JPS5840833A - 窒化膜生成装置 - Google Patents
窒化膜生成装置Info
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- JPS5840833A JPS5840833A JP13934081A JP13934081A JPS5840833A JP S5840833 A JPS5840833 A JP S5840833A JP 13934081 A JP13934081 A JP 13934081A JP 13934081 A JP13934081 A JP 13934081A JP S5840833 A JPS5840833 A JP S5840833A
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- film
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/087—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
- B01J19/088—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
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】
本発明は、シリコン等を直接窒化して窒化膜を生成する
装置に関する。
装置に関する。
Ｌ８Ｉは年々高集積化の一途をたどっている。
例えばＭＯＳメモリの代表的な例として、 ＤＲＡＭ（
ダイナミック・ランダム・アクセスメモリ）をみると、
１６にピットから６４に、そして２５６にビットへと急
速に展開しており、ＩＭビットＤＲＡＭも数年光には発
表されようとしている。このようにチップの大きさはほ
ぼ同じで。
ダイナミック・ランダム・アクセスメモリ）をみると、
１６にピットから６４に、そして２５６にビットへと急
速に展開しており、ＩＭビットＤＲＡＭも数年光には発
表されようとしている。このようにチップの大きさはほ
ぼ同じで。
しかも高密度になっていくため、ＤＲＡＭのメモリセル
部の面積はますます小さくならざるを得ないが、その記
憶容量も比例して練歩することはオン、オフ時のＳＡ比
の問題で避けねばならず、七の結果記憶容量を形成する
ＭＯＳキャパシタの８１０ 、膜の薄膜化が要求される
。例えばＤＲＡＭを例ｆ二とるとＳ１０．の膜厚は、６
４にビットでは現行４００Ａｃ対し、２５６にビットで
は２５０Ａそして１Ｍピットでは７０’Ａが必要とされ
る。しかし８１０．の薄膜化に伴い、その成膜の制御性
ばかりでなく、欠陥密度が大幅に増加し、ｓｉｏ、膜の
耐電圧特性が急激１：悪化する。
部の面積はますます小さくならざるを得ないが、その記
憶容量も比例して練歩することはオン、オフ時のＳＡ比
の問題で避けねばならず、七の結果記憶容量を形成する
ＭＯＳキャパシタの８１０ 、膜の薄膜化が要求される
。例えばＤＲＡＭを例ｆ二とるとＳ１０．の膜厚は、６
４にビットでは現行４００Ａｃ対し、２５６にビットで
は２５０Ａそして１Ｍピットでは７０’Ａが必要とされ
る。しかし８１０．の薄膜化に伴い、その成膜の制御性
ばかりでなく、欠陥密度が大幅に増加し、ｓｉｏ、膜の
耐電圧特性が急激１：悪化する。
この問題に対し、５１０１のかわｉＪ ｌ二誘電率が約
２倍のＳｉ、Ｎ、膜を用いることが考えられる。一方、
８１．Ｎ、は従来モノンラν（ＢｉＨ，）とアンモニ
ア（ＮＨ，）を約８５０’Ｃ程度の温度で熱分解し、気
相成長（ｃｖｎ）させて堆積されていた。
２倍のＳｉ、Ｎ、膜を用いることが考えられる。一方、
８１．Ｎ、は従来モノンラν（ＢｉＨ，）とアンモニ
ア（ＮＨ，）を約８５０’Ｃ程度の温度で熱分解し、気
相成長（ｃｖｎ）させて堆積されていた。
しかしこの方法では、８１基板上に薄いＳｉ、Ｎ。
膜を形成しても、（ｌ）膜厚の制御が難しい、（２）ｓ
ｉ上には本来３０Ａ程度の自然酸化膜があり。
ｉ上には本来３０Ａ程度の自然酸化膜があり。
Ｍ、ＮＯ８構造ができ、Ｃ−Ｖ特性１ニヒステリンスふ
ｉ生じる。 １３１ Ｓｉ、Ｎ４８１界面の表面単位密
度が１０／ｃｎｒ 以上になり、良好なＮＯ８構造か
で舞ない、といった欠点かあ“った。そこで最近’１２
００°Ｃ以上の高温中でＮ、とｓｉと直接反応させてＳ
１上（二Ｓｉ、Ｎ、膜を形成する試みがなされている。
ｉ生じる。 １３１ Ｓｉ、Ｎ４８１界面の表面単位密
度が１０／ｃｎｒ 以上になり、良好なＮＯ８構造か
で舞ない、といった欠点かあ“った。そこで最近’１２
００°Ｃ以上の高温中でＮ、とｓｉと直接反応させてＳ
１上（二Ｓｉ、Ｎ、膜を形成する試みがなされている。
しかし、８１０．膜の場合は９００〜１１００Ｃで酸素
又は、スチーム等Ｃ：より、短時間で１００ＯＡ程度の
ものが形成されるの■：対し。
又は、スチーム等Ｃ：より、短時間で１００ＯＡ程度の
ものが形成されるの■：対し。
”８Ｎ４ 膜（’）場合＋１１１００６ＣテＮ １ ｎ
ｘ ｃ ヨ’Ｊ １時間Ｓ１を窒化しても５０ ’Ａ
の厚さしが得られず１２００°Ｃの高温下でも１００λ
以下でそれ以後余り進行しない。しかも膜質は均一でな
く、島状【二形成される。（例えばＪ −Ｆｉｌｅｃｔ
＋ｒｏｃｈｅｍ ・Ｂｏａ ： ５ＯＬＩＤ−８ＴＡＴ
ＢＳＣＩＢＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＱＹ（Ｍ
ａｒｃｈ １９７８ ）の論文 Ｖｅｒｙ ；ｒｈｉｎ
５ｉｌｉｃｏｎＮｉｔｒｉｄｅ Ｆｉｌｍｓ Ｇ
ｒｏｗｎ ｂｙ Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｈｅｒｍａｌ
Ｒｅａｃｔｉｖｅ ｗｉｔｈ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ 参
照）。
ｘ ｃ ヨ’Ｊ １時間Ｓ１を窒化しても５０ ’Ａ
の厚さしが得られず１２００°Ｃの高温下でも１００λ
以下でそれ以後余り進行しない。しかも膜質は均一でな
く、島状【二形成される。（例えばＪ −Ｆｉｌｅｃｔ
＋ｒｏｃｈｅｍ ・Ｂｏａ ： ５ＯＬＩＤ−８ＴＡＴ
ＢＳＣＩＢＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＱＹ（Ｍ
ａｒｃｈ １９７８ ）の論文 Ｖｅｒｙ ；ｒｈｉｎ
５ｉｌｉｃｏｎＮｉｔｒｉｄｅ Ｆｉｌｍｓ Ｇ
ｒｏｗｎ ｂｙ Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｈｅｒｍａｌ
Ｒｅａｃｔｉｖｅ ｗｉｔｈ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ 参
照）。
このようなシリコンの直接窒化の主（二低い成長速度の
問題に対し、最近、昭和５０年春季第２８回応用物理学
会の講演会において、グロ一対電を用いたシリ□コンの
直接窒化方法が報告された（伊藤隆司：２９Ｐ−Ｃ−５
）。
問題に対し、最近、昭和５０年春季第２８回応用物理学
会の講演会において、グロ一対電を用いたシリ□コンの
直接窒化方法が報告された（伊藤隆司：２９Ｐ−Ｃ−５
）。
この方法の概略を１３１回を′用いて説明する。石英管
１の一方はふた２で、他方は排気系に接続される。石英
管１の中にＳｉｏコートしたサセプタ３に支持されたＳ
１ウニ八４が縦型に並べられている。一方石英管１の外
側（大気）にはコイル５が巻かれておりＲＦ電源６が接
続されている。７はガス導入部であり、ここからＮＨ，
。
１の一方はふた２で、他方は排気系に接続される。石英
管１の中にＳｉｏコートしたサセプタ３に支持されたＳ
１ウニ八４が縦型に並べられている。一方石英管１の外
側（大気）にはコイル５が巻かれておりＲＦ電源６が接
続されている。７はガス導入部であり、ここからＮＨ，
。
Ｎ１＋Ｈ１＋ ＮＨ等のガスが供給される。いまＮＨ，
ガスが０．１〜１０ Ｔｏｒｒ程度になるように石英管
１内の圧力を設定し、ＲＦ電源６から４００１Ｇ（ｚ
の高周波を印加すると石英管１内にグロ一対電８を生じ
、ＮＨ，ガス等を解離すると共Ｉ：誘導加熱により、Ｓ
１ウエハ４が加熱される。
ガスが０．１〜１０ Ｔｏｒｒ程度になるように石英管
１内の圧力を設定し、ＲＦ電源６から４００１Ｇ（ｚ
の高周波を印加すると石英管１内にグロ一対電８を生じ
、ＮＨ，ガス等を解離すると共Ｉ：誘導加熱により、Ｓ
１ウエハ４が加熱される。
この結果窒素を含んだガスプラズマと高温の８１ウニ八
４との間Ｃ：反応が生じ、Ｓｌの直接窒化が行われる。
４との間Ｃ：反応が生じ、Ｓｌの直接窒化が行われる。
報告によればＮＨ，の流量がｌｌｌ１分高局波電力がｌ
０ＫＷ、Ｓｉウニへの温度の５ｉｓＮ４Ｎが形成されて
いる。
０ＫＷ、Ｓｉウニへの温度の５ｉｓＮ４Ｎが形成されて
いる。
このようにグロ一対電を用いていることにより、比較的
低温でしかもより早く窒化が促進されることが確認され
ている。しかしながら本方法では４ｏｏＫＨｚの放電を
用いていることがらプラズマ内のイオン化エネルギーが
高くなり、従って試料へのイオン術部が大きく、半導体
素子行なうという巧妙な手段を用いているが、そのため
窒化のパラメータが導入ＲＦ電力のみに依存し、窒化速
度が限定されると共（二、ＮＨ，などのガスプラズマが
石英管の８１０．を還元して酸素を生じ、これが膜中に
混入する危険性があり。
低温でしかもより早く窒化が促進されることが確認され
ている。しかしながら本方法では４ｏｏＫＨｚの放電を
用いていることがらプラズマ内のイオン化エネルギーが
高くなり、従って試料へのイオン術部が大きく、半導体
素子行なうという巧妙な手段を用いているが、そのため
窒化のパラメータが導入ＲＦ電力のみに依存し、窒化速
度が限定されると共（二、ＮＨ，などのガスプラズマが
石英管の８１０．を還元して酸素を生じ、これが膜中に
混入する危険性があり。
上記報告中のデータの中にもこれが示されている。一方
１本方法はプラズマ内に試料を配置しているため、窒化
ｍｆ１４が、プラズマ内の中性ラジカル種で行なわれて
いるのか、又は上記イオンの高エネルギー衝撃による援
助（ａｓｓｌｓｔ ）なのかそのもので行われているが
明確でながった。
１本方法はプラズマ内に試料を配置しているため、窒化
ｍｆ１４が、プラズマ内の中性ラジカル種で行なわれて
いるのか、又は上記イオンの高エネルギー衝撃による援
助（ａｓｓｌｓｔ ）なのかそのもので行われているが
明確でながった。
本発明は１以上の間顯点ｃ：鑑みてなされたもので試料
を損傷することなく、直接窒化Ｉ：より申分な成長速度
で良質の窒化膜を生成し得る装置を提供するものである
。
を損傷することなく、直接窒化Ｉ：より申分な成長速度
で良質の窒化膜を生成し得る装置を提供するものである
。
本発明は、窒素を含むガスを放電室で放電解離させて長
寿命の活性化窒素を生成し、その沃土化窒素を放電室と
は離隔した位置に設けられた反応室に輸送し１反応室で
加熱された試料と活性化窒素とを反応させ、試料表面を
直接窒化させることを特徴とする。
寿命の活性化窒素を生成し、その沃土化窒素を放電室と
は離隔した位置に設けられた反応室に輸送し１反応室で
加熱された試料と活性化窒素とを反応させ、試料表面を
直接窒化させることを特徴とする。
本発明によれば、放電室と反応室を分離することによっ
て試料や反応室がプラズマ励起光の影曽を受は入れるこ
とがなくなり、良質の窒化膜が生成する。またプラズマ
励起党内τ二試料を置〈従来装置に比べて、窒化膜の成
長速度が速いことも実験的に確認された。
て試料や反応室がプラズマ励起光の影曽を受は入れるこ
とがなくなり、良質の窒化膜が生成する。またプラズマ
励起党内τ二試料を置〈従来装置に比べて、窒化膜の成
長速度が速いことも実験的に確認された。
以下本発明を一実施例により、図を用いながら詳細１：
説明する。第２図は本発明の一実施例の装置の概略図で
ある。１ノはマイクロ波電源であり、これより２４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波電力がアイソレータ１２．方向性統合
器ｉｓ、三本柱チューナ１４１等を経て、スリーブが付
いた゛導波管１５に供給される。この導波管１５に石英
製放電管１６が貫通している。放電管１６の尤 光（＝は同じく石英製輸送管１７を介して石英製反応管
１８が結合している。反応管１８は排気口１９からポン
プ油逆流防止用の液体窒素トラップ２０を経てロータリ
ポンプ（図示せず）で排気される。放電Ｗ１６の一方に
ガス導入口２ノが設けられ、ここから例えばＮ、 ガス
が０、１〜ｌ Ｔｏｒｒ程度に導入され、マイクロ波電
力が導波管１５の両端の３木柱チューナ１４とりヨード
プランジャチューナ２２により整合されて供給されると
、放電管１６内にグロー放電を生じる。２３は導波管１
５のスリーブを冷却するだめの水冷用ジャケットである
。このようにして放電管１６でＮ、のグロー放電（二よ
り活性化窒素が生成されると、これが輸送管１７を介し
て反応管１８内■二導入される。反応管１８はその外部
に温度制御可能な例えばハロゲンランプ（またはヒータ
）（二よる加熱源２４が配置され、内部に石英からなる
支持台２５上≦二支持された試料２６が配置されている
。２７は反応管１８のフタであり、２８は真空ゲージで
ある。
説明する。第２図は本発明の一実施例の装置の概略図で
ある。１ノはマイクロ波電源であり、これより２４５Ｇ
Ｈｚのマイクロ波電力がアイソレータ１２．方向性統合
器ｉｓ、三本柱チューナ１４１等を経て、スリーブが付
いた゛導波管１５に供給される。この導波管１５に石英
製放電管１６が貫通している。放電管１６の尤 光（＝は同じく石英製輸送管１７を介して石英製反応管
１８が結合している。反応管１８は排気口１９からポン
プ油逆流防止用の液体窒素トラップ２０を経てロータリ
ポンプ（図示せず）で排気される。放電Ｗ１６の一方に
ガス導入口２ノが設けられ、ここから例えばＮ、 ガス
が０、１〜ｌ Ｔｏｒｒ程度に導入され、マイクロ波電
力が導波管１５の両端の３木柱チューナ１４とりヨード
プランジャチューナ２２により整合されて供給されると
、放電管１６内にグロー放電を生じる。２３は導波管１
５のスリーブを冷却するだめの水冷用ジャケットである
。このようにして放電管１６でＮ、のグロー放電（二よ
り活性化窒素が生成されると、これが輸送管１７を介し
て反応管１８内■二導入される。反応管１８はその外部
に温度制御可能な例えばハロゲンランプ（またはヒータ
）（二よる加熱源２４が配置され、内部に石英からなる
支持台２５上≦二支持された試料２６が配置されている
。２７は反応管１８のフタであり、２８は真空ゲージで
ある。
即ち、この装置は、放電管１６．輸送管１７゜および反
応管１８が全体で一つの真空容器を構成しているが、放
電管１６部分が導入されたガスを放電解離する放電室と
なり、この放電室とは、＊隔した位置にある反応管１８
部分が放電室で土岐されて輸送される活性化窒素により
試料を窒化する反応室となっている。
応管１８が全体で一つの真空容器を構成しているが、放
電管１６部分が導入されたガスを放電解離する放電室と
なり、この放電室とは、＊隔した位置にある反応管１８
部分が放電室で土岐されて輸送される活性化窒素により
試料を窒化する反応室となっている。
第３図はこの装置により、試料２６としてＶリコン基板
を用いＮ、ガスの圧力を１．０Ｔｏｒｒに設定し、マイ
クロ波電力Ｉ ＫＷ／ｄ ＋二よりプラズマ放電をおこ
したときの窒化時間に対する８１、、Ｎ、膜の生成され
た膜厚を示した。ν１の伽）。
を用いＮ、ガスの圧力を１．０Ｔｏｒｒに設定し、マイ
クロ波電力Ｉ ＫＷ／ｄ ＋二よりプラズマ放電をおこ
したときの窒化時間に対する８１、、Ｎ、膜の生成され
た膜厚を示した。ν１の伽）。
（ｂ） 、（ｏ）、 （ｄ）は基板温度１１５０Ｃ，１
０５０°ｃ、９ｓＯ°Ｃ９８５０Ｃにそれぞれ対応する
。これから明らかな様Ｉ：５１１Ｎ４膜の成長膜厚が基
板温度Ｉ：依存し。
０５０°ｃ、９ｓＯ°Ｃ９８５０Ｃにそれぞれ対応する
。これから明らかな様Ｉ：５１１Ｎ４膜の成長膜厚が基
板温度Ｉ：依存し。
同一条件では高温下で速い膜の生成が行なわれかつ成長
時間（二対しては（ａ） 、 （ｂ） 、 （Ｑ） 、
（ｄ）共に比例して５ｉＩＮ、ＩＱが生成されている
。又、このツ権例１：より生成した８１．Ｎ、膜の屈折
率を条件（ａ）。
時間（二対しては（ａ） 、 （ｂ） 、 （Ｑ） 、
（ｄ）共に比例して５ｉＩＮ、ＩＱが生成されている
。又、このツ権例１：より生成した８１．Ｎ、膜の屈折
率を条件（ａ）。
Ｃｂ） 、 （ｃ）についてエリプソメトリで測定した
結果を第４図に示した。図から明らかな様にこの実施例
で生成した８ １ ｇ Ｎ４の屈折率は生成温度によら
ず一定で約２．０を示している。
結果を第４図に示した。図から明らかな様にこの実施例
で生成した８ １ ｇ Ｎ４の屈折率は生成温度によら
ず一定で約２．０を示している。
これらの結果はマイクロ波放電（二よって励起された活
性化窒素が励起光やマイクロ波電界の全くない所に輸送
され、窒化を生じたものであるが、グロー放電内での窒
化の特性を調べるため次の実験を試みた。第２図の装置
においてマイクロ波放電をさせながら更に輸送管１７に
コイルを巻き４００ ＫｋＩｚの低周波電力を印加する
。
性化窒素が励起光やマイクロ波電界の全くない所に輸送
され、窒化を生じたものであるが、グロー放電内での窒
化の特性を調べるため次の実験を試みた。第２図の装置
においてマイクロ波放電をさせながら更に輸送管１７に
コイルを巻き４００ ＫｋＩｚの低周波電力を印加する
。
これ（二より輸送管１７内にグロー放電が生じると共に
アフターグローが反応管１８内全体に拡大する。これは
反応管１８内が萬温で熱せられて熱電子が充満しており
、この影響でアフターグローが拡がるものと考えられる
。これで窒化速度が更に向上することを期待したのだが
、結果はマイクロ波放電だけの場合に較へて、約３０チ
程、窒化速度が低下した。この低下の原十 因はＮ イオンによるエツチング効果と考えられるが、
これ１：より本発明によるグロー放電外での窒化の有効
性が証明された。
アフターグローが反応管１８内全体に拡大する。これは
反応管１８内が萬温で熱せられて熱電子が充満しており
、この影響でアフターグローが拡がるものと考えられる
。これで窒化速度が更に向上することを期待したのだが
、結果はマイクロ波放電だけの場合に較へて、約３０チ
程、窒化速度が低下した。この低下の原十 因はＮ イオンによるエツチング効果と考えられるが、
これ１：より本発明によるグロー放電外での窒化の有効
性が証明された。
第５図は上記実施例（温度条件（ｂ））により生成した
８ｉａＮ４膜１００Ａを用いてＭＯＳキャパンタを形成
し、七のＣ−■特性（へ）を同−膜厚の８１０゜膜のそ
れ■と比較して示したものである。容置Ｃは８１０．膜
の容置Ｃｏｘで規格化して示しである。第５図から明ら
かなようにＳ１０．膜と変らぬ良好な特性が得られ１表
面率位密度が２Ｘ１０ ／ｄの良好な膜であった。又第
６図はＳ ｉ 、 Ｎ、膜厚１０（１（温度条件（ａ）
）の耐圧分布（１）について同じ膜厚の８１０１膜の耐
圧分布（Ｉｔ）と比較して示した。図から明らかなよう
に耐圧の点でもＳ１０．膜よ゛りも優れたＳｉ、Ｎ４膜
が得られている。
８ｉａＮ４膜１００Ａを用いてＭＯＳキャパンタを形成
し、七のＣ−■特性（へ）を同−膜厚の８１０゜膜のそ
れ■と比較して示したものである。容置Ｃは８１０．膜
の容置Ｃｏｘで規格化して示しである。第５図から明ら
かなようにＳ１０．膜と変らぬ良好な特性が得られ１表
面率位密度が２Ｘ１０ ／ｄの良好な膜であった。又第
６図はＳ ｉ 、 Ｎ、膜厚１０（１（温度条件（ａ）
）の耐圧分布（１）について同じ膜厚の８１０１膜の耐
圧分布（Ｉｔ）と比較して示した。図から明らかなよう
に耐圧の点でもＳ１０．膜よ゛りも優れたＳｉ、Ｎ４膜
が得られている。
なお、マイクロ波電力に代え、高周波電力を用いること
も可能である。第７図は、第２図においてマイクロ波電
力蓄二代えて放電管１６の回りにコイルを巻いて１３．
５６ ＭＨｚの高周波電力を印加してプラズマ放電を発
生させて同時に７リコン裁板の窒化膜行った実施例での
窒化時間（二対するＳｉ、Ｎ、膜の生成膜厚を示した。
も可能である。第７図は、第２図においてマイクロ波電
力蓄二代えて放電管１６の回りにコイルを巻いて１３．
５６ ＭＨｚの高周波電力を印加してプラズマ放電を発
生させて同時に７リコン裁板の窒化膜行った実施例での
窒化時間（二対するＳｉ、Ｎ、膜の生成膜厚を示した。
導入したＮ鵞ガス圧力は１．０ｔｏｒｒ、高周波電力は
５００Ｗである。図の（ｅ） 、 （ｆ）はそれぞれ基
板温度１０５０Ｃ，１１５０Ｃに対応する。図から明ら
かな様に、マイクロ波電力と比べると生成速度が遅いが
、やはり時間に比例して窒化膜が生成された。この様に
高周波電力１：より生成したＳｉ、Ｎ、膜の耐圧、Ｃ−
Ｖ特性について先の実施例と同様に測定した結果、同等
の結果が得られた。
５００Ｗである。図の（ｅ） 、 （ｆ）はそれぞれ基
板温度１０５０Ｃ，１１５０Ｃに対応する。図から明ら
かな様に、マイクロ波電力と比べると生成速度が遅いが
、やはり時間に比例して窒化膜が生成された。この様に
高周波電力１：より生成したＳｉ、Ｎ、膜の耐圧、Ｃ−
Ｖ特性について先の実施例と同様に測定した結果、同等
の結果が得られた。
一方、第３図あるいは第７図において窒化に初期の窒化
膜厚の増加が鈍っていることがわかるが、これはＳｉｌ
板上の自然酸化膜の還元に時間を要しているためと考え
られる。しかしこの結果を積極的に３１０．膜上の薄い
窒化に用いることができ、これは５１０２のエツチング
の時の良好なマスクとなり得る。また、多結晶Ｓｉ上に
もこの窒化族を成長させることが可能で、同じくエツチ
ングのマスクになり得る。
膜厚の増加が鈍っていることがわかるが、これはＳｉｌ
板上の自然酸化膜の還元に時間を要しているためと考え
られる。しかしこの結果を積極的に３１０．膜上の薄い
窒化に用いることができ、これは５１０２のエツチング
の時の良好なマスクとなり得る。また、多結晶Ｓｉ上に
もこの窒化族を成長させることが可能で、同じくエツチ
ングのマスクになり得る。
ところで、第２図の実施例装置により生成したＳｉ、Ｎ
４膜１：ついてオージェ分析法Ｉ：より分析した結果、
第８図に示したように、薄い膜厚では問題にならなかっ
た酸素原子が膜厚の増加に伴い増加していることが明ら
かになった。この原因は、Ｎｌガスのマイクロ波放電に
よる活性化窒素の生成と温度上昇により石英製放電管１
６の酸素が放出され、Ｏ，ＮｏあるいはＮＯ。
４膜１：ついてオージェ分析法Ｉ：より分析した結果、
第８図に示したように、薄い膜厚では問題にならなかっ
た酸素原子が膜厚の増加に伴い増加していることが明ら
かになった。この原因は、Ｎｌガスのマイクロ波放電に
よる活性化窒素の生成と温度上昇により石英製放電管１
６の酸素が放出され、Ｏ，ＮｏあるいはＮＯ。
等の形で活性化窒素と共に反応管１８まで輸送されて、
生成される８１．Ｎ４膜中にとり込まれるものと思われ
る。
生成される８１．Ｎ４膜中にとり込まれるものと思われ
る。
そこで本発明のより好ましい実施例としては。
第２図の装置において、放電管１６．輸送管１７および
反応管１８のうち少くとも放電管１６の内壁をシリコン
窒化物で構成する。具体例を説明すれば、８２図の装置
で放電管１６゜輸送管１７および反応管１８の内壁に予
め減圧ＣＶＤ法によりシリコン窒化膜な披露する。例え
ば温度９００Ｃ，反応ガスとして８１Ｈ，ｏｌとＮＨ。
反応管１８のうち少くとも放電管１６の内壁をシリコン
窒化物で構成する。具体例を説明すれば、８２図の装置
で放電管１６゜輸送管１７および反応管１８の内壁に予
め減圧ＣＶＤ法によりシリコン窒化膜な披露する。例え
ば温度９００Ｃ，反応ガスとして８１Ｈ，ｏｌとＮＨ。
ガスをそれぞれ３０ ＣＣ，１６０ＣＣの流口で全圧０
．２Ｔｏｒｒとなるように流して３時間のＣＶＤを行い
、約３．６μｍのＳｉ、Ｎ、膜を内壁に堆積する。
．２Ｔｏｒｒとなるように流して３時間のＣＶＤを行い
、約３．６μｍのＳｉ、Ｎ、膜を内壁に堆積する。
このような処理を行った後、先の実施例と同様にしてン
リコｙｉ板へ直接窒化を行ない、生成されたＳｉ、Ｎ、
膜のオーシュ分析をした結果は第９図に示すとおりであ
る。、第８図と比べて酸素原子の混入が少ない良質の８
ｉ、Ｎ、膜となっていることがわかる。表面付近で酸素
原子が多いのは、成膜後の吸着酸素によるものと思われ
る。
リコｙｉ板へ直接窒化を行ない、生成されたＳｉ、Ｎ、
膜のオーシュ分析をした結果は第９図に示すとおりであ
る。、第８図と比べて酸素原子の混入が少ない良質の８
ｉ、Ｎ、膜となっていることがわかる。表面付近で酸素
原子が多いのは、成膜後の吸着酸素によるものと思われ
る。
なお、放電管等の内壁をノリコン窒化物で構成する方法
としては、上記のようにシリコン窒化膜の被覆処理に限
らず１例えば別途用意したシリコン窒化物からなるライ
ナー管を放゛毫１゛内に挿入してもよいし、あるいは放
電管等の材料自体をシリコン窒化物としてもよい。
としては、上記のようにシリコン窒化膜の被覆処理に限
らず１例えば別途用意したシリコン窒化物からなるライ
ナー管を放゛毫１゛内に挿入してもよいし、あるいは放
電管等の材料自体をシリコン窒化物としてもよい。
また、放電圧力は０．１〜５Ｔｏｒｒの範囲が放電し易
いので好ましく、窒化温度は窒化速度かとするのが良い
。
いので好ましく、窒化温度は窒化速度かとするのが良い
。
以上詳細に説明したように本発明（二よれば。
放電、室と反応室とを分離配昌′シて放電室で生成され
た活性化窒素を反応室に導いて試料を直接窒化すること
により、十分速い成長速度でかつ良質の菫化膜を形成す
ることができる。
た活性化窒素を反応室に導いて試料を直接窒化すること
により、十分速い成長速度でかつ良質の菫化膜を形成す
ることができる。
第１図は従来の直接窒化による窒化膜生成装置を示す図
、第２図は本発明の一実施例の窒化膜生成装置を示す図
、第３図は同装置によるＳｉ、Ｎ４膜の膜厚と窒化時間
の関係を示す図、第４因は同じく得られた５ｉｌＮ４Ｈ
ｉの屈折率と窒化温度の関係を示す図、第５〆１は同じ
くその８１、Ｎ、膜のＣ−Ｖ特性をＳ１０．膜と比較し
て示す図、第６図は同じく七のＳｉ３Ｎ、膜の耐圧分布
をＳｉＯ、膜と比較して示す図、第７図は高周波放電を
利用した別の実施例によるＳｉ、Ｎ、膜の膜厚と窒化時
間の関係を示す因、第８図は同じく七の８５Ｎ、ｉのオ
ージェ分析結果を示す図、第９区は別の実施例の装置１
：よるＳｉ、Ｎ、腰のオージェ分析結果を示す図である
。 １１・・・マイクロ波電源％ １５・・・導波管、１６
・・・石英製放電管（放電室）、１７・・・石英製輸送
物、１８・・・石英製反応管（反応室）、２４・・・加
熱源、２６・・・試料。
、第２図は本発明の一実施例の窒化膜生成装置を示す図
、第３図は同装置によるＳｉ、Ｎ４膜の膜厚と窒化時間
の関係を示す図、第４因は同じく得られた５ｉｌＮ４Ｈ
ｉの屈折率と窒化温度の関係を示す図、第５〆１は同じ
くその８１、Ｎ、膜のＣ−Ｖ特性をＳ１０．膜と比較し
て示す図、第６図は同じく七のＳｉ３Ｎ、膜の耐圧分布
をＳｉＯ、膜と比較して示す図、第７図は高周波放電を
利用した別の実施例によるＳｉ、Ｎ、膜の膜厚と窒化時
間の関係を示す因、第８図は同じく七の８５Ｎ、ｉのオ
ージェ分析結果を示す図、第９区は別の実施例の装置１
：よるＳｉ、Ｎ、腰のオージェ分析結果を示す図である
。 １１・・・マイクロ波電源％ １５・・・導波管、１６
・・・石英製放電管（放電室）、１７・・・石英製輸送
物、１８・・・石英製反応管（反応室）、２４・・・加
熱源、２６・・・試料。
Claims (5)
- （１） 真空容器内１：窒素を含むガスを供給し、放
電によってこのガスを解離して活性化窒素を生成し、容
器内に置かれた試料の表面を直接窒化して窒化膜を生成
する装置１：おいて、活性化窒素を生成する放電室と、
この放電室から輸送される活性化窒素により試料表面１
：窒化膜を生成する反応室とを離隔して設けたことを特
徴とする窒化膜生成装置。 - （２） 放電室は、マイクロ波電力を導入して供給さ
れたガスを放電解離させるものである特許請求の範囲第
１項記載の窒化膜生成装置。 - （３） 放電室と反応室の間は、所定の長さの活性化
ガス輸送管【二より連通している特許請求の範囲＄１項
記載の窒化膜生成装置。 - （４） 反応室は内部に置かれた試料を加熱するための
ランプまたはヒーターによる加熱源な有する特許請求の
範囲第１項記載の窒化膜生成装置。 - （５） 放電室９反応室および両室間の連通部のうち
少くとも放電室の内壁をシリコン窒化物で構成した特許
請求の範囲第１項記載の窒化膜生成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13934081A JPS5840833A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | 窒化膜生成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13934081A JPS5840833A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | 窒化膜生成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5840833A true JPS5840833A (ja) | 1983-03-09 |
Family
ID=15243045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13934081A Pending JPS5840833A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | 窒化膜生成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5840833A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59169142A (ja) * | 1983-03-16 | 1984-09-25 | Toshiba Corp | 窒化膜形成方法 |
| JPS59169143A (ja) * | 1983-03-16 | 1984-09-25 | Toshiba Corp | 窒化膜生成装置 |
| WO1998058731A3 (en) * | 1997-06-20 | 1999-05-27 | Flowgenix Corp | Apparatus for exposing substrates to gas-phase radicals |
| KR20000025121A (ko) * | 1998-10-08 | 2000-05-06 | 윤종용 | 공정챔버의 진공 게이지 |
| US7033958B2 (en) | 2001-04-26 | 2006-04-25 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device and process for producing the same |
-
1981
- 1981-09-04 JP JP13934081A patent/JPS5840833A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59169142A (ja) * | 1983-03-16 | 1984-09-25 | Toshiba Corp | 窒化膜形成方法 |
| JPS59169143A (ja) * | 1983-03-16 | 1984-09-25 | Toshiba Corp | 窒化膜生成装置 |
| WO1998058731A3 (en) * | 1997-06-20 | 1999-05-27 | Flowgenix Corp | Apparatus for exposing substrates to gas-phase radicals |
| KR20000025121A (ko) * | 1998-10-08 | 2000-05-06 | 윤종용 | 공정챔버의 진공 게이지 |
| US7033958B2 (en) | 2001-04-26 | 2006-04-25 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device and process for producing the same |
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