PECVD法を用いたゲートスペーサー用高品質シリコン窒化膜の低温形成プロセス(プロセス科学と新プロセス技術)

概要

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近年Metal oxide semiconductor field effect transistors(MOSFETs)の高性能化のために、化学的・熱的に不安定な新規材料が研究・導入されている。これらの新規材料を用いてMOSFETを製造していくうえでドライ・ウェットプロセスから新規材料を保護するために必要不可欠である低温成膜可能な絶縁材料としてPlasma enhanced chemical vapor deposition(PECVD)法を用いたシリコン窒化膜を検討した。従来のPECVD法では段差形状側壁部のシリコン窒化膜の膜質が悪いという問題があった。側壁部のシリコン窒化膜の膜質を向上するために、本研究では10^<11>cm^<-3>以上の高密度プラズマが生成可能なマイクロ波励起プラズマを用いた。そして、プロセスパラメータを最適化しSiプリカーサに対してNプリカーサを多量に供給することにより、段差形状側壁部にも高品質なシリコン窒化膜を形成可能とした。また、MISキャパシタを作製しSiH_4流量を変えたシリコン窒化膜の電気特性を評価した。SiH_4流量を下げることにより、シリコン窒化膜/Si界面・バルクのトラップ密度を減らすことができ、形状・電気特性の観点から、開発したシリコン窒化膜がゲートスペーサーに適用可能であることを示した。
2012-10-18