JP2620063B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JP2620063B2 JP2620063B2 JP59220108A JP22010884A JP2620063B2 JP 2620063 B2 JP2620063 B2 JP 2620063B2 JP 59220108 A JP59220108 A JP 59220108A JP 22010884 A JP22010884 A JP 22010884A JP 2620063 B2 JP2620063 B2 JP 2620063B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon nitride
- film
- semiconductor device
- present
- silicon
- Prior art date
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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
- 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
- C23C16/44—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
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、例えば光ファ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パッシベイション被膜を作製す
る方法に関する。
方法（以下CVD法という）により弗素が添加された窒化
珪素、例えば光ファ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パッシベイション被膜を作製す
る方法に関する。
この発明は弗素が低級に添加されSi−Ｆ結合を有する
とともに、低い放電エネルギでプラズマCVD法を実施す
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CVD法を実施す
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Si2F6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℃以下の温度好ましく
は100〜400℃例えば300℃で形成する方法に関する。
反応せしめ、窒化珪素被膜を500℃以下の温度好ましく
は100〜400℃例えば300℃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（SiH4）
とアンモニア（NH3）とを反応せしめ、200〜400℃の基
板温度にて被膜を作製していた。
法を用いたプラズマ気相反応方法によりシラン（SiH4）
とアンモニア（NH3）とを反応せしめ、200〜400℃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。
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。
さらに、この方法においては、生成された窒化珪素中
のクラスタおよびOHが残存してしまう。このため実用に
おいて反応性気体状態において含有しにくい254nm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。
のクラスタおよびOHが残存してしまう。このため実用に
おいて反応性気体状態において含有しにくい254nm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Si2F6を含むSinF2n+2（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。
るSi2F6を含むSinF2n+2（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〜600
℃、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（N2H4）（MP1.4℃、BP113.5℃）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、らにモレキュラシーブ（2
1）により超高純度に除湿精製した。また、珪素の弗素
化物は（11）よりSi2F6としてボンベより供給される。
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〜600
℃、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（N2H4）（MP1.4℃、BP113.5℃）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、らにモレキュラシーブ（2
1）により超高純度に除湿精製した。また、珪素の弗素
化物は（11）よりSi2F6とし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），ストップバルブ（13）
をへて、真空ポンプ（14）より排気させた。
気口より圧力調整バルブ（12），ストップバルブ（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。
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。
以下にその実施例を示す。
実施例１ この実施例はSi2F6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。
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0.07torr、
電気エネルギ（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/cm2）した。このSi2F6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1/2〜1
/3にすることができた。そのため被形成面上のスパッタ
（損傷）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10〜200KHz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。即ち10
MHz以上の周波数では形成された被膜（5000Å以上の厚
さ）を350℃の温度で長時間（1000時間以上）保存する
とクラックが発生してしまった。
電気エネルギ（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/cm2）した。このSi2F6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1/2〜1
/3にすることができた。そのため被形成面上のスパッタ
（損傷）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10〜200KHz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。即ち10
MHz以上の周波数では形成された被膜（5000Å以上の厚
さ）を350℃の温度で長時間（1000時間以上）保存する
とクラッ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３×1011cm-2以下であって、窒化珪素被膜は直流電界
を加えた場合、１×106V/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。
して、Ｃ−Ｖ特性を測定した。その結果、界面準位密度
は３×1011cm-2以下であって、窒化珪素被膜は直流電界
を加えた場合、１×106V/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、1000cm-1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Si
H4とNH3とのプラズマ気相反応においては、２×1020cm
-3〜５×1020cm-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、１〜５×1019cm-3であり、従来
の1/30以下しか含有していないことである。
クトル）で調べたところ、1000cm-1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Si
H4とNH3とのプラズマ気相反応においては、２×1020cm
-3〜５×1020cm-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、１〜５×1019cm-3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N2H4と
の反応の後の残存ガスとしてHFが発生する。このHFが不
純物として存在するSiO,SiOHと再反応し、 SiO2＋4HF→SiF4＋H2O により水素とHF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。
の反応の後の残存ガスとしてHFが発生する。このHFが不
純物として存在するSiO,SiOHと再反応し、 SiO2＋4HF→SiF4＋H2O により水素とHF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。
即ち、本発明方法において、Si2F6と窒素／水素混合
気体もしくは窒化物気体（NH3,N2H4,NF3）との反応方法
は、膜中に珪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EP 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。
気体もしくは窒化物気体（NH3,N2H4,NF3）との反応方法
は、膜中に珪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EP 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。
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。
示す。
Claims (2)
- 【請求項１】弗素が添加された窒化珪素膜を紫外線消去
型のEPROM半導体装置のパッシベイション膜として設け
たことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項における窒化珪素膜
は酸素濃度が５×1019cm-3以下であることを特徴とする
半導体装置。
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 JPS6199677A (ja) | 1986-05-17 |
| JP2620063B2 true 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) |
Family Cites Families (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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6199677A (ja) | 1986-05-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |