JPS62253771A - 薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成方法Info
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- JPS62253771A JPS62253771A JP9674186A JP9674186A JPS62253771A JP S62253771 A JPS62253771 A JP S62253771A JP 9674186 A JP9674186 A JP 9674186A JP 9674186 A JP9674186 A JP 9674186A JP S62253771 A JPS62253771 A JP S62253771A
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Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はプラズマＣＶＤ法を用いた薄膜形成方法に係夛
、特に半導体パッシベーション膜等に好適なシリコン窒
化膜に関する。
、特に半導体パッシベーション膜等に好適なシリコン窒
化膜に関する。
従来ＬＳＩのチップ・パッシベーション膜は、主に常圧
ＣＶＤ 、低圧ＣＶＤＫよるＰＳＧ膜が使われてきたが
、デバイスの高信頼度化を図るために最近では、プラズ
マＣＶＤ法によるＳ１窒化膜が注目されてきた。プラズ
マＳ１窒化膜はプラズマＳ１酸化膜に比べて、耐湿性に
すぐれているだけでなく、機械的強度が大きく、ステッ
プカバレッジも良い。
ＣＶＤ 、低圧ＣＶＤＫよるＰＳＧ膜が使われてきたが
、デバイスの高信頼度化を図るために最近では、プラズ
マＣＶＤ法によるＳ１窒化膜が注目されてきた。プラズ
マＳ１窒化膜はプラズマＳ１酸化膜に比べて、耐湿性に
すぐれているだけでなく、機械的強度が大きく、ステッ
プカバレッジも良い。
しかしながら、プラズマＳ１窒化膜は、ジャーナル・オ
プ・エレクトロケミカルソサエティ、１２７巻。
プ・エレクトロケミカルソサエティ、１２７巻。
８号１８５３ページから１８５４ページ（Ｊｏｕｒｎａ
ｌｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ５ｏｃｉｅ
ｔｙ、 ｖｏｌ １２７ 、 Ｎ１８ 。
ｌｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ５ｏｃｉｅ
ｔｙ、 ｖｏｌ １２７ 、 Ｎ１８ 。
ｐｐ１８５３（１９８０））に論じられている。即ち、
プラズマＳ１窒化膜中に水素が多く含まれていると、そ
の水素がデバイスのＳｉ −８ｉ Ｏ□背面に侵入して
ホットエレクトロンと反応を起こし、十分なエネルギー
を得て、空間電荷を生成する。この結果、しきい値電圧
の変動を生じ、特性不良の原因となるものと考えられて
いる。この含有水素量は、生成条件により大きく変化す
るが、従来のプラズマＳ１窒化膜ではＳｉＨ４とＮＨ５
を原料ガスとして用いており、成膜条件を最適化しても
かなシ膜中に水素がのこ）、熱ＣＶＤ法によるＳ１窒化
膜に比べて低密度の膜となってしまう。このため、上述
の電気特性不良の他にも、膜の機械的強度の低下等の問
題も生じる。また、一般にプラズマ反応を用いたＳ１窒
化膜は熱ＣＶＤ法によるＳ１窒化膜に比べて膜中のＳｉ
／Ｎ比が大きく、膜の密度が小さい傾向があシ、膜の電
気特性としては比抵抗が小さく、絶縁膜としては好まし
くない傾向がある。また、熱ＣＶＤ法によるＳ１窒化膜
は電気特性、機械強度ともにすぐれているが、成膜時に
７００〜１１００℃程度の加熱を必要とするので、プロ
セス上、用途が限定されてしまう。
プラズマＳ１窒化膜中に水素が多く含まれていると、そ
の水素がデバイスのＳｉ −８ｉ Ｏ□背面に侵入して
ホットエレクトロンと反応を起こし、十分なエネルギー
を得て、空間電荷を生成する。この結果、しきい値電圧
の変動を生じ、特性不良の原因となるものと考えられて
いる。この含有水素量は、生成条件により大きく変化す
るが、従来のプラズマＳ１窒化膜ではＳｉＨ４とＮＨ５
を原料ガスとして用いており、成膜条件を最適化しても
かなシ膜中に水素がのこ）、熱ＣＶＤ法によるＳ１窒化
膜に比べて低密度の膜となってしまう。このため、上述
の電気特性不良の他にも、膜の機械的強度の低下等の問
題も生じる。また、一般にプラズマ反応を用いたＳ１窒
化膜は熱ＣＶＤ法によるＳ１窒化膜に比べて膜中のＳｉ
／Ｎ比が大きく、膜の密度が小さい傾向があシ、膜の電
気特性としては比抵抗が小さく、絶縁膜としては好まし
くない傾向がある。また、熱ＣＶＤ法によるＳ１窒化膜
は電気特性、機械強度ともにすぐれているが、成膜時に
７００〜１１００℃程度の加熱を必要とするので、プロ
セス上、用途が限定されてしまう。
Ｓ１窒化膜の形成法に関して上記文献で論じられている
従来技術は、原料ガスにＳｉ Ｈ４とＮＨ，を用いてい
るため膜中に含有する水素量が多くな）、膜の電気的特
性及び機械的特性が低下するという問題がある。また、
これらの原料ガスを用いて低温でプラズマ形成したＳｉ
窒化膜はＳｉ／ Ｎ比が大きく、膜の密度が小さく、比
抵抗が小さく、絶縁膜としての特性が、熱ＣＶＤ法によ
るＳ１窒化膜に比べて良くない傾向にあるという問題を
解決するために、発明者らは、反応性ガスについて研究
をした。
従来技術は、原料ガスにＳｉ Ｈ４とＮＨ，を用いてい
るため膜中に含有する水素量が多くな）、膜の電気的特
性及び機械的特性が低下するという問題がある。また、
これらの原料ガスを用いて低温でプラズマ形成したＳｉ
窒化膜はＳｉ／ Ｎ比が大きく、膜の密度が小さく、比
抵抗が小さく、絶縁膜としての特性が、熱ＣＶＤ法によ
るＳ１窒化膜に比べて良くない傾向にあるという問題を
解決するために、発明者らは、反応性ガスについて研究
をした。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点をなくし、低温
で膜中の水素含有量の少々い絶縁特性の良いＳ１窒化膜
を形成する方法を提供することにある。
で膜中の水素含有量の少々い絶縁特性の良いＳ１窒化膜
を形成する方法を提供することにある。
即ち本発明は、プラズマ反応により、低温形成で絶縁特
性の良いＳ１窒化膜を形成させるために、真空容器内に
反応性ガスを導入してプラズマを発生させ、該プラズマ
中の分子を活性化し、膜形成すべき試料基板上で反応さ
せて薄膜を形成する薄膜形成装置において、前記反応性
ガスとして１分子中ＫＳｉ−Ｎ結合を有する水素化ケイ
素化合物を用いたことを特徴とする。この反応性ガスと
して例えば一般式ＨｎＳｉ（ＮＨ２）４−ｎ （ｎ＝１
．２．３）で示されるアミノシランや、 （ＳｉＨ，）
、Ｈの構造を有するトリシリルアミンがある。
性の良いＳ１窒化膜を形成させるために、真空容器内に
反応性ガスを導入してプラズマを発生させ、該プラズマ
中の分子を活性化し、膜形成すべき試料基板上で反応さ
せて薄膜を形成する薄膜形成装置において、前記反応性
ガスとして１分子中ＫＳｉ−Ｎ結合を有する水素化ケイ
素化合物を用いたことを特徴とする。この反応性ガスと
して例えば一般式ＨｎＳｉ（ＮＨ２）４−ｎ （ｎ＝１
．２．３）で示されるアミノシランや、 （ＳｉＨ，）
、Ｈの構造を有するトリシリルアミンがある。
上記方法によればＳｉ−Ｎ結合の解離エネルギーは１０
０ Ｋ ｃａｌ／ｍｏ１程度（Ａｃｃ （３ｈａｍ、Ｒ
ｅｓ、、 １４．２４６゜１９８１）であるが、Ｓｉ−
Ｎ 、 Ｓｉ−Ｈ、Ｎ−Ｎ結合の解離エネルギーがＳｉ
−Ｎ ） Ｓｉ −Ｈ） Ｎ−Ｈの順に小さくなるた
め、まず反応する際にＮ−Ｈ，Ｓｉ−Ｈが切れながら膜
形成される。この場合、１分子中に８１−Ｎ結合を有す
る化合物では、比較的！３ｉ−Ｎ結合を多く残しながら
Ｎ−Ｈ，Ｓｉ−Ｎ結合が切れるため、通常のＳｉＨ４＋
ＮＨ５等から窒化ケイ素膜を形成する場合に比べて、膜
中に入シ込むＨ含有量が少ない傾向にある。また、もと
もとの原料の分子中に８１−Ｎ結合を有するため、例え
ばＳｉ Ｈ４とＮＨ，等からプラズマ形成される窒化ケ
イ素膜に比べて、Ｓｉ／Ｎ比が小さく、膜の密度が大き
く、比抵抗が大きく、機械的強度もすぐれた良好な絶縁
膜が形成できる。
０ Ｋ ｃａｌ／ｍｏ１程度（Ａｃｃ （３ｈａｍ、Ｒ
ｅｓ、、 １４．２４６゜１９８１）であるが、Ｓｉ−
Ｎ 、 Ｓｉ−Ｈ、Ｎ−Ｎ結合の解離エネルギーがＳｉ
−Ｎ ） Ｓｉ −Ｈ） Ｎ−Ｈの順に小さくなるた
め、まず反応する際にＮ−Ｈ，Ｓｉ−Ｈが切れながら膜
形成される。この場合、１分子中に８１−Ｎ結合を有す
る化合物では、比較的！３ｉ−Ｎ結合を多く残しながら
Ｎ−Ｈ，Ｓｉ−Ｎ結合が切れるため、通常のＳｉＨ４＋
ＮＨ５等から窒化ケイ素膜を形成する場合に比べて、膜
中に入シ込むＨ含有量が少ない傾向にある。また、もと
もとの原料の分子中に８１−Ｎ結合を有するため、例え
ばＳｉ Ｈ４とＮＨ，等からプラズマ形成される窒化ケ
イ素膜に比べて、Ｓｉ／Ｎ比が小さく、膜の密度が大き
く、比抵抗が大きく、機械的強度もすぐれた良好な絶縁
膜が形成できる。
以下、本発明の詳細な説明する。
〈実施例１〉
プラズマＣＶＤ法により窒化ケイ素膜を形成するための
原料として、アミノシラーＨ，Ｓｉ（ＮＨ２）を合成し
、これを用いて膜形成を行なった。Ｈ，Ｓｉ（ＮＨ２）
の合成は、Ａ 、５ｔｏｏｋらの方法（ベリヒテ： Ｂ
ｅｒｉｃｈｔｅ、５４．７４０（１９２１） Ｋよシ行
なった。
原料として、アミノシラーＨ，Ｓｉ（ＮＨ２）を合成し
、これを用いて膜形成を行なった。Ｈ，Ｓｉ（ＮＨ２）
の合成は、Ａ 、５ｔｏｏｋらの方法（ベリヒテ： Ｂ
ｅｒｉｃｈｔｅ、５４．７４０（１９２１） Ｋよシ行
なった。
得られたアミノシランはＨｅで希釈して反応容器内に導
入した。成膜時の各条件は、基板温度５００℃、動作圧
力α２ Ｔｏｒｒ 、 ｒｆパワー２８０Ｗである。膜
形成速度は５０ ｎｌｌ ７ｍ 程度であ）、実用上問
題無い程度であった。形成した窒化ケイ素膜の特性を以
下に示す。まず、Ｓｉ／Ｎ比は０．８０〜α７５の間で
あシ、化学量論的なＳｉ５Ｎ４の構造に近い。膜の屈折
率は約２．１、密度は五〇 ｇ−ａｎ−’程度であった
。比抵抗は、９．８Ｘ１０”Ｑ・ｍ （２Ｘ１ ｏ’ｖ
／ｚ） テロ ’）、良好な絶縁膜特性を示した。膜の
赤外吸収スベクトルでは、２１８０儒−１付近にＳｉ−
Ｈ吸収はｔｌとんど見られなかった。
入した。成膜時の各条件は、基板温度５００℃、動作圧
力α２ Ｔｏｒｒ 、 ｒｆパワー２８０Ｗである。膜
形成速度は５０ ｎｌｌ ７ｍ 程度であ）、実用上問
題無い程度であった。形成した窒化ケイ素膜の特性を以
下に示す。まず、Ｓｉ／Ｎ比は０．８０〜α７５の間で
あシ、化学量論的なＳｉ５Ｎ４の構造に近い。膜の屈折
率は約２．１、密度は五〇 ｇ−ａｎ−’程度であった
。比抵抗は、９．８Ｘ１０”Ｑ・ｍ （２Ｘ１ ｏ’ｖ
／ｚ） テロ ’）、良好な絶縁膜特性を示した。膜の
赤外吸収スベクトルでは、２１８０儒−１付近にＳｉ−
Ｈ吸収はｔｌとんど見られなかった。
〈実施例２〉
プラズマＣＶＤ法により窒化ケイ素膜を形成するための
原料として、トリシリルアミン（ＳｉＨ，）Ｎを合成し
、これを用いて膜形成を行なった。トリシリルシランは
、クロロシランとアンモニアを用い、九Ｂ、 Ｂｕｒｇ
らの条件（ジャーナル・オブ・アメリカン番ケミカル帝
ンサイティ； Ｊ、 Ａｍ５ｒ、ＣｈｅｒａＳｏｃ、、
７２．３１０３（１９５０））を参考にして合成した。
原料として、トリシリルアミン（ＳｉＨ，）Ｎを合成し
、これを用いて膜形成を行なった。トリシリルシランは
、クロロシランとアンモニアを用い、九Ｂ、 Ｂｕｒｇ
らの条件（ジャーナル・オブ・アメリカン番ケミカル帝
ンサイティ； Ｊ、 Ａｍ５ｒ、ＣｈｅｒａＳｏｃ、、
７２．３１０３（１９５０））を参考にして合成した。
得られたトリシリルアミンはＨｅで気化させ、実施例１
と同様の方法で反応室に導き成膜した。
と同様の方法で反応室に導き成膜した。
この時の成膜条件は、基板温度３００℃、動作圧力α２
Ｔｏｒｒ 、 ｒｆパワー５００Ｗであシ、成膜速度
は２５ｎｍ／ｍｉｎであった。形成した窒化ケイ素膜の
特性を以下に示す。
Ｔｏｒｒ 、 ｒｆパワー５００Ｗであシ、成膜速度
は２５ｎｍ／ｍｉｎであった。形成した窒化ケイ素膜の
特性を以下に示す。
まずＳｉ／Ｎ比は０．８０でちゃ、アミノシランを用い
た場合と同様、はぼ化学量論的なＳｉ５Ｎ４構造である
。膜の屈折率は２．１５．密度は五〇５〜＆１０ｇ・ｔ
Ｍ−５であシ、比抵抗はアミノシランの場合と同様、？
、５Ｘ１０１９Ω・副（２Ｘ１０’ｖ／口）程度であシ
、良好な絶縁膜が得られた。赤外吸収スペクトルでは２
１８０α−１付近のＳｉ−Ｈ吸収はほとんど見られなか
った。
た場合と同様、はぼ化学量論的なＳｉ５Ｎ４構造である
。膜の屈折率は２．１５．密度は五〇５〜＆１０ｇ・ｔ
Ｍ−５であシ、比抵抗はアミノシランの場合と同様、？
、５Ｘ１０１９Ω・副（２Ｘ１０’ｖ／口）程度であシ
、良好な絶縁膜が得られた。赤外吸収スペクトルでは２
１８０α−１付近のＳｉ−Ｈ吸収はほとんど見られなか
った。
本発明によれば、プラズマＣＶＤ法による窒化ケイ素膜
の低温形成において、原料ガスとして１分子中にＳｉ−
Ｎ結合を有する水素化ケイ素化合物を用いることによ）
、Ｓｉ／Ｎ比の小さな、比抵抗の大きい、また、機械的
強度の大きい良好な絶縁膜を得ることができた。
の低温形成において、原料ガスとして１分子中にＳｉ−
Ｎ結合を有する水素化ケイ素化合物を用いることによ）
、Ｓｉ／Ｎ比の小さな、比抵抗の大きい、また、機械的
強度の大きい良好な絶縁膜を得ることができた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、真空容器内に反応性ガスを導入してプラズマを発生
させ、該プラズマ中の分子を活性化し、膜形成すべき試
料基板上で反応させて窒化ケイ素薄膜を形成する薄膜形
成装置において、前記反応性ガスとして１分子中にＳｉ
−Ｎ結合を有する水素化ケイ素化合物を用いることを特
徴とする薄膜形成方法。 ２、特許請求範囲第１項において、用いる反応性ガスが
下記一般式で示されるアミノシランであることを特徴と
する薄膜形成方法。 （一般式）ＨｎＳｉ（ＮＨ＿２）＿４＿−＿ｎ ｎ＝１
、２、３３、特許請求範囲第１項において、用いる反応
性ガスがトリシリルアミン（ＳｉＨ＿３）＿３Ｎである
ことを特徴とする薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9674186A JPS62253771A (ja) | 1986-04-28 | 1986-04-28 | 薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9674186A JPS62253771A (ja) | 1986-04-28 | 1986-04-28 | 薄膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62253771A true JPS62253771A (ja) | 1987-11-05 |
Family
ID=14173119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9674186A Pending JPS62253771A (ja) | 1986-04-28 | 1986-04-28 | 薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62253771A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6743738B2 (en) | 2001-02-12 | 2004-06-01 | Asm America, Inc. | Dopant precursors and processes |
| JP2012528785A (ja) * | 2009-06-04 | 2012-11-15 | ヴォルタイクス エルエルシー． | トリシリルアミンを生成するための装置および方法 |
| JP2014075493A (ja) * | 2012-10-04 | 2014-04-24 | Tokyo Electron Ltd | 成膜方法及び成膜装置 |
| US8921205B2 (en) | 2002-08-14 | 2014-12-30 | Asm America, Inc. | Deposition of amorphous silicon-containing films |
-
1986
- 1986-04-28 JP JP9674186A patent/JPS62253771A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6743738B2 (en) | 2001-02-12 | 2004-06-01 | Asm America, Inc. | Dopant precursors and processes |
| US8921205B2 (en) | 2002-08-14 | 2014-12-30 | Asm America, Inc. | Deposition of amorphous silicon-containing films |
| JP2012528785A (ja) * | 2009-06-04 | 2012-11-15 | ヴォルタイクス エルエルシー． | トリシリルアミンを生成するための装置および方法 |
| JP2014075493A (ja) * | 2012-10-04 | 2014-04-24 | Tokyo Electron Ltd | 成膜方法及び成膜装置 |
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