JPS6091645A - プラズマ気相成長によつて薄膜を堆積する方法 - Google Patents
プラズマ気相成長によつて薄膜を堆積する方法Info
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- JPS6091645A JPS6091645A JP58199511A JP19951183A JPS6091645A JP S6091645 A JPS6091645 A JP S6091645A JP 58199511 A JP58199511 A JP 58199511A JP 19951183 A JP19951183 A JP 19951183A JP S6091645 A JPS6091645 A JP S6091645A
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- H—ELECTRICITY
- 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
- H01L21/04—Manufacture 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
- H01L21/18—Manufacture 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
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment 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
- H01L21/3105—After-treatment
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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】
本発明はプラズマ気相成長によって薄膜を堆積する方法
、特に凹凸を有する試料表面に薄膜を平坦に堆積する方
法に関するものである。従来のプラズマ気相成長(ある
いはプラズマCVD )による薄膜の堆積法は、第1図
に示した様な基本構成の装置を用いて、反応室11を真
空排気系12によって排気した後、反応ガス供給系13
により所定流量の反応ガスを導入し、電極14に電力供
給機構15により電力を供給して反応室11内に放電プ
ラズマを発生せしめることにより電気的に接地された試
料台16上に置かれた試料17表面に薄膜を堆積すると
いうものである。この様な従来のプラズマ気相成長法に
よって表面に凹凸構造を有する試料に薄膜を堆積すると
、段差部での被接率は真空蒸着やスパッタリング咎によ
る方法による場合よりも#りているが、堆積した膜表面
には、元の試料界面の凹凸と同程度の凹凸が残り、平坦
な構造を形成することができない。それは、試料の凹部
においても凸部においても同じ膜厚が堆積されるからで
ある。半導体デバイスの微細化や多層化に伴い段差部で
の被覆率の向上だゆでなく、平坦化をも実現し得る新し
いプラズマ気相成長法の実現が渇望されている。
、特に凹凸を有する試料表面に薄膜を平坦に堆積する方
法に関するものである。従来のプラズマ気相成長(ある
いはプラズマCVD )による薄膜の堆積法は、第1図
に示した様な基本構成の装置を用いて、反応室11を真
空排気系12によって排気した後、反応ガス供給系13
により所定流量の反応ガスを導入し、電極14に電力供
給機構15により電力を供給して反応室11内に放電プ
ラズマを発生せしめることにより電気的に接地された試
料台16上に置かれた試料17表面に薄膜を堆積すると
いうものである。この様な従来のプラズマ気相成長法に
よって表面に凹凸構造を有する試料に薄膜を堆積すると
、段差部での被接率は真空蒸着やスパッタリング咎によ
る方法による場合よりも#りているが、堆積した膜表面
には、元の試料界面の凹凸と同程度の凹凸が残り、平坦
な構造を形成することができない。それは、試料の凹部
においても凸部においても同じ膜厚が堆積されるからで
ある。半導体デバイスの微細化や多層化に伴い段差部で
の被覆率の向上だゆでなく、平坦化をも実現し得る新し
いプラズマ気相成長法の実現が渇望されている。
本発明の目的は、平坦構造を実現可能とする新規なプラ
ズマ気相成長法を提供することである。
ズマ気相成長法を提供することである。
本発明による方法は、第1段階では、試料へバイアス電
圧を印加せずK、あるいは平坦面での堆積速度がイオン
衝撃によるスパッタエツチング速度よりも大きくなり実
効的に膜の堆積が行われしかも段差の角の部分がエツチ
ングされない低いバイアス電圧を試料に印加しながら試
料面の着目する段差よりも厚い薄膜を堆積した後、第2
段階では試料へのバイアス電圧を増加させ、平坦面では
堆積速度とスパッタエツチング速度とがはげ釣り合い実
効的な堆積速度がはげ零となるが、傾斜面ではイオン衝
撃によるスパッタエツチング速度が堆積速度よりも大き
くなり実効的にスパッタエツチングが進行するバイアス
電圧で傾斜面のエツチングを行うことを特徴とするもの
である。
圧を印加せずK、あるいは平坦面での堆積速度がイオン
衝撃によるスパッタエツチング速度よりも大きくなり実
効的に膜の堆積が行われしかも段差の角の部分がエツチ
ングされない低いバイアス電圧を試料に印加しながら試
料面の着目する段差よりも厚い薄膜を堆積した後、第2
段階では試料へのバイアス電圧を増加させ、平坦面では
堆積速度とスパッタエツチング速度とがはげ釣り合い実
効的な堆積速度がはげ零となるが、傾斜面ではイオン衝
撃によるスパッタエツチング速度が堆積速度よりも大き
くなり実効的にスパッタエツチングが進行するバイアス
電圧で傾斜面のエツチングを行うことを特徴とするもの
である。
本発明による方法においては、プラズマ気相成長中にお
いて試料にも適当なバイアス電圧が印加されているので
、プラズマ気相成長法による膜の堆積と同時に、イオン
衝撃によるスパッタエツチングが進行する。第2図は、
試料又は試料台に印加もしくは誘起された負の直流バイ
アス電圧と平坦面での実効的な堆積速度との関係を示し
たものである。バイアス電圧の絶対値の増加と共に平坦
面での実効的堆積速度ははぼ単調に減少し終には零とな
り、更に増加させると堆積が起らずエツチングが生じる
ようになる。本発明による方法では、先ず第1段階では
バイアス電圧な零又は比較的小さい電圧、例えば第2図
におけるv8なるバイアス電圧で、第3図(a) K示
した様に、基板31上に形成されたパターン32の段差
(膜厚)h以上の膜厚忙膜33を堆積する。この除バイ
アス電圧を印加すると、堆積された膜33の段差部にお
いては、第3図(a) K示した如く傾斜面34.34
’が形成されかつパターン32側面との密着性や被覆性
も向上するが、バイアス電圧を上げ過ぎるとパターン3
2角がエツチングされてしまうのでバイアス電圧を余り
上げ過ぎないように注意する必要がある。第2段階では
バイアス電圧を第2図におけるv2 kまで増加させ、
平坦面での実効的堆積速度が零となる条件を選ぶ。する
と、亀3図−)に示した第1段階で堆積した[331C
おける傾斜@34゜34′においてはイオンが斜入射す
るので垂直入射している平坦面の場合よりスパッタ率が
大きくなる結果、イオン衝撃によるスパッタエツチング
速度が堆積速度よりも大きくなり実効的なエツチングが
生じ、堆積した膜33の凸部においては第3図伽)K示
した様に横方向にエツチングが進行する。
いて試料にも適当なバイアス電圧が印加されているので
、プラズマ気相成長法による膜の堆積と同時に、イオン
衝撃によるスパッタエツチングが進行する。第2図は、
試料又は試料台に印加もしくは誘起された負の直流バイ
アス電圧と平坦面での実効的な堆積速度との関係を示し
たものである。バイアス電圧の絶対値の増加と共に平坦
面での実効的堆積速度ははぼ単調に減少し終には零とな
り、更に増加させると堆積が起らずエツチングが生じる
ようになる。本発明による方法では、先ず第1段階では
バイアス電圧な零又は比較的小さい電圧、例えば第2図
におけるv8なるバイアス電圧で、第3図(a) K示
した様に、基板31上に形成されたパターン32の段差
(膜厚)h以上の膜厚忙膜33を堆積する。この除バイ
アス電圧を印加すると、堆積された膜33の段差部にお
いては、第3図(a) K示した如く傾斜面34.34
’が形成されかつパターン32側面との密着性や被覆性
も向上するが、バイアス電圧を上げ過ぎるとパターン3
2角がエツチングされてしまうのでバイアス電圧を余り
上げ過ぎないように注意する必要がある。第2段階では
バイアス電圧を第2図におけるv2 kまで増加させ、
平坦面での実効的堆積速度が零となる条件を選ぶ。する
と、亀3図−)に示した第1段階で堆積した[331C
おける傾斜@34゜34′においてはイオンが斜入射す
るので垂直入射している平坦面の場合よりスパッタ率が
大きくなる結果、イオン衝撃によるスパッタエツチング
速度が堆積速度よりも大きくなり実効的なエツチングが
生じ、堆積した膜33の凸部においては第3図伽)K示
した様に横方向にエツチングが進行する。
更に横方向のスパッタエツチングを続けることKより、
第3 E (c)に示した様に平坦化された堆積膜33
4″′を形成することができる。最終罠小さな篩状の凸
部が残るが、これは第2段階での横方向のスパッタエツ
チング中に生じるスパッタエツチングされた膜の再付着
によるものと考えられる。しかしこの程度の凸部はデバ
イスへの応用上はとんど問題とならない。
第3 E (c)に示した様に平坦化された堆積膜33
4″′を形成することができる。最終罠小さな篩状の凸
部が残るが、これは第2段階での横方向のスパッタエツ
チング中に生じるスパッタエツチングされた膜の再付着
によるものと考えられる。しかしこの程度の凸部はデバ
イスへの応用上はとんど問題とならない。
次に、本発明による方法の実施例を説明する。
試料にバイアス電圧を印加するため第4図に丞した様な
装置を用いて酸化シリコン膜の平坦化堆積を行った。こ
のプラズマ気相成長装置が#J1図に示した従来の装置
と異なりている点は、試料台46にバイアス電圧印加機
構48によりバイアス電圧が印加されることである。バ
イアス電圧印加機構48には高周波電流とイーンビーダ
ンス整合回路とから構成されているものを用いた。従り
て、試料台48には、高周波(13,65Mf(Z )
バイアス電圧が印加されるが、試料47及び試料台46
の前面部にプラズマが発生している場合には、周知の如
く試料47及び試料台46に負の直流バイアス電圧が誘
起されるので、実効的には負の直流バイアス電圧を印加
したことと等価になる。ガス導入系43よりシラン(S
Sa4)ガス、Wt6ガス及びアルゴンガスな導入し、
電極44に’l力印加機構45より高周波電力を供給す
ることによりシランガス、酸素ガス及びアルゴンガスの
放電プラズマを発生せしめる。この際アルゴンガスな加
えたのは、前述のバイアス電圧印加による試料表面への
イオン衝撃忙よって生じるスパッタエツチング効果を高
めるためである。先ず、第1段階では、試料台46に印
加された高周波バイアスによって誘起される直流バイア
ス電圧が約−50Vになる条件において、第3図(a)
に示した様に酸化シリコン膜33を約0.8μmの厚さ
に堆積した。この際基板31にはシリコン基板の表面に
熱酸化膜を形成したものを、パターン32には膜厚的0
.5μmのアルミニウムパターンをそれぞれ用いた。第
2段階ではバイアス電圧を増加させ、平坦面での実効的
堆積速度がほぼ零となる様なバイアス電圧で行うことK
より、第3図(clに示した様にほぼ平坦な酸化シリコ
ン膜33 を堆積することができたこの際に誘起された
直流バイアス電圧は約−350■であった。
装置を用いて酸化シリコン膜の平坦化堆積を行った。こ
のプラズマ気相成長装置が#J1図に示した従来の装置
と異なりている点は、試料台46にバイアス電圧印加機
構48によりバイアス電圧が印加されることである。バ
イアス電圧印加機構48には高周波電流とイーンビーダ
ンス整合回路とから構成されているものを用いた。従り
て、試料台48には、高周波(13,65Mf(Z )
バイアス電圧が印加されるが、試料47及び試料台46
の前面部にプラズマが発生している場合には、周知の如
く試料47及び試料台46に負の直流バイアス電圧が誘
起されるので、実効的には負の直流バイアス電圧を印加
したことと等価になる。ガス導入系43よりシラン(S
Sa4)ガス、Wt6ガス及びアルゴンガスな導入し、
電極44に’l力印加機構45より高周波電力を供給す
ることによりシランガス、酸素ガス及びアルゴンガスの
放電プラズマを発生せしめる。この際アルゴンガスな加
えたのは、前述のバイアス電圧印加による試料表面への
イオン衝撃忙よって生じるスパッタエツチング効果を高
めるためである。先ず、第1段階では、試料台46に印
加された高周波バイアスによって誘起される直流バイア
ス電圧が約−50Vになる条件において、第3図(a)
に示した様に酸化シリコン膜33を約0.8μmの厚さ
に堆積した。この際基板31にはシリコン基板の表面に
熱酸化膜を形成したものを、パターン32には膜厚的0
.5μmのアルミニウムパターンをそれぞれ用いた。第
2段階ではバイアス電圧を増加させ、平坦面での実効的
堆積速度がほぼ零となる様なバイアス電圧で行うことK
より、第3図(clに示した様にほぼ平坦な酸化シリコ
ン膜33 を堆積することができたこの際に誘起された
直流バイアス電圧は約−350■であった。
上記実施例においては、試料台に印加したバイアス電圧
としては高周波バイアスを用いたが、導電性薄膜を堆積
する場合には、直接直流バイアスを試料あるいは試料台
に印加することもできる。
としては高周波バイアスを用いたが、導電性薄膜を堆積
する場合には、直接直流バイアスを試料あるいは試料台
に印加することもできる。
更K、反応室外壁に放電プラズマ発生用のコイル又は電
極(取付けた構成に対しても本発明による方法が有効で
あることは明らかである。
極(取付けた構成に対しても本発明による方法が有効で
あることは明らかである。
第1図は従来のプラズマ気相成長において用いられてい
る装置の構成図。第2図は負のバイアス電圧と平坦面で
の実効的堆積速度との関係を定性的に示した図。第3図
(a)、(bl、(c)は、本発明による方法を用いて
薄膜を平坦化して堆積する場合における主要工程での試
料断面略図。第4図は、本発明による方法を実施する場
合に用いたプラズマ気相成長装置の構成図。 11.41・・・・・・反応室、12.42・・・・−
・真空排気系、13.43・・・・・・ガス導入系、1
4.44・・・・・・放電用電極、15.45・・・・
・・放電用電力供給機構、16.46・・・・・・試料
台、17.47・・・・・・試料。 48・・・・・バイアス電圧印加機構、31・・・・・
・基板、32・・・・・・パターン33、33’;33
”’・・・・・・堆積した膜、34.34’ ・・・・
・・傾斜面。 71−1 図 14 第2図 v1v2 バイアス電圧の絶対値 21−3図 71−4図 4
る装置の構成図。第2図は負のバイアス電圧と平坦面で
の実効的堆積速度との関係を定性的に示した図。第3図
(a)、(bl、(c)は、本発明による方法を用いて
薄膜を平坦化して堆積する場合における主要工程での試
料断面略図。第4図は、本発明による方法を実施する場
合に用いたプラズマ気相成長装置の構成図。 11.41・・・・・・反応室、12.42・・・・−
・真空排気系、13.43・・・・・・ガス導入系、1
4.44・・・・・・放電用電極、15.45・・・・
・・放電用電力供給機構、16.46・・・・・・試料
台、17.47・・・・・・試料。 48・・・・・バイアス電圧印加機構、31・・・・・
・基板、32・・・・・・パターン33、33’;33
”’・・・・・・堆積した膜、34.34’ ・・・・
・・傾斜面。 71−1 図 14 第2図 v1v2 バイアス電圧の絶対値 21−3図 71−4図 4
Claims (1)
- 表面に段差を有する試料へのプラズマ気相成長法による
薄膜の堆積において、第1段階では、試料へバイアス電
圧を印加せずに、あるいは平坦面での堆積速度がイオン
衝撃によるスパッタエツチング速度よりも大きくなり実
効的に膜堆積が行なわれしかも前記段差の角の部分がエ
ツチングされない低いバイアス電圧で試料面の着目する
段差よりも厚い薄膜を堆積した後、第2段階では試料へ
のバイアス電圧を増加させ、平坦面では堆積速度とスパ
ッタエツチング速度とがほぼ釣り合い実効的な堆積速度
がほぼ零となるが、傾斜面ではイオン衝撃によるスパッ
タエツチング速度が堆積速度よりも大きくなり実効的に
スパッタエツチングが進行するバイアス電圧で04面の
エツチングな行うことを特徴とするプラズマ気相成長に
よって薄膜を堆積する方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58199511A JPS6091645A (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | プラズマ気相成長によつて薄膜を堆積する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58199511A JPS6091645A (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | プラズマ気相成長によつて薄膜を堆積する方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6091645A true JPS6091645A (ja) | 1985-05-23 |
Family
ID=16409030
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58199511A Pending JPS6091645A (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | プラズマ気相成長によつて薄膜を堆積する方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6091645A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63288021A (ja) * | 1986-10-17 | 1988-11-25 | Hitachi Ltd | プラズマ処理方法 |
JPH01296645A (ja) * | 1988-05-24 | 1989-11-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ気相反応方法 |
US5347100A (en) * | 1991-03-29 | 1994-09-13 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device, process for the production thereof and apparatus for microwave plasma treatment |
JPH07297177A (ja) * | 1995-03-15 | 1995-11-10 | Hitachi Ltd | プラズマ処理方法 |
JPH08148486A (ja) * | 1994-11-24 | 1996-06-07 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置 |
JP2002515647A (ja) * | 1998-05-11 | 2002-05-28 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 高密度プラズマシステムを用いた半導体デバイスの平坦化方法 |
-
1983
- 1983-10-25 JP JP58199511A patent/JPS6091645A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63288021A (ja) * | 1986-10-17 | 1988-11-25 | Hitachi Ltd | プラズマ処理方法 |
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