JPS5893242A - 窒化膜形成方法 - Google Patents
窒化膜形成方法Info
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- JPS5893242A JPS5893242A JP56190639A JP19063981A JPS5893242A JP S5893242 A JPS5893242 A JP S5893242A JP 56190639 A JP56190639 A JP 56190639A JP 19063981 A JP19063981 A JP 19063981A JP S5893242 A JPS5893242 A JP S5893242A
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- Japan
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- nitride film
- high frequency
- film
- substrate
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
- H01L21/0217—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
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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
本発明はシリコン窒化膜の形成方法に関する。
従来技術とその問題点
Ｌ８工の高密度化、高集積化に伴いＭＯＳのゲート酸化
膜（８１０，）は益々薄いものが要求され、近い将来１
００Ａあるいはそれ以下の膜厚が製造レベルで必要にな
ると思われる。
膜（８１０，）は益々薄いものが要求され、近い将来１
００Ａあるいはそれ以下の膜厚が製造レベルで必要にな
ると思われる。
現在２００▲程度以上の８１０，膜については膨大な研
究開発の結果極めて信頼性の高いものが生成できるよう
《二なった。しかしそれ以下の膜厚領域においては、Ｒ
ｉ Ｏ，農の信頼性を欠く、８１結晶中の不純物、前
処理汚染、Ｈ−＋あるいはＯＨ−の挙動、ゲート電極と
の反応、その中の不純物拡散等の種々の要因については
、十分に解明されておらず、Ｌ８工製造ラインで１００
Ａ以下のＳ１Ｏ，＃を使用することは、困難である。
究開発の結果極めて信頼性の高いものが生成できるよう
《二なった。しかしそれ以下の膜厚領域においては、Ｒ
ｉ Ｏ，農の信頼性を欠く、８１結晶中の不純物、前
処理汚染、Ｈ−＋あるいはＯＨ−の挙動、ゲート電極と
の反応、その中の不純物拡散等の種々の要因については
、十分に解明されておらず、Ｌ８工製造ラインで１００
Ａ以下のＳ１Ｏ，＃を使用することは、困難である。
それに対し、Ｓ１窒化膜は８１０，膜に比べて、構造緻
密な絶縁材料として早くから注目され、選択酸化マスク
や表面パツシベーシヨン層あるいは、ＭＮＯ８メモリと
してＬＥＩ工製造に不可欠な材料となっている。８１窒
化膜は、一般にモノ７ラン（ＳｉＨ４）とアンモニア（
ＮＨ，）又は窒素暑熱分解させて堆積する。気相成長法
（’ＣＶＤ）や低温で堆積可能なプラズマｃｖＤｉで生
成するので、８１基板に直接付線し、ゲート絶縁膜とす
ると、界面特性を安定に保つことができない。しかし、
Ｓｉ／Ｓｉ窒化成物窒化置物るものであり、従って８１
基板を直接窒化すると、電気的特性か安定な界面が得ら
れる。
密な絶縁材料として早くから注目され、選択酸化マスク
や表面パツシベーシヨン層あるいは、ＭＮＯ８メモリと
してＬＥＩ工製造に不可欠な材料となっている。８１窒
化膜は、一般にモノ７ラン（ＳｉＨ４）とアンモニア（
ＮＨ，）又は窒素暑熱分解させて堆積する。気相成長法
（’ＣＶＤ）や低温で堆積可能なプラズマｃｖＤｉで生
成するので、８１基板に直接付線し、ゲート絶縁膜とす
ると、界面特性を安定に保つことができない。しかし、
Ｓｉ／Ｓｉ窒化成物窒化置物るものであり、従って８１
基板を直接窒化すると、電気的特性か安定な界面が得ら
れる。
ｓｉ２化膜の形成方法は、１９６０年の初期に８１とＮ
、ガスＹ１３００℃の高温中で直接反応させる試みがな
された。又ＮＨ，の純化精製技術の進歩（二より８１と
ＮＨ，の熱反応でＳｌとＮ１反応より比較的低温の１１
００℃でもＳ１窒化膜が生成されるようになった◎又最
近、伊藤等は、高周波グロー放電による法Ｚ図ン参照し
て説明する。第１図は装置の概略図である。石英製反応
管Ｉ Ｃ高周波コイル２を設け、その中へ８１基板３ン
＠着させたＳｉＣ’ｉコートしたカーボンサセブターチ
を挿入する。その後全反応管１内ｔＡ−仝ポンプにより
減圧にし、反応ガスであるＮＨ，をマスフローコントロ
ラー５にヨリωｔｔｉｎ ｌ： ’ｆＪＩＡ整して、ガ
ス導入口８より尋人し高周波′電蝕９から４００ＫＨｚ
の１島周波を高周波コイル２に印加することで、ブセブ
タ−４に従って８１基板３が加熱され、それと同時にプ
セブター４の回りにグロー放電が発生する。１０は真壁
計、１１はフタで６．７はそれぞれフィルターとストッ
プバルブである。この装置は基板の加熱とプラズマの発
生全同一の高周波電源で行うことに特徴がある。
、ガスＹ１３００℃の高温中で直接反応させる試みがな
された。又ＮＨ，の純化精製技術の進歩（二より８１と
ＮＨ，の熱反応でＳｌとＮ１反応より比較的低温の１１
００℃でもＳ１窒化膜が生成されるようになった◎又最
近、伊藤等は、高周波グロー放電による法Ｚ図ン参照し
て説明する。第１図は装置の概略図である。石英製反応
管Ｉ Ｃ高周波コイル２を設け、その中へ８１基板３ン
＠着させたＳｉＣ’ｉコートしたカーボンサセブターチ
を挿入する。その後全反応管１内ｔＡ−仝ポンプにより
減圧にし、反応ガスであるＮＨ，をマスフローコントロ
ラー５にヨリωｔｔｉｎ ｌ： ’ｆＪＩＡ整して、ガ
ス導入口８より尋人し高周波′電蝕９から４００ＫＨｚ
の１島周波を高周波コイル２に印加することで、ブセブ
タ−４に従って８１基板３が加熱され、それと同時にプ
セブター４の回りにグロー放電が発生する。１０は真壁
計、１１はフタで６．７はそれぞれフィルターとストッ
プバルブである。この装置は基板の加熱とプラズマの発
生全同一の高周波電源で行うことに特徴がある。
この装置を用い、訓周波電力１０ＫＷ、Ｎｌ（、放散１
０００ ｃ ｃ／ｍ ｉ ｎ圧力１．０ Ｔ ｏ ｒ
ｒ、基板温度１０５０℃の条件で、１００Ａの窒化膜は
３時間の窒化時間で得られた。この方法は通常の熱蓋化
法に比較し、低温で窒化”Ｊ能でｔＯ企ことン示してい
る。
０００ ｃ ｃ／ｍ ｉ ｎ圧力１．０ Ｔ ｏ ｒ
ｒ、基板温度１０５０℃の条件で、１００Ａの窒化膜は
３時間の窒化時間で得られた。この方法は通常の熱蓋化
法に比較し、低温で窒化”Ｊ能でｔＯ企ことン示してい
る。
伊藤の方法により得られたＳ１窒化膜はゲート絶縁膜に
使用できる程極めて良質なものであるが、窒化膜形成速
度が遅くそのため値産技術としては不適当である。
使用できる程極めて良質なものであるが、窒化膜形成速
度が遅くそのため値産技術としては不適当である。
一カ゛、プラズマ中のＮイオンン向流バイアスで試料表
面に加速し窒化させるイオン窒化法はＦｅの表向硬化法
として良く知られている。ＫＯｒｍａ等は（第１９回半
簿体専門講習会予稿染Ｐ１６５ （１９８１）しかし、
本発明者がこの方法を用いたｆＥｉＷ化肱ン詳価した結
果、欠陥密度が異常ｉ二人きく、ゲート絶縁膜として不
適当であることがわかった。この原因は曲流バイアスが
試料表面に印加されるために窒化膜が形成される途中で
窒化膜表面がチャージアップして絶縁破壊されることに
よるものであった。
面に加速し窒化させるイオン窒化法はＦｅの表向硬化法
として良く知られている。ＫＯｒｍａ等は（第１９回半
簿体専門講習会予稿染Ｐ１６５ （１９８１）しかし、
本発明者がこの方法を用いたｆＥｉＷ化肱ン詳価した結
果、欠陥密度が異常ｉ二人きく、ゲート絶縁膜として不
適当であることがわかった。この原因は曲流バイアスが
試料表面に印加されるために窒化膜が形成される途中で
窒化膜表面がチャージアップして絶縁破壊されることに
よるものであった。
発明の目的
を得る串！目的とする。
前記平行平板電極間に筒周波電カビ印加して、プラズマ
を発生させ、その時イオンと電子の易動度の差により生
ずる直流負バイアスを用いてｓ１窒化するものである。
を発生させ、その時イオンと電子の易動度の差により生
ずる直流負バイアスを用いてｓ１窒化するものである。
発明の効果
本発明によれは、冒周彼電力を用いるので、絶縁破壊の
原因となるチャージアップを防ぐ事が出来、膜質の良好
な直接仝化膜を迅速に形成する串ができる。
原因となるチャージアップを防ぐ事が出来、膜質の良好
な直接仝化膜を迅速に形成する串ができる。
発明の実施例
以下、本発明の実施例を図面馨参照して説明するＯ
第２図に使用装置を示す。チャンバー１２にはＭＨｚの
高周波電諒１５がマツチング（尚周波整合）ボックス１
６ン介して接続されている。電極１４．１５表面全７リ
コンカーバイド膜（又はシリコン窒化膜）で覆って電極
の窒化を防ぐ様にしても良い。一方下部電極１４上にノ
リコンウェーハ１７ヲ島キ、又マツチングボックス１６
’は下部電極１４に接続されている。下部電極１４の直
下に誘導加熱用の高周波コイル１８を備えそのコイル１
８は３００ＫＨ２の一周波亀源１９に接続される。チャ
ンバー１２内に設けたガス尋人口２０からＮ２ガスン専
入【７、排気口２１から排気し乍ら上部電極１３に高周
波電圧を印加させることによりグロー放電させる。２２
．２３は絶１縁析、２４は冷却ノくイブ又される直流負
パイアヌはマツチングボックス１６及び１６ ’ Ｙ
＋ＪＡｌ整することで変化させることができ高周波電力
３５０Ｗで、基板温度を７００℃偵流負ノ（悪影響ヶ避
ける上で１０００℃以下とする声か好ましい。殊に、８
００℃以下の低温プロセスで行なえるという利点がある
。
高周波電諒１５がマツチング（尚周波整合）ボックス１
６ン介して接続されている。電極１４．１５表面全７リ
コンカーバイド膜（又はシリコン窒化膜）で覆って電極
の窒化を防ぐ様にしても良い。一方下部電極１４上にノ
リコンウェーハ１７ヲ島キ、又マツチングボックス１６
’は下部電極１４に接続されている。下部電極１４の直
下に誘導加熱用の高周波コイル１８を備えそのコイル１
８は３００ＫＨ２の一周波亀源１９に接続される。チャ
ンバー１２内に設けたガス尋人口２０からＮ２ガスン専
入【７、排気口２１から排気し乍ら上部電極１３に高周
波電圧を印加させることによりグロー放電させる。２２
．２３は絶１縁析、２４は冷却ノくイブ又される直流負
パイアヌはマツチングボックス１６及び１６ ’ Ｙ
＋ＪＡｌ整することで変化させることができ高周波電力
３５０Ｗで、基板温度を７００℃偵流負ノ（悪影響ヶ避
ける上で１０００℃以下とする声か好ましい。殊に、８
００℃以下の低温プロセスで行なえるという利点がある
。
第２図から明らかな様に極めて短時間で窒化膜な膜質が
得られた。
得られた。
本発明の窒化膜の電気的評価をするため、第３図で示し
た窒化条件で８ＯＡの窒化膜を形成したのち、ＯＶＤ法
により堆積させた多結晶シリコンを電極として４４ンチ
ウエノ・面内のブレークダウン竜王ヒストグラム！第４
図に示す。多結晶ンリコわかる。
た窒化条件で８ＯＡの窒化膜を形成したのち、ＯＶＤ法
により堆積させた多結晶シリコンを電極として４４ンチ
ウエノ・面内のブレークダウン竜王ヒストグラム！第４
図に示す。多結晶ンリコわかる。
図、第２図は本発明や実施例に使用した装置を示す断面
図、第３図は窒化膜の特性図、第４因は窒化膜のブレー
クダウン電圧ヒストグラムを示した特性図である。
図、第３図は窒化膜の特性図、第４因は窒化膜のブレー
クダウン電圧ヒストグラムを示した特性図である。
図に於いて
２・・・高周波コイル
４・・・ＳｉＯをコートしたカーボンプセブタ５…マス
フローコントローラー １１・・・真壁フタ １２・・・ＪｊＣ９，ｆキ
ンバー１３・・・上部電極 １４・・・下部電極１
５・・・画周波電蝕 １７・・・試 料１８・・・誘
導加熱用コイル ２４・・・冷却バイブ （７３１７）代丹人 弁ＪＩＰ士 則 近 憲 佑（他
１名） 第３囚 １Ｌイと、爵警り （イン９ 第４図 昶ヰ膿未電圧（ｓｖｌｃ切
フローコントローラー １１・・・真壁フタ １２・・・ＪｊＣ９，ｆキ
ンバー１３・・・上部電極 １４・・・下部電極１
５・・・画周波電蝕 １７・・・試 料１８・・・誘
導加熱用コイル ２４・・・冷却バイブ （７３１７）代丹人 弁ＪＩＰ士 則 近 憲 佑（他
１名） 第３囚 １Ｌイと、爵警り （イン９ 第４図 昶ヰ膿未電圧（ｓｖｌｃ切
Claims (4)
- （１） 少なくとも、窒素原子を含むガスＹ真壁容器
内に尋人し、互いに対向配油された平板状電極の一方に
クリコン基板ン載置し、このシリコン基板を加熱しなが
ら前記亀札間に高周波放電を生成させて前記７リコン基
板を窒化することを特徴とする窒化膜形成方法。 - （２）尋人ガスは、窒素又はアンモニアであることを特
徴とする特許 窒化膜形成方法。。 - （３） 電極はンリコンカーバイド又はシリコン窒化
物であること！特徴とする前記特許請求の範囲第１項記
載の窒化膜形成方法● - （４）加熱手段は、為周波誘導加熱であることを特徴と
する前記特許請求の範囲第１項記載の窒化膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56190639A JPS5893242A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 窒化膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56190639A JPS5893242A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 窒化膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5893242A true JPS5893242A (ja) | 1983-06-02 |
Family
ID=16261415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56190639A Pending JPS5893242A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 窒化膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5893242A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0201380A2 (en) * | 1985-04-09 | 1986-11-12 | Fairchild Semiconductor Corporation | Low temperature plasma nitridation process and applications of nitride films formed thereby |
| KR100373662B1 (ko) * | 1998-02-26 | 2003-02-26 | 마이크론 테크놀로지, 인크. | 저압 유도적으로 결합된 고밀도 플라즈마 반응기 |
-
1981
- 1981-11-30 JP JP56190639A patent/JPS5893242A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0201380A2 (en) * | 1985-04-09 | 1986-11-12 | Fairchild Semiconductor Corporation | Low temperature plasma nitridation process and applications of nitride films formed thereby |
| US4762728A (en) * | 1985-04-09 | 1988-08-09 | Fairchild Semiconductor Corporation | Low temperature plasma nitridation process and applications of nitride films formed thereby |
| KR100373662B1 (ko) * | 1998-02-26 | 2003-02-26 | 마이크론 테크놀로지, 인크. | 저압 유도적으로 결합된 고밀도 플라즈마 반응기 |
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