JPH02129377A - プラズマ気相成長方法 - Google Patents
プラズマ気相成長方法Info
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- JPH02129377A JPH02129377A JP28270988A JP28270988A JPH02129377A JP H02129377 A JPH02129377 A JP H02129377A JP 28270988 A JP28270988 A JP 28270988A JP 28270988 A JP28270988 A JP 28270988A JP H02129377 A JPH02129377 A JP H02129377A
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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
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Analytical Chemistry (AREA)
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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。
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、再現性に僅れるプラズマ気相成長方法に関する。
と、再現性に僅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
高周波室圧と高い周波数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。
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
高周波室圧と高い周波数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、原料ガスの流量変動
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±３Ｘ１０”
ｄ ｙ ｎ ｅ ／ ｃｌ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。
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、原料ガスの流量変動
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±３Ｘ１０”
ｄ ｙ ｎ ｅ ／ ｃｌ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。
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実
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。
、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実
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。
〔実施例〕
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ｌｌ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１、００ＫＨｚ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。
応容器ｌｌ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１、００ＫＨｚ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Ｓ ｉ Ｈｔと、Ｎ Ｈａをガスを用い
ガス導入口１８．１９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窒化膜・−２０上に、シリ
コン窒化膜を堆積した。
ガス導入口１８．１９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窒化膜・−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
両型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。
両型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。
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 Ｘ １０９ｄｙｎｅ／ｃＪＩｔの応縮応
力の膜が５００人／分で堆積し、１３．５６ＭＨｚの高
い周波数の電源周波数ではほぼ１．５Ｘ１０’ｄｙｎｅ
／Ｃｎ（の引張り応力の膜が１０００人／分で堆積する
ため、１００ＫＨｚ １００ｍｓ、 １３．５６ＭＨ
ｚ５０ｍｓの堆積では圧縮応力と引張り応力の膜の１６
人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、は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１ｘ １０ 、ｄｙｌｅ／ｃ
ｎ！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２０ｍ５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ＩＸ １０ ”ｄｙｎｅ／ａｎｔ
以下であった。
数ではほぼ３ Ｘ １０９ｄｙｎｅ／ｃＪＩｔの応縮応
力の膜が５００人／分で堆積し、１３．５６ＭＨｚの高
い周波数の電源周波数ではほぼ１．５Ｘ１０’ｄｙｎｅ
／Ｃｎ（の引張り応力の膜が１０００人／分で堆積する
ため、１００ＫＨｚ １００ｍｓ、 １３．５６ＭＨ
ｚ５０ｍｓの堆積では圧縮応力と引張り応力の膜の１６
人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、は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１ｘ １０ 、ｄｙｌｅ／ｃ
ｎ！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２０ｍ５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ＩＸ １０ ”ｄｙｎｅ／ａｎｔ
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１００ＫＨｚと１３．５６ＭＨ
ｚ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、
常に反応酸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。
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１００ＫＨｚと１３．５６ＭＨ
ｚ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、
常に反応酸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
が互に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、
その効果は極めて大きい。
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
が互に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、
その効果は極めて大きい。
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。
、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。
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。
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．
５６ＭＨｚ用高周波電源、１６・・・・・・整合回路、
１７・・・・・・１００ＫＨｚ用高周波電源、１８・・
・・・・Ｓ ｉ Ｈｔガス導入口、１９・・・・・・Ｎ
Ｈ３ガス導入口、２０・・・・・・シリコンウェハー２
１・・・・・・排気装置、４１・・・・・・１３．５６
ＭＨｚ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。
電極対、１３・・・・・・高周波用高速切換えスイッチ
、１４・・・・・・整合回路、１５・・・・・・１３．
５６ＭＨｚ用高周波電源、１６・・・・・・整合回路、
１７・・・・・・１００ＫＨｚ用高周波電源、１８・・
・・・・Ｓ ｉ Ｈｔガス導入口、１９・・・・・・Ｎ
Ｈ３ガス導入口、２０・・・・・・シリコンウェハー２
１・・・・・・排気装置、４１・・・・・・１３．５６
ＭＨｚ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。
代理人 弁理士 内 原 晋
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雷橘卯卯屹Ｌ ）十 ｆに・卯力ＩＪ〔 ） ＋ く之 蜂
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雷橘卯卯屹Ｌ ）十 ｆに・卯力ＩＪ〔 ） ＋ く之 蜂
Claims (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 true JPH02129377A (ja) | 1990-05-17 |
| JP2734021B2 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) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JPH05218003A (ja) * | 1992-02-04 | 1993-08-27 | Nissin Electric Co Ltd | 薄膜トランジスタ用の膜形成方法 |
| JPH06291045A (ja) * | 1992-06-29 | 1994-10-18 | Nissin Electric Co Ltd | シリコン膜の形成方法 |
| JPH0897208A (ja) * | 1995-08-11 | 1996-04-12 | Nec Corp | プラズマ化学気相成長法とその装置及び多層配線の製造方法 |
| US5997687A (en) * | 1996-08-23 | 1999-12-07 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus |
| GB2343197A (en) * | 1998-10-29 | 2000-05-03 | Lg Philips Lcd Co Ltd | Forming silicon oxide layer by use of two frequency excitation plasma CVD |
-
1988
- 1988-11-08 JP JP63282709A patent/JP2734021B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JPH05218003A (ja) * | 1992-02-04 | 1993-08-27 | Nissin Electric Co Ltd | 薄膜トランジスタ用の膜形成方法 |
| JPH06291045A (ja) * | 1992-06-29 | 1994-10-18 | Nissin Electric Co Ltd | シリコン膜の形成方法 |
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| US5997687A (en) * | 1996-08-23 | 1999-12-07 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus |
| GB2343197A (en) * | 1998-10-29 | 2000-05-03 | Lg Philips Lcd Co Ltd | Forming silicon oxide layer by use of two frequency excitation plasma CVD |
| GB2343197B (en) * | 1998-10-29 | 2001-01-10 | Lg Philips Lcd Co Ltd | Method of forming silicon oxide layer and method of manufacturing thin film transistor thereby |
| US6337292B1 (en) | 1998-10-29 | 2002-01-08 | Lg. Philips Lcd Co., Ltd. | Method of forming silicon oxide layer and method of manufacturing thin film transistor thereby |
| US6627545B2 (en) | 1998-10-29 | 2003-09-30 | Lg.Philips Lcd Co., Ltd | Method of forming silicon oxide layer and method of manufacturing thin film transistor thereby |
| US6716752B2 (en) | 1998-10-29 | 2004-04-06 | Lg.Philips Lcd Co., Ltd. | Method of forming silicon oxide layer and method of manufacturing thin film transistor thereby |
| US7378304B2 (en) | 1998-10-29 | 2008-05-27 | Lg.Philips Lcd Co., Ltd. | Method of forming silicon oxide layer and method of manufacturing thin film transistor thereby |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2734021B2 (ja) | 1998-03-30 |
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