JPH0691065B2 - Plasma CVD method - Google Patents
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- JPH0691065B2 JPH0691065B2 JP60284962A JP28496285A JPH0691065B2 JP H0691065 B2 JPH0691065 B2 JP H0691065B2 JP 60284962 A JP60284962 A JP 60284962A JP 28496285 A JP28496285 A JP 28496285A JP H0691065 B2 JPH0691065 B2 JP H0691065B2
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Description
【発明の詳細な説明】 イ） 産業上の利用分野 本発明はプラズマCVD装置を用いたシリコン酸化膜及び
シリコン窒化膜の気相成長（以上CVDと称す）法に関す
る。The present invention relates to a vapor phase growth (hereinafter referred to as CVD) method of a silicon oxide film and a silicon nitride film using a plasma CVD apparatus.
ロ） 従来の技術 電子サイクロトロン共鳴（以上ECRと称す）プラズマCVD
装置はシリコン酸化膜、シリコン窒化膜を150℃以下の
低温で生成可能であるため、近年注目されつつある。こ
のような、ECRプラズマCVD装置は、Extended Abstracts
of the 16th Conference on Solid State Devices and
Materials,Kobe.1984 第459頁乃至第462頁にあるよう
にプラズマ室に酸素又は窒素等を供給するとともにこの
プラズマ室内に磁界及びマイクロ波で酸素又は窒素プラ
ズマを生成し、シランガスと混合してデポジション室内
のウェハ上に供給して、シリコン酸化膜やシリコン窒化
膜を形成することが行なわれる。ところで、こうしたプ
ラズマCVD装置を用いて、半導体ウェハ上にシリコン酸
化膜と、シリコン窒化膜の二層構造の保護膜を作ること
が考えられている。こうした場合、最初プラズマ室で酸
素プラズマを発生させ、これとシランガスを反応させ
て、ウェハ上にシリコン酸化膜を形成した後、プラズマ
室で窒素プラズマを発生させ、これとシランガスを反応
させて上記シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を生成し
ている。B) Conventional technology Electron cyclotron resonance (above ECR) plasma CVD
Since the device can generate a silicon oxide film and a silicon nitride film at a low temperature of 150 ° C. or less, it has been attracting attention in recent years. Such ECR plasma CVD equipment is
of the 16th Conference on Solid State Devices and
Materials, Kobe. 1984, pages 459 to 462, oxygen or nitrogen is supplied to the plasma chamber, and oxygen or nitrogen plasma is generated in the plasma chamber by a magnetic field and microwaves, and the oxygen or nitrogen plasma is mixed with the silane gas to generate a deionized gas. It is supplied onto the wafer in the position chamber to form a silicon oxide film or a silicon nitride film. By the way, it has been considered to use such a plasma CVD apparatus to form a protective film having a two-layer structure of a silicon oxide film and a silicon nitride film on a semiconductor wafer. In such a case, first, oxygen plasma is generated in the plasma chamber, and this is reacted with silane gas to form a silicon oxide film on the wafer, then nitrogen plasma is generated in the plasma chamber, and this is reacted with silane gas to cause the above-mentioned silicon. A silicon nitride film is formed on the oxide film.
ハ） 発明が解決しようとする問題点 ところで、このように連続的にプラズマCVDを行う場
合、酸素プラズマの発生と窒素プラズマの発生を連続し
て行うため、酸素プラズマ発生時にプラズマ室壁面に付
着した酸素原子が、窒素プラズマ発生時に不純物として
まざり込み、ウェハ上に形成される窒化シリコンに酸素
がまざり膜質の低下が生じると云う問題があった。C) Problems to be solved by the invention By the way, in the case of performing continuous plasma CVD as described above, since oxygen plasma and nitrogen plasma are continuously generated, they adhere to the plasma chamber wall surface when oxygen plasma is generated. There is a problem that oxygen atoms are mixed in as impurities when nitrogen plasma is generated, and oxygen is mixed in silicon nitride formed on the wafer, resulting in deterioration of film quality.
ニ） 問題点を解決するための手段 本発明は、プラズマを発生するプラズマ室と、該プラズ
マ室の開口部を介して該プラズマ室からプラズマが供給
されるデポジション室と、該デポジション室に供給され
たプラズマにシランガスを供給するシランガス供給部
と、上記デポジション室内に配置されたウェハ上に供給
される上記開口部からのプラズマを遮断可能な遮断部材
と、からなるプラズマCVD装置において、上記プラズマ
室から供給される酸素プラズマと上記シランガス供給部
から供給されるシランガスとを反応させて上記ウェハ上
にシリコン酸化膜を形成した後、上記プラズマ室から供
給される窒素プラズマと上記シランガス供給部から供給
されるシランガスとを反応させて上記シリコン酸化膜上
にシリコン窒化膜を形成するプラズマCVD法であって、 上記プラズマ室から上記デポジション室に酸素プラズマ
を供給すると共に上記シランガス供給部から該酸素プラ
ズマにシランガスを供給して、上記デポジション室内の
ウェハ上にシリコン酸化膜を形成する工程と、 上記工程の後、上記シランガス供給部からのシランガス
供給を停止すると共に上記遮断部材を上記開口部と上記
シリコン酸化膜が形成されたウェハの間に移動させて該
シリコン酸化膜上への上記開口部からのプラズマ供給を
遮断できる状態とし、該遮断により該シリコン酸化膜の
表面にプラズマが当って該表面が荒れるのを防止しつつ
上記プラズマ室内に発生させた上記シリコン窒化膜の構
成元素である窒素からなる窒素プラズマにより該プラズ
マ室内に付着した酸素を排出する工程と、 上記工程の後に、上記遮断部材を移動させて上記プラズ
マ室から上記デポジション室に窒素プラズマを供給する
と共に上記シランガス供給部から該窒素プラズマにシラ
ンガスを供給して、上記ウェハ上に形成されたシリコン
酸化膜上にシリコン窒化膜を形成する工程と、を備えた
ことを特徴とする。D) Means for Solving the Problems The present invention relates to a plasma chamber for generating plasma, a deposition chamber to which plasma is supplied from the plasma chamber through an opening of the plasma chamber, and the deposition chamber. A silane gas supply unit for supplying silane gas to the supplied plasma, and a blocking member capable of blocking plasma from the opening provided on the wafer arranged in the deposition chamber, a plasma CVD apparatus comprising: After forming a silicon oxide film on the wafer by reacting the oxygen plasma supplied from the plasma chamber with the silane gas supplied from the silane gas supply unit, the nitrogen plasma supplied from the plasma chamber and the silane gas supply unit Plasma CVD method for forming a silicon nitride film on the silicon oxide film by reacting with the supplied silane gas There is a step of supplying a silane gas to the oxygen plasma from the silane gas supply unit while supplying oxygen plasma from the plasma chamber to the deposition chamber, and forming a silicon oxide film on the wafer in the deposition chamber, After the step, the silane gas supply from the silane gas supply unit is stopped and the blocking member is moved between the opening and the wafer having the silicon oxide film formed thereon to form the opening on the silicon oxide film. The plasma supply from the inside of the plasma chamber can be interrupted, and nitrogen, which is a constituent element of the silicon nitride film, is generated in the plasma chamber while preventing the surface of the silicon oxide film from being hit by plasma due to the interruption. Discharging the oxygen adhering to the inside of the plasma chamber by the nitrogen plasma consisting of The material is moved to supply the nitrogen plasma from the plasma chamber to the deposition chamber, and the silane gas is supplied to the nitrogen plasma from the silane gas supply unit to form a silicon nitride film on the silicon oxide film formed on the wafer. And a step of forming.
ホ） 作用 本発明は、ウェハ上にシリコン酸化膜を形成する工程
後、シランガス供給部からのシランガス供給を停止する
と共に遮断部材を開口部と上記シリコン酸化膜が形成さ
れたウェハの間に移動させて該シリコン酸化膜上への上
記開口部からのプラズマ供給を遮断できる状態とし、該
遮断により該シリコン酸化膜の表面にプラズマが当って
該表面が荒れるのを防止しつつプラズマ室内に発生させ
たシリコン窒化膜の構成元素である窒素からなる窒素プ
ラズマにより該プラズマ室内に付着した酸素を排出する
ので、シリコン酸化膜の表面にプラズマが当ってシリコ
ン酸化膜の表面が荒れるのを防止できると共に、窒素プ
ラズマにより酸素プラズマ発生時にプラズマ室内に付着
した酸素を排出でき、しかも窒素プラズマ発生に起因し
た窒素は、プラズマ室内に付着しても窒素はシリコン窒
化膜を構成する元素でありシリコン窒化膜の不純物にな
らない。この結果、シリコン酸化膜上に形成されるシリ
コン窒化膜は精度の高い膜質のものが出来る。従って、
ウェハ上の保護膜として非常に有用である。(E) Action In the present invention, after the step of forming the silicon oxide film on the wafer, the silane gas supply from the silane gas supply unit is stopped and the blocking member is moved between the opening and the wafer on which the silicon oxide film is formed. The plasma supply from the opening to the silicon oxide film was interrupted so that plasma was generated in the plasma chamber while preventing the plasma from hitting the surface of the silicon oxide film and roughening the surface. Oxygen adhering to the inside of the plasma chamber is discharged by nitrogen plasma composed of nitrogen, which is a constituent element of the silicon nitride film, so that it is possible to prevent plasma from hitting the surface of the silicon oxide film and roughening the surface of the silicon oxide film. Oxygen adhering to the inside of the plasma chamber can be exhausted by the plasma when oxygen plasma is generated. Be attached to the plasma chamber nitrogen is not a impurity is silicon nitride film an element contained in the silicon nitride film. As a result, the silicon nitride film formed on the silicon oxide film can be of high quality. Therefore,
Very useful as a protective film on a wafer.
ヘ） 実施例 図は本発明プラズマCVD法に用いられるECRプラズマCVD
装置を示し、（１）はプラズマ室、（２）はこのプラズ
マ室にN2、O2、Ar等のガスを供給するガス供給管、
（３）は上記プラズマ室（１）にマイクロ波を供給する
導波管、（４）はこのプラズマ室（１）内に一定の状態
の磁界を発生するコイルであって、このコイル（４）及
びプラズマ室（１）は冷却水で冷却されている。（５）
は上記プラズマ室に設けられた開口部、（６）はこの開
口部（５）を介してプラズマ室と結ばれたデポジション
室であり、上記開口部（５）と対向する状態で試料とな
るウェハ（７）が配置される。（８）はこのデポジショ
ン室（６）を真空に引くための排気口、（９）はプラズ
マ室（１）開口（５）近傍のデポジション室（６）内に
配されたリング状のシランガス供給部を示しリング内周
側に多数の孔（図示せず）が設けられていてシランガス
が吹き出すようになっている。（10）は上記開口部
（５）とウェハ（７）の間を閉じたり開いたりするスラ
イド式シャッタ（遮断部材）であって、具体的にはステ
ンレスで形成されている。F) Example The figure shows ECR plasma CVD used in the plasma CVD method of the present invention
The apparatus is shown, (1) is a plasma chamber, (2) is a gas supply pipe for supplying a gas such as N 2 , O 2 or Ar to the plasma chamber,
Reference numeral (3) is a waveguide for supplying microwaves to the plasma chamber (1), and reference numeral (4) is a coil for generating a constant magnetic field in the plasma chamber (1). The plasma chamber (1) is cooled with cooling water. (5)
Is an opening provided in the plasma chamber, and (6) is a deposition chamber connected to the plasma chamber through the opening (5), which serves as a sample in a state of facing the opening (5). The wafer (7) is placed. (8) is an exhaust port for evacuating the deposition chamber (6), and (9) is a ring-shaped silane gas placed in the deposition chamber (6) near the opening (5) of the plasma chamber (1). A large number of holes (not shown) are provided on the inner peripheral side of the ring showing the supply part so that the silane gas is blown out. Reference numeral (10) is a slide shutter (blocking member) that closes or opens between the opening (5) and the wafer (7), and is specifically made of stainless steel.
このようなECRプラズマCVD装置を用いて、シリコン酸化
膜及びシリコン窒化膜を連続成長させる場合について説
明する。まずウェハ（７）をデポジション室内に配置
し、デポジション室（６）を１×10-6torr程度の真空に
引く。その後、シャッタ（10）を開けた状態でプラズマ
室（１）にO2ガスを20sccm/分の割合で送りながら、こ
のプラズマ室（１）に2.45GH300wのマイクロ波とコイル
（４）に18Aの直流電流を流して生成される定磁界を供
給し、酸素プラズマを発生させると同時にシランガス供
給部（９）から20sccm/分のシランガスを発生させる。
この状態を６分続けるとウェハ（７）表面に3000Å厚の
シリコン酸化膜が形成される。次にシランガスの供給を
停止するとともに、シャッタ（10）を閉じ、プラズマ室
（１）内にN2を15sccm/分、マイクロ波を2.45GH2、500w
の条件で供給して、定磁界形成のためコイル（４）に流
す電流を18Aに保った状態でプラズマ室（１）内を洗浄
する。このとき、上記シャッタ（10）があるためウェハ
（７）表面のシリコン酸化膜にプラズマが当たって、表
面が荒れることはなく、プラズマ室（１）からは酸化膜
形成時に付着した酸素が排出される。それからシャッタ
（10）を開け、マイクロ波及び磁界の条件はそのまま
で、プラズマ室（１）へ供給するN2を20sccm/分に増加
させるとともにシランガスも20sccm/分の割合で供給を
再開する。この状態を２分間続けることで1000Å厚のシ
リコン窒化膜が上記酸化膜上に形成される。また、この
窒化膜形成時は、先のプラズマ室（１）の洗浄により窒
素プラズマ内に酸素プラズマがまざることはなく、酸素
等の不純物の含まれない緻密な膜が形成される。A case of continuously growing a silicon oxide film and a silicon nitride film using such an ECR plasma CVD apparatus will be described. First, the wafer (7) is placed in the deposition chamber, and the deposition chamber (6) is evacuated to a vacuum of about 1 × 10 −6 torr. After that, with the shutter (10) open, while feeding O 2 gas to the plasma chamber (1) at a rate of 20 sccm / min, a microwave of 2.45GH300w was supplied to the plasma chamber (1) and a current of 18A was applied to the coil (4). A constant magnetic field generated by passing a direct current is supplied to generate oxygen plasma and simultaneously generate 20 sccm / min of silane gas from the silane gas supply unit (9).
If this state is continued for 6 minutes, a 3000 Å thick silicon oxide film is formed on the surface of the wafer (7). Next, the supply of silane gas was stopped, the shutter (10) was closed, and N 2 was contained in the plasma chamber (1) at 15 sccm / min and microwave was 2.45 GH 2 , 500 w.
Under the conditions described above, the inside of the plasma chamber (1) is cleaned while the current flowing through the coil (4) for forming a constant magnetic field is kept at 18A. At this time, due to the presence of the shutter (10), the silicon oxide film on the surface of the wafer (7) is not hit by the plasma and the surface is not roughened, and the oxygen adhering during the formation of the oxide film is discharged from the plasma chamber (1). It Then, the shutter (10) is opened, the N 2 supplied to the plasma chamber (1) is increased to 20 sccm / min, and the supply of silane gas is restarted at a rate of 20 sccm / min while maintaining the microwave and magnetic field conditions. By continuing this state for 2 minutes, a 1000 Å thick silicon nitride film is formed on the oxide film. Further, at the time of forming this nitride film, oxygen plasma is unavoidably contained in the nitrogen plasma due to the cleaning of the plasma chamber (1), and a dense film containing no impurities such as oxygen is formed.
尚、こうした洗浄時間と、その後に形成されるシリコン
窒化膜の膜質を屈折率と20℃における緩衡フッ酸（BH
F、50％HF:40％NH4F＝15:85）によるエッチング速度を
測定することにより評価すると次のようになった。The cleaning time, the film quality of the silicon nitride film formed after that, and the refractive index and buffer hydrofluoric acid (BH
F, 50% HF: 40% NH 4 F = 15: 85) evaluated by measuring the etching rate.
高温（800℃〜900℃）のCVD（SiH4＋NH3）で形成した緻
密な膜質の良いシリコン窒化膜が屈折率2.00、エッチン
グ速度10Å／分であるから、10分以上の洗浄を行えば膜
質の良い窒化膜が得られることがわかる。 A dense, high-quality silicon nitride film formed by high-temperature (800 ℃ -900 ℃) CVD (SiH 4 + NH 3 ) has a refractive index of 2.00 and an etching rate of 10Å / min. It can be seen that a good nitride film can be obtained.
ト） 発明の効果 本発明は、ウェハ上にシリコン酸化膜を形成する工程
後、シランガス供給部からのシランガス供給を停止する
と共に遮断部材を開口部と上記シリコン酸化膜が形成さ
れたウェハの間に移動させて該シリコン酸化膜上への上
記開口部からのプラズマ供給を遮断できる状態とし、該
遮断により該シリコン酸化膜の表面にプラズマが当って
該表面が荒れるのを防止しつつプラズマ室内に発生させ
たシリコン窒化膜の構成元素である窒素からなる窒素プ
ラズマにより該プラズマ室内に付着した酸素を排出する
ので、シリコン酸化膜の表面にプラズマが当ってシリコ
ン酸化膜の表面が荒れるのを防止できると共に、窒素プ
ラズマにより酸素プラズマ発生時にプラズマ室内に付着
した酸素を排出でき、しかも窒素プラズマ発生に起因し
た窒素は、プラズマ室内に付着しても窒素はシリコン窒
化膜を構成する元素でありシリコン窒化膜の不純物にな
らない。この結果、シリコン酸化膜上に形成されるシリ
コン窒化膜は精度の高い膜質のものが出来る。従って、
ウェハ上の保護膜として非常に有用である。The effect of the present invention is that, after the step of forming the silicon oxide film on the wafer, the silane gas supply from the silane gas supply unit is stopped and a blocking member is provided between the opening and the wafer on which the silicon oxide film is formed. Generated in the plasma chamber while preventing the plasma supply to the silicon oxide film from the opening to be interrupted by the movement so as to prevent the surface of the silicon oxide film from being hit by plasma and being roughened. Oxygen adhering to the inside of the plasma chamber is discharged by the nitrogen plasma composed of nitrogen, which is the constituent element of the silicon nitride film, so that the surface of the silicon oxide film can be prevented from being roughened by the plasma hitting the surface of the silicon oxide film. Oxygen adhering to the inside of the plasma chamber can be discharged when oxygen plasma is generated by nitrogen plasma, and moreover, it is caused by the generation of nitrogen plasma. Containing the nitrogen is not a impurity of the silicon nitride film is an element contained in the silicon nitride film is also attached to the plasma chamber. As a result, the silicon nitride film formed on the silicon oxide film can be of high quality. Therefore,
Very useful as a protective film on a wafer.
図は本発明プラズマCVD法に用いられるECRプラズマCVD
装置の断面模式図である。 （１）……プラズマ室、（２）……ガス供給管、（３）
……導波管、（４）……コイル、（５）……開口部、
（６）……デポジション室、（７）……ウェハ、（８）
……排気口、（９）……シランガス供給部、（10）……
シャッタ。The figure shows the ECR plasma CVD used in the plasma CVD method of the present invention.
It is a cross-sectional schematic diagram of an apparatus. (1) …… Plasma chamber, (2) …… Gas supply pipe, (3)
...... Waveguide, (4) …… Coil, (5) …… Aperture,
(6) …… Deposition chamber, (7) …… Wafer, (8)
...... Exhaust port, (9) …… Silane gas supply part, (10) ……
Shutter.
Claims (1)
ズマ室の開口部を介して該プラズマ室からプラズマが供
給されるデポジション室と、該デポジション室に供給さ
れたプラズマにシランガスを供給するシランガス供給部
と、上記デポジション室内に配置されたウェハ上に供給
される上記開口部からのプラズマを遮断可能な遮断部材
と、からなるプラズマCVD装置において、上記プラズマ
室から供給される酸素プラズマと上記シランガス供給部
から供給されるシランガスとを反応させて上記ウェハ上
にシリコン酸化膜を形成した後、上記プラズマ室から供
給される窒素プラズマと上記シランガス供給部から供給
されるシランガスとを反応させて上記シリコン酸化膜上
にシリコン窒化膜を形成するプラズマCVD法であって、 上記プラズマ室から上記デポジション室に酸素プラズマ
を供給すると共に上記シランガス供給部から該酸素プラ
ズマにシランガスを供給して、上記デポジション室内の
ウェハ上にシリコン酸化膜を形成する工程と、 上記工程の後、上記シランガス供給部からのシランガス
供給を停止すると共に上記遮断部材を上記開口部と上記
シリコン酸化膜が形成されたウェハの間に移動させて該
シリコン酸化膜上への上記開口部からのプラズマ供給を
遮断できる状態とし、該遮断により該シリコン酸化膜の
表面にプラズマが当って該表面が荒れるのを防止しつつ
上記プラズマ室内に発生させた上記シリコン窒化膜の構
成元素である窒素からなる窒素プラズマにより該プラズ
マ室内に付着した酸素を排出する工程と、 上記工程の後に、上記遮断部材を移動させて上記プラズ
マ室から上記デポジション室に窒素プラズマを供給する
と共に上記シランガス供給部から該窒素プラズマにシラ
ンガスを供給して、上記ウェハ上に形成されたシリコン
酸化膜上にシリコン窒化膜を形成する工程と、を備えた
ことを特徴とするプラズマCVD法。1. A plasma chamber for generating plasma, a deposition chamber to which plasma is supplied from the plasma chamber through an opening of the plasma chamber, and a silane gas to the plasma supplied to the deposition chamber. In a plasma CVD apparatus comprising a silane gas supply unit and a blocking member capable of blocking plasma from the opening provided on the wafer arranged in the deposition chamber, oxygen plasma supplied from the plasma chamber. After reacting the silane gas supplied from the silane gas supply section to form a silicon oxide film on the wafer, reacting the nitrogen plasma supplied from the plasma chamber with the silane gas supplied from the silane gas supply section. A plasma CVD method for forming a silicon nitride film on the silicon oxide film, comprising: Supplying oxygen plasma to the deposition chamber and supplying silane gas to the oxygen plasma from the silane gas supply unit to form a silicon oxide film on the wafer in the deposition chamber; and after the process, the silane gas The supply of silane gas from the supply unit can be stopped, and the blocking member can be moved between the opening and the wafer having the silicon oxide film formed thereon to interrupt the plasma supply from the opening onto the silicon oxide film. In this state, the plasma is generated by nitrogen plasma consisting of nitrogen, which is a constituent element of the silicon nitride film, generated in the plasma chamber while preventing the surface of the silicon oxide film from being roughened due to the interruption. A step of discharging oxygen adhering to the inside of the chamber, and after the above step, moving the blocking member to move the plasma chamber Supplying nitrogen plasma to the deposition chamber and supplying silane gas to the nitrogen plasma from the silane gas supply unit to form a silicon nitride film on the silicon oxide film formed on the wafer. The plasma CVD method is characterized by that.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60284962A JPH0691065B2 (en) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | Plasma CVD method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60284962A JPH0691065B2 (en) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | Plasma CVD method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62143430A JPS62143430A (en) | 1987-06-26 |
| JPH0691065B2 true JPH0691065B2 (en) | 1994-11-14 |
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ID=17685330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP60284962A Expired - Fee Related JPH0691065B2 (en) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | Plasma CVD method |
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| Country | Link |
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Family Cites Families (2)
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-
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- 1985-12-18 JP JP60284962A patent/JPH0691065B2/en not_active Expired - Fee Related
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |