JPH0799744B2 - 薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成方法Info
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- JPH0799744B2 JPH0799744B2 JP5332407A JP33240793A JPH0799744B2 JP H0799744 B2 JPH0799744 B2 JP H0799744B2 JP 5332407 A JP5332407 A JP 5332407A JP 33240793 A JP33240793 A JP 33240793A JP H0799744 B2 JPH0799744 B2 JP H0799744B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板等の試料面
に薄膜を形成するプラズマ励起化学気相成長（Plasma E
nhanced CVD ）法を利用した薄膜形成方法に関する。
に薄膜を形成するプラズマ励起化学気相成長（Plasma E
nhanced CVD ）法を利用した薄膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体基板等の試料面に薄膜
を形成するためには、反応容器内に導入した原料ガスに
高周波を印加してプラズマを発生させ、該原料ガスを活
性化させることにより化学反応を促進し、生成した反応
生成物を試料面に堆積させるプラズマ励起化学気相成長
（以下、PECVD という）法が、広く利用されている。
を形成するためには、反応容器内に導入した原料ガスに
高周波を印加してプラズマを発生させ、該原料ガスを活
性化させることにより化学反応を促進し、生成した反応
生成物を試料面に堆積させるプラズマ励起化学気相成長
（以下、PECVD という）法が、広く利用されている。
【０００３】特に、ＡｌまたはＡｌ合金からなる配線間
の層間絶縁膜あるいは配線保護膜（パッシベーション
膜）に使用される窒化膜（ＳｉＮ膜）は、先ず配線素材
の性質（ＡｌまたはＡｌ合金は低融点であるため５００
℃以上の高温処理をすることはできない）に基づき比較
的低温での形成が要求される。この点において、ＰＥＣ
ＶＤ法はエネルギの高いプラズマ状態で反応を起こすの
で、７００℃以上の形成温度が要求される高温熱ＣＶＤ
法と比較すると、例えば４５０℃以下といった大幅な低
温化によるプロセスの表現が可能となる。したがってＰ
ＥＣＶＤ法は、層間絶縁膜あるいはパッシベーション膜
としての薄膜形成を可能にし、デバイスの信頼性向上に
寄与している。
の層間絶縁膜あるいは配線保護膜（パッシベーション
膜）に使用される窒化膜（ＳｉＮ膜）は、先ず配線素材
の性質（ＡｌまたはＡｌ合金は低融点であるため５００
℃以上の高温処理をすることはできない）に基づき比較
的低温での形成が要求される。この点において、ＰＥＣ
ＶＤ法はエネルギの高いプラズマ状態で反応を起こすの
で、７００℃以上の形成温度が要求される高温熱ＣＶＤ
法と比較すると、例えば４５０℃以下といった大幅な低
温化によるプロセスの表現が可能となる。したがってＰ
ＥＣＶＤ法は、層間絶縁膜あるいはパッシベーション膜
としての薄膜形成を可能にし、デバイスの信頼性向上に
寄与している。
【０００４】ＰＥＣＶＤ装置には、平行平板電極型、誘
導コイル型、マイクロ波放電型等があり、それぞれバッ
チ処理式、連続処理式、枚葉式等が開発されている。近
年においては、プロセス安定性、パーティクル（汚染粒
子）対策等の見地から平行平板電極型の枚葉式の装置が
主流となりつつある。また、デバイス集積度の向上によ
り、サブミクロン・スケールに対応したプロセスの開発
が望まれており、これに伴って、薄膜表面の凹凸は、配
線パターンの形成を困難にし歩留まりの低下を招くだけ
でなく、プロセス完了後においても耐湿性といったデバ
イスの信頼性の低下を招くためにこの発生防止は重要な
課題である。
導コイル型、マイクロ波放電型等があり、それぞれバッ
チ処理式、連続処理式、枚葉式等が開発されている。近
年においては、プロセス安定性、パーティクル（汚染粒
子）対策等の見地から平行平板電極型の枚葉式の装置が
主流となりつつある。また、デバイス集積度の向上によ
り、サブミクロン・スケールに対応したプロセスの開発
が望まれており、これに伴って、薄膜表面の凹凸は、配
線パターンの形成を困難にし歩留まりの低下を招くだけ
でなく、プロセス完了後においても耐湿性といったデバ
イスの信頼性の低下を招くためにこの発生防止は重要な
課題である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】近年、更なる大規模集
積回路（ＬＳＩ）の高集積化の実現要求に伴い、ＰＥＣ
ＶＤ法においてもサブミクロン・スケールでの微細化形
成技術の開発が極めて重要になってきた。層間絶縁膜あ
るいは配線保護膜として使用される窒化膜は、デバイス
の高集積化の実現要求により薄膜化が進み、耐湿性面を
考えると更に緻密な膜質が要求されている。
積回路（ＬＳＩ）の高集積化の実現要求に伴い、ＰＥＣ
ＶＤ法においてもサブミクロン・スケールでの微細化形
成技術の開発が極めて重要になってきた。層間絶縁膜あ
るいは配線保護膜として使用される窒化膜は、デバイス
の高集積化の実現要求により薄膜化が進み、耐湿性面を
考えると更に緻密な膜質が要求されている。
【０００６】一方、ＰＥＣＶＤ法により形成される窒化
膜は、従来よりＳｉＨ4 およびＮＨ3 を含む原料ガス系
に高周波電力を印加し、発生されるプラズマ放電中の活
性種の化学反応により形成される。所望膜厚が形成され
た後、高周波電力の印加および原料ガスの供給を順に停
止する。この際に、一時的にＳｉ成分に富んだ反応生成
物が高い成膜レートで形成され、これが基板に堆積する
と表面凹凸の大きい異常成長した薄膜が形成される。薄
膜が層間絶縁膜に使用される態様においては、この表面
凹凸が大きくなると、その後に形成される薄膜の被覆性
が悪化し、配線の断線あるいは配線間のショートを引き
起こしてデバイス歩留まりを低下させるだけでなく、デ
バイス完成後も表面凹凸に影響を受けた薄膜の膜厚が不
均一であるために耐湿性といった信頼性の点からも問題
があった。
膜は、従来よりＳｉＨ4 およびＮＨ3 を含む原料ガス系
に高周波電力を印加し、発生されるプラズマ放電中の活
性種の化学反応により形成される。所望膜厚が形成され
た後、高周波電力の印加および原料ガスの供給を順に停
止する。この際に、一時的にＳｉ成分に富んだ反応生成
物が高い成膜レートで形成され、これが基板に堆積する
と表面凹凸の大きい異常成長した薄膜が形成される。薄
膜が層間絶縁膜に使用される態様においては、この表面
凹凸が大きくなると、その後に形成される薄膜の被覆性
が悪化し、配線の断線あるいは配線間のショートを引き
起こしてデバイス歩留まりを低下させるだけでなく、デ
バイス完成後も表面凹凸に影響を受けた薄膜の膜厚が不
均一であるために耐湿性といった信頼性の点からも問題
があった。
【０００７】本発明は、このような従来のＰＥＣＶＤ法
の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、デ
バイスの更なる高集積化・高信頼性に対応し得る薄膜形
成方法を提供することにある。
の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、デ
バイスの更なる高集積化・高信頼性に対応し得る薄膜形
成方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜形成方法に
よれば、前述の目的は、基板を収容する反応容器内にお
いて、原料ガスに高い周波数を有する第１の電力を印加
し、発生するプラズマ中の活性種同士の化学反応により
形成される反応生成物を基板に成膜するステップと、窒
素化合物を含むガスに高い周波数を有する第２の電力を
印加し、発生するプラズマ中の活性種を原料ガスの残留
活性種に作用するステップとを備えることにより達成さ
れる。あるいは、基板を収容する反応容器内において、
フッ素化合物を含む反応性ガスに高い周波数を有する第
１の電力を印加し、発生したプラズマ中の活性種により
反応容器の内部をクリーニングするステップと、窒素化
合物を含む還元ガスに高い周波数を有する第２の電力を
印加し、発生するプラズマ中の活性種により反応容器内
の残留フッ素成分を除去するステップと、原料ガスに高
い周波数を有する第３の電力を印加し、発生するプラズ
マ中の活性種同士の化学反応により形成される反応生成
物を基板に成膜するステップと、窒素化合物を含むガス
に高い周波数を有する第４の電力を印加し、発生するプ
ラズマ中の活性種を原料ガスの残留活性種に作用するス
テップとを備えることにより達成される。
よれば、前述の目的は、基板を収容する反応容器内にお
いて、原料ガスに高い周波数を有する第１の電力を印加
し、発生するプラズマ中の活性種同士の化学反応により
形成される反応生成物を基板に成膜するステップと、窒
素化合物を含むガスに高い周波数を有する第２の電力を
印加し、発生するプラズマ中の活性種を原料ガスの残留
活性種に作用するステップとを備えることにより達成さ
れる。あるいは、基板を収容する反応容器内において、
フッ素化合物を含む反応性ガスに高い周波数を有する第
１の電力を印加し、発生したプラズマ中の活性種により
反応容器の内部をクリーニングするステップと、窒素化
合物を含む還元ガスに高い周波数を有する第２の電力を
印加し、発生するプラズマ中の活性種により反応容器内
の残留フッ素成分を除去するステップと、原料ガスに高
い周波数を有する第３の電力を印加し、発生するプラズ
マ中の活性種同士の化学反応により形成される反応生成
物を基板に成膜するステップと、窒素化合物を含むガス
に高い周波数を有する第４の電力を印加し、発生するプ
ラズマ中の活性種を原料ガスの残留活性種に作用するス
テップとを備えることにより達成される。
【０００９】
【作用】本発明者は鋭意研究の結果、ＰＥＣＶＤ法によ
り得られる窒化膜表面の凹凸状態が熱窒化膜のそれに比
べて粗い原因が、成膜ステップ終了後のプラズマ停止の
際、原料ガスにおいてＳｉ成分を含む主ガスから得られ
るラジカルあるいはイオン等の寿命が長い活性種と、Ｓ
ｉ成分を含まない従ガスからの寿命が短い活性種とが、
反応室内に存在する割合がプラズマ停止とともに崩れ
る。すなわち、主ガスからの活性種寿命の方が従ガスか
らの活性種寿命に比べて長いので、成膜ステップにおけ
る正常な窒化膜の組成が崩れ、Ｓｉ成分に富んだ、しか
も成膜レートの早いものが異常に成長してしまうことを
見出した。したがって次のステップにおいて主ガスから
の活性種が生存しているとみなされる時間、主ガスの供
給を止めつつ窒素化合物を送り込み、プラズマを発生さ
せ続けることが、上述した問題点の解消に極めて効果的
なことを見出した。
り得られる窒化膜表面の凹凸状態が熱窒化膜のそれに比
べて粗い原因が、成膜ステップ終了後のプラズマ停止の
際、原料ガスにおいてＳｉ成分を含む主ガスから得られ
るラジカルあるいはイオン等の寿命が長い活性種と、Ｓ
ｉ成分を含まない従ガスからの寿命が短い活性種とが、
反応室内に存在する割合がプラズマ停止とともに崩れ
る。すなわち、主ガスからの活性種寿命の方が従ガスか
らの活性種寿命に比べて長いので、成膜ステップにおけ
る正常な窒化膜の組成が崩れ、Ｓｉ成分に富んだ、しか
も成膜レートの早いものが異常に成長してしまうことを
見出した。したがって次のステップにおいて主ガスから
の活性種が生存しているとみなされる時間、主ガスの供
給を止めつつ窒素化合物を送り込み、プラズマを発生さ
せ続けることが、上述した問題点の解消に極めて効果的
なことを見出した。
【００１０】本発明の第１の薄膜形成方法によれば、成
膜するステップが、プラズマ励起された原料ガスの活性
種の化学反応により形成される反応生成物を基板に堆積
することにより薄膜を形成し、作用するステップが、プ
ラズマ励起された窒素化合物を含むガスの活性種と、残
留する原料ガスの活性種とを化学反応させる。したがっ
て、作用するステップにおいて活性種寿命の長い種類の
ガスは、この供給を停止あるいは減量し、他のプラズマ
寿命の短い窒素化合物を含むガスを供給し続け、これに
高い周波数の電力を印加することにより異常な薄膜形成
が抑止される。したがって、形成された窒化膜は、その
表面凹凸が細かい緻密なものになり得る。
膜するステップが、プラズマ励起された原料ガスの活性
種の化学反応により形成される反応生成物を基板に堆積
することにより薄膜を形成し、作用するステップが、プ
ラズマ励起された窒素化合物を含むガスの活性種と、残
留する原料ガスの活性種とを化学反応させる。したがっ
て、作用するステップにおいて活性種寿命の長い種類の
ガスは、この供給を停止あるいは減量し、他のプラズマ
寿命の短い窒素化合物を含むガスを供給し続け、これに
高い周波数の電力を印加することにより異常な薄膜形成
が抑止される。したがって、形成された窒化膜は、その
表面凹凸が細かい緻密なものになり得る。
【００１１】また、本発明者の知見によれば、窒化膜を
形成するＰＥＣＶＤ法において、反応室の内部にある電
極等の治具ないし内壁に形成される堆積物を除去するに
は、ＮＦ3 、ＣＦ4 、Ｃ2 Ｆ6 等のフッ素化合物を用い
たプラズマクリーニングが有効であるが、このフッ素化
合物クリーニングを実施した後、堆積物が除去された表
面においてＦ原子を介した結合により残留してしまい、
これが原因となって、次のステップにて形成される薄膜
中にはフッ素成分が含有されてしまい、窒化膜自体の膜
質が低下してしまうのは防止できなかった。
形成するＰＥＣＶＤ法において、反応室の内部にある電
極等の治具ないし内壁に形成される堆積物を除去するに
は、ＮＦ3 、ＣＦ4 、Ｃ2 Ｆ6 等のフッ素化合物を用い
たプラズマクリーニングが有効であるが、このフッ素化
合物クリーニングを実施した後、堆積物が除去された表
面においてＦ原子を介した結合により残留してしまい、
これが原因となって、次のステップにて形成される薄膜
中にはフッ素成分が含有されてしまい、窒化膜自体の膜
質が低下してしまうのは防止できなかった。
【００１２】これに対して、本発明の第２の薄膜形成方
法によれば、クリーニングするステップ後に、窒素化合
物のプラズマ中に存在する活性種を残留するフッ素成分
あるいはフッ素結合に対して作用させることにより、フ
ッ素成分を含有した反応生成物として除去し、したがっ
て反応室の内部にある電極、治具または反応室の内壁の
表面を活性化することができる。したがって、フッ素化
合物クリーニング後の成膜初期におけるフッ素成分を含
有した（Ｓｉ−Ｆ−Ｎ結合を有する）窒化膜の形成を抑
制する。さらに成膜ステップ終了後、原料ガス成分間の
活性種寿命の相違に基づき形成されるＳｉ成分の豊かな
組成に変化した異常成膜は、成膜終了後も窒素化合物ガ
スを供給し続けプラズマを発生させることにより異常成
長膜の形成を防止することができる。この結果、成膜初
期から終了までの全域にわたって均一な膜質を有すると
ともに成膜表面もきめの細かい緻密な窒化膜を提供し得
る。
法によれば、クリーニングするステップ後に、窒素化合
物のプラズマ中に存在する活性種を残留するフッ素成分
あるいはフッ素結合に対して作用させることにより、フ
ッ素成分を含有した反応生成物として除去し、したがっ
て反応室の内部にある電極、治具または反応室の内壁の
表面を活性化することができる。したがって、フッ素化
合物クリーニング後の成膜初期におけるフッ素成分を含
有した（Ｓｉ−Ｆ−Ｎ結合を有する）窒化膜の形成を抑
制する。さらに成膜ステップ終了後、原料ガス成分間の
活性種寿命の相違に基づき形成されるＳｉ成分の豊かな
組成に変化した異常成膜は、成膜終了後も窒素化合物ガ
スを供給し続けプラズマを発生させることにより異常成
長膜の形成を防止することができる。この結果、成膜初
期から終了までの全域にわたって均一な膜質を有すると
ともに成膜表面もきめの細かい緻密な窒化膜を提供し得
る。
【００１３】以下に本発明を詳細に説明する。
【００１４】本発明において「窒素化合物」としては、
Ｎ原子を含む化合物であって、常温（２５℃）で気体が
好ましい。具体的には、ＮＨ3 またはＮ2 が好ましく用
いられる。これらの中でも、成膜するステップ終了後の
異常成膜を防止する点からＮＨ3 が好ましい。
Ｎ原子を含む化合物であって、常温（２５℃）で気体が
好ましい。具体的には、ＮＨ3 またはＮ2 が好ましく用
いられる。これらの中でも、成膜するステップ終了後の
異常成膜を防止する点からＮＨ3 が好ましい。
【００１５】本発明において「フッ素化合物」として
は、Ｆ原子を含む化合物であって、常温（２５℃）で気
体が好ましい。具体的には、ＣＦ4 、Ｃ2 Ｆ6 またはＮ
Ｆ3 が好ましく用いられる。これらの中でも、反応室内
部の堆積物を化学エッチングする点から、ＮＦ3 が好ま
しい。
は、Ｆ原子を含む化合物であって、常温（２５℃）で気
体が好ましい。具体的には、ＣＦ4 、Ｃ2 Ｆ6 またはＮ
Ｆ3 が好ましく用いられる。これらの中でも、反応室内
部の堆積物を化学エッチングする点から、ＮＦ3 が好ま
しい。
【００１６】本発明の方法により形成される窒化膜の厚
さは、通常、０．１〜１．０μｍ程度であることが好ま
しい。
さは、通常、０．１〜１．０μｍ程度であることが好ま
しい。
【００１７】本発明に使用する反応性ガスは、上記した
ＮＦ3 等のフッ素化合物を少なくとも含むものである
が、必要に応じて、Ｎ2 Ｏ等の窒素酸化物またはＯ2 を
含んでもよい。
ＮＦ3 等のフッ素化合物を少なくとも含むものである
が、必要に応じて、Ｎ2 Ｏ等の窒素酸化物またはＯ2 を
含んでもよい。
【００１８】また、本発明に使用する「還元ガス」と
は、Ｓｉ−Ｆ結合をＳｉ−Ｈ結合に変換できる還元性気
体をいい、上記したＮＨ3 等の窒素化合物以外に、Ｓｉ
Ｈ4 、Ｎ2 、Ｈ2 等を含んでいてもよい。
は、Ｓｉ−Ｆ結合をＳｉ−Ｈ結合に変換できる還元性気
体をいい、上記したＮＨ3 等の窒素化合物以外に、Ｓｉ
Ｈ4 、Ｎ2 、Ｈ2 等を含んでいてもよい。
【００１９】さらに、本発明に使用する原料ガスは、Ｓ
ｉＨ4 と、ＮＨ3 およびＮ2 から選ばれた少なくとも一
種類からなるガスとを含むのが好ましい。
ｉＨ4 と、ＮＨ3 およびＮ2 から選ばれた少なくとも一
種類からなるガスとを含むのが好ましい。
【００２０】上記「窒素化合物」は、必要に応じて、上
記キャリアガスとして用いることも可能である。原料ガ
スがこの窒素化合物を含む態様においては、プラズマ放
電の安定により膜厚の均一性を更に向上させることが可
能となる。
記キャリアガスとして用いることも可能である。原料ガ
スがこの窒素化合物を含む態様においては、プラズマ放
電の安定により膜厚の均一性を更に向上させることが可
能となる。
【００２１】本発明においては、上記した以外の反応条
件としては、例えば、以下のような条件を好ましく使用
することができる。
件としては、例えば、以下のような条件を好ましく使用
することができる。
【００２２】本発明の薄膜形成方法に使用可能な反応装
置については、基板を収容する反応容器と、フッ素化合
物等の反応性ガス、窒素化合物等のガスおよびシラン等
の原料ガスをこの反応容器に導入可能な導入系と、これ
らのガスに高い周波数を印加する電極とを有する反応装
置である限り特に制限されないが、例えば、図１に模式
断面図として示されるようなＰＥＣＶＤ装置が好ましく
用いられる。
置については、基板を収容する反応容器と、フッ素化合
物等の反応性ガス、窒素化合物等のガスおよびシラン等
の原料ガスをこの反応容器に導入可能な導入系と、これ
らのガスに高い周波数を印加する電極とを有する反応装
置である限り特に制限されないが、例えば、図１に模式
断面図として示されるようなＰＥＣＶＤ装置が好ましく
用いられる。
【００２３】以下に、このＰＥＣＶＤ装置の概略構成を
図１に基いて説明する。図１を参照して、外気から密封
された反応室１を実現するための反応容器２内に対向電
極３、４が収容されている。一方の電極４は、アース電
位に保持されるとともに、対向面に薄膜形成用の半導体
基板５が載置され、他方の電極３にはプラズマ発生用の
高周波発振源８から出力された高周波電力がインピーダ
ンスマッチング回路９を介して印加されるようになって
いる。また、電極３の上側から反応室１へ配管６を介し
て反応ガスが導入されるとともに、反応容器２の排気口
から排気する構造となっている。また、電極４側には温
度制御用のヒータ７が設けられている。
図１に基いて説明する。図１を参照して、外気から密封
された反応室１を実現するための反応容器２内に対向電
極３、４が収容されている。一方の電極４は、アース電
位に保持されるとともに、対向面に薄膜形成用の半導体
基板５が載置され、他方の電極３にはプラズマ発生用の
高周波発振源８から出力された高周波電力がインピーダ
ンスマッチング回路９を介して印加されるようになって
いる。また、電極３の上側から反応室１へ配管６を介し
て反応ガスが導入されるとともに、反応容器２の排気口
から排気する構造となっている。また、電極４側には温
度制御用のヒータ７が設けられている。
【００２４】
【実施例】以下、図面と共に本発明の好適な実施例につ
いて詳細に説明する。
いて詳細に説明する。
【００２５】図１に示した構成のＰＥＣＶＤ装置におい
て、本発明の薄膜形成方法により、フッ素化合物の活性
種により反応容器内をクリーニングするステップである
クリーニングプロセス、窒素化合物により残留フッ素成
分を除去するステップである還元プロセス、窒化膜を成
膜するステップである成膜プロセスおよび異常成膜を防
止するための作用するステップである後処理プロセスを
順次に行った。
て、本発明の薄膜形成方法により、フッ素化合物の活性
種により反応容器内をクリーニングするステップである
クリーニングプロセス、窒素化合物により残留フッ素成
分を除去するステップである還元プロセス、窒化膜を成
膜するステップである成膜プロセスおよび異常成膜を防
止するための作用するステップである後処理プロセスを
順次に行った。
【００２６】実施例１ 実施例１のプロセスフローチャートと図２に示し、各プ
ロセスの内容について以下に説明する。
ロセスの内容について以下に説明する。
【００２７】（クリーニングプロセス）反応室１内に、
ＮＦ3 あるいはＮＦ3 ／Ｎ2 Ｏ系の反応性ガスを導入
し、これに高周波発振源８から高い周波数を有する第１
の電力を印加し、プラズマ放電エネルギにより活性化さ
せて、化学的に活性の強い原子または分子のラジカルと
し、これらの活性な粒子を反応室１の内部に形成された
堆積物に化学作用させて化学ドライエッチングを行っ
た。以下に、好ましいプロセス条件を示す。
ＮＦ3 あるいはＮＦ3 ／Ｎ2 Ｏ系の反応性ガスを導入
し、これに高周波発振源８から高い周波数を有する第１
の電力を印加し、プラズマ放電エネルギにより活性化さ
せて、化学的に活性の強い原子または分子のラジカルと
し、これらの活性な粒子を反応室１の内部に形成された
堆積物に化学作用させて化学ドライエッチングを行っ
た。以下に、好ましいプロセス条件を示す。
【００２８】圧力 ： ０．５〜３．０〔Ｔｏｒ
ｒ〕 高い周波数 ： １３．５６〔ＭＨｚ〕 第１の電力 ： ５００〜１２００〔Ｗ〕 電極間距離 ： １８０〜９９９〔Ｍｉｌｓ〕 ＮＦ3 ： １００〜１０００〔ＳＣＣＭ〕 Ｎ2 Ｏ ： １００〜１０００〔ＳＣＣＭ〕 処理時間 ： ５０〜１５０〔秒〕 ここで上記クリーニングプロセスの主ガスであるＮＦ3
の代わりに、ＣＦ4 およびＣ2 Ｆ6 のいずれか一方が好
ましく用いられ、この流量はＮＦ3 と同程度が好ましく
は用いられる。
ｒ〕 高い周波数 ： １３．５６〔ＭＨｚ〕 第１の電力 ： ５００〜１２００〔Ｗ〕 電極間距離 ： １８０〜９９９〔Ｍｉｌｓ〕 ＮＦ3 ： １００〜１０００〔ＳＣＣＭ〕 Ｎ2 Ｏ ： １００〜１０００〔ＳＣＣＭ〕 処理時間 ： ５０〜１５０〔秒〕 ここで上記クリーニングプロセスの主ガスであるＮＦ3
の代わりに、ＣＦ4 およびＣ2 Ｆ6 のいずれか一方が好
ましく用いられ、この流量はＮＦ3 と同程度が好ましく
は用いられる。
【００２９】また、Ｎ2 Ｏを添加することにより、Ｎ2
Ｏから保たれる活性種がこの堆積物を物理的にエッチン
グする作用をもたらし、上記化学作用と物理作用とが相
乗してより効果的にエッチングが進むのでクリーニング
プロセス時間の短縮可能となる。
Ｏから保たれる活性種がこの堆積物を物理的にエッチン
グする作用をもたらし、上記化学作用と物理作用とが相
乗してより効果的にエッチングが進むのでクリーニング
プロセス時間の短縮可能となる。
【００３０】（還元プロセス）続いて、上記の反応性ガ
スおよび反応生成物を減圧・除去し、反応容器２の外部
においてハロゲンランプにて予め２５〜４００℃に加熱
された半導体基板５を反応容器２内の決められた場所に
載置し、ＮＨ3 ／Ｎ2 系の還元ガスを導入した。これに
高周波発振源８から高い周波数を有する第２の電力を印
加し、プラズマ放電エネルギにより活性化された粒子で
あるラジカルを、反応室１の内部に残留するフッ素成分
に作用させて反応生成物とし、減圧・除去を行った。以
下に、このプロセス条件を示す。
スおよび反応生成物を減圧・除去し、反応容器２の外部
においてハロゲンランプにて予め２５〜４００℃に加熱
された半導体基板５を反応容器２内の決められた場所に
載置し、ＮＨ3 ／Ｎ2 系の還元ガスを導入した。これに
高周波発振源８から高い周波数を有する第２の電力を印
加し、プラズマ放電エネルギにより活性化された粒子で
あるラジカルを、反応室１の内部に残留するフッ素成分
に作用させて反応生成物とし、減圧・除去を行った。以
下に、このプロセス条件を示す。
【００３１】圧力 ： １．０〜６．５〔Ｔｏｒ
ｒ〕 高い周波数 ： １３．５６〔ＭＨｚ〕 第２の電力 ： １００〜８００〔Ｗ〕 基板温度 ： ３００〜４００〔℃〕 電極間距離 ： １８０〜６００〔Ｍｉｌｓ〕 ＮＨ3 ： ５０〜１５００〔ＳＣＣＭ〕 Ｎ2 ： ５００〜２０００〔ＳＣＣＭ〕 処理時間 ： ５〜６０〔秒〕 ここで上記の還元ガスとしては、ＮＨ3 一種類のみが好
ましくは用いられる。
ｒ〕 高い周波数 ： １３．５６〔ＭＨｚ〕 第２の電力 ： １００〜８００〔Ｗ〕 基板温度 ： ３００〜４００〔℃〕 電極間距離 ： １８０〜６００〔Ｍｉｌｓ〕 ＮＨ3 ： ５０〜１５００〔ＳＣＣＭ〕 Ｎ2 ： ５００〜２０００〔ＳＣＣＭ〕 処理時間 ： ５〜６０〔秒〕 ここで上記の還元ガスとしては、ＮＨ3 一種類のみが好
ましくは用いられる。
【００３２】また、Ｎ2 の好ましい量の添加により還元
プロセスのプラズマ安定性をもたらす。
プロセスのプラズマ安定性をもたらす。
【００３３】（成膜プロセス）さらに、上記の還元ガス
および反応生成物を減圧・除去し、基板を載置したま
ま、ＳｉＨ4 ／ＮＨ3 ／Ｎ2 系の原料ガスを導入した。
これに高周波発振源８から高い周波数を有する第３の電
力を印加し、プラズマ放電エネルギにより活性化させ
て、化学結合を分解し、原子または分子のラジカルとす
る。これらの活性な粒子間による反応生成物を半導体基
板５の表面に堆積し、窒化膜を形成させながら、反応生
成物を減圧・除去した。以下にこのプロセス条件を示
す。
および反応生成物を減圧・除去し、基板を載置したま
ま、ＳｉＨ4 ／ＮＨ3 ／Ｎ2 系の原料ガスを導入した。
これに高周波発振源８から高い周波数を有する第３の電
力を印加し、プラズマ放電エネルギにより活性化させ
て、化学結合を分解し、原子または分子のラジカルとす
る。これらの活性な粒子間による反応生成物を半導体基
板５の表面に堆積し、窒化膜を形成させながら、反応生
成物を減圧・除去した。以下にこのプロセス条件を示
す。
【００３４】圧力 ： ３．０〜６．５〔Ｔｏｒ
ｒ〕 高い周波数 ： １３．５６〔ＭＨｚ〕 第３の電力 ： １００〜８００〔Ｗ〕 基板温度 ： ３００〜４００〔℃〕 電極間距離 ： １８０〜６００〔Ｍｉｌｓ〕 ＳｉＨ4 ： ５０〜３００〔ＳＣＣＭ〕 ＮＨ3 ： ５０〜３００〔ＳＣＣＭ〕 Ｎ2 ： ５００〜５０００〔ＳＣＣＭ〕 処理時間 ： １０〜１００〔秒〕 （後処理プロセス）第１プロセスにおいて使用されてい
る条件のうち、原料ガスの主たる成分であるＳｉＨ4 の
供給をストップし、他の補助成分であるＮＨ3 およびＮ
2 は引き続き供給し続け、これに高周波発振源８から高
い周波数を有する第４の電力を印加し、プラズマ放電エ
ネルギにより活性化させて、化学結合を分解し、原子ま
たは分子のラジカルとする。これらの活性な粒子には第
１プロセスからの残留成分であるＳｉＨ3 + 、ＳｉＨ3
* （＊はラジカルを意味する。）等が存在するのでＮＨ
2 + 、ＮＨ2 * 、Ｎ* 等と反応して窒化膜を形成する。
これにより、Ｓｉ成分が豊かな窒化膜、すなわち異常成
長の原因となるものの成長を抑止することができ、凹凸
の少ないきめの細かい表面を有する窒化膜の形成が可能
となる。
ｒ〕 高い周波数 ： １３．５６〔ＭＨｚ〕 第３の電力 ： １００〜８００〔Ｗ〕 基板温度 ： ３００〜４００〔℃〕 電極間距離 ： １８０〜６００〔Ｍｉｌｓ〕 ＳｉＨ4 ： ５０〜３００〔ＳＣＣＭ〕 ＮＨ3 ： ５０〜３００〔ＳＣＣＭ〕 Ｎ2 ： ５００〜５０００〔ＳＣＣＭ〕 処理時間 ： １０〜１００〔秒〕 （後処理プロセス）第１プロセスにおいて使用されてい
る条件のうち、原料ガスの主たる成分であるＳｉＨ4 の
供給をストップし、他の補助成分であるＮＨ3 およびＮ
2 は引き続き供給し続け、これに高周波発振源８から高
い周波数を有する第４の電力を印加し、プラズマ放電エ
ネルギにより活性化させて、化学結合を分解し、原子ま
たは分子のラジカルとする。これらの活性な粒子には第
１プロセスからの残留成分であるＳｉＨ3 + 、ＳｉＨ3
* （＊はラジカルを意味する。）等が存在するのでＮＨ
2 + 、ＮＨ2 * 、Ｎ* 等と反応して窒化膜を形成する。
これにより、Ｓｉ成分が豊かな窒化膜、すなわち異常成
長の原因となるものの成長を抑止することができ、凹凸
の少ないきめの細かい表面を有する窒化膜の形成が可能
となる。
【００３５】以下に、好ましいプロセス条件を示す。
【００３６】圧力 ： ３．０〜６．５〔Ｔｏｒ
ｒ〕 高い周波数 ： １３．５６〔ＭＨｚ〕 第３の電力 ： １００〜８００〔Ｗ〕 基板温度 ： ３００〜４００〔℃〕 電極間距離 ： １８０〜６００〔Ｍｉｌｓ〕 ＮＨ3 ： ５０〜３００〔ＳＣＣＭ〕 Ｎ2 ： ５００〜５０００〔ＳＣＣＭ〕 処理時間 ： １〜３０〔秒〕 この条件により得られた窒化膜の成膜速度は０．２〜
１．０μｍ／ｍｉｎで、屈折率は１．９〜２．２であっ
た。
ｒ〕 高い周波数 ： １３．５６〔ＭＨｚ〕 第３の電力 ： １００〜８００〔Ｗ〕 基板温度 ： ３００〜４００〔℃〕 電極間距離 ： １８０〜６００〔Ｍｉｌｓ〕 ＮＨ3 ： ５０〜３００〔ＳＣＣＭ〕 Ｎ2 ： ５００〜５０００〔ＳＣＣＭ〕 処理時間 ： １〜３０〔秒〕 この条件により得られた窒化膜の成膜速度は０．２〜
１．０μｍ／ｍｉｎで、屈折率は１．９〜２．２であっ
た。
【００３７】実施例２ 実施例２のプロセスフローチャートを図３に示し、各プ
ロセスの内容について以下に説明する。
ロセスの内容について以下に説明する。
【００３８】（クリーニングプロセス）反応室１内に、
ＮＦ3 あるいはＮＦ3 ／Ｎ2 Ｏ系の反応性ガスを導入
し、これに高周波発振源８から高い周波数を有する第１
の電力を印加し、プラズマ放電エネルギにより活性化さ
せて、化学的に活性の強い原子または分子のラジカルと
し、これらの活性な粒子を反応室１の内部に形成された
堆積物に化学作用させて化学ドライエッチングを行っ
た。以下に、好ましいプロセス条件を示す。
ＮＦ3 あるいはＮＦ3 ／Ｎ2 Ｏ系の反応性ガスを導入
し、これに高周波発振源８から高い周波数を有する第１
の電力を印加し、プラズマ放電エネルギにより活性化さ
せて、化学的に活性の強い原子または分子のラジカルと
し、これらの活性な粒子を反応室１の内部に形成された
堆積物に化学作用させて化学ドライエッチングを行っ
た。以下に、好ましいプロセス条件を示す。
【００３９】圧力 ： ０．５〜３．０〔Ｔｏｒ
ｒ〕 高い周波数 ： １３．５６〔ＭＨｚ〕 第１の電力 ： ５００〜１２００〔Ｗ〕 電極間距離 ： １８０〜９９９〔Ｍｉｌｓ〕 ＮＦ3 ： １００〜１０００〔ＳＣＣＭ〕 Ｎ2 Ｏ ： １００〜１０００〔ＳＣＣＭ〕 処理時間 ： ５０〜１５０〔秒〕 ここで上記のＮＦ3 の代わりに、ＣＦ4 およびＣ2 Ｆ6
のいずれか一方が好ましく用いられ、この流量はＮＦ3
と同程度が好ましくは用いられる。
ｒ〕 高い周波数 ： １３．５６〔ＭＨｚ〕 第１の電力 ： ５００〜１２００〔Ｗ〕 電極間距離 ： １８０〜９９９〔Ｍｉｌｓ〕 ＮＦ3 ： １００〜１０００〔ＳＣＣＭ〕 Ｎ2 Ｏ ： １００〜１０００〔ＳＣＣＭ〕 処理時間 ： ５０〜１５０〔秒〕 ここで上記のＮＦ3 の代わりに、ＣＦ4 およびＣ2 Ｆ6
のいずれか一方が好ましく用いられ、この流量はＮＦ3
と同程度が好ましくは用いられる。
【００４０】Ｎ2 Ｏを添加することにより得られる効果
は、実施例１の場合と同等である。
は、実施例１の場合と同等である。
【００４１】（第１の還元プロセス）続いて、上記の反
応性ガスおよび反応生成物を減圧・除去し、ＮＨ3 ／Ｎ
2 系の還元ガスを導入した。これに高周波発振源８から
高い周波数を有する第２の電力を印加し、プラズマ放電
エネルギにより活性化された粒子であるラジカルを、反
応室１の内部に残留するフッ素成分に作用させて反応生
成物とし、真空引きにより除去を行った。ここで上記Ｎ
Ｈ3 ／Ｎ2 系の還元ガスの代わりに、ＮＨ3 あるいはＳ
ｉＨ4 ／Ｎ2 ／ＮＨ3 系のガスが好ましく用いられる。
以下に、このプロセス条件を示す。
応性ガスおよび反応生成物を減圧・除去し、ＮＨ3 ／Ｎ
2 系の還元ガスを導入した。これに高周波発振源８から
高い周波数を有する第２の電力を印加し、プラズマ放電
エネルギにより活性化された粒子であるラジカルを、反
応室１の内部に残留するフッ素成分に作用させて反応生
成物とし、真空引きにより除去を行った。ここで上記Ｎ
Ｈ3 ／Ｎ2 系の還元ガスの代わりに、ＮＨ3 あるいはＳ
ｉＨ4 ／Ｎ2 ／ＮＨ3 系のガスが好ましく用いられる。
以下に、このプロセス条件を示す。
【００４２】圧力 ： １．０〜６．５〔Ｔｏｒ
ｒ〕 高い周波数 ： １３．５６〔ＭＨｚ〕 第２の電力 ： １００〜８００〔Ｗ〕 基板温度 ： ３００〜４００〔℃〕 電極間距離 ： １８０〜６００〔Ｍｉｌｓ〕 ＳｉＨ4 ： ５０〜３００〔ＳＣＣＭ〕 ＮＨ3 ： ５０〜１５００〔ＳＣＣＭ〕 Ｎ2 ： ５００〜２０００〔ＳＣＣＭ〕 処理時間 ： ５〜１５〔秒〕 ＳｉＨ4 を含んだ還元ガスの態様においては、前述のク
リーニングプロセスによる残留フッ素成分がプラズマ化
することにより得られるＳｉＨ3 + 、ＳｉＨ3 * 等の活
性種と結合してＳｉ−Ｆ−Ｎなる結合を有する反応生成
物を形成し、これを堆積させないよう減圧コントロール
することにより、反応室の外部に除去することができ
る。したがって、ＮＨ3 による還元効果に加えて相乗効
果をもたらす。
ｒ〕 高い周波数 ： １３．５６〔ＭＨｚ〕 第２の電力 ： １００〜８００〔Ｗ〕 基板温度 ： ３００〜４００〔℃〕 電極間距離 ： １８０〜６００〔Ｍｉｌｓ〕 ＳｉＨ4 ： ５０〜３００〔ＳＣＣＭ〕 ＮＨ3 ： ５０〜１５００〔ＳＣＣＭ〕 Ｎ2 ： ５００〜２０００〔ＳＣＣＭ〕 処理時間 ： ５〜１５〔秒〕 ＳｉＨ4 を含んだ還元ガスの態様においては、前述のク
リーニングプロセスによる残留フッ素成分がプラズマ化
することにより得られるＳｉＨ3 + 、ＳｉＨ3 * 等の活
性種と結合してＳｉ−Ｆ−Ｎなる結合を有する反応生成
物を形成し、これを堆積させないよう減圧コントロール
することにより、反応室の外部に除去することができ
る。したがって、ＮＨ3 による還元効果に加えて相乗効
果をもたらす。
【００４３】（第２の還元プロセス）さらに、上記の還
元ガスおよび反応生成物を減圧・除去し、反応容器２の
外部においてハロゲンランプにて予め２５〜４００℃に
加熱された半導体基板５を反応容器２内の決められた場
所に載置し、ＮＨ3 あるいはＮＨ3 ／Ｎ2 系の還元ガス
を導入した。これに高周波発振源８から高い周波数を有
する第３の電力を印加し、プラズマ放電エネルギにより
活性化された粒子であるラジカルを、反応室１の内部に
残留するフッ素成分に作用させて反応生成物とし、減圧
・除去を行った。以下に、このプロセス条件を示す。
元ガスおよび反応生成物を減圧・除去し、反応容器２の
外部においてハロゲンランプにて予め２５〜４００℃に
加熱された半導体基板５を反応容器２内の決められた場
所に載置し、ＮＨ3 あるいはＮＨ3 ／Ｎ2 系の還元ガス
を導入した。これに高周波発振源８から高い周波数を有
する第３の電力を印加し、プラズマ放電エネルギにより
活性化された粒子であるラジカルを、反応室１の内部に
残留するフッ素成分に作用させて反応生成物とし、減圧
・除去を行った。以下に、このプロセス条件を示す。
【００４４】圧力 ： １．０〜６．５〔Ｔｏｒ
ｒ〕 高い周波数 ： １３．５６〔ＭＨｚ〕 第３の電力 ： １００〜８００〔Ｗ〕 基板温度 ： ３００〜４００〔℃〕 電極間距離 ： １８０〜６００〔Ｍｉｌｓ〕 ＮＨ3 ： ５０〜１５００〔ＳＣＣＭ〕 Ｎ2 ： ５００〜２０００〔ＳＣＣＭ〕 処理時間 ： ５〜６０〔秒〕 これにより、半導体基板５の表面も均一に活性化され、
次の成膜プロセスにおいて形成される窒化膜が均一に形
成される好ましい傾向が得られる。
ｒ〕 高い周波数 ： １３．５６〔ＭＨｚ〕 第３の電力 ： １００〜８００〔Ｗ〕 基板温度 ： ３００〜４００〔℃〕 電極間距離 ： １８０〜６００〔Ｍｉｌｓ〕 ＮＨ3 ： ５０〜１５００〔ＳＣＣＭ〕 Ｎ2 ： ５００〜２０００〔ＳＣＣＭ〕 処理時間 ： ５〜６０〔秒〕 これにより、半導体基板５の表面も均一に活性化され、
次の成膜プロセスにおいて形成される窒化膜が均一に形
成される好ましい傾向が得られる。
【００４５】（成膜プロセス）さらに、上記の還元ガス
および反応生成物を減圧・除去し、半導体基板５を載置
したまま、ＳｉＨ4 ／ＮＨ3 ／Ｎ2 系の原料ガスを導入
した。これに高周波発振源８から高い周波数を有する第
３の電力を印加し、プラズマ放電エネルギにより活性化
させて、化学結合を分解し、原子または分子のラジカル
とする。これらの活性な粒子間による反応生成物を半導
体基板５の表面に堆積させ窒化膜を形成させながら、反
応生成物を減圧・除去した。以下に、このプロセス条件
を示す。
および反応生成物を減圧・除去し、半導体基板５を載置
したまま、ＳｉＨ4 ／ＮＨ3 ／Ｎ2 系の原料ガスを導入
した。これに高周波発振源８から高い周波数を有する第
３の電力を印加し、プラズマ放電エネルギにより活性化
させて、化学結合を分解し、原子または分子のラジカル
とする。これらの活性な粒子間による反応生成物を半導
体基板５の表面に堆積させ窒化膜を形成させながら、反
応生成物を減圧・除去した。以下に、このプロセス条件
を示す。
【００４６】圧力 ： ３．０〜６．５〔Ｔｏｒ
ｒ〕 高い周波数 ： １３．５６〔ＭＨｚ〕 第３の電力 ： １００〜８００〔Ｗ〕 基板温度 ： ３００〜４００〔℃〕 電極間距離 ： １８０〜６００〔Ｍｉｌｓ〕 ＳｉＨ4 ： ５０〜３００〔ＳＣＣＭ〕 ＮＨ3 ： ５０〜３００〔ＳＣＣＭ〕 Ｎ2 ： ５００〜５０００〔ＳＣＣＭ〕 処理時間 ： １０〜１００〔秒〕 （後処理プロセス）成膜プロセスにおいて使用されてい
る条件のうち、原料ガスの主たる成分であるＳｉＨ4 の
供給をストップし、他の補助成分であるＮＨ3 およびＮ
2 は引き続き供給し続け、これに高周波発振源８から高
い周波数を有する第４の電力を印加し、プラズマ放電エ
ネルギにより活性化させて、化学結合を分解し、原子ま
たは分子のラジカルとする。これらの活性な粒子には第
１プロセスからの残留成分であるＳｉＨ3 + 、ＳｉＨ3
* （＊はラジカルを意味する）等が存在するのでＮＨ2
+ 、ＮＨ2 * 、Ｎ* 等と反応して窒化膜を形成する。こ
れにより、Ｓｉ成分が豊かな窒化膜、すなわち異常成長
の原因となるものの成長を抑止することができ、凹凸の
少いきめの細かい表面を有する窒化膜の形成が可能とな
る。
ｒ〕 高い周波数 ： １３．５６〔ＭＨｚ〕 第３の電力 ： １００〜８００〔Ｗ〕 基板温度 ： ３００〜４００〔℃〕 電極間距離 ： １８０〜６００〔Ｍｉｌｓ〕 ＳｉＨ4 ： ５０〜３００〔ＳＣＣＭ〕 ＮＨ3 ： ５０〜３００〔ＳＣＣＭ〕 Ｎ2 ： ５００〜５０００〔ＳＣＣＭ〕 処理時間 ： １０〜１００〔秒〕 （後処理プロセス）成膜プロセスにおいて使用されてい
る条件のうち、原料ガスの主たる成分であるＳｉＨ4 の
供給をストップし、他の補助成分であるＮＨ3 およびＮ
2 は引き続き供給し続け、これに高周波発振源８から高
い周波数を有する第４の電力を印加し、プラズマ放電エ
ネルギにより活性化させて、化学結合を分解し、原子ま
たは分子のラジカルとする。これらの活性な粒子には第
１プロセスからの残留成分であるＳｉＨ3 + 、ＳｉＨ3
* （＊はラジカルを意味する）等が存在するのでＮＨ2
+ 、ＮＨ2 * 、Ｎ* 等と反応して窒化膜を形成する。こ
れにより、Ｓｉ成分が豊かな窒化膜、すなわち異常成長
の原因となるものの成長を抑止することができ、凹凸の
少いきめの細かい表面を有する窒化膜の形成が可能とな
る。
【００４７】以下に、好ましいプロセス条件を示す。
【００４８】圧力 ： ３．０〜６．５〔Ｔｏｒ
ｒ〕 高い周波数 ： １３．５６〔ＭＨｚ〕 第３の電力 ： １００〜８００〔Ｗ〕 基板温度 ： ３００〜４００〔℃〕 電極間距離 ： １８０〜６００〔Ｍｉｌｓ〕 ＮＨ3 ： ５０〜３００〔ＳＣＣＭ〕 Ｎ2 ： ５００〜５０００〔ＳＣＣＭ〕 処理時間 ： １〜３０〔秒〕 この条件により得られた窒化膜の成膜速度は０．２〜
１．０μｍ／ｍｉｎで、屈折率は１．９〜２．２であっ
た。
ｒ〕 高い周波数 ： １３．５６〔ＭＨｚ〕 第３の電力 ： １００〜８００〔Ｗ〕 基板温度 ： ３００〜４００〔℃〕 電極間距離 ： １８０〜６００〔Ｍｉｌｓ〕 ＮＨ3 ： ５０〜３００〔ＳＣＣＭ〕 Ｎ2 ： ５００〜５０００〔ＳＣＣＭ〕 処理時間 ： １〜３０〔秒〕 この条件により得られた窒化膜の成膜速度は０．２〜
１．０μｍ／ｍｉｎで、屈折率は１．９〜２．２であっ
た。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の薄膜形成
方法によれば、成膜するステップが、プラズマ励起され
た原料ガスの活性種の化学反応により形成される反応生
成物を基板に堆積することにより薄膜を形成し、作用す
るステップが、プラズマ励起された窒素化合物を含むガ
スの活性種と、残留する原料ガスの活性種とを化学反応
させる。したがって、作用するステップにおいて活性種
寿命の長い種類のガスは、この供給を停止あるいは減量
し、他のプラズマ寿命の短い窒素化合物を含むガスを供
給し続け、これに高い周波数の電力を印加することによ
り異常な薄膜形成が抑止される。したがって、形成され
た窒化膜は、その表面凹凸が細かい緻密なものになり得
る。基板を収容する反応容器内において、原料ガスに高
い周波数を有する電力を印加し、プラズマを発生させて
化学反応により得られる反応生成物を基板に堆積し、続
いて原料ガスの供給を停止して窒素化合物を含む反応性
ガスに高い周波数を有する電力を印加し、プラズマを発
生させて残留する原料ガスとの化学反応により得られる
反応生成物を基板上に堆積あるいは減圧・除去する。し
たがって、主たる成膜ステップにおける原料ガスの残留
成分により組成バランスの崩れた、すなわちＳｉ成分に
富んだ異常成長の窒化膜は形成されない。したがって、
形成された窒化膜は、表面が凹凸状の段差の少ない緻密
な膜となり、これが層間絶縁膜として使用された場合で
も次ステップにて形成されるＡｌまたはＡｌ合金等の配
線薄膜は断線のない良好な被覆性を有しうる。また、こ
れがパッシベーション膜として使用された場合において
も凹凸状の突起が少ないので目視検査における信頼性が
向上し、したがって歩留まりが向上しうる。
方法によれば、成膜するステップが、プラズマ励起され
た原料ガスの活性種の化学反応により形成される反応生
成物を基板に堆積することにより薄膜を形成し、作用す
るステップが、プラズマ励起された窒素化合物を含むガ
スの活性種と、残留する原料ガスの活性種とを化学反応
させる。したがって、作用するステップにおいて活性種
寿命の長い種類のガスは、この供給を停止あるいは減量
し、他のプラズマ寿命の短い窒素化合物を含むガスを供
給し続け、これに高い周波数の電力を印加することによ
り異常な薄膜形成が抑止される。したがって、形成され
た窒化膜は、その表面凹凸が細かい緻密なものになり得
る。基板を収容する反応容器内において、原料ガスに高
い周波数を有する電力を印加し、プラズマを発生させて
化学反応により得られる反応生成物を基板に堆積し、続
いて原料ガスの供給を停止して窒素化合物を含む反応性
ガスに高い周波数を有する電力を印加し、プラズマを発
生させて残留する原料ガスとの化学反応により得られる
反応生成物を基板上に堆積あるいは減圧・除去する。し
たがって、主たる成膜ステップにおける原料ガスの残留
成分により組成バランスの崩れた、すなわちＳｉ成分に
富んだ異常成長の窒化膜は形成されない。したがって、
形成された窒化膜は、表面が凹凸状の段差の少ない緻密
な膜となり、これが層間絶縁膜として使用された場合で
も次ステップにて形成されるＡｌまたはＡｌ合金等の配
線薄膜は断線のない良好な被覆性を有しうる。また、こ
れがパッシベーション膜として使用された場合において
も凹凸状の突起が少ないので目視検査における信頼性が
向上し、したがって歩留まりが向上しうる。
【００５０】あるいは、上記成膜ステップの前に予め、
フッ素化合物のプラズマに基づくエッチングにより反応
容器内部をクリーニングし、残留するフッ素成分および
フッ素結合は窒素化合物のプラズマに基づき反応し、フ
ッ素成分を含んだ反応生成物を形成した形で還元するス
テップを付加することにより、反応容器に収容された部
品の表面は活性化され、成膜中にフッ素成分は含まれな
い。したがって、形成された窒化膜は成膜の初期から終
了まで、Ｓｉ−Ｎの結合が強い緻密性の高い膜質を備え
ることが可能となり、層間絶縁膜あるいはパッシベーシ
ョン膜として使用した場合にも耐湿性に優れた窒化膜の
形成が可能となる。しかも、フッ素成分を含まない窒化
膜は密着性に優れており、下地基板がＡｌあるいはＡｌ
合金のような配線に形成されても剥がれ（ピーリング）
を生じない。したがって製品歩留まりの高い窒化膜形成
が可能となる。この結果、デバイスの高集積化・高信頼
化に対応し得る薄膜形成方法を提供し得る。
フッ素化合物のプラズマに基づくエッチングにより反応
容器内部をクリーニングし、残留するフッ素成分および
フッ素結合は窒素化合物のプラズマに基づき反応し、フ
ッ素成分を含んだ反応生成物を形成した形で還元するス
テップを付加することにより、反応容器に収容された部
品の表面は活性化され、成膜中にフッ素成分は含まれな
い。したがって、形成された窒化膜は成膜の初期から終
了まで、Ｓｉ−Ｎの結合が強い緻密性の高い膜質を備え
ることが可能となり、層間絶縁膜あるいはパッシベーシ
ョン膜として使用した場合にも耐湿性に優れた窒化膜の
形成が可能となる。しかも、フッ素成分を含まない窒化
膜は密着性に優れており、下地基板がＡｌあるいはＡｌ
合金のような配線に形成されても剥がれ（ピーリング）
を生じない。したがって製品歩留まりの高い窒化膜形成
が可能となる。この結果、デバイスの高集積化・高信頼
化に対応し得る薄膜形成方法を提供し得る。
【図１】本発明による薄膜形成方法の実施例を説明する
ためのＰＥＣＶＤ装置の概略構成を示す模式断面図であ
る。
ためのＰＥＣＶＤ装置の概略構成を示す模式断面図であ
る。
【図２】本発明による好ましい実施例１のプロセスフロ
ーの説明図である。
ーの説明図である。
【図３】本発明による好ましい実施例２のプロセスフロ
ーの説明図である。
ーの説明図である。
１…反応室、２…反応容器、３、４…対向電極、５…半
導体基板、６…配管、７…ヒータ、８…高周波電源、９
…インピーダンスマッチング回路。
導体基板、６…配管、７…ヒータ、８…高周波電源、９
…インピーダンスマッチング回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浦田 一男 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 (72)発明者 岩崎 直之 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 基板を収容する反応容器内において、原
料ガスに高い周波数を有する第１の電力を印加し、発生
するプラズマ中の活性種同士の化学反応により形成され
る反応生成物を基板に成膜するステップと、窒素化合物
を含むガスに高い周波数を有する第２の電力を印加し、
発生するプラズマ中の活性種を前記原料ガスの残留活性
種に作用するステップとを備える薄膜形成方法。 - 【請求項２】 基板を収容する反応容器内において、フ
ッ素化合物を含む反応性ガスに高い周波数を有する第１
の電力を印加し、発生したプラズマ中の活性種により反
応容器の内部をクリーニングするステップと、窒素化合
物を含む還元ガスに高い周波数を有する第２の電力を印
加し、発生するプラズマ中の活性種により前記反応容器
内の残留フッ素成分を除去するステップと、原料ガスに
高い周波数を有する第３の電力を印加し、発生するプラ
ズマ中の活性種同士の化学反応により形成される反応生
成物を基板に成膜するステップと、窒素化合物を含むガ
スに高い周波数を有する第４の電力を印加し、発生する
プラズマ中の活性種を前記原料ガスの残留活性種に作用
するステップとを備える薄膜形成方法。 - 【請求項３】 前記窒素化合物がＮＨ3 である請求項１
又は２記載の薄膜形成方法。 - 【請求項４】前記フッ素化合物がＮＦ3 、ＣＦ4 および
Ｃ2 Ｆ6 から選ばれた少なくとも一種類の化合物を含む
請求項２記載の薄膜形成方法。 - 【請求項５】 前記原料ガスがＳｉＨ4 ，ＮＨ3 および
Ｎ2 から選ばれた少なくとも一種類のガスを含む請求項
１〜４のいずれか１項に記載の薄膜形成方法。
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| JP5332407A JPH0799744B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 薄膜形成方法 |
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| JP5332407A JPH0799744B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 薄膜形成方法 |
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| JP5332407A Expired - Fee Related JPH0799744B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 薄膜形成方法 |
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1993
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Patent Citations (5)
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| JPH03130368A (ja) * | 1989-09-22 | 1991-06-04 | Applied Materials Inc | 半導体ウェーハプロセス装置の洗浄方法 |
| JPH04323377A (ja) * | 1991-04-19 | 1992-11-12 | Hitachi Electron Eng Co Ltd | Ｃｖｄ装置のクリーニング方法 |
| JPH05152256A (ja) * | 1991-09-30 | 1993-06-18 | Fuji Electric Co Ltd | ドライクリーニング方法 |
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