JP2924303B2 - プラズマ気相成長装置 - Google Patents
プラズマ気相成長装置Info
- Publication number
- JP2924303B2 JP2924303B2 JP14554891A JP14554891A JP2924303B2 JP 2924303 B2 JP2924303 B2 JP 2924303B2 JP 14554891 A JP14554891 A JP 14554891A JP 14554891 A JP14554891 A JP 14554891A JP 2924303 B2 JP2924303 B2 JP 2924303B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- semiconductor substrate
- film
- magnetic field
- vapor deposition
- 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 - Lifetime
Links
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプラズマ気相成長装置
（以下プラズマＣＶＤ装置と称する）に関し、特に磁界
を用いたプラズマＣＶＤ装置に関する。
（以下プラズマＣＶＤ装置と称する）に関し、特に磁界
を用いたプラズマＣＶＤ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、プラズマＣＶＤ装置は低温で
膜成長を行うことができるため、半導体製造工程におい
ては、配線層間膜，パッシベーション膜等の絶縁膜形成
に用いられている。
膜成長を行うことができるため、半導体製造工程におい
ては、配線層間膜，パッシベーション膜等の絶縁膜形成
に用いられている。
【０００３】図９に従来の平行平板型プラズマＣＶＤ装
置を示す。例えば、図９に示すように、基板台７上の半
導体基板８に窒化シリコン膜を形成する場合、加熱源６
により３５０℃前後に加熱された半導体基板上に、原料
ガスであるシラン（ＳｉＨ4），アンモニア（ＮＨ3），
キャリアガスとして窒素（Ｎ2）をガス供給口１より反
応室２に導入し、真空ポンプ９にて排気口３より反応室
２内を所定の圧力状態下に保持しながら、電極板４に高
周波電源５で高周波パワーを与えることにより膜形成を
行う。窒化シリコン膜は、二酸化シリコン膜に比べて耐
湿性に優れているため、主にパッシベーション膜に用い
られている。
置を示す。例えば、図９に示すように、基板台７上の半
導体基板８に窒化シリコン膜を形成する場合、加熱源６
により３５０℃前後に加熱された半導体基板上に、原料
ガスであるシラン（ＳｉＨ4），アンモニア（ＮＨ3），
キャリアガスとして窒素（Ｎ2）をガス供給口１より反
応室２に導入し、真空ポンプ９にて排気口３より反応室
２内を所定の圧力状態下に保持しながら、電極板４に高
周波電源５で高周波パワーを与えることにより膜形成を
行う。窒化シリコン膜は、二酸化シリコン膜に比べて耐
湿性に優れているため、主にパッシベーション膜に用い
られている。
【０００４】また、この種のプラズマＣＶＤ装置は、プ
ラズマ電位と基板電位の差から生じるイオン衝撃により
膜質のコントロールを行うが、このイオン衝撃は、成長
圧力や高周波パワー等により制御できる。例えば、パッ
シベーション用窒化シリコン膜においては、耐湿性が良
く、信頼性の高い膜を形成するために高周波パワーを変
えて、イオン衝撃の強さをコントロールすることにより
膜応力が小さく、より膜中の水素含有量を少なくしてい
る。
ラズマ電位と基板電位の差から生じるイオン衝撃により
膜質のコントロールを行うが、このイオン衝撃は、成長
圧力や高周波パワー等により制御できる。例えば、パッ
シベーション用窒化シリコン膜においては、耐湿性が良
く、信頼性の高い膜を形成するために高周波パワーを変
えて、イオン衝撃の強さをコントロールすることにより
膜応力が小さく、より膜中の水素含有量を少なくしてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のプラズ
マＣＶＤ装置では、半導体基板に対して垂直な方向成分
をもつイオン衝撃がほとんどであり、現在の微細でアス
ペクト比の大きいパターンでは、段差上部が受けるイオ
ン衝撃に対して段差側部が受けるイオン衝撃は非常に少
ないものとなる。
マＣＶＤ装置では、半導体基板に対して垂直な方向成分
をもつイオン衝撃がほとんどであり、現在の微細でアス
ペクト比の大きいパターンでは、段差上部が受けるイオ
ン衝撃に対して段差側部が受けるイオン衝撃は非常に少
ないものとなる。
【０００６】したがって、平坦部と段差側壁部での膜質
が異なり、パッシベーション膜等においては、平坦部で
は耐湿性が良くても、側壁部では悪く、膜応力の差から
クラックが入る恐れもあり、信頼性上問題となる。
が異なり、パッシベーション膜等においては、平坦部で
は耐湿性が良くても、側壁部では悪く、膜応力の差から
クラックが入る恐れもあり、信頼性上問題となる。
【０００７】本発明の目的は、前記課題を解決したプラ
ズマ気相成長装置を提供することにある。
ズマ気相成長装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るプラズマ気相成長装置においては、磁
気発生部と、相対回転部とを有し、高周波放電による平
行平板型プラズマ気相成長装置であって、磁気発生部
は、平行平板間に位置し、半導体基板に対して平行な方
向に磁界を発生させるものであり、相対回転部は、半導
体基板と平行な平面内で基板と磁気発生部とを相対回転
し、磁界の基板に対する方向を変化させるものである。
め、本発明に係るプラズマ気相成長装置においては、磁
気発生部と、相対回転部とを有し、高周波放電による平
行平板型プラズマ気相成長装置であって、磁気発生部
は、平行平板間に位置し、半導体基板に対して平行な方
向に磁界を発生させるものであり、相対回転部は、半導
体基板と平行な平面内で基板と磁気発生部とを相対回転
し、磁界の基板に対する方向を変化させるものである。
【０００９】
【作用】本発明のプラズマＣＶＤ装置は、電極である平
行平板の間から半導体基板に対して平行な方向に磁界を
発生させることにより、膜成長中に基板がイオン衝撃を
垂直方向及び水平方向から受けるようにして膜質を均一
化したものである。
行平板の間から半導体基板に対して平行な方向に磁界を
発生させることにより、膜成長中に基板がイオン衝撃を
垂直方向及び水平方向から受けるようにして膜質を均一
化したものである。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。
る。
【００１１】（実施例１）図１は、本発明の実施例１を
示す構成図、図２は同平面図である。
示す構成図、図２は同平面図である。
【００１２】図において、反応室２内には、電極板４と
基板台７とが上下に配置して設置されており、電極板４
には、電極板４の下面開口より反応ガスを噴き出させる
ガス供給口１が取付けてある。また、電極板４と基板台
７との間に高周波電源５から高周波パワーが供給され、
基板台７上に半導体基板８が設置される。また、基板台
７には、半導体基板８を加熱する加熱源６が取付けてあ
り、反応室２の底部排気口３に真空排気用の真空ポンプ
９が取付けてある。
基板台７とが上下に配置して設置されており、電極板４
には、電極板４の下面開口より反応ガスを噴き出させる
ガス供給口１が取付けてある。また、電極板４と基板台
７との間に高周波電源５から高周波パワーが供給され、
基板台７上に半導体基板８が設置される。また、基板台
７には、半導体基板８を加熱する加熱源６が取付けてあ
り、反応室２の底部排気口３に真空排気用の真空ポンプ
９が取付けてある。
【００１３】さらに、磁気発生部としての磁気コイル１
０，１０は基板台７上の半導体基板８の外周側に配置さ
れ、半導体基板８に対して平行な方向に磁界を発生させ
るものである。さらに、相互回転部１６は、半導体基板
８の中心を回転軸として、磁気コイル１０，１０を半導
体基板８と平行な平面内で基板８に対し相対回転させ、
磁気コイル１０による磁界の基板８に対する方向を変化
させるものである。
０，１０は基板台７上の半導体基板８の外周側に配置さ
れ、半導体基板８に対して平行な方向に磁界を発生させ
るものである。さらに、相互回転部１６は、半導体基板
８の中心を回転軸として、磁気コイル１０，１０を半導
体基板８と平行な平面内で基板８に対し相対回転させ、
磁気コイル１０による磁界の基板８に対する方向を変化
させるものである。
【００１４】実施例において、膜形成を行う場合、加熱
源６により加熱された半導体基板８上に原料ガスをガス
供給口１より反応室２に導入し、真空ポンプ９により反
応室２内を所定の圧力状態下に保持して電極板４に高周
波パワーを与える。
源６により加熱された半導体基板８上に原料ガスをガス
供給口１より反応室２に導入し、真空ポンプ９により反
応室２内を所定の圧力状態下に保持して電極板４に高周
波パワーを与える。
【００１５】このとき、平行平板間に備えた磁気コイル
１０により磁界を半導体基板８と平行な方向に与え、磁
気コイル１０を基板８の中心が回転軸となるように回転
させる。この磁界Ｂとプラズマによる電界Ｅにより、プ
ラズマシース中のイオンはＥ×Ｂの方向に螺旋状に回転
しながら移動する。
１０により磁界を半導体基板８と平行な方向に与え、磁
気コイル１０を基板８の中心が回転軸となるように回転
させる。この磁界Ｂとプラズマによる電界Ｅにより、プ
ラズマシース中のイオンはＥ×Ｂの方向に螺旋状に回転
しながら移動する。
【００１６】このため、膜成長中に基板が受けるイオン
衝撃は、基板８に対する垂直方向成分だけでなく、水平
方向成分も多く存在するため、基板８上の微細なアスペ
クト比の大きいパターン上での側壁部にも、平坦部と同
程度のイオン衝撃が起こることから、基板８上のパター
ン平坦部と側壁部で膜質の変わらない膜が得られる。
衝撃は、基板８に対する垂直方向成分だけでなく、水平
方向成分も多く存在するため、基板８上の微細なアスペ
クト比の大きいパターン上での側壁部にも、平坦部と同
程度のイオン衝撃が起こることから、基板８上のパター
ン平坦部と側壁部で膜質の変わらない膜が得られる。
【００１７】ここで、基板８上のパターン平坦部と側壁
部の膜質の違いを調べるためにウェットエッチングを用
いた。まず、温度３５０℃，圧力１．８Ｔｏｒｒ，Ｓｉ
Ｈ4３００ｃｃ／ｍｉｎ，ＮＨ3 １７００ｃｃ／ｍｉ
ｎ，Ｎ2 １５００ｃｃ／ｍｉｎ，高周波パワー５００
Ｗ，磁気コイル１０の磁束密度１０００Ｇａｕｓｓに設
定して、図３に示すようなシリコン酸化膜１４上のアル
ミ配線１３の段差形状をもつ半導体基板１５に窒化シリ
コン膜１７を堆積させた。その形状断面図を図４（ａ）
に示し、図４（ｂ）に従来法により磁界を与えず高周波
パワーのみ４００Ｗとして上述の条件により同様に図３
の形状をもつ半導体基板に窒化シリコン膜１７を堆積さ
せた形状断面図を示す。
部の膜質の違いを調べるためにウェットエッチングを用
いた。まず、温度３５０℃，圧力１．８Ｔｏｒｒ，Ｓｉ
Ｈ4３００ｃｃ／ｍｉｎ，ＮＨ3 １７００ｃｃ／ｍｉ
ｎ，Ｎ2 １５００ｃｃ／ｍｉｎ，高周波パワー５００
Ｗ，磁気コイル１０の磁束密度１０００Ｇａｕｓｓに設
定して、図３に示すようなシリコン酸化膜１４上のアル
ミ配線１３の段差形状をもつ半導体基板１５に窒化シリ
コン膜１７を堆積させた。その形状断面図を図４（ａ）
に示し、図４（ｂ）に従来法により磁界を与えず高周波
パワーのみ４００Ｗとして上述の条件により同様に図３
の形状をもつ半導体基板に窒化シリコン膜１７を堆積さ
せた形状断面図を示す。
【００１８】次に２つの半導体基板を３０倍に希釈され
たバッファードフッ酸により５分間エッチングした後の
断面形状を図５に示す。図５（ａ）は本発明による形状
断面図であり、図５（ｂ）は従来法によるものである。
図４と図５によりウェットエッチングによるエッチング
レートを配線間隔別に測定した結果を図６に示す。
（ａ），（ｂ）共に平坦部のエッチングレートはほとん
ど変わらないものの、側壁部では従来法による（ｂ）の
エッチングレートは非常に速く、配線間隔が狭いほど速
くなる。それに対して本発明による（ａ）では、側壁部
のエッチングレートは平坦部のエッチングレートに近い
値であり、平坦部と側壁部の膜質に大きな差がないこと
を示している。
たバッファードフッ酸により５分間エッチングした後の
断面形状を図５に示す。図５（ａ）は本発明による形状
断面図であり、図５（ｂ）は従来法によるものである。
図４と図５によりウェットエッチングによるエッチング
レートを配線間隔別に測定した結果を図６に示す。
（ａ），（ｂ）共に平坦部のエッチングレートはほとん
ど変わらないものの、側壁部では従来法による（ｂ）の
エッチングレートは非常に速く、配線間隔が狭いほど速
くなる。それに対して本発明による（ａ）では、側壁部
のエッチングレートは平坦部のエッチングレートに近い
値であり、平坦部と側壁部の膜質に大きな差がないこと
を示している。
【００１９】また、図４に示した半導体基板により耐湿
性試験を行ったところ、従来法による（ｂ）では２００
ｈで故障したが、本発明による（ａ）は２０００ｈ以上
故障がなかった。
性試験を行ったところ、従来法による（ｂ）では２００
ｈで故障したが、本発明による（ａ）は２０００ｈ以上
故障がなかった。
【００２０】（実施例２）図７は、本発明の実施例２を
示す構成図である。
示す構成図である。
【００２１】本実施例では、相対回転部は、磁気コイル
による磁界に対して半導体基板を相互回転する機能を有
するものを用いた場合の例である。すなわち、図１で示
した基板台７に図７に示すような相対回転部としての回
転機構１２及び回転台１１を備え、膜形成中は磁気コイ
ル１０を回転させず、半導体基板８を回転させることに
より、基板８と平行な平面内で基板に対して磁界を回転
させる。これにより、水平方向成分のイオン衝撃が増す
と共に、基板が回転するため、側壁部へのイオン衝突の
回数も増すことから、より平坦部と側壁部で膜質の変わ
らない膜が得られる。実施例２において、例えば、成長
条件温度３５０℃，圧力１．８Ｔｏｒｒ，ＳｉＨ4 ３
００ｃｃ／ｍｉｎ，ＮＨ3 １７００ｃｃ／ｍｉｎ，Ｎ
2 １５００ｃｃ／ｍｉｎ，高周波パワー５００Ｗ，磁
気コイル１０による磁束密度１０００Ｇａｕｓｓにより
窒化シリコン膜を図３で示した半導体基板上に堆積し、
実施例１と同様に、１：３０のバッファードフッ酸によ
り５分間エッチングを行い、エッチングレートを調べた
結果、図８に示すように平坦部と側壁部とでほぼ同じエ
ッチングレートとなり、平坦部と側壁部で膜質の変わら
ない膜を形成することができた。
による磁界に対して半導体基板を相互回転する機能を有
するものを用いた場合の例である。すなわち、図１で示
した基板台７に図７に示すような相対回転部としての回
転機構１２及び回転台１１を備え、膜形成中は磁気コイ
ル１０を回転させず、半導体基板８を回転させることに
より、基板８と平行な平面内で基板に対して磁界を回転
させる。これにより、水平方向成分のイオン衝撃が増す
と共に、基板が回転するため、側壁部へのイオン衝突の
回数も増すことから、より平坦部と側壁部で膜質の変わ
らない膜が得られる。実施例２において、例えば、成長
条件温度３５０℃，圧力１．８Ｔｏｒｒ，ＳｉＨ4 ３
００ｃｃ／ｍｉｎ，ＮＨ3 １７００ｃｃ／ｍｉｎ，Ｎ
2 １５００ｃｃ／ｍｉｎ，高周波パワー５００Ｗ，磁
気コイル１０による磁束密度１０００Ｇａｕｓｓにより
窒化シリコン膜を図３で示した半導体基板上に堆積し、
実施例１と同様に、１：３０のバッファードフッ酸によ
り５分間エッチングを行い、エッチングレートを調べた
結果、図８に示すように平坦部と側壁部とでほぼ同じエ
ッチングレートとなり、平坦部と側壁部で膜質の変わら
ない膜を形成することができた。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、高周波放
電による平行平板型プラズマＣＶＤ装置において、平行
平板間に半導体基板に対して平行な方向に磁界を発生さ
せ、その磁界が基板と平行な平面内において基板に対し
て方向を変えることにより、半導体基板に対して水平方
向成分のイオン衝撃を多く発生させることができるた
め、微細なパターンでの段差において平坦部と側壁部の
膜質が等しい膜が形成でき、信頼性が向上するという効
果を有する。
電による平行平板型プラズマＣＶＤ装置において、平行
平板間に半導体基板に対して平行な方向に磁界を発生さ
せ、その磁界が基板と平行な平面内において基板に対し
て方向を変えることにより、半導体基板に対して水平方
向成分のイオン衝撃を多く発生させることができるた
め、微細なパターンでの段差において平坦部と側壁部の
膜質が等しい膜が形成でき、信頼性が向上するという効
果を有する。
【図１】本発明の実施例１を示す構成図である。
【図２】図１の上面からの概略図である。
【図３】半導体基板を示す断面図である。
【図４】本発明と従来例とにおける基板を示す断面図で
ある。
ある。
【図５】本発明と従来例とにおける基板を示す断面図で
ある。
ある。
【図６】本発明の実施例１の効果を調べた実験結果を示
した図である。
した図である。
【図７】本発明の実施例２を示す構成図である。
【図８】本発明の実施例２の効果を調べた実験結果を示
した図である。
した図である。
【図９】従来例を示す構成図である。
１ ガス供給口 ２ 反応室 ３ 排気口 ４ 電極板 ５ 高周波電源 ６ 加熱源 ７ 基板台 ８ 半導体基板 ９ 真空ポンプ １０ 磁気コイル １１ 回転台（相対回転部） １２ 回転機構（相対回転部） １３ アルミ配線 １４ シリコン酸化膜 １５ シリコン基板 １６ 相対回転部
Claims (1)
- 【請求項１】 磁気発生部と、相対回転部とを有し、高
周波放電による平行平板型プラズマ気相成長装置であっ
て、磁気発生部は、平行平板間に位置し、半導体基板に
対して平行な方向に磁界を発生させるものであり、相対
回転部は、半導体基板と平行な平面内で基板と磁気発生
部とを相対回転し、磁界の基板に対する方向を変化させ
るものであることを特徴とするプラズマ気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14554891A JP2924303B2 (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | プラズマ気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14554891A JP2924303B2 (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | プラズマ気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04342494A JPH04342494A (ja) | 1992-11-27 |
| JP2924303B2 true JP2924303B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=15387729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14554891A Expired - Lifetime JP2924303B2 (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | プラズマ気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2924303B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102677019B (zh) * | 2012-05-21 | 2014-05-21 | 中南大学 | 一种运动磁场辅助增强化学气相沉积方法及装置 |
| JP6136613B2 (ja) * | 2012-09-21 | 2017-05-31 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理方法 |
-
1991
- 1991-05-21 JP JP14554891A patent/JP2924303B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04342494A (ja) | 1992-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0478174B1 (en) | Silicon dioxide deposition method | |
| KR100727205B1 (ko) | 플라즈마 성막 방법 및 그 장치 | |
| JP3080843B2 (ja) | 薄膜形成方法及び装置 | |
| JPH0570957A (ja) | プラズマ気相成長装置 | |
| JPH06333857A (ja) | 成膜装置および成膜方法 | |
| JPH0766186A (ja) | 誘電体の異方性堆積法 | |
| JPH11293470A (ja) | シリコン酸化膜の成膜方法および装置 | |
| JP2924303B2 (ja) | プラズマ気相成長装置 | |
| JPH0610140A (ja) | 薄膜堆積装置 | |
| JP3137532B2 (ja) | プラズマｃｖｄ装置 | |
| JP3400909B2 (ja) | プラズマ処理方法及び装置 | |
| JPS6147645A (ja) | 薄膜形成方法 | |
| JPH0574763A (ja) | ゲート絶縁膜の形成方法 | |
| JPH10125669A (ja) | プラズマｃｖｄ装置及び酸化膜の成膜方法 | |
| JPS5941773B2 (ja) | 気相成長方法及び装置 | |
| US5744403A (en) | Dielectric film deposition method and apparatus | |
| JPH08139037A (ja) | 気相反応装置 | |
| JPH07254590A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2628529B2 (ja) | プラズマｃｖｄ装置 | |
| JPH06120205A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH09186235A (ja) | 半導体装置の製造方法およびその製造装置 | |
| JPH07100867B2 (ja) | 薄膜形成装置および薄膜形成方法 | |
| JPS6085532A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0750296A (ja) | 絶縁膜製造方法 | |
| JPH0618172B2 (ja) | プラズマ反応装置およびその使用方法 |