JP2641385B2 - 膜形成方法 - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、窒化シリコン膜(シリ
コンナイトライド膜:以後、SIN膜と呼ぶ)や窒酸化
シリコン膜(シリコンオキシナイトライド膜:以後、S
ION膜と呼ぶ)の形成方法に係り、特に半導体集積回
路における最終保護膜、層間絶縁膜、およびエッチング
時のマスクなどの目的で使用されるSIN膜またはSI
ON膜の形成方法に関するものである。
コンナイトライド膜:以後、SIN膜と呼ぶ)や窒酸化
シリコン膜(シリコンオキシナイトライド膜:以後、S
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時のマスクなどの目的で使用されるSIN膜またはSI
ON膜の形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路などの半導体装置におい
て、配線の絶縁や装置の保護などの目的で使用される良
好な最終保護膜として絶縁膜として、SIN膜やSIO
N膜がその耐湿性により多用されている。従来から、こ
うしたSIN膜やSION膜の最終保護膜は、モノシラ
ンを出発原料として、プラズマ励起化学気相成長(以
後、PECVDと呼ぶ)法により堆積させて形成する方
法が知られている。
て、配線の絶縁や装置の保護などの目的で使用される良
好な最終保護膜として絶縁膜として、SIN膜やSIO
N膜がその耐湿性により多用されている。従来から、こ
うしたSIN膜やSION膜の最終保護膜は、モノシラ
ンを出発原料として、プラズマ励起化学気相成長(以
後、PECVDと呼ぶ)法により堆積させて形成する方
法が知られている。
【0003】また、近年、出発原料としてヘキサメチル
ジシラザン(以下、HMDSと略す)などの有機シラン
材料を採用して、PECVD法によるSIN膜やSIO
N膜の形成が行われ始めている。
ジシラザン(以下、HMDSと略す)などの有機シラン
材料を採用して、PECVD法によるSIN膜やSIO
N膜の形成が行われ始めている。
【0004】また、AlもしくはAl合金等からなる配
線間の層間絶縁膜または最終保護膜(パッシベーション
膜)等の形成に際しては、Alの融点(約600℃)に
は至らない450℃以下といった低温にて該絶縁膜ない
し保護膜等を形成することが必要である。したがって、
比較的低温で成膜が可能なPECVD法による配線間の
層間絶縁膜または最終保護膜(パッシベーション膜)等
の形成は今後ますます利用される傾向にある。
線間の層間絶縁膜または最終保護膜(パッシベーション
膜)等の形成に際しては、Alの融点(約600℃)に
は至らない450℃以下といった低温にて該絶縁膜ない
し保護膜等を形成することが必要である。したがって、
比較的低温で成膜が可能なPECVD法による配線間の
層間絶縁膜または最終保護膜(パッシベーション膜)等
の形成は今後ますます利用される傾向にある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のモノシ
ランを出発原料として採用して、PECVD法により堆
積されたSIN膜では、SiとNとの組成が化学当量比
(0.75)とはならず多量の水素を含み、Si−Hお
よびN−H結合が存在することが知られている。また、
モノシランを出発原料として採用して、PECVD法に
より堆積されたSI0N膜でも、多量の水素を含み、S
i−H、N−H結合等が存在する。このため、酸溶液を
用いて形状加工を行う蝕刻(ウェットエッチング)を施
した場合、半導体基板の温度を600〜700℃といっ
た高温の状態で熱分解反応を用いて形成した膜に比べて
エッチング速度が100倍以上大きい。したがって、モ
ノシランを出発原料としたPECVD法によるSIN膜
やSION膜を高いエッチング選択性が要求されるエッ
チング時のマスク等となる膜として使用できない、とい
う問題点があった。
ランを出発原料として採用して、PECVD法により堆
積されたSIN膜では、SiとNとの組成が化学当量比
(0.75)とはならず多量の水素を含み、Si−Hお
よびN−H結合が存在することが知られている。また、
モノシランを出発原料として採用して、PECVD法に
より堆積されたSI0N膜でも、多量の水素を含み、S
i−H、N−H結合等が存在する。このため、酸溶液を
用いて形状加工を行う蝕刻(ウェットエッチング)を施
した場合、半導体基板の温度を600〜700℃といっ
た高温の状態で熱分解反応を用いて形成した膜に比べて
エッチング速度が100倍以上大きい。したがって、モ
ノシランを出発原料としたPECVD法によるSIN膜
やSION膜を高いエッチング選択性が要求されるエッ
チング時のマスク等となる膜として使用できない、とい
う問題点があった。
【0006】また、上記の有機シランを出発原料として
採用して、PECVD法により堆積されたSIN膜やS
ION膜は高いエッチング選択性を有する。しかし、炭
素の含有量が高い、段差被覆形状が悪いなどの特性にお
いて、モノシランを出発原料として採用してPECVD
法により堆積された膜に劣る、という問題点があった。
更に、有機シランを出発原料としたPECVD法では低
温で成膜が可能であるが、有機樹脂が形成されるので、
半導体装置の最終保護膜等としてのSIN膜やSION
膜としては適当ではない、という問題点もあった。
採用して、PECVD法により堆積されたSIN膜やS
ION膜は高いエッチング選択性を有する。しかし、炭
素の含有量が高い、段差被覆形状が悪いなどの特性にお
いて、モノシランを出発原料として採用してPECVD
法により堆積された膜に劣る、という問題点があった。
更に、有機シランを出発原料としたPECVD法では低
温で成膜が可能であるが、有機樹脂が形成されるので、
半導体装置の最終保護膜等としてのSIN膜やSION
膜としては適当ではない、という問題点もあった。
【0007】本発明は、上記の問題点を解消するために
なされたものであり、低温下で、エッチング速度の選択
が可能であり、低含有炭素量かつ良好な段差被覆性を有
する、加工犠牲膜としも使用可能なSIN膜あるいはS
ION膜を形成する薄膜形成方法を提供することを目的
とする。
なされたものであり、低温下で、エッチング速度の選択
が可能であり、低含有炭素量かつ良好な段差被覆性を有
する、加工犠牲膜としも使用可能なSIN膜あるいはS
ION膜を形成する薄膜形成方法を提供することを目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜形成方法
は、基板を収容する反応容器内において、(a)モノシ
ラン系化合物と(CH3)3SiNHSi(CH3)3
および(CH3)3SiN(CH3)2から選ばれた少
なくとも1種類の有機シラン系化合物と窒素化合物とか
らなる混合ガスに高周波電力を印加してプラズマを発生
させるステップと、(b)このプラズマ放電エネルギに
より混合ガスを励起させて反応生成物を前記基板上にS
IN膜を堆積させるステップと、からなることを特徴と
する。また、上記の混合ガスは更に窒素酸化物を含み、
SION膜を堆積させる、ことを特徴としてもよい。
は、基板を収容する反応容器内において、(a)モノシ
ラン系化合物と(CH3)3SiNHSi(CH3)3
および(CH3)3SiN(CH3)2から選ばれた少
なくとも1種類の有機シラン系化合物と窒素化合物とか
らなる混合ガスに高周波電力を印加してプラズマを発生
させるステップと、(b)このプラズマ放電エネルギに
より混合ガスを励起させて反応生成物を前記基板上にS
IN膜を堆積させるステップと、からなることを特徴と
する。また、上記の混合ガスは更に窒素酸化物を含み、
SION膜を堆積させる、ことを特徴としてもよい。
【0009】ここで、モノシラン系化合物はSiH4、
Si2H6、Si3H8、およびSiCl2H2から選
ばれた少なくとも1種類の化合物である、ことを特徴と
してもよい。また、窒素酸化化合物は、NOおよびNO
2から選ばれた少なくとも1種類の化合物である、こと
を特徴としてもよい。
Si2H6、Si3H8、およびSiCl2H2から選
ばれた少なくとも1種類の化合物である、ことを特徴と
してもよい。また、窒素酸化化合物は、NOおよびNO
2から選ばれた少なくとも1種類の化合物である、こと
を特徴としてもよい。
【0010】
【作用】本発明の薄膜形成方法によれば、まず、反応容
器内にモノシラン系化合物からなるガス、(CH3)3
SiNHSi(CH3)3および(CH3)3SiN
(CH3)2から選ばれた少なくとも1種類の有機シラ
ン系化合物からなるガス、および窒素酸化物からなるガ
スを導入する。次に、反応容器内の混合ガスに高周波電
力を印加してプラズマを発生させ、このプラズマ放電エ
ネルギにより混合ガスを励起し、化学結合を分解し、原
子または分子のラジカルとして、これらの活性粒子に基
づく反応生成物を基板上に堆積させる。
器内にモノシラン系化合物からなるガス、(CH3)3
SiNHSi(CH3)3および(CH3)3SiN
(CH3)2から選ばれた少なくとも1種類の有機シラ
ン系化合物からなるガス、および窒素酸化物からなるガ
スを導入する。次に、反応容器内の混合ガスに高周波電
力を印加してプラズマを発生させ、このプラズマ放電エ
ネルギにより混合ガスを励起し、化学結合を分解し、原
子または分子のラジカルとして、これらの活性粒子に基
づく反応生成物を基板上に堆積させる。
【0011】SIN膜あるいはSION膜の成膜にあた
って、Siの供給源をモノシラン系化合物および有機シ
ラン系化合物の双方としたので、モノシラン系化合物あ
るいは有機シラン系化合物の一方のみをSiの供給源と
した場合に比べて、最終保護膜またはエッチング時のマ
スク等としての短所を低減した膜が、PECVD法とい
う低温プロセスで形成できる。
って、Siの供給源をモノシラン系化合物および有機シ
ラン系化合物の双方としたので、モノシラン系化合物あ
るいは有機シラン系化合物の一方のみをSiの供給源と
した場合に比べて、最終保護膜またはエッチング時のマ
スク等としての短所を低減した膜が、PECVD法とい
う低温プロセスで形成できる。
【0012】本発明において「モノシラン系化合物」と
は、Sin H2n+2の化学構造式で表される化合物であ
り、Hの一部がClに置換された化合物も含む。本発明
におけるモノシラン系化合物としては、n=1〜3のも
のが好ましい。
は、Sin H2n+2の化学構造式で表される化合物であ
り、Hの一部がClに置換された化合物も含む。本発明
におけるモノシラン系化合物としては、n=1〜3のも
のが好ましい。
【0013】
【0014】なお、本発明において、モノシラン系化合
物と有機シラン系化合物との流量比(有機シラン系化合
物濃度[mol濃度]/(有機シラン系化合物濃度[m
ol濃度]+モノシラン系化合物濃度[mol濃度])
で定義される)は、5%〜50%であることが好まし
い。
物と有機シラン系化合物との流量比(有機シラン系化合
物濃度[mol濃度]/(有機シラン系化合物濃度[m
ol濃度]+モノシラン系化合物濃度[mol濃度])
で定義される)は、5%〜50%であることが好まし
い。
【0015】本発明において「窒素化合物」とは、N原
子を含む化合物(単体のN2 を含む)であって、O原子
を含まないものをいう。本発明における窒素化合物とし
ては、N2 またはNH3 が好ましい。これらの窒素化合
物にキャリアガスとしての機能を果たさせることも可能
である。
子を含む化合物(単体のN2 を含む)であって、O原子
を含まないものをいう。本発明における窒素化合物とし
ては、N2 またはNH3 が好ましい。これらの窒素化合
物にキャリアガスとしての機能を果たさせることも可能
である。
【0016】本発明においては、上記のモノシラン系化
合物、有機シラン系化合物、窒素化合物または窒素酸化
化合物を反応容器内に導入するために、必要に応じて、
キャリアガスを使用してもよい。このキャリアガスとし
ては、例えば、Ar、He等の不活性ガスを好ましく用
いることができる。
合物、有機シラン系化合物、窒素化合物または窒素酸化
化合物を反応容器内に導入するために、必要に応じて、
キャリアガスを使用してもよい。このキャリアガスとし
ては、例えば、Ar、He等の不活性ガスを好ましく用
いることができる。
【0017】本発明においては、上記した以外の反応条
件としては、例えば、以下のような条件を好ましく使用
することができる。
件としては、例えば、以下のような条件を好ましく使用
することができる。
【0018】 圧力: 10-1[Torr]〜 10[Torr] 高周波の周波数: 200[kHz] 〜13.56[MHz] 高周波電力: 200[W] 〜 1000[W] 基板温度: 300[℃] 〜 400[℃]
【0019】
【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施例
を説明する。
を説明する。
【0020】図1は、本実施例の膜形成方法による、基
板上へのSIN膜の形成の説明図である。図1(a)は
SIN膜の形成前の基板5の構成を示し、図1(b)は
基板5の表面上にSIN膜51が形成された様子を示
す。
板上へのSIN膜の形成の説明図である。図1(a)は
SIN膜の形成前の基板5の構成を示し、図1(b)は
基板5の表面上にSIN膜51が形成された様子を示
す。
【0021】このSIN膜51の形成は、以下のように
して実施される。
して実施される。
【0022】まず、基板5をPECVD装置の中に配置
する。図2は、本実施例で使用したPECVD装置の概
略構成図である。図示のように、このPECVD装置
は、外気から密封された反応室1を実現するための絶縁
性である反応容器2内に対向電極3、4が収容されてい
る。一方の電極4は、アース電位に保持されるととも
に、対向面に薄膜形成用の半導体基板5が載置され、他
方の電極3にはプラズマ発生用の高周波発振源8、10
から出力された高周波電力がインピーダンスマッチング
回路9、11を介して印加されるようになっている。ま
た、電極3の上側から反応室1へ配管6を介して反応ガ
スが導入される。この反応ガスは、配管61を経由した
モノシラン系化合物および窒素化合物の混合ガスと、液
体収納器21に収納されたヘキサメチルジシラザン(H
MDS)を流量制御器22を介した後、配管62を経由
したHMDSとから構成される。また、反応ガスの不用
分を反応容器2の排気口から排気する構造となってい
る。また、電極4側には温度制御用のヒータ7が設けら
れている。
する。図2は、本実施例で使用したPECVD装置の概
略構成図である。図示のように、このPECVD装置
は、外気から密封された反応室1を実現するための絶縁
性である反応容器2内に対向電極3、4が収容されてい
る。一方の電極4は、アース電位に保持されるととも
に、対向面に薄膜形成用の半導体基板5が載置され、他
方の電極3にはプラズマ発生用の高周波発振源8、10
から出力された高周波電力がインピーダンスマッチング
回路9、11を介して印加されるようになっている。ま
た、電極3の上側から反応室1へ配管6を介して反応ガ
スが導入される。この反応ガスは、配管61を経由した
モノシラン系化合物および窒素化合物の混合ガスと、液
体収納器21に収納されたヘキサメチルジシラザン(H
MDS)を流量制御器22を介した後、配管62を経由
したHMDSとから構成される。また、反応ガスの不用
分を反応容器2の排気口から排気する構造となってい
る。また、電極4側には温度制御用のヒータ7が設けら
れている。
【0023】次に、配管61からSiH4 、NH3 およ
びN2 を導入するとともに、配管62からHMDSを導
入した。こうして、配管6を介して、反応室1内に5T
orr、分圧比(HMDS,SiH4 ,NH3 ,N2 )
=3:1:6:3、流量=1300SCCMの条件で反
応ガスを導入した。このとき、基板の温度はヒータ7に
よって300℃〜450℃に制御し、高周波発振源8、
10から高周波電力を0.02W/cm2 で印加した。
反応室1内では高周波電力の印加により、プラズマを発
生し、このプラズマ放電エネルギにより混合ガスが励起
され、化学結合を分解し、原子または分子のラジカルと
して、これらの活性粒子に基づく反応生成物を基板5上
に堆積されて、SIN膜51が基板上に形成された。
びN2 を導入するとともに、配管62からHMDSを導
入した。こうして、配管6を介して、反応室1内に5T
orr、分圧比(HMDS,SiH4 ,NH3 ,N2 )
=3:1:6:3、流量=1300SCCMの条件で反
応ガスを導入した。このとき、基板の温度はヒータ7に
よって300℃〜450℃に制御し、高周波発振源8、
10から高周波電力を0.02W/cm2 で印加した。
反応室1内では高周波電力の印加により、プラズマを発
生し、このプラズマ放電エネルギにより混合ガスが励起
され、化学結合を分解し、原子または分子のラジカルと
して、これらの活性粒子に基づく反応生成物を基板5上
に堆積されて、SIN膜51が基板上に形成された。
【0024】こうして形成されたSIN膜の特性を調べ
た結果、屈折率が2.00以上(測定法は、エプリソメ
トリを使用)、膜ストレスが圧縮に対して−2×109
以上(測定法は、レーザ干渉法を使用)と、熱分解法に
よるSIN膜と同等であった。また、「6:1BOE」
と称されるフッ酸緩衝液(HF:NH4 F=6:1)で
エッチング速度が5オングストローム/min以下であ
った。また、段差被覆性は、モノシランを出発原料とし
たPECVD法によるSIN膜と同等であり、ピンホー
ルの発生もなかった(測定法は、王水液侵法を使用)。
また、炭素含有量は、3%以下であり、モノシラン系化
合物を混合しない場合の1/2.7程度であった(赤外
吸収スペクトル分析により、C−H結合を示す吸光スペ
クトル強度の和から算出)。
た結果、屈折率が2.00以上(測定法は、エプリソメ
トリを使用)、膜ストレスが圧縮に対して−2×109
以上(測定法は、レーザ干渉法を使用)と、熱分解法に
よるSIN膜と同等であった。また、「6:1BOE」
と称されるフッ酸緩衝液(HF:NH4 F=6:1)で
エッチング速度が5オングストローム/min以下であ
った。また、段差被覆性は、モノシランを出発原料とし
たPECVD法によるSIN膜と同等であり、ピンホー
ルの発生もなかった(測定法は、王水液侵法を使用)。
また、炭素含有量は、3%以下であり、モノシラン系化
合物を混合しない場合の1/2.7程度であった(赤外
吸収スペクトル分析により、C−H結合を示す吸光スペ
クトル強度の和から算出)。
【0025】発明者は、モノシラン系化合物と有機シラ
ン系化合物との流量比による、ウェットエッチング速度
の変化に着目し測定を実施した。図3は、上記のSIN
膜の形成と同様の条件で、HMDSとSiH4 との総流
量は変えずに、これらの流量比(HMDS[mol]/
(HMDS[mol]+SiH4 [mol]))を変化
させて、6:1BOEによるウェットエッチング速度を
測定した結果のグラフである。図示のように、流量比が
0%から約20%までの間では、流量比の増加とともに
ウェットエッチング速度は減少し、流量比=約20%で
ウェットエッチング速度=5オングストローム/min
以下となった後は、流量比を増加してもウェットエッチ
ング速度の有意な変化はみられなかった。
ン系化合物との流量比による、ウェットエッチング速度
の変化に着目し測定を実施した。図3は、上記のSIN
膜の形成と同様の条件で、HMDSとSiH4 との総流
量は変えずに、これらの流量比(HMDS[mol]/
(HMDS[mol]+SiH4 [mol]))を変化
させて、6:1BOEによるウェットエッチング速度を
測定した結果のグラフである。図示のように、流量比が
0%から約20%までの間では、流量比の増加とともに
ウェットエッチング速度は減少し、流量比=約20%で
ウェットエッチング速度=5オングストローム/min
以下となった後は、流量比を増加してもウェットエッチ
ング速度の有意な変化はみられなかった。
【0026】また、発明者は、流量比による炭素含有量
の変化を赤外吸収スペクトル分析により測定した。図4
は、流量比=0%、23%、46%、100%における
吸光強度の波数分布の測定結果のグラフである。図示の
ように、C−H結合を示すスペクトルは、流量比が大き
い程、ピークがはっきりし、炭素含有量が増加している
ことが確認できた。これらのピークの値から炭素含有量
を定量的に求めることができる。
の変化を赤外吸収スペクトル分析により測定した。図4
は、流量比=0%、23%、46%、100%における
吸光強度の波数分布の測定結果のグラフである。図示の
ように、C−H結合を示すスペクトルは、流量比が大き
い程、ピークがはっきりし、炭素含有量が増加している
ことが確認できた。これらのピークの値から炭素含有量
を定量的に求めることができる。
【0027】また、発明者は、流量比が増加するほど段
差被覆性が劣化することを確認した(測定は、走査型電
子顕微鏡を使用)。この段差被覆性は、SIN膜の形成
温度、電力量などの条件で変動するが、HMDSを混合
しない場合の段差被覆性と比較した場合、上記のSIN
膜の形成条件では、流量比が10%〜50%程度であれ
ば、有意な差が無いことが確認された。
差被覆性が劣化することを確認した(測定は、走査型電
子顕微鏡を使用)。この段差被覆性は、SIN膜の形成
温度、電力量などの条件で変動するが、HMDSを混合
しない場合の段差被覆性と比較した場合、上記のSIN
膜の形成条件では、流量比が10%〜50%程度であれ
ば、有意な差が無いことが確認された。
【0028】本発明は、上記の実施例に限定されるもの
ではなく、変形が可能である。
ではなく、変形が可能である。
【0029】例えば、上記実施例では、SiN膜の成膜
にあたって、モノシラン系化合物としてSiH4 を用い
たが、Si2 H6 、Si3 H8 、若しくはSiCl2 H
2 、または、これらのモノシラン系化合物の混合物を使
用しても同様な成膜が可能である。また、有機シラン系
化合物として(CH3 )3 SiNHSi(CH3 )3を
用いたが、(CH3 )2 SiN(CH3 )2 、または、
これらの有機シラン系化合物の混合物を使用しても同様
な成膜が可能である。また、窒素化合物としてNH3 を
用いたが、N2 、または、これらの窒素化合物の混合物
を使用しても同様な成膜が可能である。
にあたって、モノシラン系化合物としてSiH4 を用い
たが、Si2 H6 、Si3 H8 、若しくはSiCl2 H
2 、または、これらのモノシラン系化合物の混合物を使
用しても同様な成膜が可能である。また、有機シラン系
化合物として(CH3 )3 SiNHSi(CH3 )3を
用いたが、(CH3 )2 SiN(CH3 )2 、または、
これらの有機シラン系化合物の混合物を使用しても同様
な成膜が可能である。また、窒素化合物としてNH3 を
用いたが、N2 、または、これらの窒素化合物の混合物
を使用しても同様な成膜が可能である。
【0030】また、上記実施例ではSiN膜の成膜につ
いて示したが、上記実施例の混合ガスに更にNOまたは
NO2 などの窒素酸化物を加えれば、エッチング速度の
選択が可能であり、低含有炭素量かつ良好な段差被覆性
を有するSION膜の成膜ができる。このSION膜の
成膜にあたって、モノシラン系化合物、有機シラン化合
物、および窒素化合物の選択は、SIN膜の成膜の場合
と同様の変形が可能である。
いて示したが、上記実施例の混合ガスに更にNOまたは
NO2 などの窒素酸化物を加えれば、エッチング速度の
選択が可能であり、低含有炭素量かつ良好な段差被覆性
を有するSION膜の成膜ができる。このSION膜の
成膜にあたって、モノシラン系化合物、有機シラン化合
物、および窒素化合物の選択は、SIN膜の成膜の場合
と同様の変形が可能である。
【0031】本発明の膜形成方法に使用可能な反応装置
については、基板を収容する反応容器と、モノシラン系
化合物、有機シラン系化合物、および窒素化合物とを含
む混合ガス、または、この混合ガスに更に窒素酸化物を
加えた混合ガスをこの反応容器に導入可能な導入系と、
この混合ガスに高周波を印加する電極とを有するPEC
VD装置である限り特に制限されない。例えば、上記実
施例では、プラズマ電極構造が平行平板型の装置を用い
たが、コイル放電型などのプラズマ電極構造を備えるP
ECVD装置を使用しても、同様の成膜が可能である。
については、基板を収容する反応容器と、モノシラン系
化合物、有機シラン系化合物、および窒素化合物とを含
む混合ガス、または、この混合ガスに更に窒素酸化物を
加えた混合ガスをこの反応容器に導入可能な導入系と、
この混合ガスに高周波を印加する電極とを有するPEC
VD装置である限り特に制限されない。例えば、上記実
施例では、プラズマ電極構造が平行平板型の装置を用い
たが、コイル放電型などのプラズマ電極構造を備えるP
ECVD装置を使用しても、同様の成膜が可能である。
【0032】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の膜
形成方法によれば、モノシラン系化合物と(CH3)3
SiNHSi(CH3)3および(CH3)3SiN
(CH3)2から選ばれた少なくとも1種類の有機シラ
ン系化合物と窒素化合物とからなる混合ガス、または更
に窒素酸化物を加えた混合ガスを用いて、プラズマCV
DによりSiN膜またはSiON膜を形成するので、
(1)モノシラン系化合物と窒素化合物とからなる混合
ガス、または更に窒素酸化物を加えた混合ガスを用い
た、プラズマCVDによるSiN膜またはSiON膜で
の高エッチング速度、および、(2)有機シラン系化合
物と窒素化合物とからなる混合ガス、または更に窒素酸
化物を加えた混合ガスを用いた、プラズマCVDによる
SiN膜またはSiON膜での段差被覆性の悪さおよび
多量の炭素樹脂の生成を克服して、低温下で、エッチン
グ速度の選択が可能であり、低含有炭素量かつ良好な段
差被覆性を有するSIN膜あるいはSION膜を形成す
ることができる。
形成方法によれば、モノシラン系化合物と(CH3)3
SiNHSi(CH3)3および(CH3)3SiN
(CH3)2から選ばれた少なくとも1種類の有機シラ
ン系化合物と窒素化合物とからなる混合ガス、または更
に窒素酸化物を加えた混合ガスを用いて、プラズマCV
DによりSiN膜またはSiON膜を形成するので、
(1)モノシラン系化合物と窒素化合物とからなる混合
ガス、または更に窒素酸化物を加えた混合ガスを用い
た、プラズマCVDによるSiN膜またはSiON膜で
の高エッチング速度、および、(2)有機シラン系化合
物と窒素化合物とからなる混合ガス、または更に窒素酸
化物を加えた混合ガスを用いた、プラズマCVDによる
SiN膜またはSiON膜での段差被覆性の悪さおよび
多量の炭素樹脂の生成を克服して、低温下で、エッチン
グ速度の選択が可能であり、低含有炭素量かつ良好な段
差被覆性を有するSIN膜あるいはSION膜を形成す
ることができる。
【0033】したがって、本発明の膜形成方法によって
形成されたSIN膜またはSION膜を用いると、良好
な段差被覆性、低レベルの炭素含有量、および、低エッ
チング速度などの特性により、半導体装置の保護効果を
高めることができる。また、半導体素子などの薄膜形状
加工時のマスクなどの加工犠牲膜として使用すると、良
好な段差被覆形状と高いエッチング選択性とにより、微
細加工が可能となる。
形成されたSIN膜またはSION膜を用いると、良好
な段差被覆性、低レベルの炭素含有量、および、低エッ
チング速度などの特性により、半導体装置の保護効果を
高めることができる。また、半導体素子などの薄膜形状
加工時のマスクなどの加工犠牲膜として使用すると、良
好な段差被覆形状と高いエッチング選択性とにより、微
細加工が可能となる。
【0034】
【図1】本発明の実施例によるSIN膜の形成の説明図
(断面図)である。
(断面図)である。
【図2】実施例で使用のPECVD装置の概略構成図で
ある。
ある。
【図3】有機シラン化合物とモノシラン化合物との流量
比に対するウェットエッチング速度の依存性を示すグラ
フである。
比に対するウェットエッチング速度の依存性を示すグラ
フである。
【図4】HMDSとモノシランとの流量比に対する赤外
吸収スペクトル分布の依存性を示すグラフである。
吸収スペクトル分布の依存性を示すグラフである。
1…反応室、2…反応容器、3,4…電極、5…基板、
51…SIN膜、6,61,62…配管、7…ヒータ、
8,10…高周波電源、9,11…インピーダンスマッ
チング回路、21…液体収納器、22…流量制御器。
51…SIN膜、6,61,62…配管、7…ヒータ、
8,10…高周波電源、9,11…インピーダンスマッ
チング回路、21…液体収納器、22…流量制御器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田畑 篤 千葉県成田市新泉14−3野毛平工業団地 内 アプライド マテリアルズ ジャパ ン 株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−36269(JP,A) 1993年秋季 第54回応用物理学会学術 講演会講演予稿集 P.692
Claims (5)
- 【請求項1】 基板を収容する反応容器内において、モ
ノシラン系化合物、(CH 3 ) 3 SiNHSi(C
H 3 ) 3 および(CH 3 ) 3 SiN(CH 3 ) 2 から選
ばれた少なくとも1種類の有機シラン系化合物および窒
素化合物からなる混合ガスに高周波電力を印加してプラ
ズマを発生させるステップと、 このプラズマ放電エネルギにより混合ガスを励起させて
反応生成物を前記基板上に堆積させるステップと、 を備えることを特徴とする膜形成方法。 - 【請求項2】 前記混合ガスは更に窒素酸化物を含む、
ことを特徴とする請求項1記載の膜形成方法。 - 【請求項3】 前記モノシラン系化合物は、SiH4、
Si2H6、Si3H8、およびSiCl2H2から選
ばれた少なくとも1種類の化合物である、ことを特徴と
する請求項1記載の膜形成方法。 - 【請求項4】 前記窒素化合物は、NH3およびN2か
ら選ばれた少なくとも1種類の化合物である、ことを特
徴とする請求項1記載の膜形成方法。 - 【請求項5】 前記窒素酸化物は、NOおよびNO2か
ら選ばれた少なくとも1種類の化合物である、ことを特
徴とする請求項2記載の膜形成方法。
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