JP2000100731A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP2000100731A JP2000100731A JP10265403A JP26540398A JP2000100731A JP 2000100731 A JP2000100731 A JP 2000100731A JP 10265403 A JP10265403 A JP 10265403A JP 26540398 A JP26540398 A JP 26540398A JP 2000100731 A JP2000100731 A JP 2000100731A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＣＶＤによるポリシリコン膜形成工程におい
て、製品の品質、歩留まりに悪影響を及ぼすパーティク
ルの発生を抑制する。 【解決手段】塩素系のガスを添加ガスとして用いてポリ
シリコンを堆積する。 【効果】塩素系のガスを添加することでパーティクルの
発生を大幅に抑えることができた。
て、製品の品質、歩留まりに悪影響を及ぼすパーティク
ルの発生を抑制する。 【解決手段】塩素系のガスを添加ガスとして用いてポリ
シリコンを堆積する。 【効果】塩素系のガスを添加することでパーティクルの
発生を大幅に抑えることができた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法、特に減圧熱ＣＶＤによるポリシリコン膜形成工程に
関わる。
法、特に減圧熱ＣＶＤによるポリシリコン膜形成工程に
関わる。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置のゲート電極、キャパシタ電
極等に用いられるポリシリコン膜の形成は、一般に数十
Ｐａ程度の圧力にした反応室内でのシラン（ＳｉＨ4）
の熱分解反応により形成される。
極等に用いられるポリシリコン膜の形成は、一般に数十
Ｐａ程度の圧力にした反応室内でのシラン（ＳｉＨ4）
の熱分解反応により形成される。
【０００３】図１にポリシリコン膜形成に一般に用いら
れているＣＶＤ装置の一例として横形の減圧熱ＣＶＤ装
置を示す。シランの熱分解反応は主に膜を形成しようと
する半導体基板表面で起こるが、一部は気相中でも熱分
解反応を起こしてシリコンの微少な結晶核を形成し、半
導体基板上のパーティクルの発生原因となる。半導体装
置におけるパーティクルの存在は製品の歩留まり、信頼
性に悪影響を与えるので、その数はできる限り少なくし
なければならない。
れているＣＶＤ装置の一例として横形の減圧熱ＣＶＤ装
置を示す。シランの熱分解反応は主に膜を形成しようと
する半導体基板表面で起こるが、一部は気相中でも熱分
解反応を起こしてシリコンの微少な結晶核を形成し、半
導体基板上のパーティクルの発生原因となる。半導体装
置におけるパーティクルの存在は製品の歩留まり、信頼
性に悪影響を与えるので、その数はできる限り少なくし
なければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明はＣＶＤ工程で
得ようとする膜の生成反応とは直接関係のないガスを堆
積反応における添加ガスとして用いて、前述のパーティ
クルを減少させようというものである。このようにＣＶ
Ｄ工程において添加ガスを用いる半導体装置の製造方法
としては、特許公開番号平８−１７７４０のようなプラ
ズマＣＶＤによるシリコン酸化膜形成工程においてハロ
ゲン間化合物を添加ガスとして用い、意図的に揮発性の
物質を生成させ反応生成物が反応室壁面等に付着しにく
くなるよう工夫しているものがある。しかしこの方法は
減圧熱ＣＶＤを適用の対象としておらず、特にハロゲン
間化合物として弗素が含まれるガスを用いた場合、熱Ｃ
ＶＤによるポリシリコン等の形成工程のような比較的高
温のプロセスでは堆積反応よりもむしろエッチング反応
が進行し易く、反応室壁等へのダメージも大きくなって
逆にパーティクルが増大する結果となり好ましくない。
以上の点を解決するため本発明では同じハロゲン系のガ
スの中でも、エッチング効果の少ない添加ガスとして弗
素を含まない塩素系のガスを用いて、ポリシリコンの堆
積反応中に発生するパーティクル数を減少させようとい
うものである。
得ようとする膜の生成反応とは直接関係のないガスを堆
積反応における添加ガスとして用いて、前述のパーティ
クルを減少させようというものである。このようにＣＶ
Ｄ工程において添加ガスを用いる半導体装置の製造方法
としては、特許公開番号平８−１７７４０のようなプラ
ズマＣＶＤによるシリコン酸化膜形成工程においてハロ
ゲン間化合物を添加ガスとして用い、意図的に揮発性の
物質を生成させ反応生成物が反応室壁面等に付着しにく
くなるよう工夫しているものがある。しかしこの方法は
減圧熱ＣＶＤを適用の対象としておらず、特にハロゲン
間化合物として弗素が含まれるガスを用いた場合、熱Ｃ
ＶＤによるポリシリコン等の形成工程のような比較的高
温のプロセスでは堆積反応よりもむしろエッチング反応
が進行し易く、反応室壁等へのダメージも大きくなって
逆にパーティクルが増大する結果となり好ましくない。
以上の点を解決するため本発明では同じハロゲン系のガ
スの中でも、エッチング効果の少ない添加ガスとして弗
素を含まない塩素系のガスを用いて、ポリシリコンの堆
積反応中に発生するパーティクル数を減少させようとい
うものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明では、熱ＣＶＤに
よるポリシリコン等の形成工程のような比較的高温のプ
ロセスでは、弗素系のガスを用いた場合堆積反応よりも
むしろエッチング反応が進行し易く反応室壁等へのダメ
ージも大きくなって逆にパーティクルが増大するという
問題を回避するため、同じハロゲン系のガスでも、エッ
チング効果の少ないガスとして弗素を含まない塩素系の
ガスを添加して用いることを特徴とする。
よるポリシリコン等の形成工程のような比較的高温のプ
ロセスでは、弗素系のガスを用いた場合堆積反応よりも
むしろエッチング反応が進行し易く反応室壁等へのダメ
ージも大きくなって逆にパーティクルが増大するという
問題を回避するため、同じハロゲン系のガスでも、エッ
チング効果の少ないガスとして弗素を含まない塩素系の
ガスを添加して用いることを特徴とする。
【０００６】この時用いるＣＶＤ装置は図１に示すよう
な、すでに一般に用いられている装置を用いてこれに添
加ガスを加えるのみで充分であり、装置に大きな変更を
加える必要がないことも本発明の特徴である。またこの
添加ガスを使用することにより堆積膜のステップカバレ
ッジの向上を図ることが可能となる。
な、すでに一般に用いられている装置を用いてこれに添
加ガスを加えるのみで充分であり、装置に大きな変更を
加える必要がないことも本発明の特徴である。またこの
添加ガスを使用することにより堆積膜のステップカバレ
ッジの向上を図ることが可能となる。
【０００７】
【作用】本発明による半導体装置製造法によれば、前述
のように堆積反応を比較的緩やかに阻害する添加ガスと
して弗素を含まない塩素系のガス（例えば塩化水素、Ｈ
Ｃｌ）をシランに加えて用いることで、副反応として揮
発性のＳｉxＨyＣｌzガスを生成させる反応を起こさ
せ、気相中のポリシリコンの核形成反応を阻害する。こ
の反応の結果として微少なシリコン結晶核からなるパー
ティクルの発生を抑制することが本発明の特徴である。
のように堆積反応を比較的緩やかに阻害する添加ガスと
して弗素を含まない塩素系のガス（例えば塩化水素、Ｈ
Ｃｌ）をシランに加えて用いることで、副反応として揮
発性のＳｉxＨyＣｌzガスを生成させる反応を起こさ
せ、気相中のポリシリコンの核形成反応を阻害する。こ
の反応の結果として微少なシリコン結晶核からなるパー
ティクルの発生を抑制することが本発明の特徴である。
【０００８】またこのＳｉxＨyＣｌzの生成反応が進行
することで、全体としてポリシリコン生成反応も抑制さ
れることから、ポリシリコン堆積反応が拡散律速からよ
り反応律速の条件になりポリシリコン膜のステップカバ
レッジが向上する。
することで、全体としてポリシリコン生成反応も抑制さ
れることから、ポリシリコン堆積反応が拡散律速からよ
り反応律速の条件になりポリシリコン膜のステップカバ
レッジが向上する。
【０００９】
【発明の実施の形態】請求項１について、シランの熱分
解を用いたポリシリコンの形成工程で、ＣＶＤ装置とし
てすでに広く一般に用いられている横形減圧ＣＶＤ炉を
用いた場合の実施例を以下に述べる。主ガスとしてシラ
ン、添加ガスとして塩化水素を用いるとき、シランガス
と塩化水素ガスとは同時にＣＶＤ反応室に導入される。
解を用いたポリシリコンの形成工程で、ＣＶＤ装置とし
てすでに広く一般に用いられている横形減圧ＣＶＤ炉を
用いた場合の実施例を以下に述べる。主ガスとしてシラ
ン、添加ガスとして塩化水素を用いるとき、シランガス
と塩化水素ガスとは同時にＣＶＤ反応室に導入される。
【００１０】図２に示すようにシランと塩化水素は、シ
ラン供給装置５１と塩化水素供給装置５２からそれぞれ
別々の経路で反応室５３へ導入し、シランと塩化水素は
反応室入り口で混合する。反応室内でのこれらのガスの
科学反応により半導体基板上にポリシリコン膜が形成さ
れるが、この時、反応室内の温度は抵抗加熱炉５４によ
り５００℃から６５０℃に加熱し、圧力は排気装置５５
により１５Ｐａから１００Ｐａに保ち、反応ガスは体積
流量でシラン１に対して塩化水素ガス０．０１から０．
１を加える。温度、圧力は得ようとするポリシリコン膜
の膜質によって変えるものであり、温度が低いときは非
晶質のアモルファスシリコンが、温度が高いとき多結晶
質のポリシリコンが形成するとされている。ＣＶＤ反応
後の揮発性副生成物及び未反応のシラン、塩化水素等は
排気装置により反応室外に排出される。塩化水素ガスを
より多く加えると、図４のように実用的なポリシリコン
の堆積速度（例えば反応室の温度６２０℃の場合でおよ
そ９０オングストローム／ｍｉｎ）が得られなくなり、
かつ膜厚、膜質の均一性が得られなくなる等の悪影響が
現れるので、添加量は適量でなければならない。この
時、反応室の温度が高いと塩素によるエッチングの効果
が大きくなるので、反応室の温度が高いとき添加ガスの
添加量はより少なくすることが望ましい。また反応室の
圧力が高いと、堆積速度は大きな値が得られるが、気相
中のシリコンの結晶核が発生しやすくなるので、パーテ
ィクルの発生を抑えるという観点からは圧力はより低い
ほうが望ましく、添加ガスによるパーティクルの減少効
果も大きく得られる。
ラン供給装置５１と塩化水素供給装置５２からそれぞれ
別々の経路で反応室５３へ導入し、シランと塩化水素は
反応室入り口で混合する。反応室内でのこれらのガスの
科学反応により半導体基板上にポリシリコン膜が形成さ
れるが、この時、反応室内の温度は抵抗加熱炉５４によ
り５００℃から６５０℃に加熱し、圧力は排気装置５５
により１５Ｐａから１００Ｐａに保ち、反応ガスは体積
流量でシラン１に対して塩化水素ガス０．０１から０．
１を加える。温度、圧力は得ようとするポリシリコン膜
の膜質によって変えるものであり、温度が低いときは非
晶質のアモルファスシリコンが、温度が高いとき多結晶
質のポリシリコンが形成するとされている。ＣＶＤ反応
後の揮発性副生成物及び未反応のシラン、塩化水素等は
排気装置により反応室外に排出される。塩化水素ガスを
より多く加えると、図４のように実用的なポリシリコン
の堆積速度（例えば反応室の温度６２０℃の場合でおよ
そ９０オングストローム／ｍｉｎ）が得られなくなり、
かつ膜厚、膜質の均一性が得られなくなる等の悪影響が
現れるので、添加量は適量でなければならない。この
時、反応室の温度が高いと塩素によるエッチングの効果
が大きくなるので、反応室の温度が高いとき添加ガスの
添加量はより少なくすることが望ましい。また反応室の
圧力が高いと、堆積速度は大きな値が得られるが、気相
中のシリコンの結晶核が発生しやすくなるので、パーテ
ィクルの発生を抑えるという観点からは圧力はより低い
ほうが望ましく、添加ガスによるパーティクルの減少効
果も大きく得られる。
【００１１】図３に反応室内の温度６２０℃、圧力８０
Ｐａであるときの塩化水素添加の効果の例を示す。この
図は塩化水素ガスの添加量に対する半導体基板上の０．
５マイクロメートル以上の大きさのパーティクル数の変
化を示しており、シランガスに対する塩化水素ガスの混
合比を増やしていくことでパーティクルが大幅に減少し
た。例えば図３でシラン１に対して塩化水素を０．０８
加えたとき、パーティクル数はおおよそ２０個となり、
塩化水素をまったく加えない場合の十分の一に減少す
る。また請求項２のステップカバレッジについては、前
述のＣＶＤ反応装置を用いて例えば半導体基板上のアス
ペクト比１：８のトレンチに対するカバレッジは、反応
室の温度６２０℃、圧力８０Ｐａの条件で何ら添加ガス
を加えない場合は８５％であるのに対して、体積比でシ
ラン１に対して塩化水素ガス０．０８を加えた場合は９
５％になり、添加ガスを加えたことによってステップカ
バレッジの値が向上する。
Ｐａであるときの塩化水素添加の効果の例を示す。この
図は塩化水素ガスの添加量に対する半導体基板上の０．
５マイクロメートル以上の大きさのパーティクル数の変
化を示しており、シランガスに対する塩化水素ガスの混
合比を増やしていくことでパーティクルが大幅に減少し
た。例えば図３でシラン１に対して塩化水素を０．０８
加えたとき、パーティクル数はおおよそ２０個となり、
塩化水素をまったく加えない場合の十分の一に減少す
る。また請求項２のステップカバレッジについては、前
述のＣＶＤ反応装置を用いて例えば半導体基板上のアス
ペクト比１：８のトレンチに対するカバレッジは、反応
室の温度６２０℃、圧力８０Ｐａの条件で何ら添加ガス
を加えない場合は８５％であるのに対して、体積比でシ
ラン１に対して塩化水素ガス０．０８を加えた場合は９
５％になり、添加ガスを加えたことによってステップカ
バレッジの値が向上する。
【００１２】
【発明の効果】本発明による半導体製造方法によれば、
例えば反応室内の温度６２０℃、圧力８０Ｐａであると
き、添加ガスを何ら加えずポリシリコン膜を形成した場
合、０．５マイクロメートル以上の大きさのパーティク
ルは概ね２００個発生するのに対し、堆積流量比でシラ
ンガス１に対して塩化水素ガス０．０８を添加した場
合、パーティクルは２０個以下となり、大幅な減少が確
認された。
例えば反応室内の温度６２０℃、圧力８０Ｐａであると
き、添加ガスを何ら加えずポリシリコン膜を形成した場
合、０．５マイクロメートル以上の大きさのパーティク
ルは概ね２００個発生するのに対し、堆積流量比でシラ
ンガス１に対して塩化水素ガス０．０８を添加した場
合、パーティクルは２０個以下となり、大幅な減少が確
認された。
【００１３】ただし前述のように添加ガスの混合比を大
きくした場合は、図３にみられるようにパーティクルの
減少幅が小さくなり、かつ堆積速度は大きく減少する。
よって不必要に添加ガスの添加量を増やすのは望ましく
ない。以上説明してきたように、本発明により、すでに
広く用いられている熱ＣＶＤ装置に大きな変更を加える
ことなく塩素系のガスを適当な量加えることのみでパー
ティクル低減に対して大きな効果が得られる。また前記
の条件で得られるポリシリコン膜のステップカバレッジ
はアスペクト比１：８のトレンチに対して９５％と良好
な結果が得られ、ステップカバレッジの向上に対しても
効果がある。
きくした場合は、図３にみられるようにパーティクルの
減少幅が小さくなり、かつ堆積速度は大きく減少する。
よって不必要に添加ガスの添加量を増やすのは望ましく
ない。以上説明してきたように、本発明により、すでに
広く用いられている熱ＣＶＤ装置に大きな変更を加える
ことなく塩素系のガスを適当な量加えることのみでパー
ティクル低減に対して大きな効果が得られる。また前記
の条件で得られるポリシリコン膜のステップカバレッジ
はアスペクト比１：８のトレンチに対して９５％と良好
な結果が得られ、ステップカバレッジの向上に対しても
効果がある。
【図１】従来の減圧熱ＣＶＤ装置の例を示す図。
【図２】本発明の実施例を示す図。
【図３】添加ガスの添加量に対するパーティクル数の変
化を示す図。
化を示す図。
【図４】添加ガスの添加量に対する体積速度の変化を示
す図。
す図。
５１ シランガス供給装置 ５２ 塩化水素供給装置 ５３ 反応室 ５４ 抵抗加熱炉 ５５ 排気装置
Claims (3)
- 【請求項１】半導体装置の製造におけるポリシリコン層
形成を行なう減圧熱ＣＶＤ工程において、半導体基板上
にポリシリコン膜を堆積する主ガスと、ＣＶＤ反応室気
相中のシリコンの核形成を阻害し、その結果パーティク
ルを減少させる添加ガスを用いることを特徴とする半導
体装置の製造方法。 - 【請求項２】前記添加ガスを加えることによるポリシリ
コン膜のステップカバレッジの向上を特徴とする請求項
１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】前記主ガスとしてはシラン、前記添加ガス
としては塩素系のガスを用いることを特徴とする請求項
１もしくは請求項２半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10265403A JP2000100731A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10265403A JP2000100731A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000100731A true JP2000100731A (ja) | 2000-04-07 |
Family
ID=17416693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10265403A Pending JP2000100731A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000100731A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010521586A (ja) * | 2007-08-20 | 2010-06-24 | エスエヌユー アール アンド ディービー ファウンデーション | 薄膜製造方法及び薄膜製造装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02302027A (ja) * | 1989-04-24 | 1990-12-14 | Motorola Inc | アモルフアス或いは多結晶シリコンの選択成長法 |
| JPH04324628A (ja) * | 1991-04-24 | 1992-11-13 | Nippon Steel Corp | 珪素薄膜の製造方法 |
| JPH08203847A (ja) * | 1995-01-25 | 1996-08-09 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1998
- 1998-09-18 JP JP10265403A patent/JP2000100731A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02302027A (ja) * | 1989-04-24 | 1990-12-14 | Motorola Inc | アモルフアス或いは多結晶シリコンの選択成長法 |
| JPH04324628A (ja) * | 1991-04-24 | 1992-11-13 | Nippon Steel Corp | 珪素薄膜の製造方法 |
| JPH08203847A (ja) * | 1995-01-25 | 1996-08-09 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010521586A (ja) * | 2007-08-20 | 2010-06-24 | エスエヌユー アール アンド ディービー ファウンデーション | 薄膜製造方法及び薄膜製造装置 |
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