be used in a method for forming a silicon nitride-containing thin film according to an embodiment to which the present invention is applied. As shown in FIG. 1, a film forming apparatus 1 that can be used in the method for forming a silicon nitride-containing thin film according to the present embodiment accommodates a substrate 2 to be processed, a vacuum chamber (reaction unit) 3, a vacuum A heater (heating means) 4 provided for heating the substrate 2 in the chamber 3 and a plasma generator (remote plasma generator) 5 provided in the front stage (primary side) of the vacuum chamber 3 are schematically configured. ing.

より具体的には、図1に示すように、真空チャンバー3の前段(一次側)には、第1供給経路L1が接続されており、この第1供給経路L1にプラズマ発生装置5が設けられている。また、第1供給経路L1には、第2供給経路L2及び第3供給経路L3が接続されている。さらに、第2供給経路L2には、この第2供給経路L2から分岐して原料容器6内を経由したあとに第2供給経路L2に再び合流する原料ガス供給経路L4が接続されている。更にまた、第3供給経路L3には、窒化源となる含窒素化合物を供給するための窒化源供給経路L5が接続されている。なお、供給経路L1,L2,L3,L5には、質量流量計(mass flow controller,MFC)10がそれぞれ設けられている。   More specifically, as shown in FIG. 1, a first supply path L1 is connected to the front stage (primary side) of the vacuum chamber 3, and a plasma generator 5 is provided in the first supply path L1. ing. The second supply path L2 and the third supply path L3 are connected to the first supply path L1. Further, the second supply path L2 is connected to a source gas supply path L4 that branches from the second supply path L2 and passes through the source container 6 and then rejoins the second supply path L2. Furthermore, a nitriding source supply path L5 for supplying a nitrogen-containing compound serving as a nitriding source is connected to the third supply path L3. Note that a mass flow controller (MFC) 10 is provided in each of the supply paths L1, L2, L3, and L5.

一方、真空チャンバー3の後段(二次側)には、排気経路L6が接続されている。この排気経路L6には、真空チャンバー3内のガスを排気するためのドライポンプ7が接続されている。さらに、排気経路L6には、真空チャンバー3内の圧力を制御するための圧力制御器8と圧力計9とが設けられている。   On the other hand, an exhaust path L6 is connected to the rear stage (secondary side) of the vacuum chamber 3. A dry pump 7 for exhausting the gas in the vacuum chamber 3 is connected to the exhaust path L6. Further, a pressure controller 8 and a pressure gauge 9 for controlling the pressure in the vacuum chamber 3 are provided in the exhaust path L6.

成膜装置1は、一例としてプラズマALD装置を用いた場合を示している。なお、本実施形態の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法には、具体的には、ブラズマCVD装置、熱CVD装置、プラズマALD装置及び熱ALD装置のいずれかを用いることが可能である。   The film forming apparatus 1 shows a case where a plasma ALD apparatus is used as an example. In addition, specifically, any one of a plasma CVD apparatus, a thermal CVD apparatus, a plasma ALD apparatus, and a thermal ALD apparatus can be used in the method for forming a silicon nitride-containing thin film of this embodiment.

第1供給経路L1には、図示略の不活性ガス供給源が接続されており、真空チャンバー3にパージガスを供給可能とされている。パージガスとして用いることができる不活性ガスとしては、特に限定されるものではないが、例えば、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)等が好ましい。   An inert gas supply source (not shown) is connected to the first supply path L1 so that a purge gas can be supplied to the vacuum chamber 3. The inert gas that can be used as the purge gas is not particularly limited, and for example, helium (He), argon (Ar), and the like are preferable.

第2及び第3供給経路L2,L3には、図示略の不活性ガス供給源がそれぞれ接続されており、原料ガスあるいは窒化源となる含窒素化合物を搬送するキャリアガス(ベースガス)を供給可能とされている。キャリアガスとして用いることができる不活性ガスとしては、特に限定されるものではないが、例えば、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)等が好ましい。   An inert gas supply source (not shown) is connected to the second and third supply paths L2 and L3, respectively, and can supply a carrier gas (base gas) that carries a nitrogen-containing compound serving as a source gas or a nitriding source. It is said that. The inert gas that can be used as the carrier gas is not particularly limited, and for example, helium (He), argon (Ar), and the like are preferable.

原料ガス供給経路L4は、原料容器6内を経由する際に、キャリアガスに原料ガスを同伴させて気相の原料を真空チャンバー3に供給するために設けられている。より具体的には、原料容器6内をキャリアガスによってバブリングし、原料容器6内の気相から原料の蒸気をキャリアガスとともに真空チャンバー3内に供給することができる。また、原料容器6には、図示略の加熱手段が設けられており、原料容器6内の液体原料を加熱することができる。   The source gas supply path L <b> 4 is provided for supplying a source material in a gas phase to the vacuum chamber 3 by entraining the source gas with the carrier gas when passing through the source container 6. More specifically, the inside of the raw material container 6 can be bubbled with a carrier gas, and the vapor of the raw material can be supplied into the vacuum chamber 3 together with the carrier gas from the gas phase in the raw material container 6. Further, the raw material container 6 is provided with a heating means (not shown) so that the liquid raw material in the raw material container 6 can be heated.

なお、成膜装置1では、第2供給経路L2、原料ガス供給経路L4及び原料容器6によって、原料ガス供給手段が概略構成される。また、第3供給経路L3及び窒化源供給経路L5によって、窒化源供給手段が概略構成される。 In the film forming apparatus 1, the second supply path L2, the source gas supply path L4, and the source container 6 constitute a source gas supply unit. The third supply path L3 and the nitridation source supply path L5 schematically constitute a nitridation source supply means.

プラズマ発生装置(遠隔プラズマ発生装置)5は、プラズマ源として第1供給経路L1に設けられている。また、この第1供給経路L1には、第3供給経路L3を介して窒化源となる含窒素化合物を供給するための窒化源供給経路L5が接続されており、経路を切り替えることによって窒化源の供給経路となる。このように、窒素源の供給経路にプラズマ発生装置5を配置することにより、このプラズマ源によって活性化させた含窒素化合物を真空チャンバー3内に載置された基板2の表面に供給可能となっている。   The plasma generator (remote plasma generator) 5 is provided in the first supply path L1 as a plasma source. In addition, a nitriding source supply path L5 for supplying a nitrogen-containing compound serving as a nitriding source is connected to the first supply path L1 through the third supply path L3. Supply route. Thus, by arranging the plasma generator 5 in the supply path of the nitrogen source, the nitrogen-containing compound activated by this plasma source can be supplied to the surface of the substrate 2 placed in the vacuum chamber 3. ing.

<窒化ケイ素含有薄膜の形成方法>
本実施形態の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法は、下記化学式(1)に示すケイ素含有化合物と、窒化源となる含窒素化合物と、を用いて基板上にシリコン酸窒化膜(SiON膜)又はシリコン窒化膜(SiN膜)の窒化ケイ素含有薄膜を成膜するものである。
(4−n)−Si―(NCO) ・・・(1)
<Method for forming silicon nitride-containing thin film>
The method for forming a silicon nitride-containing thin film according to this embodiment uses a silicon oxynitride film (SiON film) or silicon on a substrate using a silicon-containing compound represented by the following chemical formula (1) and a nitrogen-containing compound serving as a nitriding source. A silicon nitride-containing thin film of a nitride film (SiN film) is formed.
H (4-n) -Si- (NCO) n (1)

なお、上記化学式(1)中、nは2〜4の整数である。すなわち、ケイ素含有化合物としては、ジイソシアナートシラン[H−Si―(NCO)]、トリイソシアナートシラン[H−Si―(NCO)]、テトライソシアナートシラン[Si―(NCO)]が挙げられる。 In addition, in said chemical formula (1), n is an integer of 2-4. That is, as a silicon-containing compound, diisocyanate silane [H 2 —Si— (NCO) 2 ], triisocyanate silane [H—Si— (NCO) 3 ], tetraisocyanate silane [Si— (NCO) 4]. ].

窒化源となる含窒素化合物としては、特に限定されるものではないが、例えば、アンモニア、ヒドラジン、モノメチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ジフェニルヒドラジン、ジメチルアミン、メチルアミン、ターシャリブチルアミン、ブチルアミン等が挙げられる。これらは、いずれか一つを単独で用いてもよいし、1つ以上を含むものを用いてもよい。   Although it does not specifically limit as a nitrogen-containing compound used as a nitriding source, For example, ammonia, hydrazine, monomethylhydrazine, dimethylhydrazine, diphenylhydrazine, dimethylamine, methylamine, tertiary butylamine, butylamine etc. are mentioned. Any one of these may be used alone, or one containing one or more may be used.

次に、図1に示す成膜装置(プラズマALD装置)1を用いた場合を一例として、本実施形態の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法について具体的に説明する。
先ず、真空チャンバー3内に載置した基板2をヒーター4によって加熱する。基板温度(すなわち、成膜温度)は、100〜400℃の範囲とすること好ましく、200℃以下とすることがより好ましい。次いで、第1供給経路1からパージガスを用いて真空チャンバー3内をパージした後、ドライポンプ7によって真空チャンバー3内のガスを排気経路6に排気する。
Next, the method for forming the silicon nitride-containing thin film of the present embodiment will be specifically described by taking as an example the case where the film forming apparatus (plasma ALD apparatus) 1 shown in FIG. 1 is used.
First, the substrate 2 placed in the vacuum chamber 3 is heated by the heater 4. The substrate temperature (that is, the film formation temperature) is preferably in the range of 100 to 400 ° C., more preferably 200 ° C. or less. Next, after the inside of the vacuum chamber 3 is purged from the first supply path 1 using the purge gas, the gas in the vacuum chamber 3 is exhausted to the exhaust path 6 by the dry pump 7.

(第1ステップ)
次に、上記化学式(1)に示すケイ素含有化合物を真空チャンバー3内(反応部)に供給し、基板2の表面に所要時間(例えば、10秒間)吸着させる(第1ステップ)。具体的には、第2供給経路L2から原料ガス供給経路L4にキャリアガスを供給し、加熱された原料容器6内をキャリアガスによってバブリングして、原料容器6の気相からケイ素含有化合物の蒸気(原料ガス)をキャリアガスとともに真空チャンバー3内に供給する。
(First step)
Next, the silicon-containing compound represented by the chemical formula (1) is supplied into the vacuum chamber 3 (reaction part) and adsorbed on the surface of the substrate 2 for a required time (for example, 10 seconds) (first step). Specifically, the carrier gas is supplied from the second supply path L2 to the source gas supply path L4, the heated source container 6 is bubbled by the carrier gas, and the vapor of the silicon-containing compound is vaporized from the gas phase of the source container 6 (Source gas) is supplied into the vacuum chamber 3 together with the carrier gas.

ここで、ケイ素含有化合物は、20〜70℃の気体(ガス)として反応部に供給することが原料の安定供給の観点から好ましい。ここで、ケイ素含有化合物のガス温度が20℃未満であると、蒸気圧が低くなり安定的に原料供給できなくなるために好ましくない。一方、70℃を超えると、配管内が堆積物によって閉塞してしまい、ケイ素含有化合物を供給することができなくなるために好ましくない。なお、ケイ素含有化合物の気体の供給方法は、図1中に示すバブリングによるものに限定されるものではない。   Here, it is preferable from a viewpoint of the stable supply of a raw material to supply a silicon containing compound to a reaction part as 20-70 degreeC gas (gas). Here, it is not preferable that the gas temperature of the silicon-containing compound is less than 20 ° C. because the vapor pressure becomes low and the raw material cannot be stably supplied. On the other hand, when the temperature exceeds 70 ° C., the inside of the piping is blocked by deposits, and it becomes impossible to supply the silicon-containing compound. Note that the method for supplying the silicon-containing compound gas is not limited to the bubbling method shown in FIG.

(第2ステップ)
次に、第1供給経路1から真空チャンバー3内にパージガスを所要時間(例えば、10秒間)供給し、真空チャンバー3内をパージする(第2ステップ)。これにより、未反応のケイ素含有化合物を真空チャンバー3内から除去する。
(Second step)
Next, a purge gas is supplied from the first supply path 1 into the vacuum chamber 3 for a required time (for example, 10 seconds) to purge the vacuum chamber 3 (second step). Thereby, the unreacted silicon-containing compound is removed from the vacuum chamber 3.

(第3ステップ)
次に、窒化源を真空チャンバー3内(反応部)に所要時間(例えば、10秒間)供給する(第3ステップ)。なお、窒化源を供給する際、第3供給経路L3及び窒化源供給経路L5を構成する配管を所要の温度(例えば100℃)に加熱して行うことが好ましい。
(Third step)
Next, a nitriding source is supplied into the vacuum chamber 3 (reaction part) for a required time (for example, 10 seconds) (third step). In addition, when supplying a nitriding source, it is preferable to heat the piping which comprises the 3rd supply path | route L3 and the nitriding source supply path | route L5 to required temperature (for example, 100 degreeC).

ここで、窒化源を供給する際、活性化させた含窒素化合物を反応部に供給することが好ましい。これにより、活性化させていない含窒素化合物を供給する場合と比較して、基板2表面に吸着した原料(第1ステップ)との反応性が良好となり、結果、低温成膜が可能となる。なお、活性化な含窒素化合物とは、分子じゃないもの、すなわち、原子、ラジカル、イオン等の状態を意味する。   Here, when supplying the nitriding source, it is preferable to supply the activated nitrogen-containing compound to the reaction part. Thereby, compared with the case where the nitrogen-containing compound which is not activated is supplied, the reactivity with the raw material (first step) adsorbed on the surface of the substrate 2 is improved, and as a result, low-temperature film formation is possible. The activated nitrogen-containing compound means a state that is not a molecule, that is, an atom, radical, ion, or the like.

また、活性化させた含窒素化合物を供給するには、プラズマ源として第1供給経路L1に設けられたプラズマ発生装置(遠隔プラズマ発生装置)5を用い、所要の条件(例えば、プラズマ出力:2MHz、375W等)でプラズマ化することが好ましい。なお、含窒素化合物を活性化させる方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、ホットワイヤを用いる方法や触媒を用いる方法を用いてもよい。   In order to supply the activated nitrogen-containing compound, a plasma generator (remote plasma generator) 5 provided in the first supply path L1 is used as a plasma source, and a required condition (for example, plasma output: 2 MHz) is used. 375 W or the like). The method for activating the nitrogen-containing compound is not particularly limited, and for example, a method using a hot wire or a method using a catalyst may be used.

(第4ステップ)
次に、第1供給経路1から真空チャンバー3内にパージガスを所要時間(例えば、10秒間)供給し、真空チャンバー3内をパージする(第4ステップ)。これにより、未反応の窒化源を真空チャンバー3内から除去する。
(4th step)
Next, a purge gas is supplied from the first supply path 1 into the vacuum chamber 3 for a required time (for example, 10 seconds) to purge the vacuum chamber 3 (fourth step). Thereby, the unreacted nitriding source is removed from the vacuum chamber 3.

以上の第1ステップ〜第4ステップを1サイクルとして複数回(例えば、600サイクル)繰りかえす。これにより、基板2上に所望の膜厚の薄膜を形成することができる。   The above first step to fourth step are repeated a plurality of times (for example, 600 cycles) as one cycle. Thereby, a thin film with a desired film thickness can be formed on the substrate 2.

ところで、本願発明者らは、窒化源の供給時間を制御することによって、窒化ケイ素含有膜中に含まれる窒素量ならびに酸素量が変化することを新たに見出した。すなわち、この窒化源の供給時間を変えることで、シリコン酸窒化膜(SiON膜)とシリコン窒化膜(SiN膜)とを選択に作製することができることを見出した。   By the way, the present inventors have newly found that the amount of nitrogen and the amount of oxygen contained in the silicon nitride-containing film change by controlling the supply time of the nitriding source. That is, it has been found that a silicon oxynitride film (SiON film) and a silicon nitride film (SiN film) can be selectively produced by changing the supply time of the nitriding source.

具体的には、上述した第3ステップにおいて含窒素化合物の供給量を調整することにより、プリカーサー(ケイ素含有化合物)を変更することなく、シリコン酸窒化膜(SiON膜)とシリコン窒化膜(SiN膜)とを選択的に成膜することができる。例えば、上記第3ステップにおいて含窒素化合物の供給量を、閾値となる所要の供給量よりも少なくする(すなわち、供給時間を短くする)ことにより、シリコン酸窒化膜(SiON膜)を成膜することができる。一方、上記第3ステップにおいて含窒素化合物の供給量を、閾値となる所要の供給量よりも多くする(すなわち、供給時間を長くする)ことにより、シリコン窒化膜(SiN膜)を成膜することができる。   Specifically, by adjusting the supply amount of the nitrogen-containing compound in the third step described above, the silicon oxynitride film (SiON film) and the silicon nitride film (SiN film) without changing the precursor (silicon-containing compound) ) Can be selectively formed. For example, the silicon oxynitride film (SiON film) is formed by making the supply amount of the nitrogen-containing compound smaller than the required supply amount serving as a threshold (that is, shortening the supply time) in the third step. be able to. On the other hand, the silicon nitride film (SiN film) is formed by increasing the supply amount of the nitrogen-containing compound in the third step above the required supply amount serving as a threshold (that is, increasing the supply time). Can do.

また、本願発明者らは、水素ガスを共存した状態で窒化ケイ素含有膜を成膜することにより、水素ガス非存在下と比較して得られた薄膜の屈折率が上昇することを新たに見出した。すなわち、水素ガス共存下で窒化ケイ素含有膜を成膜することにより、緻密かつ経時変化が生じにくい膜が得られることを見出した。   In addition, the inventors of the present application newly found that the refractive index of a thin film obtained is increased by forming a silicon nitride-containing film in the presence of hydrogen gas as compared with the absence of hydrogen gas. It was. That is, it has been found that by forming a silicon nitride-containing film in the presence of hydrogen gas, a film that is dense and hardly changes over time can be obtained.

具体的には、本実施形態の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法において、水素ガスの存在下で成膜することにより、基板2上に形成する薄膜の膜質を向上させることができる。より具体的には、第3供給経路L3から供給するガスとして水素ガスを用いるとともに、上記第3ステップにおいて水素雰囲気下で窒化源を反応部に供給する。   Specifically, in the method for forming a silicon nitride-containing thin film of this embodiment, the film quality of the thin film formed on the substrate 2 can be improved by forming the film in the presence of hydrogen gas. More specifically, hydrogen gas is used as a gas supplied from the third supply path L3, and a nitriding source is supplied to the reaction unit in a hydrogen atmosphere in the third step.

<窒化ケイ素含有薄膜>
本実施形態の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法によって得られた薄膜は、例えば、赤外吸収スペクトルの測定(例えば、パーキンエルマー社製フーリエ赤外分光光度計装置等)や、屈折率の測定(例えば、SOPRA社製分光エリプソメーター)によって、膜質を確認、評価することができる。具体的には、分光エリプソメーターを用いた屈折率測定では、150〜450℃の範囲において、シリコン酸窒化膜(SiON膜)の場合には屈折率が1.4〜1.6を示す。一方、シリコン窒化膜(SiN膜)の場合には屈折率が1.6〜2.0を示す。
<Silicon nitride-containing thin film>
The thin film obtained by the method for forming a silicon nitride-containing thin film according to the present embodiment is, for example, an infrared absorption spectrum measurement (for example, Perkin Elmer Fourier infrared spectrophotometer device) or a refractive index measurement (for example, The film quality can be confirmed and evaluated by a spectroscopic ellipsometer manufactured by SOPRA. Specifically, in the refractive index measurement using a spectroscopic ellipsometer, the refractive index is 1.4 to 1.6 in the case of a silicon oxynitride film (SiON film) in the range of 150 to 450 ° C. On the other hand, in the case of a silicon nitride film (SiN film), the refractive index is 1.6 to 2.0.

以上説明したように、本実施形態の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法によれば、ハロゲンを有するプリカーサーを用いることなく、400℃以下の温度で窒化ケイ素含有薄膜を成膜することができる。   As described above, according to the method for forming a silicon nitride-containing thin film of this embodiment, the silicon nitride-containing thin film can be formed at a temperature of 400 ° C. or less without using a precursor having halogen.

特に、プリカーサーとしてトリイソシアナートシラン、テトライソシアナートシランを用いた場合では、低温(150〜300℃)において窒化ケイ素含有薄膜を成膜することができる。   In particular, when triisocyanate silane or tetraisocyanate silane is used as a precursor, a silicon nitride-containing thin film can be formed at a low temperature (150 to 300 ° C.).

また、本実施形態の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法によれば、含窒素化合物の供給量を調整することにより、プリカーサー(ケイ素含有化合物)を変更することなく、シリコン酸窒化膜(SiON膜)とシリコン窒化膜(SiN膜)とを選択的に成膜することができる。   Further, according to the method for forming a silicon nitride-containing thin film of the present embodiment, the silicon oxynitride film (SiON film) can be adjusted without changing the precursor (silicon-containing compound) by adjusting the supply amount of the nitrogen-containing compound. A silicon nitride film (SiN film) can be selectively formed.

さらに、本実施形態の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法によれば、水素ガスの存在下で成膜することにより、得られる薄膜の膜質を向上させることができる。   Furthermore, according to the method for forming a silicon nitride-containing thin film of this embodiment, the film quality of the obtained thin film can be improved by forming the film in the presence of hydrogen gas.

以下、具体例を示す。
<実施例1>
図1に示す成膜装置1を用いて、プリカーサー(ケイ素含有化合物)の供給方法を検討した。
先ず、トリイソシアナートシラン[H−Si―(NCO)]の原料容器6を下記表1に記載の範囲で暖めた後、キャリアガスにより原料容器6内をバブリングし、原料容器6内の気相から原料ガスを反応部(真空チャンバー3)への供給を行った。結果を表1に示す。
Specific examples are shown below.
<Example 1>
A method for supplying a precursor (silicon-containing compound) was examined using the film forming apparatus 1 shown in FIG.
First, after the raw material container 6 of triisocyanatosilane [H—Si— (NCO) 3 ] is heated in the range shown in Table 1 below, the inside of the raw material container 6 is bubbled with a carrier gas, The source gas was supplied from the phase to the reaction part (vacuum chamber 3). The results are shown in Table 1.

Figure 2015119045
Figure 2015119045

表1に示すように、原料容器6の加熱温度が20〜70℃の範囲においては、安定的に原料ガスを供給することができた。しかしながら、原料容器6の加熱温度が70℃を超えた場合、例えば、80℃では原料ガス供給経路L4を構成する配管内が堆積物によって閉塞することが判明した。   As shown in Table 1, the raw material gas could be stably supplied when the heating temperature of the raw material container 6 was in the range of 20 to 70 ° C. However, it has been found that when the heating temperature of the raw material container 6 exceeds 70 ° C., for example, at 80 ° C., the piping constituting the raw material gas supply path L4 is blocked by deposits.

<比較例1>
プリカーサーとしてトリイソシアナートシランを液体の状態で80℃に加熱された気化室(HORIBA STEC社製、VC−1410)まで輸送した後、気化室で液体を気化させて、原料ガスとして反応部(真空チャンバー3)への供給を行った。この結果、気化器が閉塞し、安定的な原料ガスの供給が困難であることが判明した。
<Comparative Example 1>
After transporting triisocyanatosilane as a precursor to a vaporization chamber heated to 80 ° C. (VC-1410, manufactured by HORIBA STEC) in a liquid state, the liquid is vaporized in the vaporization chamber and a reaction part (vacuum as a raw material gas) Supply to chamber 3) was performed. As a result, it was found that the vaporizer was blocked and it was difficult to supply a stable raw material gas.

<比較検証1>
以上の実施例1及び比較例1の結果から、トリイソシアナートシランをプリカーサーとして用いる場合、気体の原料ガスの供給方法としては実施例1の供給方法が好ましいことが確認された。
<Comparison verification 1>
From the results of the above Example 1 and Comparative Example 1, it was confirmed that when the triisocyanate silane is used as the precursor, the supply method of Example 1 is preferable as the supply method of the gaseous source gas.

<実施例2>
図1に示した成膜装置1を用い、プラズマALD法によって成膜実験を実施した。実験条件の詳細は以下の通りとした。
(プリカーサー)
上記化学式(1)に示すケイ素含有化合物:H4−n−Si―(NCO)、n=1〜4のそれぞれについて実施
(実験条件)
反応温度(基板温度):150、200、250、300℃の4水準
窒化源(反応性ガス):アンモニア
系圧:53Pa
窒化源供給経路の配管温度:100℃
プラズマ出力:2MHz、375W(誘導結合プラズマ、LANDMARK TECHNOLOGY社製、LG3000)
工程:
(1)ケイ素含有化合物を反応部へガス供給、10秒間吸着させる。
(2)10秒間ヘリウムによるパージを行い、未反応原料を除去する。
(3)窒化源を10秒間、反応部へ供給する。
(4)10秒間ヘリウムによるパージを行い、未反応の窒化源を除去する。
サイクル数:300サイクル(上記一連の工程を1サイクルとする)
<Example 2>
Using the film forming apparatus 1 shown in FIG. 1, a film forming experiment was performed by the plasma ALD method. The details of the experimental conditions were as follows.
(Precursor)
Conducted for each of the silicon-containing compounds represented by the above chemical formula (1): H 4−n —Si— (NCO) n , n = 1 to 4 (experimental conditions)
Reaction temperature (substrate temperature): 150, 200, 250, 4-level nitriding source (reactive gas) at 300 ° C .: Ammonia pressure: 53 Pa
Piping temperature of nitriding source supply path: 100 ° C
Plasma output: 2 MHz, 375 W (inductively coupled plasma, manufactured by LANDMARK TECHNOLOGY, LG3000)
Process:
(1) Gas supply to a reaction part is carried out to a silicon-containing compound for 10 seconds.
(2) Purging with helium for 10 seconds to remove unreacted raw materials.
(3) A nitriding source is supplied to the reaction section for 10 seconds.
(4) Purge with helium for 10 seconds to remove unreacted nitriding source.
Number of cycles: 300 cycles (the above series of steps is defined as one cycle)

<比較例2>
上述の実施例2と同様に、図1に示した成膜装置1を用い、プラズマALD法によって成膜実験を実施した。実験条件の詳細は以下の通りとした。
(プリカーサー)
ビスターシャリーブチルアミノシラン(BTBAS)
(実験条件)
反応温度(基板温度):350、400、450℃の3水準
窒化源(反応性ガス):アンモニア
系圧:53Pa
窒化源供給経路の配管温度:100℃
プラズマ出力:2MHz、375W(誘導結合プラズマ、LANDMARK TECHNOLOGY社製、LG3000)
工程:
(1)BTBASを反応部へガス供給、10秒間吸着させる。
(2)10秒間ヘリウムによるパージを行い、未反応原料を除去する。
(3)窒化源を10秒間、反応部へ供給する。
(4)10秒間ヘリウムによるパージを行い、未反応の窒化源を除去する。
サイクル数:300サイクル(上記一連の工程を1サイクルとする)
<Comparative Example 2>
Similarly to Example 2 described above, a film formation experiment was performed by the plasma ALD method using the film formation apparatus 1 shown in FIG. The details of the experimental conditions were as follows.
(Precursor)
Bicter Shaly Butylaminosilane (BTBAS)
(Experimental conditions)
Reaction temperature (substrate temperature): 350, 400, 450 ° C. Three-level nitriding source (reactive gas): ammonia pressure: 53 Pa
Piping temperature of nitriding source supply path: 100 ° C
Plasma output: 2 MHz, 375 W (inductively coupled plasma, manufactured by LANDMARK TECHNOLOGY, LG3000)
Process:
(1) BTBAS is supplied to the reaction section and adsorbed for 10 seconds.
(2) Purging with helium for 10 seconds to remove unreacted raw materials.
(3) A nitriding source is supplied to the reaction section for 10 seconds.
(4) Purge with helium for 10 seconds to remove unreacted nitriding source.
Number of cycles: 300 cycles (the above series of steps is defined as one cycle)

<比較例3>
上述の実施例2と同様に、図1に示した成膜装置1を用い、プラズマALD法によって成膜実験を実施した。実験条件の詳細は以下の通りとした。
(プリカーサー)
ジクロロシラン(DCS)
(実験条件)
反応温度(基板温度):150、200、250、300、350、400、450℃の7水準
窒化源(反応性ガス):アンモニア
系圧:53Pa
窒化源供給経路の配管温度:100℃
プラズマ出力:2MHz、375W(誘導結合プラズマ、LANDMARK TECHNOLOGY社製、LG3000)
工程:
(1)DCSを反応部へガス供給、10秒間吸着させる。
(2)10秒間ヘリウムによるパージを行い、未反応原料を除去する。
(3)窒化源を10秒間、反応部へ供給する。
(4)10秒間ヘリウムによるパージを行い、未反応の窒化源を除去する。
サイクル数:300サイクル(上記一連の工程を1サイクルとする)
<Comparative Example 3>
Similarly to Example 2 described above, a film formation experiment was performed by the plasma ALD method using the film formation apparatus 1 shown in FIG. The details of the experimental conditions were as follows.
(Precursor)
Dichlorosilane (DCS)
(Experimental conditions)
Reaction temperature (substrate temperature): 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 ° C. Seven-level nitriding source (reactive gas): Ammonia pressure: 53 Pa
Piping temperature of nitriding source supply path: 100 ° C
Plasma output: 2 MHz, 375 W (inductively coupled plasma, manufactured by LANDMARK TECHNOLOGY, LG3000)
Process:
(1) DCS is supplied to the reaction section with gas and adsorbed for 10 seconds.
(2) Purging with helium for 10 seconds to remove unreacted raw materials.
(3) A nitriding source is supplied to the reaction section for 10 seconds.
(4) Purge with helium for 10 seconds to remove unreacted nitriding source.
Number of cycles: 300 cycles (the above series of steps is defined as one cycle)

<比較検証2>
上述の実施例2、比較例2,3によって得られた薄膜の吸着評価を実施した。ここで、吸着評価は、分光エリプソメーター(SOPRA社製)により膜厚測定後、1サイクルあたりの成膜量(Growth per cycle:GPC)を算出することによって行った。
一般に、ALD法により成膜を行う場合、GPC値が基板への吸着を評価する上で非常に重要な情報となる。具体的には、例えば、原料ガスの付着確率が低かった場合、GPC値は小さくなる。このため、GPC値が小さく、ゼロに近かった場合、結果的に原料ガスの吸着が生じにくいと判断することができる。
なお、実施例2、比較例2,3の各成膜温度における1サイクルあたりの成膜量GPCの評価結果を表1に示す。
<Comparison verification 2>
The adsorption evaluation of the thin film obtained in Example 2 and Comparative Examples 2 and 3 was performed. Here, the adsorption evaluation was performed by calculating a film formation amount (GPC) per cycle after measuring the film thickness with a spectroscopic ellipsometer (manufactured by SOPRA).
In general, when a film is formed by the ALD method, the GPC value is very important information for evaluating the adsorption to the substrate. Specifically, for example, when the adhesion probability of the source gas is low, the GPC value becomes small. For this reason, when the GPC value is small and close to zero, it can be determined that the adsorption of the raw material gas hardly occurs as a result.
Table 1 shows the evaluation results of the film formation amount GPC per cycle at each film formation temperature in Example 2 and Comparative Examples 2 and 3.

Figure 2015119045
Figure 2015119045

表1に示すように、プリカーサーとしてBTBASを用いた比較例2に関して、成膜温度が350℃になると薄膜が得られない結果となった。すなわち、プリカーサーとしてBTBASを用いた場合には、成膜温度が400℃よりも低い温度での成膜が不可能であることが確認された。また、プリカーサーとしてDCSを用いた比較例3では、成膜温度が400℃よりも低い温度での成膜が可能ではあることが確認された。しかしながら、そもそもプリカーサーであるDCS中にハロゲンが含まれているため、メタルの腐食の原因となってしまうという課題がある。   As shown in Table 1, regarding Comparative Example 2 in which BTBAS was used as a precursor, a thin film was not obtained when the film formation temperature reached 350 ° C. That is, when BTBAS was used as the precursor, it was confirmed that film formation at a temperature lower than 400 ° C. was impossible. In Comparative Example 3 using DCS as the precursor, it was confirmed that film formation at a temperature lower than 400 ° C. was possible. However, since halogen is contained in DCS as a precursor in the first place, there is a problem that it causes corrosion of metal.

これに対して、プリカーサーとしてケイ素含有化合物を用いた実施例2に関して、イソシアナートシラン(n=1)では、ほとんど薄膜が得られなかった。また、ジイソシアナートシラン(n=2)では、成膜温度が300℃において薄膜が得られた。さらに、トリイソシアナートシラン(n=3)では、成膜温度が150〜300℃において薄膜が得られた。更にまた、テトライソシアナートシラン(n=4)では、成膜温度が150℃、200℃の低温では薄膜が得られなかったものの、250℃、300℃において薄膜が得られることが確認された。   On the other hand, with respect to Example 2 using a silicon-containing compound as a precursor, almost no thin film was obtained with isocyanate silane (n = 1). With diisocyanate silane (n = 2), a thin film was obtained at a film forming temperature of 300 ° C. Furthermore, with triisocyanatosilane (n = 3), a thin film was obtained at a film forming temperature of 150 to 300 ° C. Furthermore, with tetraisocyanatosilane (n = 4), it was confirmed that a thin film could be obtained at 250 ° C. and 300 ° C., although a thin film could not be obtained at low film formation temperatures of 150 ° C. and 200 ° C.

以上の結果より、ハロゲンフリーのプリカーサーとして現在使用されているBTBASは、成膜温度が350℃よりも低温での成膜は不可能であるが、プリカーサーとして本発明のトリイソシアナートシラン、テトライソシアナートシランを用いた場合では、低温(150〜300℃)において理想的な原子層堆積が起こることを確認した。   From the above results, although BTBAS currently used as a halogen-free precursor cannot be formed at a film forming temperature lower than 350 ° C., the triisocyanate silane, tetraisocyanate of the present invention can be used as a precursor. In the case of using natosilane, it was confirmed that ideal atomic layer deposition occurs at a low temperature (150 to 300 ° C.).

<実施例3>
図1に示した成膜装置1を用い、プラズマALD法によってシリコン酸窒化膜(SiON膜)を成膜し、膜質評価を行った。なお、実験条件の詳細は以下の通りとした。
(プリカーサー)
トリイソシアナートシラン[H−Si―(NCO)
(実験条件)
反応温度(基板温度):150〜450℃(7水準)
窒化源(反応性ガス):アンモニア
系圧:53Pa
窒化源供給経路の配管温度:100℃
プラズマ出力:2MHz、375W(誘導結合プラズマ、LANDMARK TECHNOLOGY社製、LG3000)
工程:
(1)トリイソシアナートシランを反応部へガス供給、10秒間吸着させる。
(2)10秒間ヘリウムによるパージを行い、未反応原料を除去する。
(3)窒化源を5秒間、反応部へ供給する。
(4)5秒間ヘリウムによるパージを行い、未反応の窒化源を除去する。
サイクル数:300サイクル(上記一連の工程を1サイクルとする)
<Example 3>
Using the film forming apparatus 1 shown in FIG. 1, a silicon oxynitride film (SiON film) was formed by plasma ALD, and the film quality was evaluated. The details of the experimental conditions were as follows.
(Precursor)
Triisocyanatosilane [H—Si— (NCO) 3 ]
(Experimental conditions)
Reaction temperature (substrate temperature): 150 to 450 ° C. (7 levels)
Nitriding source (reactive gas): Ammonia pressure: 53 Pa
Piping temperature of nitriding source supply path: 100 ° C
Plasma output: 2 MHz, 375 W (inductively coupled plasma, manufactured by LANDMARK TECHNOLOGY, LG3000)
Process:
(1) Gas is supplied to the reaction part of triisocyanatosilane for 10 seconds.
(2) Purging with helium for 10 seconds to remove unreacted raw materials.
(3) A nitriding source is supplied to the reaction section for 5 seconds.
(4) Purging with helium for 5 seconds to remove unreacted nitriding source.
Number of cycles: 300 cycles (the above series of steps is defined as one cycle)

(膜質評価)
得られた薄膜の吸着評価と膜質評価を実施した。ここで、吸着評価は、分光エリプソメーター(SOPRA社製)により膜厚測定後、GPCを算出することによって行った。また、膜質評価は、分光エリプソメーター(SOPRA社製、GES5E)によって計測された薄膜の屈折率によって行った。表3に結果を示す。
(Film quality evaluation)
Adsorption evaluation and film quality evaluation of the obtained thin film were performed. Here, the adsorption evaluation was performed by calculating GPC after measuring the film thickness with a spectroscopic ellipsometer (manufactured by SOPRA). The film quality was evaluated based on the refractive index of the thin film measured by a spectroscopic ellipsometer (manufactured by SOPRA, GES5E). Table 3 shows the results.

Figure 2015119045
Figure 2015119045

表3に示すように、プリカーサーとしてトリイソシアナートシランを用いた場合には、成膜温度が150〜450℃の範囲で成膜が可能であることが確認された。
また、分光エリプソメーターによる薄膜の屈折率測定結果では、成膜温度が150〜450℃の範囲において、屈折率が1.4〜1.6が得られ、いずれもシリコン酸窒化膜(SiON膜)であることを確認した。
As shown in Table 3, when triisocyanatosilane was used as the precursor, it was confirmed that film formation was possible at a film formation temperature of 150 to 450 ° C.
In addition, as a result of measuring the refractive index of the thin film using a spectroscopic ellipsometer, a refractive index of 1.4 to 1.6 is obtained when the film forming temperature is in the range of 150 to 450 ° C., both of which are silicon oxynitride films (SiON films) It was confirmed that.

(赤外吸収スペクトル分析結果)
実施例3で得られた薄膜(基板温度:450℃)のFT−IR(パーキンエルマー社製、spectrum 400)スペクトル測定を実施した。図2に結果を示す。
図2に示すように、Si−O振動、並びにSi−N振動が観測された。この結果より、実施例3の条件で成膜を行った場合、SiON膜が得られることを確認した。
(Infrared absorption spectrum analysis results)
FT-IR (Perkin Elmer, Spectrum 400) spectrum measurement of the thin film (substrate temperature: 450 ° C.) obtained in Example 3 was performed. The results are shown in FIG.
As shown in FIG. 2, Si—O vibration and Si—N vibration were observed. From this result, it was confirmed that when a film was formed under the conditions of Example 3, a SiON film was obtained.

以上のように、実施例3では、窒化源の供給時間を5秒として成膜したところ、原料であるトリイソシアナートシランのイソシアナート基(NCO基)の酸素成分が膜中に取り込まれ、SiON膜が作製できることを確認した。   As described above, in Example 3, when the film was formed with the supply time of the nitriding source being 5 seconds, the oxygen component of the isocyanate group (NCO group) of triisocyanatosilane as a raw material was taken into the film, and SiON It was confirmed that a film could be produced.

<実施例4>
図1に示した成膜装置1を用い、プラズマALD法によってシリコン窒化膜(SiN膜)を成膜し、膜質評価を行った。なお、実験条件の詳細は以下の通りとした。
(プリカーサー)
トリイソシアナートシラン[H−Si―(NCO)
(実験条件)
反応温度(基板温度):150〜400℃(6水準)
窒化源(反応性ガス):アンモニア
系圧:53Pa
窒化源供給経路の配管温度:100℃
プラズマ出力:2MHz、375W(誘導結合プラズマ、LANDMARK TECHNOLOGY社製、LG3000)
工程:
(1)トリイソシアナートシランを反応部へガス供給、10秒間吸着させる。
(2)10秒間ヘリウムによるパージを行い、未反応原料を除去する。
(3)窒化源を10秒間、反応部へ供給する。
(4)10秒間ヘリウムによるパージを行い、未反応の窒化源を除去する。
サイクル数:300サイクル(上記一連の工程を1サイクルとする)
<Example 4>
Using the film forming apparatus 1 shown in FIG. 1, a silicon nitride film (SiN film) was formed by plasma ALD, and the film quality was evaluated. The details of the experimental conditions were as follows.
(Precursor)
Triisocyanatosilane [H—Si— (NCO) 3 ]
(Experimental conditions)
Reaction temperature (substrate temperature): 150 to 400 ° C. (6 levels)
Nitriding source (reactive gas): Ammonia pressure: 53 Pa
Piping temperature of nitriding source supply path: 100 ° C
Plasma output: 2 MHz, 375 W (inductively coupled plasma, manufactured by LANDMARK TECHNOLOGY, LG3000)
Process:
(1) Gas is supplied to the reaction part of triisocyanatosilane for 10 seconds.
(2) Purging with helium for 10 seconds to remove unreacted raw materials.
(3) A nitriding source is supplied to the reaction section for 10 seconds.
(4) Purge with helium for 10 seconds to remove unreacted nitriding source.
Number of cycles: 300 cycles (the above series of steps is defined as one cycle)

(膜質評価)
得られた薄膜の吸着評価と膜質評価を実施した。ここで、吸着評価及び膜質評価は、上述した実施例3と同様に行った。表4に結果を示す。
(Film quality evaluation)
Adsorption evaluation and film quality evaluation of the obtained thin film were performed. Here, the adsorption evaluation and the film quality evaluation were performed in the same manner as in Example 3 described above. Table 4 shows the results.

Figure 2015119045
Figure 2015119045

表4に示すように、プリカーサーとしてトリイソシアナートシランを用いた場合には、成膜温度が150〜400℃の範囲で成膜が可能であることが確認された。
また、分光エリプソメーターによる薄膜の屈折率測定結果では、成膜温度が150〜400℃の範囲において、屈折率が1.6〜2.0が得られ、いずれもシリコン窒化膜(SiN膜)であることを確認した。
As shown in Table 4, when triisocyanatosilane was used as the precursor, it was confirmed that film formation was possible at a film formation temperature in the range of 150 to 400 ° C.
In addition, as a result of measuring the refractive index of the thin film using a spectroscopic ellipsometer, a refractive index of 1.6 to 2.0 is obtained when the film forming temperature is in the range of 150 to 400 ° C., both of which are silicon nitride films (SiN films). I confirmed that there was.

(赤外吸収スペクトル分析結果)
実施例4で得られた薄膜(基板温度:300℃)のFT−IR(パーキンエルマー社製、spectrum 400)スペクトル測定を実施した。図3に結果を示す。
図3に示すように、Si−N振動、Si−NH−Si振動が観測された。この結果より、実施例4の条件で成膜を行った場合、SiN膜が得られることを確認した。
(Infrared absorption spectrum analysis results)
FT-IR (Perkin Elmer, Spectrum 400) spectrum measurement of the thin film (substrate temperature: 300 ° C.) obtained in Example 4 was performed. The results are shown in FIG.
As shown in FIG. 3, Si-N vibration and Si-NH-Si vibration were observed. From this result, it was confirmed that when the film was formed under the conditions of Example 4, a SiN film was obtained.

以上のように、実施例4では、窒化源の供給時間を実施例3の2倍である10秒としたことで、原料であるトリイソシアナートシランのイソシアナート基(NCO基)の酸素成分が取り除かれ、SiN膜が作製できることを確認した。   As described above, in Example 4, the supply time of the nitriding source was 10 seconds, which is twice that of Example 3, so that the oxygen component of the isocyanate group (NCO group) of the triisocyanate silane that is the raw material was reduced. It was removed and it was confirmed that a SiN film could be produced.

<実施例5>
図1に示した成膜装置1を用い、プラズマALD法によって成膜し、膜質評価を行った。なお、実験条件の詳細は以下の通りとした。
(プリカーサー)
トリイソシアナートシラン[H−Si―(NCO)
(実験条件)
反応温度(基板温度):100℃
窒化源(反応性ガス):アンモニア
系圧:53Pa
窒化源供給経路の配管温度:100℃
プラズマ出力:2MHz、375W(誘導結合プラズマ、LANDMARK TECHNOLOGY社製、LG3000)
工程:
(1)トリイソシアナートシランを反応部へガス供給、10秒間吸着させる。
(2)10秒間ヘリウムによるパージを行い、未反応原料を除去する。
(3)窒化源を10秒間、反応部へ供給する。
(4)10秒間ヘリウムによるパージを行い、未反応の窒化源を除去する。
サイクル数:1000サイクル(上記一連の工程を1サイクルとする)
<Example 5>
Using the film forming apparatus 1 shown in FIG. 1, a film was formed by the plasma ALD method, and the film quality was evaluated. The details of the experimental conditions were as follows.
(Precursor)
Triisocyanatosilane [H—Si— (NCO) 3 ]
(Experimental conditions)
Reaction temperature (substrate temperature): 100 ° C
Nitriding source (reactive gas): Ammonia pressure: 53 Pa
Piping temperature of nitriding source supply path: 100 ° C
Plasma output: 2 MHz, 375 W (inductively coupled plasma, manufactured by LANDMARK TECHNOLOGY, LG3000)
Process:
(1) Gas is supplied to the reaction part of triisocyanatosilane for 10 seconds.
(2) Purging with helium for 10 seconds to remove unreacted raw materials.
(3) A nitriding source is supplied to the reaction section for 10 seconds.
(4) Purge with helium for 10 seconds to remove unreacted nitriding source.
Number of cycles: 1000 cycles (the above series of steps is defined as one cycle)

(膜質評価)
得られた薄膜の吸着評価と膜質評価を実施した。ここで、吸着評価及び膜質評価を上述した実施例3と同様に行った結果、1サイクルあたりの成膜量(GPC)が0.110(Å/cycle)であり、屈折率が1.553の膜が得られた。以上より、プリカーサーとしてトリイソシアナートシランを用い、成膜温度100℃で成膜実験を行った場合、シリコン酸窒化膜(SiON)が得られることを確認した。
(Film quality evaluation)
Adsorption evaluation and film quality evaluation of the obtained thin film were performed. Here, as a result of performing the adsorption evaluation and the film quality evaluation in the same manner as in Example 3 described above, the film formation amount (GPC) per cycle is 0.110 (Å / cycle), and the refractive index is 1.553. A membrane was obtained. From the above, it was confirmed that a silicon oxynitride film (SiON) was obtained when a film formation experiment was performed at a film formation temperature of 100 ° C. using triisocyanatosilane as a precursor.

<実施例6>
図1に示した成膜装置1を用い、プラズマALD法によって水素ガスを共存した状態(すなわち、L3のヘリウムラインを水素ラインへと変更)でシリコン酸窒化膜(SiON膜)を成膜し、膜質評価を行った。
具体的には、ステップ1ではL1ヘリウムラインを用い、ヘリウム雰囲気下でプリカーサーを供給し、ステップ2ではL1ヘリウムラインにより未反応原料を除去した。次いで、ステップ3ではL1ヘリウムラインからL3水素ラインへと切り替え、水素雰囲気下の中、窒化源を真空チャンバー3内に供給した。次いで、ステップ4では、再度L3水素ラインからL1ヘリウムへ切り替え、未反応の窒化源及び水素を除去した。このような一連のサイクルにすることで、水素雰囲気下を選択的に作った。
なお、実験条件の詳細は以下の通りとした。
(プリカーサー)
トリイソシアナートシラン[H−Si―(NCO)
(実験条件)
反応温度(基板温度):350℃
窒化源(反応性ガス):アンモニア
系圧:53Pa
窒化源供給経路の配管温度:100℃
プラズマ出力:2MHz、1125W(誘導結合プラズマ、LANDMARK TECHNOLOGY社製、LG3000)
工程:
(1)トリイソシアナートシランを反応部へガス供給、10秒間吸着させる。
(2)10秒間ヘリウムによるパージを行い、未反応原料を除去する。
(3)水素雰囲気下において窒化源を5秒間、反応部へ供給する。
(4)10秒間ヘリウムによるパージを行い、未反応の窒化源及び水素を除去する。
サイクル数:300サイクル(上記一連の工程を1サイクルとする)
<Example 6>
A silicon oxynitride film (SiON film) is formed using the film forming apparatus 1 shown in FIG. 1 in a state where hydrogen gas coexists by the plasma ALD method (that is, changing the helium line of L3 to a hydrogen line), The film quality was evaluated.
Specifically, in Step 1, an L1 helium line was used and a precursor was supplied in a helium atmosphere. In Step 2, unreacted raw materials were removed by the L1 helium line. Next, in Step 3, the L1 helium line was switched to the L3 hydrogen line, and a nitriding source was supplied into the vacuum chamber 3 in a hydrogen atmosphere. Next, in Step 4, the L3 hydrogen line was switched again to L1 helium, and the unreacted nitriding source and hydrogen were removed. Under such a series of cycles, a hydrogen atmosphere was selectively created.
The details of the experimental conditions were as follows.
(Precursor)
Triisocyanatosilane [H—Si— (NCO) 3 ]
(Experimental conditions)
Reaction temperature (substrate temperature): 350 ° C
Nitriding source (reactive gas): Ammonia pressure: 53 Pa
Piping temperature of nitriding source supply path: 100 ° C
Plasma output: 2 MHz, 1125 W (inductively coupled plasma, manufactured by LANDMARK TECHNOLOGY, LG3000)
Process:
(1) Gas is supplied to the reaction part of triisocyanatosilane for 10 seconds.
(2) Purging with helium for 10 seconds to remove unreacted raw materials.
(3) A nitriding source is supplied to the reaction section for 5 seconds in a hydrogen atmosphere.
(4) Purging with helium for 10 seconds to remove unreacted nitriding source and hydrogen.
Number of cycles: 300 cycles (the above series of steps is defined as one cycle)

(膜質評価)
得られた薄膜の吸着評価と膜質評価を実施した。なお、吸着評価及び膜質評価を上述した実施例3と同様に行った結果、1サイクルあたりの成膜量(GPC)が0.172(Å/cycle)であり、屈折率が1.590の膜が得られた。
ここで、水素ガスを添加しなかった場合(実施例3、反応温度:350℃)と比較すると、水素ガス共存下では屈折率が上昇し、緻密かつ経時変化が生じにくい膜が得られたことを確認した。その理由としては、プラズマにより発生したアンモニア活性種と多量の水素活性種とが成膜に何らかの良い影響を与えたためと考えられる。
(Film quality evaluation)
Adsorption evaluation and film quality evaluation of the obtained thin film were performed. As a result of performing the adsorption evaluation and the film quality evaluation in the same manner as in Example 3 described above, the film formation amount (GPC) per cycle is 0.172 (Å / cycle) and the refractive index is 1.590. was gotten.
Here, compared with the case where hydrogen gas was not added (Example 3, reaction temperature: 350 ° C.), the refractive index increased in the presence of hydrogen gas, and a film that was dense and hardly changed over time was obtained. It was confirmed. The reason is considered to be that the ammonia active species generated by the plasma and a large amount of hydrogen active species have some positive effect on the film formation.

<実施例7>
図1に示した成膜装置1を用い、実施例6と同様に、プラズマALD法によって水素ガスを共存した状態でシリコン窒化膜(SiN膜)を成膜し、膜質評価を行った。なお、実験条件の詳細は以下の通りとした。
(プリカーサー)
トリイソシアナートシラン[H−Si―(NCO)
(実験条件)
反応温度(基板温度):350℃
窒化源(反応性ガス):アンモニア
系圧:53Pa
窒化源供給経路の配管温度:100℃
プラズマ出力:2MHz、1125W(誘導結合プラズマ、LANDMARK TECHNOLOGY社製、LG3000)
工程:
(1)トリイソシアナートシランを反応部へガス供給、10秒間吸着させる。
(2)10秒間ヘリウムによるパージを行い、未反応原料を除去する。
(3)水素雰囲気下において窒化源を10秒間、反応部へ供給する。
(4)10秒間ヘリウムによるパージを行い、未反応の窒化源及び水素を除去する。
サイクル数:300サイクル(上記一連の工程を1サイクルとする)
<Example 7>
Using the film forming apparatus 1 shown in FIG. 1, a silicon nitride film (SiN film) was formed by the plasma ALD method in the presence of hydrogen gas in the same manner as in Example 6, and the film quality was evaluated. The details of the experimental conditions were as follows.
(Precursor)
Triisocyanatosilane [H—Si— (NCO) 3 ]
(Experimental conditions)
Reaction temperature (substrate temperature): 350 ° C
Nitriding source (reactive gas): Ammonia pressure: 53 Pa
Piping temperature of nitriding source supply path: 100 ° C
Plasma output: 2 MHz, 1125 W (inductively coupled plasma, manufactured by LANDMARK TECHNOLOGY, LG3000)
Process:
(1) Gas is supplied to the reaction part of triisocyanatosilane for 10 seconds.
(2) Purging with helium for 10 seconds to remove unreacted raw materials.
(3) A nitriding source is supplied to the reaction section for 10 seconds in a hydrogen atmosphere.
(4) Purging with helium for 10 seconds to remove unreacted nitriding source and hydrogen.
Number of cycles: 300 cycles (the above series of steps is defined as one cycle)

(膜質評価)
得られた薄膜の吸着評価と膜質評価を実施した。なお、吸着評価及び膜質評価を上述した実施例3と同様に行った結果、1サイクルあたりの成膜量(GPC)が0.184(Å/cycle)であり、屈折率が1.790の膜が得られた。
ここで、水素ガスを添加しなかった場合(実施例4、反応温度:350℃)と比較すると、水素ガス共存下では屈折率が上昇し、緻密かつ経時変化が生じにくい膜が得られたことを確認した。その理由としては、プラズマにより発生したアンモニア活性種と多量の水素活性種とが成膜に何らかの良い影響を与えたためと考えられる。
(Film quality evaluation)
Adsorption evaluation and film quality evaluation of the obtained thin film were performed. As a result of performing the adsorption evaluation and the film quality evaluation in the same manner as in Example 3 described above, the film formation amount (GPC) per cycle is 0.184 (Å / cycle), and the refractive index is 1.790. was gotten.
Here, compared with the case where hydrogen gas was not added (Example 4, reaction temperature: 350 ° C.), the refractive index increased in the presence of hydrogen gas, and a film that was dense and hardly changed over time was obtained. It was confirmed. The reason is considered to be that the ammonia active species generated by the plasma and a large amount of hydrogen active species have some positive effect on the film formation.

1・・・成膜装置(プラズマALD装置)
2・・・基板
3・・・真空チャンバー
4・・・ヒーター(加熱手段)
5・・・プラズマ発生装置(遠隔プラズマ)
6・・・原料容器
7・・・ドライポンプ
8・・・圧力制御器
9・・・圧力計
10・・・質量流量計(MFC)
L1・・・第1供給経路
L2・・・第2供給経路
L3・・・第3供給経路
L4・・・原料ガス供給経路
L5・・・窒化源供給経路
L6・・・排気経路
1 ... Film formation equipment (plasma ALD equipment)
2 ... Substrate 3 ... Vacuum chamber 4 ... Heater (heating means)
5 ... Plasma generator (remote plasma)
6 ... Raw material container 7 ... Dry pump 8 ... Pressure controller 9 ... Pressure gauge 10 ... Mass flow meter (MFC)
L1 ... 1st supply path L2 ... 2nd supply path L3 ... 3rd supply path L4 ... Raw material gas supply path L5 ... Nitride source supply path L6 ... Exhaust path

Claims (8)

化学気相成長法(CVD法)又は原子堆積法(ALD法)により、基板上にシリコン酸窒化膜(SiON膜)又はシリコン窒化膜(SiN膜)の窒化ケイ素含有薄膜を形成する方法であって、
下記化学式(1)に示すケイ素含有化合物と、窒化源となる含窒素化合物と、を用いて成膜することを特徴とする窒化ケイ素含有薄膜の形成方法。
(4−n)−Si―(NCO) ・・・(1)
なお、上記化学式(1)中、nは2〜4の整数である。
A method for forming a silicon nitride-containing thin film of a silicon oxynitride film (SiON film) or a silicon nitride film (SiN film) on a substrate by chemical vapor deposition (CVD) or atomic deposition (ALD). ,
A method for forming a silicon nitride-containing thin film, comprising forming a film using a silicon-containing compound represented by the following chemical formula (1) and a nitrogen-containing compound serving as a nitriding source.
H (4-n) -Si- (NCO) n (1)
In addition, in said chemical formula (1), n is an integer of 2-4.
前記ケイ素含有化合物を、20〜70℃の気体として供給することを特徴とする請求項1に記載の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法。   The method for forming a silicon nitride-containing thin film according to claim 1, wherein the silicon-containing compound is supplied as a gas at 20 to 70 ° C. 前記含窒素化合物が、アンモニア、ヒドラジン、モノメチルヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ジフェニルヒドラジン、ジメチルアミン、メチルアミン、ターシャリブチルアミン、ブチルアミンのうち、少なくとも1つ以上を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法。   The nitrogen-containing compound contains at least one or more of ammonia, hydrazine, monomethylhydrazine, dimethylhydrazine, diphenylhydrazine, dimethylamine, methylamine, tertiary butylamine, and butylamine. A method for forming a silicon nitride-containing thin film as described. 活性化させた前記含窒素化合物を供給することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法。   The method for forming a silicon nitride-containing thin film according to any one of claims 1 to 3, wherein the activated nitrogen-containing compound is supplied. 水素ガスの存在下で成膜することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法。   The method for forming a silicon nitride-containing thin film according to any one of claims 1 to 4, wherein the film is formed in the presence of hydrogen gas. 前記含窒素化合物の供給量を調整することにより、シリコン酸窒化膜(SiON膜)又はシリコン窒化膜(SiN膜)を選択的に成膜することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法。   6. The silicon oxynitride film (SiON film) or the silicon nitride film (SiN film) is selectively formed by adjusting the supply amount of the nitrogen-containing compound. The method for forming a silicon nitride-containing thin film according to the item. シリコン酸窒化膜(SiON膜)を成膜する際に、前記含窒素化合物の供給量を所要の供給量よりも少なくするとともに、
シリコン窒化膜(SiN膜)を成膜する際に、前記含窒素化合物の供給量を所要の供給量よりも多くすることを特徴とする請求項6に記載の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法。
When forming the silicon oxynitride film (SiON film), the supply amount of the nitrogen-containing compound is less than the required supply amount,
The method for forming a silicon nitride-containing thin film according to claim 6, wherein when the silicon nitride film (SiN film) is formed, the supply amount of the nitrogen-containing compound is made larger than a required supply amount.
100℃以上400℃以下の範囲で成膜することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の窒化ケイ素含有薄膜の形成方法。   The method for forming a silicon nitride-containing thin film according to any one of claims 1 to 7, wherein the film is formed in a range of 100 ° C to 400 ° C.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018179924A1 (en) * 2017-03-29 2018-10-04 株式会社Adeka Method for producing yttrium oxide-containing thin film by atomic layer deposition
CN110178201A (en) * 2017-01-13 2019-08-27 应用材料公司 Method and apparatus for low temperature silicon nitride layer
WO2020080156A1 (en) * 2018-10-19 2020-04-23 東京エレクトロン株式会社 Method and device for forming silicon nitride film
US11705312B2 (en) 2020-12-26 2023-07-18 Applied Materials, Inc. Vertically adjustable plasma source

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09260370A (en) * 1996-03-26 1997-10-03 Sony Corp Manufacture of semiconductor device
JPH104089A (en) * 1996-06-17 1998-01-06 Sony Corp Method of forming low dielectric constant silicon insulating film and semiconductor device using the same
JPH1060649A (en) * 1996-08-22 1998-03-03 Showa Denko Kk Formation of silica coating film
JPH10189582A (en) * 1996-12-26 1998-07-21 Kagaku Gijutsu Shinko Jigyodan Manufacture of silicon insulating film
JP2000269208A (en) * 1999-03-18 2000-09-29 Japan Science & Technology Corp Formation of low-permittivity porous silica film from vapor phase
US20010041250A1 (en) * 2000-03-07 2001-11-15 Werkhoven Christian J. Graded thin films
JP2003257967A (en) * 2002-03-05 2003-09-12 Tri Chemical Laboratory Inc Material for forming film, method of forming film, and device
JP2007019145A (en) * 2005-07-06 2007-01-25 Tokyo Electron Ltd Method of forming silicon oxynitride film, device of forming same and program
US20070065578A1 (en) * 2005-09-21 2007-03-22 Applied Materials, Inc. Treatment processes for a batch ALD reactor
JP2010010497A (en) * 2008-06-29 2010-01-14 Tokyo Electron Ltd Film forming method, film forming device, and recording medium
US20100124621A1 (en) * 2008-11-14 2010-05-20 Asm Japan K.K. Method of Forming Insulation Film by Modified PEALD
US20100124618A1 (en) * 2008-11-14 2010-05-20 Asm Japan K.K. Method of Forming Insulation Film Using Plasma Treatment Cycles
JP2011080108A (en) * 2009-10-06 2011-04-21 Adeka Corp Raw material for chemical vapor deposition and method for depositing silicon-containing thin film using the same
US20120196048A1 (en) * 2011-01-28 2012-08-02 Asm Japan K.K. Method of depositing film by atomic layer deposition with pulse-time-modulated plasma
JP2015106572A (en) * 2013-11-28 2015-06-08 大陽日酸株式会社 Method for forming silicon nitride film, and silicon nitride film

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09260370A (en) * 1996-03-26 1997-10-03 Sony Corp Manufacture of semiconductor device
JPH104089A (en) * 1996-06-17 1998-01-06 Sony Corp Method of forming low dielectric constant silicon insulating film and semiconductor device using the same
JPH1060649A (en) * 1996-08-22 1998-03-03 Showa Denko Kk Formation of silica coating film
JPH10189582A (en) * 1996-12-26 1998-07-21 Kagaku Gijutsu Shinko Jigyodan Manufacture of silicon insulating film
JP2000269208A (en) * 1999-03-18 2000-09-29 Japan Science & Technology Corp Formation of low-permittivity porous silica film from vapor phase
US20010041250A1 (en) * 2000-03-07 2001-11-15 Werkhoven Christian J. Graded thin films
JP2003526218A (en) * 2000-03-07 2003-09-02 エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド Graded thin film
JP2003257967A (en) * 2002-03-05 2003-09-12 Tri Chemical Laboratory Inc Material for forming film, method of forming film, and device
JP2007019145A (en) * 2005-07-06 2007-01-25 Tokyo Electron Ltd Method of forming silicon oxynitride film, device of forming same and program
US20070065578A1 (en) * 2005-09-21 2007-03-22 Applied Materials, Inc. Treatment processes for a batch ALD reactor
JP2009509039A (en) * 2005-09-21 2009-03-05 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Processing process for batch ALD reactor
JP2010010497A (en) * 2008-06-29 2010-01-14 Tokyo Electron Ltd Film forming method, film forming device, and recording medium
US20100124621A1 (en) * 2008-11-14 2010-05-20 Asm Japan K.K. Method of Forming Insulation Film by Modified PEALD
US20100124618A1 (en) * 2008-11-14 2010-05-20 Asm Japan K.K. Method of Forming Insulation Film Using Plasma Treatment Cycles
JP2011080108A (en) * 2009-10-06 2011-04-21 Adeka Corp Raw material for chemical vapor deposition and method for depositing silicon-containing thin film using the same
US20120196048A1 (en) * 2011-01-28 2012-08-02 Asm Japan K.K. Method of depositing film by atomic layer deposition with pulse-time-modulated plasma
JP2015106572A (en) * 2013-11-28 2015-06-08 大陽日酸株式会社 Method for forming silicon nitride film, and silicon nitride film

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110178201A (en) * 2017-01-13 2019-08-27 应用材料公司 Method and apparatus for low temperature silicon nitride layer
JP2020504457A (en) * 2017-01-13 2020-02-06 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated Method and apparatus for low temperature silicon nitride films
US11017997B2 (en) 2017-01-13 2021-05-25 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for low temperature silicon nitride films
WO2018179924A1 (en) * 2017-03-29 2018-10-04 株式会社Adeka Method for producing yttrium oxide-containing thin film by atomic layer deposition
CN110475904A (en) * 2017-03-29 2019-11-19 株式会社Adeka The manufacturing method containing Yttrium oxide thin film is manufactured by atomic layer deposition method
US11335896B2 (en) 2017-03-29 2022-05-17 Adeka Corporation Method for producing yttrium oxide-containing thin film by atomic layer deposition
WO2020080156A1 (en) * 2018-10-19 2020-04-23 東京エレクトロン株式会社 Method and device for forming silicon nitride film
US11705312B2 (en) 2020-12-26 2023-07-18 Applied Materials, Inc. Vertically adjustable plasma source

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