JPS6315426A - Semiconductor device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To prevent the peeling of an silicon nitride film from a GaAs element consisting of the silicon nitride film regardless of the rate of an Au electrode on the element by bringing compressive stress on the GaAs element to a specific value or less. CONSTITUTION:An silicon nitride film, compressive stress of which extends over 4X10<9> dyne/cm<2> or less on a GaAs element, is formed onto the GaAs element. For shape the silicon nitride film onto a wafer 2 by using an ECR plasma CVD device, the wafer 2 is placed onto a sample base 1, and the deposition chamber 5 is evacuated from an exhaust port 3. A plasma chamber 4 is supplied with microwaves (frequency such as 2.45 GHz) while DC currents are caused to flow through a coil 8 to form a magnetic field, and N2 gas is fed to the plasma chamber 4 from a gas supply pipe 6 to shape nitrogen plasma. SiH4 gas is fed from an silane gas supply section 10 at the same time. When the state is continued for a fixed time, the silicon nitride film is formed onto the surface of the wafer 2, and the silicon nitride film, compressive stress of which on the GaAs element extends over 4X10<9> dyne/cm<2> or less, is difficult to be peeled from the upper section of an Au electrode on the GaAs element.

Description

Translated fromJapanese

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、電子サイクロトロン共鳴（以下ＥＣＲと略す
）プラズマＣＶＤ装置を用いて形成されたパッシベーシ
ョン用窒化シリコン（Ｓ　ｉ　Ｎり膜を備えた半導体装
置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (A) Industrial Application Field The present invention provides a silicon nitride film for passivation formed using an electron cyclotron resonance (hereinafter abbreviated as ECR) plasma CVD apparatus. Related to semiconductor devices.

（ロ）従来の技術従来、Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　Ｍ　Ｅ　Ｓ　Ｆ　Ｅ　Ｔ等用の
パ７シベーシ３ン膜としては、プラズマＣＶＤにζる窒
化シリコン膜が用いられていた。しかし、プラズマＣＶ
Ｄによる窒化シリコン膜は、熱ＣＶＤで作製された窒化
シリコン膜と比べて曖衝フッ酸によるエツチング速度が
２０＠以上速く、耐酸性、緻密性に問題があった。(b) Prior Art Conventionally, a silicon nitride film subjected to plasma CVD has been used as a passivation film for GaAs MESFET and the like. However, plasma CV
The silicon nitride film produced by D had an etching rate of 20@ or more faster with annealed hydrofluoric acid than a silicon nitride film produced by thermal CVD, and had problems in acid resistance and density.

これに対して、ＥＣＲプラズマＣＶＤで作製された窒化
シリコン膜は熱ＣＶＤで作製された窒化シリコン膜に匹
敵する耐酸性、緻密性を有しきらに低温で生成可使であ
るため近年注目されている（例えばＪＡＰＡＮＥＳＥ　
ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＡＰＰＬＩＥＤ　ＰＨＹＳＩＣ
３ＶＯＬ、２２　Ｎｏ、４　ＡＰＲＩＬ　１９８３　ｐ
ｐ、Ｌ２１０−Ｌ２１２参照）。On the other hand, silicon nitride films made by ECR plasma CVD have attracted attention in recent years because they have acid resistance and density comparable to silicon nitride films made by thermal CVD, and can be produced and used at much lower temperatures. (for example, JAPANESE
JOURNAL OF APPLIED PHYSICS
3VOL, 22 No. 4 APRIL 1983 p.
p, see L210-L212).

（ハ）　発明が解決しようとする問題点上述したＥＣＲ
プラズマＣＶＤにより作製された窒化シリコン膜は耐酸
性、緻密性には優れるもののＡｕ電極が形成されたＧａ
Ａｓ素子上からはく離することがある。(c) Problems to be solved by the invention ECR mentioned above
Although the silicon nitride film produced by plasma CVD has excellent acid resistance and density, the Ga
It may peel off from the As element.

なお、Ａｕ電極が形成されるＧａＡｓ素子には熱ＣＶＤ
による窒化シリコン膜は用いることができない（高温の
ためＡ　ｕ　Ｔ；、極がアロイ化してしまう）。Note that thermal CVD is applied to the GaAs element on which the Au electrode is formed.
A silicon nitride film cannot be used (due to the high temperature, the electrode becomes alloyed).

本発明は上記の問題点に鑑み為されたもので、ＧａＡｓ
素子表面からははくなしにくいＥＣＲブラズマＣＶＤに
よる窒化シリコン膜を備えた半導体装置を提供しようと
するものである。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems.
The present invention aims to provide a semiconductor device equipped with a silicon nitride film produced by ECR plasma CVD that is difficult to peel off from the element surface.

（ニ）問題点を解決するための手段本発明はＧａＡｓ素子上での圧縮応力が４×１０９ｄｙ
ｒ＋ｅ／ｃｍ’以下の窒化シリコン膜をＧａＡｓ１子上
に備えることを特徴とする。(d) Means for solving the problem The present invention is characterized in that the compressive stress on the GaAs element is 4×109 dy.
It is characterized in that a silicon nitride film with a thickness of r+e/cm' or less is provided on a single GaAs layer.

（ホ）作用ＧａＡｓ素子上での圧縮応力が４　Ｘ　１ｏ９ｄｙｎｅ
／Ｃ’ｌｉｌ’以下の窒化ンリコン膜はＧａＡｓ素子の
Ａｕ電極上からはく離しにくい。(e) The compressive stress on the working GaAs element is 4 x 1o9dyne
/C'lil' or less silicon nitride film is difficult to peel off from the Au electrode of the GaAs element.

（へ）実施例第１図は本発明の半導体装置に備えられる窒化シリコン
膜の作製に使用きれるＥＣＲプラズマＣＶＤ９置の断面
図である。(f) Example FIG. 1 is a cross-sectional view of an ECR plasma CVD apparatus 9 that can be used for manufacturing a silicon nitride film provided in a semiconductor device of the present invention.

図において、（６）はブラズ、マ室（４）へＮ　２等の
ガスを供給するガス供給管、（７）はこのプラズマ室（
４）−・・マ・１″クロ波を供給する導、波管、（８）
はこのプラズマ室（４）へ発散磁界を生成するためのコ
イル、（９）はこのプラズマ室（４）とデポジション室
（５）間に設けられた開口、（１０）はこの開口（９）
近傍に取り付けられたリング状のシランガス供給部を示
し、内周部にガス噴出用の小孔が多数説（プられている
。（３）はデポジション室（５）下部に設けられた排気
口であって、デポジション室（５）を真空に引（ために
用いられる。また、（２）はウェハであり試料台（１）
上にｆｔ１ｆｆされている。In the figure, (6) is a gas supply pipe that supplies gas such as N2 to the plasma chamber (4), and (7) is this plasma chamber (
4) --... Ma.1'' Wave tube, wave tube, which supplies chroma waves (8)
is a coil for generating a divergent magnetic field to this plasma chamber (4), (9) is an opening provided between this plasma chamber (4) and the deposition chamber (5), and (10) is this opening (9).
It shows a ring-shaped silane gas supply unit installed nearby, and it is said that there are many small holes for gas ejection on the inner circumference. (3) is an exhaust port installed at the bottom of the deposition chamber (5). It is used to evacuate the deposition chamber (5). Also, (2) is a wafer and the sample stage (1)
It is ft1ff above.

このようなＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用いてウェハ（
２）上に窒化シリコン膜を生成するには試料台（１）上
にウェハ（２）を載置し、排気口（３）からデポジショ
ン室（５）を真空に引く。Wafers (
2) To form a silicon nitride film thereon, place the wafer (2) on the sample stage (1) and evacuate the deposition chamber (5) through the exhaust port (3).

次にプラズマ室（４）にマイクロ波（例えば２．４５Ｇ
Ｈ２）を供給するとともにフィル（８）に直流電流を流
して磁場を形成し、ガス供給管（６）からＮ２ガスをプ
ラズマ室（４））こ与え窒素プラズマを生成する。この
とき、同時にシランガス供給部（１０）からＳｉＨ＋ガ
スを供給する。この状態を一定時間続けるとウェハ（２
）表面に窒化シリコン膜が形成される。Next, microwave (for example 2.45G) is applied to the plasma chamber (4).
While supplying H2), a direct current is passed through the fill (8) to form a magnetic field, and N2 gas is supplied to the plasma chamber (4) from the gas supply pipe (6) to generate nitrogen plasma. At this time, SiH+ gas is simultaneously supplied from the silane gas supply section (10). If this state continues for a certain period of time, the wafer (2
) A silicon nitride film is formed on the surface.

上述のように、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用いて窒化
シリコン膜が形成きれるが、ＳｉＨ＋ガス流量、Ｎ２ガ
ス流量を変化させることにより種々の圧縮応力を填する
窒化シリコン膜が形成できる。As described above, a silicon nitride film can be formed using an ECR plasma CVD apparatus, but by changing the SiH+ gas flow rate and N2 gas flow rate, a silicon nitride film that can accommodate various compressive stresses can be formed.

ＳｉＨ＋　　カース流量　　Ｎ２　カ・ス流量　　　マ
イクロ波出力（例１　）　　１０１０５ｃ　　　　、　
　１０１０５ｅ　　　　　６００Ｗ（例２　）　　１０
１０５ｃ　　　　　１３ｓｃｃｍ　　　　　６００Ｗ（
例３　）　　ｌＯ１０５ｃ　　　　　１５ｓｃｃｍ　　
　　　６００Ｗ（例４　）　　１０１０５ｃ　　　　　
２０ｓｅｃｍ　　　　　６００Ｗ（例５　）　　１５ｓ
ｃｃｍ　　　　　２０ｓｃｃｍ　　　　　６００Ｗ（例
６　）　　１５ｓｅｃｍ　　　　　２２ｓｅｃｍ　　　
　　６００Ｗ上記の条件でＧ　ａ　Ａ　ｓ　Ｍ　Ｅ　Ｓ
　Ｆ　Ｅ　Ｔ上に窒化シリコン膜を形成すると、圧縮応
力は下記のようになった（例１　）　　　１２Ｘ　１０”ｄｙｎｅ／　ｃｒｎ　
２（例２）　　　５Ｘ１０９ｄｙｎｅ／ｃｒｉ’（例３
　）　　　４Ｘ　１０９ｄｙｎｅ／　ＣＴｌｌ２（例４
　）　　　ＬＸ　１０９ｄｙｎｅ／　ｃ＝ｎ’（例５　
）　　　５Ｘ　１０”ｄｙｎｅ／　ｃｍ　’（例６　）
　　　４Ｘ　１０”ｄｙｎｅ／ｃ＋ｎ２また、（例１）
〜（例６）の条件で素子上の０％、２０％、４０％、７
０％、１００％がＡｕ電極であるＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ
上に窒化シリコン膜を作製したくただし、０％の場合は
ＡｕｔＪ極なし、１００％の場合は全面Ａｕｔ極）。SiH+ Cass flow rate N2 Cass flow rate Microwave output (Example 1) 10105c,
10105e 600W (Example 2) 10
105c 13sccm 600W (
Example 3) lO105c 15sccm
600W (Example 4) 10105c
20sec 600W (Example 5) 15s
ccm 20sccm 600W (Example 6) 15secm 22secm
600W under the above conditions Ga As M E S
When a silicon nitride film was formed on FET, the compressive stress became as follows (Example 1) 12X 10"dyne/crn
2 (Example 2) 5X109dyne/cri' (Example 3
) 4X 109dyne/CTll2 (Example 4
) LX 109dyne/c=n' (Example 5
) 5X 10"dyne/cm' (Example 6)
4X 10”dyne/c+n2 Also (Example 1)
0%, 20%, 40%, 7 on the element under the conditions of ~ (Example 6)
GaAs MESFET with 0% and 100% Au electrodes
However, if it is 0%, there is no OutJ pole, and if it is 100%, there is no OutJ pole on the entire surface.

その結果（例１）の窒化シリコン膜では２０％、４０％
、７０％、１００％ではく離、（例２）（例５ンの窒化
シリコン膜では４０％、７０％、１００％ではく離、（
例３）（例４）（例６）では全くはく離しなかった。As a result (Example 1), the silicon nitride film has 20% and 40%
, 70%, 100% peeling, (Example 2) (Example 5)
In Example 3) (Example 4) and (Example 6), no peeling occurred at all.

第２図に測定結果を示す（はく離する点は×、はく離し
ない点はＯで表し、はく離の生じない領域を斜線で示す
）。The measurement results are shown in FIG. 2 (points that peel off are indicated by x, points where no flaking occurs are indicated by O, and areas where no flaking occurs are indicated by diagonal lines).

〈ト）発明の効果本発明は以上の説明から明らかなようにＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ装置を用いて形成きれるＧａＡｓ素子上での圧縮
応力が４　Ｘ　１０”ｄｙｎｅ／　ｃｍ’以下の窒化シ
リコン膜は素子上のＡ＋ｒｔＪ極の割合がどれだけあろ
うと素子上から窒化シリコン膜がはく離することはない
。きらに、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用いて作製した
窒化シリコン膜はプラズマＣＶＤ装置を用いて作製した
窒化シリコン膜よりも耐酸性、緻密性に優れる。(G) Effects of the Invention As is clear from the above description, the present invention provides a silicon nitride film having a compressive stress of 4 x 10"dyne/cm' or less on a GaAs element that can be formed using an ECR plasma CVD apparatus. Regardless of the ratio of A+rtJ poles in It has superior acid resistance and density.

従って、はく離しにくくかつ耐酸性、緻密性に優れた窒
化シリコン膜を備えた半導体装置を提供することができ
る。Therefore, it is possible to provide a semiconductor device including a silicon nitride film that is difficult to peel off and has excellent acid resistance and density.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図はＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の断面図、第２図は
測定結果を示す図である。FIG. 1 is a sectional view of the ECR plasma CVD apparatus, and FIG. 2 is a diagram showing measurement results.

Claims (1)

Translated fromJapanese

【特許請求の範囲】[Claims]ＧａＡｓ素子上に電子サイクロトロンプラズマＣＶＤ装
置を用いて形成された窒化シリコン膜が備えられる半導
体装置において、前記窒化シリコン膜の前記ＧａＡｓ素
子上での圧縮応力が４×１０＾９ｄｙｎｅ／ｃｍ＾２以
下であることを特徴とする半導体装置。In a semiconductor device including a silicon nitride film formed on a GaAs element using an electron cyclotron plasma CVD apparatus, the compressive stress of the silicon nitride film on the GaAs element is 4×10^9 dyne/cm^2 or less. A semiconductor device characterized by the following.