JPS63104340A - Method for forming silicon nitride film - Google Patents
Method for forming silicon nitride filmInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はプラズマを用いて、低温で窒化シリコン膜を成
膜する方法、特に良質な窒化シリコン膜を高速に堆積し
、しかも界面準位の少ない半導体・窒化シリコン膜界面
を形成する方法に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention describes a method for depositing a silicon nitride film at low temperature using plasma, in particular, a method for depositing a high-quality silicon nitride film at high speed, and also for reducing the interface level. The present invention relates to a method of forming a semiconductor/silicon nitride film interface with a small number of interfaces.
従来、窒化シリコン膜の形成方法として広く用いられて
いる高周波プラズマＣｖＤ法は、 １３．５６Ｍｔ（ｚ
の高周波のグロー放電により原料ガスを分解し、基板上
に窒化シリコン膜を形成する成膜法である。Conventionally, the high-frequency plasma CvD method, which has been widely used as a method for forming silicon nitride films, has a production rate of 13.56 Mt (z
This is a film formation method in which a source gas is decomposed by high-frequency glow discharge to form a silicon nitride film on a substrate.
原料ガスとしてはＳｉＨ，、ＮＨ，、Ｎ２などの混合ガ
スが用いられる。本成膜法は通常の条件でもその堆積速
度は３０ｎｍ／ｍｉｎが得られ、高速でまた、比較的大
面積化が容易であるという特徴を持っている。A mixed gas of SiH, NH, N2, etc. is used as the raw material gas. This film-forming method has the characteristics that a deposition rate of 30 nm/min can be obtained even under normal conditions, and that it is fast and can be relatively easily formed into a large area.
特にＳｉＨ４とＮＨ，とは比較的分解しやすいため、低
い放電電力で膜形成が可能であり、良質な界面が形成で
きる。例えば、この窒化シリコン膜をゲート絶縁膜とし
て用いた非晶質シリコン薄膜トランジスタでは移動度０
．５ａｆ／Ｖ−ｓｅｃが得られる。この値は非晶質シリ
コン薄膜トランジスタとしては比較的大きな値である。In particular, since SiH4 and NH are relatively easy to decompose, a film can be formed with low discharge power, and a high-quality interface can be formed. For example, in an amorphous silicon thin film transistor using this silicon nitride film as a gate insulating film, the mobility is 0.
．． 5af/V-sec is obtained. This value is relatively large for an amorphous silicon thin film transistor.
しかし、窒化シリコン膜中に含まれる水素量が多く、高
電界を印加すると膜中の水素に関係したと思われるトラ
ップが発生し、このトラップに電子が捕獲されるなど、
絶縁膜としての特性の安定性に問題がある。この窒化シ
リコン膜をゲート絶縁膜として用いた薄膜トランジスタ
はスレッシュホールド電圧のドリフトが起こる等、特性
の不安定性がａ測されている。However, the amount of hydrogen contained in the silicon nitride film is large, and when a high electric field is applied, traps are generated that are thought to be related to the hydrogen in the film, and electrons are captured in these traps.
There is a problem with the stability of the properties as an insulating film. Thin film transistors using this silicon nitride film as a gate insulating film have been found to have unstable characteristics, such as threshold voltage drift.
窒化シリコン膜中の水素を減らす方法として、ＮＨ３ガ
スの代わりにＮ２ガスを使うことが提案されている（例
えば、ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス（
Ｊ、ＡｐｐＬ、Ｐｈｙｓ、５３（１９８２）５６３０）
）、 シかし、Ｎ２ガスの解離エネルギーが大きいため
、窒化シリコン膜の成膜に大きな放電電力を必要とし、
従来の高周波プラズマＣＶＤ法ではそのため界面の特性
が悪くなり、また、堆積速度も５ｉｌ１４の流量が小さ
いため、遅いという欠点がある。It has been proposed to use N2 gas instead of NH3 gas as a method to reduce hydrogen in silicon nitride films (for example, Journal of Applied Physics (
J, AppL, Phys, 53 (1982) 5630)
) However, because the dissociation energy of N2 gas is large, a large amount of discharge power is required to form a silicon nitride film.
The conventional high-frequency plasma CVD method therefore has the disadvantage that the interface properties are poor and the deposition rate is slow because the flow rate of 5il14 is small.
一方、マイクロ波を用いたプラズマＣＶＤ法として、最
近電子サイクロトロン共鳴によるマイクロ波放電によっ
て生成した高密度プラズマによりＮ２ガスを励起あるい
は分解し、生成したイオン等の活性種を発散磁界の作用
を用いて成膜室に引き出し、基板近傍に導入されるＳｉ
Ｈ４ガスを分解し、低温で窒化シリコン薄膜を付着させ
る、いわゆるＥＣＲプラズマＣＶＤ法の研究が活発化し
ている（例えば、特開昭５７−１３３６３６号公報）。On the other hand, as a plasma CVD method using microwaves, N2 gas is excited or decomposed by high-density plasma generated by microwave discharge due to electron cyclotron resonance, and active species such as generated ions are released using the action of a divergent magnetic field. Si is drawn out into the film forming chamber and introduced near the substrate.
Research on the so-called ECR plasma CVD method, which decomposes H4 gas and deposits a silicon nitride thin film at a low temperature, is being actively conducted (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 133636/1983).
ＥＣＲプラズＶ ＣＶＤ法は、低温で比較的良質な窒化
シリコン薄膜が得られ、しかも界面に発生するダメージ
は比較的小さいことから、ＩＣにおけるパッシベーショ
ン等の低温プロセスや非晶質シリコン薄膜トランジスタ
のゲート絶縁膜への応用が期待されている。ＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ法の場合、窒素源としてＮ２を用いても、高
密度プラズマと基板との位置が分離されているため、基
板に大きなダメージを与えることが無いという特徴があ
る。ECR Plas V The CVD method can obtain relatively high-quality silicon nitride thin films at low temperatures, and the damage that occurs at interfaces is relatively small, so it is suitable for low-temperature processes such as passivation in ICs and gate insulating films of amorphous silicon thin film transistors. It is expected that it will be applied to In the case of the ECR plasma CVD method, even if N2 is used as a nitrogen source, the high-density plasma and the substrate are separated, so the substrate is not seriously damaged.
しかし、ＥＣＲ法は、成膜の真空度が１０””Ｐａ程度
で、高真空であるため、流しうる原料ガスの流量が小さ
く、その堆積速度は最大１０ｒｖ＋／ｍｉｎ程度と遅い
。また、堆積面積に関しても、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装
置では現在のところ２０ｃ１１φ程度である。更に大面
積化するためには巨大な磁石が必要になり、実用的でな
い、従って、 ＨＣＲプラズマＣＶＤ法は大面積化には
適さない。However, in the ECR method, the degree of vacuum for film formation is about 10"" Pa, which is a high vacuum, so the flow rate of the raw material gas that can be passed is small, and the deposition rate is slow at a maximum of about 10 rv+/min. Furthermore, the deposition area is currently about 20c11φ in an ECR plasma CVD apparatus. In order to further increase the area, a huge magnet is required, which is impractical. Therefore, the HCR plasma CVD method is not suitable for increasing the area.
さらに磁界を用いずにマイクロ波のエネルギーにてプラ
ズマを発生させることにより、成膜をするマイクロ波プ
ラズマＣＶＤ法もある。このマイクロ波プラズマＣＶＤ
法では、プラズマをキャビティ内で発生させ、キャビテ
ィと隣接して設けられた試料室中に試料基板が設置され
る。キャビティは用いるマイクロ波の周波数に共振する
ように設計されている。入射してきたマイクロ波のエネ
ルギーによりＮ２ガスを放電し、Ｎ２分子を分解励起し
、Ｎの活性種を生成する。活性種は導入窓を通して試料
室に導入される。ＳｉＨ４ガスは、別に試料室に導入し
、Ｎの活性種とのラジカル反応により窒化膜を形成する
。あるいは、直接原料ガスをキャビティに導入して分解
し、分解生成物を試料室に導き薄膜を形成しても良い。Furthermore, there is also a microwave plasma CVD method in which a film is formed by generating plasma using microwave energy without using a magnetic field. This microwave plasma CVD
In this method, plasma is generated within a cavity, and a sample substrate is placed in a sample chamber provided adjacent to the cavity. The cavity is designed to resonate at the microwave frequency used. The energy of the incident microwave discharges the N2 gas, decomposes and excites the N2 molecules, and generates active species of N. Activated species are introduced into the sample chamber through the introduction window. SiH4 gas is separately introduced into the sample chamber and forms a nitride film through a radical reaction with the active species of N. Alternatively, the source gas may be directly introduced into the cavity and decomposed, and the decomposition products may be introduced into the sample chamber to form a thin film.
マイクロ波プラズマＣＶＤ法は放電部と成膜部が空間的
に分離しているため、窒化シリコン膜にはプラズマダメ
ージが発生せず、比較的良質な窒化シリコン薄膜が得ら
れる。In the microwave plasma CVD method, since the discharge part and the film forming part are spatially separated, plasma damage does not occur in the silicon nitride film, and a silicon nitride thin film of relatively good quality can be obtained.
しかし、窒化シリコン薄膜の堆積速度は、ＥＣＲよりも
遅く、５止／ｗｉｎ程度である。However, the deposition rate of a silicon nitride thin film is slower than ECR, and is about 5 stops/win.
ところで液晶ディスプレイ用の薄膜トランジスタにおけ
るゲート絶縁膜やパッシベーション膜への応用を考えた
場合に、薄膜トランジスタの特性は窒化シリコンと半導
体間の界面特性に支配されていることから下地にダメー
ジを与えないように窒化シリコン膜を形成することが重
要である。また、窒化シリコン膜自体の膜質もよいもの
でなければならない、その膜質は、薄膜トランジスタの
スレッシュホールド電圧のドリフトが起こり難いような
シリコンと窒素の比が化学量論的組成に近く、含有水素
量が少ない膜が望ましい。さらに事業化、量産化を考え
ると、スループットの点から薄膜の堆積速度が速い必要
がある。By the way, when considering application to gate insulating films and passivation films in thin film transistors for liquid crystal displays, the characteristics of thin film transistors are governed by the interface characteristics between silicon nitride and semiconductors, so nitriding is necessary to avoid damaging the underlying material. It is important to form a silicon film. In addition, the quality of the silicon nitride film itself must be good.The quality of the film should be such that the ratio of silicon to nitrogen is close to the stoichiometric composition, which makes it difficult for the threshold voltage of the thin film transistor to drift, and the amount of hydrogen contained is low. Fewer membranes are desirable. Furthermore, considering commercialization and mass production, the deposition rate of thin films must be fast from the viewpoint of throughput.
そこで、従来の窒化シリコン膜の成膜方法では。Therefore, in the conventional method of forming a silicon nitride film.
良質な窒化シリコン膜を高速にかつ界面の特性が良く堆
積させることができないという問題点を本発明により解
決しようとするものである。The present invention attempts to solve the problem that a high-quality silicon nitride film cannot be deposited at high speed and with good interface characteristics.
本発明の窒化シリコン膜の成膜方法は、少なくともシリ
コン原子を含むガス分子と窒素原子を含むガス分子とを
それぞれ独立したマイクロ波放電により分解し、各々の
分解生成種を前記マイクロ波放電により形成されている
プラズマの外に導き、試料基板の近傍で前記分解生成種
を混合、反応させ、前記Ｊ、ｌ； ＋Ｆｊ、上に窒化シ
リコン膜を成長させることを特徴としている。The method for forming a silicon nitride film of the present invention includes decomposing gas molecules containing at least silicon atoms and gas molecules containing nitrogen atoms by independent microwave discharge, and forming each decomposition product species by the microwave discharge. The method is characterized in that the decomposed species are mixed and reacted in the vicinity of the sample substrate, and a silicon nitride film is grown on the J, l; +Fj.
窒化シリコン膜を成膜するための原料ガスとして、通常
シリコンの原料としては５ｉｌｌ。が用いられ、窒素の
原料としてはＮＨ３やＮ２が用いられている。As a raw material gas for forming a silicon nitride film, 5ill is normally used as a raw material for silicon. is used, and NH3 and N2 are used as nitrogen raw materials.
一般に薄膜形成に用いられる原料ガスの物理的。The physical nature of the raw material gases commonly used in thin film formation.
化学的性質は多種多様である。例えば、 ５ｉｔ１４は
結合エネルギーが比較的小さく、放電により分解し易い
が、Ｎ２は結合エネルギーが大きく分解し難い。Chemical properties vary widely. For example, 5it14 has a relatively small binding energy and is easily decomposed by discharge, but N2 has a large binding energy and is difficult to decompose.
もし、従来の高周波プラズマＣＶＤ法のようにＳｉＨ。If SiH is used as in the conventional high frequency plasma CVD method.
とＮ２との混合ガスを放電分解して窒化シリコン薄暎を
作る場合には、Ｎ２が分解するような大きな放電電力で
形成する必要があるが、この放電電力の大きさは５ｉ１
１．の分解に適した値からはずれており、極端な場合に
は窒化シリコンの表面が白く濁ってしまう。しかし、５
ｉ１１．とＮ２とをそれぞれ別の放電により分解するな
らば、各々のガスを最適な放電電力で分解できる。従っ
て、成膜の自由度が増え、成膜条件の最適化により良い
膜質の膜が得られるようになる。When producing silicon nitride thin film by discharging and decomposing a mixed gas of
1. It deviates from the value suitable for decomposition, and in extreme cases, the surface of silicon nitride becomes cloudy white. However, 5
i11. If N2 and N2 are decomposed by separate discharges, each gas can be decomposed with optimal discharge power. Therefore, the degree of freedom in film formation increases, and a film of good quality can be obtained by optimizing film formation conditions.
原料ガスを分解する方法として、２．４５ＧＨｚのマイ
クロ波放電を用いる理由は以下の通りである。The reason why 2.45 GHz microwave discharge is used as a method for decomposing the raw material gas is as follows.
シリコンを含むガスと窒素を含むガスとを空間的に分離
した異なる放電プラズマで分解するためには、プラズマ
領域をある特定の場所に閉じ込めておき、プラズマ同士
の相互作用を防ぐ必要がある。In order to decompose a silicon-containing gas and a nitrogen-containing gas using different discharge plasmas that are spatially separated, it is necessary to confine the plasma region to a specific location and prevent the plasmas from interacting with each other.
直流放電や高周波放電では、放電電極から外側にプラズ
マが広がり易い性質があり、本発明の成膜法では使用し
にくい。一方マイクロ波放電は、キャビティの中で放電
させるが、キャビティから分解生成種を取り出す窓の大
きさがマイクロ波の波長より小さければキャビティから
マイクロ波は漏洩せず、プラズマも外部に広がらない。In direct current discharge and high frequency discharge, plasma tends to spread outward from the discharge electrode, making it difficult to use in the film forming method of the present invention. On the other hand, in microwave discharge, electric discharge occurs inside a cavity, but if the size of the window that takes out the decomposed species from the cavity is smaller than the wavelength of the microwave, the microwave will not leak from the cavity and the plasma will not spread to the outside.
従って、マイクロ波放電を用いた方がプラズマを閉じ込
め易い。また、得られるプラズマの密度もマイクロ波放
電の方が高密度が得られ易いといわれており、Ｎ２など
の分解し這いガスも容易に分解できるため本発明の窒化
膜の成膜方法にはマイクロ波放電が適している。Therefore, it is easier to confine plasma using microwave discharge. Furthermore, it is said that it is easier to obtain a higher plasma density with microwave discharge, and decomposed gases such as N2 can also be easily decomposed. Wave discharge is suitable.
堆積速度については、各原料ガスを総てマイクロ波放電
により分解しているため、堆積速度は高周波放電プラズ
マＣＶＤ法と同程度あるいはそれ以上の大きさが得られ
る。また、成膜時の真空度は通常のプラズマダメージと
同一条件で成膜可能であり、ＢＣＲ法のように排気ポン
プの能力によってガス流量が制限されるようなことはな
い。励起用ガスを励起し、その励起種の持つエネルギー
により他のガスを分解し、窒化シリコン膜を成膜するＥ
ＣＲ法に代表されるような方法と比較して、大きな堆積
速度が得られることが本発明成膜方法の大きな長所であ
る。Regarding the deposition rate, since all of the raw material gases are decomposed by microwave discharge, a deposition rate comparable to or higher than that of the high-frequency discharge plasma CVD method can be obtained. Further, the degree of vacuum during film formation can be the same as that for normal plasma damage, and unlike the BCR method, the gas flow rate is not limited by the capacity of the exhaust pump. E, which excites the excitation gas and decomposes other gases with the energy of the excited species to form a silicon nitride film.
A great advantage of the film forming method of the present invention is that a high deposition rate can be obtained compared to methods such as the CR method.
もう一つの特徴は、プラズマによる原料ガスの分解位置
と窒化シリコン薄膜の成膜位置とが空間的に分離してい
る点にある。分解位置と成膜位置とを空間的に分離する
ことにより、大きなマイクロ波電力によりプラズマを発
生させても、成長膜面が高エネルギー粒子に曝されるこ
とがなく、成長薄膜や下地面にはプラズマダメージが発
生しない。従って、得られる窒化シリコン膜の膜質がよ
く、界面特性もよくなる。Another feature is that the position where the source gas is decomposed by the plasma and the position where the silicon nitride thin film is formed are spatially separated. By spatially separating the decomposition position and the film-forming position, even if plasma is generated using large microwave power, the surface of the growing film will not be exposed to high-energy particles, and the growing thin film or underlying surface will not be exposed to high-energy particles. No plasma damage occurs. Therefore, the quality of the silicon nitride film obtained is good and the interface properties are also good.
以下に本発明のマイクロ波プラズマＣＶＤ法による窒化
シリコン膜の成膜方法の実施例について述べる。Examples of the method of forming a silicon nitride film using the microwave plasma CVD method of the present invention will be described below.
第１図は本発明窒化シリコン膜の成膜方法の実施に用い
たマイクロ波プラズマＣｖＤ装置の断面図である。第１
図において、この装置は基本的に複数のキャビティ５，
６と、一つの成膜室Ｉ３とからなっている。各キャビテ
ィ５，６にそれぞれ接続された導波管１，２はマイクロ
波電源を有している。２つのマイクロ波電源は図示され
ていないが、発振周波数２，４５０）Ｉｚのマグネトロ
ンにより発生したマイクロ波電力がアイソレータ、マイ
クロ波電力計及び整合器を通じて導波管１と２とに導か
れている。本実施例では用いたマイクロ波源に定格１．
３に−と５００ｖのものを用いている。各マイクロ波電
力は石英製マイクロ波導入窓３および４を通して、各キ
ャビティ５，６に導かれる。このキャビティ５９６はマ
イクロ波のエネルギーにより加熱されるため、冷却水導
入ロアから導入された冷却水により冷却され、冷却水は
冷却水排気口８から排出される。ここで用いたキャビテ
ィは直方体で、内寸が５５ Ｘ ２３０ Ｘ １９０で
ある。直方体のキャビティを用いることにより２つのキ
ャビティを近づけて設置することができ、成膜室１３で
の分解生成種の混合が容易になる利点がある。キャビテ
ィ５，６において、原料ガス導入口９からＮ２ガスを、
原料ガス導入口ＩＯより５ｉ）Ｌ、ガスをそれぞれ導入
し、マイクロ波のエネルギーによりプラズマを発生させ
、原料ガスを分解し、分解生成種を生成する０分解生成
種は各キャビティ５，６に設けられている窓１１，１２
を通して成膜室１３に導かれる。成膜室１３には基板ホ
ルダー１４の上に試料基板１５が固定されており、基板
ホルダー１４に内蔵されているヒータ（図示略）に通電
することにより間接的に試料基板１５を加熱する。FIG. 1 is a cross-sectional view of a microwave plasma CVD apparatus used to carry out the method of forming a silicon nitride film of the present invention. 1st
In the figure, this device basically consists of a plurality of cavities 5,
6 and one film forming chamber I3. Waveguides 1 and 2 connected to each cavity 5 and 6 respectively have a microwave power source. Although the two microwave power sources are not shown, microwave power generated by a magnetron with an oscillation frequency of 2,450) Iz is guided to waveguides 1 and 2 through an isolator, a microwave power meter, and a matching box. . In this example, the microwave source used had a rating of 1.
3 - and 500v are used. Each microwave power is guided to each cavity 5, 6 through quartz microwave introduction windows 3 and 4. Since this cavity 596 is heated by microwave energy, it is cooled by the cooling water introduced from the cooling water introduction lower, and the cooling water is discharged from the cooling water exhaust port 8. The cavity used here was a rectangular parallelepiped, with internal dimensions of 55 x 230 x 190. By using a rectangular parallelepiped cavity, the two cavities can be installed close to each other, which has the advantage of facilitating mixing of the decomposition products in the film forming chamber 13. In the cavities 5 and 6, N2 gas is introduced from the raw material gas inlet 9.
5i) L and gas are respectively introduced from the raw material gas inlet IO, plasma is generated by microwave energy, the raw material gas is decomposed, and decomposition product species are generated.0 Decomposition product species are provided in each cavity 5 and 6. Windows 11 and 12
The film is guided to the film forming chamber 13 through the film. A sample substrate 15 is fixed on a substrate holder 14 in the film forming chamber 13, and the sample substrate 15 is indirectly heated by energizing a heater (not shown) built in the substrate holder 14.
２つのキャビティ５，６内に生成した分解生成種は成膜
室１３に導かれ、その内部で混合され、ラジカル反応及
び表面化学反応により試料基板１５の表面に窒化シリコ
ン薄膜を形成する。不用のガスは排気口１６から排気ポ
ンプにより排気される。The decomposed species generated in the two cavities 5 and 6 are led to the film forming chamber 13, mixed therein, and form a silicon nitride thin film on the surface of the sample substrate 15 by radical reaction and surface chemical reaction. Unnecessary gas is exhausted from the exhaust port 16 by an exhaust pump.
この成膜装置を用いて行った本発明の窒化シリコン膜の
成膜方法の実施例について述べる。まず、成膜室１３を
１０−’Ｐａ以下まで排気したのち、原料ガスとして窒
素ガスをキャビティ５に、水素希釈１０％シランガスを
キャビティ６に導入する。真空度６Ｐａ、窒素ガス流量
１１００３ＣＣ，１０％シラン流量１００ＳＣＣに、基
板温度２５０℃、キャビティに導入する２、４５ＧＨｚ
のマイクロ波電力は窒素ガスに対して６００１゜シラン
に対して５０Ｗである。この条件では窒化シリコン膜の
堆積速度は６０ｎｍ／ｗｉｎであった。得られた窒化シ
リコンのＳｉとＮの原子数比を測定するとほぼ化学量論
的組成である１、３であった。また、バッファドフッ酸
による窒化シリコン膜のエツチング速度は４ ｎ＋ｍ／
ｗｉｎであり、熱分解（１，Ｖ［ｌによって堆積した良
質な窒化シリコン膜と同程度である。An example of the method for forming a silicon nitride film of the present invention performed using this film forming apparatus will be described. First, the film forming chamber 13 is evacuated to 10 −'Pa or lower, and then nitrogen gas and hydrogen-diluted 10% silane gas are introduced into the cavity 6 as source gases. Vacuum degree 6Pa, nitrogen gas flow rate 11003CC, 10% silane flow rate 100SCC, substrate temperature 250℃, 2.45GHz introduced into the cavity.
The microwave power of is 6001° for nitrogen gas and 50 W for silane. Under these conditions, the deposition rate of the silicon nitride film was 60 nm/win. When the atomic ratio of Si to N of the obtained silicon nitride was measured, it was found to be 1.3, which is a nearly stoichiometric composition. In addition, the etching rate of silicon nitride film with buffered hydrofluoric acid is 4 n+m/
win, and is comparable to a good quality silicon nitride film deposited by thermal decomposition (1, V[l).
従って、本発明の成膜方法で成膜した窒化シリコン膜の
膜質がよいといえる。Therefore, it can be said that the quality of the silicon nitride film formed by the film forming method of the present invention is good.
また、活性層であるアモルファスシリコンを高周波プラ
ズマＣＶＤ法で、ゲート絶縁膜である窒化シリコン膜を
本発明の成膜法を用いて薄膜トランジスタを試作したと
ころ、電界効果移動度が０．７ｃｘｌ／’Ｊ−ｇｅ（−
となり、また特性のドリフトが見られないことから１本
発明成膜法により得られた窒化シリコン膜の膜質は良質
であり、界面特性も良いことが分かる。In addition, when a thin film transistor was prototyped using amorphous silicon, which is the active layer, by high-frequency plasma CVD and a silicon nitride film, which is the gate insulating film, by the film-forming method of the present invention, the field effect mobility was 0.7 cxl/'J. -ge(-
Since no drift in characteristics is observed, it can be seen that the quality of the silicon nitride film obtained by the film forming method of the present invention is of good quality and the interface characteristics are also good.
以上実施例では原料ガスとして、ＳｉＨ４とＮ２を用い
たが、ＳｉＦ４．Ｓｉ、Ｆ、、ＮＨ，、ＮＦ３などのガ
スあるいはこれらの混合ガスを用いても良い。また、原
料ガスを分解するマイクロ波放電を２つ用いたが、３つ
以上の放電を利用し、３種類以上のガスを分解しても良
い。また分解するガスは、必ずしも原料ガスに限らず、
例えば水素やアルゴンのように成膜を助けるようなガス
を利用しても良い。キャビティの形状は直方体に限らず
、円柱状でも良い。In the above embodiments, SiH4 and N2 were used as source gases, but SiF4. Gases such as Si, F, NH, NF3 or a mixture thereof may be used. Furthermore, although two microwave discharges are used to decompose the raw material gas, three or more discharges may be used to decompose three or more types of gas. In addition, the gas to be decomposed is not necessarily limited to raw material gas,
For example, a gas that aids film formation, such as hydrogen or argon, may be used. The shape of the cavity is not limited to a rectangular parallelepiped, but may be cylindrical.
以上のように本発明によれば、各原料ガスを２つ以上の
マイクロ波放電により分解し、がっこれら放電領域から
基板を空間的に分離し、窒化シリコン薄膜を成膜して良
質な窒化シリコン膜を高速にかつ界面の特性が良く堆積
させることができる効果を有するものである。As described above, according to the present invention, each source gas is decomposed by two or more microwave discharges, the substrate is spatially separated from these discharge regions, and a silicon nitride thin film is formed to produce high-quality nitride. This has the effect of depositing a silicon film at high speed and with good interface characteristics.
第１図は本発明の実施例に用いたマイクロ波プラズマＣ
ＶＤ装置の断面図である。
■、２．・・導波管 ３，４・・・マイクロ
波導入窓５．６・・・キャビティ ９．１０・・
・原料ガス導入口１１．１２・・・窓 １
３・・・成膜室１４・・・基板ホルダー １５・・
・試料基板１６・・・排気口Figure 1 shows the microwave plasma C used in the embodiment of the present invention.
It is a sectional view of a VD device. ■、2. ...Waveguide 3,4...Microwave introduction window 5.6...Cavity 9.10...
・Raw material gas inlet 11.12...Window 1
3... Film forming chamber 14... Substrate holder 15...
・Sample substrate 16...exhaust port
Claims (1)
子を含むガス分子とをそれぞれ独立したマイクロ波放電
により分解し、各々の分解生成種を前記マイクロ波放電
により形成されているプラズマの外に導き、試料基板の
近傍で前記分解生成種を混合、反応させ、前記基板上に
窒化シリコン膜を成長させることを特徴とする窒化シリ
コン膜の成膜方法。(1) decomposing gas molecules containing at least silicon atoms and gas molecules containing nitrogen atoms by independent microwave discharges, and guiding each decomposition product species to the outside of the plasma formed by the microwave discharges; A method for forming a silicon nitride film, characterized in that the decomposed species are mixed and reacted in the vicinity of a sample substrate, and a silicon nitride film is grown on the substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61250531A JPH0727899B2 (en) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | Method for forming silicon nitride film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61250531A JPH0727899B2 (en) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | Method for forming silicon nitride film |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63104340A true JPS63104340A (en) | 1988-05-09 |
| JPH0727899B2 JPH0727899B2 (en) | 1995-03-29 |
Family
ID=17209282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61250531A Expired - Lifetime JPH0727899B2 (en) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | Method for forming silicon nitride film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0727899B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01298725A (en) * | 1988-05-27 | 1989-12-01 | Hitachi Ltd | Thin film formation, apparatus therefor, and semiconductor element |
| JP2014075601A (en) * | 2005-12-20 | 2014-04-24 | Palo Alto Research Center Inc | Method for manufacturing semiconductor device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5432184A (en) * | 1977-08-18 | 1979-03-09 | Toshiba Corp | Forming apparatus for nitride coating |
| JPS62186527A (en) * | 1986-02-13 | 1987-08-14 | Canon Inc | Deposited film forming method |
-
1986
- 1986-10-20 JP JP61250531A patent/JPH0727899B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5432184A (en) * | 1977-08-18 | 1979-03-09 | Toshiba Corp | Forming apparatus for nitride coating |
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| JP2014075601A (en) * | 2005-12-20 | 2014-04-24 | Palo Alto Research Center Inc | Method for manufacturing semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0727899B2 (en) | 1995-03-29 |
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