JP2734021B2 - プラズマ気相成長方法 - Google Patents
プラズマ気相成長方法Info
- Publication number
- JP2734021B2 JP2734021B2 JP63282709A JP28270988A JP2734021B2 JP 2734021 B2 JP2734021 B2 JP 2734021B2 JP 63282709 A JP63282709 A JP 63282709A JP 28270988 A JP28270988 A JP 28270988A JP 2734021 B2 JP2734021 B2 JP 2734021B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- frequency
- film
- vapor deposition
- deposition method
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
- H01J37/32155—Frequency modulation
- H01J37/32165—Plural frequencies
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプラズマ気相成長方法、特に内部応力の制御
性と、再現性に優れるプラズマ気相成長方法に関する。
性と、再現性に優れるプラズマ気相成長方法に関する。
従来複数の発振周波数の高周波電圧を平行平板電極間
に印加し膜質，とりわけ内部応力の制御を行うプラズマ
気相成長方法においては例えば低い周波数100KHzの高周
波電圧と高い周波数13.56MHzの高周波電圧を同時に平行
平板間に印加し、おのおのの電圧を独立に設定し、その
電圧比で内部応力を制御する手法が知られている。
に印加し膜質，とりわけ内部応力の制御を行うプラズマ
気相成長方法においては例えば低い周波数100KHzの高周
波電圧と高い周波数13.56MHzの高周波電圧を同時に平行
平板間に印加し、おのおのの電圧を独立に設定し、その
電圧比で内部応力を制御する手法が知られている。
上述した従来のプラズマ気相成長方法では、第４図に
示す様に高い周波数例えば13.56MHzの高周波電源41と低
い周波数例えば100KHzの高周波電源42が、おのおの整合
回路43,44を介して平行平板電極45間に発生するプラズ
マに結合されている。そのため、排気装置46の排気速度
変動や、原料ガスの流動変動によりプラズマの変動が生
じた場合、高い周波数用の整合回路43と低い周波数用の
整合回路44が同時に整合点を求めて自動調整を始める。
その結果それぞれの整合回路の変化はプラズマを介して
おのおの互に影響し合い、プラズマの状態変動を助長す
る。その結果、プラズマの不安定時間が長くなり、気相
成長した成長膜の内部応力制御性と再現性が極めて低く
なる。例えば設計では零応力の成長条件でプラズマ成膜
を行っても±３×108dyne/cm2程度の内部応力のバラツ
キを生じていた。従来法では以上の様な大きな欠点を有
していた。
示す様に高い周波数例えば13.56MHzの高周波電源41と低
い周波数例えば100KHzの高周波電源42が、おのおの整合
回路43,44を介して平行平板電極45間に発生するプラズ
マに結合されている。そのため、排気装置46の排気速度
変動や、原料ガスの流動変動によりプラズマの変動が生
じた場合、高い周波数用の整合回路43と低い周波数用の
整合回路44が同時に整合点を求めて自動調整を始める。
その結果それぞれの整合回路の変化はプラズマを介して
おのおの互に影響し合い、プラズマの状態変動を助長す
る。その結果、プラズマの不安定時間が長くなり、気相
成長した成長膜の内部応力制御性と再現性が極めて低く
なる。例えば設計では零応力の成長条件でプラズマ成膜
を行っても±３×108dyne/cm2程度の内部応力のバラツ
キを生じていた。従来法では以上の様な大きな欠点を有
していた。
本発明のプラズマ気相成長方法は、平行平板電極を有
する反応容器内で高周波放電プラズマを用いてプラズマ
気相成長する工程において、高周波放電プラズマを複数
の異なる発振周波数の高周波電圧を間歇的に順次繰り返
し電極に印加することにより得ることで構成される。
する反応容器内で高周波放電プラズマを用いてプラズマ
気相成長する工程において、高周波放電プラズマを複数
の異なる発振周波数の高周波電圧を間歇的に順次繰り返
し電極に印加することにより得ることで構成される。
上述した従来のプラズマ気相成長方法に対し、本発明
は、たとえ排気装置の排気速度変動や、原料ガスの流量
制御変動等によるプラズマ状態の変動が生じてもその結
果装置の応答によって生ずるプラズマの変動を極めて、
小さく制御することが可能であり、その結果、気相成長
した成長膜の良好な内部応力制御性と再現性を有する。
は、たとえ排気装置の排気速度変動や、原料ガスの流量
制御変動等によるプラズマ状態の変動が生じてもその結
果装置の応答によって生ずるプラズマの変動を極めて、
小さく制御することが可能であり、その結果、気相成長
した成長膜の良好な内部応力制御性と再現性を有する。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の第１の実施例を示す模式図である。
反応容器11内には平行平板電極対12が設置されており一
方の電極は高周波用高速切換えスイッチ13を介して、整
合回路14を有する13.56MHzの高周波用電源15と整合回路
16を有する100KHzの高周波電源17に接続されている。電
極対の他方はそれぞれの高周波電源のアース電位に接続
されている。
反応容器11内には平行平板電極対12が設置されており一
方の電極は高周波用高速切換えスイッチ13を介して、整
合回路14を有する13.56MHzの高周波用電源15と整合回路
16を有する100KHzの高周波電源17に接続されている。電
極対の他方はそれぞれの高周波電源のアース電位に接続
されている。
原料ガスとしてSiH4と、NH3をガスを用いガス導入口1
8,19から反応容器内に導き入れ平行平板電極上に設置し
たシリコンウェハー20上に、シリコン窒化膜を堆積し
た。
8,19から反応容器内に導き入れ平行平板電極上に設置し
たシリコンウェハー20上に、シリコン窒化膜を堆積し
た。
本実施例では２つの高周波電源の電圧を等しく設定し
た両電源の電極への接続タイミングは高周波用高速切換
えスイッチ13でコントロールする。本実施例では第２図
に示す様に、100KHzの印加を100ミリ秒,13.56MHzの印加
を50ミリ秒，おのおのの間隔を20ミリ秒とし、成長され
るシリコン窒化膜の膜厚が目的の膜厚になるまでくり返
し印加し続けた。整合回路14,16はシリコンウェハー上
への膜堆積を行う前に、実際にプラズマを発生した状態
で整合点に調整しておく。また高周波電源15,17の出力
は連続的に出力し続けておく。
た両電源の電極への接続タイミングは高周波用高速切換
えスイッチ13でコントロールする。本実施例では第２図
に示す様に、100KHzの印加を100ミリ秒,13.56MHzの印加
を50ミリ秒，おのおのの間隔を20ミリ秒とし、成長され
るシリコン窒化膜の膜厚が目的の膜厚になるまでくり返
し印加し続けた。整合回路14,16はシリコンウェハー上
への膜堆積を行う前に、実際にプラズマを発生した状態
で整合点に調整しておく。また高周波電源15,17の出力
は連続的に出力し続けておく。
シリコン窒化膜は100KHzの低い周波数の電源周波数で
はほぼ３×109dyne/cm2の応縮応力の膜が500Å／分で堆
積し、13.56MHzの高い周波数の電源周波数でほぼ1.5×1
09dyne/cm2の引張り応力の膜が1000Å／分で堆積するた
め、100KHz100ms,13.56MHz50msの堆積では圧縮応力と引
張り応力の膜の16Åずつの積層構造となる。この積層構
造膜は、おのおのの応力が相殺し、ほぼ応力が雰の状態
を実現できる。本実施例では積層膜の応力が１×108dyn
e/cm2以下と極めて小さい事が確認できた。また、電源
を印加する間の20msの電源無接続時間はプラズマ発生を
停止し、反応容器内のガス置換を行う為に設けられてい
る。本実施例では、電極に接続される高周波電源が一度
に一つだけであるため従来法とは異なり排気装置21の排
気速度変動等の理由でプラズマが変動しても複数の高周
波電源間での不安定性の助長が無く、従って内部応力の
制御性と再現性は、飛躍的に向上し成長したすべての積
層構造膜の応力が１×108dyne/cm2以下であった。
はほぼ３×109dyne/cm2の応縮応力の膜が500Å／分で堆
積し、13.56MHzの高い周波数の電源周波数でほぼ1.5×1
09dyne/cm2の引張り応力の膜が1000Å／分で堆積するた
め、100KHz100ms,13.56MHz50msの堆積では圧縮応力と引
張り応力の膜の16Åずつの積層構造となる。この積層構
造膜は、おのおのの応力が相殺し、ほぼ応力が雰の状態
を実現できる。本実施例では積層膜の応力が１×108dyn
e/cm2以下と極めて小さい事が確認できた。また、電源
を印加する間の20msの電源無接続時間はプラズマ発生を
停止し、反応容器内のガス置換を行う為に設けられてい
る。本実施例では、電極に接続される高周波電源が一度
に一つだけであるため従来法とは異なり排気装置21の排
気速度変動等の理由でプラズマが変動しても複数の高周
波電源間での不安定性の助長が無く、従って内部応力の
制御性と再現性は、飛躍的に向上し成長したすべての積
層構造膜の応力が１×108dyne/cm2以下であった。
第３図は本発明の第２の実施例を示す電極対への電圧
印加のタイミングを示す図である。本発明では電源と電
極対の接続を高周波用高速切換えスイッチを用いるため
時間に関する印加電圧設計が極めて容易である。第２の
実施例では第１の実施例の100MHzと13.56MHzの電圧印加
時間を２分割し、その間にチャンバー内ガス置換を目的
とする10ミリ秒間のプラズマ停止時間を挿入した。この
変更により成膜にあずかる原料ガスは、常に反応成生物
の無い原料ガスのみとなりその結果良好な膜質，特にス
テップカバレッジの良好な成膜が可能となった。
印加のタイミングを示す図である。本発明では電源と電
極対の接続を高周波用高速切換えスイッチを用いるため
時間に関する印加電圧設計が極めて容易である。第２の
実施例では第１の実施例の100MHzと13.56MHzの電圧印加
時間を２分割し、その間にチャンバー内ガス置換を目的
とする10ミリ秒間のプラズマ停止時間を挿入した。この
変更により成膜にあずかる原料ガスは、常に反応成生物
の無い原料ガスのみとなりその結果良好な膜質，特にス
テップカバレッジの良好な成膜が可能となった。
以上説明したように本発明は、複数の異なる発振周波
数の高周波電圧を間歇的に順次繰り返し電極に印加して
プラズマを得ることにより、何らかの原因によるプラズ
マのゆらぎが生じても、そのゆらぎによりおのおのの電
源が互い影響をおよぼし合うことが無く、成長膜の内部
応力の制御性と再現性が格段に向上した。その結果本発
明を適用した集積回路はその性能と歩留が大幅に向上
し、その結果は極めて大きい。
数の高周波電圧を間歇的に順次繰り返し電極に印加して
プラズマを得ることにより、何らかの原因によるプラズ
マのゆらぎが生じても、そのゆらぎによりおのおのの電
源が互い影響をおよぼし合うことが無く、成長膜の内部
応力の制御性と再現性が格段に向上した。その結果本発
明を適用した集積回路はその性能と歩留が大幅に向上
し、その結果は極めて大きい。
また本発明は実施例説明したシリコン窒化膜のみなら
ず、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜等に適用可能
である。また電源周波数は２系統以上でも可能であり、
また、それぞれの電圧ならびに印加時間も任意に設定可
能である。
ず、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜等に適用可能
である。また電源周波数は２系統以上でも可能であり、
また、それぞれの電圧ならびに印加時間も任意に設定可
能である。
第１図は本発明の第１の実施例を説明するためのプラズ
マCVD装置の模式図、第２図はその電極間に印加する電
圧波形図、第３図は本発明の第２の実施例で電極間に印
加する電圧波形図、第４図は従来法を説明するためのプ
ラズマCVD装置の模式図である。 11……反応容器、12……平行平板電極対、13……高周波
用高速切換えスイッチ、14……整合回路、15……13.56M
Hz用高周波電源、16……整合回路、17……100KHz用高周
波電源、18……SiH4ガス導入口、19……NH3ガス導入
口、20……シリコンウェハー、21……排気装置、41……
13.56MHz高周波電源、42……100KHz高周波電源、43……
整合回路、44……整合回路、45……平行平板電極、46…
…排気装置。
マCVD装置の模式図、第２図はその電極間に印加する電
圧波形図、第３図は本発明の第２の実施例で電極間に印
加する電圧波形図、第４図は従来法を説明するためのプ
ラズマCVD装置の模式図である。 11……反応容器、12……平行平板電極対、13……高周波
用高速切換えスイッチ、14……整合回路、15……13.56M
Hz用高周波電源、16……整合回路、17……100KHz用高周
波電源、18……SiH4ガス導入口、19……NH3ガス導入
口、20……シリコンウェハー、21……排気装置、41……
13.56MHz高周波電源、42……100KHz高周波電源、43……
整合回路、44……整合回路、45……平行平板電極、46…
…排気装置。
Claims (1)
- 【請求項１】平行平板電極を有する反応容器内で高周波
放電プラズマを用いてプラズマ気相成長する工程におい
て、該高周波放電プラズマは、複数の異なる発振周波数
の高周波電圧を間歇的に順次繰り返し電極に印加するこ
とにより得られるプラズマであることを特徴とするプラ
ズマ気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63282709A JP2734021B2 (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | プラズマ気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63282709A JP2734021B2 (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | プラズマ気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02129377A JPH02129377A (ja) | 1990-05-17 |
| JP2734021B2 true JP2734021B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=17656029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63282709A Expired - Fee Related JP2734021B2 (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | プラズマ気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2734021B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2581371B2 (ja) * | 1992-02-04 | 1997-02-12 | 日新電機株式会社 | 薄膜トランジスタ用の膜形成方法 |
| JPH05218004A (ja) * | 1992-02-04 | 1993-08-27 | Nissin Electric Co Ltd | 薄膜デバイスの絶縁膜形成方法 |
| JP2748781B2 (ja) * | 1992-06-29 | 1998-05-13 | 日新電機株式会社 | シリコン膜の形成方法 |
| JP2820070B2 (ja) * | 1995-08-11 | 1998-11-05 | 日本電気株式会社 | プラズマ化学気相成長法とその装置 |
| JP3122618B2 (ja) * | 1996-08-23 | 2001-01-09 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
| JP3818561B2 (ja) | 1998-10-29 | 2006-09-06 | エルジー フィリップス エルシーディー カンパニー リミテッド | シリコン酸化膜の成膜方法および薄膜トランジスタの製造方法 |
-
1988
- 1988-11-08 JP JP63282709A patent/JP2734021B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02129377A (ja) | 1990-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7205034B2 (en) | Method and device for generating uniform high-frequency plasma over large surface area used for plasma chemical vapor deposition apparatus | |
| US8404598B2 (en) | Synchronized radio frequency pulsing for plasma etching | |
| US4500563A (en) | Independently variably controlled pulsed R.F. plasma chemical vapor processing | |
| US6642661B2 (en) | Method to affect spatial distribution of harmonic generation in a capacitive discharge reactor | |
| JPS60202929A (ja) | プラズマｃｖｄ装置 | |
| JP3468859B2 (ja) | 気相処理装置及び気相処理方法 | |
| US5437895A (en) | Plasma CVD process for forming amorphous silicon thin film | |
| KR20080020458A (ko) | 기판의 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법 | |
| JPS63187619A (ja) | プラズマｃｖｄ装置 | |
| JPS6347141B2 (ja) | ||
| JP2734021B2 (ja) | プラズマ気相成長方法 | |
| JP3227949B2 (ja) | プラズマ処理方法及び装置 | |
| JP2001032077A (ja) | プラズマｃｖｄ製膜方法 | |
| JP3637291B2 (ja) | プラズマ化学蒸着装置における高周波プラズマの大面積均一化方法及び装置 | |
| JPS5941773B2 (ja) | 気相成長方法及び装置 | |
| JPH04276080A (ja) | 薄膜形成装置及び薄膜の形成方法 | |
| EP1039501A2 (en) | Apparatus and method for production of electronic devices | |
| JPH09326387A (ja) | 薄膜形成方法及びその装置 | |
| JPH06260428A (ja) | プラズマｃｖｄ装置 | |
| JP2561129B2 (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JPH03228321A (ja) | プラズマｃｖｄ装置 | |
| JPH05156453A (ja) | プラズマｃｖｄ法及び装置 | |
| JP3836032B2 (ja) | プラズマｃｖｄ装置 | |
| JP2628529B2 (ja) | プラズマｃｖｄ装置 | |
| KR920002169B1 (ko) | 플라즈마 증착방법과 이에 적합한 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |