JPS59169142A - 窒化膜形成方法 - Google Patents
窒化膜形成方法Info
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- JPS59169142A JPS59169142A JP58042340A JP4234083A JPS59169142A JP S59169142 A JPS59169142 A JP S59169142A JP 58042340 A JP58042340 A JP 58042340A JP 4234083 A JP4234083 A JP 4234083A JP S59169142 A JPS59169142 A JP S59169142A
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- 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
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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〕
本発明はシリコン等の試料に窒化膜を生成する方法に関
する。
する。
ＬＳＩ素子は、年々高集積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（
グイナミヅク ランダム アクセスメモリ）をひると、
１６にビットから６４に、そして２５６にピットへと急
速に展開しており、１Ｍピッ） ＤＲＡＭも数年光には
開発されようとしている。このように半導体装置の大き
さは変化なく、しがも、高密度になっていくため、ＤＲ
ＡＭ部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減少することは、
信頼性の点から避けねばならない。その結果、面積縮少
による記憶容量の低下を防ぐためにはＭＯＳキャパシタ
部のＳｉｎ、膜の薄膜化が要求される。例えば、ＤＲＡ
Ｍを例にとると５ｊ０１の膜厚は、６４にピントでは４
００又程度であるが、２５６にビットでは２５０＾更に
は１Ｍビットでは１００１以下と極めて薄い酸化膜が必
要となる。しかし、Ｓ１０．の薄膜化に伴ない、その成
膜の制御性ばかりではなく、欠陥密度が増大し、耐電圧
特性が急激に悪化すること及び外部よりのα（アルファ
）線の影響を強く受けＬＳＩ素子機能が劣化するという
問題が生じる。この問題に対し、誘電率がＳ ｔＯ，の
約２倍のシリコンナイトライド（ここでは５ｔ３Ｎ４と
記す）を用いることが考えられる。
グイナミヅク ランダム アクセスメモリ）をひると、
１６にビットから６４に、そして２５６にピットへと急
速に展開しており、１Ｍピッ） ＤＲＡＭも数年光には
開発されようとしている。このように半導体装置の大き
さは変化なく、しがも、高密度になっていくため、ＤＲ
ＡＭ部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減少することは、
信頼性の点から避けねばならない。その結果、面積縮少
による記憶容量の低下を防ぐためにはＭＯＳキャパシタ
部のＳｉｎ、膜の薄膜化が要求される。例えば、ＤＲＡ
Ｍを例にとると５ｊ０１の膜厚は、６４にピントでは４
００又程度であるが、２５６にビットでは２５０＾更に
は１Ｍビットでは１００１以下と極めて薄い酸化膜が必
要となる。しかし、Ｓ１０．の薄膜化に伴ない、その成
膜の制御性ばかりではなく、欠陥密度が増大し、耐電圧
特性が急激に悪化すること及び外部よりのα（アルファ
）線の影響を強く受けＬＳＩ素子機能が劣化するという
問題が生じる。この問題に対し、誘電率がＳ ｔＯ，の
約２倍のシリコンナイトライド（ここでは５ｔ３Ｎ４と
記す）を用いることが考えられる。
従来、Ｓｉ、Ｎ、はモノシラン（８１）１４）とアンモ
ニア（ＮＨ３）を約８５０℃程度の温度で熱分解し、気
相成長（ＣＶＤ）させて、堆積する方法により形成して
いた。これらの方法により形成した５１３Ｎ、は素子分
離のための選択酸化のマスクとして広く、ＬＳＩ素子製
造工程に用いられている（ Ｊ、Ａ、Ａｐｐｌｓ、他。
ニア（ＮＨ３）を約８５０℃程度の温度で熱分解し、気
相成長（ＣＶＤ）させて、堆積する方法により形成して
いた。これらの方法により形成した５１３Ｎ、は素子分
離のための選択酸化のマスクとして広く、ＬＳＩ素子製
造工程に用いられている（ Ｊ、Ａ、Ａｐｐｌｓ、他。
Ｐｈ１Ｊｌ！ｉｐｓ Ｒｅｓ、 Ｒｅｐ、 ２５ 、１
１８ 、１９７０）。しかしこの方法でＳ＋基板上に薄
い８ｉ３Ｎ４膜を形成すると、（１）Ｓｌ上には本来数
１ｏＸの自然酸化膜があるため、ＭＮＯ８構造となり、
Ｃ−■特性にヒステリシスが生じる。（２） Ｓ ｉ
３ Ｎ ４ Ｓ ｒ界面の表面準位密度が１０１２／
ｃｒｌ ｅ Ｖ以上になり、良好なＭＯ８構造ができな
い、といった本質的な欠点があった。そこで５１ａＮ４
−８ｌの良好な界面構造を得るため、最近Ｓ１を１２−
・００℃以上の高温で、Ｎ、又はＮＨ，とを直接反応さ
せて、８１を窒化する試みがなされている。しかし５ｉ
ｏ２膜の場合は９００〜１１００°Ｃで酸素又は、スチ
ーム等により短時間で１００ＯＸ程度のものが形成され
るのに対し、Ｓ Ｉ 、Ｎ４膜の場合１２００°Ｃの高
温下でも１００Ｘ以上の膜厚は得られない。しかも膜質
は均一でなく、島状に形成され易い（例えば、Ｊ。
１８ 、１９７０）。しかしこの方法でＳ＋基板上に薄
い８ｉ３Ｎ４膜を形成すると、（１）Ｓｌ上には本来数
１ｏＸの自然酸化膜があるため、ＭＮＯ８構造となり、
Ｃ−■特性にヒステリシスが生じる。（２） Ｓ ｉ
３ Ｎ ４ Ｓ ｒ界面の表面準位密度が１０１２／
ｃｒｌ ｅ Ｖ以上になり、良好なＭＯ８構造ができな
い、といった本質的な欠点があった。そこで５１ａＮ４
−８ｌの良好な界面構造を得るため、最近Ｓ１を１２−
・００℃以上の高温で、Ｎ、又はＮＨ，とを直接反応さ
せて、８１を窒化する試みがなされている。しかし５ｉ
ｏ２膜の場合は９００〜１１００°Ｃで酸素又は、スチ
ーム等により短時間で１００ＯＸ程度のものが形成され
るのに対し、Ｓ Ｉ 、Ｎ４膜の場合１２００°Ｃの高
温下でも１００Ｘ以上の膜厚は得られない。しかも膜質
は均一でなく、島状に形成され易い（例えば、Ｊ。
Ｅｌｅｃｔｒｏ ｃ）＋ｅｍ、 Ｓｏｃ、８ｏｌｉｄ
５ｔａｔｅ ５ｃｉｅｎｃｅ ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｙ ｅＭａｎ ｃｈ １９７８ ）の論文、Ｖｅｒ
ｙ Ｔｈ１ｎ８１１ｉｃｏｎ Ｎ１ｔｎｉｄｅ Ｆｉｌ
ｍｓ Ｇｒｏｕｎ ｂｙ Ｄｉｖｅｃｔ Ｔｈｅｍａｌ
Ｒｅａｃｔｉｖｅ ｖｉｔｈ Ｎｉｔｖｏｇｅｎ参照）
ため耐電圧特性は極めて悪い。
５ｔａｔｅ ５ｃｉｅｎｃｅ ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｙ ｅＭａｎ ｃｈ １９７８ ）の論文、Ｖｅｒ
ｙ Ｔｈ１ｎ８１１ｉｃｏｎ Ｎ１ｔｎｉｄｅ Ｆｉｌ
ｍｓ Ｇｒｏｕｎ ｂｙ Ｄｉｖｅｃｔ Ｔｈｅｍａｌ
Ｒｅａｃｔｉｖｅ ｖｉｔｈ Ｎｉｔｖｏｇｅｎ参照）
ため耐電圧特性は極めて悪い。
このようなシリコンの熱窒化の低い成長速度の問題に対
し、グロー放電を用いたシリコンの直接窒化方法が報告
されている（昭５６年春季第２８回応物学会講演会、伊
藤隆司：２９Ｐ−Ｃ−５）この方法の概略を第１図を用
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。
し、グロー放電を用いたシリコンの直接窒化方法が報告
されている（昭５６年春季第２８回応物学会講演会、伊
藤隆司：２９Ｐ−Ｃ−５）この方法の概略を第１図を用
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ＳＩＣをコートしたサセプタ３に支持さ
れたＳＩウェハ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
＃６が接続されている。７はガス導入部であり、ここか
らＮｌ−１，、Ｎ、 ＋Ｈ２，Ｎ、等のガスが供給され
る。いま、ＮＨ，ガスが、０．１〜ｌ ＯＴｏｒｒ程度
になるように石英琶１内の圧力設定し、ＲＦ電源６から
４００ＫＨ７，の高周波を印加すると、石英管１内にグ
ロー放電８を生じ、ＮＨ３ガス等を解離すると共に誘導
加熱により、８ｉワエハ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ウエハ４との間に
反応が生じ、別の直接窒化が行われると報告している。
れたＳＩウェハ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
＃６が接続されている。７はガス導入部であり、ここか
らＮｌ−１，、Ｎ、 ＋Ｈ２，Ｎ、等のガスが供給され
る。いま、ＮＨ，ガスが、０．１〜ｌ ＯＴｏｒｒ程度
になるように石英琶１内の圧力設定し、ＲＦ電源６から
４００ＫＨ７，の高周波を印加すると、石英管１内にグ
ロー放電８を生じ、ＮＨ３ガス等を解離すると共に誘導
加熱により、８ｉワエハ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ウエハ４との間に
反応が生じ、別の直接窒化が行われると報告している。
本発明者らも、上記方法を追試したが、以下の様な問題
があることがわかった。（１）ｌＩＦ電力は、プラズマ
発生手段と基板加熱の両方を兼ねるため独自、個々の状
態を変化さすことは出来ない。（２）プラズマ内に基板
があるため、石英管の器壁がスパッタされ、そのスパッ
タされた粒子が基板に堆積しやすい。そのため５１ｇＮ
４−８ｌ界面が劣化し、界面の表面準位密度が増大して
しまう問題が生じることがわかった。又本方法はプラズ
マ内に試料を配置しているため、窒化機構がプラズマ内
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（ａｓｓｉｓｔ ）な
のか否かが明確でなかった。
があることがわかった。（１）ｌＩＦ電力は、プラズマ
発生手段と基板加熱の両方を兼ねるため独自、個々の状
態を変化さすことは出来ない。（２）プラズマ内に基板
があるため、石英管の器壁がスパッタされ、そのスパッ
タされた粒子が基板に堆積しやすい。そのため５１ｇＮ
４−８ｌ界面が劣化し、界面の表面準位密度が増大して
しまう問題が生じることがわかった。又本方法はプラズ
マ内に試料を配置しているため、窒化機構がプラズマ内
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（ａｓｓｉｓｔ ）な
のか否かが明確でなかった。
本発明者らは上記プラズマ中でＳｉの直接窒化を行う際
に生じる問題点を解決するために窒素を含むガスを放電
室でマイクロ波放電により解離させて活性窒化種を生成
し、この活性窒化種を放電室と離隔して設けた反応室内
に輸送し、反応室で加熱された試料と活性窒化種とを反
応させることにより良質の窒化膜を生成し得る装置を考
案した（特願昭５６−１３９３４０号）。装置の概略図
を第１図を参照して説明する。図中１１はマイクロ波電
源であり、これにより２．４５ＧＨ２のマイクロ「波゛
電力がアイソレータ１２．方向性結合器Ｂ。
に生じる問題点を解決するために窒素を含むガスを放電
室でマイクロ波放電により解離させて活性窒化種を生成
し、この活性窒化種を放電室と離隔して設けた反応室内
に輸送し、反応室で加熱された試料と活性窒化種とを反
応させることにより良質の窒化膜を生成し得る装置を考
案した（特願昭５６−１３９３４０号）。装置の概略図
を第１図を参照して説明する。図中１１はマイクロ波電
源であり、これにより２．４５ＧＨ２のマイクロ「波゛
電力がアイソレータ１２．方向性結合器Ｂ。
３木柱チューナ１４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には石英製放電管
１６が貫通している。放電管１６の先には同じく石英製
輸送管１′７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からポンプ曲逆流防止用の液
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。放電管１６の一方にガス導入口２１が設
けられ、ここから例えばＮ２ガスが０．１〜１．０Ｔｏ
ｒｒ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とショートプランジャチュー
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１５のスリーブを冷
却するた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Ｎ２のグロー放電により活性窒化種が生成
されると、これが輸送管１７を介して反応管１８内に導
入される。反応管１８はその外部に温度制御可能な例え
ばノ１０ゲンランプ（ヒータ）による加熱源２４が配置
され、内部に石英からなる支持台２５上に支持された試
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。
管１５に供給される。この導波管１５には石英製放電管
１６が貫通している。放電管１６の先には同じく石英製
輸送管１′７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からポンプ曲逆流防止用の液
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。放電管１６の一方にガス導入口２１が設
けられ、ここから例えばＮ２ガスが０．１〜１．０Ｔｏ
ｒｒ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とショートプランジャチュー
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１５のスリーブを冷
却するた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Ｎ２のグロー放電により活性窒化種が生成
されると、これが輸送管１７を介して反応管１８内に導
入される。反応管１８はその外部に温度制御可能な例え
ばノ１０ゲンランプ（ヒータ）による加熱源２４が配置
され、内部に石英からなる支持台２５上に支持された試
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。
第２図に示す上記構成装置で導入ガスとしてＦ原子を含
むガス例えばＣＦ４やＮＦｓ、 ＸｅＦ２等をＮ原子を
含むガスに混入させると窒化速度は、更に大きく増大す
ることも本発明らは見い出した。例えば基板温度は９０
０°Ｃ１窒化時間は６０分、導入ガスＮ２＋ＣＦ、（濃
度Ｎ２に対して０．１％）、圧力１．０ Ｔｏｒｒのと
き窒化膜厚１００Ｘが得られしかもＭＯＳキャパシタ部
に適用できる電気的特性を有していることも確認された
。ＬＳＩ製造の根幹をなすものは、高密度、高信頼性が
必要とされると同時にＬＳＩ装置が低廉であることが強
く要求される。従って大量生産を達成するには個々の製
造プロセスで量産性を向上することはいうまでもない。
むガス例えばＣＦ４やＮＦｓ、 ＸｅＦ２等をＮ原子を
含むガスに混入させると窒化速度は、更に大きく増大す
ることも本発明らは見い出した。例えば基板温度は９０
０°Ｃ１窒化時間は６０分、導入ガスＮ２＋ＣＦ、（濃
度Ｎ２に対して０．１％）、圧力１．０ Ｔｏｒｒのと
き窒化膜厚１００Ｘが得られしかもＭＯＳキャパシタ部
に適用できる電気的特性を有していることも確認された
。ＬＳＩ製造の根幹をなすものは、高密度、高信頼性が
必要とされると同時にＬＳＩ装置が低廉であることが強
く要求される。従って大量生産を達成するには個々の製
造プロセスで量産性を向上することはいうまでもない。
本方法により極めて良質な窒化膜が得られることが確認
されたが上記に示すごとく１００Ｘの窒化膜を得るには
１時間必要とする。酸化膜を形成する場合酸化炉で大量
処理が可能であるが窒化膜を形成するにおいて、プラズ
マ法や本発明者らの方法では、プラズマ法や本発明者ら
の方法では、プラズマ密度の均一性やガスフローの関係
力・ら酸イヒ膜とは異なり、大量処理は困難であり、た
とえ可能な装置ができたとしても、膨大な費用と大きな
物になり、実用上、不可能である。
されたが上記に示すごとく１００Ｘの窒化膜を得るには
１時間必要とする。酸化膜を形成する場合酸化炉で大量
処理が可能であるが窒化膜を形成するにおいて、プラズ
マ法や本発明者らの方法では、プラズマ法や本発明者ら
の方法では、プラズマ密度の均一性やガスフローの関係
力・ら酸イヒ膜とは異なり、大量処理は困難であり、た
とえ可能な装置ができたとしても、膨大な費用と大きな
物になり、実用上、不可能である。
それ故、ＬＳＩ装置の単価は高価なものとな９、ＭＯＳ
キャパシタ部をＳｉｎ、の代りに８１２Ｎ４ｉニしだ第
１１点がなくなる恐れがでてくる。
キャパシタ部をＳｉｎ、の代りに８１２Ｎ４ｉニしだ第
１１点がなくなる恐れがでてくる。
本発明の目的は、試料を損傷することなく、高速の成長
速度で良質のシリコン窒化膜を生成し１尋る窒化膜生成
方法を提供すること（＝ある。
速度で良質のシリコン窒化膜を生成し１尋る窒化膜生成
方法を提供すること（＝ある。
本発明は、真空容器内に窒素を含むガスと弗素な含むガ
スを供給し、放電室内で放電によってこのガスを解離し
てそれぞれ活性化窒素及び弗素ラジカルを生成し放・電
室から離隔した反応室までこれら反応ガスを輸送して試
料の表面を直接窒イヒした後、前記供給ガスの代りにシ
リコンを含むガスと窒素を含むガスを反応室内（＝供給
して、気相成長法により、前記窒化された試料上１ニシ
リコン窒化膜を堆積するようにしたものである。
スを供給し、放電室内で放電によってこのガスを解離し
てそれぞれ活性化窒素及び弗素ラジカルを生成し放・電
室から離隔した反応室までこれら反応ガスを輸送して試
料の表面を直接窒イヒした後、前記供給ガスの代りにシ
リコンを含むガスと窒素を含むガスを反応室内（＝供給
して、気相成長法により、前記窒化された試料上１ニシ
リコン窒化膜を堆積するようにしたものである。
本発明によれば、放電室と反応室と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響を受けること
がなくなり、試料と窒化膜の界面が著しく改善され、し
かもその後の気相成長法；：より窒化膜を堆積さすこと
で、生成速度を大幅（二速めることができ生産性を向上
することができる。
って試料や反応室がプラズマ励起光の影響を受けること
がなくなり、試料と窒化膜の界面が著しく改善され、し
かもその後の気相成長法；：より窒化膜を堆積さすこと
で、生成速度を大幅（二速めることができ生産性を向上
することができる。
第３図は前記した窒化膜生成装置（第２図）により導入
ガスとしてＮ２とＣＦ、の混合ガスを用り）、ＣＦ４／
Ｎ２＋ＣＦ４の流ｌ比が０１％圧カニ １．０Ｔｏｒｒ
、基板温度：９００℃、マイクロ波電力１．３ＫＷの条
件下でシリコン基板の窒化膜厚と窒化時間を示したもの
である。窒化膜厚はエリプソメータで測定した。
ガスとしてＮ２とＣＦ、の混合ガスを用り）、ＣＦ４／
Ｎ２＋ＣＦ４の流ｌ比が０１％圧カニ １．０Ｔｏｒｒ
、基板温度：９００℃、マイクロ波電力１．３ＫＷの条
件下でシリコン基板の窒化膜厚と窒化時間を示したもの
である。窒化膜厚はエリプソメータで測定した。
第３図から明らかなように、１ｏｏＸｌ上の窒化膜を得
るには数時間以上の窒化時間を必要とするが５０Ｘ程度
であれば１０分以内と極めて短時間で形成でき、しかも
本発明者らが多数回に及び検討を行ったが再現性は高い
ものであった。
るには数時間以上の窒化時間を必要とするが５０Ｘ程度
であれば１０分以内と極めて短時間で形成でき、しかも
本発明者らが多数回に及び検討を行ったが再現性は高い
ものであった。
第３図に示すようにシリコン基板を９分間窒化して５０
Ｘの窒化膜を形成したものを第２図のガス導入口２１よ
りＮ２とＣＦ、の混合ガスの代りに５ｉＨｘＣ１ｔ ：
１０ ＳｃｃＭ、 ＮＨ，： ６００８ｃｃＭのガス
を導入し、マイクロ波電力を供給しないで、基板温度９
００℃、圧力を１．０Ｔｏｒｒの条件下で気相成長させ
窒化時間と膜厚の関係を示したのが第４図である。
Ｘの窒化膜を形成したものを第２図のガス導入口２１よ
りＮ２とＣＦ、の混合ガスの代りに５ｉＨｘＣ１ｔ ：
１０ ＳｃｃＭ、 ＮＨ，： ６００８ｃｃＭのガス
を導入し、マイクロ波電力を供給しないで、基板温度９
００℃、圧力を１．０Ｔｏｒｒの条件下で気相成長させ
窒化時間と膜厚の関係を示したのが第４図である。
例えば１２０Ｘの窒化膜厚を得るには５０ Ｘの直接窒
化時間に９分間、又７０Ｘの堆積時間に７分間であるか
ら、総計１６分間で良い。しかし、直接窒化法だけでは
第３図から判るように１２０分も必要とする。
化時間に９分間、又７０Ｘの堆積時間に７分間であるか
ら、総計１６分間で良い。しかし、直接窒化法だけでは
第３図から判るように１２０分も必要とする。
直接窒化膜厚が５０ｘ以下で例えば直接窒化膜３０Ｘ、
気相成長法で９０Ｘ総計１２０Ｘの窒化膜厚では耐電圧
特性上は全く問題とならないが、シリコンと窒化膜の界
面準位密度が増加し、素子特性上直接窒化膜厚は５０Ｘ
以上であることが望しい。第５図は、上記実施例（＄４
図）により生成した５ｌＢＮ４膜１２０Ｘを用いてＭＴ
Ｓダイオード（電極は多結晶シリコン、Ｍ１電極積１
ｍｍ ）を作成し、容量−電圧特性（Ｃ−Ｖ特性）を示
した図である。
気相成長法で９０Ｘ総計１２０Ｘの窒化膜厚では耐電圧
特性上は全く問題とならないが、シリコンと窒化膜の界
面準位密度が増加し、素子特性上直接窒化膜厚は５０Ｘ
以上であることが望しい。第５図は、上記実施例（＄４
図）により生成した５ｌＢＮ４膜１２０Ｘを用いてＭＴ
Ｓダイオード（電極は多結晶シリコン、Ｍ１電極積１
ｍｍ ）を作成し、容量−電圧特性（Ｃ−Ｖ特性）を示
した図である。
第５図から明らかな熱酸化膜と同程度の特性を示し、界
面準位密度は８ Ｘｉ Ｏ１０／ｃｎｌ−ｅＶと極めて
良いものであった。
面準位密度は８ Ｘｉ Ｏ１０／ｃｎｌ−ｅＶと極めて
良いものであった。
一方第６図は、ＮＨ，の熱窒化法により窒化膜を５０Ｘ
形成し、その後７０ＸをＳ’１ｌ−Ｉ、、Ｃ１２＋ＮＨ
，の混合ガスで気相成長させたＳｌ、Ｎ４膜１２０久の
ＭＩＳダイオードを作成して、Ｃ−■特性を示した図で
ある。
形成し、その後７０ＸをＳ’１ｌ−Ｉ、、Ｃ１２＋ＮＨ
，の混合ガスで気相成長させたＳｌ、Ｎ４膜１２０久の
ＭＩＳダイオードを作成して、Ｃ−■特性を示した図で
ある。
本発明の実施例により生成したＳ Ｉ ３ Ｎ４とは異
なり、大きなヒステリシスと界面準位密度が１０１２／
１ｙｄ−ｅＶ以上と８１基板上に直接気相成長法により
堆積したＳ ｉ 、Ｎ、膜の特性は、かなり良いが（図
示していない）、それでもＶＬＳＩ製造プロセスには不
適であることがわかる。
なり、大きなヒステリシスと界面準位密度が１０１２／
１ｙｄ−ｅＶ以上と８１基板上に直接気相成長法により
堆積したＳ ｉ 、Ｎ、膜の特性は、かなり良いが（図
示していない）、それでもＶＬＳＩ製造プロセスには不
適であることがわかる。
第７図は耐圧分布を示したもので、（、）は第５図に示
したＭＩＳダイオード、（ｂ）は第６図に示したＭＩＳ
ダイオードと同条件でそれぞれ作成したＭＩＳダイオー
ドの耐圧分布である。
したＭＩＳダイオード、（ｂ）は第６図に示したＭＩＳ
ダイオードと同条件でそれぞれ作成したＭＩＳダイオー
ドの耐圧分布である。
第７図（ａ）、（ｂ）からも本発明により得られた８ｉ
３Ｎ４膜の耐圧特性が良いことがわかる。
３Ｎ４膜の耐圧特性が良いことがわかる。
以上上記実施例に示されるように本発明の窒化膜はＶＬ
ＳＩの製造工程に十分適用できしかも、高速度で形成可
能であることから、短時間処理をもたらすので製造コス
トを、低下さすことが期待される。
ＳＩの製造工程に十分適用できしかも、高速度で形成可
能であることから、短時間処理をもたらすので製造コス
トを、低下さすことが期待される。
第１図はプラズマ放電を用いた直接窒化膜生成装置を示
す概略構成図、第２図は本発明の基礎となった窒化膜生
成装置の概略構成図、第３図〜第７図はそれぞれ本発明
の詳細な説明するための特性図で、第３図は直接Ｓｉ３
Ｎ４膜の膜厚と窒化時間との関係を示す特性図、第４図
は気相成長法１−より堆積したＳ ｉ ３Ｎ４膜の膜厚
と窒化時間との関係を示す特性図、８５図及び第６図は
Ｃ−Ｖ特性図、第７図は耐圧分布を示す特性図である。 １１・・・マイクロ波電源、１５・・・導波管、１６・
・・石英製放電管（放電室）、 １７・・・石英製輸送管、 １８・・・石英製反応管（反応室）、 ２４・・・加熱源、 ２６・・・試別。 （７３１７）弁理士 則 近 憲 佑（ほか１名）第３
図 讐化檜肉（介） 第４図 ７４ ｔ ２ 〆ρ ／２′ 士奮才負召今肉 （介） 第６図 第５図 第７図
す概略構成図、第２図は本発明の基礎となった窒化膜生
成装置の概略構成図、第３図〜第７図はそれぞれ本発明
の詳細な説明するための特性図で、第３図は直接Ｓｉ３
Ｎ４膜の膜厚と窒化時間との関係を示す特性図、第４図
は気相成長法１−より堆積したＳ ｉ ３Ｎ４膜の膜厚
と窒化時間との関係を示す特性図、８５図及び第６図は
Ｃ−Ｖ特性図、第７図は耐圧分布を示す特性図である。 １１・・・マイクロ波電源、１５・・・導波管、１６・
・・石英製放電管（放電室）、 １７・・・石英製輸送管、 １８・・・石英製反応管（反応室）、 ２４・・・加熱源、 ２６・・・試別。 （７３１７）弁理士 則 近 憲 佑（ほか１名）第３
図 讐化檜肉（介） 第４図 ７４ ｔ ２ 〆ρ ／２′ 士奮才負召今肉 （介） 第６図 第５図 第７図
Claims (3)
- （１）試料表面上に窒化膜を形成する方法において、前
記窒化膜が試料表面を直接窒化した第１層窒化膜と、第
２層が堆積窒化膜からなる積層構造であることを特徴と
する窒化膜形成方法。 - （２）前記第１層窒化膜は、真空容器内の放電室に窒素
と弗素を含むガスを供給し、マイクロ波放電によってこ
のガスを解離して活性化窒素と弗素２ジカルを生成し、
これら活性種を放電室と離隔して設けた反応室内に輸送
し、この反応室内で加熱された試料と前記活性種を反応
させることにより形成することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の窒化膜形成方法。 - （３）前記第２層堆積窒化膜は、シリコンと窒素を含む
原料ガスの熱分解及び放電解離を含む化学反応（気相成
長法）を用いて、形成することを特徴とする特許請求の
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 |
|---|---|---|---|
| JP58042340A JPS59169142A (ja) | 1983-03-16 | 1983-03-16 | 窒化膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58042340A JPS59169142A (ja) | 1983-03-16 | 1983-03-16 | 窒化膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59169142A true JPS59169142A (ja) | 1984-09-25 |
Family
ID=12633279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58042340A Pending JPS59169142A (ja) | 1983-03-16 | 1983-03-16 | 窒化膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59169142A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57100731A (en) * | 1980-12-15 | 1982-06-23 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
| JPS57202744A (en) * | 1981-06-05 | 1982-12-11 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture of semiconductor device |
| JPS5840833A (ja) * | 1981-09-04 | 1983-03-09 | Toshiba Corp | 窒化膜生成装置 |
-
1983
- 1983-03-16 JP JP58042340A patent/JPS59169142A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57100731A (en) * | 1980-12-15 | 1982-06-23 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
| JPS57202744A (en) * | 1981-06-05 | 1982-12-11 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture of semiconductor device |
| JPS5840833A (ja) * | 1981-09-04 | 1983-03-09 | Toshiba Corp | 窒化膜生成装置 |
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