JPS5934639A - 窒化シリコン膜形成装置 - Google Patents
窒化シリコン膜形成装置Info
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- JPS5934639A JPS5934639A JP14590482A JP14590482A JPS5934639A JP S5934639 A JPS5934639 A JP S5934639A JP 14590482 A JP14590482 A JP 14590482A JP 14590482 A JP14590482 A JP 14590482A JP S5934639 A JPS5934639 A JP S5934639A
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- JP
- Japan
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- silicon
- nitriding
- plasma
- reaction tube
- nitride film
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- Pending
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-
- 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 & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (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】
この発明はシリコン基板の表面に、プラズマ状態下でか
つ低温で該シリコン基板全直接に州北させて構造緻密な
窒化シリコン膜を形成する装置に関するものである0 半導体装置においては二酸化シリコン(Si20)を中
心とする絶縁物薄膜は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(1111MO8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/cm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fる。従来、
ゲート絶縁膜には、シリコン基板の熱酸化による5iO
zJF4が用いらn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、Stow膜は本質的に緻密性の点で不十分で
ある。
つ低温で該シリコン基板全直接に州北させて構造緻密な
窒化シリコン膜を形成する装置に関するものである0 半導体装置においては二酸化シリコン(Si20)を中
心とする絶縁物薄膜は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(1111MO8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/cm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fる。従来、
ゲート絶縁膜には、シリコン基板の熱酸化による5iO
zJF4が用いらn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、Stow膜は本質的に緻密性の点で不十分で
ある。
S I Oz膜に代る絶縁膜としてCVD法などの付着
法に工って形成した絶縁膜は種々あるが、シリコン基板
の表面準位密度を10”crn のオーダに抑えるため
には適当ではなく、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nた窒化シリコン膜はS i (h膜に比べると5
0%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0さらに、この種の窒化シリコン、―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
ているが、このような窒化シリコン膜を用いればシリコ
ン基板の酸化における横方向の酸化を抑えることができ
、集積密度を上げることができる0この発明は、以上の
点に鑑みてなさ牡たもので、シリコン基板をプラズマ方
式にて直接に窒化して生成する際にその窒化速度を増速
させて構造緻密な窒化シリコン膜を形成することができ
る新規な窒化シリコン膜形成装置を提供することを目的
としたものである0 以下、実施例に基づいてこの発明を説明する。
法に工って形成した絶縁膜は種々あるが、シリコン基板
の表面準位密度を10”crn のオーダに抑えるため
には適当ではなく、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nた窒化シリコン膜はS i (h膜に比べると5
0%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0さらに、この種の窒化シリコン、―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
ているが、このような窒化シリコン膜を用いればシリコ
ン基板の酸化における横方向の酸化を抑えることができ
、集積密度を上げることができる0この発明は、以上の
点に鑑みてなさ牡たもので、シリコン基板をプラズマ方
式にて直接に窒化して生成する際にその窒化速度を増速
させて構造緻密な窒化シリコン膜を形成することができ
る新規な窒化シリコン膜形成装置を提供することを目的
としたものである0 以下、実施例に基づいてこの発明を説明する。
第1図はこの発明による窒化シリコン膜形成装置の一実
施例の模式的構成図、第2図i!、第1図■−■線にお
ける断面図である0図において、(1)は石英からなり
、その内部でプラズマを発生させる円筒形の反応管、(
2)は反応管(1)の内部を加熱するためのヒータとし
ての外部熱源、(3)はシリコン基板(4)を装着する
ためのポートと反応管(1)の外部へ引き出すための引
き出し棒およびシリコン基板(4)に直流電圧を印加す
ることのできる導電性電極をかね備えたサセプタであり
、このサセプタ(3)は上部サセプタ(3g) 、下部
サセプタ(3b)から構成さn1各上部および下部サセ
プタ(3a) 、 (3b)にはプラズマ発生のため
の円板状の電極(7)が反応管(1)の軸方向に沿って
対向配列して形成さ扛る。
施例の模式的構成図、第2図i!、第1図■−■線にお
ける断面図である0図において、(1)は石英からなり
、その内部でプラズマを発生させる円筒形の反応管、(
2)は反応管(1)の内部を加熱するためのヒータとし
ての外部熱源、(3)はシリコン基板(4)を装着する
ためのポートと反応管(1)の外部へ引き出すための引
き出し棒およびシリコン基板(4)に直流電圧を印加す
ることのできる導電性電極をかね備えたサセプタであり
、このサセプタ(3)は上部サセプタ(3g) 、下部
サセプタ(3b)から構成さn1各上部および下部サセ
プタ(3a) 、 (3b)にはプラズマ発生のため
の円板状の電極(7)が反応管(1)の軸方向に沿って
対向配列して形成さ扛る。
また、こtしら電極(7)間にはそnぞれシリコン基板
(4)が互に対向して配列さ粁るとともに、図示しない
高周波電源から上部および下部サセプタ(3a)、
(3b)を介して高周波電圧が印加さ扛る0そして、前
記サセプタ(3)に印加する高周波電圧に図示しない直
流電源から一定の直流電圧を重畳させることにより、シ
リコン基板(4)に直流電圧をバイアス電圧として印加
するものとなっているのなお、このとき上部サセプタ(
3a)は接地電位になさnている。
(4)が互に対向して配列さ粁るとともに、図示しない
高周波電源から上部および下部サセプタ(3a)、
(3b)を介して高周波電圧が印加さ扛る0そして、前
記サセプタ(3)に印加する高周波電圧に図示しない直
流電源から一定の直流電圧を重畳させることにより、シ
リコン基板(4)に直流電圧をバイアス電圧として印加
するものとなっているのなお、このとき上部サセプタ(
3a)は接地電位になさnている。
また、(5)は反応管(1)の一方の開口端部に配設さ
れる7ランジであって、反応管(1)に窒化性ガスを供
給するガス供給系お工び同じく反応管(1)内を所要の
真空度に保つ真空系とを連結するためのものである。(
6)は反応管(1)の他方の開口端部に配設さ扛てサセ
プタ(3)を外部に引き出させかつ水冷による過熱防止
することができるように414成さ1.たステンレス鋼
などからなる7ランジである0なお、シリコン基板(4
) ’!i:加熱する外部熱源(2)ハ外部ヒータ、赤
外線などの外部ランプでもよく、高周波などによるラジ
オ周波加熱でもよい。
れる7ランジであって、反応管(1)に窒化性ガスを供
給するガス供給系お工び同じく反応管(1)内を所要の
真空度に保つ真空系とを連結するためのものである。(
6)は反応管(1)の他方の開口端部に配設さ扛てサセ
プタ(3)を外部に引き出させかつ水冷による過熱防止
することができるように414成さ1.たステンレス鋼
などからなる7ランジである0なお、シリコン基板(4
) ’!i:加熱する外部熱源(2)ハ外部ヒータ、赤
外線などの外部ランプでもよく、高周波などによるラジ
オ周波加熱でもよい。
次に第1図に示した窒化シリコン膜形成装置の動作につ
いて説明する0ここで、まず、サセプタ(3)上の電極
(7)間にシリコン基[(4)’(r−互に対向させて
七扛ぞn装着し、反応管(1)の中に入扛てフランジ(
6)−を閉じる。つぎに真空系によって反応管(1)内
f10−’〜10−’Torr程度の高真空にした後、
例えばN* l NHs + N! H4などの窒化性
ガスをガス供給系亦ら反応管(1)に導入して10〜1
O−5Torr程度の真空度に保つ0そして外部熱8(
2)によって反応管(1)内のガスを300〜1100
℃の範囲の温度に加熱し、高周波電源から周波数にして
50 Hz 〜13.56 MHzの範囲内の高周波電
力をプラズマ発生用電極(7)間に供給するとともに、
この高周波に直流電源から通常100〜600V程度の
直流電圧を重畳させて供給する。すると、この高周波電
界にエフ反応管(1)内の窒化性ガスがプラズマ化して
最大Iへ程度の電流が流れ、このプラズマの化学反応お
よび直流バイアスによってシリコン基板(4)を直接に
窒化させてその表面部に窒化シリコン膜を形成させるこ
とができる。このとき、シリコン基板(4)には一定の
直流電圧が印加されているため、この直流バイアスに工
って窒化速度が増速さ牡ることになる。すなわち、シリ
コン基板(4)を窒化性ガスのプラズマによる化学反応
によって窒化する方法では形成さ扛る窒化膜中を窒素が
拡散するのはわずかであるが−このイオン化した窒素に
対して一定の直流電界を与えることによって、シリコン
基板表面と窒化シリコン膜との界面に引き寄せる作用が
生じ、シリコンの窒化速度を向上させることができる。
いて説明する0ここで、まず、サセプタ(3)上の電極
(7)間にシリコン基[(4)’(r−互に対向させて
七扛ぞn装着し、反応管(1)の中に入扛てフランジ(
6)−を閉じる。つぎに真空系によって反応管(1)内
f10−’〜10−’Torr程度の高真空にした後、
例えばN* l NHs + N! H4などの窒化性
ガスをガス供給系亦ら反応管(1)に導入して10〜1
O−5Torr程度の真空度に保つ0そして外部熱8(
2)によって反応管(1)内のガスを300〜1100
℃の範囲の温度に加熱し、高周波電源から周波数にして
50 Hz 〜13.56 MHzの範囲内の高周波電
力をプラズマ発生用電極(7)間に供給するとともに、
この高周波に直流電源から通常100〜600V程度の
直流電圧を重畳させて供給する。すると、この高周波電
界にエフ反応管(1)内の窒化性ガスがプラズマ化して
最大Iへ程度の電流が流れ、このプラズマの化学反応お
よび直流バイアスによってシリコン基板(4)を直接に
窒化させてその表面部に窒化シリコン膜を形成させるこ
とができる。このとき、シリコン基板(4)には一定の
直流電圧が印加されているため、この直流バイアスに工
って窒化速度が増速さ牡ることになる。すなわち、シリ
コン基板(4)を窒化性ガスのプラズマによる化学反応
によって窒化する方法では形成さ扛る窒化膜中を窒素が
拡散するのはわずかであるが−このイオン化した窒素に
対して一定の直流電界を与えることによって、シリコン
基板表面と窒化シリコン膜との界面に引き寄せる作用が
生じ、シリコンの窒化速度を向上させることができる。
したがって、この発明によると、シリコン基板に一定の
直流電圧をバイアス電圧として与えた場合の窒化速度の
増加法、第3図に示すバイアス電圧を与えない従前のプ
ラズマ熱窒化の場合CT、Ito他、Appt。
直流電圧をバイアス電圧として与えた場合の窒化速度の
増加法、第3図に示すバイアス電圧を与えない従前のプ
ラズマ熱窒化の場合CT、Ito他、Appt。
Phys 、 Lett 38 5370 (1,98
1) )に比して3〜10倍になることが期待できる。
1) )に比して3〜10倍になることが期待できる。
第4図および第5図はこの発明による窒化シリコン膜形
成装置の他の実施例を示す模式重石゛り成因お工び第4
図■−■線断面図であり、上記実施例との異なる点は、
プラズマ発生用電極(7)を平行平板状の電極とし、反
応管(1)の軸方向に互に平行させて配置することによ
り、これら電極(7)間にシリコン基板(4)をそれぞ
t配列したもので、この実施例においても同様の効果を
奏することができる。
成装置の他の実施例を示す模式重石゛り成因お工び第4
図■−■線断面図であり、上記実施例との異なる点は、
プラズマ発生用電極(7)を平行平板状の電極とし、反
応管(1)の軸方向に互に平行させて配置することによ
り、これら電極(7)間にシリコン基板(4)をそれぞ
t配列したもので、この実施例においても同様の効果を
奏することができる。
なお、上述した実施例でIriTM流バイアスを印加す
る手段としてサセプタに供給する高周波に直流電圧を重
畳させる場合について示したが、この発明は、こ扛に限
定さ粁るものではなく、プラズマ発生用電極とシリコン
基板に直流電圧全印加する電極とを別体構造とし、この
電極に独立した直流電源にて供給するように変形するこ
となど幾多の変更をなし得ることは勿論である。
る手段としてサセプタに供給する高周波に直流電圧を重
畳させる場合について示したが、この発明は、こ扛に限
定さ粁るものではなく、プラズマ発生用電極とシリコン
基板に直流電圧全印加する電極とを別体構造とし、この
電極に独立した直流電源にて供給するように変形するこ
となど幾多の変更をなし得ることは勿論である。
以上詳述したように、この発明による窒化シリコン膜形
成装置によ21.ば、窒化性ガスのプラズマによる化学
反応作用によってシリコン基板表面部を直接に窒化させ
る際にその窒化速度全増速させて構造緻密な窒化シリコ
ン膜を形成することができる効果がある。
成装置によ21.ば、窒化性ガスのプラズマによる化学
反応作用によってシリコン基板表面部を直接に窒化させ
る際にその窒化速度全増速させて構造緻密な窒化シリコ
ン膜を形成することができる効果がある。
第1図および第2図はこの発明による窒化シリコン膜形
成装置の一実施例を示す概略構成図および第1図U−I
t綜断面図、第3図は従前の直流バイアスを与えないプ
ラズマ熱窒化の場合の特性図、第4図および第5図はこ
の発明による窒化シリコン膜形成装置の他の実施例を示
す概略構成図および第4図v−v線断面図である。 (1)・・・・反応管、(2)・・・・外部熱源(ヒー
タ)、(3)・・・・サセプタ、(4)・・・・シリコ
ン基板、(5) 、 (6)・・・・7ランジ、(7)
・・・・プラズマ発生用電極。 代理人 葛 野 信 − 第1図 第2図 3I) 第3図 7化前間[m1nl 第4図 第5図 手続補正計(自発) 特許庁長官殿 1、事件の表示 持17(i昭 57−1459
04号2、発明の名称 窒化シリコン膜形成装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 代表者片山仁へ部 4、代理人 5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明のイ閘 〜、補正の内容 (1)明細書第5頁第10〜11行の「高周波などによ
るラジオ周波加熱」をE高周波加熱」と補正する。 以 上
成装置の一実施例を示す概略構成図および第1図U−I
t綜断面図、第3図は従前の直流バイアスを与えないプ
ラズマ熱窒化の場合の特性図、第4図および第5図はこ
の発明による窒化シリコン膜形成装置の他の実施例を示
す概略構成図および第4図v−v線断面図である。 (1)・・・・反応管、(2)・・・・外部熱源(ヒー
タ)、(3)・・・・サセプタ、(4)・・・・シリコ
ン基板、(5) 、 (6)・・・・7ランジ、(7)
・・・・プラズマ発生用電極。 代理人 葛 野 信 − 第1図 第2図 3I) 第3図 7化前間[m1nl 第4図 第5図 手続補正計(自発) 特許庁長官殿 1、事件の表示 持17(i昭 57−1459
04号2、発明の名称 窒化シリコン膜形成装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 代表者片山仁へ部 4、代理人 5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明のイ閘 〜、補正の内容 (1)明細書第5頁第10〜11行の「高周波などによ
るラジオ周波加熱」をE高周波加熱」と補正する。 以 上
Claims (1)
- その内部でプラズマが発生させら牡る反応管、シリコン
基板を装着して上記反応管にそう人されるボート、窒化
性ガスを上記反応管に供給するガス供給系、上記反応管
内を所要の真空度に保つ真空系、上記反応管内のガスl
要の温度に加熱するヒータ、および上記反応管内のガス
に高周波電力を供給してプラズマを発生させる高周波電
力供給系、上記シリコン基板に直流電圧を印加する電源
および電極を備え、上記反応管内にプラズマを発生させ
てプラズマの化学反応作用ニよってシリコン基板の表面
部を直接に窒化させて窒化シリコン膜を形成することを
特徴とする窒化シリコン膜形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14590482A JPS5934639A (ja) | 1982-08-21 | 1982-08-21 | 窒化シリコン膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14590482A JPS5934639A (ja) | 1982-08-21 | 1982-08-21 | 窒化シリコン膜形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5934639A true JPS5934639A (ja) | 1984-02-25 |
Family
ID=15395743
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14590482A Pending JPS5934639A (ja) | 1982-08-21 | 1982-08-21 | 窒化シリコン膜形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5934639A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5665796A (en) * | 1979-10-30 | 1981-06-03 | Komatsu Mfg Co Ltd | Safety device for crane |
JPS625641A (ja) * | 1985-04-09 | 1987-01-12 | フエアチヤイルド セミコンダクタ コ−ポレ−シヨン | 低温プラズマ窒化方法及びその際に形成される窒化膜の適用 |
JPS62264629A (ja) * | 1986-05-12 | 1987-11-17 | Plasma Haitetsuku:Kk | シリコンナイトライド膜の気相生長方法 |
KR100759828B1 (ko) | 2006-05-11 | 2007-09-18 | 배진범 | 플라즈마 질화 표면 열처리장치 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5368171A (en) * | 1976-11-30 | 1978-06-17 | Hitachi Ltd | Method and apparatus for plasma treatment |
JPS547274A (en) * | 1977-06-20 | 1979-01-19 | Tokyo Daigaku | Method of producing semiconductor surface oxide film |
JPS5767009A (en) * | 1980-10-02 | 1982-04-23 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Formation of film |
-
1982
- 1982-08-21 JP JP14590482A patent/JPS5934639A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPS5767009A (en) * | 1980-10-02 | 1982-04-23 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Formation of film |
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JPS625641A (ja) * | 1985-04-09 | 1987-01-12 | フエアチヤイルド セミコンダクタ コ−ポレ−シヨン | 低温プラズマ窒化方法及びその際に形成される窒化膜の適用 |
JPS62264629A (ja) * | 1986-05-12 | 1987-11-17 | Plasma Haitetsuku:Kk | シリコンナイトライド膜の気相生長方法 |
KR100759828B1 (ko) | 2006-05-11 | 2007-09-18 | 배진범 | 플라즈마 질화 표면 열처리장치 |
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