JPH0416547B2 - - Google Patents
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- JPH0416547B2 JPH0416547B2 JP59234387A JP23438784A JPH0416547B2 JP H0416547 B2 JPH0416547 B2 JP H0416547B2 JP 59234387 A JP59234387 A JP 59234387A JP 23438784 A JP23438784 A JP 23438784A JP H0416547 B2 JPH0416547 B2 JP H0416547B2
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- trimethylaluminum
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、熱、光化学反応を用いた気相反応
方法（以下CVD法という）により窒化アルミニ
ウム、例えば半導体エレクトロニクス用のパツシ
ベイシヨン被膜またはゲイト絶縁膜を作製する方
法に関する。
方法（以下CVD法という）により窒化アルミニ
ウム、例えば半導体エレクトロニクス用のパツシ
ベイシヨン被膜またはゲイト絶縁膜を作製する方
法に関する。
この発明は有機アルミニウムと窒化物気体との
光化学反応を行わしめることにより、従来公知の
SiH4とNH3により作製された窒化珪素に比べて
光学的エネルギバンド巾を大きく（窒化珪素は約
5.0eV）約7eVを有せしめた窒化アルミニウムを
作製する方法に関する。
光化学反応を行わしめることにより、従来公知の
SiH4とNH3により作製された窒化珪素に比べて
光学的エネルギバンド巾を大きく（窒化珪素は約
5.0eV）約7eVを有せしめた窒化アルミニウムを
作製する方法に関する。
この発明はアルミニウムの有機化合物例えはト
リメチルアルミニウム（（CH3）3Al）、またはトリ
エチルアルミニウム（（C2H5）3Al）を用い、加え
てアンモニア（NH3）、ヒドラジン（N2H4）、窒
化弗素（NF3、N2F4）を加えることにより窒化
アルミニウム（以下AlNとも略記する）を800℃
以下の温度好ましくは100〜500℃例えば300℃で
形成する方法に関する。
リメチルアルミニウム（（CH3）3Al）、またはトリ
エチルアルミニウム（（C2H5）3Al）を用い、加え
てアンモニア（NH3）、ヒドラジン（N2H4）、窒
化弗素（NF3、N2F4）を加えることにより窒化
アルミニウム（以下AlNとも略記する）を800℃
以下の温度好ましくは100〜500℃例えば300℃で
形成する方法に関する。
従来、窒化アルミニウム膜を作製せんとするに
は、グロー放電法を用いたプラズマ気相反応方法
により塩化アルミニウム（AlCl3）とアンモニア
（NH3）とを反応せしめ、200〜400℃の基板温度
にて被膜を作製していた。
は、グロー放電法を用いたプラズマ気相反応方法
により塩化アルミニウム（AlCl3）とアンモニア
（NH3）とを反応せしめ、200〜400℃の基板温度
にて被膜を作製していた。
しかしかかる窒化アルミニウム膜は、その膜内
に金属アルミニウムの不対結合手、珪素のクラス
タが残存することにより、電気的絶縁性に対しバ
ラツキを有し、耐圧低下を生ずる。
に金属アルミニウムの不対結合手、珪素のクラス
タが残存することにより、電気的絶縁性に対しバ
ラツキを有し、耐圧低下を生ずる。
さらに残留塩素がMOS.IC等のフアイナル・コ
ーテイングとして用いるときに腐食の原因となつ
てしまつた。加えて金属アルミニウムのクラスタ
のため、紫外光の透光性が十分でなかつた。この
ため、Egが約7eVを有し、かつ紫外光の透光性
に優れた窒化アルミニウムが求められていた。
ーテイングとして用いるときに腐食の原因となつ
てしまつた。加えて金属アルミニウムのクラスタ
のため、紫外光の透光性が十分でなかつた。この
ため、Egが約7eVを有し、かつ紫外光の透光性
に優れた窒化アルミニウムが求められていた。
このためには、従来より公知の窒化珪素に関し
ても、Egが約5eVしかなく、また珪素クラスタ
の残存により十分でなかつた。これらの原因のた
め半導体の作製過程におけるフアイナルコーテイ
ングが材料として不十分であつた。
ても、Egが約5eVしかなく、また珪素クラスタ
の残存により十分でなかつた。これらの原因のた
め半導体の作製過程におけるフアイナルコーテイ
ングが材料として不十分であつた。
本発明はかかる目的のため、有機アルミニウム
時に好ましくはAl（CH3）3（トリメチルアルミニウ
ムという）とアンモニア（NH3）を用いること
により、特に300nｍ以下の波長の紫外光を照射
した光気相反応法を用いることにより窒化アルミ
ニウムを作製し半導体装置の保護膜として応用せ
んとするものである。
時に好ましくはAl（CH3）3（トリメチルアルミニウ
ムという）とアンモニア（NH3）を用いること
により、特に300nｍ以下の波長の紫外光を照射
した光気相反応法を用いることにより窒化アルミ
ニウムを作製し半導体装置の保護膜として応用せ
んとするものである。
その主たる反応式は
Al（CH3）3＋NH3AlN＋4CH4
である。
その基礎物性は以下の如くである。
分子量 72.09
純度 99.9998％（Alとして）
密度 0.752ｇ／ml（20℃）
融点 15.3℃
蒸気圧 温度（℃） 蒸気圧（mmHg）
20 9.2
80 157
127 760
以下に図面に従つて本発明を記す。
第１図は、本発明に用いられた光CVDまたは
熱CVD装置の概要を示す。
熱CVD装置の概要を示す。
図面において、反応容器または真空容器１は石
英からなつている。基板２はハロゲンヒータ３で
下側から加熱されたホルダ２２上に配設され、室
温〜900℃好ましくは200〜500℃例えば350℃に加
熱されている。ドーピング系は流量計６，２６、
バルブ７よりなり、アンモニアおよび窒素はそれ
ぞれ９，１０より供給される。さらにこの窒化物
気体は分解反応をしても気体であるため、反応室
の窓の内側にノズルより吹きつけ、紫外光照射に
より光励起がなされた気体を下側の基板表面に１
６に示されるようにふき下ろすようにした。加え
て分解反応をした時固体となるトリメチルアルミ
ニウムまたはその反応物が石英窓の表面に至らな
いようにするための効果をも有せしめた。
英からなつている。基板２はハロゲンヒータ３で
下側から加熱されたホルダ２２上に配設され、室
温〜900℃好ましくは200〜500℃例えば350℃に加
熱されている。ドーピング系は流量計６，２６、
バルブ７よりなり、アンモニアおよび窒素はそれ
ぞれ９，１０より供給される。さらにこの窒化物
気体は分解反応をしても気体であるため、反応室
の窓の内側にノズルより吹きつけ、紫外光照射に
より光励起がなされた気体を下側の基板表面に１
６に示されるようにふき下ろすようにした。加え
て分解反応をした時固体となるトリメチルアルミ
ニウムまたはその反応物が石英窓の表面に至らな
いようにするための効果をも有せしめた。
またトリメチルアルミニウム（Al（CH3）3
（MP15.3℃））は室温で液体であるため、バブラ
２０に充填されている。このトリメチルアルミニ
ウムに対し窒素を１１よりバブルさせた。このバ
ブラ２０により反応室１に至るまでは100℃に流
量計２６を含む加熱させ、配管内壁へのトリメチ
ルアルミニウムの吸着を防いだ。さらにこのトリ
メチルアルミニウムはノズルより１７に示される
ように基板側に吹きつけるようにした。
（MP15.3℃））は室温で液体であるため、バブラ
２０に充填されている。このトリメチルアルミニ
ウムに対し窒素を１１よりバブルさせた。このバ
ブラ２０により反応室１に至るまでは100℃に流
量計２６を含む加熱させ、配管内壁へのトリメチ
ルアルミニウムの吸着を防いだ。さらにこのトリ
メチルアルミニウムはノズルより１７に示される
ように基板側に吹きつけるようにした。
かくしてトリメチルアルミニウムとアンモニア
は反応室にて初めて混合し、光励起をして反応を
させた。加えて反応性気体が石英窓に付着しない
ようにした。
は反応室にて初めて混合し、光励起をして反応を
させた。加えて反応性気体が石英窓に付着しない
ようにした。
さらに排気口８より圧力調整バルブ１２、スト
ツプバルブ１３をへて、真空ポンプ１４より排気
させた。光化学反応させるため、300nｍ以下の
波長の発生ランプ（低圧水銀ランプ、ウシオ電機
製、UL1−45EL2−Ｎ−１）４を10本及びそれに
伴う電源系５を用いた。さらにこのランプ室２８
を排気系に連結し、真空引きした。このランプ室
に反応性気体の逆流を防ぐため、２４より窒素ガ
スを若干導入し、ヒータ２５にて600℃に加熱し
分解した。さらにランプ室２８は反応室１と同じ
圧力として窓の石英ガラス２６が破損しないよう
なバルブ２７にて調整した。さらに加えて、かく
すると発生源より反応室に至る前に大気中の水蒸
気により184nｍの短波長光の吸収損を防ぐこと
ができた。さらに基板２、ホルダ２２の加熱用の
ハロゲン加熱ヒータ３が反応空間１の下側に設け
られている。
ツプバルブ１３をへて、真空ポンプ１４より排気
させた。光化学反応させるため、300nｍ以下の
波長の発生ランプ（低圧水銀ランプ、ウシオ電機
製、UL1−45EL2−Ｎ−１）４を10本及びそれに
伴う電源系５を用いた。さらにこのランプ室２８
を排気系に連結し、真空引きした。このランプ室
に反応性気体の逆流を防ぐため、２４より窒素ガ
スを若干導入し、ヒータ２５にて600℃に加熱し
分解した。さらにランプ室２８は反応室１と同じ
圧力として窓の石英ガラス２６が破損しないよう
なバルブ２７にて調整した。さらに加えて、かく
すると発生源より反応室に至る前に大気中の水蒸
気により184nｍの短波長光の吸収損を防ぐこと
ができた。さらに基板２、ホルダ２２の加熱用の
ハロゲン加熱ヒータ３が反応空間１の下側に設け
られている。
以下にその実施例を示す。
実施例 １
この実施例はトリメチルアルミニウムとアンモ
ニアとの光化学反応により窒化アルミニウムを半
導体基板上に作製せんとしたものである。
ニアとの光化学反応により窒化アルミニウムを半
導体基板上に作製せんとしたものである。
第１図において、ヒータ３にて基板を500℃以
下に加熱して窒化アルミニウム膜を形成するため
の半導体ICが形成されたフアイナルコーテイン
グ用の珪素基板２をヒータ上方のホルダ２２上に
配設している。さらにバルブ７を開にしてアンモ
ニアを導入した。さらにトリメチルアルミニウム
をトリメチルアルミニウム／NH3≒１／５とし
て導入した。反応容器圧力は、0.1〜100torrの範
囲例えば10torrとした。すると反応管内に窒化ア
ルミニウムが184nｍおよび254nｍの紫外光の照
射による光CVD法において水銀増感を用いるこ
となく2.1〓／秒の成長速度で得ることができた。
この被膜成長速度は3torrとすると1.4〓／秒と減
少した。
下に加熱して窒化アルミニウム膜を形成するため
の半導体ICが形成されたフアイナルコーテイン
グ用の珪素基板２をヒータ上方のホルダ２２上に
配設している。さらにバルブ７を開にしてアンモ
ニアを導入した。さらにトリメチルアルミニウム
をトリメチルアルミニウム／NH3≒１／５とし
て導入した。反応容器圧力は、0.1〜100torrの範
囲例えば10torrとした。すると反応管内に窒化ア
ルミニウムが184nｍおよび254nｍの紫外光の照
射による光CVD法において水銀増感を用いるこ
となく2.1〓／秒の成長速度で得ることができた。
この被膜成長速度は3torrとすると1.4〓／秒と減
少した。
この反応生成物を0.2μｍの厚さとしてIR（赤外
線吸収スペクトル）で調べたところ、900cm-1に
巾広の大きな吸収が見られ、窒化アルミニウム膜
であることが判明した。さらに本発明方法におい
て重要なことは、かかる窒化アルミニウム膜の作
製に対してはトリメチルアルミニウムもアンモニ
アも300nｍ以下の光で励起されるため、水銀を
用いる必要がない。さらにこの窒化アルミニウム
膜は熱伝導率が窒化珪素より約５倍も優れている
ため、ICにおいてICチツプ内の局部加熱を防ぐ
ことができる。さらにその光学的エネルギバンド
巾が約7eV（177nｍ）もあるため、紫外光（184n
ｍおよび254nｍ）を透過させることができる。
このため、窓にたとえ窒化アルミニウムが付着し
ても、紫外光を反応性気体に到達させない、いわ
ゆるバリアにならないという特長を有する。また
窒化アルミニウムは窒化物であるため、ナトリユ
ーム等のアルカリイオンに対するバリア効果を同
時に期待でき、IC等の半導体素子のフアイナル
コーテイング材料として理想的であつた。
線吸収スペクトル）で調べたところ、900cm-1に
巾広の大きな吸収が見られ、窒化アルミニウム膜
であることが判明した。さらに本発明方法におい
て重要なことは、かかる窒化アルミニウム膜の作
製に対してはトリメチルアルミニウムもアンモニ
アも300nｍ以下の光で励起されるため、水銀を
用いる必要がない。さらにこの窒化アルミニウム
膜は熱伝導率が窒化珪素より約５倍も優れている
ため、ICにおいてICチツプ内の局部加熱を防ぐ
ことができる。さらにその光学的エネルギバンド
巾が約7eV（177nｍ）もあるため、紫外光（184n
ｍおよび254nｍ）を透過させることができる。
このため、窓にたとえ窒化アルミニウムが付着し
ても、紫外光を反応性気体に到達させない、いわ
ゆるバリアにならないという特長を有する。また
窒化アルミニウムは窒化物であるため、ナトリユ
ーム等のアルカリイオンに対するバリア効果を同
時に期待でき、IC等の半導体素子のフアイナル
コーテイング材料として理想的であつた。
実施例 ２
この実施例はトリメチルアルミニウムとアンモ
ニアとの熱反応により窒化アルミニウム被膜を単
結晶珪素基板上に作製した。その方法は実施例１
と同様の装置を用いた。基板温度は600〜900℃例
えば800℃、圧力2torr、トリメチルアルミニウ
ム／NH3≒１／８とした。
ニアとの熱反応により窒化アルミニウム被膜を単
結晶珪素基板上に作製した。その方法は実施例１
と同様の装置を用いた。基板温度は600〜900℃例
えば800℃、圧力2torr、トリメチルアルミニウ
ム／NH3≒１／８とした。
この窒化アルミニウム（厚さ1000〓）上に対抗
電極を作り、ダイオード構造として、Ｃ−Ｖ特性
を測定した。その結果、界面準位密度は４×1011
cm-2を得た。また、窒化アルミニウム被膜に直流
電界を加えた場合の破壊電圧は、３×106V／cm
以上を有していた。
電極を作り、ダイオード構造として、Ｃ−Ｖ特性
を測定した。その結果、界面準位密度は４×1011
cm-2を得た。また、窒化アルミニウム被膜に直流
電界を加えた場合の破壊電圧は、３×106V／cm
以上を有していた。
即ち、500℃以下の温度で形成させる窒化アル
ミニウム膜は半導体のパツシベイシヨン膜として
有効である。このためには、本発明方法の有機ア
ルミニウムが紫外光に対し感光性を有する物性を
利用することが有効である。また500〜900℃で高
温で形成し、緻密な被膜となるため、ゲイト電極
絶縁物として窒化アルミニウムまたは窒化アルミ
ニウムとSiO2の２層膜として用いることは有効
である。さらに、RAMのキヤパシタ用の絶縁膜
（誘電膜）としても有効である。
ミニウム膜は半導体のパツシベイシヨン膜として
有効である。このためには、本発明方法の有機ア
ルミニウムが紫外光に対し感光性を有する物性を
利用することが有効である。また500〜900℃で高
温で形成し、緻密な被膜となるため、ゲイト電極
絶縁物として窒化アルミニウムまたは窒化アルミ
ニウムとSiO2の２層膜として用いることは有効
である。さらに、RAMのキヤパシタ用の絶縁膜
（誘電膜）としても有効である。
本発明において、有機アルミニウムを用いる場
合は、メチル基の存在による炭素の被膜内への混
入が心配される。しかしSIMS（二次イオン質量
分析）では１％しかなく、それによる物性劣化は
ないと考えられる。また酸素の混入によりアルミ
ナが同時に形成され得る。しかしその量が10重量
％以下の窒化アルミニウムにおいては熱伝導率は
99％以上の純度の窒化アルミニウムとほぼ同様の
高い値を得た。
合は、メチル基の存在による炭素の被膜内への混
入が心配される。しかしSIMS（二次イオン質量
分析）では１％しかなく、それによる物性劣化は
ないと考えられる。また酸素の混入によりアルミ
ナが同時に形成され得る。しかしその量が10重量
％以下の窒化アルミニウムにおいては熱伝導率は
99％以上の純度の窒化アルミニウムとほぼ同様の
高い値を得た。
本発明において熱CVD法にてトリエチルアル
ミニウムとNH3、トリメチルアルミニウムと
N2H4の反応を用いることは有効である。また、
300nｍ以下の光エネルギの照射による光CVD法
としてエキシス（波長500〜100nｍ）レーザを用
いてもよいことはいうでもない。
ミニウムとNH3、トリメチルアルミニウムと
N2H4の反応を用いることは有効である。また、
300nｍ以下の光エネルギの照射による光CVD法
としてエキシス（波長500〜100nｍ）レーザを用
いてもよいことはいうでもない。
本発明において、光化学反応の励起用に水銀を
同時を混入し、水銀励起法を用いることも可能で
ある。
同時を混入し、水銀励起法を用いることも可能で
ある。
しかし水銀バブラを用いた方法は排気物中に水
銀が残りやすく、公害問題が発生しやすい。
銀が残りやすく、公害問題が発生しやすい。
本発明における窒化物気体として非酸素化物の
弗化窒素（NF3、N2F4）またはその他の非酸化
物のヒドラジン塩を用いてもよい。
弗化窒素（NF3、N2F4）またはその他の非酸化
物のヒドラジン塩を用いてもよい。
第１図は本発明方法を実施するためのCVD装
置の概要を示す。
置の概要を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体ICが形成された珪素基板上に窒化ア
ルミニユーム膜がフアイナルコーテイング膜とし
て設けられたことを特徴とする半導体素子。 ２ 塩素を含まない有機アルミニウムを含む反応
性気体と窒素化物気体との混合反応性気体に熱エ
ネルギと300nｍ以下の波長の光エネルギを加え
ることにより、ICが形成されたフアイナルコー
テイング用珪素基板上に窒化アルミニウムを形成
して、半導体素子の保護膜として機能せしめるこ
とを特徴とする半導体素子保護膜作製方法。 ３ 特許請求の範囲第２項において、塩素を含ま
ないメチルアルミニウムまたはエチルアルミニウ
ムとアンモニア、ヒドラジン、または弗化窒素と
の混合気体に熱エネルギと300nｍ以下の波長の
光エネルギを加えることにより、窒化アルミニウ
ムを形成して半導体素子の保護膜として機能せし
めることを特徴とする半導体素子保護膜作製方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59234387A JPS61113771A (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 窒化アルミニユ−ム作製方法 |
| US06/795,917 US4656101A (en) | 1984-11-07 | 1985-11-07 | Electronic device with a protective film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59234387A JPS61113771A (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 窒化アルミニユ−ム作製方法 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2086150A Division JPH069198B2 (ja) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | 半導体装置 |
| JP8614990A Division JPH0674502B2 (ja) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61113771A JPS61113771A (ja) | 1986-05-31 |
| JPH0416547B2 true JPH0416547B2 (ja) | 1992-03-24 |
Family
ID=16970199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59234387A Granted JPS61113771A (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 窒化アルミニユ−ム作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61113771A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3254072B2 (ja) * | 1994-02-15 | 2002-02-04 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
| US5620906A (en) | 1994-02-28 | 1997-04-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for producing semiconductor device by introducing hydrogen ions |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59126774A (ja) * | 1983-01-10 | 1984-07-21 | Nec Corp | 気相金属堆積装置 |
| JPS59129774A (ja) * | 1983-01-12 | 1984-07-26 | Fuji Xerox Co Ltd | 選択的窒化膜の作製方法 |
-
1984
- 1984-11-07 JP JP59234387A patent/JPS61113771A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59126774A (ja) * | 1983-01-10 | 1984-07-21 | Nec Corp | 気相金属堆積装置 |
| JPS59129774A (ja) * | 1983-01-12 | 1984-07-26 | Fuji Xerox Co Ltd | 選択的窒化膜の作製方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61113771A (ja) | 1986-05-31 |
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Legal Events
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