JPS596510B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPS596510B2 JPS596510B2 JP17117579A JP17117579A JPS596510B2 JP S596510 B2 JPS596510 B2 JP S596510B2 JP 17117579 A JP17117579 A JP 17117579A JP 17117579 A JP17117579 A JP 17117579A JP S596510 B2 JPS596510 B2 JP S596510B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- manufacturing
- gas
- mixed gas
- semiconductor device
- supply device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical 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
- C23C16/50—Chemical 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
- C23C16/505—Chemical 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 using radio frequency discharges
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体装置の製造法に関するもので、さらに詳
しくは、半導体装置の製造に際し窒化シ ・リコン、酸
化シリコン等の絶縁膜、パッシベーション膜等の形成に
おいて特にプラズマ活性化したガスを用いた方法に関す
るものである。
しくは、半導体装置の製造に際し窒化シ ・リコン、酸
化シリコン等の絶縁膜、パッシベーション膜等の形成に
おいて特にプラズマ活性化したガスを用いた方法に関す
るものである。
プラズマ堆積法は比較的低温で膜の形成が可能５ であ
るため、半導体装置の製造工程において広く用いられて
いる。
るため、半導体装置の製造工程において広く用いられて
いる。
たとえば窒化シリコン膜はシラン（ＳｉＨ４）とアンモ
ニア（ＮＨ３）、更にこれに窒素（Ｎ２）又はアルゴン
（Ａｒ）を加える、或は、シラン（ＳｉＨ４）と窒素（
Ｎ２芦の組み合わせでプラ１０ ズマ堆積される。また
酸化シリコンは、シラン（Ｓ１Ｈ４）と亜酸化窒素（Ｎ
２Ｏ）又は一酸化炭素（Ｃｏ）等の組み合わせでプラズ
マ堆積される。従来、この種の製造工程には各種の装置
が使われており円筒型と平行平板電極型に大別できよう
。１５本発明は、主に平行平板電極型の装置を用いた半
導体装置の製造方法に関するものである。
ニア（ＮＨ３）、更にこれに窒素（Ｎ２）又はアルゴン
（Ａｒ）を加える、或は、シラン（ＳｉＨ４）と窒素（
Ｎ２芦の組み合わせでプラ１０ ズマ堆積される。また
酸化シリコンは、シラン（Ｓ１Ｈ４）と亜酸化窒素（Ｎ
２Ｏ）又は一酸化炭素（Ｃｏ）等の組み合わせでプラズ
マ堆積される。従来、この種の製造工程には各種の装置
が使われており円筒型と平行平板電極型に大別できよう
。１５本発明は、主に平行平板電極型の装置を用いた半
導体装置の製造方法に関するものである。
以下、説明を簡単にするため、シラン（ＳｉＨ４）とア
ンモニア（ＮＨ３）を用いて窒化シリコン膜を半導体シ
リコンウェハ上に堆積する場合について２０述べること
にする。
ンモニア（ＮＨ３）を用いて窒化シリコン膜を半導体シ
リコンウェハ上に堆積する場合について２０述べること
にする。
第１図に示す断面図に従つて従来の方法を説明する。
シリコンウェハ１はサセプター２の上に配置され、これ
にほゞ平行に対向してガス供給器４がある。これらの全
体が反応室３内に収容されて２５いる。反応ガスは配管
６を経て供給器４内へ、更に供給器の下面に設けられた
吹き出し口５から反応室内へ供給される。ガス供給器４
とサセプターをそれぞれ上下の電極として兼ねさせた構
成とし、これらに高周波電力を印加することにより両電
極３０間にプラズマを発生させる。この時、反応室内は
排気ポンプ（図示せず）により、０．１〜２Ｔｏににに
減圧される。また、サセプター２は１００〜４００℃の
温度に加熱されることが多い。従来の方法の欠点は、シ
リコンウェハ上に堆積３５される窒化シリコン膜のぱら
つきの大きいことである。
にほゞ平行に対向してガス供給器４がある。これらの全
体が反応室３内に収容されて２５いる。反応ガスは配管
６を経て供給器４内へ、更に供給器の下面に設けられた
吹き出し口５から反応室内へ供給される。ガス供給器４
とサセプターをそれぞれ上下の電極として兼ねさせた構
成とし、これらに高周波電力を印加することにより両電
極３０間にプラズマを発生させる。この時、反応室内は
排気ポンプ（図示せず）により、０．１〜２Ｔｏににに
減圧される。また、サセプター２は１００〜４００℃の
温度に加熱されることが多い。従来の方法の欠点は、シ
リコンウェハ上に堆積３５される窒化シリコン膜のぱら
つきの大きいことである。
今、膜の特性として膜厚と屈折率に注目すれば、中央部
のウェハＩＡには厚くて屈折率の高い窒化シリコン膜が
、周縁部のウエハ１Ｂには薄くて屈折率の低い膜が堆積
される。屈折率のばらつきの一例を第２図に示す。これ
は、サセプター２の上にウエハ１を３５枚並置して、周
波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力３００Ｗを印加し、
反応室内圧力１．５Ｔ０ｒｒ１サセプター温度３０００
Ｃの条件で堆積した膜厚５５００λの窒化シリコン膜の
屈折率を、光源波長６３２８λのエリプソメータ一を用
いて各ウエハの中心一点について測定し、そのデータを
等高線で示したものである。窒化シリコン膜の屈折率に
は、中央部の２．０４から、周縁部の１．９０までのば
らつきがある。なお第２図では煩雑さを避けるためウエ
ハは一部のみを描いてある。このばらつきの原因として
は、プラズマの効果が中央部と周縁部で異なること、反
応ガスの供給にムラのあること、サセプターの温度が不
均一であることなどが考えられるが、現在のところこれ
らを十分制御してサセプター上の全てのウエハについて
均一な膜を得るには到つていない。
のウェハＩＡには厚くて屈折率の高い窒化シリコン膜が
、周縁部のウエハ１Ｂには薄くて屈折率の低い膜が堆積
される。屈折率のばらつきの一例を第２図に示す。これ
は、サセプター２の上にウエハ１を３５枚並置して、周
波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力３００Ｗを印加し、
反応室内圧力１．５Ｔ０ｒｒ１サセプター温度３０００
Ｃの条件で堆積した膜厚５５００λの窒化シリコン膜の
屈折率を、光源波長６３２８λのエリプソメータ一を用
いて各ウエハの中心一点について測定し、そのデータを
等高線で示したものである。窒化シリコン膜の屈折率に
は、中央部の２．０４から、周縁部の１．９０までのば
らつきがある。なお第２図では煩雑さを避けるためウエ
ハは一部のみを描いてある。このばらつきの原因として
は、プラズマの効果が中央部と周縁部で異なること、反
応ガスの供給にムラのあること、サセプターの温度が不
均一であることなどが考えられるが、現在のところこれ
らを十分制御してサセプター上の全てのウエハについて
均一な膜を得るには到つていない。
本発明はプラズマ堆積時の条件を制御してばらつきを補
償することによりワンバツチ内の均一性をあげようとす
るものである。
償することによりワンバツチ内の均一性をあげようとす
るものである。
本発明の実施例を、第３図に示す断面図を用いて述べる
。
。
シリコンウエハ１を配置したサセプター２に対向するガ
ス供給器は二つの部分４Ａ，４Ｂに分割されており、そ
れぞれに独立にシランとアンモニアが供給比、流量を制
御して配管６Ａ，６Ｂから供給される。
ス供給器は二つの部分４Ａ，４Ｂに分割されており、そ
れぞれに独立にシランとアンモニアが供給比、流量を制
御して配管６Ａ，６Ｂから供給される。
ガス供給器の両側の部分４Ｂは環状になつて互に連なつ
ている。また、７Ａ，７Ｂと８Ａ，８Ｂはそれぞれ二種
のガス、今の場合シランとアンモニアの供給量を制御す
るための装置である。これは、マスフローメータ、ニー
ドルバルブ等とすることができる。一方、シラン（Ｓｉ
Ｈ４）に対するアンモニア（ＮＨ３）の供給比ＮＨ３／
ＳｌＨ４と屈折率の間には、使用するプラズマ堆積装置
と堆積条件（高周波電力、サセプター温度、反応容器内
の圧力、サセプター上のウエハの位置等）が決まればあ
る一つの関係が存在する。
ている。また、７Ａ，７Ｂと８Ａ，８Ｂはそれぞれ二種
のガス、今の場合シランとアンモニアの供給量を制御す
るための装置である。これは、マスフローメータ、ニー
ドルバルブ等とすることができる。一方、シラン（Ｓｉ
Ｈ４）に対するアンモニア（ＮＨ３）の供給比ＮＨ３／
ＳｌＨ４と屈折率の間には、使用するプラズマ堆積装置
と堆積条件（高周波電力、サセプター温度、反応容器内
の圧力、サセプター上のウエハの位置等）が決まればあ
る一つの関係が存在する。
高周波電力３００Ｗ１サセプター温度３００℃、反応圧
１．５Ｔ０ｒｒの条件で、サセプターの中央部のウエハ
１Ａについて、（ＮＨ３）／（Ｓｉｌ−１４）比を変え
て実験した結果を第４図に示す。これかつフ ら、シランの割合を多くする即ち（ＮＨ３Ｖ（ＳｌＨＩ
）比を小さくすることにより屈折率は高くなることがわ
かる。
１．５Ｔ０ｒｒの条件で、サセプターの中央部のウエハ
１Ａについて、（ＮＨ３）／（Ｓｉｌ−１４）比を変え
て実験した結果を第４図に示す。これかつフ ら、シランの割合を多くする即ち（ＮＨ３Ｖ（ＳｌＨＩ
）比を小さくすることにより屈折率は高くなることがわ
かる。
この特性を利用して、従来の方法では周縁部のウエハ１
Ｂには屈折率の低い窒化シリコン膜が堆積されるのに対
応して、本発明の方法は周縁領域にはシランをやや多く
した、即ち（ＮＨ３）／（ＳｔＩ４）比を小さくした反
応ガスをガス供給器４Ｂから供給することによつて、低
い屈折率を高めるように補償し、均一性を向上させるこ
とができるものである。
Ｂには屈折率の低い窒化シリコン膜が堆積されるのに対
応して、本発明の方法は周縁領域にはシランをやや多く
した、即ち（ＮＨ３）／（ＳｔＩ４）比を小さくした反
応ガスをガス供給器４Ｂから供給することによつて、低
い屈折率を高めるように補償し、均一性を向上させるこ
とができるものである。
更に、本発明では周縁部のウエハ１Ｂに堆積される膜が
薄いことに対しては、堆積速度を大きくするように供給
ガスを制御することにより補償する。
薄いことに対しては、堆積速度を大きくするように供給
ガスを制御することにより補償する。
堆積速度は主としてシランの供給量に支配されることが
実験的にわかつているので、ガス供給器の周縁部４Ｂか
らはシランの量を中央部４Ａよりやや多く供給するよう
にする。これらの、ガスの供給量及び比率は、実１験的
に決めることができる。
実験的にわかつているので、ガス供給器の周縁部４Ｂか
らはシランの量を中央部４Ａよりやや多く供給するよう
にする。これらの、ガスの供給量及び比率は、実１験的
に決めることができる。
すなわちこの値は用いるプラズマ装置、高周波電力の周
波数とパワー、サセプターの温度、利用するガスの種類
と組み合わせ等によつて微妙に異なるため、一般的に全
ての場合に共通な値を示すことはできない。以上の説明
は、周縁部のウエハに堆積される膜の屈折率が低く厚さ
が薄いという不都合を補償する場合を例として述べたが
、使用する装置、堆積条件によつては、屈折率、膜厚の
偏りは必ずしも上記のようにはならない。
波数とパワー、サセプターの温度、利用するガスの種類
と組み合わせ等によつて微妙に異なるため、一般的に全
ての場合に共通な値を示すことはできない。以上の説明
は、周縁部のウエハに堆積される膜の屈折率が低く厚さ
が薄いという不都合を補償する場合を例として述べたが
、使用する装置、堆積条件によつては、屈折率、膜厚の
偏りは必ずしも上記のようにはならない。
その場合には、その偏り方に応じてガスの供給量及び比
率を変えて対処できることは、本発明の趣旨から容易に
理解されるであろう。又、上記の説明では、２種のガス
を用いた場合について述べているが、３種以上のガスを
用いた場合についても本発明は全く同様に適用できる。
更に、ガス供給器を二分割した例を引用したが、３以上
に分割すればより細かに対応することができる。窒化シ
リコン膜以外の例えば酸化シリコン等のプラズマ堆積に
より形成される膜についても、本発明の方法を適用する
ことができる。連続してこれらの膜を製造する場合には
前の堆積ロッドの結果を考慮して、次のロッドのガス条
件を制御すれば常に安定で均一性のすぐれた膜を得るこ
とができ、本方法の効果を一層発揮することができる。
以上述べたように、本発明の方法によれば形成される膜
の特性のばらつきを減少させることができ、これらの膜
を用いた半導体装置の製造において著しい歩留の向上に
寄与することができる。
率を変えて対処できることは、本発明の趣旨から容易に
理解されるであろう。又、上記の説明では、２種のガス
を用いた場合について述べているが、３種以上のガスを
用いた場合についても本発明は全く同様に適用できる。
更に、ガス供給器を二分割した例を引用したが、３以上
に分割すればより細かに対応することができる。窒化シ
リコン膜以外の例えば酸化シリコン等のプラズマ堆積に
より形成される膜についても、本発明の方法を適用する
ことができる。連続してこれらの膜を製造する場合には
前の堆積ロッドの結果を考慮して、次のロッドのガス条
件を制御すれば常に安定で均一性のすぐれた膜を得るこ
とができ、本方法の効果を一層発揮することができる。
以上述べたように、本発明の方法によれば形成される膜
の特性のばらつきを減少させることができ、これらの膜
を用いた半導体装置の製造において著しい歩留の向上に
寄与することができる。
第１図は従来のプラズマ堆積法の一例の方法を説明する
ための装置の断面図、第２図は従来の方法によつて堆積
した窒化シリコン膜の屈折率のサセプター上における分
布の状況を示す図、第３図／ ／？？？― τ二又 １Ｂ′ＡＩＢ／ １Ｂ 、Ｎ．，きＣ ｊ／薯 は本発明の方法を説明するための装置の断面図、第４図
は本発明におけるシランとアンモニアの供給比と得られ
た窒化膜の屈折率の関係図である。 １・・・・・・半導体ウエハ、２・・・・・・サセプタ
ー、３・・・・・・反応室、４Ａ・・・・・・ガス供給
器の中央部、４Ｂ・・・・・・周縁部、６Ａ，６Ｂ・・
・・・・配管、７Ａ，８Ａ：７Ｂ，８Ｂ・・・・・・２
種のガスの供給量を制御するための装置。
ための装置の断面図、第２図は従来の方法によつて堆積
した窒化シリコン膜の屈折率のサセプター上における分
布の状況を示す図、第３図／ ／？？？― τ二又 １Ｂ′ＡＩＢ／ １Ｂ 、Ｎ．，きＣ ｊ／薯 は本発明の方法を説明するための装置の断面図、第４図
は本発明におけるシランとアンモニアの供給比と得られ
た窒化膜の屈折率の関係図である。 １・・・・・・半導体ウエハ、２・・・・・・サセプタ
ー、３・・・・・・反応室、４Ａ・・・・・・ガス供給
器の中央部、４Ｂ・・・・・・周縁部、６Ａ，６Ｂ・・
・・・・配管、７Ａ，８Ａ：７Ｂ，８Ｂ・・・・・・２
種のガスの供給量を制御するための装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ プラズマ処理装置内の反応ガス供給器と対向させて
複数枚の半導体基板を配置するとともに、前記反応ガス
供給器の少なくとも中央部と周縁部に形成された複数個
の混合ガス吹き出し部から２種以上の反応ガスを含む混
合ガスを異なる混合比でそれぞれ独立して反応室内へ送
り込み、前記半導体基板上にプラズマ堆積膜を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 ２ 混合ガスが、モノシラン（ＳｉＨ＿４）とアンモニ
ア（ＮＨ＿３）の混合ガスであり、窒化硅素膜が形成さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の半
導体装置の製造方法。 ３ ガス供給器の中央部から供給される混合ガスのモノ
シランに対するアンモニアの供給比が、周縁部から供給
される混合ガスのそれよりも小さく設定されていること
を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の半導体装置
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17117579A JPS596510B2 (ja) | 1979-12-28 | 1979-12-28 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17117579A JPS596510B2 (ja) | 1979-12-28 | 1979-12-28 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5694748A JPS5694748A (en) | 1981-07-31 |
| JPS596510B2 true JPS596510B2 (ja) | 1984-02-13 |
Family
ID=15918383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17117579A Expired JPS596510B2 (ja) | 1979-12-28 | 1979-12-28 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS596510B2 (ja) |
-
1979
- 1979-12-28 JP JP17117579A patent/JPS596510B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5694748A (en) | 1981-07-31 |
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