JPH02130924A - 半導体基板上への化学的蒸着法およびそれに用いるのに適した装置 - Google Patents
半導体基板上への化学的蒸着法およびそれに用いるのに適した装置Info
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- JPH02130924A JPH02130924A JP1101840A JP10184089A JPH02130924A JP H02130924 A JPH02130924 A JP H02130924A JP 1101840 A JP1101840 A JP 1101840A JP 10184089 A JP10184089 A JP 10184089A JP H02130924 A JPH02130924 A JP H02130924A
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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〕
本発明は半導体基板上への化学蒸着(CVD)の分野に
関するものであり、更に詳しくいえば、ガス状反応体に
エネルギーを供給するために無線周波(rf)電磁界を
利用する、プラズマにより強められる化学蒸着(PEC
VD) に関するものである。
関するものであり、更に詳しくいえば、ガス状反応体に
エネルギーを供給するために無線周波(rf)電磁界を
利用する、プラズマにより強められる化学蒸着(PEC
VD) に関するものである。
半導体装置の製造において、半導体基板の上に薄膜を付
着する必要がしばしばある。完成された半導体における
薄膜の目的は導電性、絶縁性またはそれの半導体的な諸
特性に応じて変シうる。膜の化学組成はその膜の機能を
一般に決定する。この出願における関心事はアモルファ
ス誘電体、シリコン窒化物、またはシリコン・オキシニ
トライド(5illcon oxynltride )
をPECVDを用いて半導体基板の上に付着することで
ある。
着する必要がしばしばある。完成された半導体における
薄膜の目的は導電性、絶縁性またはそれの半導体的な諸
特性に応じて変シうる。膜の化学組成はその膜の機能を
一般に決定する。この出願における関心事はアモルファ
ス誘電体、シリコン窒化物、またはシリコン・オキシニ
トライド(5illcon oxynltride )
をPECVDを用いて半導体基板の上に付着することで
ある。
pgcvoは、反応室または反応管内部のガスにエネル
ギーを供給するためにrf電磁界を利用する。ガスは励
起されるようになって、グロー放電すなわちプラズマを
形成する。プラズマというのは部分的に’ia離されて
いる気体として定義され、グロー放電というのは指定さ
れた圧力範囲(0,5〜2トル)に維持されているプラ
ズマである。プラズマは反応室内の反応体ガスへエネル
ギーを移して基板上へ、または基板上に形成されている
層の上への薄膜の付着が良く行われるようにする。
ギーを供給するためにrf電磁界を利用する。ガスは励
起されるようになって、グロー放電すなわちプラズマを
形成する。プラズマというのは部分的に’ia離されて
いる気体として定義され、グロー放電というのは指定さ
れた圧力範囲(0,5〜2トル)に維持されているプラ
ズマである。プラズマは反応室内の反応体ガスへエネル
ギーを移して基板上へ、または基板上に形成されている
層の上への薄膜の付着が良く行われるようにする。
たとえば、シラン(SiH4)、酸化室X(NzO)、
アンモニア(NHs)が反応体ガスとして用いられたと
すると、基板の上に窒化シリコン(S i xOyN、
)の薄膜が付着される。PECVDの大きな利点は、
付着を行うために基板を高温度に加熱する必要がないこ
と、したがって、たとえば材料の劣化、ドーパントの望
ましくない拡散等を阻止するために有用である。また、
強い付着および腐蝕性の物質から基板を保護する性能の
ような望ましい諸特性を有する膜をPECVDは生ずる
。
アンモニア(NHs)が反応体ガスとして用いられたと
すると、基板の上に窒化シリコン(S i xOyN、
)の薄膜が付着される。PECVDの大きな利点は、
付着を行うために基板を高温度に加熱する必要がないこ
と、したがって、たとえば材料の劣化、ドーパントの望
ましくない拡散等を阻止するために有用である。また、
強い付着および腐蝕性の物質から基板を保護する性能の
ような望ましい諸特性を有する膜をPECVDは生ずる
。
しかし、PECVDにより付着された膜は内部張力また
は圧縮ストレスをしばしばひき起す。そのために膜にひ
びが入ったり、膜がはがれたりし、あるいは基板に損傷
が加えられる(または基板の上に形成されている層に損
傷が加えられる)。シリコン・オキシニトライドの付着
においては、内部張力が膜のパンシベーション特性と保
護特性を破壊することがある。膜にストレスを加えるメ
カニズムは完全には理解されていないが、水素、窒素お
よび酸素のような反応副生物が含まれることによりひき
起されるのであろうと推定される。また、下側の層と窒
化シリコン層の収縮率が異なるために、冷却された時に
ストレスを加えることがある。より高い温度での付着の
場合には副生物が膜に含まれることはあま)ないが、低
温度においてPECVDをいる(すなわち、低温度処理
)の利点は失われる。
は圧縮ストレスをしばしばひき起す。そのために膜にひ
びが入ったり、膜がはがれたりし、あるいは基板に損傷
が加えられる(または基板の上に形成されている層に損
傷が加えられる)。シリコン・オキシニトライドの付着
においては、内部張力が膜のパンシベーション特性と保
護特性を破壊することがある。膜にストレスを加えるメ
カニズムは完全には理解されていないが、水素、窒素お
よび酸素のような反応副生物が含まれることによりひき
起されるのであろうと推定される。また、下側の層と窒
化シリコン層の収縮率が異なるために、冷却された時に
ストレスを加えることがある。より高い温度での付着の
場合には副生物が膜に含まれることはあま)ないが、低
温度においてPECVDをいる(すなわち、低温度処理
)の利点は失われる。
したがって、PECVDにより付着された膜中のストレ
スを制御するために他の手段が求められていた。一般に
IMHzより低い無線周波数で付着された膜は圧縮スト
レスを示し、1■hより高い周波数で付着され九膜は引
張9ストレスを示す。反応室の内部にrf電磁界を発生
するために二周波無線周波が用いられると、膜中に生ず
るストレスが小さいことが見出されている。ザ・エレク
トロニクス・ンサエテイ(The E1eetron1
ct* 5oc1aty)86−2巻、580ページ所
載のアズストラクト385番に記載されているように、
その無線周波の一方は500KHz より低い周波数
で発生され、他方は4■hより高い周波数で発生される
。それらの周波は所定の付着期間中に同時に連続して発
生される。この例では、低い周波数の無線周波の電力が
制御され、従来の技術で付着された膜よりも圧縮ストレ
スが小さい膜が得られる。500KHz より低い周波
数と、4■hより高い周波数とを発生する理由は、それ
らの周波数間の間隔は国際通信の窓に対応し、費用のか
かるシールドを用いないと使用できないからである。
スを制御するために他の手段が求められていた。一般に
IMHzより低い無線周波数で付着された膜は圧縮スト
レスを示し、1■hより高い周波数で付着され九膜は引
張9ストレスを示す。反応室の内部にrf電磁界を発生
するために二周波無線周波が用いられると、膜中に生ず
るストレスが小さいことが見出されている。ザ・エレク
トロニクス・ンサエテイ(The E1eetron1
ct* 5oc1aty)86−2巻、580ページ所
載のアズストラクト385番に記載されているように、
その無線周波の一方は500KHz より低い周波数
で発生され、他方は4■hより高い周波数で発生される
。それらの周波は所定の付着期間中に同時に連続して発
生される。この例では、低い周波数の無線周波の電力が
制御され、従来の技術で付着された膜よりも圧縮ストレ
スが小さい膜が得られる。500KHz より低い周波
数と、4■hより高い周波数とを発生する理由は、それ
らの周波数間の間隔は国際通信の窓に対応し、費用のか
かるシールドを用いないと使用できないからである。
インダストリイーニューズ(Industry New
s)、1988年3月号、15ページ所載の「コントロ
ーリング・ストレス・イン・PECVD・シリコン・ニ
トライドCControlling 5treaa i
n PECVD8i1icon N1trid@) J
に記載されている関連する二側波数法においては、
引張りストレスを示す層と、圧縮ストレスを示す隣接す
る層とで窒化シリコンの膜が交互に付着されるように、
付着期間中に高い周波数と低い周波数が交互に発生され
る。
s)、1988年3月号、15ページ所載の「コントロ
ーリング・ストレス・イン・PECVD・シリコン・ニ
トライドCControlling 5treaa i
n PECVD8i1icon N1trid@) J
に記載されている関連する二側波数法においては、
引張りストレスを示す層と、圧縮ストレスを示す隣接す
る層とで窒化シリコンの膜が交互に付着されるように、
付着期間中に高い周波数と低い周波数が交互に発生され
る。
したがって、その複合膜は圧縮性または引張シ性を示さ
ず、そのために膜全体のストレスが緩和される。
ず、そのために膜全体のストレスが緩和される。
本発明の方法は、ストレスを制御するために二周波数を
用い、従来の方法を用いることにより可能であったもの
で可能であるよりもストレンが小さい薄膜を付着できる
。しかし、従来の技術におけるような三周波数無線周波
を付着期間中に交互に、または連続して発生する代りに
、本発明の方法は、反応家内のガスに低周波、高電圧の
無線周波を照射してプラズマの形成を強め、それからよ
り低い電圧で、より高い周波数の無線周波をトリガする
。高い周波数の無線周波はガスを一層電離化し、したが
ってプラズマをより多く形成させる。
用い、従来の方法を用いることにより可能であったもの
で可能であるよりもストレンが小さい薄膜を付着できる
。しかし、従来の技術におけるような三周波数無線周波
を付着期間中に交互に、または連続して発生する代りに
、本発明の方法は、反応家内のガスに低周波、高電圧の
無線周波を照射してプラズマの形成を強め、それからよ
り低い電圧で、より高い周波数の無線周波をトリガする
。高い周波数の無線周波はガスを一層電離化し、したが
ってプラズマをより多く形成させる。
この方法により、従来の二層波数法よりもいくつかの面
ですぐれ、とくに、約10.?m(4インチ)ウェハー
if度に160枚まで付着できるASM(アドバンスト
・セミコンダクタ・マテリアルス・アメリカ社(Adv
anc@d Sem1conductor Mater
1m1mAm@rica Inc、)の商標)モデル・
プラズマIIIA装置のようなパッチPECVD装置の
場合にとくに有利である。
ですぐれ、とくに、約10.?m(4インチ)ウェハー
if度に160枚まで付着できるASM(アドバンスト
・セミコンダクタ・マテリアルス・アメリカ社(Adv
anc@d Sem1conductor Mater
1m1mAm@rica Inc、)の商標)モデル・
プラズマIIIA装置のようなパッチPECVD装置の
場合にとくに有利である。
この明細書では、プラズマを強められ友化学蒸着により
半導体基板上に付着された膜中のストレスを小さくする
ために二層波数を用いる改良した方法について説明する
。この好適な方法はガスの電離化(すなわちプラズマ形
成)のための活性化エネルギーを圧倒するために高電圧
、低周波照射パルスを用い、それから、高電圧パルスに
より発生された反応慣性を失うことなしに、より低い電
圧の、高周波パルスを反応室内のプラズマ形成ガスに加
える。プラズマは、シラン(SiH4)、酸化11素(
NzO)、アンモニア(NHs)のような反応体ガスに
エネルギーを移して、窒化シリコン(S1xOyN、
)の薄膜を半導体基板または基板上に形成されている層
の上に形成する。
半導体基板上に付着された膜中のストレスを小さくする
ために二層波数を用いる改良した方法について説明する
。この好適な方法はガスの電離化(すなわちプラズマ形
成)のための活性化エネルギーを圧倒するために高電圧
、低周波照射パルスを用い、それから、高電圧パルスに
より発生された反応慣性を失うことなしに、より低い電
圧の、高周波パルスを反応室内のプラズマ形成ガスに加
える。プラズマは、シラン(SiH4)、酸化11素(
NzO)、アンモニア(NHs)のような反応体ガスに
エネルギーを移して、窒化シリコン(S1xOyN、
)の薄膜を半導体基板または基板上に形成されている層
の上に形成する。
この明細書では、そり(5led)等にパルスを加える
ために、窒化シリコンの薄at接点機構とともに半導体
基板の上に付着するのに無線周波数を用いる方法につい
て説明する。以下の説明においては、発生される周波数
、パルス幅等のような特定の詳細事項を数多く述べる。
ために、窒化シリコンの薄at接点機構とともに半導体
基板の上に付着するのに無線周波数を用いる方法につい
て説明する。以下の説明においては、発生される周波数
、パルス幅等のような特定の詳細事項を数多く述べる。
しかし、それらの詳細事項なしに本発明を実施できるこ
とが当業者には明らかである。その他の場合には、本発
明を不必要にあいまいにしないようにするために、反応
室、rf発生器のような周知の構造は詳しくは示さなか
った。
とが当業者には明らかである。その他の場合には、本発
明を不必要にあいまいにしないようにするために、反応
室、rf発生器のような周知の構造は詳しくは示さなか
った。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図はPECVDに用いられる従来の反応装置を示す
。反応室2の中の平らな表面1の上にウェハーすなわち
基板が置かれる。用いる反応室の種類と、基板を保持す
るホルダの種類に応じて基板は水平または垂直に置かれ
る。反応体ガスたとえばシラン(SiH4)、酸化窒素
(Neo)、アンモニア(NHs ) と、プラズマ
の形成に用いられる他の気体攬が管4を通じて反応室4
ヘポンプで送られる。反応室2の内部に設けられている
電極3へrf発生装置5が結合される。その電極は反応
室2の内部、1crf電磁界を発生する。第1図の装置
は炉制御器6と、反カセスサ7と、排出管8とのような
他の周知の部品も示す。電極t−1個用いる反応室、内
部に平行に位置させられたいくつかの電極を用いる反応
室のようないくつかの種類の反応室を使用できる。
。反応室2の中の平らな表面1の上にウェハーすなわち
基板が置かれる。用いる反応室の種類と、基板を保持す
るホルダの種類に応じて基板は水平または垂直に置かれ
る。反応体ガスたとえばシラン(SiH4)、酸化窒素
(Neo)、アンモニア(NHs ) と、プラズマ
の形成に用いられる他の気体攬が管4を通じて反応室4
ヘポンプで送られる。反応室2の内部に設けられている
電極3へrf発生装置5が結合される。その電極は反応
室2の内部、1crf電磁界を発生する。第1図の装置
は炉制御器6と、反カセスサ7と、排出管8とのような
他の周知の部品も示す。電極t−1個用いる反応室、内
部に平行に位置させられたいくつかの電極を用いる反応
室のようないくつかの種類の反応室を使用できる。
本発明は、第1図のrf発生器5に用いられるrf発生
器に向けられる。また、電極へ接触するための接点機構
についても説明する(第5図)。
器に向けられる。また、電極へ接触するための接点機構
についても説明する(第5図)。
第2図はrf発生装置の好適な実施例を示す。
このrf 発生装置は高周波(> I MHz )発生
器10と低周波(< l MHz )発生器11を有す
る。(−般に、この出願では、低周波とは1■hより低
い55KHzのような無線周波数信号を指し、高周波と
はI MHzより高い13.56mbのよりな無線周波
数信号を指す。)発生され次パルス信号は発生器制御イ
ンターフェイス12によって相互に調整される。同調箱
13と、モニタ14と、同調箱制御器15とがインピー
ダンス整合を行って、高周波数無線周波の出力を最大に
するために用いられる。
器10と低周波(< l MHz )発生器11を有す
る。(−般に、この出願では、低周波とは1■hより低
い55KHzのような無線周波数信号を指し、高周波と
はI MHzより高い13.56mbのよりな無線周波
数信号を指す。)発生され次パルス信号は発生器制御イ
ンターフェイス12によって相互に調整される。同調箱
13と、モニタ14と、同調箱制御器15とがインピー
ダンス整合を行って、高周波数無線周波の出力を最大に
するために用いられる。
低周波シャントすなわちフィルタ17が希望周波数より
低い周波数を除去し、その低い周波数のエネルギーが高
周波発生器10へ送られることを阻止する。低周波発生
器11からのrf傷信号低域フィルタ18を通って給電
線19へ送られる。高周波と低周波のrf倍信号給電線
19を通じて反応室内の電極へ結合される。図には平行
給電装置が示されているが、直列給電装置を使用できる
ことも当業者には明らかであろう。ここでは高電圧発生
器が一方の電極へ結合され、低周波発生器が他の電極へ
結合される。
低い周波数を除去し、その低い周波数のエネルギーが高
周波発生器10へ送られることを阻止する。低周波発生
器11からのrf傷信号低域フィルタ18を通って給電
線19へ送られる。高周波と低周波のrf倍信号給電線
19を通じて反応室内の電極へ結合される。図には平行
給電装置が示されているが、直列給電装置を使用できる
ことも当業者には明らかであろう。ここでは高電圧発生
器が一方の電極へ結合され、低周波発生器が他の電極へ
結合される。
本発明の要点は、給電Ia19へ加えられる高周波信号
と低周波信号のタイミングである。それらは制御インタ
ーフェイス12により制御される。
と低周波信号のタイミングである。それらは制御インタ
ーフェイス12により制御される。
第3A図、第3B図および第3C図に示されているrt
制御パルスを発生するために、周知の数多くの回路のい
ずれも使用できる。無線周波発生器10と11を動作さ
せたり、動作を停止させたシして第3A〜30図に示さ
れている波形を供給するのは、制御インターフェイス1
2からの制御信号である。したがって、第2図の無線周
波発生装置は、所定の膜付着期間中に反応ガスへ加えら
れるrf電力のパルスt−14整するために用いられる
。
制御パルスを発生するために、周知の数多くの回路のい
ずれも使用できる。無線周波発生器10と11を動作さ
せたり、動作を停止させたシして第3A〜30図に示さ
れている波形を供給するのは、制御インターフェイス1
2からの制御信号である。したがって、第2図の無線周
波発生装置は、所定の膜付着期間中に反応ガスへ加えら
れるrf電力のパルスt−14整するために用いられる
。
第3図に示すように、この方法では、周波数が約55K
Hzで、電力がiooowの第1の無線周波数制御パル
ス30が発生されて反応室へ加えられる。この実施例で
はそのパルスの持続時間は約6ミリ秒である。すなわち
、55KHzの無線周波発生器は6ミリ秒の開動作させ
られ、その結果として発生されたrfパルス30&の全
体的な形は第3D図に示されているようなものであるa
(一般に、第3A図は、rf倍信号発生を制御するため
に用いられる制御信号を示し、第3D図は負荷(すなわ
ち、管)に加えられる電圧を示す。)このパルスは、反
応室2の中のガスに照されてそれらのガスを電離し、プ
ラズマを形成するために用いられる。ガスが電離′1に
開始すると、約13MHzの第20パルスを発生して、
それを加えることによりそれ以上の電離を行わせること
ができる。ガスを電離化させるための最初のアクチベー
ションエネルギーは100OWで行われたから、13M
Hzのパルスは、55KHzのパルスのiooowより
小さい約250Wの電力で発生できる。この実施例では
、第20パルスの持続時間は約55ミリ秒でおる。ま九
、第3A図のパルス31および第3D図のパルス31と
して現われるのが13MHzの信号の包絡線である。こ
の実施例では、13MHzのパルス31は55KHzの
パルス30の後縁部において発生される。そうすると2
つの周波数(同時に発生されたとすると)が干渉するこ
とが阻止されて、反応室のインピーダンスを変化させ、
したがってrf発生器に影響を及ぼす。約346 z
IJ秒の時間の経過後にパルス30と31が繰返えされ
る。使用されて成分のあるものを失った化学物質を排出
し、新しい化学物質を送りこんでからプラズマを再び形
成できる時間をとらせるために、付着作業中にパルスは
周期的に繰返えされる。この方法は大きなウェハー負荷
の付着の一様性を向上することが知られている。
Hzで、電力がiooowの第1の無線周波数制御パル
ス30が発生されて反応室へ加えられる。この実施例で
はそのパルスの持続時間は約6ミリ秒である。すなわち
、55KHzの無線周波発生器は6ミリ秒の開動作させ
られ、その結果として発生されたrfパルス30&の全
体的な形は第3D図に示されているようなものであるa
(一般に、第3A図は、rf倍信号発生を制御するため
に用いられる制御信号を示し、第3D図は負荷(すなわ
ち、管)に加えられる電圧を示す。)このパルスは、反
応室2の中のガスに照されてそれらのガスを電離し、プ
ラズマを形成するために用いられる。ガスが電離′1に
開始すると、約13MHzの第20パルスを発生して、
それを加えることによりそれ以上の電離を行わせること
ができる。ガスを電離化させるための最初のアクチベー
ションエネルギーは100OWで行われたから、13M
Hzのパルスは、55KHzのパルスのiooowより
小さい約250Wの電力で発生できる。この実施例では
、第20パルスの持続時間は約55ミリ秒でおる。ま九
、第3A図のパルス31および第3D図のパルス31と
して現われるのが13MHzの信号の包絡線である。こ
の実施例では、13MHzのパルス31は55KHzの
パルス30の後縁部において発生される。そうすると2
つの周波数(同時に発生されたとすると)が干渉するこ
とが阻止されて、反応室のインピーダンスを変化させ、
したがってrf発生器に影響を及ぼす。約346 z
IJ秒の時間の経過後にパルス30と31が繰返えされ
る。使用されて成分のあるものを失った化学物質を排出
し、新しい化学物質を送りこんでからプラズマを再び形
成できる時間をとらせるために、付着作業中にパルスは
周期的に繰返えされる。この方法は大きなウェハー負荷
の付着の一様性を向上することが知られている。
第3B図の別の実施例において唸、低周波パルス33の
前縁部で高周波パルス34がトリガされる。第3A図を
参照して説明したように、高周波パルスと低周波パルス
は持続時間が同じである。
前縁部で高周波パルス34がトリガされる。第3A図を
参照して説明したように、高周波パルスと低周波パルス
は持続時間が同じである。
第3C図に示す別の実施例では、短い低周波パルス35
が初めに用いられ、それに続いて高周波パルス36が用
いられ、その後で低周波パルス37が用いられる。
が初めに用いられ、それに続いて高周波パルス36が用
いられ、その後で低周波パルス37が用いられる。
上記方法は従来の技術より優れている点がいくつかある
。従来の方法では、付着期間中に2つの周波数が交互に
用いられて、高いrfパルスと低いrfパルスを加える
間に時間が生ずる結果となる。その結果として、ガス種
を電離化するための最初の7クチベーシヨンエネルギー
ヲ各パk X テ圧倒して最多数のプラズマを形成せね
ばならない。
。従来の方法では、付着期間中に2つの周波数が交互に
用いられて、高いrfパルスと低いrfパルスを加える
間に時間が生ずる結果となる。その結果として、ガス種
を電離化するための最初の7クチベーシヨンエネルギー
ヲ各パk X テ圧倒して最多数のプラズマを形成せね
ばならない。
これとは対照的に、本発明の方法は、大電力の55KH
zのパルスが持続している間またはそのパルスの直後に
13MH1のパルスを発生してガスに加えることにより
、大電力の55KHzのプラズマ形成パルスの利点を享
受するものであるe、また、第3A図に示す方法は、高
いrf倍信号低いrf倍信号同時に(かつ連続して)供
給する装置よりも優れている。インピーダンスを変化さ
せるそれらの信号の間の干渉は無くされる。
zのパルスが持続している間またはそのパルスの直後に
13MH1のパルスを発生してガスに加えることにより
、大電力の55KHzのプラズマ形成パルスの利点を享
受するものであるe、また、第3A図に示す方法は、高
いrf倍信号低いrf倍信号同時に(かつ連続して)供
給する装置よりも優れている。インピーダンスを変化さ
せるそれらの信号の間の干渉は無くされる。
プラズマがひとたび発生されると、高周波エネルギーは
低周波エネルギーよりもガスを効率的に電離する。実際
に、電離密度は周波数に比例する。
低周波エネルギーよりもガスを効率的に電離する。実際
に、電離密度は周波数に比例する。
また、高周波付着は、シリコン基板の抵抗率と、基板上
に形成されたパターンと、基板上に存在する膜の種類と
により影響される度合が小さい。
に形成されたパターンと、基板上に存在する膜の種類と
により影響される度合が小さい。
第4図は、窒化シリコンの付着に用いられた時の第3A
図と第3B図に示されている波形のパルス幅(低い55
KHSのパルスに対する)とストレスの関係を示す。記
号TEは後縁部トリガの場合の実験により得た点を示し
く第3A図)、記号LKは前縁部トリガの場合に実験に
より得た点を示す(第3B図)。付着のための他の諸条
件が第4図に示されている。
図と第3B図に示されている波形のパルス幅(低い55
KHSのパルスに対する)とストレスの関係を示す。記
号TEは後縁部トリガの場合の実験により得た点を示し
く第3A図)、記号LKは前縁部トリガの場合に実験に
より得た点を示す(第3B図)。付着のための他の諸条
件が第4図に示されている。
第4図に示すように、本発明のシリコン・オキシニトラ
イドのストレスは引張りストレスから圧縮ストレスへ変
ることができる。低周波パルスのパルス幅を前記のよう
にして、他のプロセスパラメータを変えることなしに、
制御することによって希望のストレスの膜を得ることが
できる。とくに、この方法は、ガス電離のためのアクチ
ベーシヨンエネルギーを圧倒するために、高電力パルス
により発生された反応慣性を失うことなしに、低周波r
f照射パルスを利用し、低電力の高周波パルスを用いる
。そうすると、プラズマはシラン、酸化窒素、アンモニ
アOような反応体ガスへエネルギーを移す。増大したエ
ネルギーにより、基板上に窒化シリコンを形成する丸め
のガスの間の反応が強められる。このようにして、半導
体基板の上、またはその基板上に形成されている層の上
にシリコン・オキシニトライドの薄膜が形成される。
イドのストレスは引張りストレスから圧縮ストレスへ変
ることができる。低周波パルスのパルス幅を前記のよう
にして、他のプロセスパラメータを変えることなしに、
制御することによって希望のストレスの膜を得ることが
できる。とくに、この方法は、ガス電離のためのアクチ
ベーシヨンエネルギーを圧倒するために、高電力パルス
により発生された反応慣性を失うことなしに、低周波r
f照射パルスを利用し、低電力の高周波パルスを用いる
。そうすると、プラズマはシラン、酸化窒素、アンモニ
アOような反応体ガスへエネルギーを移す。増大したエ
ネルギーにより、基板上に窒化シリコンを形成する丸め
のガスの間の反応が強められる。このようにして、半導
体基板の上、またはその基板上に形成されている層の上
にシリコン・オキシニトライドの薄膜が形成される。
本発明の方法で用いられている高周波と低周波の組合わ
せによって希望の膜ストレスを選択できる。
せによって希望の膜ストレスを選択できる。
この実施例においては、第1図に全体的に示されている
反応装置は、複数のウェハーを保持するそりを含む。そ
のそシの外側の周囲にrf電極が指を組んだ形で配置さ
れる。一方の電極が第2図の並列給電装置のためのrf
発生装置へ結合され、他力の電極が接地される。そルが
反応室2の中に置かれた後でそれらの電極に接触する必
要がある。
反応装置は、複数のウェハーを保持するそりを含む。そ
のそシの外側の周囲にrf電極が指を組んだ形で配置さ
れる。一方の電極が第2図の並列給電装置のためのrf
発生装置へ結合され、他力の電極が接地される。そルが
反応室2の中に置かれた後でそれらの電極に接触する必
要がある。
第5図は、それらの電極へ電気接点を設けるために用い
られる機構を示す。接点5sFiインコネル部材のよう
な通常の金属部品である。接点50のような接点が2個
用いられる。一方の接点は反応室の壁を介してrf発生
器へ結合され、他方の接点は反応室の壁を介して接地さ
れる。第5図においてその部材の上に示されている部品
はそシの部品である。それらの部品はそりの電極に対す
る電気経路を構成する。
られる機構を示す。接点5sFiインコネル部材のよう
な通常の金属部品である。接点50のような接点が2個
用いられる。一方の接点は反応室の壁を介してrf発生
器へ結合され、他方の接点は反応室の壁を介して接地さ
れる。第5図においてその部材の上に示されている部品
はそシの部品である。それらの部品はそりの電極に対す
る電気経路を構成する。
部材50による電気接点は接点電極60で製作される。
その接点電極はインコネルから製作されるような通常の
金属部材とすることができる。それは、接触電極部分5
3と、軸54と、ねじ端部56とを有する全体として円
筒形の部材である。
金属部材とすることができる。それは、接触電極部分5
3と、軸54と、ねじ端部56とを有する全体として円
筒形の部材である。
ジャムナツト55がねじ端部56にねじ合わされる。重
要なことは、接触電極53が外方へドーム状に形成され
、中央領域52で接点50に接触することである。同心
状に取付けられた全体として円筒形の絶縁カラー51が
軸54と電極53の周囲に取付けられて、接点50の平
らな表面に接触する。その絶縁カラーはアルミナのよう
な通常の絶縁材料で製作できる。
要なことは、接触電極53が外方へドーム状に形成され
、中央領域52で接点50に接触することである。同心
状に取付けられた全体として円筒形の絶縁カラー51が
軸54と電極53の周囲に取付けられて、接点50の平
らな表面に接触する。その絶縁カラーはアルミナのよう
な通常の絶縁材料で製作できる。
使用時には、ねじ端部5Bがそりに電気的に接触し、ド
ーム状の電極53のために接点50への接触は中央領域
52だけで行われる。カラー51は反応室内の接触領域
の内部をガスが循環することを阻止して、とくに領域5
2にシリコン・オキシニトライド絶縁体が生成されるこ
とを阻止する。
ーム状の電極53のために接点50への接触は中央領域
52だけで行われる。カラー51は反応室内の接触領域
の内部をガスが循環することを阻止して、とくに領域5
2にシリコン・オキシニトライド絶縁体が生成されるこ
とを阻止する。
シールドされた接触電極53により、各付着後に接点を
掃除することなしに多数の付着を行うことができるよう
にされる。
掃除することなしに多数の付着を行うことができるよう
にされる。
第1図はプラズマを強めた化学蒸着反応装置の略図、第
2図は本発明で用いられる無線周波数発生装置のブロッ
ク図、第3A図は本発明で用いられるパルス発生・印加
順序を示すグラフ、第3B図は本発明で用いられる別の
パルス発生・印加順序を示すグラフ、第3C図は本発明
で用いられる爽に別のパルス発生・印加順序のグラフ、
第3D図は本発明のパルス発生・印加順序を用いて負荷
/管に現われる電圧を示すグラフ、第4図は本発明に従
って付着され良度の、ダインで表しなストレスと、ミリ
秒で表した低周波パルスのパルス幅との関係を示すグラ
フ、第5図は本発明に用いられる接点機構の一部断面側
面図である。 2・・・・反応室、5・・・Φ無線周波発生装置、10
・・・・高周波発生器、11・・・拳低周波発生器、1
2・・・・無線周波発生器制御インターフェイス、13
・・・・MMfi、14・・・−モニタ、15・・・−
filJll!、17・・・・低周波フィルタ、18・
拳・・低域フィルタ、19・・・・給電線、50・・・
・接点、53・・・・接触電極部、60・・・・接触電
極。 1戸XG 1
2図は本発明で用いられる無線周波数発生装置のブロッ
ク図、第3A図は本発明で用いられるパルス発生・印加
順序を示すグラフ、第3B図は本発明で用いられる別の
パルス発生・印加順序を示すグラフ、第3C図は本発明
で用いられる爽に別のパルス発生・印加順序のグラフ、
第3D図は本発明のパルス発生・印加順序を用いて負荷
/管に現われる電圧を示すグラフ、第4図は本発明に従
って付着され良度の、ダインで表しなストレスと、ミリ
秒で表した低周波パルスのパルス幅との関係を示すグラ
フ、第5図は本発明に用いられる接点機構の一部断面側
面図である。 2・・・・反応室、5・・・Φ無線周波発生装置、10
・・・・高周波発生器、11・・・拳低周波発生器、1
2・・・・無線周波発生器制御インターフェイス、13
・・・・MMfi、14・・・−モニタ、15・・・−
filJll!、17・・・・低周波フィルタ、18・
拳・・低域フィルタ、19・・・・給電線、50・・・
・接点、53・・・・接触電極部、60・・・・接触電
極。 1戸XG 1
Claims (6)
- (1)第1の無線周波パルスを発生する工程と、反応室
内でガスに前記第1のパルスを照射する工程と、 前記第1のパルスより高い周波数の第2の無線周波パル
スを発生する工程と、 前記第1のパルスがまだ発生されている間に前記第2の
パルスを前記ガスに照射する工程と、前記第2のパルス
がまだ発生されている間に、第1の所定の時間の経過後
に前記第1のパルスの発生を止める工程と、 第2の所定時間の経過後に前記第2のパルスの発生を止
める工程と、 付着期間中に、第3の所定の時間の経過後に前記パルス
を繰返えすことにより一連の周期的パルスを発生する工
程と、 を備えることを特徴とする反応室内のグロー放電または
プラズマにより半導体基板または半導体基板上に形成さ
れている層の上にシリコン・オキシエトライドの薄膜を
付着する方法。 - (2)約55KHzの周波数の第1の無線周波パルスを
発生する工程と、 反応室内でガスに前記第1のパルスを照射する工程と、 前記第1のパルスより高い周波数の第2の無線周波パル
スを発生する工程と、 前記第1の無線周波パルスがまだ発生されている間に、
約13.56MHzの周波数で発生された第2の無線周
波パルスを前記ガスに照射する工程と、前記第2のパル
スがまだ発生されている間に、第1の所定の時間の経過
後に前記第1のパルスの発生を止める工程と、 第2の所定時間の経過後に前記第2のパルスの発生を止
める工程と、 付着期間中に第3の所定の時間の経過後に前記パルスを
繰返えすことにより一連の周期的パルスを発生する工程
と、 を備えることを特徴とする、反応室内のグロー放電また
はプラズマにより半導体基板または半導体基板上に形成
されている層の上にシリコン・オキシニトライドの薄膜
を付着するように反応体ガス中にエネルギーを移すため
にプラズマまたはグロー放電を使用する方法。 - (3)第1の周波数および第1のパルス幅を有する第1
の無線周波パルスを発生する工程と、 反応室内でガスに前記第1のパルスを照射する工程と、 前記第1のパルスの前縁部で第2の無線周波パルスをト
リガする工程と、 前記第2のパルスを前記第1のパルスより高い第2の周
波数と、前記第1のパルスの幅より広い第2のパルス幅
とで発生する工程と、 所定の付着期間中に前記パルスを繰返えすことによ、一
連の周期的パルスを発生する工程と、を備えることを特
徴とする、半導体基板または半導体基板上に形成されて
いる層の上にシリコン・オキシニトライドの薄膜を付着
するために、反応体ガス中にエネルギーを移すように反
応室内でプラズマまたはグロー放電を形成するために無
線周波電磁界を使用する方法。 - (4)第1の周波数および第1のパルス幅を有する第1
の無線周波パルスを発生する工程と、 反応室内でガスに前記第1のパルスを照射する工程と、 前記第1のパルスの後縁部で第2の無線周波パルスをト
リガする工程と、 前記第2のパルスを前記第1のパルスより高い第2の周
波数と、前記第1のパルスの幅より広い第2のパルス幅
とで発生する工程と、 所定の付着期間中に前記パルスを繰返えすことにより一
連の周期的パルスを発生する工程と、を備えることを特
徴とする、反応室内で半導体基板または半導体基板上に
形成されている層の上にシリコン・オキシニトライドの
薄膜を付着するために、反応体ガス中にエネルギーを移
すようにプラズマまたはグロー放電を使用する方法。 - (5)第1の無線周波パルスを発生する工程と、反応室
内でガスに前記第1のパルスを照射する工程と、 前記第1のパルスの後縁部で第2の無線周波パルスをト
リガする工程と、 前記第2のパルスの後で第3の無線周波パルスを発生す
る工程と、 所定の付着期間中に前記パルスを繰返えすことにより一
連の周期的パルスを発生する工程と、を備え、前記第1
のパルスと前記第30パルスの周波数は同じであつて、
前記第20パルスの周波数より低いことを特徴とする、
半導体基板または半導体基板上に形成されている層の上
にシリコン・オキシニトライドの薄膜を付着するために
、反応体ガス中にエネルギーを移すように反応室内でプ
ラズマまたはグロー放電を形成するために無線周波電磁
界を使用する方法。 - (6)チャンバの外部から前記チャンバの内部へ電気的
経路を設ける、前記チヤンバ内の第1の表面に終端する
フィードスルー手段と、 前記第1の表面に係合する外部がドーム状にされた表面
を有し、前記第1の表面から前記電極への電気的経路を
構成する電極接触部材と、 前記ドーム状表面の周囲に配置され、前記第1の表面に
係合して前記ドーム状表面の周囲のガスの流れを制限す
る非導電性カラーと、 を備えることを特徴とする、そりの上でチャンバ内に挿
入される複数のウェハー上にシリコン・オキシニトライ
ドを付着するためにエネルギーを反応体ガスへ移すため
にチャンバを有するプラズマまたはグロー放電装置の使
用において、そりの上の電極と、チャンバの外部に配置
されている無線周波発生器との間に電気接点を設ける装
置。
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