JPH08274089A - 窒化珪素薄膜の形成方法 - Google Patents
窒化珪素薄膜の形成方法Info
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- JPH08274089A JPH08274089A JP7073941A JP7394195A JPH08274089A JP H08274089 A JPH08274089 A JP H08274089A JP 7073941 A JP7073941 A JP 7073941A JP 7394195 A JP7394195 A JP 7394195A JP H08274089 A JPH08274089 A JP H08274089A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 水素含有量の少ないｐ−ＳｉＮ膜を作成する
窒化珪素薄膜の形成方法を提供する。 【構成】 ＰＥＣＶＤ法において、赤外半導体レーザ分
光法を用いてアンモニアの分解量をモニタする。そし
て、アンモニアの分解量が４％以上１０％以下となるよ
うに制御を行って、窒化珪素薄膜を形成する。この結
果、しきい値電圧の変動は０．０５ボルト以下となるこ
とが期待される。すなわち、ホット・キャリア耐性が高
いデバイスが製造可能である。
窒化珪素薄膜の形成方法を提供する。 【構成】 ＰＥＣＶＤ法において、赤外半導体レーザ分
光法を用いてアンモニアの分解量をモニタする。そし
て、アンモニアの分解量が４％以上１０％以下となるよ
うに制御を行って、窒化珪素薄膜を形成する。この結
果、しきい値電圧の変動は０．０５ボルト以下となるこ
とが期待される。すなわち、ホット・キャリア耐性が高
いデバイスが製造可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置の
最終保護膜（パッシベーション膜）として使用されるい
わゆるプラズマ窒化珪素薄膜（以下、ｐ−ＳｉＮ膜とい
う）の形成方法に関する。特に、原料ガスとして、シラ
ン（ＳｉＨ4 ）、アンモニア（ＮＨ3）、窒素（Ｎ2 ）
を用いて、プラズマ促進化学気相成長法により窒化珪素
膜を形成する方法に関する。
最終保護膜（パッシベーション膜）として使用されるい
わゆるプラズマ窒化珪素薄膜（以下、ｐ−ＳｉＮ膜とい
う）の形成方法に関する。特に、原料ガスとして、シラ
ン（ＳｉＨ4 ）、アンモニア（ＮＨ3）、窒素（Ｎ2 ）
を用いて、プラズマ促進化学気相成長法により窒化珪素
膜を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＬＳＩデバイスの集積化、微細化
が進むに従い、デバイスの信頼性が重要な問題となって
いる。この半導体デバイスの信頼性を向上させるために
は、半導体デバイスを保護するためのいわゆる最終保護
膜の膜質が重要である。この最終保護膜は、半導体デバ
イスの活性領域等を外界の雰囲気から遮断し、保護を行
うためのものである。例えば、プラズマ促進化学気相成
長法（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以下ＰＥＣ
ＶＤという）により成膜されるｐ−ＳｉＮ膜が広く用い
られている。このｐ−ＳｉＮ膜の特徴として、以下の４
点が挙げられよう。
が進むに従い、デバイスの信頼性が重要な問題となって
いる。この半導体デバイスの信頼性を向上させるために
は、半導体デバイスを保護するためのいわゆる最終保護
膜の膜質が重要である。この最終保護膜は、半導体デバ
イスの活性領域等を外界の雰囲気から遮断し、保護を行
うためのものである。例えば、プラズマ促進化学気相成
長法（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以下ＰＥＣ
ＶＤという）により成膜されるｐ−ＳｉＮ膜が広く用い
られている。このｐ−ＳｉＮ膜の特徴として、以下の４
点が挙げられよう。
【０００３】（１）いわゆるクラックの発生が少なく、
アルミニウム（Ａｌ）の配線上に１μｍ程度の膜厚で成
長することが可能である （２）段差被覆性が高い （３）耐湿性に優れている （４）低い温度で成長可能である。例えば４００℃以下
で成長可能である 特に、この低い成膜温度に関しては、半導体デバイスの
製造工程においては非常に有利な条件となる。例えば、
広く用いられている成膜法の他の方法として熱ＣＶＤ法
があるが、この熱ＣＶＤ法で成膜する場合には、成膜温
度は７００℃以上にも及んでしまう。そのため、配線に
用いられるアルミニウム自身に大きなダメージを与える
恐れがある。
アルミニウム（Ａｌ）の配線上に１μｍ程度の膜厚で成
長することが可能である （２）段差被覆性が高い （３）耐湿性に優れている （４）低い温度で成長可能である。例えば４００℃以下
で成長可能である 特に、この低い成膜温度に関しては、半導体デバイスの
製造工程においては非常に有利な条件となる。例えば、
広く用いられている成膜法の他の方法として熱ＣＶＤ法
があるが、この熱ＣＶＤ法で成膜する場合には、成膜温
度は７００℃以上にも及んでしまう。そのため、配線に
用いられるアルミニウム自身に大きなダメージを与える
恐れがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、ｐ
−ＳｉＮ膜は、優れた特性を有しているが、近年ＬＳＩ
デバイスの高集積化、及び微細化が進むにともない、こ
のｐ−ＳｉＮ膜の中に含まれる水素によるＭＯＳＦＥＴ
のしきい値電圧の変動（ホットキャリア効果）等、半導
体デバイスの信頼性を損なう大きな問題が発生してきて
いる。
−ＳｉＮ膜は、優れた特性を有しているが、近年ＬＳＩ
デバイスの高集積化、及び微細化が進むにともない、こ
のｐ−ＳｉＮ膜の中に含まれる水素によるＭＯＳＦＥＴ
のしきい値電圧の変動（ホットキャリア効果）等、半導
体デバイスの信頼性を損なう大きな問題が発生してきて
いる。
【０００５】この問題は、ｐ−ＳｉＮ膜の中に混入する
水素が原因であると一般に考えられている。すなわち、
ｐ−ＳｉＮ膜の中の水素がＭＯＳ界面に移動して、ホッ
ト・エレクトロンをトラップし、ＭＯＳＦＥＴのしきい
値電圧を変動させたりするのである。このような現象
は、例えば、ｐ−ＳｉＮ膜を積んだポリシリコン・ゲー
トＭＯＳＦＥＴに一定のストレス電圧をかけると、著し
いしきい値電圧のシフト等の現象として観察される。一
般的にはｐ−ＳｉＮ膜は、その内部にＳｉ−Ｈもしくは
Ｎ−Ｈの形で水素原子を１８〜２５ａｔｏｍ％含有して
いる。このうち、Ｓｉ−Ｈ結合は、Ｎ−Ｈ結合に比べて
結合力が弱く、後の工程の熱処理工程などにおいて水素
を放出しやすい。従って、この問題を解決するために
は、膜中の水素含有量を減少させることが必要であると
考えられている。
水素が原因であると一般に考えられている。すなわち、
ｐ−ＳｉＮ膜の中の水素がＭＯＳ界面に移動して、ホッ
ト・エレクトロンをトラップし、ＭＯＳＦＥＴのしきい
値電圧を変動させたりするのである。このような現象
は、例えば、ｐ−ＳｉＮ膜を積んだポリシリコン・ゲー
トＭＯＳＦＥＴに一定のストレス電圧をかけると、著し
いしきい値電圧のシフト等の現象として観察される。一
般的にはｐ−ＳｉＮ膜は、その内部にＳｉ−Ｈもしくは
Ｎ−Ｈの形で水素原子を１８〜２５ａｔｏｍ％含有して
いる。このうち、Ｓｉ−Ｈ結合は、Ｎ−Ｈ結合に比べて
結合力が弱く、後の工程の熱処理工程などにおいて水素
を放出しやすい。従って、この問題を解決するために
は、膜中の水素含有量を減少させることが必要であると
考えられている。
【０００６】このような問題を解決するために、例えば
特開昭６３−５２４１９号公報に記載の発明によれば、
原料ガスのシランの水素原子をフッ素等のハロゲン原子
で置換したＳｉＨ2 Ｆ2 を用いて膜中のＳｉ−Ｈ結合を
Ｓｉ−Ｆ結合に置き換えることによって、水素の含有量
を減少させている。しかしながら、半導体デバイスにお
ける膜中のハロゲン原子の挙動は今だ明らかになってお
らず、本質的な解決策とはいえない。また、同時にこの
フッ素によってエッチングが行われてしまうおそれもあ
る。
特開昭６３−５２４１９号公報に記載の発明によれば、
原料ガスのシランの水素原子をフッ素等のハロゲン原子
で置換したＳｉＨ2 Ｆ2 を用いて膜中のＳｉ−Ｈ結合を
Ｓｉ−Ｆ結合に置き換えることによって、水素の含有量
を減少させている。しかしながら、半導体デバイスにお
ける膜中のハロゲン原子の挙動は今だ明らかになってお
らず、本質的な解決策とはいえない。また、同時にこの
フッ素によってエッチングが行われてしまうおそれもあ
る。
【０００７】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は水素含有量が減少したｐ−ＳｉＮ膜を
形成する方法を提供することである。
あり、その目的は水素含有量が減少したｐ−ＳｉＮ膜を
形成する方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第一の本発明は、上記課
題を解決するために、少なくともシラン、アンモニア、
窒素を原料として用いて、プラズマ促進化学気相成長法
によって窒化珪素薄膜を成長させる方法において、アン
モニアの分解量が略４％以上略１０％以下になるように
制御をする制御工程、を含むことを特徴とする窒化珪素
薄膜の形成方法である。
題を解決するために、少なくともシラン、アンモニア、
窒素を原料として用いて、プラズマ促進化学気相成長法
によって窒化珪素薄膜を成長させる方法において、アン
モニアの分解量が略４％以上略１０％以下になるように
制御をする制御工程、を含むことを特徴とする窒化珪素
薄膜の形成方法である。
【０００９】第二の本発明は、上記課題を解決するため
に、少なくともシラン、アンモニア、窒素を原料として
用いて、熱化学気相成長法によって窒化珪素薄膜を成長
させる方法において、アンモニアの分解量が４％以上１
０％以下になるように制御をする制御工程、を含むこと
を特徴とする窒化珪素薄膜の形成方法である。
に、少なくともシラン、アンモニア、窒素を原料として
用いて、熱化学気相成長法によって窒化珪素薄膜を成長
させる方法において、アンモニアの分解量が４％以上１
０％以下になるように制御をする制御工程、を含むこと
を特徴とする窒化珪素薄膜の形成方法である。
【００１０】第三の本発明は、上記課題を解決するため
に、第一又は第二の本発明の窒化珪素薄膜の形成方法に
おいて、赤外線レーザ分光法を用いて、アンモニアの分
解量を検出する工程、を含み、前記制御工程は、この検
出されたアンモニアの分解量に基づいて、制御を行うこ
とを特徴とする窒化珪素薄膜の形成方法である。
に、第一又は第二の本発明の窒化珪素薄膜の形成方法に
おいて、赤外線レーザ分光法を用いて、アンモニアの分
解量を検出する工程、を含み、前記制御工程は、この検
出されたアンモニアの分解量に基づいて、制御を行うこ
とを特徴とする窒化珪素薄膜の形成方法である。
【００１１】
【作用】第一の本発明においては、プラズマ促進化学気
相成長法において、アンモニアの分解量を４％以上１０
％以下になるように制御する。その結果、窒化珪素薄膜
内の水素含有量を低減することが可能である。
相成長法において、アンモニアの分解量を４％以上１０
％以下になるように制御する。その結果、窒化珪素薄膜
内の水素含有量を低減することが可能である。
【００１２】また、第二の本発明においても、熱化学気
相成長法においてアンモニアの分解量を４％以上１０％
以下になるように制御する。
相成長法においてアンモニアの分解量を４％以上１０％
以下になるように制御する。
【００１３】第三の本発明においては、アンモニアの分
解量を検出するために、赤外線レーザ分光法を用いてい
る。このため、アンモニアの分解量を容易に検出するこ
とができる。
解量を検出するために、赤外線レーザ分光法を用いてい
る。このため、アンモニアの分解量を容易に検出するこ
とができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。
て説明する。
【００１５】本発明に係る窒化珪素薄膜形成方法は、ア
ンモニアの分解量を一定範囲で制御することによって、
ｐ−ＳｉＮ膜中の水素含有量を少なくし、高品質のｐ−
ＳｉＮ膜を形成する方法である。特に、アンモニアの分
解量を検出する方法としては、赤外線半導体レーザ分光
法によりアンモニアの分解量を検出するのが好適であ
る。
ンモニアの分解量を一定範囲で制御することによって、
ｐ−ＳｉＮ膜中の水素含有量を少なくし、高品質のｐ−
ＳｉＮ膜を形成する方法である。特に、アンモニアの分
解量を検出する方法としては、赤外線半導体レーザ分光
法によりアンモニアの分解量を検出するのが好適であ
る。
【００１６】以下の実施例は、原料ガスとしてシラン
（窒素８０％希釈）、アンモニアを用いた例である。こ
れらの原料を用いてｐ−ＳｉＮ膜を形成する際に使用す
る基板はｐ型又はｎ型のシリコン基板を用いている。ま
た、薄膜を形成する装置は、枚葉式ＲＦ（Ｒａｄｉｏ
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）プラズマＣＶＤ装置である。この
枚葉式ＲＦプラズマＣＶＤ装置の構成図が図１に示され
ている。このプラズマＣＶＤ装置のプラズマの励起周波
数は、例えば１３．５６ＭＨｚであり、また装置には赤
外半導体レーザ分光装置によってｉｎ−ｓｉｔｕ（その
場）観測するために、赤外光線が反応領域を横断するた
めのＫＣｌ（塩化カリウム）の窓１０が設けられている
フランジが備えられている。また、図１（ｂ）に示され
ているように、装置に入射した赤外光線は、フランジの
外側に設けられている凹面鏡Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３によって
多重反射されてから（図示されていない）検出器に入射
し、これによってガス濃度が計算される。なお、図１
（ｂ）に示されているように凹面鏡Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３は
成膜室の外に設けたが、成膜室の内部に設置しても構わ
ない。赤外光線の多重反射の回数と、赤外光線が反応領
域を横断する距離は使用する半導体レーザの強度に応じ
て調節する。この調節によって、できるだけガス濃度の
感度が向上するように設定を行う。
（窒素８０％希釈）、アンモニアを用いた例である。こ
れらの原料を用いてｐ−ＳｉＮ膜を形成する際に使用す
る基板はｐ型又はｎ型のシリコン基板を用いている。ま
た、薄膜を形成する装置は、枚葉式ＲＦ（Ｒａｄｉｏ
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）プラズマＣＶＤ装置である。この
枚葉式ＲＦプラズマＣＶＤ装置の構成図が図１に示され
ている。このプラズマＣＶＤ装置のプラズマの励起周波
数は、例えば１３．５６ＭＨｚであり、また装置には赤
外半導体レーザ分光装置によってｉｎ−ｓｉｔｕ（その
場）観測するために、赤外光線が反応領域を横断するた
めのＫＣｌ（塩化カリウム）の窓１０が設けられている
フランジが備えられている。また、図１（ｂ）に示され
ているように、装置に入射した赤外光線は、フランジの
外側に設けられている凹面鏡Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３によって
多重反射されてから（図示されていない）検出器に入射
し、これによってガス濃度が計算される。なお、図１
（ｂ）に示されているように凹面鏡Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３は
成膜室の外に設けたが、成膜室の内部に設置しても構わ
ない。赤外光線の多重反射の回数と、赤外光線が反応領
域を横断する距離は使用する半導体レーザの強度に応じ
て調節する。この調節によって、できるだけガス濃度の
感度が向上するように設定を行う。
【００１７】本実施例においては、例えばシラン流量を
１０ｓｃｃｍ、窒素流量を４０ｓｃｃｍに固定し、アン
モニアの流量を１０〜５０ｓｃｃｍの範囲で変化させる
ことによって、アンモニア濃度を変えている。図１
（ａ）に示されているように、このプラズマＣＶＤ装置
の成膜室には、ガス吹き出し口付電極１２と、ヒータ付
きサセプタ１４とが設けられている。このヒータ付サセ
プタ１４によって基板温度は本実施例においては約３５
０℃に加熱される。また、ガス吹き出し口付電極１２の
ガス吹き出し口からは上記原料ガスが流入され、またこ
のガス吹き出し口付電極１２にはいわゆるＲＦパワーが
印加される。本実施例においては、例えばガス圧力は
０．８Ｔｏｒｒ、ＲＦパワーは３０Ｗに設定されてい
る。まず、アンモニア濃度によってアンモニアの分解量
がどのように変化するかについて本願発明者は実験を行
った。その結果についてまず説明する。
１０ｓｃｃｍ、窒素流量を４０ｓｃｃｍに固定し、アン
モニアの流量を１０〜５０ｓｃｃｍの範囲で変化させる
ことによって、アンモニア濃度を変えている。図１
（ａ）に示されているように、このプラズマＣＶＤ装置
の成膜室には、ガス吹き出し口付電極１２と、ヒータ付
きサセプタ１４とが設けられている。このヒータ付サセ
プタ１４によって基板温度は本実施例においては約３５
０℃に加熱される。また、ガス吹き出し口付電極１２の
ガス吹き出し口からは上記原料ガスが流入され、またこ
のガス吹き出し口付電極１２にはいわゆるＲＦパワーが
印加される。本実施例においては、例えばガス圧力は
０．８Ｔｏｒｒ、ＲＦパワーは３０Ｗに設定されてい
る。まず、アンモニア濃度によってアンモニアの分解量
がどのように変化するかについて本願発明者は実験を行
った。その結果についてまず説明する。
【００１８】図２には、アンモニア濃度と、アンモニア
の分解量がどのような関係にあるかについて調べた結果
のグラフが示されている。本実施例においては、アンモ
ニアの分解量は、アンモニアの赤外領域における吸収線
の一つ（７２６．９４４ｃｍ-1）について反応前と反応
中においてモニタをすることにより求めている。図２の
グラフにおいては、横軸はアンモニア濃度（％）を表
し、縦軸はアンモニアの分解量（％）を表す。図２のグ
ラフに示されているように、アンモニアの濃度を高くす
ると、アンモニアの分解量は初め増え始めるが、更に濃
度が高くなると、具体的には３０％付近の値を超えると
逆に分解量は減っていく。
の分解量がどのような関係にあるかについて調べた結果
のグラフが示されている。本実施例においては、アンモ
ニアの分解量は、アンモニアの赤外領域における吸収線
の一つ（７２６．９４４ｃｍ-1）について反応前と反応
中においてモニタをすることにより求めている。図２の
グラフにおいては、横軸はアンモニア濃度（％）を表
し、縦軸はアンモニアの分解量（％）を表す。図２のグ
ラフに示されているように、アンモニアの濃度を高くす
ると、アンモニアの分解量は初め増え始めるが、更に濃
度が高くなると、具体的には３０％付近の値を超えると
逆に分解量は減っていく。
【００１９】次に、上記の実験で得られたｐ−ＳｉＮ薄
膜の水素含有量をＦＴＩＲ等により求めると、図３に示
されているような結果が得られた。図３には、アンモニ
アの濃度と、これによって得られたｐ−ＳｉＮ薄膜の水
素含有量との関係を表すグラフが示されている。図３に
示されているグラフの横軸はアンモニア濃度であり、縦
軸は膜中の水素含有量である。図３に示されているグラ
フから理解されるように、アンモニアの濃度が高くなる
と、初め水素含有量は増えていくが、更にアンモニア濃
度が高まりおよそ３０％を超えると逆に水素含有量は減
少する傾向にある。
膜の水素含有量をＦＴＩＲ等により求めると、図３に示
されているような結果が得られた。図３には、アンモニ
アの濃度と、これによって得られたｐ−ＳｉＮ薄膜の水
素含有量との関係を表すグラフが示されている。図３に
示されているグラフの横軸はアンモニア濃度であり、縦
軸は膜中の水素含有量である。図３に示されているグラ
フから理解されるように、アンモニアの濃度が高くなる
と、初め水素含有量は増えていくが、更にアンモニア濃
度が高まりおよそ３０％を超えると逆に水素含有量は減
少する傾向にある。
【００２０】アンモニアの濃度を媒介パラメータとし
て、以上の結果を総合すると、図４に示されているよう
な関係が得られる。図４には、アンモニアの分解量と、
ｐ−ＳｉＮ薄膜の膜中の水素含有量との間の関係を表す
グラフが示されている。この図４に示されているグラフ
において、横軸はアンモニアの分解量を表し、縦軸には
膜中の水素含有量が示されている。図４に示されている
グラフから理解されるように、アンモニアの分解量と、
ｐ−ＳｉＮ膜中の水素含有量との間にはほぼ比例関係が
認められる。従って、アンモニアの分解量をモニタすれ
ば水素含有量が容易に制御できることが理解されよう。
て、以上の結果を総合すると、図４に示されているよう
な関係が得られる。図４には、アンモニアの分解量と、
ｐ−ＳｉＮ薄膜の膜中の水素含有量との間の関係を表す
グラフが示されている。この図４に示されているグラフ
において、横軸はアンモニアの分解量を表し、縦軸には
膜中の水素含有量が示されている。図４に示されている
グラフから理解されるように、アンモニアの分解量と、
ｐ−ＳｉＮ膜中の水素含有量との間にはほぼ比例関係が
認められる。従って、アンモニアの分解量をモニタすれ
ば水素含有量が容易に制御できることが理解されよう。
【００２１】本発明において特徴的なことは、このよう
にアンモニアの分解量と、膜中の水素含有量とがほぼ比
例関係があることに鑑み、アンモニアの分解量を制御す
ることによって膜中の水素含有量を制御したことであ
る。このような手法を用いてｐ−ＳｉＮ膜を作成するこ
とにより、水素含有量の少ないｐ−ＳｉＮ膜が得られ
る。
にアンモニアの分解量と、膜中の水素含有量とがほぼ比
例関係があることに鑑み、アンモニアの分解量を制御す
ることによって膜中の水素含有量を制御したことであ
る。このような手法を用いてｐ−ＳｉＮ膜を作成するこ
とにより、水素含有量の少ないｐ−ＳｉＮ膜が得られ
る。
【００２２】更に、ホット・キャリア効果を低減するた
めに最適な成膜条件を得るために、アンモニアの分解量
と、ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧との変動量の関
係を調べた。この実験の結果が図５に示されている。図
５に示されているグラフの横軸は、アンモニアの分解量
であり、縦軸はしきい値電圧の変動量をそれぞれ表す。
図５のグラフに示されているように、アンモニアの分解
量がおよそ４％以上で、かつ１０％未満である場合に
は、しきい値電圧の変動量は０．０５ボルト以下とな
り、一般には十分に小さい変動量といえよう。このた
め、アンモニアの分解量が、およそ４％以上１０％以下
の場合にはホット・キャリア耐性が高くなることが理解
されよう。
めに最適な成膜条件を得るために、アンモニアの分解量
と、ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧との変動量の関
係を調べた。この実験の結果が図５に示されている。図
５に示されているグラフの横軸は、アンモニアの分解量
であり、縦軸はしきい値電圧の変動量をそれぞれ表す。
図５のグラフに示されているように、アンモニアの分解
量がおよそ４％以上で、かつ１０％未満である場合に
は、しきい値電圧の変動量は０．０５ボルト以下とな
り、一般には十分に小さい変動量といえよう。このた
め、アンモニアの分解量が、およそ４％以上１０％以下
の場合にはホット・キャリア耐性が高くなることが理解
されよう。
【００２３】以上述べたように、本実施例において特徴
的なことは、まずアンモニアの濃度と、膜中の水素含有
量とがほぼ比例関係とにあることに鑑み、アンモニアの
濃度を制御することにより、膜中の水素含有量を制御し
たことである。さらに、本実施例において特徴的なこと
は、具体的にアンモニアの分解量を４％以上１０％以下
とすることによって、ＭＯＳトランジスタのしきい値電
圧の変動量を十分に小さくしたことである。このよう
に、本実施例によればアンモニアの濃度を検出する装置
を付け加えるのみで、ＭＯＳトランジスタのしきい値電
圧の変動が少ない窒化珪素薄膜の形成方法が実現可能で
ある。
的なことは、まずアンモニアの濃度と、膜中の水素含有
量とがほぼ比例関係とにあることに鑑み、アンモニアの
濃度を制御することにより、膜中の水素含有量を制御し
たことである。さらに、本実施例において特徴的なこと
は、具体的にアンモニアの分解量を４％以上１０％以下
とすることによって、ＭＯＳトランジスタのしきい値電
圧の変動量を十分に小さくしたことである。このよう
に、本実施例によればアンモニアの濃度を検出する装置
を付け加えるのみで、ＭＯＳトランジスタのしきい値電
圧の変動が少ない窒化珪素薄膜の形成方法が実現可能で
ある。
【００２４】なお、本実施例においては赤外半導体レー
ザ分光方法によってアンモニアの濃度およびその分解量
を計測し、窒化珪素薄膜を作成したが、アンモニアの濃
度を検出できる方法であるならば従来知られている任意
の方法が採用可能である。さらに、本実施例においては
窒化珪素薄膜の反応条件を決定するのにＰＥＣＶＤ法に
ついて説明したが、熱ＣＶＤ法による窒化珪素薄膜の反
応条件の決定にも利用できる。
ザ分光方法によってアンモニアの濃度およびその分解量
を計測し、窒化珪素薄膜を作成したが、アンモニアの濃
度を検出できる方法であるならば従来知られている任意
の方法が採用可能である。さらに、本実施例においては
窒化珪素薄膜の反応条件を決定するのにＰＥＣＶＤ法に
ついて説明したが、熱ＣＶＤ法による窒化珪素薄膜の反
応条件の決定にも利用できる。
【００２５】
【発明の効果】以上述べたように、第一の本発明によれ
ば、水素含有量の少ないｐ−ＳｉＮ膜が得られる。従っ
て、この膜をＬＳＩの最終保護膜として用いた場合、ホ
ット・キャリア耐性が高い半導体デバイスが製造できる
という効果を奏する。
ば、水素含有量の少ないｐ−ＳｉＮ膜が得られる。従っ
て、この膜をＬＳＩの最終保護膜として用いた場合、ホ
ット・キャリア耐性が高い半導体デバイスが製造できる
という効果を奏する。
【００２６】また、第二の本発明においては、熱化学気
相成長法において、上記第一の本発明と同様の効果を奏
する。
相成長法において、上記第一の本発明と同様の効果を奏
する。
【００２７】第三の本発明によれば、赤外線レーザ分光
法を用いて、アンモニアの分解量を検出したので、上記
第一の本発明を容易に実現できるという効果を奏する。
法を用いて、アンモニアの分解量を検出したので、上記
第一の本発明を容易に実現できるという効果を奏する。
【図１】 本発明の実施例における薄膜形成装置の構造
説明図である。
説明図である。
【図２】 本実施例におけるアンモニア濃度と、アンモ
ニア分解量との関係を表すグラフである。
ニア分解量との関係を表すグラフである。
【図３】 本実施例におけるアンモニア濃度と膜中水素
含有量との関係を表すグラフである。
含有量との関係を表すグラフである。
【図４】 本実施例におけるアンモニア分解量と、膜中
の水素含有量との関係を表すグラフである。
の水素含有量との関係を表すグラフである。
【図５】 本実施例におけるアンモニア分解量と、ＭＯ
Ｓトランジスタのしきい値電圧の変動量との関係を表す
グラフである。
Ｓトランジスタのしきい値電圧の変動量との関係を表す
グラフである。
１０ ＫＣｌ窓、１２ ガス吹き出し口付電極、１４
ヒータ付サセプタ。
ヒータ付サセプタ。
Claims (3)
- 【請求項１】 少なくともシラン、アンモニア、窒素を
原料として用いて、プラズマ促進化学気相成長法によっ
て窒化珪素薄膜を成長させる方法において、 アンモニアの分解量が４％以上１０％以下になるように
制御をする制御工程、 を含むことを特徴とする窒化珪素薄膜の形成方法。 - 【請求項２】 少なくともシラン、アンモニア、窒素を
原料として用いて、熱化学気相成長法によって窒化珪素
薄膜を成長させる方法において、 アンモニアの分解量が略４％以上略１０％以下になるよ
うに制御をする制御工程、 を含むことを特徴とする窒化珪素薄膜の形成方法。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の窒化珪素薄膜の
形成方法において、赤外線レーザ分光法を用いて、アン
モニアの分解量を検出する工程、 を含み、前記制御工程は、この検出されたアンモニアの
分解量に基づいて、制御を行うことを特徴とする窒化珪
素薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7073941A JP3045945B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 窒化珪素薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7073941A JP3045945B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 窒化珪素薄膜の形成方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08274089A true JPH08274089A (ja) | 1996-10-18 |
| JP3045945B2 JP3045945B2 (ja) | 2000-05-29 |
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ID=13532649
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7073941A Expired - Fee Related JP3045945B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 窒化珪素薄膜の形成方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3045945B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999012210A1 (fr) * | 1997-08-28 | 1999-03-11 | Rohm Co., Ltd. | Dispositif a semi-conducteurs et procede de fabrication de ce dernier |
| KR20030067308A (ko) * | 2002-02-08 | 2003-08-14 | 주식회사 유진테크 | 싱글 챔버식 화학기상증착 장치를 이용한 질화막 제조 방법 |
| US7465966B2 (en) | 2003-03-19 | 2008-12-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Film formation method and manufacturing method of semiconductor device |
| JP2010056100A (ja) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ショットキーバリアダイオード |
| WO2012029709A1 (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-08 | 株式会社島津製作所 | 非晶質窒化珪素膜およびその製造方法 |
| JP2013159798A (ja) * | 2012-02-02 | 2013-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | プラズマｃｖｄ装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| US11397315B2 (en) | 2019-01-28 | 2022-07-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | Electrowetting device and method for manufacturing electrowetting device |
-
1995
- 1995-03-30 JP JP7073941A patent/JP3045945B2/ja not_active Expired - Fee Related
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