JPH0463278A - 汎用性のある機能性窒化シリコン膜の形成方法 - Google Patents
汎用性のある機能性窒化シリコン膜の形成方法Info
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- JPH0463278A JPH0463278A JP17272990A JP17272990A JPH0463278A JP H0463278 A JPH0463278 A JP H0463278A JP 17272990 A JP17272990 A JP 17272990A JP 17272990 A JP17272990 A JP 17272990A JP H0463278 A JPH0463278 A JP H0463278A
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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】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、半導体素子の製造等に用いられる汎用性のあ
る絶縁性窒化シリコン薄膜の形成方法に関する。
る絶縁性窒化シリコン薄膜の形成方法に関する。
現在、SiO□(シリコン酸化)膜、PSG(Phos
phosilicate glass ;りんガラス)
膜、BSG(borosilicate glass;
ポロンガラス)膜、As5G(arsenosilic
ate glass;ひ素ガラス)膜、5iiNt(シ
リコン窒化)膜、AfzOa(アルミナ)膜で知られて
いるこれらの絶縁膜は、主に半導体デバイス製造プロセ
ス、特にLSIの製造プロセスにおいて用途に応した使
い方がされている。そして、これらの絶縁膜の生成方法
は各種のCVD法により形成されている。
phosilicate glass ;りんガラス)
膜、BSG(borosilicate glass;
ポロンガラス)膜、As5G(arsenosilic
ate glass;ひ素ガラス)膜、5iiNt(シ
リコン窒化)膜、AfzOa(アルミナ)膜で知られて
いるこれらの絶縁膜は、主に半導体デバイス製造プロセ
ス、特にLSIの製造プロセスにおいて用途に応した使
い方がされている。そして、これらの絶縁膜の生成方法
は各種のCVD法により形成されている。
例えば、S i 3 N 4膜は、S i H,(モノ
ノラン)とN Hy (アンモニア)などのl昆合ガス
を用い、数T orrの圧力の下で750〜950℃に
加部した31基板の上に熱分解によって堆積しご以下、
この方法を“LP−CVD法(低圧CVD法)と称し、
該方法により形成された膜を“LPSi3N< ”と
称す。〕、選択酸化用マスクやキャパシタ絶縁膜として
用いられている。
ノラン)とN Hy (アンモニア)などのl昆合ガス
を用い、数T orrの圧力の下で750〜950℃に
加部した31基板の上に熱分解によって堆積しご以下、
この方法を“LP−CVD法(低圧CVD法)と称し、
該方法により形成された膜を“LPSi3N< ”と
称す。〕、選択酸化用マスクやキャパシタ絶縁膜として
用いられている。
またSiN膜は、例えばS i H4(モノンラン)と
N H3(アンモニア)やNZ(窒素)との混合ガスを
0. I Torr台の圧力の下コンデンサー型の平行
平板電極間に導入し、この電極に高周波電圧を印加して
プラズマを発生させ、これらのガスを励起・分解し、2
50〜300℃に加熱した基板上に堆積しく以下、この
方法を“P−CVD法(プラズマCVD法)”と称し、
該方法により形成された膜を“P−5iN”と称す。)
、半導体素子のバシベーノヨン膜として用いられている
。
N H3(アンモニア)やNZ(窒素)との混合ガスを
0. I Torr台の圧力の下コンデンサー型の平行
平板電極間に導入し、この電極に高周波電圧を印加して
プラズマを発生させ、これらのガスを励起・分解し、2
50〜300℃に加熱した基板上に堆積しく以下、この
方法を“P−CVD法(プラズマCVD法)”と称し、
該方法により形成された膜を“P−5iN”と称す。)
、半導体素子のバシベーノヨン膜として用いられている
。
更にPSG膜は、例えばS i H,(モノンラン)と
02(酸素)やNo(亜酸化窒素)にPH3(フォスフ
イン)のようなドーピングガスを添加した混合ガスを用
い、1〜760 Torrの圧力の下で350〜450
℃に加勢した基板表面上に熱分解によって堆積しC以下
、この方法を°LP又はAP−CVD法(低圧又は高圧
CVD法)”と称し、この方法により形成された膜を“
LP又はAP−PSG”と称す。〕、眉間絶縁膜として
用いられている。
02(酸素)やNo(亜酸化窒素)にPH3(フォスフ
イン)のようなドーピングガスを添加した混合ガスを用
い、1〜760 Torrの圧力の下で350〜450
℃に加勢した基板表面上に熱分解によって堆積しC以下
、この方法を°LP又はAP−CVD法(低圧又は高圧
CVD法)”と称し、この方法により形成された膜を“
LP又はAP−PSG”と称す。〕、眉間絶縁膜として
用いられている。
しかしながら、L P S ii N aやLP又は
APPSGの場合は基板加勢温度が高温であるために、
不純物分布を乱しやすい;長時間行うと熱誘起欠陥を起
こしやすい、等の問題がある。またPSiNの場合には
、イオン衝撃による基板のダメージのために電気的特性
を劣化させてしまう。
APPSGの場合は基板加勢温度が高温であるために、
不純物分布を乱しやすい;長時間行うと熱誘起欠陥を起
こしやすい、等の問題がある。またPSiNの場合には
、イオン衝撃による基板のダメージのために電気的特性
を劣化させてしまう。
プラズマ特有の挿入反応によって生ずる大きな応力は、
素子の高集積化に伴って微細化するAl配線のストレス
マイグレーンヨンによる断線の原因になる;P−5iN
膜の少なくない水素コンタミネーションは電気的特性の
変動要因になる;等の問題がある。
素子の高集積化に伴って微細化するAl配線のストレス
マイグレーンヨンによる断線の原因になる;P−5iN
膜の少なくない水素コンタミネーションは電気的特性の
変動要因になる;等の問題がある。
更に、P−3iNとI−P 5izN、とは同種の膜
であるにもかかわらず、夫々に要請される性能が大きく
異なっているため、全く異なった製造装置を用いなけれ
ばならない。
であるにもかかわらず、夫々に要請される性能が大きく
異なっているため、全く異なった製造装置を用いなけれ
ばならない。
ところで最近、非対称容量結合型RFプラズマで原料ガ
スを分解反応させ、光の照射された基板上に成膜する方
法(以下、“混成励起CVD法“とする。)が提案され
ている。この方法によれば光照射による基板の温度上昇
は300℃で、応力はLP 5iiNaの場合の11
5に減少し、水素含有率等の他の膜質の面ではLP−3
jzNaの場合と同等の膜が得られたため、得られた膜
はLPS i3 N mが用いられる用途に充分適用で
きるものである。しかし、P−5iNが使われているパ
ノヘーシaン膜として用いるためには、応力が引張であ
るので不充分である。
スを分解反応させ、光の照射された基板上に成膜する方
法(以下、“混成励起CVD法“とする。)が提案され
ている。この方法によれば光照射による基板の温度上昇
は300℃で、応力はLP 5iiNaの場合の11
5に減少し、水素含有率等の他の膜質の面ではLP−3
jzNaの場合と同等の膜が得られたため、得られた膜
はLPS i3 N mが用いられる用途に充分適用で
きるものである。しかし、P−5iNが使われているパ
ノヘーシaン膜として用いるためには、応力が引張であ
るので不充分である。
本発明は、上述の従来の混成励起CVD法における諸問
題を解決し、各種の特性に冨み、汎用性のある窒化ソリ
2コン絶縁膜の形成を可能にする成膜方法を提供するこ
とを目的とするものである。
題を解決し、各種の特性に冨み、汎用性のある窒化ソリ
2コン絶縁膜の形成を可能にする成膜方法を提供するこ
とを目的とするものである。
すなわち、本発明の王たる目的は、LOGO3(Loc
al oxidation of S 1licon)
マスクやキャパシタ絶縁膜を得るについてLP−CVD
法よりも優れている混成励起CVD法を用い、パンヘー
ンヨン膜としても好適に使用することのできるSiN膜
、S i * N−膜等の絶縁膜の形成を可能にする方
法を提供することにある。
al oxidation of S 1licon)
マスクやキャパシタ絶縁膜を得るについてLP−CVD
法よりも優れている混成励起CVD法を用い、パンヘー
ンヨン膜としても好適に使用することのできるSiN膜
、S i * N−膜等の絶縁膜の形成を可能にする方
法を提供することにある。
本発明者は、従来の混成励起CVD法における問題を解
決し、上述の目的を達成する混成励起CVD法を確立す
べく鋭意研究を重ねた結果、第1図に示すように基板へ
の光照射の照度を下げて膜中の水素含有率を制御する場
合、得られる膜の圧縮応力と咳膜の成膜時基板に対して
照射する光の照度との間には第2図に示す関係があるこ
とを見い出し、この知見に基づいて更に検討したところ
、成膜用基板に対して照射する光の照度を下げて成膜す
る膜中の水素の含有量を制御するようにする場合、バシ
ヘーノヨン膜として好適なストレスフリーのSiN膜ま
たはS i z N 4膜が形成できる知見を得るに至
った。
決し、上述の目的を達成する混成励起CVD法を確立す
べく鋭意研究を重ねた結果、第1図に示すように基板へ
の光照射の照度を下げて膜中の水素含有率を制御する場
合、得られる膜の圧縮応力と咳膜の成膜時基板に対して
照射する光の照度との間には第2図に示す関係があるこ
とを見い出し、この知見に基づいて更に検討したところ
、成膜用基板に対して照射する光の照度を下げて成膜す
る膜中の水素の含有量を制御するようにする場合、バシ
ヘーノヨン膜として好適なストレスフリーのSiN膜ま
たはS i z N 4膜が形成できる知見を得るに至
った。
本発明は該知見に基づいて更なる研究を行った結果完成
に至ったものであり、その骨子とするところは、成膜用
の原料ガスをプラズマで分解すると同時に堆積膜を形成
する基板の表面に光を照度を変化させながら照射して成
膜を行うことを特徴とする汎用性のある機能性窒化ンリ
コン膜の形成方法である。
に至ったものであり、その骨子とするところは、成膜用
の原料ガスをプラズマで分解すると同時に堆積膜を形成
する基板の表面に光を照度を変化させながら照射して成
膜を行うことを特徴とする汎用性のある機能性窒化ンリ
コン膜の形成方法である。
以下、本発明の方法について、図面を用いて詳しく説明
するが、本発明はこれにより何隻限定されるものではな
い。
するが、本発明はこれにより何隻限定されるものではな
い。
第1図は、本発明の方法を実施するのに通した混成励起
CVD法による絶縁膜形成装置の典型的1例を示すもの
であり、図中、1は高周波電圧を印加しプラズマを発生
させるRF’f;i極、2は光源、3は楕円ミラー、4
はNDフィルターのような減光素子、5は基板、6は基
板保持具、7は基板保持具を回転させるための回転機構
、8は原料ガス導入管、9は排気孔である。
CVD法による絶縁膜形成装置の典型的1例を示すもの
であり、図中、1は高周波電圧を印加しプラズマを発生
させるRF’f;i極、2は光源、3は楕円ミラー、4
はNDフィルターのような減光素子、5は基板、6は基
板保持具、7は基板保持具を回転させるための回転機構
、8は原料ガス導入管、9は排気孔である。
mW置を用いた膜形成方法は以下のようにして行われる
。
。
すなわち、まず、排気孔9に連通ずる排気手段(図示せ
ず)により装置内の成膜室を排気する。
ず)により装置内の成膜室を排気する。
こうしたところへ、原料ガス導入管8を介して原料ガス
を導入し、RF電極1に高周波電圧を印加し、プラズマ
を発生させる。光f12から発生した光は、楕円ミラー
3によって反射され、減光素子4に達する。減光素子4
により照度調整された光は基板5表面に到達し、プラズ
マによって分解して発生した活性種により基板5上に薄
膜が形成される。なお、基板5は基板保持具6に載置さ
れており、該基板保持具6を回転機構7によって回転せ
しめることにより、複数の基板5.5.・・・の上に均
一な堆積膜が形成できる。
を導入し、RF電極1に高周波電圧を印加し、プラズマ
を発生させる。光f12から発生した光は、楕円ミラー
3によって反射され、減光素子4に達する。減光素子4
により照度調整された光は基板5表面に到達し、プラズ
マによって分解して発生した活性種により基板5上に薄
膜が形成される。なお、基板5は基板保持具6に載置さ
れており、該基板保持具6を回転機構7によって回転せ
しめることにより、複数の基板5.5.・・・の上に均
一な堆積膜が形成できる。
実施班上
第1図に示す装置を用い、基板としてシリコン基板を用
いた。また、原料ガスとしては、窒素ガスを240sc
cm、 モノンランガスを403CCO1流し、成膜
室内の操作圧は1O−2Torrに保った。更に、RF
電極lには13.56MHzの高周波電圧をlkW印加
し、光源2としてXeランプを用い、減光素子4として
NDフィルターを用い、基板5に照度0.35W/−の
光を照射した。
いた。また、原料ガスとしては、窒素ガスを240sc
cm、 モノンランガスを403CCO1流し、成膜
室内の操作圧は1O−2Torrに保った。更に、RF
電極lには13.56MHzの高周波電圧をlkW印加
し、光源2としてXeランプを用い、減光素子4として
NDフィルターを用い、基板5に照度0.35W/−の
光を照射した。
こうして、5分間膜形成を行ったところ、ノリコン基板
上にSiN膜が6500±200人の厚さに形成された
。
上にSiN膜が6500±200人の厚さに形成された
。
得られた膜について特性を評価したところ、密度2.8
g/cm’、緩衝フン酸によるエツチング速度100人
/sin、水素含有率10原子%、内部応力4 X 1
0@dyn /CIJ圧縮のストレスフリーであり、従
来のP−CVD法により形成される膜(密度2,0〜2
.8g/口3、エツチング速度200〜300人/si
n、水素含有率15〜40原子%、内部応力1〜8 X
10’ dyn /c11!圧縮)よりも優れたパシ
ヘーシゴン用として最適なSiN膜が形成されたことが
明らかとなった。
g/cm’、緩衝フン酸によるエツチング速度100人
/sin、水素含有率10原子%、内部応力4 X 1
0@dyn /CIJ圧縮のストレスフリーであり、従
来のP−CVD法により形成される膜(密度2,0〜2
.8g/口3、エツチング速度200〜300人/si
n、水素含有率15〜40原子%、内部応力1〜8 X
10’ dyn /c11!圧縮)よりも優れたパシ
ヘーシゴン用として最適なSiN膜が形成されたことが
明らかとなった。
次に、NDフィルターをはずした以外は、前述の操作と
同様の操作を行い、基板5上に0.6W/−の光を照射
し、同様の評価を行った。その結果、密度3.1g/a
m’、エツチング速度10人/min、水素含有率5原
子%、内部応力3xlO9dyn/d引張であり、従来
のLP−CVD法により得られる膜(密度2.8〜3.
1 g/a++3、エツチング速度10〜15人/si
n、水素含有率5原子%、内部応力1.2〜1.8 X
1010dyn /−引張)よりも優れたSi3N、
膜であることが判明した。
同様の操作を行い、基板5上に0.6W/−の光を照射
し、同様の評価を行った。その結果、密度3.1g/a
m’、エツチング速度10人/min、水素含有率5原
子%、内部応力3xlO9dyn/d引張であり、従来
のLP−CVD法により得られる膜(密度2.8〜3.
1 g/a++3、エツチング速度10〜15人/si
n、水素含有率5原子%、内部応力1.2〜1.8 X
1010dyn /−引張)よりも優れたSi3N、
膜であることが判明した。
以上の実施例からも明らかなように、同一の装置を用い
ても光照度を変えるだけで、複数の用途に対応し、それ
ぞれの用途に適した膜が形成し得ることが判明した。
ても光照度を変えるだけで、複数の用途に対応し、それ
ぞれの用途に適した膜が形成し得ることが判明した。
前述のごとく、本発明の方法によれば、光照度を変更す
るという簡単な操作によって、複数の用途に対応し、そ
れぞれの用途について従来のCVD法によるよりも優れ
たSiNまたはS i z N 4等の機能性薄膜形成
が可能となる。
るという簡単な操作によって、複数の用途に対応し、そ
れぞれの用途について従来のCVD法によるよりも優れ
たSiNまたはS i z N 4等の機能性薄膜形成
が可能となる。
第1図は、成膜時照射する光の照度と形成される膜中の
水素含有率の関係を示したグラフである。 第2図は、成膜時照射する光の照度と形成される膜の圧
縮応力の関係を示すグラフである。 第3図は、本発明の方法を実施するのに適した混成励起
CVD法による薄膜形成装置の典型的1例を示す模式的
断面図である。 第3図において、1・・RF電極、2・・・光源、3・
・・楕円ミラー、4・・・減光素子、5・・・基板、6
・・・基板保持具、7・・・回転機構、8・・・原料ガ
ス導入管、9・・・排気孔。
水素含有率の関係を示したグラフである。 第2図は、成膜時照射する光の照度と形成される膜の圧
縮応力の関係を示すグラフである。 第3図は、本発明の方法を実施するのに適した混成励起
CVD法による薄膜形成装置の典型的1例を示す模式的
断面図である。 第3図において、1・・RF電極、2・・・光源、3・
・・楕円ミラー、4・・・減光素子、5・・・基板、6
・・・基板保持具、7・・・回転機構、8・・・原料ガ
ス導入管、9・・・排気孔。
Claims (1)
- 成膜用の原料ガスをプラズマで分解すると同時に、堆積
膜を形成する基板の表面に光を照度を変化させながら照
射して成膜を行うことを特徴とする汎用性のある機能性
窒化シリコン膜の形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17272990A JPH0463278A (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | 汎用性のある機能性窒化シリコン膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17272990A JPH0463278A (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | 汎用性のある機能性窒化シリコン膜の形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0463278A true JPH0463278A (ja) | 1992-02-28 |
Family
ID=15947245
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17272990A Pending JPH0463278A (ja) | 1990-07-02 | 1990-07-02 | 汎用性のある機能性窒化シリコン膜の形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0463278A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015515744A (ja) * | 2012-03-09 | 2015-05-28 | エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドAir Products And Chemicals Incorporated | ディスプレイ・デバイスのためのバリア材料 |
-
1990
- 1990-07-02 JP JP17272990A patent/JPH0463278A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015515744A (ja) * | 2012-03-09 | 2015-05-28 | エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドAir Products And Chemicals Incorporated | ディスプレイ・デバイスのためのバリア材料 |
JP2017022385A (ja) * | 2012-03-09 | 2017-01-26 | エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドAir Products And Chemicals Incorporated | ディスプレイ・デバイスのためのバリア材料 |
JP2017195376A (ja) * | 2012-03-09 | 2017-10-26 | バーサム マテリアルズ ユーエス,リミティド ライアビリティ カンパニー | ディスプレイ・デバイスのためのバリア材料 |
US10319862B2 (en) | 2012-03-09 | 2019-06-11 | Versum Materials Us, Llc | Barrier materials for display devices |
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