JPS5958819A - 薄膜形成方法 - Google Patents
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は薄膜形成方法に関するものにして、特にケイ素
を含む薄膜形成に好適な方法に関するものである。
を含む薄膜形成に好適な方法に関するものである。
従来、5102.513N4、あるいはa−8i膜を形
成する場合、高温下でSiH4を含むガスを熱分解させ
ることにより形成していたが、半導体プロセスでは、プ
ロセスの低温化が強く望まれており、それに対応して放
電プラズマを利用したプラズマCVDが低混成膜可能な
方法として研究が進められてきた。例えば: R,C,
G、 Swann et at、 ; J、 E&ct
ro−chem、 Soc、、 114 、713 (
1967)、 R,J−Joyceet at、 ;
Th1n 5otid Fitms、 1+ 481
(1967)+Y、 Kuwano ; Japan
J、 App7. Phys、、 l 、 88(19
68)、 R,Qreht et at、; J、
Etectrochem。
成する場合、高温下でSiH4を含むガスを熱分解させ
ることにより形成していたが、半導体プロセスでは、プ
ロセスの低温化が強く望まれており、それに対応して放
電プラズマを利用したプラズマCVDが低混成膜可能な
方法として研究が進められてきた。例えば: R,C,
G、 Swann et at、 ; J、 E&ct
ro−chem、 Soc、、 114 、713 (
1967)、 R,J−Joyceet at、 ;
Th1n 5otid Fitms、 1+ 481
(1967)+Y、 Kuwano ; Japan
J、 App7. Phys、、 l 、 88(19
68)、 R,Qreht et at、; J、
Etectrochem。
Soc、、 119 A 9.1249 (1972)
、 A、 K、 5irhaetat、 ; 1bid
、、 125 、 A4 、601 (1978)、
M、 J。
、 A、 K、 5irhaetat、 ; 1bid
、、 125 、 A4 、601 (1978)、
M、 J。
Hetix et at、 ; Th1n 5otid
Fitms、 55 、143(1978)、
w、 Kern et at、 ;
J、 Vac、 Sci、 Tech。
Fitms、 55 、143(1978)、
w、 Kern et at、 ;
J、 Vac、 Sci、 Tech。
14 、 A 5 、 1082 (1777) 、
などが挙げられる。
などが挙げられる。
しかしながら、プラズマを用いたCVDでは、低温膜形
成は可能であるが、エネルギーが高く、化学量論的に反
応を制御することが難しく、副生成物をなくすことが難
しい。
成は可能であるが、エネルギーが高く、化学量論的に反
応を制御することが難しく、副生成物をなくすことが難
しい。
最近、エネルギー源として、紫外線やレーザーを用いた
光CVDの研究が急速に進んできた。この方法では原料
ガスの光励起や光分解を利用して、低温で薄膜形成を行
うことが可能であり、しかも化学量論的な反応制御がし
やすいという利点がある。たとえば、Hughes社の
5arkozyは、5IH4と02を原料ガスにし、H
g蒸気を増感剤として紫外線照射により5102膜を形
成しく Tecbnj、ca7 Digestof 1
981 Symposjum on VLSI Tec
hnotegy pp、68Sept、 1981 )
、同社のPetersらはSiH4とN、、Q。
光CVDの研究が急速に進んできた。この方法では原料
ガスの光励起や光分解を利用して、低温で薄膜形成を行
うことが可能であり、しかも化学量論的な反応制御がし
やすいという利点がある。たとえば、Hughes社の
5arkozyは、5IH4と02を原料ガスにし、H
g蒸気を増感剤として紫外線照射により5102膜を形
成しく Tecbnj、ca7 Digestof 1
981 Symposjum on VLSI Tec
hnotegy pp、68Sept、 1981 )
、同社のPetersらはSiH4とN、、Q。
あるいはSiH4とNH3を各々原料ガスとし、Hg蒸
気を光増感剤として紫外線照射し、5102や513N
4膜を100℃以下の低温で形成している。これらの方
法は、大面積のデポジションを目的としているが、デポ
ジションの速度が非常に遅く実用に供し得ない。
気を光増感剤として紫外線照射し、5102や513N
4膜を100℃以下の低温で形成している。これらの方
法は、大面積のデポジションを目的としているが、デポ
ジションの速度が非常に遅く実用に供し得ない。
CO2レーザーを用いて5i−1−1結合を励起し、S
iHからa−8i膜を低湿形成した例(英、応用物理学
会結晶工学分科会筒8回講習会予稿、1981.10)
もあるが、この場合、5IH4濃度が高いと光が吸収さ
れてしまい、また、反応室内の空間でも反応が起こり、
濃度が低いとデポジション速度が遅くなるという欠点が
ある。
iHからa−8i膜を低湿形成した例(英、応用物理学
会結晶工学分科会筒8回講習会予稿、1981.10)
もあるが、この場合、5IH4濃度が高いと光が吸収さ
れてしまい、また、反応室内の空間でも反応が起こり、
濃度が低いとデポジション速度が遅くなるという欠点が
ある。
本発明の目的は、上記に述べたような従来技術の欠点を
なくし、低温で、高速にa −Si、Sin、、、81
3N4膜を形成することのできる薄膜形成方法を提供す
ることにある。
なくし、低温で、高速にa −Si、Sin、、、81
3N4膜を形成することのできる薄膜形成方法を提供す
ることにある。
本発明者等は、光をエネルギー源としたCVD装置によ
る薄膜形成におイテ、a−8i、SiO2、Si3N4
膜等を形成する際のシラン原料として、512I46.
5i3H6s Si、H,(、を用いることにより、光
反応の効率が向上し、デポジション速度が大きくなるこ
とを見出した。これは、従来用いられているSiH4は
真空紫外域にしか吸収がないが、ポリシラン51n1−
1 では、Si −Si結合が増加するにつれて吸
2n+2 収が長波長側に移り、紫外光を効率よく吸収すること、
さらに、5i−8i結合が切れやすいことから、結果的
にデポジション速度が、5il−14を用いた場合に比
べて速くなるものと考えられる。(SiH4の紫外線吸
収は180n、m以下であるが、S1□116では約2
00n m % S i 31(gでは約215 nm
X5i4H,oては約240 nmと増加する。) 上記の本発明者等の知見に基づく、本発明の薄膜形成方
法の特徴とするところは、光をエネルギー源としたCV
D装置による簿膜形成において、原料の反応性化合物と
して、下記の分子式(1)1%式%(1) ) で示される物質を用いてなることにある。このような物
質を用いることにより、上記に述べたように、a −S
i、S 102.513N4等の薄膜が、CVD装置に
より、効率よく、高速度にデポジションできるものであ
る。
る薄膜形成におイテ、a−8i、SiO2、Si3N4
膜等を形成する際のシラン原料として、512I46.
5i3H6s Si、H,(、を用いることにより、光
反応の効率が向上し、デポジション速度が大きくなるこ
とを見出した。これは、従来用いられているSiH4は
真空紫外域にしか吸収がないが、ポリシラン51n1−
1 では、Si −Si結合が増加するにつれて吸
2n+2 収が長波長側に移り、紫外光を効率よく吸収すること、
さらに、5i−8i結合が切れやすいことから、結果的
にデポジション速度が、5il−14を用いた場合に比
べて速くなるものと考えられる。(SiH4の紫外線吸
収は180n、m以下であるが、S1□116では約2
00n m % S i 31(gでは約215 nm
X5i4H,oては約240 nmと増加する。) 上記の本発明者等の知見に基づく、本発明の薄膜形成方
法の特徴とするところは、光をエネルギー源としたCV
D装置による簿膜形成において、原料の反応性化合物と
して、下記の分子式(1)1%式%(1) ) で示される物質を用いてなることにある。このような物
質を用いることにより、上記に述べたように、a −S
i、S 102.513N4等の薄膜が、CVD装置に
より、効率よく、高速度にデポジションできるものであ
る。
次に、本発明の薄膜形成方法に用いることのできるCV
D装置について、−具体例につき1第1図を参照して説
明する。
D装置について、−具体例につき1第1図を参照して説
明する。
第1図は、−具体例のCVD装置の概略説明図である。
第1図において、符号1は反応容器、2は石英窓、3は
ガス導入口、4は排気口、5は可変バルブ、6は基板、
7はシースヒーター、8は試料台、9は光取出窓、10
は原料ガスである。
ガス導入口、4は排気口、5は可変バルブ、6は基板、
7はシースヒーター、8は試料台、9は光取出窓、10
は原料ガスである。
反応容器1はステンレス製、内径167mのものである
。光源としては、低圧水銀灯(2537A、10 mW
/cm2) するいはエキシマレーザ−(ラムダフィシ
ツク社製EMGIOI 、KrF 249 nm )等
を用い】の光が石英窓2を通って反応容器内の基板6に
照射される。反応容器内の圧力は目的に応じて異なるが
、0.1〜l Torrが好ましい。圧力が小さすぎる
と成膜速度がおそく、圧力が高すぎると成膜性が悪くな
る。基板は常温〜300℃の温度範囲で加熱することが
好ましい。また、反応を効率よく行うため、光増感剤と
してHg蒸気を混合することが可能であり、この場合、
反応容器内に水銀溜を置き、その蒸気圧を利用する。反
応させるシランガス等は、ガス導入口3から反応容器内
に入ってく る 。
。光源としては、低圧水銀灯(2537A、10 mW
/cm2) するいはエキシマレーザ−(ラムダフィシ
ツク社製EMGIOI 、KrF 249 nm )等
を用い】の光が石英窓2を通って反応容器内の基板6に
照射される。反応容器内の圧力は目的に応じて異なるが
、0.1〜l Torrが好ましい。圧力が小さすぎる
と成膜速度がおそく、圧力が高すぎると成膜性が悪くな
る。基板は常温〜300℃の温度範囲で加熱することが
好ましい。また、反応を効率よく行うため、光増感剤と
してHg蒸気を混合することが可能であり、この場合、
反応容器内に水銀溜を置き、その蒸気圧を利用する。反
応させるシランガス等は、ガス導入口3から反応容器内
に入ってく る 。
以下に、本発明を実施例につき、さらに詳細に説明する
。
。
実施例 1
第1図に示した反応容器1内に基板6として、3インチ
シリコンウェハを固定した。この反応容器内を、まず1
O−5Torrの真空状態に排気した後、S 12 H
6ガス(b、 p、−15℃、合成はG、 W、 Be
thke 。
シリコンウェハを固定した。この反応容器内を、まず1
O−5Torrの真空状態に排気した後、S 12 H
6ガス(b、 p、−15℃、合成はG、 W、 Be
thke 。
M、 K、 Witson、 J、 Che
m、 Phys、 26 、 1107 (
1957)。
m、 Phys、 26 、 1107 (
1957)。
H,Kriegsmann、 Z、 anor
g、 u、 attgem、 Chem、
。
g、 u、 attgem、 Chem、
。
−現用、 210 (1959)を参照した。)を10
%含有するヘリウムガスを10m1/min z N2
0ガスを10 m4/min %をガス導入口3から流
しながら、石英窓2を通して、低圧水銀灯(10mW/
crn2.254 nm )から紫外光を照射した。こ
のときのガス圧は約I Torrである。
%含有するヘリウムガスを10m1/min z N2
0ガスを10 m4/min %をガス導入口3から流
しながら、石英窓2を通して、低圧水銀灯(10mW/
crn2.254 nm )から紫外光を照射した。こ
のときのガス圧は約I Torrである。
反応容器内には、水銀溜を置き、約30°C〜40℃に
加熱した。また、基板加熱温度は約50℃である。
加熱した。また、基板加熱温度は約50℃である。
その結果・約700 A/minの成膜速度で酸化ケイ
素(S102)膜が形成された。(原料にSiH4ガス
を用いた場合は約4oo A/minである。)膜厚の
ばらつきは、±5%以内であった。生成した5102膜
をフッ酸系エツチング液でエツチングした所、通常の光
CVD法でSiH4ガスを用いた場合と同程度であった
0 実施例 2 実施例1と同様な方法で、原料ガスとして、N1−1゜
/Si、、l−16(流速比)を約10〜20で流した
。基板は250℃程度まで加熱した。得られたSi3N
、膜は、赤外スペクトルにより確認したが、プラズマC
VDによるものとほぼ同じであった。
素(S102)膜が形成された。(原料にSiH4ガス
を用いた場合は約4oo A/minである。)膜厚の
ばらつきは、±5%以内であった。生成した5102膜
をフッ酸系エツチング液でエツチングした所、通常の光
CVD法でSiH4ガスを用いた場合と同程度であった
0 実施例 2 実施例1と同様な方法で、原料ガスとして、N1−1゜
/Si、、l−16(流速比)を約10〜20で流した
。基板は250℃程度まで加熱した。得られたSi3N
、膜は、赤外スペクトルにより確認したが、プラズマC
VDによるものとほぼ同じであった。
実施例
実施例1と同様の方法で、原料ガスとして1Si2H6
を10%含むHeガスを10 ml/minで流し、エ
キシマレーザ−(KrP 249 nm )を光源とし
て紫外線を照射した。このときのガス圧は約0.5 T
orrであった。デポジション速度は、1ooo^/m
1n であり・5iJ(4を同じ条件で用いた場合の
700λ/minよりも高速であった。生成した膜はア
モルファス状態のンリコンであり、水銀の混入はSIM
Sでは検出できなかった。
を10%含むHeガスを10 ml/minで流し、エ
キシマレーザ−(KrP 249 nm )を光源とし
て紫外線を照射した。このときのガス圧は約0.5 T
orrであった。デポジション速度は、1ooo^/m
1n であり・5iJ(4を同じ条件で用いた場合の
700λ/minよりも高速であった。生成した膜はア
モルファス状態のンリコンであり、水銀の混入はSIM
Sでは検出できなかった。
実施例 4〜9
第1表に示した条件で反応ガスを流し、紫外線を照射し
た。その結果、第1表に示される結果が得られた。
た。その結果、第1表に示される結果が得られた。
以下余白
第 1 表
以上に述べたように、本発明によれば、低温で、効率よ
< 、a−8i、 Sif□、513N4膜を形成でき
るものであり、従って本発明の薄膜形成方法は、半導体
等の薄膜製品、とくに多層構造を有する薄膜製品の製造
において、その生産性を著しく向上させる効果を有する
ものであることは明らかである0
< 、a−8i、 Sif□、513N4膜を形成でき
るものであり、従って本発明の薄膜形成方法は、半導体
等の薄膜製品、とくに多層構造を有する薄膜製品の製造
において、その生産性を著しく向上させる効果を有する
ものであることは明らかである0
第1図は本発明方法の実施に用いることのできる光CV
D装置の一興体例の概略説明図である。 1・・・反応容器; 2・・・石英窓;3・・・ガ
ス導入口; 4・・・排気口;5・・・可変バルブ;
6・・・基板;7・・・シースヒーター;8・・・
試料A ;9・・・光取出窓;10・・・原料ガス。 代理人弁理士 中 村 純之助 式会社日立製作所生産技術研究 所内
D装置の一興体例の概略説明図である。 1・・・反応容器; 2・・・石英窓;3・・・ガ
ス導入口; 4・・・排気口;5・・・可変バルブ;
6・・・基板;7・・・シースヒーター;8・・・
試料A ;9・・・光取出窓;10・・・原料ガス。 代理人弁理士 中 村 純之助 式会社日立製作所生産技術研究 所内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 光をエネルギー源としたCVD装置による薄膜形成にお
いて、原料の反応性化合物として、下記の分子式(1)
、 51nH2n+、・・・(1) (ここに、n = 2.3、または4)で示される物質
を用いてなることを特徴とする薄1・1膜形成方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57168463A JPS5958819A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 薄膜形成方法 |
US06/534,686 US4495218A (en) | 1982-09-29 | 1983-09-22 | Process for forming thin film |
EP83109690A EP0104658B1 (en) | 1982-09-29 | 1983-09-28 | Process for forming thin film |
DE8383109690T DE3364979D1 (en) | 1982-09-29 | 1983-09-28 | Process for forming thin film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57168463A JPS5958819A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 薄膜形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5958819A true JPS5958819A (ja) | 1984-04-04 |
JPH049369B2 JPH049369B2 (ja) | 1992-02-20 |
Family
ID=15868574
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57168463A Granted JPS5958819A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 薄膜形成方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4495218A (ja) |
EP (1) | EP0104658B1 (ja) |
JP (1) | JPS5958819A (ja) |
DE (1) | DE3364979D1 (ja) |
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JPS61256735A (ja) * | 1985-05-10 | 1986-11-14 | Nec Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
JPS62226631A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 絶縁膜形成方法 |
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