JPH03126698A - Formation of protective film for gaas semiconductor - Google Patents

Formation of protective film for gaas semiconductor

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JPH03126698A
JPH03126698A JP26297789A JP26297789A JPH03126698A JP H03126698 A JPH03126698 A JP H03126698A JP 26297789 A JP26297789 A JP 26297789A JP 26297789 A JP26297789 A JP 26297789A JP H03126698 A JPH03126698 A JP H03126698A
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Abstract

PURPOSE:To lessen the generation of the bend and crack of a subject semiconductor and to improve the yield of production by effecting a plasma reaction under specific conditions at the time of forming the protective film of plasma silicon nitride which prevents the dissipation of As in the annealing treatment of a GaAs semiconductor. CONSTITUTION:The annealing treatment of the GaAs semiconductor substrate which is formed with an active layer and is doped with impurity ions is executed by using gaseous SiH4-N2 as the gaseous system for the reaction system of a plasma reaction furnace to form a protective film. The protective film having (0 to 4)X10<7>dyn/cm<2> internal stress (compressive stress), (1 to 1.8)X10<22>cm<-3> hydrogen content, 2000 to 5000Angstrom film thickness, 2.6 to 2.8 density, and 0.8 to 0.9 Si/N atom ratio is formed by setting the pressure for forming the reactive gas at 0.2 to 0.6Torr, the reaction temp. at 250 to 300 deg.C, the flow rate of the reactive gas at 4 to 20sccm to the SiH4, the power source of high frequency for the plasma reaction furnace at 50 to 400kHz or 13.56MHz, and the power source at 100 to 300w.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ この発明は、GaAs半導体の保護膜の形成方法に関し
、詳しくは該半導体のアニール処理におけるAsの逸出
を防11−.するためのプラズマ窒化シリコン(P−S
iN)の保護膜の形成に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for forming a protective film for a GaAs semiconductor, and more specifically to a method for preventing escape of As during annealing of the semiconductor. Plasma silicon nitride (P-S) for
This relates to the formation of a protective film for iN).

[従来の技術] ガリウムひ素(GaAs)をベースとする゛l’=導体
素子は、発光ダイオードなどに多用されている。
[Prior Art] Conductor elements based on gallium arsenide (GaAs) are widely used in light emitting diodes and the like.

G a A S ’V−導体の製法においては、G a
 A sの能動層を形成し、これに不純物のイオンをz
、IE人してpまたはHの半導体とされ、さらに、これ
を高温の焼鈍、すなわちアニール処理を行うことにより
、原子配列が規則正しくなり活性化されるものである。
In the manufacturing method of G a A S 'V-conductor, G a
Form an active layer of As, and add impurity ions to it.
, IE is a p- or H-semiconductor, which is then subjected to high-temperature annealing, that is, annealing treatment, to make the atomic arrangement regular and activate it.

ただし、アニール処理においてはGaAs能動層よりA
sが逸出するので、pめ表面にP−SiNの保護膜を形
成して逸出を防II―することが行われている。
However, in the annealing process, A
Since s escapes, a protective film of P-SiN is formed on the p-metal surface to prevent the escape.

第3図は、上記のGaAs半導体の製造過程の−・部を
示すもので、GaAs基板l基板面に対して不純物イオ
ンiが注入され、ついでプラズマCVD反応炉により表
面に対して保護膜2が形成され、さらに800°Cの高
温度の不活性ガスの雰囲気中でアニール処理がなされる
FIG. 3 shows part 1 of the GaAs semiconductor manufacturing process described above, in which impurity ions i are implanted into the surface of the GaAs substrate l, and then a protective film 2 is formed on the surface in a plasma CVD reactor. It is then annealed in an inert gas atmosphere at a high temperature of 800°C.

[解決しようとする課題] 上記のアニール処理においては、PSINの強度が80
0°Cの高温に耐えられないため、保護膜2にクラック
が発生してAsが逸出するので保護膜は完全な役を果た
さない。このようなりラックの発生原因は、詳細には不
明な点があるが、いずれにしても保護膜2の堆積の際に
生じた内部応力の変化によるものと考えられる。内部応
力は、反応ガス系の種類と流量、生成圧力と温度、プラ
ズマ反応炉に印加する高周波電源(以−ドリ1にプラズ
マ七1Lという)の周波数およびパワーなど多数のパラ
メータに依存するものであり、さらに、これらの形成条
件により内部応力は圧縮応力の場合と引っ張り応力の場
合に分かれる。第4図(aL(b)および(c)により
内部応力の作用を説明する。
[Problem to be solved] In the above annealing process, the strength of PSIN is 80
Since it cannot withstand a high temperature of 0° C., cracks occur in the protective film 2 and As escapes, so that the protective film does not fully function. Although the cause of the occurrence of such racks is not clear in detail, it is thought to be due to a change in internal stress that occurs during the deposition of the protective film 2. Internal stress depends on many parameters, such as the type and flow rate of the reaction gas system, the generated pressure and temperature, and the frequency and power of the high-frequency power source (hereinafter referred to as plasma 71L) applied to the plasma reactor. Furthermore, depending on these formation conditions, internal stress can be divided into compressive stress and tensile stress. The effect of internal stress will be explained with reference to FIG. 4(b) and (c).

図(a)は圧縮応力の場合を示し、保護膜2の圧縮応力
により基板1と保護膜2は一体として下方に湾曲してお
り、これをアニール処理するときは圧縮応力が減少して
湾曲がほぼもとに戻る。この応力または湾曲の変化によ
り、保護膜2にクラ・ツクが生ずるとされる。図(b)
は、クラックの形状と分布状態の1例を示し、丸形や線
形などのクラ、ツクがランダムに分布しており、基板1
よりのAsがこれらを通って逸出するものである。なお
、クラックの他の発生原因として、保護膜2に多暖に含
′frされている水素がアニール処理の高温により脱離
することが一因と考えられている。
Figure (a) shows the case of compressive stress, in which the substrate 1 and the protective film 2 are curved downward as a unit due to the compressive stress of the protective film 2, and when this is annealed, the compressive stress is reduced and the curve is Almost back to normal. It is said that this stress or change in curvature causes cracks in the protective film 2. Figure (b)
shows an example of the shape and distribution of cracks, and the cracks and cracks, such as round and linear shapes, are randomly distributed.
More As escapes through these. It is thought that one of the other causes of cracks is that the hydrogen contained in the protective film 2 is desorbed due to the high temperature of the annealing process.

次に、第4図(c)は内部応力が引っ張り力となるよう
に形成条件を設定した場合を示し、基板1は上方に湾曲
しており、アニール処理によりクラックが生ずることは
同様である。ただし、通常においては圧縮応力となるよ
うに形成条件を設定し、F方に湾曲する方法が採られて
いる。
Next, FIG. 4(c) shows a case where the forming conditions are set so that the internal stress becomes a tensile force, the substrate 1 is curved upward, and cracks are similarly generated by the annealing process. However, normally, a method is adopted in which the forming conditions are set so as to create compressive stress and the material is curved in the F direction.

さて、以上に述べたクラックの防1L方法として、基板
1の表面と裏面の画商に保護膜を形成し、両者の内部応
力を相殺する方法があるが、裏面に保護膜を形成するた
めにはプラズマ反応炉の構成−1−1基板1を反転して
再度形成処理を行うことが必要であり、反転操作により
基板の表面に有害なキズが生じ、また異物が付着するな
どの欠点があって品質−L望ましいものではない。これ
に対して、この発明においては内部応力と水素含有量と
を問題とし、これらが小さい保護膜を形成することによ
り、アニール処理における湾曲の変化と水素の脱離を小
さくしてクラックの発生を防II−,する方法を採る。
Now, as a 1L method for preventing cracks as described above, there is a method of forming a protective film on the front and back surfaces of the substrate 1 to offset the internal stress of both, but in order to form a protective film on the back surface, Configuration of plasma reactor - 1-1 It is necessary to invert the substrate 1 and perform the forming process again, and the inversion operation has disadvantages such as harmful scratches on the surface of the substrate and adhesion of foreign matter. Quality - L Not desirable. In contrast, in this invention, internal stress and hydrogen content are issues, and by forming a small protective film, changes in curvature and hydrogen desorption during annealing treatment are reduced, and cracks are prevented. Defense II-.

なお、従来の保護膜の内部応力は、後記する方法により
求められており、膜厚の単位面積当5− たりで、8X109 ctyn、/Cm2の圧縮応力と
されており、水素含有量は3×1022cm−3である
The internal stress of the conventional protective film is determined by the method described later, and is determined to be a compressive stress of 8×109 ctyn/Cm2 per unit area of film thickness, and the hydrogen content is 3× It is 1022 cm-3.

以りに対して単に内部応力と水素含有量を小さくするの
みでなく、保護膜の強度を保つ膜厚や密度、および原子
比Si/Nなどの必要条件を満足することが重要である
Therefore, it is important not only to simply reduce the internal stress and hydrogen content, but also to satisfy the necessary conditions such as film thickness, density, and atomic ratio Si/N to maintain the strength of the protective film.

ここで、保護膜の内部比、力と基板の湾曲に関する公知
の関係について第5図面の簡単な説明しておく。図にお
いて、基板1は平径rの円板とし、その−L側に保護膜
2(点線)があるとする。円板の中心に接する基準線(
面)をSとし、また湾曲は球面とする。保護膜2の厚さ
をdPとし、これが形成される前における円板の工、ソ
ジと基準面Sの距離をC0%また形成された後の距離を
C1とするときは、保護膜2に生ずる中位面積当たりの
内部応力δは、 δ=k (CI −Go ) / r2 dP  −−
−−−・・−・<1)で表され、係数には、基板の厚さ
と基板材料の力学的定数(ヤング率、ポアソン比)によ
り定まる6− 正の定数である。式(りにより、基板の材料と各部の寸
法を−・定とすれば、内部応力δは(CIco)、すな
わち基準面Sとエツジの距離の変化量に比例することが
判る。
Here, the known relationship between the internal ratio of the protective film, the force, and the curvature of the substrate will be briefly explained with reference to the fifth drawing. In the figure, it is assumed that the substrate 1 is a circular plate with a flat diameter r, and that a protective film 2 (dotted line) is provided on the -L side. The reference line tangent to the center of the disk (
The surface) is assumed to be S, and the curvature is assumed to be a spherical surface. When the thickness of the protective film 2 is dP, the distance between the disc machining and the standard surface S before it is formed is C0%, and the distance after it is formed is C1, then the thickness of the protective film 2 is The resulting internal stress δ per medium area is δ=k (CI − Go ) / r2 dP --
---...<1), and the coefficient is a positive constant determined by the thickness of the substrate and the mechanical constants (Young's modulus, Poisson's ratio) of the substrate material. According to the equation (2), it can be seen that if the material of the substrate and the dimensions of each part are -. constant, the internal stress δ is proportional to (CIco), that is, the amount of change in the distance between the reference plane S and the edge.

次に、膜厚に対するトータルの内部応力Δは、Δ=dP
δ          ・・・・・・・・・(2)で表
され、Δの大きさがクラックの発生を左右する。なお、
Δは基板の各寸法と力学的定数を考慮して求められてい
るので、基板の大きさ、材質にかかわらずクラックの発
生を一応判定することができる。
Next, the total internal stress Δ with respect to the film thickness is Δ=dP
δ is expressed as (2), and the size of Δ determines the occurrence of cracks. In addition,
Since Δ is determined in consideration of the dimensions and mechanical constants of the substrate, it is possible to determine the occurrence of cracks regardless of the size and material of the substrate.

以ヒは内部応力が引っ張り応力の場合であるが、これに
対して第4図(a)に示すように基板がド方に湾曲して
いる場合は内部応力が圧縮応力であって、これらを区別
するために湾曲の方向により内部応力δにIY:、負の
符号を付け、己を引っ張り応ツバ負を圧縮応力とするよ
うに定義されている。
The following is a case where the internal stress is a tensile stress, but on the other hand, when the substrate is curved in the opposite direction as shown in Figure 4(a), the internal stress is a compressive stress, and these are In order to differentiate, internal stress δ is given a negative sign IY: depending on the direction of curvature, and self is defined as tensile stress and negative as compressive stress.

さて実際においては、保護膜の内部応力は直接測定する
ことが困難であるので、基板の湾曲を測定し上記の各式
により内部応力が求められ、湾曲の方向により正または
負の符号が付与される。
In reality, it is difficult to directly measure the internal stress of the protective film, so the internal stress is determined by measuring the curvature of the substrate and using the above formulas, and is given a positive or negative sign depending on the direction of the curvature. Ru.

この発明は、前記の問題を解決するもので適切な形成条
件により内部応力および水素含有量がともに小さく、か
つ強度などの必要条件を満足するP−SiN保護膜の形
成方法を提供することを目的とするものである。
The present invention solves the above-mentioned problems, and aims to provide a method for forming a P-SiN protective film that has low internal stress and low hydrogen content under appropriate formation conditions, and satisfies requirements such as strength. That is.

[課題を解決するための手段] この発明は4、能動層が形成され不純物イオンが住人さ
れたGaAs半導体基板のアニール処理用のP−SiN
の保護膜の形成方法であって、保護膜を形成するプラズ
マ反応炉の反応ガス系としてS i H4−N2を使用
し、保護膜の形成条件として反応ガスの生成圧力、温度
、流量、およびプラズマ電圧の周波数とパワーをそれぞ
れ適当な植に設定して、内部応力が圧縮応力で(0〜4
)×109dyn/Cm2、水素含有量が(1〜1.8
)010220m−3、膜厚が2000〜5000Å、
密度が2.6〜2.8、シリコンと窒素の原γ・比Si
/Nが0.8〜0.9のイ直をそれぞれ(−fする保護
膜を形成する。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides 4 P-SiN for annealing a GaAs semiconductor substrate in which an active layer is formed and impurity ions are inhabited.
A method for forming a protective film, in which SiH4-N2 is used as the reactive gas system of a plasma reactor for forming the protective film, and the conditions for forming the protective film include the generation pressure, temperature, flow rate of the reactive gas, and plasma. Set the frequency and power of the voltage to appropriate values, and make sure that the internal stress is compressive stress (0 to 4).
)×109dyn/Cm2, hydrogen content is (1 to 1.8
)010220m-3, film thickness 2000-5000Å,
Density is 2.6 to 2.8, silicon and nitrogen original γ ratio Si
A protective film is formed in which /N is 0.8 to 0.9 (-f).

上記における保護膜の形成条件の実施態様は、生成F1
テ力と温度がそれぞれ0.2〜0.6Torrおよび2
50〜350°C1反応ガスの流量がSiH4に対して
4〜208CCMとし、プラズマ電圧の周波数は50〜
400kHzまたは13゜58MHz1パワーは100
〜300Wを設定するものである。
The embodiment of the protective film formation conditions in the above is the formation F1
The force and temperature are 0.2 to 0.6 Torr and 2, respectively.
50-350°C1 The flow rate of the reaction gas is 4-208 CCM for SiH4, and the frequency of the plasma voltage is 50-350°C.
400kHz or 13°58MHz 1 power is 100
~300W is set.

[作用]及び[実施例コ 以りの形成条件により形成された保護膜の内部応力は、
前記した従来のものの゛F分以Fの(O〜4)XIO9
ayn、/Cm2であるので、基板の湾l1tlがやは
り半分銀ドとなり、また水素含有量は(1〜1.8)X
1022cm−3で従来の60%以ドであるので、アニ
ール処理によるクラックが減少するか、または皆無とな
ってAsの逸出が防II−,される。同時に、保護膜の
強度などのために必要な膜厚、密度および原子比S i
/Nがすべて満足されており、実用上完全なものである
[Effect] and the internal stress of the protective film formed under the formation conditions from Example 1 are as follows:
(O~4)XIO9 of the above-mentioned conventional one
ayn, /Cm2, so the bay l1tl of the substrate is still half silver, and the hydrogen content is (1~1.8)X
Since it is 60% or more of the conventional value at 1022 cm-3, cracks caused by annealing treatment are reduced or eliminated, and the escape of As is prevented. At the same time, the film thickness, density, and atomic ratio S i required for the strength of the protective film, etc.
/N are all satisfied and are practically perfect.

以下、第1図(a)〜(e)の測定データにより、上記
の実施態様における形成条件の決定過程を説9− 明する。ここで測定条件として、まず反応ガスの種類で
あるが、従来においてはP−SiNの保護膜の形成には
SiH4−N2系(以下便宜−L窒素系という)と、こ
れにアンモニア(NH3)を加えたS 1H4−NH3
−N2系(以ドアンモニア系という)の2種が使用され
ているので両者について比較する。また、プラズマ電J
−Hの周波数には、一般に使用されている50kHz 
(以下゛低周波という)と13.5E3MHz (以F
高周波という)の両者について調査しである。
Hereinafter, the process of determining the forming conditions in the above embodiment will be explained using the measurement data shown in FIGS. 1(a) to 1(e). As for the measurement conditions here, the first thing to consider is the type of reaction gas. Conventionally, to form a P-SiN protective film, a SiH4-N2 system (hereinafter referred to as L-nitrogen system for convenience) and ammonia (NH3) were used. Added S 1H4-NH3
-N2 type (hereinafter referred to as ammonia type) is used, so both will be compared. Also, plasma electric J
-H frequency is the commonly used 50kHz
(hereinafter referred to as low frequency) and 13.5E3MHz (hereinafter referred to as F
We investigated both the high frequency and high frequencies.

第1図(a)は、生成圧力に対する内部比、力δを示す
もので、窒素系の反応ガスで低周波に対する○印の実曲
線と、アンモニア系で低周波の×印の点+Ib線が、0
.2〜0.8To r rの生成圧力の範囲で期待値内
のδ=(0〜−2)X109dVrl/cm2を示し、
アンモニア系で高周波のΔ印の一点鎖線は、生成圧力に
かかわらずδが一4×109を越えている。これらによ
り、まずO印と×印の曲線が0.2〜0.8Torrの
生成圧力で期待値を満足する。ただし、データを図示し
な10− いが、窒素系で高周波の場合も、はぼ○印と同様な特性
かえられている。よってこの組み合わせもO印と同・に
取り扱うものとする。次に生成温度であるが、プラズマ
反応炉においては、従来250〜350°Cの範囲が使
用されており、この範囲で適合するものが実際1;好都
合である。図(b)によるとこの範囲の生成?温度に対
して○印のみがδの期待値(O〜−4)XIO”をほぼ
満足する。
Figure 1 (a) shows the internal ratio and force δ with respect to the production pressure, and the solid curve marked with ○ for low frequency in nitrogen-based reactant gases and the +Ib line marked with x for low frequency in ammonia-based reactant gas. ,0
.. Shows δ = (0 to -2)X109dVrl/cm2 within the expected value in the generation pressure range of 2 to 0.8 Torr,
In the ammonia-based high-frequency dashed line marked with Δ, δ exceeds 14×109 regardless of the generation pressure. As a result, the curves marked O and x satisfy the expected values at a generation pressure of 0.2 to 0.8 Torr. However, although the data are not shown in the figure, the characteristics similar to those indicated by the circle mark are also changed in the case of a nitrogen system and a high frequency. Therefore, this combination shall be treated in the same way as the O mark. Next, regarding the generation temperature, a range of 250 to 350°C has been conventionally used in plasma reactors, and it is actually convenient to have a temperature within this range. According to figure (b), this range is generated? Regarding the temperature, only the circle mark almost satisfies the expected value of δ (O~-4)XIO''.

次にプラズマ電F[のパワーについては図(C)により
、150〜300Wの範囲で○印がδを満足し、また反
応ガスSiH4の流量は図(d)により役30SCCM
以下で○印が適合している。ただし、SiH4はN2に
より20%に希釈されているので、混合ガスとしてはこ
れらの5倍の流量となる。
Next, as for the power of the plasma electric F[, as shown in Figure (C), the circle mark satisfies δ in the range of 150 to 300 W, and the flow rate of the reactant gas SiH4 is 30 SCCM as shown in Figure (d).
The following items are marked with ○. However, since SiH4 is diluted to 20% with N2, the flow rate of the mixed gas is five times that of these.

最後に、」二記の各条件により形成された保護膜に対し
て測定された水素含有量を図(e)に示す。図(a)〜
(d)のすべてにおいて、それぞれの条件のドにδを満
足した○印は、水素含有量が(1〜1゜8)XIO22
cm−3の範囲内にあり、他のものは含有量が過大で適
合しない。
Finally, the hydrogen content measured for the protective film formed under each of the conditions described in 2 is shown in Figure (e). Figure (a) ~
In all of (d), the circle that satisfies δ in each condition indicates that the hydrogen content is (1 to 1°8) XIO22
cm-3, and the other substances have excessive contents and are not compatible.

以りをまとめると、○印、すなわちSiH4−N2系の
反応ガスを使用し、プラズマ電圧の周波数を50kHz
 (l―記により13.56MHzを含む)とし、生成
fr力を0.2〜0.6To r r%生成温度を25
0〜350°Cs S iH4の流量を4〜208CC
M (20%イ直)とした場合に、内部応力δと水素含
を殴がともに期待値を満足することが明らかであり、ま
たデータを省略するが必要な膜厚、密度および原r比S
i/Nについても満足することが確認されている。
To summarize, the circle mark indicates that SiH4-N2 based reaction gas is used and the frequency of the plasma voltage is 50kHz.
(including 13.56MHz according to the description in l-), the generation fr force is 0.2 to 0.6Torr r%, and the generation temperature is 25
0~350°Cs SiH4 flow rate 4~208CC
It is clear that both the internal stress δ and the hydrogen content satisfy the expected values when M (20% straight), and the required film thickness, density, and original r ratio S, although the data are omitted.
It has been confirmed that the i/N ratio is also satisfied.

以上に述べた形成条件のうち、プラズマ電圧のパワーは
プラズマ反応炉の規模または電極l゛法により変化する
場合があり、それぞれの反応炉について決定する必要が
あるが大筋では1−、記が妥当とされる。
Among the formation conditions described above, the power of the plasma voltage may vary depending on the scale of the plasma reactor or the electrode method, and it needs to be determined for each reactor, but in general, the following is appropriate: It is said that

第2図は、この発明によるG a A s ’t′、導
体の保護膜の形成方法を適用するプラズマ反応炉3の構
造を示すもので、これによりP−SiNの保護膜の形成
T順の実施例を説明する。ガス供給器31に導入された
反応ガスSiH4と窒素ガスN2が混合され、混合ガス
はインレット32より反応炉3の筺体33内に設けられ
たシャワー電極34に供給され、シャワー電極34のド
面の多数の小孔341より下方に噴射される。噴射され
た混合ガスの生成圧力および流量はガス供給’&431
により形成条件に適合するように調整される。シャワー
電極34に対面して電極テーブル35があり、その表面
に被処珪のGaAs基板1が載置されてヒーター38に
より形成条件の温度に加熱される。シャワー電極34と
電極テーブル35の間に、高周波電源37より形成条件
に従った周波数およびパワーのプラズマ電圧が印加すれ
て反応ガスがプラズマ状態となり、基板1の表面に保護
膜を形成し、反応済みの余剰ガスはアウトレット38よ
り排出される。
FIG. 2 shows the structure of a plasma reactor 3 to which the method of forming a protective film for a conductor is applied according to the present invention. An example will be explained. The reaction gas SiH4 introduced into the gas supply device 31 and the nitrogen gas N2 are mixed, and the mixed gas is supplied from the inlet 32 to the shower electrode 34 provided in the casing 33 of the reactor 3. It is injected downward from a large number of small holes 341. The generation pressure and flow rate of the injected mixed gas are determined by the gas supply'& 431
is adjusted to suit the forming conditions. There is an electrode table 35 facing the shower electrode 34, on the surface of which the silicon GaAs substrate 1 to be treated is placed and heated by a heater 38 to a temperature that meets the formation conditions. A plasma voltage with a frequency and power according to the formation conditions is applied between the shower electrode 34 and the electrode table 35 from the high-frequency power source 37, and the reaction gas becomes a plasma state, forming a protective film on the surface of the substrate 1 and completing the reaction. The excess gas is discharged from the outlet 38.

以上における各形成条件は前記の例により、生成圧力0
.2〜0.6To r rlS iH4の流量4〜20
8CCM、温度250〜350°Cとされ、またプラズ
マ電圧は通常使用されている周波数50〜400kHz
または13.58MHzのいずれかとし、そのパワーは
150〜300Wと3− する。なお、この実施例におけるプラズマ反応炉3のン
ヤワー電極34と電極テーブル35の面積は100〜1
300m2で、電極間隔は15〜20mmである。
Each of the formation conditions in the above is based on the example above, and the formation pressure is 0.
.. 2~0.6 Tor rlS iH4 flow rate 4~20
8CCM, temperature is 250-350°C, and plasma voltage is at the commonly used frequency of 50-400kHz.
or 13.58 MHz, and its power is 150 to 300 W. In addition, the area of the negative electrode 34 and the electrode table 35 of the plasma reactor 3 in this embodiment is 100 to 1
300 m2, electrode spacing is 15-20 mm.

以上により形成された保護膜は前記した(0〜4)XI
O9dyn/cm2の圧縮応力と、(1〜1.8)01
0220m−3の水素含有量を有し、膜厚が2000〜
5000A1密度が2.6〜2.8、原子比Si/Nが
0.8〜0.9のもので強度など相対する必要条件が満
足され、この後に行われるアニール処理においてクラッ
クの発生とこれによるAsの逸出が排除されるものであ
る。
The protective film formed in the above manner is the above-mentioned (0-4)XI
Compressive stress of O9dyn/cm2 and (1-1.8)01
It has a hydrogen content of 0220 m-3 and a film thickness of 2000 m-3.
5000A1 has a density of 2.6 to 2.8 and an atomic ratio of Si/N of 0.8 to 0.9, which satisfies the relative requirements such as strength, and prevents cracks from occurring during the subsequent annealing process. This eliminates the escape of As.

[発明の効果コ 以りの説明により明らかなように、この発明によるGa
As半導体の保護膜形成方法においては、形成条件をパ
ラメータとする多数の測定データの解析により決定され
た形成条件をプラズマ反応炉に設定し、従来に比較して
50%以ドの圧縮応力で60%以−ドの水素含有量を有
し、かっ膜厚、密−14= 度なとの必要な特性を備えたP−SiNの保護膜が形成
され、小さい内部応力により基板の湾曲が従来の半分以
ドに抑制され、小さい水素含有量と相まって、アニール
処理におけるクラックの発生を防11−1することによ
り、G a A s基板よりAsが逸出する欠点がυ1
・除されもので、G a A s ’J’導体の製造の
歩留りを向上する効果には大きいものがある。
[Effects of the Invention As is clear from the following explanation, the Ga
In the method for forming a protective film on an As semiconductor, the formation conditions determined by analyzing a large amount of measurement data using the formation conditions as parameters are set in a plasma reactor, and the formation condition is set at 60% with a compressive stress of 50% or more compared to the conventional method. A protective film of P-SiN with a hydrogen content of over 10%, a film thickness, and a density of -14 degrees is formed, and the small internal stress prevents the substrate from bending compared to the conventional method. Coupled with the small hydrogen content, this prevents the occurrence of cracks during annealing, reducing the disadvantage of As escape from the GaAs substrate by υ1.
・There is a great effect on improving the production yield of GaAs 'J' conductors.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a ) 、 (b ) 、 (c ) 、 (
d )および(e)は、この発明によるG a A s
 ’14100保護膜形成方法において、保護膜の形成
条件を決定するための測定データを示す曲線図、第2図
はこの発明によるGaAs゛1′導体の保護膜形成方法
の実施例におけるプラズマ反応炉の動作説明図、第3図
はGaAs半導体の製造過程の説明図、第4図(a)、
(b)および(C)は、基板の湾曲と保護膜に発生する
クラックの説明図、第5図は保護膜の内部応力と基板の
湾曲の関係の説明図である。 1・・・G a A s M板、  2・・・保護膜、
3・・・プラズマ反At、炉、 32・・・インレット、 34・・・シャワー電極、 36・・・ヒーター 38・・・アウトレット。 31・・・ガス供給器、 33・・・反応炉の筐体、 35・・・電極テーブル、 37・・・高周波電源、
Figure 1 (a), (b), (c), (
d) and (e) are G a A s according to the present invention.
Figure 2 is a curve diagram showing measurement data for determining the protective film forming conditions in the '14100 protective film forming method. An explanatory diagram of the operation, Fig. 3 is an explanatory diagram of the manufacturing process of GaAs semiconductor, Fig. 4 (a),
(b) and (C) are explanatory diagrams of the curvature of the substrate and cracks generated in the protective film, and FIG. 5 is an explanatory diagram of the relationship between the internal stress of the protective film and the curvature of the substrate. 1...G a As M board, 2... Protective film,
3... Plasma anti-At, furnace, 32... Inlet, 34... Shower electrode, 36... Heater 38... Outlet. 31... Gas supply device, 33... Reactor casing, 35... Electrode table, 37... High frequency power supply,

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)能動層が形成され不純物イオンが注入されたGa
As半導体基板のアニール処理用のP−SiNの保護膜
の形成において、該保護膜を形成するプラズマ反応炉の
反応ガス系としてSiH_4−N_2を使用し、該保護
膜の形成条件として該反応ガスの生成圧力、温度および
流量をそれぞれ適当に設定し、かつ上記プラズマ反応炉
に対して印加する高周波電源の周波数およびパワーを適
当な値として、内部応力が圧縮応力で(0〜4)×10
^9dyn/cm^2、水素含有量が(1〜1.8)×
10^2^2cm^−^3、膜厚が2000〜5000
Å、密度が2.6〜2.8、およびシリコンと窒素の原
子比Si/Nが0.8〜0.9の値をそれぞれ有する上
記保護膜を形成することを特徴とする、GaAs半導体
の保護膜の形成方法。
(1) Ga with active layer formed and impurity ions implanted
In the formation of a P-SiN protective film for annealing treatment of As semiconductor substrates, SiH_4-N_2 is used as the reactive gas system of the plasma reactor in which the protective film is formed, and the conditions for forming the protective film are as follows: By setting the generation pressure, temperature, and flow rate appropriately, and setting the frequency and power of the high-frequency power source applied to the plasma reactor to appropriate values, the internal stress is compressive stress (0 to 4) x 10.
^9dyn/cm^2, hydrogen content is (1 to 1.8)×
10^2^2cm^-^3, film thickness 2000-5000
Å, a density of 2.6 to 2.8, and an atomic ratio Si/N of silicon to nitrogen of 0.8 to 0.9. How to form a protective film.
(2)上記保護膜の形成条件は、上記生成圧力と温度が
それぞれ0.2〜0.6Torr、250〜350℃上
記反応ガスの流量がSiH_4に対して4〜20Scc
Mとし、上記プラズマ反応炉の高周波電源の周波数とし
て50〜400kHz、または13.56MHzを使用
し、該高周波数電源のパワーとして100〜300Wを
設定する、請求項1記載のGaAs半導体の保護膜の形
成方法。
(2) The conditions for forming the protective film are as follows: the generation pressure and temperature are 0.2 to 0.6 Torr, respectively, and the flow rate of the reaction gas is 4 to 20 Scc for SiH_4.
2. The GaAs semiconductor protective film according to claim 1, wherein 50 to 400 kHz or 13.56 MHz is used as the frequency of the high frequency power source of the plasma reactor, and the power of the high frequency power source is set to 100 to 300 W. Formation method.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07183224A (en) * 1993-11-15 1995-07-21 Applied Materials Inc Formation of thin film
JP2008205392A (en) * 2007-02-22 2008-09-04 Fujitsu Ltd Semiconductor device and its manufacturing method
JP2013149727A (en) * 2012-01-18 2013-08-01 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Semiconductor element

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07183224A (en) * 1993-11-15 1995-07-21 Applied Materials Inc Formation of thin film
JP2008205392A (en) * 2007-02-22 2008-09-04 Fujitsu Ltd Semiconductor device and its manufacturing method
JP2013149727A (en) * 2012-01-18 2013-08-01 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Semiconductor element

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