JP4197319B2 - シリコン窒化膜の形成方法および形成装置 - Google Patents

シリコン窒化膜の形成方法および形成装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4197319B2
JP4197319B2 JP2004519275A JP2004519275A JP4197319B2 JP 4197319 B2 JP4197319 B2 JP 4197319B2 JP 2004519275 A JP2004519275 A JP 2004519275A JP 2004519275 A JP2004519275 A JP 2004519275A JP 4197319 B2 JP4197319 B2 JP 4197319B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
gas
silicon nitride
nitride film
plasma
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
Application number
JP2004519275A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2004006321A1 (ja
Inventor
貢士 田口
昌広 吉本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyoto Institute of Technology NUC
Original Assignee
Kyoto Institute of Technology NUC
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyoto Institute of Technology NUC filed Critical Kyoto Institute of Technology NUC
Publication of JPWO2004006321A1 publication Critical patent/JPWO2004006321A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4197319B2 publication Critical patent/JP4197319B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/0217—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
    • 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
    • C23C16/448—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 characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/452—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 characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by activating reactive gas streams before their introduction into the reaction chamber, e.g. by ionisation or addition of reactive species
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
    • H01L21/02219—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound comprising silicon and nitrogen
    • H01L21/02222—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound comprising silicon and nitrogen the compound being a silazane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/049—Nitrides composed of metals from groups of the periodic table
    • H01L2924/0504—14th Group
    • H01L2924/05042—Si3N4

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Description

本発明は、たとえば集積回路基板の表面などに絶縁膜や保護膜として施されるシリコン窒化膜の形成方法および形成装置に関する。
集積回路基板には、多くの電極が形成されるので電極間を絶縁するための絶縁膜、また大気中の水分などから回路を保護するための保護膜いわゆるパッシベーション膜が形成される。たとえば半導体集積回路基板の１種であるＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）などでは、従来、シリコンウェハを熱酸化することによって形成されるシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）がゲート絶縁膜に用いられている。しかしながら、シリコン酸化膜は、緻密性に劣るので、異種材料を積層したとき、異種材料の構成元素が不純物としてシリコン酸化膜中を拡散し易く、不純物がシリコン酸化膜中を拡散して基板または電極に達することによって、半導体性能が阻害されるという問題がある。またシリコン酸化膜は、比誘電率が４．０程度であるので、たとえばＭＯＳＦＥＴのゲート絶縁膜として使用されると、ゲート容量が小さくなるという問題がある。
このような問題点を解決する技術の一つに、シリコン酸化膜に代えてシリコン窒化膜を用いる方法がある。シリコン窒化膜は、シリコン酸化膜に比較して緻密性に優れるとともに比誘電率も７．５程度と高く、さらに耐湿性にも優れるので、前述のシリコン酸化膜に代わる絶縁膜として適するばかりでなく、パッシベーション膜としても適している。
このようなシリコン窒化膜を基板上に形成する先行技術には、たとえばヘキサメチルジシラザンガスとアンモニアガスとを用いて基板上にシリコン窒化膜を熱化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）させるもの（特許文献１参照）、またモノシラン系化合物、有機シラン系化合物および窒素化合物からなる混合ガスに高周波電力を印加してプラズマ励起させ、これらの反応生成物としてシリコン窒化膜を基板上に堆積させるプラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ：Plasma Enhanced ＣＶＤ）によるもの（特許文献２参照）などがある。
前述の先行技術には、以下のような問題点がある。特許文献１の熱ＣＶＤ法では、高温における化学反応によってシリコン窒化薄膜を形成するので、生産性をも考慮すると、反応ガスと基板とを９００℃から１０００℃以上の高い温度まで昇温しなければならない。たとえば基板が半導体集積回路基板などの場合、半導体には耐熱温度が７００〜８００℃程度のものも含まれるので、熱ＣＶＤ法では、シリコン窒化膜が形成されるけれども、半導体集積回路自体が損傷して使用に耐えないということが起こり得る。すなわち熱ＣＶＤ法は、限られた種類の基板にしか適用することができないという問題がある。
特許文献２のＰＥＣＶＤ法では、２００〜４００℃程度の温度で薄膜形成が可能であるので、熱ＣＶＤ法のように基板自体を熱損傷させる恐れはない。しかしながら、モノシラン系化合物、有機シラン系化合物および窒素化合物のすべてがプラズマ励起されるので、モノシラン系化合物が解離されて生じる水素（Ｈ）および有機シラン系化合物が解離されて生じる炭素（Ｃ）やＨが、反応生成物の一部として基板上に堆積されるシリコン窒化膜中に取込まれる。シリコン窒化膜中に多量のＨが含まれると、化学結合が不安定になるので、半導体基板製造のフォトリソグラフィ工程におけるたとえば湿式エッチング時のエッチング性が不安定になり、精度のよいパターニングができなくなるという問題がある。またシリコン窒化膜中に多量のＣが含まれると、Ｃは膜に導電性を与えるので絶縁性能が低下し、絶縁膜としての使用に耐えなくなるという問題がある。
このような問題点のうち、少なくともシリコン窒化膜に対するＣの含有を防止する技術に、モノシラン（ＳｉＨ4）、窒素（Ｎ2）およびアンモニア（ＮＨ3）の混合ガスを用い、ＰＥＣＶＤ法によって基板上にシリコン窒化膜を堆積させる方法がある。この方法によれば、原料ガスにＣが含まれないので、シリコン窒化膜中にＣが取込まれるという問題は解決される。しかしながら、モノシランは強い爆発性を有し大気中の酸素と触れただけで爆発するので、シリコン窒化膜の形成に一般的なＰＥＣＶＤ装置を使用することができず、種々の付帯設備を設けて安全対策を講じた極めて高額なＰＥＣＶＤ装置を使用しなければならないという問題がある。また前述のようにモノシランは爆発性を有するので、シリコン窒化膜の形成作業を行い得る者が、モノシランの取扱いに習熟した作業者のみに限定されるという問題がある。
このような取扱いの難しいモノシランに代えて、取扱いの容易なヘキサメチルジシラザンを用いてシリコン炭窒化膜を形成するリモートプラズマシステムが提案されている（非特許文献１参照）。しかしながら、非特許文献１に開示される技術では、基本的にシリコン炭窒化膜を形成する技術であることから、形成された膜中におけるＣの混入が不可避であり、さらに形成された膜の組成分析結果では、膜中にＣＨ3も含まれることが開示されている。すなわち、非特許文献１のリモートプラズマシステムでは、ヘキサメチルジシラザンが、プラズマによって分解され、その構成元素であるＣとＨとが形成された膜中に混入する。
前述のように、Ｃは絶縁性能を低下させ、Ｈはエッチング性能を低下させるので、これらを形成膜中に含有する非特許文献１の提案する技術では、集積回路基板の絶縁性能および保護性能に優れたシリコン窒化膜を形成することができないという問題がある。
特開２００１−２３９０４号公報 特開平７−１０６２５６号公報 畑中（Hatanaka）、北村（Kitamura）、ウィクラマナヤカ（S.Wickramanayaka）、中西（Nakanishi）、ティシュコウスキー（J.Tyczkowsky），「ヘキサメチルジシラザンを用いるＳｉＣｘＮｙ膜のリモートプラズマ成長法（Remote Plasma deposition of SiCxNy film using hexamethyldisilazane）」，シリコンカーバイドおよび関連材料に関する第６回国際会議予稿集（Proc. of 6th Int. Conf. Silicon Carbide and Related Materials Kyoto, IOP Conf. Ser. No.142），１９９５年，ｐ．１０５５−１０５８
本発明の目的は、安全にかつ効率よく形成することができ、炭素および水素含有量の少ないシリコン窒化膜の形成方法および形成装置を提供することである。
本発明は、基板を処理容器の内部空間に収容し、
前記基板の収容される前記処理容器内に、前記処理容器の底板に固設される噴射ノズルから上方の前記基板に向かって、ヘキサメチルジシラザン｛（ＣＨ３）３ＳｉＮＨＳｉ（ＣＨ３）３｝とプラズマ励起されたＮ ２ またはＮＨ ３ のうち少なくともいずれか１種の窒素化合物からなるガスとを、基板付近における反応生成物が生成される領域の圧力よりも前記窒素化合物がプラズマ励起される領域の圧力の方が高くなるようにして供給し、
前記ヘキサメチルジシラザンガスと前記プラズマ励起された窒素化合物からなるガスとの反応生成物を前記基板上に堆積させてシリコン窒化膜を形成することを特徴とするシリコン窒化膜の形成方法である。
本発明に従えば、処理容器内に収容される基板に、プラズマ励起された窒素化合物からなるガスと、プラズマ励起されていないヘキサアルキルジシラザンガスとを供給し、窒素化合物がプラズマ励起されて生じる活性種とヘキサアルキルジシラザンとが、基板付近において反応して生成される反応生成物を基板上に堆積させることによって、シリコン窒化膜が形成される。ここで、窒素化合物とは、Ｎ原子を構成原子として含む化合物のことをいい、Ｎ原子のみからなるＮ2を含む。
基板付近における反応生成物が生成される領域の圧力よりも、窒素化合物がプラズマ励起される領域の圧力の方が、高くなるようにして、ヘキサアルキルジシラザンガスと、プラズマ励起された窒素化合物からなるガスとを処理容器内へ供給することによって、シリコン窒化膜のシリコン（Ｓｉ）供給源であるヘキサアルキルジシラザンは、プラズマ励起されることなく供給されるので、基板付近において窒素化合物がプラズマ励起されて形成される活性種とのエネルギ授受によって解離し、解離したＳｉが前述の活性種と反応して反応生成物となる。したがって、ヘキサアルキルジシラザンに含まれるＣおよびＨが過剰に活性化することがなく、基板上に堆積されたシリコン窒化膜に含有されるＣおよびＨの量を少なくすることができる。またヘキサアルキルジシラザンは、爆発性等の危険性を有することがないので、シリコン窒化膜の形成作業を安全に行うことができ、また取扱い作業者が限定されることがない。
また本発明は、前記基板は、室温〜８００℃に加熱されることを特徴とする。
本発明に従えば、基板が室温〜８００℃に加熱されるので、基板付近における窒素化合物がプラズマ励起されて形成される活性種とヘキサアルキルジシラザンとのエネルギ授受および反応生成物の生成が促進され、基板上へのシリコン窒化膜の堆積が一層効率よく行われる。
また本発明は、前記ヘキサアルキルジシラザンは、ヘキサメチルジシラザン｛（ＣＨ3）3ＳｉＮＨＳｉ（ＣＨ3）3｝であることを特徴とする。
本発明に従えば、ヘキサアルキルジシラザンは、ヘキサメチルジシラザン（以後、ＨＭＤＳと略称する）である。ＨＭＤＳは、爆発性を有することがなく、常温では液体であるけれども蒸気圧が高いので気化が容易であり、ＰＥＣＶＤ法に用いる原料として好適である。また金属に対する腐食性がないので、基板の配線等に用いられるアルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）などを腐食させることがなく、基板性能および基板寿命を損なうことがない。さらにたとえば半導体基板製造のフォトリソグラフィ工程において用いられるフォトレジストの密着性向上剤として工業的に生産されているので、入手が容易でありかつ安価である。
また本発明は、前記窒素化合物は、Ｎ2またはＮＨ3のうち少なくともいずれか１種を含むガス構成であることを特徴とする。
本発明に従えば、プラズマ励起される窒素化合物は、Ｎ2またはＮＨ3のうち少なくともいずれか１種を含んで構成される。Ｎ2およびＮＨ3は、入手が容易でありかつ安価であるので、本シリコン窒化膜の形成方法の汎用性を高めることができる。ここでＮ2またはＮＨ3のうち少なくともいずれか１種を含むガス構成とは、Ｎ2および／またはＮＨ3を必須の構成要素として含み、さらにＨ2，Ｈｅ，Ａｒ，Ｘｅ，Ｎｅなどからなる群より選択される１種以上のガスが含まれる構成であることを意味する。
また、本発明は、基板の表面にシリコン窒化膜を形成するシリコン窒化膜の形成装置であって、
前記基板を内部空間に収容する処理容器と、
噴射孔が基板を臨み、噴射孔から上方に向かって噴射されるヘキサアルキルジシラザンガスが基板付近に供給されるように、前記処理容器の底板に固設される第１噴射ノズルを有し、前記処理容器の内部空間にヘキサアルキルジシラザンガスを供給する第１ガス供給手段と、
噴射孔が基板を臨み、噴射孔から上方に向かって噴射される窒素化合物からなるガスが基板付近に供給されるように、前記処理容器の底板に固設される第２噴射ノズルを有し、前記処理容器の内部空間に窒素化合物からなるガスを供給する第２ガス供給手段と、
前記第２ガス供給手段に設けられ、前記処理容器の内部空間に供給される窒素化合物からなるガスをプラズマ励起するプラズマ励起手段と、
前記基板を加熱する加熱手段とを含み、
前記処理容器の内部空間にガスを供給する前記第２ガス供給手段のガス供給部は、オリフィス構造を有し、
前記ヘキサアルキルジシラザンは、ヘキサメチルジシラザンであり、
前記窒素化合物は、Ｎ２またはＮＨ３のうち少なくともいずれか１種であることを特徴とするシリコン窒化膜の形成装置である。
本発明に従えば、シリコン窒化膜の形成装置は、基板を内部空間に収容する処理容器と、噴射孔が基板を臨み、噴射孔から上方に向かって噴射されるヘキサアルキルジシラザンガスが基板付近に供給されるように、前記処理容器の底板に固設される第１噴射ノズルを有し、処理容器の内部空間にヘキサアルキルジシラザンガスを供給する第１ガス供給手段と、噴射孔が基板を臨み、噴射孔から上方に向かって噴射される窒素化合物からなるガスが基板付近に供給されるように、前記処理容器の底板に固設される第２噴射ノズルを有し、処理容器の内部空間に窒素化合物からなるガスを供給する第２ガス供給手段と、処理容器の内部空間に供給される窒素化合物からなるガスをプラズマ励起するプラズマ励起手段とを含んで構成される。
シリコン窒化膜の形成装置では、プラズマ励起された窒素化合物からなるガスと、プラズマ励起されていないヘキサアルキルジシラザンガスとが、基板の収容される処理容器内に供給され、窒素化合物がプラズマ励起されて形成される活性種とヘキサアルキルジシラザンガスとの反応によって生成される反応生成物が基板上に堆積されることによって、シリコン窒化膜が形成される。このように、爆発性等の危険性のないヘキサアルキルジシラザンと、プラズマ励起させた窒素化合物とを用いることによって、安全性に優れ不所望な付帯設備を設けることのない安価な、かつ生産効率の高いシリコン窒化膜の形成装置が実現される。
本発明に従えば、前記第２ガス供給手段のガス供給部は、オリフィス構造を有するので、ガス供給部の圧力が処理容器の内部空間の圧力よりも高くなるように構成される。したがって、第１ガス供給手段から処理容器の内部空間に供給されたヘキサアルキルジシラザンガスの圧力は、オリフィス構造のガス供給部から供給されている窒素化合物からなるガスの圧力よりも低いので、ヘキサアルキルジシラザンガスが内部空間から第２ガス供給手段へ逆流することが防止される。
一方、プラズマ励起手段は、第２ガス供給手段に設けられるので、第２ガス供給手段へ逆流することの無いヘキサアルキルジシラザンガスがプラズマ励起手段によって解離されることが防止される。このことによって、ヘキサアルキルジシラザンガスを構成するＣやＨが、シリコン窒化膜に混入することが抑制され、集積回路基板の絶縁性能および保護性能に優れたシリコン窒化膜を作製することが可能になる。
本発明に従えば、基板を加熱する加熱手段が、さらに設けられる。加熱手段によって、基板をたとえば室温〜８００℃に加熱することができるので、基板付近における窒素化合物がプラズマ励起されて形成される活性種とヘキサアルキルジシラザンとのエネルギ授受および反応生成物の生成が促進され、基板上へのシリコン窒化膜の堆積が一層効率よく行えるシリコン窒化膜の形成装置が実現される。
本発明に従えば、シリコン窒化膜の形成装置に供給されるヘキサアルキルジシラザンは、ＨＭＤＳであり、窒素化合物は、Ｎ2またはＮＨ3のうち少なくともいずれか１種である。ＨＭＤＳおよびＮ2またはＮＨ3のように工業的に生産されて入手が容易な反応ガスを用いることができるので、汎用性の高いシリコン窒化膜の形成装置が提供される。
本発明によれば、処理容器内に収容される基板に、プラズマ励起された窒素化合物からなるガスと、プラズマ励起されていないヘキサアルキルジシラザンガスとを供給し、窒素化合物がプラズマ励起されて生じる活性種とヘキサアルキルジシラザンとが、基板付近において反応して生成される反応生成物を基板上に堆積させることによって、シリコン窒化膜が形成される。
このように、シリコン窒化膜のＳｉ供給源であるヘキサアルキルジシラザンは、プラズマ励起されることなく供給されるので、基板付近において窒素化合物がプラズマ励起されて形成される活性種とのエネルギ授受によって解離し、解離したＳｉが前述の活性種と反応して反応生成物となる。したがって、ヘキサアルキルジシラザンに含まれるＣおよびＨが過剰に活性化することがなく、基板上に堆積されたシリコン窒化膜に含有されるＣおよびＨの量を少なくすることができる。またヘキサアルキルジシラザンは、爆発性等の危険性を有することがないので、シリコン窒化膜の形成作業を安全に行うことができ、取扱い作業者の限定されることがない。
また本発明によれば、基板が室温〜８００℃に加熱されるので、基板付近における窒素化合物がプラズマ励起されて形成される活性種とヘキサアルキルジシラザンとのエネルギ授受および反応生成物の生成が促進され、基板上へのシリコン窒化膜の堆積が一層効率よく行われる。
また本発明によれば、ヘキサアルキルジシラザンは、ＨＭＤＳである。ＨＭＤＳは、爆発性を有することがなく、常温では液体であるけれども蒸気圧が高いので気化が容易であり、ＰＥＣＶＤ法に用いる原料として好適である。また金属に対する腐食性がないので、基板の配線等に用いられるＡｌやＣｕなどを腐食させることがなく、基板性能および基板寿命を損なうことがない。さらにたとえば半導体基板製造のフォトリソグラフィ工程において用いられるフォトレジストの密着性向上剤として工業的に生産されているので、入手が容易でありかつ安価である。
また本発明によれば、プラズマ励起される窒素化合物は、Ｎ2またはＮＨ3のうち少なくともいずれか１種を含むガス構成である。Ｎ2およびＮＨ3は、入手が容易でありかつ安価であるので、本シリコン窒化膜の形成方法の汎用性を高めることができる。
また本発明によれば、シリコン窒化膜の形成装置は、基板を内部空間に収容する処理容器と、処理容器の内部空間にヘキサアルキルジシラザンガスを供給する第１ガス供給手段と、処理容器の内部空間に窒素化合物からなるガスを供給する第２ガス供給手段と、処理容器の内部空間に供給される窒素化合物からなるガスをプラズマ励起するプラズマ励起手段とを含んで構成される。
シリコン窒化膜の形成装置では、プラズマ励起された窒素化合物からなるガスと、プラズマ励起されていないヘキサアルキルジシラザンガスとが、基板の収容される処理容器内に供給され、窒素化合物がプラズマ励起されて形成される活性種とヘキサアルキルジシラザンガスとの反応によって生成される反応生成物が基板上に堆積されることによって、シリコン窒化膜が形成される。このように、爆発性等の危険性のないヘキサアルキルジシラザンと、プラズマ励起させた窒素化合物とを用いることによって、安全性に優れ不所望な付帯設備を設けることのない安価な、かつ生産効率の高いシリコン窒化膜の形成装置が実現される。
また本発明によれば、前記第２ガス供給手段のガス供給部は、オリフィス構造を有するので、ガス供給部の圧力が処理容器の内部空間の圧力よりも高くなるように構成される。したがって、第１ガス供給手段から処理容器の内部空間に供給されたヘキサアルキルジシラザンガスの圧力は、オリフィス構造のガス供給部から供給されている窒素化合物からなるガスの圧力よりも低いので、ヘキサアルキルジシラザンガスが内部空間から第２ガス供給手段へ逆流することが防止される。
一方、プラズマ励起手段は、第２ガス供給手段に設けられるので、第２ガス供給手段へ逆流することの無いヘキサアルキルジシラザンガスがプラズマ励起手段によって解離されることが防止される。このことによって、ヘキサアルキルジシラザンガスを構成するＣやＨが、シリコン窒化膜に混入することが抑制され、集積回路基板の絶縁性能および保護性能に優れたシリコン窒化膜を作製することが可能になる。
また本発明によれば、基板を加熱する加熱手段が、さらに設けられる。加熱手段によって、基板をたとえば室温〜８００℃に加熱することができるので、基板付近における窒素化合物がプラズマ励起されて形成される活性種とヘキサアルキルジシラザンとのエネルギ授受および反応生成物の生成が促進され、基板上へのシリコン窒化膜の堆積が一層効率よく行えるシリコン窒化膜の形成装置が実現される。
また本発明によれば、シリコン窒化膜の形成装置に供給されるヘキサアルキルジシラザンは、ＨＭＤＳであり、窒素化合物は、Ｎ2またはＮＨ3のうち少なくともいずれか１種である。ＨＭＤＳおよびＮ2またはＮＨ3のように工業的に生産されて入手が容易な反応ガスを用いることができるので、汎用性の高いシリコン窒化膜の形成装置が提供される。
本発明の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
以下図面を参考にして本発明の好適な実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の一形態であるシリコン窒化膜の形成装置１の構成を簡略化して示す図である。シリコン窒化膜の形成装置１は、基板２を内部空間３に収容する処理容器４と、処理容器４の内部空間３にＨＭＤＳガスを供給する第１ガス供給手段５と、処理容器４の内部空間３にＮ2ガスを供給する第２ガス供給手段６と、第２ガス供給手段６に設けられ処理容器４の内部空間３に供給されるＮ2ガスをプラズマ励起するプラズマ励起手段７と、基板２を加熱する加熱手段８とを含む。
処理容器４は、たとえばステンレス鋼などからなる略直方体形状を有する中空の気密性を備えるチャンバーである。処理容器４の一方の側壁部９には、内部空間３を排気するための排気口１０が形成され、排気口１０には排気管路１１が接続され、排気管路１１の排気口１０側と反対側の先端には真空ポンプ１２（ターボモレキュラーポンプ）が接続される。排気管路１１の真空ポンプ１２と処理容器４の排気口１０との間には、シャッタ１３が設けられる。シャッタ１３を開き、真空ポンプ１２を動作させることによって、内部空間３を排気し低圧にすることができる。またシャッタ１３を閉じることによって、処理容器４の内部空間３を密閉空間にすることができる。なお図１では省略されているけれども、処理容器４には、基板２を内部空間３に出入させることの可能な開閉自在な扉が設けられる。
処理容器４の内部空間３に収容されるシリコン窒化膜を形成するべき基板２は、たとえばシリコンウェハに回路の形成されるシリコン基板である。基板２を加熱する加熱手段８は、ヒータ１４と、ヒータ１４で発生される熱を基板２に伝導する熱伝導部材１５と、ヒータ１４に電力を供給するとともに電力供給のＯＮ−ＯＦＦ制御を行う図示しない制御電源とを含む。ヒータ１４は、ニクロム線などの抵抗発熱材料が用いられる。熱伝導部材１５に接するように、前述の基板２が装着され、熱伝導部材１５を介してヒータ１４によって、基板２が室温〜８００℃の所望の温度に加熱される。
制御電源は、たとえば予め定められる動作プログラムに従う通電時間制御によって基板２の温度制御を行うように構成されてもよく、またたとえば熱伝導部材１５の基板２が装着される付近に温度検出器を設け、温度検出器の検出出力を制御電源に入力してＯＮ−ＯＦＦをフィードバック制御するように構成されてもよい。
本実施の形態では、シリコン窒化膜のシリコン（Ｓｉ）源として、ヘキサアルキルジシラザン｛（ＣnＨ2n+1）3ＳｉＮＨＳｉ（ＣnＨ2n+1）3｝の１種であるＨＭＤＳ｛（ＣＨ3）3ＳｉＮＨＳｉ（ＣＨ3）3｝が用いられる。ＨＭＤＳを処理容器４の内部空間３に供給する第１ガス供給手段５は、ＨＭＤＳを貯留するＨＭＤＳ供給源１６と、ＨＭＤＳ供給源１６から処理容器４に供給されるＨＭＤＳガスの流路である第１管路１７と、第１管路１７のガス流方向下流側の端部に接続されて内部空間３に収容される基板２付近にＨＭＤＳガスを噴射するように設けられる第１噴射ノズル１８と、ＨＭＤＳ供給源１６と第１噴射ノズル１８との間の第１管路１７に設けられＨＭＤＳガスの圧力と流量とを調整する圧力流量調整弁１９とを含んで構成される。
ＨＭＤＳ供給源１６は、たとえばボンベ状の密閉容器であり、内部には液状のＨＭＤＳが貯留され、密閉容器内の液面上に形成される空間には気化し蒸気圧に達するＨＭＤＳガスが存在する状態である。第１噴射ノズル１８は、噴射孔２０が基板２を臨み、噴射孔２０から噴射されるＨＭＤＳガスが基板２付近に供給されるように処理容器４を構成するフランジ状の底板２１に固設される。ＨＭＤＳガスは、圧力流量調整弁１９を開くことによって、前述の真空ポンプ１２によって排気されて低圧状態にある内部空間３に吸引される形で、第１噴射ノズル１８から基板２付近に向けて噴射供給される。ＨＭＤＳガスの供給流量は、圧力流量調整弁１９の開度によって調整される。
なお本実施の形態では、ＨＭＤＳはその高い蒸気圧を利用してＨＭＤＳ供給源１６内で気化したＨＭＤＳガスが処理容器４内に吸引される形で供給されるように構成されるけれども、これに限定されることなく、ＨＭＤＳ供給源１６にたとえば窒素（Ｎ2）ガスを吹込んでバブリングを生じさせ、吹込んだＮ2ガスをキャリアガスとしてＨＭＤＳガスを処理容器４内に供給するように構成されてもよい。
本実施の形態では、シリコン窒化膜の窒素（Ｎ）源である窒素化合物としてＮ2ガスが用いられる。Ｎ2ガスを処理容器４の内部空間３に供給する第２ガス供給手段６は、Ｎ2ガスを貯留するＮ2供給源２２と、Ｎ2供給源２２から処理容器４に供給されるＮ2ガスの流路である第２管路２３と、第２管路２３のガス流方向下流側の端部に接続されて内部空間３に収容される基板２付近にＮ2ガスを噴射するように設けられる第２噴射ノズル２４と、Ｎ2供給源２２と第２噴射ノズル２４との間の第２管路２３に設けられＮ2ガスの圧力と流量とを調整する圧力流量調整弁２５とを含んで構成される。
Ｎ2供給源２２は、たとえばボンベ状の密閉容器であり、内部にはＮ2ガスが貯留されている。第２噴射ノズル２４は、噴射孔２６が基板２を臨み、噴射孔２６から噴射されるＮ2ガスが基板２付近に供給されるように処理容器４を構成するフランジ状の底板２１に固設される。Ｎ2ガスの供給流量は、圧力流量調整弁２５の開度によって調整される。
図２は、第２ガス供給手段６の第２噴射ノズル２４部分の拡大図である。図２に示すように、第２ガス供給手段６のガス供給部である第２噴射ノズル２４は、オリフィス構造を有する。第２噴射ノズル２４の基板２を臨む先端部２４ａに形成される噴射孔２６は、第２噴射ノズル２４から流体であるＮ2ガスを噴出させる孔、すなわちオリフィスである。第２噴射ノズル２４は、処理容器４の内部空間３にＮ2ガスを供給する噴射孔２６であるオリフィス部の圧力が、処理容器４の内部空間３の圧力、すなわち第１ガス供給手段５から内部空間３に供給されたＨＭＤＳの圧力よりも高くなるように構成される。
この第２噴射ノズル２４の第２管路２３に接続される側の端部付近には、プラズマ励起手段７が接続される。プラズマ励起手段７は、高周波発振器２７と、マッチングユニット２８とを含んで構成される。プラズマ励起手段７には誘動結合型Ｒ．Ｆ．セルが設けられ、プラズマ励起手段７による高周波電圧を、第２噴射ノズル２４に設けられるヘリカルアンテナ２９に印加することによって、第２噴射ノズル２４中を流過するＮ2ガスがプラズマ励起されて活性種（図２中ではＮ*で表記）が形成される。したがって、第２噴射ノズル２４の噴射孔２６から噴射されて基板２付近に供給されるＮ2ガスは、正確にはプラズマ励起されて形成される活性種を含むガスのことである。
前述のように、第１ガス供給手段５から内部空間３に供給されたＨＭＤＳの圧力は、オリフィス構造を有する第２噴射ノズル２４から供給されている活性種を含むＮ2ガスの圧力よりも低いので、ＨＭＤＳガスが内部空間３から第２噴射ノズル２４内へ逆流することが防止される。したがって、ＨＭＤＳガスは、プラズマ励起手段７による励起や解離を生じることがない。
第１噴射ノズル１８から基板２付近に供給されるＨＭＤＳは、第２噴射ノズル２４から基板２付近に供給されるプラズマ励起されて形成される活性種からエネルギを受取って解離する。ＨＭＤＳの解離によって形成されるＳｉが、さらに活性種と反応し、反応生成物が基板２の表面に堆積されてシリコン窒化膜が形成される。ＨＭＤＳは、活性種からエネルギを与えられて解離するのであって、直接プラズマ励起されて解離するものではないので、ＨＭＤＳの解離によって生じるＣおよびＨは、過剰に活性化することがない。
このようにシリコン窒化膜の形成装置１は、シリコン窒化膜の構成要素の一方であるＮ源のみをプラズマ励起させて供給し、シリコン窒化膜の構成要素の他方であるＳｉ源のＨＭＤＳをプラズマ励起させることなく供給できるという特徴を有する。
一般的なＰＥＣＶＤ装置では、処理容器内に一対の電極を備えて処理容器内で放電するので、処理容器内に供給されたＮ2ガス、ＮＨ3ガスおよびＨＭＤＳが共にプラズマ励起される。したがって、シリコン窒化膜の堆積効率はよいけれども、ＨＭＤＳもプラズマ励起されてしまうので、ＳｉとともにＣおよびＨも同様に活性化し、活性種との反応生成物として基板２の表面に堆積される。このようにして形成されるシリコン窒化膜は、ＣおよびＨによって汚染されることになり、膜性能の低下を生じる。
しかしながら、本発明のシリコン窒化膜の形成装置１では、前述のようにプラズマ励起されたＮ源と、プラズマ励起されないＳｉ源であるＨＭＤＳとを分離して個別に供給することができるので、ＨＭＤＳに含まれるＣおよびＨの活性化が抑制され、反応生成物として形成されるシリコン窒化膜中のＣおよびＨ含有量の低減が実現される。またＮ源であるＮ2ガスをプラズマ励起させるけれども、Ｓｉ源であるＨＭＤＳをプラズマ励起させないので、Ｎ源とＳｉ源との両者をプラズマ励起させる場合に比べて若干シリコン窒化膜の堆積効率は低下するものの、熱ＣＶＤ法に比べると高い堆積効率が維持される。
シリコン窒化膜の形成装置１によって形成されるシリコン窒化膜の組成は、主としてＳｉ3Ｎ4であるけれども、このシリコン窒化膜におけるＳｉとＮとの組成比は、基板２付近に供給するＨＭＤＳおよびＮ2ガスの流量比を調整することによって、制御することが可能である。またシリコン窒化膜の形成装置１では、シリコン窒化膜の構成要素であるＳｉおよびＮの両者を第１および第２ガス供給手段５，６によって供給するので、シリコン窒化膜の形成に際し、基板のＳｉとの反応を必須の要件としていない。したがって、基板の組成にＳｉを含有しなければならないという制約がないので、シリコン窒化膜を形成するべき基板は、シリコンウェハに限定されることなく、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）などその他の組成の基板であってもよい。
図３は、シリコン窒化膜の形成装置１を用いて基板２上にシリコン窒化膜を形成する動作を説明するフローチャートである。図３を参照して基板２上にシリコン窒化膜を形成する動作を説明する。
ステップａ１のスタートでは、シリコン窒化膜の形成装置１を準備するとともに、第１および第２ガス供給手段５，６には、ＨＭＤＳおよびＮ2ガスが準備されている状態である。ステップａ２では、基板２を、処理容器４の内部空間３に搬入し、熱伝導部材１５の予め定められる位置に装着する。ステップａ３では、シャッタ１３を開き真空ポンプ１２を動作させて、処理容器４内を排気する。シャッタ１３の開口度によって処理容器４内の真空度を調整し、予め定められる圧力にする。
ステップａ４では、基板２を加熱手段８によって予め定められる温度に加熱する。基板２の加熱は、ＨＭＤＳガスおよびＮ2ガスの供給される前に行われてもよい。ステップａ５では、第２ガス供給手段６によって、処理容器４内にプラズマ励起手段７でプラズマ励起されたＮ2ガスを供給する。ここで、Ｎ2ガスは、より正確にはプラズマ励起されて形成される活性種を含むガスである。ステップａ６では、第１ガス供給手段５によって、処理容器４内にＨＭＤＳガスを供給する。
ステップａ７では、予め求められたシリコン窒化膜の堆積厚みと処理時間との関係に基づいて設定される時間が経過するまで、基板２の加熱とＨＭＤＳガスおよびＮ2ガスの供給とを継続し、ＨＭＤＳガスとプラズマ励起によって形成される活性種との反応生成物を、基板２の表面に堆積させてシリコン窒化膜を形成する。ステップａ８では、処理容器４内へのＨＭＤＳガスの供給を停止する。ステップａ９では、処理容器４内へのＮ2ガスの供給を停止する。ステップａ１０では、前述の設定される時間が経過した後、基板２の加熱を停止して冷却する。
ステップａ１１では、前述の図１における図示が省略されているけれども、たとえば処理容器４に設けられる大気開放弁を開放して処理容器４内の圧力を大気圧に調整する。ステップａ１２では、処理容器４から基板２を搬出してステップａ１３に進み一連のシリコン窒化膜の形成動作を終了する。
（実施例）
以下に本発明の実施例を説明する。
シリコン窒化膜の形成装置１を準備し、シリコン窒化膜のＳｉ源にＨＭＤＳを用い、Ｎ源にＮ2ガスを用いて、シリコンウェハの基板上にシリコン窒化膜を形成した。シリコン窒化膜形成に用いた条件をまとめて表１に示す。なお、形成装置１に備わる処理容器４の内部空間３の容積は大略１０００Ｌ（リットル）であった。
Figure 0004197319
表１に示す条件にて、ＨＭＤＳガスと、Ｎ2ガスがプラズマ励起されて形成された活性種との反応生成物を、３ｈｏｕｒ継続してシリコンウェハ上に堆積させてシリコン窒化膜を形成した。形成されたシリコン窒化膜の組成を、ＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectroscopy）およびフーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ：Fourier Transform Infra Red）にて測定した。またシリコン窒化膜の比誘電率をインピーダンス計（ＷＡＹＮＥＫＥＲＲ社製；Precision Component Analyzer６４２５）で測定し、屈折率をエリプソメーター（溝尻光学工業所社製；ＤＶＡ−ＦＬ型）で測定した。
図４はＸＰＳによるシリコン窒化膜中のＳｉの分析結果を示す図であり、図５はＸＰＳによるシリコン窒化膜中のＮの分析結果を示す図である。図４中のライン３１に明らかなように、Ｓｉの存在を示す結合エネルギにおいて明瞭なピークが認められた。同様に図５中のライン３２に明らかなように、Ｎの存在を示す結合エネルギにおいて明瞭なピークが認められた。このことから、シリコンウェハ上に形成された膜中には、ＳｉおよびＮの含有されること、すなわちシリコン窒化膜の形成されていることが確認された。
図６は、ＦＴ−ＩＲによるシリコン窒化膜の分析結果を示す図である。ＦＴ−ＩＲによるシリコン窒化膜の分析結果は、横軸に波数、縦軸に透過率をとって示され、図６中にライン３３で示すスペクトルが、分析結果である。スペクトルから、シリコン窒化膜には、Ｓｉ−Ｎの結合の存在が確認された。またスペクトルからごくわずかながらＨの取込まれていることが確認された。一方Ｃ−Ｈは、ＦＴ−ＩＲの検出限界以下であった。膜中にＣ−Ｈを含むと、非常に不安定になり、膜特性の経時変化を起こしやすくなる。また膜密度の緻密性も失われる。本方法により堆積されたシリコン窒化膜は、緻密で経時変化が起こりにくい膜であると考えられる。
図７は、ＸＰＳによるシリコン窒化膜中のＣ（炭素）の分析結果を示す図である。図７中のライン３４に示すように、Ｃが観測されなかったことから、膜中へのＣの混入は少ない。
シリコン窒化膜の比誘電率は、７．６であり、他の絶縁皮膜たとえばシリコン酸化膜の比誘電率：４に比べて優れた値であった。屈折率は、１．８〜２．０であった。シリコン窒化膜形成時におけるＨＭＤＳガスの流量とＮ2ガスの流量との比を調整することによって、シリコン窒化膜ＳｉとＮｉとの組成比を調整し、ある程度屈折率を制御することができる。このように所望の屈折率を有するシリコン窒化膜を形成することによって、たとえば導波路を形成する光学素子などへの利用可能性が期待できる。
以上に述べたように本実施の形態では、シリコン窒化膜のＳｉ源にＨＭＤＳが用いられるけれども、これに限定されることなく、ヘキサアルキルジシラザンに属する他の有機シラン系化合物が用いられてもよい。また窒素化合物には、Ｎ2が用いられるけれども、これに限定されることなく、ＮＨ3が用いられてもよく、さらにＮ2および／またはＨＮ3に加え、Ｈ2，Ｈｅ，Ａｒ，Ｘｅ，Ｎｅなどからなる群より選択される１種以上のガスを含むように構成されてもよい。またプラズマ励起手段７には、高周波電界を印加して放電する手段が用いられるけれども、これに限定されることなく、他の手段であってもよい。また基板２は、加熱手段８によって加熱されるように構成されるけれども、基板２は加熱されない構成であってもよい。但しシリコン窒化膜の堆積効率を少しでも向上する観点からは、加熱する方が好ましい。
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。従って、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。
本発明の実施の一形態であるシリコン窒化膜の形成装置１の構成を簡略化して示す図である。 第２ガス供給手段６の第２噴射ノズル部分の拡大図である。 シリコン窒化膜の形成装置１を用いて基板２上にシリコン窒化膜を形成する動作を説明するフローチャートである。 ＸＰＳによるシリコン窒化膜中のＳｉの分析結果を示す図である。 ＸＰＳによるシリコン窒化膜中のＮの分析結果を示す図である。 ＦＴ−ＩＲによるシリコン窒化膜の分析結果を示す図である。 ＸＰＳによるシリコン窒化膜中のＣの分析結果を示す図である。
符号の説明
１ シリコン窒化膜の形成装置
２ 基板
３ 内部空間
４ 処理容器
５ 第１ガス供給手段
６ 第２ガス供給手段
７ プラズマ励起手段
８ 加熱手段
１２ 真空ポンプ
１３ シャッタ

Claims (4)

  1. 基板を処理容器の内部空間に収容し、
    前記基板の収容される前記処理容器内に、前記処理容器の底板に固設される噴射ノズルから上方の前記基板に向かって、ヘキサメチルジシラザン｛（ＣＨ３）３ＳｉＮＨＳｉ（ＣＨ３）３｝ガスとプラズマ励起されたＮ ２ またはＮＨ ３ のうち少なくともいずれか１種の窒素化合物からなるガスとを、基板付近における反応生成物が生成される領域の圧力よりも前記窒素化合物がプラズマ励起される領域の圧力の方が高くなるようにして供給し、
    前記ヘキサメチルジシラザンガスと前記プラズマ励起された窒素化合物からなるガスとの反応生成物を前記基板上に堆積させてシリコン窒化膜を形成することを特徴とするシリコン窒化膜の形成方法。
  2. 基板を処理容器の内部空間に収容し、
    前記基板の収容される前記処理容器内に、前記処理容器の底板に固設される噴射ノズルから上方の前記基板に向かって、第一噴射ノズルでヘキサメチルジシラザン｛（ＣＨ３）３ＳｉＮＨＳｉ（ＣＨ３）３｝ガスを供給し、オリフィス構造を有する第二噴射ノズルでプラズマ励起されたＮ ２ またはＮＨ ３ のうち少なくともいずれか１種の窒素化合物からなるガスを供給し、
    前記ヘキサメチルジシラザンガスと前記プラズマ励起された窒素化合物からなるガスとの反応生成物を前記基板上に堆積させてシリコン窒化膜を形成することを特徴とするシリコン窒化膜の形成方法。
  3. 前記基板は、室温〜８００℃に加熱されることを特徴とする請求項１〜２記載のシリコン窒化膜の形成方法。
  4. 基板の表面にシリコン窒化膜を形成するシリコン窒化膜の形成装置であって、
    前記基板を内部空間に収容する処理容器と、
    噴射孔が基板を臨み、噴射孔から上方に向かって噴射されるヘキサアルキルジシラザンガスが基板付近に供給されるように、前記処理容器の底板に固設される第１噴射ノズルを有し、前記処理容器の内部空間にヘキサアルキルジシラザンガスを供給する第１ガス供給手段と、
    噴射孔が基板を臨み、噴射孔から上方に向かって噴射される窒素化合物からなるガスが基板付近に供給されるように、前記処理容器の底板に固設される第２噴射ノズルを有し、前記処理容器の内部空間に窒素化合物からなるガスを供給する第２ガス供給手段と、
    前記第２ガス供給手段に設けられ、前記処理容器の内部空間に供給される窒素化合物からなるガスをプラズマ励起するプラズマ励起手段と、
    前記基板を加熱する加熱手段とを含み、
    前記処理容器の内部空間にガスを供給する前記第２ガス供給手段のガス供給部は、オリフィス構造を有し、
    前記ヘキサアルキルジシラザンは、ヘキサメチルジシラザンであり、
    前記窒素化合物は、Ｎ２またはＮＨ３のうち少なくともいずれか１種であることを特徴とするシリコン窒化膜の形成装置。
JP2004519275A 2002-07-08 2003-07-04 シリコン窒化膜の形成方法および形成装置 Expired - Fee Related JP4197319B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002199122 2002-07-08
JP2002199122 2002-07-08
PCT/JP2003/008552 WO2004006321A1 (ja) 2002-07-08 2003-07-04 シリコン窒化膜の形成方法および形成装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2004006321A1 JPWO2004006321A1 (ja) 2005-11-10
JP4197319B2 true JP4197319B2 (ja) 2008-12-17

Family

ID=30112450

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004519275A Expired - Fee Related JP4197319B2 (ja) 2002-07-08 2003-07-04 シリコン窒化膜の形成方法および形成装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20050255713A1 (ja)
JP (1) JP4197319B2 (ja)
KR (1) KR100623562B1 (ja)
AU (1) AU2003281403A1 (ja)
WO (1) WO2004006321A1 (ja)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10350752A1 (de) * 2003-10-30 2005-06-09 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Ausbilden eines Dielektrikums auf einer kupferhaltigen Metallisierung und Kondensatoranordnung
US20050214456A1 (en) * 2004-03-29 2005-09-29 Donghul Lu Enhanced dielectric layers using sequential deposition
US20060192183A1 (en) * 2005-02-28 2006-08-31 Andreas Klyszcz Metal ink, method of preparing the metal ink, substrate for display, and method of manufacturing the substrate
JP4228150B2 (ja) * 2005-03-23 2009-02-25 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
DE102006035563A1 (de) * 2006-07-27 2008-01-31 Kimes, Karin Silan freie plasmagestützte CVD-Abscheidung von Siliziumnitrid als anti-reflektierendem Film und zur Wasserstoffpassivierung von auf Siliziumwafern aufgebauten Photozellen
US7638170B2 (en) * 2007-06-21 2009-12-29 Asm International N.V. Low resistivity metal carbonitride thin film deposition by atomic layer deposition
US8017182B2 (en) * 2007-06-21 2011-09-13 Asm International N.V. Method for depositing thin films by mixed pulsed CVD and ALD
US7867923B2 (en) * 2007-10-22 2011-01-11 Applied Materials, Inc. High quality silicon oxide films by remote plasma CVD from disilane precursors
JP5883049B2 (ja) 2014-03-04 2016-03-09 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラムおよび記録媒体
KR101909110B1 (ko) * 2016-08-18 2018-10-18 피에스케이 주식회사 기판 처리 방법
JP6777614B2 (ja) * 2017-09-26 2020-10-28 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム
US20190386256A1 (en) * 2018-06-18 2019-12-19 Universal Display Corporation Sequential material sources for thermally challenged OLED materials
JP7779632B2 (ja) * 2022-04-18 2025-12-03 東京エレクトロン株式会社 成膜方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54123599A (en) * 1978-03-17 1979-09-25 Toshiba Corp Forming method for silicon nitride film
JPS6333575A (ja) * 1986-07-28 1988-02-13 Nippon Soken Inc 電子サイクロトロンプラズマｃｖｄ装置
KR920002864B1 (ko) * 1987-07-20 1992-04-06 가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼 플라즈마 처리방법 및 그 장치
JPH01298164A (ja) * 1988-05-25 1989-12-01 Canon Inc 機能性堆積膜の形成方法
JP2861600B2 (ja) * 1992-03-04 1999-02-24 日本電気株式会社 シリコンエピタキシャル膜の選択成長方法及び成長装置
JPH05263255A (ja) * 1992-03-19 1993-10-12 Hitachi Electron Eng Co Ltd プラズマｃｖｄ装置
JPH07335395A (ja) * 1994-04-13 1995-12-22 Rikagaku Kenkyusho プラズマ発生方法およびそれを用いた成膜方法、エッチング方法、半導体堆積方法ならびにドーピング方法
JPH07288237A (ja) * 1994-04-15 1995-10-31 Nippon Steel Corp プラズマ励起セル装置
JPH08321504A (ja) * 1995-05-24 1996-12-03 Ulvac Japan Ltd 窒化物用ｍｏｃｖｄ装置
JPH0941147A (ja) * 1995-07-31 1997-02-10 Canon Inc プラズマｃｖｄ方法
JPH11265883A (ja) * 1998-03-17 1999-09-28 Asahi Kasei Micro Syst Co Ltd 半導体製造装置及び反応室用プロセスチューブ

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2004006321A1 (ja) 2005-11-10
KR100623562B1 (ko) 2006-09-13
US20050255713A1 (en) 2005-11-17
WO2004006321A1 (ja) 2004-01-15
KR20050021446A (ko) 2005-03-07
AU2003281403A1 (en) 2004-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4197319B2 (ja) シリコン窒化膜の形成方法および形成装置
US10366898B2 (en) Techniques and systems for continuous-flow plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD)
US10804098B2 (en) Systems and methods for thin-film deposition of metal oxides using excited nitrogen-oxygen species
US8877655B2 (en) Systems and methods for thin-film deposition of metal oxides using excited nitrogen-oxygen species
CN101048853B (zh) 用于膜形成的前驱体和用于形成含钌膜的方法
KR101293041B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체
JP4960276B2 (ja) ケイ素含有膜の周期的プラズマ化学気相堆積
KR100824088B1 (ko) 성막 처리 방법
JP5264039B2 (ja) 薄膜形成装置及び薄膜形成方法
US20070042581A1 (en) Manufacturing method of semiconductor device and substrate processing apparatus
US20050223982A1 (en) Apparatus and method for depositing thin film on wafer using remote plasma
KR101726946B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
US20050070126A1 (en) System and method for forming multi-component dielectric films
US20110070380A1 (en) Systems and methods for thin-film deposition of metal oxides using excited nitrogen-oxygen species
CN110402477A (zh) 在氧化硅存在下硅表面上氧化硅或氮化硅的选择性生长
JP2005079141A (ja) プラズマｃｖｄ装置
US11087959B2 (en) Techniques for a hybrid design for efficient and economical plasma enhanced atomic layer deposition (PEALD) and plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD)
JPH06224153A (ja) エッチング方法及び装置
CN101014730A (zh) 用于形成多组分介电膜的系统和方法
KR20110118564A (ko) 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
KR20160031413A (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램
CN112458435B (zh) 原子层沉积设备及清洗方法
CN108695149B (zh) 蚀刻方法、蚀刻装置以及存储介质
JP4624991B2 (ja) 酸窒化膜の形成方法、及び形成装置
TW306937B (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070710

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070910

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20070910

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070918

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071211

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080311

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080512

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20080512

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20080626

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20080701

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20080701

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080717

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20080723

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080924

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080925

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111010

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111010

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131010

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees