半導体用語集

NH3 窒化

英語表記：ammnium nitridation

　熱窒化の一種で、NH₃ (アンモニア)を用いてSi基板の表面またはSi 基板上にあらかじめ形成された酸化膜の一部を窒化する方法。NH₃ 窒化は、バッチ処理(多数枚処理)タイプの拡散炉または枚葉処理タイプのRTP (Rapid Thermal Processing)装置において、処理温度700～1,200℃、常圧または減圧の処理圧力下で行われている。
　Si基板を直接窒化する場合、NH₃ ガス中の残留酸素や水分を十分に除去すれば、CVD法で形成された窒化シリコン膜に近い屈折率、バッファフッ酸に対する工ッチング速度の膜がえられ、高い耐酸化性、不純物の拡散に対する優れたマスク性がえられている。えられた窒化膜は構造的に緻密なため、窒化膜中の窒化種の拡散係数はきわめて小さく、膜厚は6～7nmで飽和する。プラズマで励起したNH₃ ガスを用いて窒化反応を行えば、窒化種の拡散係数が増加し10nm以上の膜厚の窒化膜がえられる。CVD窒化膜をDRAM (Dynamic Random Access Memory) のキャパシタ用絶縁膜として用いる場合、下地ポリシリコン電極の前処理としてNH₃ 窒化は実用化されている。
　NH₃ 窒化によって、Si基板上にあらかじめ形成された酸化膜を窒化し、窒化酸化膜をえることもできる。このようにしてえられた窒化酸化膜において、酸化膜の絶縁破壊特性や電荷トラップ特性の向上が確認されている。窒化処理温度を上げるほど、膜中の窒素濃度を上げ、水素濃度を減少することができる。窒化酸化膜中に水素が -NH、-OHの形で存在すると、電子トラップが形成されることが知られている。NH₃ 窒化の場合、膜中の水素の低減が最大の課題であり、水素の含有量を減らすには、O₂、N₂Oによる後アニールが必要である。

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