(57)【要約】【課題】カバレッジが高く、絶縁耐圧が高いシリコン窒化膜を成膜する。【解決手段】真空槽２内に配置された触媒体１１を加熱し、真空槽２内にＳｉnＨ2n+2(ｎは１又は２)ガスと、ＮＨ3ガスと、Ｈ2ガスとを導入し、ＳｉnＨ2n+2ガスとＮＨ3ガスとＨ2ガスとを、加熱した触媒体１１に接触させて分解させてシリコン窒化膜を形成する。成膜時にＨ2ガスが添加されているので、段差に対する被覆性（カバレッジ）が高く、特に、１０Ｐａ未満の低圧で形成すると、絶縁耐圧も高いシリコン窒化膜を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽内に配置された触媒体を加熱し、
真空槽内にＳｉnＨ2n+2(ｎは１又は２)ガスとＮＨ3ガスとを導入し、
前記ＳｉnＨ2n+2(ｎは１又は２)ガスと前記ＮＨ3ガスとを前記触媒体に接触させて分解し、前記真空槽内に配置された成膜対象物表面にシリコン窒化膜を形成する薄膜形成方法であって、
前記真空槽内にＨ2ガスを導入し、前記真空槽内の圧力を１０Ｐａ未満にした状態で成膜するシリコン窒化膜形成方法。
【請求項２】
前記触媒体は、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａの少なくとも一種の金属から成る線状の触媒金属線であり、
前記触媒金属線に通電して加熱する請求項１記載のシリコン窒化膜形成方法。
【請求項３】
前記真空槽内部の前記Ｈ2ガスの分圧を、前記ＮＨ3ガスの分圧よりも高くした状態で、成膜する請求項１又は請求項２のいずれか１項記載のシリコン窒化膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒法を用いたシリコン窒化膜形成方法にかかり、特に、絶縁耐圧に優れたシリコン窒化膜を形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、成膜対象物を高温に加熱しなくても薄膜を形成できる技術として、触媒体を用いた触媒ＣＶＤ法が注目されている。
シリコン窒化膜は半導体装置や液晶表示装置の絶縁膜として用いられており、半導体装置、液晶表示装置等を成膜対象物とし、層間膜や保護膜としてシリコン窒化膜を形成する場合、それらの成膜対象物を高温に加熱することができないため、シリコン窒化膜を触媒ＣＶＤ法で形成する技術が注目されている。
【０００３】
下記特許文献１には、トリシリルアミン(ＳｉＨ3)3Ｎとアンモニアガスと水素ガスを用い、触媒ＣＶＤ法によってシリコン窒化膜を形成する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２５１８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術で形成されたシリコン窒化膜は、カバレッジは良好であるものの、絶縁耐圧が低く、層間膜として使用することが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、真空槽内に配置された触媒体を加熱し、真空槽内にＳｉnＨ2n+2(ｎは１又は２)ガスとＮＨ3ガスとを導入し、前記ＳｉnＨ2n+2(ｎは１又は２)ガスと前記ＮＨ3ガスとを前記触媒体に接触させて分解し、前記真空槽内に配置された成膜対象物表面にシリコン窒化膜を形成する薄膜形成方法であって、前記真空槽内にＨ2ガスを導入し、前記真空槽内の圧力を１０Ｐａ未満にした状態で成膜するシリコン窒化膜形成方法である。
本発明はシリコン窒化膜形成方法であって、前記触媒体は、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａの少なくとも一種の金属から成る線状の触媒金属線であり、前記触媒金属線に通電して加熱するシリコン窒化膜形成方法である。
本発明はシリコン窒化膜形成方法であって、前記真空槽内部の前記Ｈ2ガスの分圧を、前記ＮＨ3ガスの分圧よりも高くした状態で、成膜するシリコン窒化膜形成方法である。
【発明の効果】
【０００６】
水素ガスが添加されているので、段差に対する被覆性(カバレッジ)が高いシリコン窒化膜が得られる。特に、１０Ｐａ未満の低圧で形成すると、絶縁耐圧が高いシリコン窒化膜を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１の符号１は本発明の薄膜形成方法を実施できる成膜装置である。
この成膜装置１は真空槽２を有しており、真空槽２内には載置台３が配置されている。
真空槽２内の載置台３と対面する位置には導入ノズル５が配置されている。導入ノズル５はガス導入系８に接続されている。
導入ノズル５の載置台３に対面する面には複数の孔６が形成されており、ガス導入系８から導入ノズル５に原料ガスを供給すると、導入ノズル５の孔６から載置台３に向けて原料ガスが噴出される。
【０００８】
ここでは、原料ガスに、シラン(Ｓｉ1Ｈ4)ガスと、ＮＨ3ガスと、Ｈ2ガスが用いられており、各ガスが、それぞれ導入ノズル５内に導入されている。
導入ノズル５と載置台３の間には、触媒体１１が配置されている。
【０００９】
この触媒体１１はＷ(タングステン)から成る線状の触媒金属線であり、真空槽２の外部に配置された電源９によって、通電し、発熱させ、１６００℃以上２０００℃以下の温度（ここでは１７００℃）にする。
【００１０】
真空槽２には真空ポンプ１９が接続されており、真空槽２内を真空排気し、真空雰囲気を維持しながら成膜対象物２１を載置台３上に配置し、載置台３内部のヒータ４に通電し、成膜対象物２１を１００℃に昇温させる。成膜対象物２１の温度は、低い方がシリコン窒化膜(化学量論的組成はＳｉ3Ｎ4)のリーク電流が小さくなる。
【００１１】
次に、可変バルブ１８の開度を変え、真空ポンプ１９の排気速度を低下させ、導入ノズル５から流量制御しながら原料ガスを導入し、真空槽２内を１０Ｐａ未満の原料ガス雰囲気にする。
【００１２】
導入ノズル５から導入したシラン(Ｓｉ1Ｈ4)ガスと、アンモニア(ＮＨ3)ガスと、水素(Ｈ2)ガスは加熱された触媒体１１と接触するとそれぞれ分解され、各ガスのラジカルが生成され、ラジカルが成膜対象物２１表面に到達すると、成膜対象物２１表面にシリコン窒化膜が形成される。
【００１３】
水素ガスを導入せず、シランガスとアンモニアガスを導入して触媒体１１に接触させた場合でも、シリコン窒化膜は形成されるが、水素ガスを添加しない場合は、シランガスのラジカルと、アンモニアガスのラジカルの構成元素である水素が膜中に取り込まれ、絶縁耐圧が低下してしまう。
【００１４】
水素ガスを添加し、１０Ｐａ未満という低圧力で成膜した場合、水素ガスから生成された水素ラジカルが成長中のシリコン窒化膜から水素を引き抜き、シリコン窒化膜中の水素含有量を低下させる。
【００１５】
下記表は、原料ガスや真空槽内の圧力を変え、加熱された触媒体に原料ガスを接触させてシリコン窒化膜を成膜した場合の、リーク電流や絶縁耐圧の比較結果である。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
本発明方法によって形成したシリコン窒化膜の絶縁耐圧は、４Ｐａの場合に絶縁耐圧試験器の測定限界の２０ＭＶ／ｃｍを超えた値となっており、１０Ｐａ未満で効果があることが分かる。７Ｐａから８Ｐａの間で、絶縁耐圧が急激に向上していると予想される。
他方、圧力が低すぎても高すぎても成膜速度が低下するので、１Ｐａ以上１０Ｐａ未満であって、特に、１Ｐａ以上７Ｐａ以下の範囲が望ましい。
【００１８】
本発明では、アンモニアよりも水素ガスの分圧が高い状態で成膜を行うと、シリコン窒化膜の絶縁耐性が高くなることが確認されている。
本発明では、水素ガスを、アンモニアガスの二倍以上添加しすることが望ましく、水素ガスの導入量（流量）をアンモニアガスの導入量の二倍以上にすれば、水素ガスの分圧がアンモニアガスの分圧の二倍以上になる。
【００１９】
なお、上記実施例では、タングステンから成る触媒金属線を用いたが、タングステンに限定されるものではなく、モリブデン(Ｍｏ)の触媒金属線、タンタル(Ｔａ)の触媒金属線も用いることができる。
また、タングステン、モリブデン、タンタルの二種以上の金属の合金によって触媒金属線を形成してもよい。なお、上記実施例では(モノ)シランガスを用いたが、シランガスの代わりにジシラン(Ｓｉ2Ｈ6)を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に用いる成膜装置を説明するための断面図
【符号の説明】
【００２１】
１……成膜装置    ２……真空槽    ５……導入ノズル    ８……ガス導入系    １１……触媒体    ２１……成膜対象物
【図１】
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