JPH01189128A - プラズマcvd方法 - Google Patents

プラズマcvd方法

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JPH01189128A
JPH01189128A JP1341688A JP1341688A JPH01189128A JP H01189128 A JPH01189128 A JP H01189128A JP 1341688 A JP1341688 A JP 1341688A JP 1341688 A JP1341688 A JP 1341688A JP H01189128 A JPH01189128 A JP H01189128A
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JP
Japan
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sample
plasma
temperature
plasma cvd
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP1341688A
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English (en)
Inventor
Mikio Takebayashi
幹男 竹林
Yoichi Onishi
陽一 大西
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電子部品製造などに使用されるプラズマCV
D方法に関するものである。
従来の技術 プラズマCVD方法は真空容器内に試料を保持し、形成
すべき薄膜の組成元素を含む化合物ガスを供給しながら
、高周波エネルギによって、前記の化合物ガスを励起し
、試料表面をその低温プラズマ雰囲気に配置することに
よって、試料表面に薄膜を形成(堆積)する方法である
まず、従来のプラズマCVD方法に使用するプラズマC
VD装置を第4図に基づいて説明する。第4図において
、1は反応ガスの供給と真空排気が可能な反応室を形成
する真空容器であり、真空容器1には真空容器lに設け
たガス導入口2を介してガス流量制御装置3から試料4
に形成すべきプラズマCVD膜の組成元素を含む化合物
ガス(反応ガスフが導入され、真空容器1に設けた排気
口5から真空容器1の内部の圧力を制御するためのバタ
フライバルブ6を介して真空排気ポンプ7により排気さ
れる。また、試料4はアース接地された試料保持手段で
ある試料台8に載置され、試料台8に搭載された加熱手
段であるヒータ9により加熱される。さらに、試料台8
に対向して電極10が設けられており1wt極lOは高
周波電源11より高周波電力が供給されて真空容器lの
内部に低温プラズマを発生する。12はヒータ9の交流
電源である。
次に、上記装置を用いたプラズマCVD 方法について
説明する。
まず、真空容器lの内部を真空排気ポンプ7で所定の圧
力まで真空排気した後、試料4の表面に形成すべきプラ
ズマCVD膜の組成元素を含む化合物ガスをガス流量制
御装置3を介して真空容器1の内部に導入しながら、バ
タフライバルブ6を操作して、薄膜形成条件である圧力
すなわち100〜400mTorr  に真空容器1の
内部を制御する。また試料4は試料台8を介してヒータ
9によって300℃程度の温度に加熱制御される。次に
、電極10に周波数50)G(zの高周波電力を30〜
80mW/Cm!程度供給することによって、前記化合
物ガスを励起し、試料4の表面をその低温プラズマ雰囲
気にさらすことによって、試料4の表面にプラズマCV
D膜を形成する。
一般にプラズマCVD方法で形成する膜は、パッシベー
ション膜としてのSiN膜や、太陽電池などに用いられ
るα−8t膜をはじめ、SiO膜、5M0N膜などがあ
げられる。いずれもSiH,を化合物ガスとして使うこ
とが多く、したがって形成されたプラズマCVD膜中に
水素を多少混合しており、これがプラズマCVD膜の性
質を大きく左右している。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような従来の方法では、試料4を3
00℃程度に加熱するため、樹脂材料など面J熱性の乏
しい材料にプラズマCVD膜を形成することができない
という問題点があった。また、単に加熱温度を下げてプ
ラズマCVD膜を形成すると、水素を多く含有したプラ
ズマCVD膜となり、高温で形成するプラズマCVD膜
と異なった性質を示し。
特に、パッシベーション膜として用いられる場合におい
ては水素の混入はプラズマCVD膜のパッシベーション
性能を著るしく劣化させてしまうという問題があった。
本発明は上記問題を解決するものであり、耐熱性の乏し
い材料にもプラズマCVD膜の形成が可能で、かつ優れ
たパッシベーション性能を有するプラズマCVD膜を形
成可能なプラズマCVD方法を提供することを目的とす
るものである。
課題を解決するための手段 上記問題を解決するため本発明のプラズマCVD方法は
、反応ガスおよび供給と真空排気が可能な真空容器と、
前記真空容器内に低温プラズマを発生させるプラズマ発
生手段と、プラズマCVD膜を堆積させる試料を保持す
る試料保持手段と、前記試料を加熱する加熱手段とを備
えたプラズマCVD装置を用いて、前記加熱手段により
前記試料を100℃以下の温度に加熱し、前記プラズマ
発生手段によりプラズマパワー密度が300mW/cm
2以上の低温プラズマを発生させて前記試料上にプラズ
マCVD膜を形成する方法である。
さらに加熱手段の他に、試料を冷却する冷却手段と、試
料の温度を一定に保つように冷却手段および加熱手段を
制御する温度制御手段を加え、このプラズマCVD装置
を用いて、試料を冷却手段により強制冷却しつつ加熱手
段により100℃以下の温度に加熱制御し、プラズマ発
生手段によりプラズマパワー密度が300mW/cm”
以上の低温プラズマを発生させて試料上にプラズマCV
D膜を形成する方法である。
作用 上記構成により、100℃以下に加熱することで耐熱性
の乏しい材料にプラズマCVD膜の形成が可能となり、
プラズマパワー密度を300mW/cm” 以上とする
ことで、プラズマCVD膜に取り込まれる水素の量を抑
え、パッシベーション膜に適したプラズマCVD膜が形
成される。
さらに、試料を冷却手段により強制冷却しつつ加熱手段
によす100℃以下の温度に加熱制御することにより、
試料上に成膜を繰り返す場合にプラズマによって発生す
る試料台の発熱により起る試料の温度上昇を抑え、かつ
プラズマパワー密度を300mW/cm”以上とするこ
とにより、パッシベーション膜に適した水素含有量のプ
ラズマCVD膜が耐熱性の乏しい材料上にも再現性よく
形成される。
実施例 以下本発明の一実施例のプラズマCVD方法を図面に基
づいて説明する。
第1図に本発明のプラズマCVD方法に使用するプラズ
マCVD装置の概略断面図を示す。以下従来の第4図の
プラズマCVD装置と同一構成には同一の符号を付して
説明を省略する。
m1図において、13は試料台8の内部に設けられた試
料4の冷却手段としての冷却水路であり、冷却水路13
に冷却水を流すことにより試料台8を介して試料4は強
制冷却される。また試料台8の内部には、試料台8を介
して試料の温度を測定する温度検出手段であるm度セン
サ(温度計口4が設けられており、温度センサ14の試
料m度検出信号aは温度制御装置15に大刀される。温
度制御装置15は、試料4の温度を一定に保つように、
試料温度検出信号aに基づいて交流電源12を制御して
ヒータ9の電力を制御し、また冷却水を流すよう冷却水
路13を開放する信号を出力する。
次に、上記のように構成されたプラズマCVD装置を用
いたプラズマCVD方法を説明する。
まず、真空容器lの内部を真空排気ポンプ7によって、
30rlTorr以下の真空度まで真空排気した後に、
試料4の表面に形成すべき薄膜の組成元素を含む化合物
ガス、すなわち、モノシラン(SiHs)。
アンモニア(NH3)、窒素(N2)の混合ガスを各々
13SCCM 、 31 SCCM 、 142 SC
CMのガス流量で、ガス流量制御装置3より真空容器l
の内部に導入し−かつ、真空容器1の内部の圧力をバタ
フラ、イバルフ6を操作して、260mTorrに保持
する。また、試料4は、試料台8の冷却水路13を流れ
る冷却水によって強制冷却されつつ、温度制御装置15
によってヒータ9の電力が制御され、60℃に制御され
る。
次に電極lOに周波数5OKHzの高周波電力を330
mW/cm” (100W)にて供給することによって
試料4を含む室間に低温プラズマを発生させる。これに
よって、試料4の表面にプラズマSiN膜が形成される
第2図に、試料4の温度、プラズマ密度を(300℃、
 66mW/cm” )、〔60℃、 66rnW/c
m” )および〔60℃、 330mW/cm’ )の
各条件で形成したSiN膜の水素含有量と成長速度の結
果を示す。水素含有量はパッシベーション性能の目定で
あり、その値が小さい程ち密で良質の膜である。第2図
によると、単に温度を60℃に下げただけで形成したS
iN膜は、水素含有量が300℃にて形成したSiN膜
のほぼ2倍程度となり、パッシベーションに適さない膜
であることがわかる。しかしプラズマパワー密度を上げ
た場合は、水素含有量が300℃で形成したSiN膜と
ほぼ同等となり、ち密で良好な膜が得られることがわか
る。また、成長速度を見ると。
66mW/cm”のときに比べて4倍程度の高速成長が
得られることがわかる。
次に第3図に成膜を繰り返した場合の特性を、横軸を成
膜回数とし、縦軸をSiN膜の水素含有量として、冷却
水路13に冷却水を流した場合と流さない場合について
示す。成膜を繰り返すことにより冷却水を流さない場合
は水素含有量が増加してゆく様子がわかる。冷却水によ
り強制冷却した場合に再現性がよいのは、プラズマによ
り発生り、 fニー熱を奪いさることにより、試料4の
温度が100 C以下に一定に保たれているためである
このように、試料を100℃以下の温度′に加熱し、プ
ラズマパワー密度が300mW/cm”以上の低温プラ
ズマを発生させることにより、パッシベーション膜とし
て適したSiN膜を試料4の表面に形成することができ
、成膜を繰り返す場合には冷却手段により試料4を強制
冷却しつつ、同様に制御することによって、再現性よく
パッシベーション膜として適したSiN膜を試料40表
面に形成することができる。
発明の効果 以上のように本発明によれば、試料を100℃以下の温
度に加熱し、かつプラズマパワー密ffが300mW/
am’以上の低温プラズマを発生させることによって、
耐熱性の乏しい材料に対しても優れたパッシベーション
性能を有するプラズマCVD膜を形成することができる
また成膜を繰り返した場合にも、試料を強制冷却しつつ
100℃以下の温度に制御し、かつプラズマパワー密度
が300mW/cm’以上の低温プラズマを発生させる
ことによって、耐熱性の乏しい材料に対しても優れたパ
ッシベーション性能を有するプラズマCVD膜を再現性
良く形成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のプラズマCVD方法の一実施例に用い
るプラズマCVD装置の概略断面図、第2図は従来のプ
ラズマCVD法と本発明によるプラズマCVD方法にて
形成されたSiN膜の水素含有量と成長速度を示す特性
図、第3図は強制冷却を行った場合と行わない場合のS
iN膜の処理回数と水素含有量の特性図、第4図は従来
のプラズマCVD方法に用いるプラズマCVD装置の概
略断面図である。 l・・・真空容器(反応室)、4・・・試料、8・・・
試料台(試料保持手段)、9・・・ヒータ(加熱手段]
、10・・・電極、11・・・高周波電源、13・・・
冷却水路(冷却手段)、14・・・温度センサ、15・
・・温度制御装置(温度制御手段)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、反応ガスの供給および真空排気が可能な真空容器と
    、前記真空容器内に低温プラズマを発生させるプラズマ
    発生手段と、プラズマ CVD膜を堆積させる試料を保持する試料保持手段と、
    前記試料を加熱する加熱手段とを備えたプラズマCVD
    装置を用いて、前記加熱手段により前記試料を100℃
    以下の温度に加熱し、前記プラズマ発生手段によりプラ
    ズマパワー密度が300mW/cm^2以上の低温プラ
    ズマを発生させて前記試料上にプラズマCVD膜を形成
    するプラズマCVD方法。 2、反応ガスの供給および真空排気が可能な反応室と、
    前記反応室内に低温プラズマを発生させるプラズマ発生
    手段と、プラズマCVD膜を堆積させる試料を保持する
    試料保持手段と、前記試料を冷却する冷却手段と、前記
    試料を加熱する加熱手段と、前記試料の温度を一定に保
    つように前記冷却手段および加熱手段を制御する温度制
    御手段とを備えたプラズマ CVD装置を用いて、前記試料を前記冷却手段により強
    制冷却しつつ前記加熱手段により 100℃以下の温度に加熱制御し、前記プラズマ発生手
    段によりプラズマパワー密度が300mW/cm^2以
    上の低温プラズマを発生させて前記試料上にプラズマC
    VD膜を形成するプラズマCVD方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04120733A (ja) * 1990-09-12 1992-04-21 Casio Comput Co Ltd シリコン窒化膜の成膜方法
JP2013517616A (ja) * 2010-01-06 2013-05-16 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 酸化物ライナを使用する流動可能な誘電体

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