JPS59155135A - 膜形成方法およびその装置 - Google Patents

膜形成方法およびその装置

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JPS59155135A
JPS59155135A JP3114183A JP3114183A JPS59155135A JP S59155135 A JPS59155135 A JP S59155135A JP 3114183 A JP3114183 A JP 3114183A JP 3114183 A JP3114183 A JP 3114183A JP S59155135 A JPS59155135 A JP S59155135A
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JP
Japan
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film
plasma
substrate
reaction tube
gas
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JP3114183A
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Tadashi Hirao
正 平尾
Makoto Hirayama
誠 平山
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 溌明の技術分野〕 この発明は、半導体基板等にプラズマの化学反応によっ
て直接窒化嘆等の膜を速く且つ均一に形成する方法およ
びその装置に関するものである。
(資)末技(社) 半導体装置においては、二酸化シリコン(Sing)を
中心とする絶縁物薄膜が不可欠のものとなって゛・いる
。すなわち、製造時の半導体基板への不純物拡散用マス
ク、表面保護膜、さらにMO5型トランジスタのゲート
絶縁膜等として必須のものである。特にゲート絶縁膜は
、10 ’V/cIn 程度以上の電界印加状態で使用
されるため、構造緻密で均一なものが要求される。従来
、ゲート絶縁膜には、シリコン基板の熱酸化膜による5
iOt力!用いられていたが、高性能なMIS型トラン
ジスタを製造しさらには大規模な集積回路を製造するた
めには、5i01膜は本質的に緻密性の点で不十分であ
る。
S iO,膜に代る絶縁膜としてCVD法等の付着法に
よって形成した絶縁膜は種々あるが、シリコン基板の表
面準位密度f l Q ” a−”のオーダに抑えるた
めには適当でなく、シリコン基板を直接に窒化して生成
させた窒化シリコン膜を必要とする。このようにして生
成された窒化シリコン膜は、s toaに比べると50
%以上も密度が大きく、また、誘電率も50%程度大き
い特徴がある。さらに、この種の窒化シリコン膜は、シ
リコン基板に比較して酸化速度が極めて遅いことを利用
して、耐酸化性のマスク用の膜として重要な役割を果し
ていも第1図は、この様な特徴を有するシリコン基板を
直接窒化して窒化シリコン膜を形成する従来の装置の概
要図、第2図はそのA−A断面図を示している。図にお
いて、内部でプラズマを発生させる円筒形の石英装反応
管(1)の内部に、シリコン基板(2)全装着するため
のポートと、このポートを反応管(1)の外部へ引き出
すための引き出し棒と、基板(2)に直流電圧を印加す
る導電性電極とをかね備えたサセプタ(3)が1反応管
(1)の1つの開口端を気密を保って閉じることができ
るように配設されたステンレス鋼からなるフランジ(4
)を介して固定されている。またプランジ(4)を介し
て反応管(1)内に窒化性ガスを供給するガス供給系が
接続されている。
さらにフランジ(4)は水冷される構成(図示せず)に
なっておフサセプタ(3)等の過熱を防止することがで
きる゛。サセプタ(3)は、高周波電源(図示せず)に
接続された上部サセプタ(3a)、下部サセプタ(3b
)d>ら構成され、上部および下部サセプタ(3a)(
3b)には、反応管(1)内に導入されるガスのプラズ
マ発生のための円板状電極(5)が、反応管(1)の軸
方向に沿って対向配列して設けられている。これらの電
極(5)間には、それぞれ基板(2)が互に対向して固
定される。また反応管(1)の他方の開口端を気密封止
°できるように配設されたフランジ(6)を介して反応
管(1)内を所定の真空度に保つ排気系が固定されてい
る。さらに反応管(1)の外周の一部に沿うように1反
応管(1)の内部を加熱する外部熱源(7)が配置され
ている。この外部熱源(7)は、外部ヒータ、赤外線な
どの外部ブラン、高周波加熱源であってよい。
上記のように構成された窒化シリコン膜形成装置を用い
た窒化シリコン膜形成方法を以下に示す。
まずサセプタ(3)上の’E i (5)の表面にシリ
コン基板(2)を互に対向させてそれぞれ装着し、反応
管(1)の中に入れてフランジ(4)を閉じる。次に排
気系によッテ反応管(1)内f、IQ−’ 10 ’T
Orr程度の高真空にした後、例えば馬、 NH8,N
!H,などの窒化性ガスをガス供給系から反応管(1)
に導入してlO〜10  Torr程度の真空度に保つ
。そして外部熱源(7)によって反応管(1)内のシリ
コン基板(2)を600〜1100℃の範囲の温度に加
熱し、高周波電源から周波数にして50H2〜1&56
MH2+17)範囲内の高周波電力をプラズマ発生用電
極(5)間に供給すると、これにより発生した高周波電
界により反応管(1)内の窒化性ガスがプラズマ化され
る。このガスプラズマがシリコン基板(2)の表面部を
直接に窒化させて、その表面部に窒化シリコン基を形成
させるようになっている。この方法は、例えば伊藤、半
導体研究19超LSI技術6半導体プロセスその2工業
調査会(1982)P、174に記されている。
しかるに上記の装置を用いて上記の方法で窒化シリコン
膜を形成する場合は、第3図の窒化速度図に示すように
、高周波電力10KW、基板温度1050℃、NH,流
量I L/m i n、圧力t’rorrの条件のとき
窒化時間に150分かけても100八程度の膜厚しか得
られない。すなわちシリコン基板(2)表面部の窒化速
度が遅く、シたがって処理能力が低く、またプラズマ濃
度が基板表面で必らずしも一様でなく、窒化シリコン膜
厚が基板(2)内あるいは基板(2)間でばらつくとい
う欠点があった。
口切の′A、th偲 この発明は、かかる欠点を改養する目的でなされたもの
で、所定温度で膜形成の性質を有するガスプラズマを制
御された。磁場によって集束させて密度を高く且つ均一
にし、この集束させたプラズマに所定温度に加熱した基
板を晒らして基板の表面にプラズマによる膜を形成する
ことにょシ、膜形成速度を速くすることができ、したが
って処理能力を向上させることができ、また膜厚を均一
にすることができる膜形成方法およびその装置を提案す
るものである。
溌明の実施側り 第4図はこの発明の膜形成装置の一実施例を示す概要図
、第5図はそのB−Bl所面図であり、以下膜形成親竹
の構成およびこの膜形成装置を用いて膜を形成する方法
を説明する。図において、(1)〜(7)は第1図に示
す従来の装置と同じ構成であり基板(2)を含む所定空
間の磁束密度が均一に1万ガウス程度になるように制御
装置(9)によって制御された磁石(8)が、反応管(
1)の外周の一部に沿って配置されている。ここでまず
サセプタ(3)上の電II (5)にシリコン基板(2
)全装着し、従来と同じ方法で反応管(1)内に窒化性
ガスのプラズマを発生させる。
このときガスプラズマ中のイオンおよび電子は。
磁石(8)による強い磁束密度の磁力線にまきつがれる
ので、基板(2)ヲ含む所定空間に集束されたガスプラ
ズマが形成される。この集束されたガスプラズマは、従
来の反応管(1)内部全体に分散したガスプラズマと比
べてプラズマの密度が高く且つ均一になっており、この
集束された、ガスプラズマに晒らされているシリコン基
板(2)の表面部の窒化速度が増速されると共に、窒化
膜の膜厚は均一になる。
ス−1,わち、゛シリコン基板(2)の表面を窒化性ガ
スプラズマの化学反応によって窒化させた後、厘素を拡
散させて窒化膜を得る方法では、窒化膜中を拡散する窒
素の量によって窒化速度が決まるが、磁石(8)および
制御装置(9)による制御された磁場を用いてプラズマ
をシリコン基板(2)近傍に集束させてプラズマ密度を
高く且つ均一にすることで、形成される窒化膜がシリコ
ン基板(2)の禾窒化部と接する面とプラズマと接する
外面との蟹素の濃度差が大きくまた一定になシ、したが
って菫素が拡散する量が多くなるので、シリコンの窒化
速度を向上させることができ、また窒化膜の膜厚を均一
にすることができる。この発明の方法によると、窒化速
度は、従来の方法と比べて2〜10倍に増加さ−せるこ
とかできる。また、従来より基板温度を下げて窒化させ
ることができる。しかしこのときは窒化速度は遅くなる
。なお従来の方法では窒化膜厚が120鳩上では膜形成
に長時間かかつてしまい実用的でなかったが、この発明
によれば200腺上の厚みの窒化シリコン膜を実用的時
間内に形成することが期待できる。
なお上記実施例では、膜は窒化性ガスプラズマを用いて
形成する窒化膜であったが、酸化性ガスプラズマを用い
て形成する酸化膜であっても同様に膜形成速度を速く且
つ均一にすることができる。
また上記実施例では、基板はシリコンであったが、ガリ
ウム・砒累等の他の基板であってもよへさらに上記実施
例では、膜は基板の表面部に直接形成する膜であったが
、例えば5iH4−Nヨ系ガスプラズマCVDによる基
板の表面上に堆積させるシリコン窒化膜等の膜であって
もよい。このプラズマCVDによる膜形成の機構は熱分
解によって膜を生長させる化学反応であり、プラズマを
集束させてプラズマ密度を高く且つ均一にすることによ
り化学反応速度を高めることができるので、同様に膜形
成速度を速くすることができまた膜厚を一定にすること
ができる。
さらにまた上記実施例では、制御装置(9)によって制
御される磁石(8)は反応管(1)の外周の一部に沿う
構造になっていたが、反応管(1)の全局に沿って取り
巻いている構造であってもよく、また磁石は分割構造に
して個々に制御装N(9)で制御、す−・る、構造であ
っても同様に所期の目的f!:達し得る。
帥明の効列 以上のようにこの発明によれば、所定温度で膜を形成さ
せる性質を有するガスプラズマを制御された磁場によっ
て集束させ、この集束させたガスプラズマに所定温度に
加熱した基板金 らして基板の表面にプラズマによる膜
を形成するようにしたので1.@束させない場合と比べ
て基板表面近傍のプラズマの密度を置く且つ均一にする
ことができ、したがって膜表面の化学反応が速くなり、
膜形成速度を速くすることができるので、処理能力を向
上させることができ、また膜厚を均一にすることができ
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のプラズマ直接窒化シリコン膜形成装置の
概要図、第2NはそのA−A断面図、第3図は従来の装
置による窒化速度を示す図、第4図はこの発明の一実施
例による;拠形成方法およびその装置を示す概要図、第
5図はそのB−B断面図である。 図において、(1)は反応管、(2)は基板、(3)〜
(6)はプラズマ発生手段、(7)は加熱手段、(8)
は磁石%(9)は制御装置である。 なお1図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 葛野信− 第1図 第2図 第3図 1Eイ乙 五今、陽り (#) 第4図 手続補正書 特許庁長官殿 1、事件の表示   特願昭58−81141号2、発
明の名称 膜形成方法およびその装置 3、補正をする者 代表者片山仁へ部 5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 (1)明細書第8頁第19行の「石英製反応管」を「石
英製反応管」と訂正する。 (2)明細書第10頁第14行の「基板を らして」を
「基板を晒らして」と訂正する。 以上

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)膜を形成させる性質を有するガスプラズマを制御
    された磁場によって所定空間内で集束させ、所定温度に
    加熱されている基板を前記所定空間内のガスプラズマに
    晒らして、前記基板の表面部に前記ガスプラズマによる
    膜を形成する膜形成方法。
  2. (2)基板はシリコン半導体基板である特許請求の範囲
    第1項に記載の膜形成方法。
  3. (3)ガスプラズマは窒化性ガスのプラズマであり、膜
    は上記プラズマでシリコン半導体基板を直接窒化して形
    成された窒化シリコン膜である特許請求の範囲第2項に
    記載の膜形成方法。
  4. (4)膜はプラズマCVD膜である特許請求の範囲第1
    項または第2項に記載の膜形成方法。
  5. (5)基板を装着するホートラ内部に収容する反応管と
    、この反応管内を所定の真空度に保つ排気手段と、前記
    反応管内にガスを供給するガス供給手段と、前記反応管
    内に前記ガスのプラズマを発生させる手段と、前記ボー
    トに装着される基板を所定温度に加熱可能な加熱手段と
    、前記ガスプラズマを前記基板を含む所定空間内に集束
    させる磁石とを備えた膜形成装着。
JP3114183A 1983-02-23 1983-02-23 膜形成方法およびその装置 Pending JPS59155135A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4933553A (ja) * 1972-07-26 1974-03-28
JPS5483376A (en) * 1977-12-16 1979-07-03 Fujitsu Ltd Plasma treatment equipment

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4933553A (ja) * 1972-07-26 1974-03-28
JPS5483376A (en) * 1977-12-16 1979-07-03 Fujitsu Ltd Plasma treatment equipment

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