JPS6140770Y2 - - Google Patents
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- JPS6140770Y2 JPS6140770Y2 JP180682U JP180682U JPS6140770Y2 JP S6140770 Y2 JPS6140770 Y2 JP S6140770Y2 JP 180682 U JP180682 U JP 180682U JP 180682 U JP180682 U JP 180682U JP S6140770 Y2 JPS6140770 Y2 JP S6140770Y2
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Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
半導体デバイス製造プロセスの１つとして層間
絶縁膜および最終保護膜を生成するプロセスがあ
る。これらの膜生成をプラズマを応用した化学気
相成長法によつて行うことは、高融点物質を400
℃の低温で生成できることになるから多くの利点
が得られる。プラズマを応用した化学気相成長法
によつて得られる膜には、反応ガスとしてSiH4
とNH3を用いた場合のSiN（窒化シリコン）膜、
SiH4とO2を用いた場合のSiO2（２酸化シリコ
ン）膜、SiH4とO2およびPH3を用いた場合のPSG
（リンケイ酸ガラス）膜などがあり、この成長法
は低温で高融点物質の生成を可能とした極めて有
効な手段である。
絶縁膜および最終保護膜を生成するプロセスがあ
る。これらの膜生成をプラズマを応用した化学気
相成長法によつて行うことは、高融点物質を400
℃の低温で生成できることになるから多くの利点
が得られる。プラズマを応用した化学気相成長法
によつて得られる膜には、反応ガスとしてSiH4
とNH3を用いた場合のSiN（窒化シリコン）膜、
SiH4とO2を用いた場合のSiO2（２酸化シリコ
ン）膜、SiH4とO2およびPH3を用いた場合のPSG
（リンケイ酸ガラス）膜などがあり、この成長法
は低温で高融点物質の生成を可能とした極めて有
効な手段である。
本考案はプラズマ気相成長を平行電極形装置を
用いて行なう場合の基板保持用電極特にその材質
と表面処理に関するものである。
用いて行なう場合の基板保持用電極特にその材質
と表面処理に関するものである。
第１図は平行電極構造のプラズマ化学気相生成
装置の原理的構成図である。図中の１は反応炉、
２はサセプタ電極、３は上部電極で２，３が平行
電極を形成する、たゞし平行電極は第７図に示す
ように上下には限らない。４は高周波発振器、５
は反応ガス送入口、７は基板、８は排気ポンプで
ある。プラズマ６は電極３と２間に発生する。プ
ラズマ化学気相成長でも基板温度は150〜400℃程
度になるため基板保持用電極（以下通称のサセプ
タ電極という）には温度による歪が小さいカーボ
ンまたは炭化けい素（SiCカーボンランダム）を
コーテイングしたカーボンを用いることが多い。
装置の原理的構成図である。図中の１は反応炉、
２はサセプタ電極、３は上部電極で２，３が平行
電極を形成する、たゞし平行電極は第７図に示す
ように上下には限らない。４は高周波発振器、５
は反応ガス送入口、７は基板、８は排気ポンプで
ある。プラズマ６は電極３と２間に発生する。プ
ラズマ化学気相成長でも基板温度は150〜400℃程
度になるため基板保持用電極（以下通称のサセプ
タ電極という）には温度による歪が小さいカーボ
ンまたは炭化けい素（SiCカーボンランダム）を
コーテイングしたカーボンを用いることが多い。
他方半導体集積回路はますます高密度化が進ん
でいるが、その製造歩留りを向上させるため基板
内の膜厚分布を均一とすることは極めて重要であ
る。SiN膜生成の場合には、従来のSiCでコーテ
イングしたカーボンサセプタを用いると、第４図
に示すように基板周辺で膜の生成速度が落込んで
しまい、基板内の膜厚の均一性は±７％以上のバ
ラツキとなることが欠点である。なお第４図は従
来のカーボンサセプタ電極を用いた場合の基板内
の膜生成速度分布の代表的図である。
でいるが、その製造歩留りを向上させるため基板
内の膜厚分布を均一とすることは極めて重要であ
る。SiN膜生成の場合には、従来のSiCでコーテ
イングしたカーボンサセプタを用いると、第４図
に示すように基板周辺で膜の生成速度が落込んで
しまい、基板内の膜厚の均一性は±７％以上のバ
ラツキとなることが欠点である。なお第４図は従
来のカーボンサセプタ電極を用いた場合の基板内
の膜生成速度分布の代表的図である。
本考案は第１図のような平行電極を用いる気相
生成装置によつて膜を生成する場合に、基板内の
生成膜厚の均一性を±３％以内に抑えるための電
極構造を提供するもので、プラズマ気相成長を利
用できるあらゆる物質の生成に適用できることが
著しい特長である。
生成装置によつて膜を生成する場合に、基板内の
生成膜厚の均一性を±３％以内に抑えるための電
極構造を提供するもので、プラズマ気相成長を利
用できるあらゆる物質の生成に適用できることが
著しい特長である。
次に本考案を具体的に説明するが、平行電極形
プラズマ気相生長装置によつてSiH4（モノシラ
ン）とNH3（アンモニア）からSiN膜を生成する
場合を例にとることにする。ここで図の説明をす
ると第２図はプラズマ気相生成法によるSiN膜の
生成機構説明図、第３図はカーボンサセプタ電極
を使用した場合の荷電粒子の流れの説明図、第５
図は本考案による金属膜被覆カーボン電極におけ
る荷電粒子の流れ図、第６図は第５図の電極を用
いた場合の基板内膜生成速度分布図である。
プラズマ気相生長装置によつてSiH4（モノシラ
ン）とNH3（アンモニア）からSiN膜を生成する
場合を例にとることにする。ここで図の説明をす
ると第２図はプラズマ気相生成法によるSiN膜の
生成機構説明図、第３図はカーボンサセプタ電極
を使用した場合の荷電粒子の流れの説明図、第５
図は本考案による金属膜被覆カーボン電極におけ
る荷電粒子の流れ図、第６図は第５図の電極を用
いた場合の基板内膜生成速度分布図である。
いま第３図に示すようにカーボン（またはSiC
被覆カーボン）サセプタ電極９上にシリコン基板
（Siウエハ）７を載置した場合のSiN膜の生成速
度分布を調べると、一般にウエハ内で周辺の生成
速度が落込んで第４図のようになることがわかつ
ている。しかし第５図に示した本考案の（合成）
サセプタ電極１０のように、カーボンまたはSiC
被覆カーボンを用いたサセプタ電極９にさらに電
気的良導体である金属たとえば金１１を蒸着によ
つて被覆した場合には、第６図に示すように±３
％以内の生成速度分布が得られることが確認され
た。サセプタ電極９に被覆する金属は原料反応ガ
スに対し耐腐蝕性の大きな金属であれば良いが、
金または白金を用いた場合に最良の結果が得られ
る。また膜生成装置として膜生成に当つて不純物
供給源とならず、150℃〜400℃の温度で熱的に歪
が入らない金属であれば、基板支持用電極全体を
その金属で作製してもよい。
被覆カーボン）サセプタ電極９上にシリコン基板
（Siウエハ）７を載置した場合のSiN膜の生成速
度分布を調べると、一般にウエハ内で周辺の生成
速度が落込んで第４図のようになることがわかつ
ている。しかし第５図に示した本考案の（合成）
サセプタ電極１０のように、カーボンまたはSiC
被覆カーボンを用いたサセプタ電極９にさらに電
気的良導体である金属たとえば金１１を蒸着によ
つて被覆した場合には、第６図に示すように±３
％以内の生成速度分布が得られることが確認され
た。サセプタ電極９に被覆する金属は原料反応ガ
スに対し耐腐蝕性の大きな金属であれば良いが、
金または白金を用いた場合に最良の結果が得られ
る。また膜生成装置として膜生成に当つて不純物
供給源とならず、150℃〜400℃の温度で熱的に歪
が入らない金属であれば、基板支持用電極全体を
その金属で作製してもよい。
さてプラズマによる気相成長の機構は複雑で明
快正確な説明はまだ困難であるが、簡単に上記現
象を第２図を用いて説明する。
快正確な説明はまだ困難であるが、簡単に上記現
象を第２図を用いて説明する。
SiH4ガスとNH3ガスによるSiN膜の成長機構は
第２図ａの概念図で示されるが、気相中で生成さ
れたSiH，NHの中性反応種が基板上で反応しSiN
膜を生成する機構と、第２図ｂに示すように
SiH4とNH3が基板上に吸着し、それらの分子がプ
ラズマ中の荷電粒子１２によつて衝撃されて活性
反応種となりSiN膜を生成する機構とが考えられ
る。電極構成によつて基板内分布が変化するのは
後者によるものである。カーボンサセプタ電極で
は基板とサセプタとの抵抗分により電位の損失が
生じ、基板７の周辺では第３図に模式的に示した
ように、荷電粒子１２がサセプタ９側に強く引か
れるので荷電粒子密度が減少し、第４図に示すよ
うな分布になるものと考えられる。しかしカーボ
ンサセプタ電極に金などの良導体物質を被覆し、
シリコン基板をその上に装着した場合には基板と
電極との導電性は良くなり、Siウエハの電位も大
きく落ち込むことはなく被覆サセプタ電極と同電
位になり、荷電粒子の流れ１２ａは乱されること
はない。従つて生成された基板内のSiNの膜厚分
布は第６図の例のように±３％以内の均一性が確
保され歩留りは大幅に向上した。このように本考
案のカーボンサセプタ電極構成は平行電極を用い
るすべてのプラズマ化学気相（CVD）装置に適
用できて著しい効果が得られるものである。
第２図ａの概念図で示されるが、気相中で生成さ
れたSiH，NHの中性反応種が基板上で反応しSiN
膜を生成する機構と、第２図ｂに示すように
SiH4とNH3が基板上に吸着し、それらの分子がプ
ラズマ中の荷電粒子１２によつて衝撃されて活性
反応種となりSiN膜を生成する機構とが考えられ
る。電極構成によつて基板内分布が変化するのは
後者によるものである。カーボンサセプタ電極で
は基板とサセプタとの抵抗分により電位の損失が
生じ、基板７の周辺では第３図に模式的に示した
ように、荷電粒子１２がサセプタ９側に強く引か
れるので荷電粒子密度が減少し、第４図に示すよ
うな分布になるものと考えられる。しかしカーボ
ンサセプタ電極に金などの良導体物質を被覆し、
シリコン基板をその上に装着した場合には基板と
電極との導電性は良くなり、Siウエハの電位も大
きく落ち込むことはなく被覆サセプタ電極と同電
位になり、荷電粒子の流れ１２ａは乱されること
はない。従つて生成された基板内のSiNの膜厚分
布は第６図の例のように±３％以内の均一性が確
保され歩留りは大幅に向上した。このように本考
案のカーボンサセプタ電極構成は平行電極を用い
るすべてのプラズマ化学気相（CVD）装置に適
用できて著しい効果が得られるものである。
第７図は大量の基板を同時に処理する場合の
CVD装置の概要図で、１３は加熱用ヒータ、１
４は石英反応管、その他の記号は第１図と共通で
ある。
CVD装置の概要図で、１３は加熱用ヒータ、１
４は石英反応管、その他の記号は第１図と共通で
ある。
このような装置の動作は公知であるから説明は
省略するが、この図のサセプタ電極は第１図と異
り反応管１４の管壁に垂直方向に複数個並列に並
べてあり、そのおのおのの片面または両面に基板
を保持して膜の生成を行う例で、この場合にも上
記のように金属を被覆することにより同様の効果
が得られ、製品の歩留りが向上することが確めら
れている。
省略するが、この図のサセプタ電極は第１図と異
り反応管１４の管壁に垂直方向に複数個並列に並
べてあり、そのおのおのの片面または両面に基板
を保持して膜の生成を行う例で、この場合にも上
記のように金属を被覆することにより同様の効果
が得られ、製品の歩留りが向上することが確めら
れている。
第１図は平行電極構造のプラズマ化学気相生成
装置の原理的構成図、第２図はプラズマ気相生成
法によるSiN膜の生成説明図、第３図はカーボン
サセプタ電極を使用したときの荷電粒子の流れ
図、第４図は従来のサセプタ電極使用時の基板内
膜生成速度分布図、第５図は本考案の金属膜被覆
カーボンサセプタ電極における荷電粒子の流れ
図、第６図は本考案のサセプタ電極を用いた場合
の基板内膜生成速度分布図、第７図はCVD装置
の概要図である。 １……反応炉、２……サセプタ電極、３……平
行電極中の上部電極、４……高周波発振機、５…
…反応ガス送入口、６……プラズマ、７……基板
（ウエハ）、８……排気ポンプ、９……サセプタ電
極、１０……合成サセプタ電極で９と１１より成
る、１１……サセプタ被覆金属、１２……荷電粒
子、１２ａ……荷電粒子の流れ、１３……ヒー
タ、１４……石英反応管。
装置の原理的構成図、第２図はプラズマ気相生成
法によるSiN膜の生成説明図、第３図はカーボン
サセプタ電極を使用したときの荷電粒子の流れ
図、第４図は従来のサセプタ電極使用時の基板内
膜生成速度分布図、第５図は本考案の金属膜被覆
カーボンサセプタ電極における荷電粒子の流れ
図、第６図は本考案のサセプタ電極を用いた場合
の基板内膜生成速度分布図、第７図はCVD装置
の概要図である。 １……反応炉、２……サセプタ電極、３……平
行電極中の上部電極、４……高周波発振機、５…
…反応ガス送入口、６……プラズマ、７……基板
（ウエハ）、８……排気ポンプ、９……サセプタ電
極、１０……合成サセプタ電極で９と１１より成
る、１１……サセプタ被覆金属、１２……荷電粒
子、１２ａ……荷電粒子の流れ、１３……ヒー
タ、１４……石英反応管。
Claims (1)
- 平行電極を用いるプラズマ気相成長装置内の基
板を保持するカーボンまたは炭化ケイ素にて被覆
したカーボンのサセプタ電極の表面にさらに電気
的良導体の金属にて被覆を施したことを特徴とす
るプラズマ気相成長用サセプタ電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP180682U JPS58105478U (ja) | 1982-01-12 | 1982-01-12 | プラズマ気相成長用サセプタ電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP180682U JPS58105478U (ja) | 1982-01-12 | 1982-01-12 | プラズマ気相成長用サセプタ電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58105478U JPS58105478U (ja) | 1983-07-18 |
| JPS6140770Y2 true JPS6140770Y2 (ja) | 1986-11-20 |
Family
ID=30014810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP180682U Granted JPS58105478U (ja) | 1982-01-12 | 1982-01-12 | プラズマ気相成長用サセプタ電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58105478U (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4558755B2 (ja) * | 2007-03-20 | 2010-10-06 | 財団法人高知県産業振興センター | プラズマｃｖｄ装置 |
| JP4533926B2 (ja) | 2007-12-26 | 2010-09-01 | 財団法人高知県産業振興センター | 成膜装置及び成膜方法 |
-
1982
- 1982-01-12 JP JP180682U patent/JPS58105478U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58105478U (ja) | 1983-07-18 |
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