JPH04297033A - 窒化シリコン膜の形成方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子サイクロトロン
プラズマＣＶＤ装置を用いて集積回路等における層間絶
縁膜や表面保護絶縁膜を形成する際のこれら絶縁膜の形
成方法として、特に絶縁膜が窒化シリコン膜である場合
の膜形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、集積回路等における層間絶縁膜や
表面保護絶縁膜の多くは、プラズマ放電を利用したプラ
ズマＣＶＤ法により形成されている。しかし、このプラ
ズマＣＶＤ法では膜質や配線等による段差部の被覆性等
を確保するために、基板温度を高くする必要があるので
、昇降温の際の熱ストレスにより基板上に形成された配
線や素子に損傷が発生することがあり、問題があった。

【０００３】そこで最近、基板温度が低い場合でも良い
膜質が得られる電子サイクロトロン共鳴（Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ　Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）　プ
ラズマＣＶＤ法が利用され始めている。これは電子サイ
クロトロン共鳴現象により、マイクロ波のエネルギーが
電子に高効率で吸収されることを利用してプラズマを発
生させるものであり、通常のプラズマＣＶＤ法よりも高
いプラズマ密度が生成されるので、基板温度が２００℃
以下でも高品質の膜が得られることによる。

【０００４】この電子サイクロトロン共鳴プラズマＣＶ
Ｄ法によるシリコン窒化膜の形成装置について、図３を
参照して説明する。電子サイクロトロン共鳴プラズマＣ
ＶＤ装置は、プラズマ生成室１０と反応室３０とを有し
、このプラズマ生成室１０には、マイクロ波導入窓２１
を介してマイクロ波導波管２０が接続され、その外側に
励磁コイル４０が配置されている。また反応室３０の内
部には、基板５１を載せる試料台５０が設置され、この
試料台５０の裏側に繋がる排気口６１が設けられている
。

【０００５】第１ガス導入系１１から導入された窒素（
Ｎ２　）ガスは、プラズマ生成室１０内の励磁コイル４
０による磁界中においてマイクロ波導入窓２１を通して
入射したマイクロ波を共鳴吸収し、励起されてプラズマ
状態になる。このようにして生成されたプラズマは励磁
コイル４０が形成する発散磁界の磁界勾配により引き出
されて反応室３０内に流入し、第２ガス導入系３１から
導入されるシラン（ＳｉＨ４　）ガスを分解して基板５
１上に絶縁膜であるシリコン窒化膜を形成する。なお、
高周波電源５２の役割については、以下の〔発明が解決
しようとする課題〕の項で説明する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、電子サイ
クロトロン共鳴（以下ＥＣＲとも記す）プラズマＣＶＤ
装置は、低温下で絶縁膜を堆積できる特長を有するが、
なお、以下のような問題点がある。

【０００７】電子サイクロトロン共鳴により発生するプ
ラズマの密度は、導入されるマイクロ波の空洞共振器と
なっているプラズマ生成室１０内において、そのマイク
ロ波の共振モードや磁界の強度分布から生ずる特有の分
布を有しており、プラズマ生成室１０の中心部から外側
に行くに従いプラズマ密度が低下する傾向になることが
多い。従って、このプラズマが基板５１の表面上に到達
して形成される絶縁膜の厚さも、プラズマ密度を反映し
、その均一性が悪化する。

【０００８】また、絶縁膜は、基板表面の配線等、段差
を有する部分の被覆に用いられることから、段差部を密
に被覆してかつ被覆後の面を平坦に形成する必要があり
、このために、基板５１に高周波電源５２より高周波バ
イアスを印加して基板表面近傍に高周波プラズマを発生
させ、この高周波プラズマにより発生する自己バイアス
効果、即ち高周波プラズマ中の電子とイオンとの移動度
の差に基づいて基板表面に現れる負電位によりプラズマ
中に発生しているイオンを加速し、基板表面に堆積した
薄膜に対してイオン衝撃が与えられ、このイオン衝撃に
より薄膜をスパッタすることができるようになる高周波
プラズマの効果を利用しスパッタと成膜とを平行して行
うバイアススパッタリング法を利用し、平坦化被覆を可
能とする方法が提案されている。そして、この高周波プ
ラズマの自己バイアス効果をより大きくするために膜形
成時の圧力を高くする方法も提案されている。しかし、
自己バイアスによる負電位が大きくなり、イオン衝撃が
強くなると膜の内部応力が増大し、この応力により配線
の断線を引き起こしたり、膜が剥離したり、またイオン
衝撃により素子に損傷が発生しやすいことが判明した。 一方、段差部の被覆性を確保するためには、自己バイア
スとして１００〜２００Ｖ程度は必要とされる。そして
、膜形成時の圧力が５ｍＴｏｒｒ以下の場合、自己バイ
アスを１００〜２００Ｖにするのは不可能であり、図５
に示すように、圧力を２ｍＴｏｒｒとし、自己バイアス
１００〜２００Ｖに向けて高周波電力を増加させて行く
と応力も単調に増加し、この応力が圧縮圧力で−１０×
１０９　ｄｙｎｅ／ｃｍ２　以上になると配線の断線が
極端に多くなることが一般的には知られている。そこで
、イオン衝撃が小さくなり、応力が低減するような膜形
成条件を選ぶと、形成されたＳｉＮ膜の中の水素が増加
し耐薬品性特にふっ酸によるエッチング速度が早くなる
。この傾向は膜形成時の圧力が高くても同じである。す
なわち、ガス圧力を高くした場合には、ガス分子の平均
自由行程が小さくなり、プラズマ生成室内で加速される
電子が電離可能なエネルギーを得る前にガス分子と衝突
するためにプラズマ密度が低下するとともにプラズマの
活性も低下し、水素化シリコン（Ｓｉ−Ｈ）や水素化窒
素（Ｎ−Ｈ）が増加して膜質が低下する。ガス圧力が１
×１０−３Ｔｏｒｒ前後と低い場合には、気体分子の平
均自由行程は約１０ｃｍ程度あるので、プラズマ生成室
で生成された窒素イオンと、電子により活性化されたシ
ラン系の活性種との間での衝突回数がそれぼど多くない
状態で、窒素化シリコン膜の生成が行われるのに対し、
ガス圧力が例えば１×１０−１Ｔｏｒｒ前後になると、
気体分子の平均自由行程は１ｍｍ以下と短くなり、プラ
ズマ生成室で生成された低密度の窒素イオンは、それぞ
れかなりの回数シラン系の活性種あるいはシランと衝突
する。その上、応力が問題にならない程度のバイアス電
位では、基板表面近傍でのプラズマ密度はかなり低いの
でクラスタリング（　粒子が集合して塊状化する現象）
　が起こり、粒状物が発生しそのまま基板に降り積もる
。ここで、高周波バイアスパワーを増加させて基板表面
のプラズマ密度を大きくすると、クラスタとなった粒状
物が再分解し、応力の問題は残るものの良質な膜の形成
が可能となる。そして、このようにして形成された窒化
シリコン膜は、マイクロ波パワーがプラズマ室に作用し
てプラズマ生成室内に中心部から半径方向に密度が減ず
るプラズマを形成し、高周波バイアスパワーが基板周辺
に作用して周辺部に中央部より強い電界を形成すること
から、膜厚分布も良好で粒状形成物もなく、一見良質な
膜に見えるが、マイクロ波パワーと高周波バイアスパワ
ーとの作用する位置が離れているため、膜質の均一性が
損なわれる傾向がある。つまり、基板上の場所によって
はシリコンが多くなったり、逆に窒素が多くなったりし
、膜質に分布が発生する。そしてそれは、屈折率の分布
や耐薬品性の分布となってあらわれる。通常の窒化シリ
コン膜は化学量論的にはＳｉ３　Ｎ４　と１つの化学式
で表されるが、屈性率や耐薬品性に分布があるというこ
とは、シリコンと窒素との結合比に分布があることを意
味する。

【０００９】この発明の目的は、高周波バイアスパワー
を膜剥離や配線の断線等を生じない程度まで小さくした
場合に膜厚分布を均一になし得るガス圧力５０〜２００
ｍＴｏｒｒの範囲で基板面上での膜質，　特に屈折率の
分布をなくし、膜厚分布，　膜質分布ともに均一な窒化
シリコン膜を形成することのできる膜形成の方法、なら
びに、基板表面段差部の平坦化被覆に必要な高周波バイ
アス電位１００〜２００Ｖを発生させるのに必要なガス
圧力のもとで窒化シリコン膜内に生じる応力を、段差部
を構成する配線や素子に損傷を与えない程度に抑えるこ
とのできる膜形成の方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明においては、屈折率の分布をなくする膜形
成の方法として、プラズマ生成領域と、このプラズマ生
成領域と連通状態に接する反応領域との境界面と基板と
の間にＳｉＨ４　ガスを境界近傍の流量が基板近傍流量
の３倍以上となるような流量分布で供給しつつ膜を形成
する方法をとるものとする。そして、プラズマ生成領域
内に導入されるＮ２　ガスあるいは窒素元素を含む化合
物ガスの流量と，　反応領域内に導入されるＳｉＨ４　
ガスの流量との総ガス流量の単位流量，　基板表面の１
ｃｍ２　当たり（２．５〜８．０）×１０−３Ｗの割合
で高周波バイアスパワーを供給するものとする。

【００１１】また、窒化シリコン膜内に生じる応力を、
配線や素子に損傷を与えない程度に抑える膜形成の方法
として、窒素ガスを流量比でシランガスの８〜１２倍供
給しつつ膜形成を行う方法をとるものとする。そして、
この場合、装置内のガス圧力を４０〜１２０ｍＴｏｒｒ
の範囲に保つとともに、高周波バイアスパワーを、プラ
ズマ生成領域と反応領域とに導入される総ガス流量の単
位流量当たり１〜２Ｗ／ｃｃの割合で基板に供給するも
のとする。

【００１２】

【作用】上記手段の作用もしくはそのもたらす効果の理
解を容易にするために、まず、本発明者が、屈折率分布
の均一化に当たり行った実験結果につき説明する。前述
のように、屈折率の分布はシリコンと窒素との結合比の
分布に起因して生ずることから、この結合比が、発散磁
界に沿うＮ２　ガスプラズマの移送路中へのシランガス
の導入の仕方によりどのように変化するかをみるために
、図３におけるプラズマ生成室１０の出口近傍と基板５
１の近傍とにそれぞれ別個にシランガスを導入し、それ
ぞれの場合について基板上に形成された窒化シリコン膜
の屈折率分布を測定した。この結果を図４に示す。図４
の曲線ａは、シランガスをプラズマ生成室の出口近傍に
導入した場合の屈折率分布を示し、曲線ｂはシランガス
を基板近傍に導入した場合の屈折率分布を示す。なお、
いずれの場合にも、基板５１には、高周波電源５２から
、クラスタの分解に十分な大きさの高周波バイアスパワ
ーを供給して膜を形成した。この結果、屈折率の絶対値
は、マイクロ波パワー、Ｎ２　ガス，ＳｉＨ４　ガスそ
れぞれの流量等、成膜条件により上下するが、分布の傾
向は変わらず、プラズマ生成室出口近傍にシランガスを
供給したときは基板中央部の屈折率が大きくなり、基板
近傍にシランガスを供給したときは基板周縁側の屈折率
が大きくなることが分かった。

【００１３】この、屈折率分布をなくするための発明は
、このように屈折率分布が相反する２つの曲線ａ，ｂを
重畳することにより、屈折率の平均化すなわち均一化が
得られることに着目したものである。従って、シランガ
スの供給に際し前記手段の項で示すような流量分布をも
たせると、プラズマ生成領域と反応領域との境界近傍に
供給されたシランガスの多くがマイクロ波バワーによる
高密度，高活性のＮ２ガスプラズマから発生する電子や
窒素イオンにより分解されてシリコンの窒素化が促進さ
れ、窒化シリコンの微粒が発散磁界に沿う電子の移動に
影響されて基板面に広く分布して到達し、基板の中央部
が周縁側よりやや高い屈折率分布を形成する。一方、基
板近傍に供給されたシランガスは、基板に印加さた高周
波バイアスにより、基板表面に高周波プラズマを形成し
てクラスタの再分解や未分解シランガスの直接分解を促
し、飛来する活性な窒素と反応させて窒化シリコン膜を
形成させる。このとき、基板表面への高周波プラズマの
形成による基板の表面電位が作る基板表面の電界は、基
板中央部より周縁側が強くなるために、高周波プラズマ
のプラズマ密度は周縁側が大きくなり、この高周波プラ
ズマにより、基板の中央部より周縁側がやや大きい屈折
率分布が形成される。

【００１４】以上の結果、屈折率が基板中央部と周縁部
とで平均化され、屈折率分布の小さい窒化シリコン膜を
得ることができる。実験の結果によれば、実施例の項で
説明するように、シランガスの流量分布を、プラズマ生
成領域と反応領域との境界近傍の流量が基板近傍の３倍
以上となるようにしたときに、形成された窒化シリコン
膜の屈折率が、要求される屈折率１．９５〜２．０内に
入り、かつ膜厚分布ガ最も小さくなる結果が得られた。

【００１５】また、上記実験において、基板に供給する
高周波バイアスパワーを、Ｎ２　ガスもしくは窒素を含
む化合物ガスとシランガスとの総流量の単位流量，基板
表面の１ｃｍ２　当たり（２．５〜８．０）×１０−３
Ｗの割合としたときに、ガス圧力５０〜２００ｍＴｏｒ
ｒの範囲で膜厚が均一化されるとともに、クラスタの再
分解やシランガスの分解が良好に行われて良質で膜厚，
屈折率分布の均一な膜が得られ、かつ発生した窒素やシ
ランイオンの衝撃による過大な膜の内部応力や下地のダ
メージの発生が防止されることが分かった。

【００１６】次に、窒化シリコン膜内に生ずる応力を、
基板に形成された配線や素子に損傷を与えない程度に抑
える膜形成の方法として、窒素ガスを流量比でシランガ
スの８〜１２倍供給しつつ膜形成を行う方法とした根據
となる実験結果につき説明する。レアのウエーハに対し
ては、窒素ガスとシランガスとの流量比を１：１に近づ
けると確かに膜質はよくなり、特に圧力が数十ｍＴｏｒ
ｒ程度に高いと特に良好となる。しかし、ウエーハ面上
に配線等による凹凸があると、流量比が１：１に近い場
合、高周波バイアスが１００〜２００Ｖ程度になるよう
に高周波バイアスパワーを供給したとき、応力が過大に
なってしまう。他方、窒素ガスの流量がシランガスの流
量に対して多すぎると、気相中でクラスタが形成され、
ウエーハ上の膜が粒々のものとなり、膜の内部応力は小
さくなるものの、膜が隙間だらけのものになり、緻密さ
に欠け、耐薬品性が低下する。そこで、膜の緻密さと内
部応力とが両立する窒素ガスとシランガスとの流量比を
実験で求めた結果、高周波バイアス１００〜２００Ｖの
もとで膜の緻密さと内部応力とが両立する流量比として
８〜１２が得られた。そして、膜形成時に、圧力領域を
４０〜１２０ｍＴｏｒｒとし、装置内に導入されるガス
の総流量に対して高周波バイアスパワーを１〜２Ｗ／ｃ
ｃの割合で基板に供給することにより、膜の内部応力を
過大にすることなく基板表面に１００〜２００Ｖの高周
波バイアス電位が得られることが確認された。

【００１７】

【実施例】図１に本発明の方法により屈折率，膜厚，膜
質が均一な窒化シリコン膜を形成する電子サイクロトロ
ンプラズマＣＶＤ装置の構成例を示す。図において、図
３と同一の部材には同一符号を付して説明を省略する。 反応室３０の内側には、内壁面に複数のガス放出口が形
成された二重円筒状筒体が、図２のように２個軸方向に
重ねて配され、プラズマ生成室１０寄りの二重円筒状筒
体３０１のガス放出口３１１はプラズマ生成室１０の出
口直下にガスを放出する位置に形成され、基板５１寄り
の二重円筒状筒体３０２のガス放出口３１２は基板の直
前にガスを放出する位置に形成されている。そして、各
二重円筒状筒体の内部空間には、共通のシランガス源か
ら、それぞれガス流量の制御可能なマスフローメータ３
１３，３１４を介してシランガスが供給され、この供給
されたシランガスがガス放出口３１１，３１２からプラ
ズマ生成室１０の出口と基板５１との間に供給される。 成膜時には、マスフローメータ３１３を通過するガス流
量がマスフローメータ３１４を通過するガス流量の３倍
以上となるように流量設定値が調整される。以下、この
ように構成された電子サイクロトロンプラズマＣＶＤ装
置を用いて窒化シリコン膜を形成したときの成膜条件の
２つの実施例ならびにこの２つの実施例のそれぞれと対
比される，互いに別の成膜条件例と，各成膜条件のもと
で得られた窒化シリコン膜の膜厚分布および屈折率分布
について説明する。

【００１８】（１）成膜条件１（実施例１）：第１ガス
導入系１１から導入されるＮ２　ガスの流量を５０ｃｃ
／ｍｉｎ（標準状態換算値，以下同じ）とし、第２ガス
導入系３１からマスフローメータ３１３を介してガス放
出口３１１からプラズマ生成室出口直下に供給するシラ
ンガスの流量を１６ｃｃ／ｍｉｎ　，マスフローメータ
３１４を介してガス放出口３１２から基板表面近傍に供
給するシランガスの流量を５ｃｃ／ｍｉｎとし、導波管
２０を通してプラズマ生成室１０に導入するマイクロ波
パワーを１．５ｋＷ，　ガス圧力を８０ｍＴｏｒｒ，高
周波電源５２から基板５１に供給する高周波バイアスパ
ワーを基板表面の１ｃｍ２　当たり０．６７Ｗとして窒
化シリコン膜を形成したところ、直径８インチのシリコ
ン基板上で、膜厚分布は±４．２％，屈折率の平均値は
２．００で分布は±３．０％であった。

【００１９】（２）成膜条件２：シランガスの反応室内
への導入を、ガス放出出口３１１だけから流量を２１ｃ
ｃ／ｍｉｎ　として行い、他の条件は成膜条件１と同じ
にして窒化シリコン膜を形成したところ、膜厚分布は±
４．６％，屈折率の平均値は２．０２で分布は±７．０
％であった。

【００２０】（３）成膜条件３（実施例２）：Ｎ２　ガ
スの流量を１００ｃｃ／ｍｉｎ　と増加させ、他の条件
は成膜条件１と同じにして窒化シリコン膜を形成したと
ころ、膜厚分布は±４．７％，屈折率の平均値は１．９
５で分布は±３．０％であった。

【００２１】（４）成膜条件４：シランガスの反応室内
への導入を、ガス放出口３１２だけから流量を２１ｃｃ
／ｍｉｎ　として行い、他の条件は成膜条件３と同じに
して窒化シリコン膜を形成したところ、膜厚分布は±５
．２％，屈折率の平均値は１．９３で分布は±９．３％
であった。

【００２２】このように、ガス圧力に応じて均一な膜厚
が得られる高周波バイアスパワーを基板に供給しながら
、シランガスを、プラズマ生成室出口と基板との間で流
量分布をもたせて供給することにより、膜厚，屈折率と
もに均一性のよい窒化シリコン膜を得ることができる。 そして、ガス圧力５０〜２００ｍＴｏｒｒの範囲では、
基板に、Ｎ２　ガスとシランガスとの総流量の単位流量
，基板表面の１ｃｍ２　当たり（２．５〜８．０）×１
０−３Ｗの割合で高周波バイアスパワーを供給すること
により、膜厚，　屈折率の分布の均一性が維持されると
ともに形成された窒化シリコン膜に粒状物が存在せず、
また膜の剥離も生じないことが確認された。

【００２３】次に、基板表面段差部の平坦化被覆に必要
な高周波バイアス電位１００〜２００Ｖを発生させるの
に必要なガス圧力のもとで窒化シリコン膜内に生じる応
力を、段差部を構成する配線や素子に損傷を与えない程
度に抑えることのできる膜形成の方法の一実施例として
、膜形成時の圧力を６０ｍＴｏｒｒとした場合につき、
図３を参照しながら説明する。

【００２４】まず、図３の装置を用いて窒化シリコン膜
を形成する際の装置の運転条件につき説明する。試料台
５０に基板５１を載置し、プラズマ室１０および反応室
３０内を充分排気した上で、基板温度を２００℃以下、
通常は５０〜１５０℃に自動調整し、窒素ガスをプラズ
マ室１０に、シランガスを反応室３０に導入する。この
とき、窒素ガスがシランガスに対し流量比で８〜１２倍
となるように、かつかかる雰囲気ガスの装置内圧力が４
０〜１２０ｍＴｏｒｒとなるようにそれぞれのガス流量
を調整する。

【００２５】そこで、試料台５０に載置する基板５１に
８インチ径のものを用い、装置内圧力が６０ｍＴｏｒｒ
となるようにそれぞれのガス流量を調整し、基板５１に
供給する高周波バイアスパワーを変化させて窒化シリコ
ン膜を形成し、膜内に生じた応力を測定した所、図６に
示すように、高周波バイアスパワーが総ガス流量の単位
流量当たり２．５Ｗ／ｃｃでは膜応力が−１０×１０９
　ｄｙｎｅ／ｃｍ２　以上となり、供給パワーを低下さ
せると膜応力も低下する結果が得られた。しかし、他の
膜質，　例えば屈折率や耐薬品性等は供給パワーが大き
い場合と同等の値が維持された。

【００２６】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明においては
、高周波電源を備えた電子サイクロトロンプラズマＣＶ
Ｄ装置を用いて屈折率ならびに膜厚の均一な窒化シリコ
ン膜を形成する際の膜形成方法を、プラズマ生成領域と
反応領域との境界と基板との間にシランガスを該境界近
傍の流量が基板近傍の流量の３倍以上となる流量分布で
供給して膜を形成する方法としたので、プラズマ生成室
出口側に供給されたシランガスによる屈折率の分布と基
板側に供給されたシランガスによる屈折率の分布とが相
補って分布が均一化される。そして、ガス圧力が５０〜
２００ｍＴｏｒｒとして窒化シリコン膜を形成する際に
、基板に供給する高周波バイアスバワーを、Ｎ２　ガス
とシランガスとの総流量の単位流量，　基板表面の１ｃ
ｍ２　当たり（２．５〜８．０）×１０−３Ｗの割合と
することにより、膜厚分布が均一化されるとともに屈折
率分布の均一性が維持され、かつ形成された窒化シリコ
ン膜内に粒状物が存在せず、また膜剥離が生じることも
なく、良質な窒化シリコン膜を得ることができる。

【００２７】また、窒化シリコン膜の形成に当たり、窒
素ガスの流量をシランガス流量の８〜１２倍としたので
、基板表面段差部の平坦被覆に必要な高周波バイアス電
位１００〜２００Ｖのもとで、必要な膜の緻密さと膜内
応力とを両立させることができるようになった。そして
、この条件での膜形成を、４０〜１２０ｍＴｏｒｒの圧
力領域で行うようにするとともに、基板に総ガス流量の
単位流量当たり１〜２Ｗ／ｃｃの割合で高周波バイアス
パワーを供給することにより、段差部の平坦被覆に必要
な高周波バイアス電位１００〜２００Ｖを、膜内応力を
−１０×１０９　ｄｙｎｅ／ｃｍ２　以下に保った状態
で発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法により膜厚および屈折率の分布が
一様な窒化シリコン膜を形成する電子サイクロトロンプ
ラズマＣＶＤ装置の構成例を示す概念図

【図２】図１の
装置における第２ガス導入系の部分斜視図

【図３】従来の方法により窒化シリコン膜を形成する電
子サイクロトロンプラズマＣＶＤ装置の構成例を示す概
念図

【図４】反応室内シランガス導入位置の違いによる屈折
率分布の相違を示す線図

【図５】装置内のガス圧を２ｍＴｏｒｒとしたときの高
周波バイアスパワーと窒化シリコン膜内応力との関係を
示す線図

【図６】窒素ガスとシランガスとの流量比を本発明によ
る流量比とし、装置内ガス圧を６０ｍＴｏｒｒとして窒
化シリコン膜を形成したときの，高周波バイアスパワー
と膜応力との関係を示す線図

【符号の説明】

１０　　　　プラズマ生成室（プラズマ生成領域）１１
　　　　第１ガス導入系 ３０　　　　反応室（反応領域） ３１　　　　第２ガス導入系 ３１１　　　　ガス放出口 ３１２　　　　ガス放出口 ３１３　　　　マスフローメータ ３１４　　　　マスフローメータ ５１　　　　基板 ５２　　　　高周波電源

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラズマ生成領域と、このプラズマ生成領
   域と連通状態に接する反応領域と、高周波電源とを備え
   た電子サイクロトロンプラズマＣＶＤ装置を用い、プラ
   ズマ生成領域に窒素の単体ガスまたは窒素元素を有する
   化合物ガスを導入，プラズマ化して反応領域へ流出させ
   つつ反応領域にシランガスを導入して、高周波電源から
   高周波バイアスパワーが供給される反応室内の基板上に
   窒化シリコン膜を形成する際の膜形成方法であって、プ
   ラズマ生成領域と反応領域との境界と基板との間にシラ
   ンガスを該境界近傍の流量が基板近傍の流量の３倍以上
   となる流量分布で供給することを特徴とする窒化シリコ
   ン膜の形成方法。
2. 【請求項２】請求項第１項に記載の窒化シリコン膜の形
   成方法において、窒化シリコン膜をガス圧力５０〜２０
   ０ｍＴｏｒｒの範囲で形成するときに、プラズマ生成領
   域と反応領域とに導入される総ガス流量の単位流量，基
   板表面の１ｃｍ２　当たり（２．５〜８．０）×１０−
   ３Ｗの割合で高周波バイアスパワーを基板に供給するこ
   とを特徴とする窒化シリコン膜の形成方法。
3. 【請求項３】プラズマ生成領域と、このプラズマ生成領
   域と連通状態に接する反応領域と、高周波電源とを備え
   た電子サイクロトロンプラズマＣＶＤ装置を用い、プラ
   ズマ生成領域に窒素の単体ガスまたは窒素元素を有する
   化合物ガスを導入，　プラズマ化して反応領域へ流出さ
   せつつ反応領域にシランガスを導入して、高周波電源か
   ら高周波バイアスパワーが供給される反応室内の基板上
   に窒化シリコン膜を形成する際の膜形成方法であって、
   窒素ガスを流量比でシランガスの８〜１２倍供給しつつ
   膜形成を行うことを特徴とする窒化シリコン膜の形成方
   法。
4. 【請求項４】請求項第３項に記載の窒化シリコン膜形成
   方法において、電子サイクロトロンプラズマＣＶＤ装置
   内のガス圧力を４０〜１２０ｍＴｏｒｒの範囲に保つと
   ともに、高周波バイアスパワーを、プラズマ生成領域と
   反応領域とに導入される総ガス流量の単位流量当たり１
   〜２Ｗ／ｃｃの割合で基板に供給しつつ膜形成を行うこ
   とを特徴とする窒化シリコン膜の形成方法。