JP2000340561A - 成膜方法 - Google Patents
成膜方法Info
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- JP2000340561A JP2000340561A JP11145680A JP14568099A JP2000340561A JP 2000340561 A JP2000340561 A JP 2000340561A JP 11145680 A JP11145680 A JP 11145680A JP 14568099 A JP14568099 A JP 14568099A JP 2000340561 A JP2000340561 A JP 2000340561A
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- silicon nitride
- nitride film
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 膜自体のストレスを抑制して更なる微細化に
対応した絶縁膜としてのシリコン窒化膜を製造できる成
膜方法を提供する。 【解決手段】 シラン系ガスとアンモニアガスとを用い
て被処理体Wの表面にシリコン窒化膜を成膜する成膜方
法において、前記シラン系ガスと前記アンモニアガスと
の流量比を変化させることによって前記シリコン窒化膜
のストレスを制御する。これにより、更なる微細化に対
応した絶縁膜としてのシリコン窒化膜を製造する。
対応した絶縁膜としてのシリコン窒化膜を製造できる成
膜方法を提供する。 【解決手段】 シラン系ガスとアンモニアガスとを用い
て被処理体Wの表面にシリコン窒化膜を成膜する成膜方
法において、前記シラン系ガスと前記アンモニアガスと
の流量比を変化させることによって前記シリコン窒化膜
のストレスを制御する。これにより、更なる微細化に対
応した絶縁膜としてのシリコン窒化膜を製造する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン窒化膜を
成膜する成膜方法に関する。
成膜する成膜方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体集積デバイスを形成する
ために、そのデバイス中の絶縁膜としては、SiO2 、
PSG(Phospho Silicate Glas
s)、P(プラズマ)−SiO、P(プラズマ)−Si
N、SOG(Spin OnGlass)、Si3 N4
(シリコン窒化膜)等が用いられる。中でも、Si3N4
膜がその絶縁性が高く、且つ誘電率も高いことから、
デバイス中の例えばサイドウォール、キャパシタ膜、エ
ッチングストッパ等として多用される傾向にある。一般
に、半導体ウエハの表面にシリコン窒化膜を形成するに
は、成膜ガスとしてモノシラン(SiH4 )やジクロル
シラン(SiH2 Cl2 )等のシラン系ガスとアンモニ
ア(NH3 )ガスを用いて熱CVD(Chemical
Vapor Deposition)により成膜する
方法が知られており、この成膜処理は、700〜760
℃程度の高温域において行なわれる。
ために、そのデバイス中の絶縁膜としては、SiO2 、
PSG(Phospho Silicate Glas
s)、P(プラズマ)−SiO、P(プラズマ)−Si
N、SOG(Spin OnGlass)、Si3 N4
(シリコン窒化膜)等が用いられる。中でも、Si3N4
膜がその絶縁性が高く、且つ誘電率も高いことから、
デバイス中の例えばサイドウォール、キャパシタ膜、エ
ッチングストッパ等として多用される傾向にある。一般
に、半導体ウエハの表面にシリコン窒化膜を形成するに
は、成膜ガスとしてモノシラン(SiH4 )やジクロル
シラン(SiH2 Cl2 )等のシラン系ガスとアンモニ
ア(NH3 )ガスを用いて熱CVD(Chemical
Vapor Deposition)により成膜する
方法が知られており、この成膜処理は、700〜760
℃程度の高温域において行なわれる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、微細化の程
度がそれ程厳しくなかった従来の設計ルールの基では、
上述した後者の成膜方法は特に問題は生じなかったが、
最近のように微細化及び集積化の程度が一層進んでデバ
イスの設計ルールがより厳しくなってくると、不都合な
点が顕在化してきた。例えば、上述のようにデバイスの
設計ルールが厳しくなるにつれて、絶縁膜として用いて
いたシリコン窒化膜とその下地層との密着面積がより少
なくなり、その結果、膜自体のストレスにより下地層に
対するシリコン窒化膜の密着強度が低下してシリコン窒
化膜が剥がれて許容量以上の巨大なリーク電流が流れ
る、という問題があった。
度がそれ程厳しくなかった従来の設計ルールの基では、
上述した後者の成膜方法は特に問題は生じなかったが、
最近のように微細化及び集積化の程度が一層進んでデバ
イスの設計ルールがより厳しくなってくると、不都合な
点が顕在化してきた。例えば、上述のようにデバイスの
設計ルールが厳しくなるにつれて、絶縁膜として用いて
いたシリコン窒化膜とその下地層との密着面積がより少
なくなり、その結果、膜自体のストレスにより下地層に
対するシリコン窒化膜の密着強度が低下してシリコン窒
化膜が剥がれて許容量以上の巨大なリーク電流が流れ
る、という問題があった。
【0004】例えばシラン系ガスに対するアンモニアガ
スの流量比を5倍以上流して成膜された化学量論比3:
4(Si3 N4 )に近いシリコン窒化膜のストレスは1
×1010dyne/cm2 以上であった。上述の巨大な
リーク電流が流れる接合部は、例えば図4に示すように
シリコン基板よりなる半導体ウエハWの表面上に、ゲー
ト酸化膜Gを介して形成したゲート電極GE全体を覆う
シリコン窒化膜絶縁層Iに見られ、この絶縁層Iとウエ
ハ表面との接合部Jにシリコン窒化膜絶縁層Iのストレ
スに起因する巨大なリーク電流が誘発されてしまう。本
発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解
決すべく創案されたものである。本発明の目的は、膜自
体のストレスを抑制して更なる微細化に対応した絶縁膜
としてのシリコン窒化膜を製造できる成膜方法を提供す
ることにある。
スの流量比を5倍以上流して成膜された化学量論比3:
4(Si3 N4 )に近いシリコン窒化膜のストレスは1
×1010dyne/cm2 以上であった。上述の巨大な
リーク電流が流れる接合部は、例えば図4に示すように
シリコン基板よりなる半導体ウエハWの表面上に、ゲー
ト酸化膜Gを介して形成したゲート電極GE全体を覆う
シリコン窒化膜絶縁層Iに見られ、この絶縁層Iとウエ
ハ表面との接合部Jにシリコン窒化膜絶縁層Iのストレ
スに起因する巨大なリーク電流が誘発されてしまう。本
発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解
決すべく創案されたものである。本発明の目的は、膜自
体のストレスを抑制して更なる微細化に対応した絶縁膜
としてのシリコン窒化膜を製造できる成膜方法を提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、シリコン窒
化膜のストレスについて鋭意研究した結果、ストレスを
低減する一手法としては、シリコン窒化膜の屈折率を制
御すればよく、また、この屈折率を変化させる一手法と
しては、成膜ガスの流量比を制御すればよい、という知
見を得ることにより本発明に至ったものである。請求項
1に規定する発明は、シラン系ガスとアンモニアガスと
を用いて被処理体の表面にシリコン窒化膜を成膜する成
膜方法において、前記シラン系ガスと前記アンモニアガ
スとの流量比を変化させることによって前記シリコン窒
化膜のストレスを制御するようにする。
化膜のストレスについて鋭意研究した結果、ストレスを
低減する一手法としては、シリコン窒化膜の屈折率を制
御すればよく、また、この屈折率を変化させる一手法と
しては、成膜ガスの流量比を制御すればよい、という知
見を得ることにより本発明に至ったものである。請求項
1に規定する発明は、シラン系ガスとアンモニアガスと
を用いて被処理体の表面にシリコン窒化膜を成膜する成
膜方法において、前記シラン系ガスと前記アンモニアガ
スとの流量比を変化させることによって前記シリコン窒
化膜のストレスを制御するようにする。
【0006】これにより、例えば絶縁膜として使用され
るシリコン窒化膜のストレスを略所望の値に設定するこ
とが可能となる。この場合、請求項2に規定するよう
に、前記流量比(アンモニアガス/シラン系ガス)は、
略0.2〜略1.5の範囲内に設定することにより、更
に厳しい設計ルールに対応したストレスの少ないシリコ
ン窒化膜を絶縁膜として提供することが可能となる。請
求項3に規定する発明は、シラン系ガスとアンモニアガ
スとを用いて被処理体の表面にシリコン窒化膜を成膜す
る成膜方法において、前記シリコン窒化膜の屈折率を変
化させることにより前記シリコン窒化膜のストレスを制
御する。これにより、例えば絶縁膜として使用されるシ
リコン窒化膜のストレスを略所望の値に設定することが
可能となる。この場合、請求項4に規定するように、前
記屈折率は、成膜温度が略650℃の近傍の時には、略
2.0〜略2.5の範囲内に設定することにより、更に
厳しい設計ルールに対応したストレスの少ないシリコン
窒化膜を絶縁膜として提供することが可能となる。
るシリコン窒化膜のストレスを略所望の値に設定するこ
とが可能となる。この場合、請求項2に規定するよう
に、前記流量比(アンモニアガス/シラン系ガス)は、
略0.2〜略1.5の範囲内に設定することにより、更
に厳しい設計ルールに対応したストレスの少ないシリコ
ン窒化膜を絶縁膜として提供することが可能となる。請
求項3に規定する発明は、シラン系ガスとアンモニアガ
スとを用いて被処理体の表面にシリコン窒化膜を成膜す
る成膜方法において、前記シリコン窒化膜の屈折率を変
化させることにより前記シリコン窒化膜のストレスを制
御する。これにより、例えば絶縁膜として使用されるシ
リコン窒化膜のストレスを略所望の値に設定することが
可能となる。この場合、請求項4に規定するように、前
記屈折率は、成膜温度が略650℃の近傍の時には、略
2.0〜略2.5の範囲内に設定することにより、更に
厳しい設計ルールに対応したストレスの少ないシリコン
窒化膜を絶縁膜として提供することが可能となる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る成膜方法の
一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図1は本発明
に係る成膜方法を実施するための成膜装置の一例を示す
構成図である。この成膜装置2は、内筒4と外筒6とよ
りなる石英製の2重管構造の縦型処理容器8を有してい
る。上記内筒4内の処理空間Sには、被処理体を保持す
るための保持具としての石英製のウエハボート10が収
容されており、このウエハボート10には被処理体とし
ての半導体ウエハWが所定のピッチで多段に保持され
る。このウエハボート10は、処理容器8の下方を開閉
するキャップ12上に回転可能になされた保温筒14を
介して載置されており、昇降可能なエレベータ16によ
り、処理容器8内へその下方から挿脱可能になされてい
る。処理容器8の下端開口部は、例えばステンレス製の
マニホールド18が接合されており、このマニホールド
18には、流量制御された各種の成膜ガスを処理容器8
内へ導入するためのガス供給系20が設けられている。
具体的には、シリコン窒化膜を成膜するために2種類の
成膜ガス、すなわちシラン系ガスとしてのモノシランガ
スとアンモニアガスを用いているので、上記マニホール
ド18には、シラン系ガスを導入するシラン系ノズル2
2及びアンモニアガスを導入するアンモニアノズル26
A、26Bをそれぞれ貫通させて設けている。尚、シラ
ン系ガスとしてモノシランに混合させて或いはこれに代
えてジクロルシランを用いていもよい。ここでは処理容
器8内のガス流れ方向下流側(図中、上方)におけるア
ンモニア濃度が過度に減少することを阻止するために、
そのガス出口をガスの流れ方向に沿って分散させて配置
した複数本、図示例では2本のアンモニアノズル26
A、26Bを設けている。すなわち、一方のアンモニア
ノズル26Aのガス出口は、処理容器8の底部近傍に配
置させ、他方のアンモニアノズル26Bのガス出口は、
処理容器8の高さ方向の略中央部に位置させている。
一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図1は本発明
に係る成膜方法を実施するための成膜装置の一例を示す
構成図である。この成膜装置2は、内筒4と外筒6とよ
りなる石英製の2重管構造の縦型処理容器8を有してい
る。上記内筒4内の処理空間Sには、被処理体を保持す
るための保持具としての石英製のウエハボート10が収
容されており、このウエハボート10には被処理体とし
ての半導体ウエハWが所定のピッチで多段に保持され
る。このウエハボート10は、処理容器8の下方を開閉
するキャップ12上に回転可能になされた保温筒14を
介して載置されており、昇降可能なエレベータ16によ
り、処理容器8内へその下方から挿脱可能になされてい
る。処理容器8の下端開口部は、例えばステンレス製の
マニホールド18が接合されており、このマニホールド
18には、流量制御された各種の成膜ガスを処理容器8
内へ導入するためのガス供給系20が設けられている。
具体的には、シリコン窒化膜を成膜するために2種類の
成膜ガス、すなわちシラン系ガスとしてのモノシランガ
スとアンモニアガスを用いているので、上記マニホール
ド18には、シラン系ガスを導入するシラン系ノズル2
2及びアンモニアガスを導入するアンモニアノズル26
A、26Bをそれぞれ貫通させて設けている。尚、シラ
ン系ガスとしてモノシランに混合させて或いはこれに代
えてジクロルシランを用いていもよい。ここでは処理容
器8内のガス流れ方向下流側(図中、上方)におけるア
ンモニア濃度が過度に減少することを阻止するために、
そのガス出口をガスの流れ方向に沿って分散させて配置
した複数本、図示例では2本のアンモニアノズル26
A、26Bを設けている。すなわち、一方のアンモニア
ノズル26Aのガス出口は、処理容器8の底部近傍に配
置させ、他方のアンモニアノズル26Bのガス出口は、
処理容器8の高さ方向の略中央部に位置させている。
【0008】また、上記モノシランガスはキャリアガス
としてのN2 ガスにより送られてくる。従って、各ノズ
ル22、26Aより供給された各成膜ガスは、内筒4内
の処理空間Sを上昇して途中で他方のアンモニアノズル
26Bより導入された追加のアンモニアガスと合流し、
天井部で下方へ折り返して内筒4と外筒6との間隙内を
流下して排出されることになる。また、外筒6の底部側
壁には、真空ポンプ等が接続される排気口28が設けら
れる。また、処理容器8の外周には、断熱層30が設け
られており、この内側には、加熱手段として加熱ヒータ
32が設けられて内側に位置するウエハWを所定の温度
に加熱するようになっている。ここで、処理容器8の全
体の大きさは、例えば成膜すべきウエハWのサイズを8
インチ、ウエハボート10に保持されるウエハ枚数を1
20枚程度(製品ウエハを100枚程度、ダミーウエハ
等を20枚程度)とすると、内筒4の直径は略260〜
270mm程度、外筒6の直径は略275〜285mm
程度、処理容器8の高さは略1280mm程度である。
としてのN2 ガスにより送られてくる。従って、各ノズ
ル22、26Aより供給された各成膜ガスは、内筒4内
の処理空間Sを上昇して途中で他方のアンモニアノズル
26Bより導入された追加のアンモニアガスと合流し、
天井部で下方へ折り返して内筒4と外筒6との間隙内を
流下して排出されることになる。また、外筒6の底部側
壁には、真空ポンプ等が接続される排気口28が設けら
れる。また、処理容器8の外周には、断熱層30が設け
られており、この内側には、加熱手段として加熱ヒータ
32が設けられて内側に位置するウエハWを所定の温度
に加熱するようになっている。ここで、処理容器8の全
体の大きさは、例えば成膜すべきウエハWのサイズを8
インチ、ウエハボート10に保持されるウエハ枚数を1
20枚程度(製品ウエハを100枚程度、ダミーウエハ
等を20枚程度)とすると、内筒4の直径は略260〜
270mm程度、外筒6の直径は略275〜285mm
程度、処理容器8の高さは略1280mm程度である。
【0009】次に、以上のように構成された成膜装置を
用いて行なわれる本発明方法について説明する。まず、
未処理の多数枚の半導体ウエハWをウエハボート10に
所定のピッチで多段に保持させ、この状態でエレベータ
16を上昇駆動することにより、ウエハボート10を処
理容器8内へその下方より挿入し、処理容器8内を密閉
する。この処理容器8内は予め予熱されており、上述の
ようにウエハWが挿入されたならば、加熱ヒータ32へ
の供給電圧を増加してウエハWを所定のプロセス温度ま
で昇温すると共に、処理容器8内を真空引きする。そし
て、成膜初期時にシリコン多結晶がウエハ表面に付着す
ることを防止するために、まず、2つのアンモニアノズ
ル26A、26Bからアンモニアガスを供給して処理容
器8内をアンモニアガス雰囲気に設定しておく。
用いて行なわれる本発明方法について説明する。まず、
未処理の多数枚の半導体ウエハWをウエハボート10に
所定のピッチで多段に保持させ、この状態でエレベータ
16を上昇駆動することにより、ウエハボート10を処
理容器8内へその下方より挿入し、処理容器8内を密閉
する。この処理容器8内は予め予熱されており、上述の
ようにウエハWが挿入されたならば、加熱ヒータ32へ
の供給電圧を増加してウエハWを所定のプロセス温度ま
で昇温すると共に、処理容器8内を真空引きする。そし
て、成膜初期時にシリコン多結晶がウエハ表面に付着す
ることを防止するために、まず、2つのアンモニアノズ
ル26A、26Bからアンモニアガスを供給して処理容
器8内をアンモニアガス雰囲気に設定しておく。
【0010】そして、このように処理容器8内がアンモ
ニア雰囲気になったならば、アンモニアガスの供給を継
続して更に、シラン系ノズル22から流量制御されたモ
ノシランガスをキャリアガスN2 ガスと共に処理容器8
内へ導入し、成膜処理を開始する。この成膜処理におい
ては、2つのガス、すなわちモノシランガスとアンモニ
アガスとが同時に供給されて、ウエハ表面にシリコン窒
化膜が堆積されることになる。成膜処理中においては、
所定のプロセス温度及びプロセス圧力に維持しておく。
ここでプロセス条件の一例としては、例えばプロセス温
度は650℃、プロセス圧力は0.35Torrであ
る。
ニア雰囲気になったならば、アンモニアガスの供給を継
続して更に、シラン系ノズル22から流量制御されたモ
ノシランガスをキャリアガスN2 ガスと共に処理容器8
内へ導入し、成膜処理を開始する。この成膜処理におい
ては、2つのガス、すなわちモノシランガスとアンモニ
アガスとが同時に供給されて、ウエハ表面にシリコン窒
化膜が堆積されることになる。成膜処理中においては、
所定のプロセス温度及びプロセス圧力に維持しておく。
ここでプロセス条件の一例としては、例えばプロセス温
度は650℃、プロセス圧力は0.35Torrであ
る。
【0011】ここで、供給するモノシランガスの流量と
アンモニアガスの流量の比を変えることにより、堆積さ
れたシリコン窒化膜の屈折率、ひいてはこのストレスを
コントロールすることが可能となる。この点について、
図2を参照して詳しく説明する。図2はモノシランガス
に対するアンモニアガスの流量比と屈折率との関係を示
すグラフである。成膜条件に関しては、プロセス温度が
650℃、プロセス圧力が0.35Torrであり、モ
ノシランガスの流量を200sccmに固定してアンモ
ニアガスの総流量を種々変更している。
アンモニアガスの流量の比を変えることにより、堆積さ
れたシリコン窒化膜の屈折率、ひいてはこのストレスを
コントロールすることが可能となる。この点について、
図2を参照して詳しく説明する。図2はモノシランガス
に対するアンモニアガスの流量比と屈折率との関係を示
すグラフである。成膜条件に関しては、プロセス温度が
650℃、プロセス圧力が0.35Torrであり、モ
ノシランガスの流量を200sccmに固定してアンモ
ニアガスの総流量を種々変更している。
【0012】このグラフから明らかなように、アンモニ
アガスの供給量が少ない時(シリコン窒化膜がシリコン
リッチの状態)においては、屈折率は略2.5の近傍に
なって高くなっており、それからアンモニアガスの供給
量を増加するに従って、屈折率は急激に低下している。
そして、アンモニアガスの流量比が略2.5程度の時に
は、シリコン窒化膜は化学量論比3:4(Si3 N4 )
に近くなってその時の屈折率である2.0近傍となる。
このように、モノシランの流量に対するアンモニアガス
の流量比を0.2〜2.5の範囲で変化させることによ
り、シリコン窒化膜の屈折率を略2.0〜2.5の範囲
内で制御することが可能となる。換言すれば、シリコン
窒化膜中の窒素元素を少なくしてシリコンリッチの組成
にすれば、その分だけ屈折率を大きくすることができ
る。
アガスの供給量が少ない時(シリコン窒化膜がシリコン
リッチの状態)においては、屈折率は略2.5の近傍に
なって高くなっており、それからアンモニアガスの供給
量を増加するに従って、屈折率は急激に低下している。
そして、アンモニアガスの流量比が略2.5程度の時に
は、シリコン窒化膜は化学量論比3:4(Si3 N4 )
に近くなってその時の屈折率である2.0近傍となる。
このように、モノシランの流量に対するアンモニアガス
の流量比を0.2〜2.5の範囲で変化させることによ
り、シリコン窒化膜の屈折率を略2.0〜2.5の範囲
内で制御することが可能となる。換言すれば、シリコン
窒化膜中の窒素元素を少なくしてシリコンリッチの組成
にすれば、その分だけ屈折率を大きくすることができ
る。
【0013】この場合、後述するように、より厳しい設
計ルールにおける膜ストレスに対する屈折率の許容範囲
は略2.05〜2.5であり、これを満足するには、ア
ンモニアガスの流量比を0.2〜1.5程度の範囲内に
設定してシリコンリッチのシリコン窒化膜を形成するの
がよい。また、図3は上記結果に基づいてシリコン窒化
膜の屈折率を種々変更した時のシリコン窒化膜のストレ
スの変化を示すグラフである。ここでは前述のようにモ
ノシランガスの流量に対するアンモニアガスの流量比を
種々変更してシリコン窒化膜の屈折率を2〜2.5程度
まで変化させている。
計ルールにおける膜ストレスに対する屈折率の許容範囲
は略2.05〜2.5であり、これを満足するには、ア
ンモニアガスの流量比を0.2〜1.5程度の範囲内に
設定してシリコンリッチのシリコン窒化膜を形成するの
がよい。また、図3は上記結果に基づいてシリコン窒化
膜の屈折率を種々変更した時のシリコン窒化膜のストレ
スの変化を示すグラフである。ここでは前述のようにモ
ノシランガスの流量に対するアンモニアガスの流量比を
種々変更してシリコン窒化膜の屈折率を2〜2.5程度
まで変化させている。
【0014】この時のプロセス条件に関しては、プロセ
ス圧力は、0.35Torr、プロセス温度は650℃
と680℃の2種類について行なっている。このグラフ
から明らかなように、屈折率を大きくする程、すなわち
シリコン窒化膜中のシリコンリッチの状態を強くする
程、シリコン窒化膜中のストレスが略直線的に減少して
いるのが判明する。すなわち、シリコン窒化膜の屈折率
を変化させることによって、このシリコン窒化膜のスト
レスを制御することが可能となる。また、プロセス温度
を上げる程、ストレスを下げることができるが、過度に
温度を上げ過ぎると、この成膜プロセスを行なう以前に
他の膜中にドープされた不純物等の拡散状態が変化して
素子特性が劣化するので、680℃よりもプロセス温度
を上げることは好ましくない。また、プロセス温度の下
限は、シリコン窒化膜が形成できる限界値、例えば53
0℃程度である。
ス圧力は、0.35Torr、プロセス温度は650℃
と680℃の2種類について行なっている。このグラフ
から明らかなように、屈折率を大きくする程、すなわち
シリコン窒化膜中のシリコンリッチの状態を強くする
程、シリコン窒化膜中のストレスが略直線的に減少して
いるのが判明する。すなわち、シリコン窒化膜の屈折率
を変化させることによって、このシリコン窒化膜のスト
レスを制御することが可能となる。また、プロセス温度
を上げる程、ストレスを下げることができるが、過度に
温度を上げ過ぎると、この成膜プロセスを行なう以前に
他の膜中にドープされた不純物等の拡散状態が変化して
素子特性が劣化するので、680℃よりもプロセス温度
を上げることは好ましくない。また、プロセス温度の下
限は、シリコン窒化膜が形成できる限界値、例えば53
0℃程度である。
【0015】最近のより厳しい設計ルールにおけるスト
レスの許容範囲は略5×109 dyne/cm2 程度で
あるので、これを満足するには、成膜温度が650℃近
傍の時には屈折率の許容範囲は略2.2〜2.4の範囲
内に設定するのが好ましい。また、成膜温度が680℃
の時には屈折率の許容範囲は略2.1〜2.4の範囲内
に設定するのが好ましい。尚、前述したように化学量論
比3:4(Si3 N4)のシリコン窒化膜のストレスは
略1.0×1010dyne/cm2 程度である。尚、シ
リコン窒化膜の組成をシリコンリッチの状態にする程、
このシリコン窒化膜自体の絶縁性が低下してリーク電流
が次第に増加する傾向となるが、前述したようなアンモ
ニアガスの流量比及び屈折率の範囲内では、絶縁性は十
分に維持されていた。
レスの許容範囲は略5×109 dyne/cm2 程度で
あるので、これを満足するには、成膜温度が650℃近
傍の時には屈折率の許容範囲は略2.2〜2.4の範囲
内に設定するのが好ましい。また、成膜温度が680℃
の時には屈折率の許容範囲は略2.1〜2.4の範囲内
に設定するのが好ましい。尚、前述したように化学量論
比3:4(Si3 N4)のシリコン窒化膜のストレスは
略1.0×1010dyne/cm2 程度である。尚、シ
リコン窒化膜の組成をシリコンリッチの状態にする程、
このシリコン窒化膜自体の絶縁性が低下してリーク電流
が次第に増加する傾向となるが、前述したようなアンモ
ニアガスの流量比及び屈折率の範囲内では、絶縁性は十
分に維持されていた。
【0016】前述したバッチ式の処理容器は、単に一例
を示したに過ぎず、ガスの流量比や屈折率さえ維持して
おれば、どのような大きさの或いはどのような処理枚数
の処理容器にも本発明方法を適用することができる。ま
た、ここでは処理容器が2重管構造の成膜装置について
説明したが、単管構造の成膜装置にも適用することがで
きる。更に、本発明方法は上述したような一度に多数枚
の半導体ウエハについて成膜処理できるバッチ式の成膜
装置に限定されず、処理容器内の載置台(支持具)に半
導体ウエハを載置してランプ加熱或いはヒータ加熱によ
り一枚ずつ成膜処理する枚葉式の成膜装置にも適用する
ことができる。また、被処理体としては、半導体ウエハ
に限定されず、LCD基板、ガラス基板等にも適用する
ことができる。
を示したに過ぎず、ガスの流量比や屈折率さえ維持して
おれば、どのような大きさの或いはどのような処理枚数
の処理容器にも本発明方法を適用することができる。ま
た、ここでは処理容器が2重管構造の成膜装置について
説明したが、単管構造の成膜装置にも適用することがで
きる。更に、本発明方法は上述したような一度に多数枚
の半導体ウエハについて成膜処理できるバッチ式の成膜
装置に限定されず、処理容器内の載置台(支持具)に半
導体ウエハを載置してランプ加熱或いはヒータ加熱によ
り一枚ずつ成膜処理する枚葉式の成膜装置にも適用する
ことができる。また、被処理体としては、半導体ウエハ
に限定されず、LCD基板、ガラス基板等にも適用する
ことができる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の成膜方法
によれば、次のように優れた作用効果を発揮することが
できる。シラン系ガスとアンモニアガスの流量比を変化
させることにより、或いは膜自体の屈折率を変化させる
ことにより、シリコン窒化膜のストレスを制御して、所
望する値に設定することができる。従って、シリコン窒
化膜のストレスを制御して所望の範囲内に設定すること
により、より厳しい設計ルール下においても密着性に優
れ、しかも膜剥がれを防止できるシリコン窒化膜を提供
することができる。
によれば、次のように優れた作用効果を発揮することが
できる。シラン系ガスとアンモニアガスの流量比を変化
させることにより、或いは膜自体の屈折率を変化させる
ことにより、シリコン窒化膜のストレスを制御して、所
望する値に設定することができる。従って、シリコン窒
化膜のストレスを制御して所望の範囲内に設定すること
により、より厳しい設計ルール下においても密着性に優
れ、しかも膜剥がれを防止できるシリコン窒化膜を提供
することができる。
【図1】本発明に係る成膜方法を実施するための成膜装
置の一例を示す構成図である。
置の一例を示す構成図である。
【図2】モノシランガスに対するアンモニアガスの流量
比と屈折率との関係を示すグラフである。
比と屈折率との関係を示すグラフである。
【図3】シリコン窒化膜の屈折率を種々変更した時のシ
リコン窒化膜のストレスの変化を示すグラフである。
リコン窒化膜のストレスの変化を示すグラフである。
【図4】半導体ウエハの表面上にゲート酸化膜を介して
形成したゲート電極全体を覆うシリコン窒化膜絶縁層を
示す図である。
形成したゲート電極全体を覆うシリコン窒化膜絶縁層を
示す図である。
2 成膜装置 4 内筒 6 外筒 8 処理容器 10 ウエハボート(保持具) 20 ガス供給系 22 シラン系ノズル 26A,26B アンモニアノズル 34 シリコン窒化膜 W 半導体ウエハ(被処理体)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 齋藤 加奈子 岩手県江刺市岩谷堂字松長根52番地 東京 エレクトロン東北株式会社東北事業所内 (72)発明者 千葉 貴司 岩手県江刺市岩谷堂字松長根52番地 東京 エレクトロン東北株式会社東北事業所内 Fターム(参考) 4K030 AA06 AA13 AA18 BA40 CA04 CA12 JA05 JA06 JA10 LA01 LA11 LA15 5F058 BA04 BC08 BF04 BF23 BF30 BF37 BJ01
Claims (4)
- 【請求項1】 シラン系ガスとアンモニアガスとを用い
て被処理体の表面にシリコン窒化膜を成膜する成膜方法
において、前記シラン系ガスと前記アンモニアガスとの
流量比を変化させることによって前記シリコン窒化膜の
ストレスを制御するようにしたことを特徴とする成膜方
法。 - 【請求項2】 前記流量比(アンモニアガス/シラン系
ガス)は、略0.2〜略1.5の範囲内に設定すること
を特徴とする成膜方法。 - 【請求項3】 シラン系ガスとアンモニアガスとを用い
て被処理体の表面にシリコン窒化膜を成膜する成膜方法
において、前記シリコン窒化膜の屈折率を変化させるこ
とにより前記シリコン窒化膜のストレスを制御するよう
にしたことを特徴とする成膜方法。 - 【請求項4】 前記屈折率は、成膜温度が略650℃の
近傍の時には、略2.0〜略2.5の範囲内に設定する
ことを特徴とする請求項3記載の成膜方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11145680A JP2000340561A (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | 成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11145680A JP2000340561A (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | 成膜方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000340561A true JP2000340561A (ja) | 2000-12-08 |
Family
ID=15390614
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11145680A Pending JP2000340561A (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | 成膜方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000340561A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002289615A (ja) * | 2001-03-26 | 2002-10-04 | Tokyo Electron Ltd | 薄膜形成方法及び薄膜形成装置 |
JP2006024609A (ja) * | 2004-07-06 | 2006-01-26 | Sony Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2009044023A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法および基板処理装置 |
JP7510950B2 (ja) | 2019-03-29 | 2024-07-04 | テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド | 無機ガルバニック絶縁バリアを介する超高速高電圧過渡現象に対する高耐性を達成するためのプロセス及び方法 |
-
1999
- 1999-05-25 JP JP11145680A patent/JP2000340561A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002289615A (ja) * | 2001-03-26 | 2002-10-04 | Tokyo Electron Ltd | 薄膜形成方法及び薄膜形成装置 |
JP2006024609A (ja) * | 2004-07-06 | 2006-01-26 | Sony Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2009044023A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法および基板処理装置 |
JP7510950B2 (ja) | 2019-03-29 | 2024-07-04 | テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド | 無機ガルバニック絶縁バリアを介する超高速高電圧過渡現象に対する高耐性を達成するためのプロセス及び方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040615 |