JP2001023904A - 成膜方法及び装置 - Google Patents
成膜方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｓｉ3Ｎ4成膜時に反応副生成物であるＮＨ4
Ｃｌの発生をなくすようにする。 【解決手段】 反応管１内でウェハ４上にＳｉ3Ｎ4膜を
形成するのに、熱ＣＶＤ法による成膜装置を用いる。成
膜前にガス導入管９ｂから窒素原料となるＮＨ3ガスを
反応管１内に流す。成膜時、連続してＮＨ3を流すとと
もに、同時にガス導入管９ａからＳｉ原料となるＣｌを
含まないヘキサメチルジシラザン（Ｓｉ2ＮＨ19Ｃ6）ガ
スを流す。これによりＳｉ3Ｎ4膜をウェハ４上に成膜す
る。成膜後は、ヘキサメチルジシラザンガスを流すのを
止めるが、ＮＨ3ガスはしばらく流し続ける。
Ｃｌの発生をなくすようにする。 【解決手段】 反応管１内でウェハ４上にＳｉ3Ｎ4膜を
形成するのに、熱ＣＶＤ法による成膜装置を用いる。成
膜前にガス導入管９ｂから窒素原料となるＮＨ3ガスを
反応管１内に流す。成膜時、連続してＮＨ3を流すとと
もに、同時にガス導入管９ａからＳｉ原料となるＣｌを
含まないヘキサメチルジシラザン（Ｓｉ2ＮＨ19Ｃ6）ガ
スを流す。これによりＳｉ3Ｎ4膜をウェハ４上に成膜す
る。成膜後は、ヘキサメチルジシラザンガスを流すのを
止めるが、ＮＨ3ガスはしばらく流し続ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は成膜方法及び装置に
係り、特に半導体ＣＶＤ膜の一種であるＳｉＮ膜の形成
に好適なものである。
係り、特に半導体ＣＶＤ膜の一種であるＳｉＮ膜の形成
に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＳｉウェハにＳｉ3Ｎ4膜を形成す
るには、そのガス原料にＳｉＨ2Ｃｌ2（ジクロルシラ
ン、以下ＤＣＳと記す）とＮＨ3とを用い、これらのガ
スを混合して使用する方法が一般的である。
るには、そのガス原料にＳｉＨ2Ｃｌ2（ジクロルシラ
ン、以下ＤＣＳと記す）とＮＨ3とを用い、これらのガ
スを混合して使用する方法が一般的である。
【０００３】ＤＣＳガスとＮＨ3ガスとを混合してＳｉ3
Ｎ4膜を形成する従来の熱ＣＶＤ装置の構成を図７に示
す。ＤＣＳガスとＮＨ3ガスはガス導入管９ａ、９ｂよ
り反応管１内へ送り込まれる。反応管１の温度は一般的
に７００〜８００℃である。
Ｎ4膜を形成する従来の熱ＣＶＤ装置の構成を図７に示
す。ＤＣＳガスとＮＨ3ガスはガス導入管９ａ、９ｂよ
り反応管１内へ送り込まれる。反応管１の温度は一般的
に７００〜８００℃である。
【０００４】反応管１内に導入されたＤＣＳガスとＮＨ
3ガスは熱分解し、ウェハ４上又は反応管１内にＳｉ3Ｎ
4膜を形成する。その膜特性を示す屈折率は２．０〜
２．１である。反応式は下記の通りである。 ３ＳｉＨ2Ｃｌ2＋１０ＮＨ3→Ｓｉ3Ｎ4＋６ＮＨ4Ｃｌ＋
６Ｈ2
3ガスは熱分解し、ウェハ４上又は反応管１内にＳｉ3Ｎ
4膜を形成する。その膜特性を示す屈折率は２．０〜
２．１である。反応式は下記の通りである。 ３ＳｉＨ2Ｃｌ2＋１０ＮＨ3→Ｓｉ3Ｎ4＋６ＮＨ4Ｃｌ＋
６Ｈ2
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術には次のような問題点がある。ＤＣＳとＮＨ
3との反応系では、反応管１の排気口１０に反応副生成
物であるＮＨ4Ｃｌ（塩化アンモニウム）が付着する。
ＮＨ4Ｃｌは金属表面に錆を生じさせ、ウェハ４上に金
属汚染をもたらすといった問題を引き起こす。これはＤ
ＣＳ中にＣｌ成分が存在するからである。
た従来技術には次のような問題点がある。ＤＣＳとＮＨ
3との反応系では、反応管１の排気口１０に反応副生成
物であるＮＨ4Ｃｌ（塩化アンモニウム）が付着する。
ＮＨ4Ｃｌは金属表面に錆を生じさせ、ウェハ４上に金
属汚染をもたらすといった問題を引き起こす。これはＤ
ＣＳ中にＣｌ成分が存在するからである。
【０００６】なお、上記副生成物を取り除くために、副
生成物を荷電するコロナ放電部と、荷電された副生成物
を捕集するための電気的捕集部とを設けた装置が提案さ
れているが（特開平６−２０９７３号公報）、構造が複
雑で高価になるという欠点がある。
生成物を荷電するコロナ放電部と、荷電された副生成物
を捕集するための電気的捕集部とを設けた装置が提案さ
れているが（特開平６−２０９７３号公報）、構造が複
雑で高価になるという欠点がある。
【０００７】本発明の課題は、上述した従来技術の問題
点を解消して、反応副生成物のＮＨ 4Ｃｌが発生しない
成膜方法を提供することにある。また、本発明の課題
は、構造が簡単で安価な成膜装置を提供することにあ
る。
点を解消して、反応副生成物のＮＨ 4Ｃｌが発生しない
成膜方法を提供することにある。また、本発明の課題
は、構造が簡単で安価な成膜装置を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、ヘキサメ
チルジシラザン（Ｓｉ2ＮＨ19Ｃ6、以下ＨＭＤＳと記
す）を用いて熱ＣＶＤ法によりＳｉＮ膜を基板上に形成
する成膜方法である。
チルジシラザン（Ｓｉ2ＮＨ19Ｃ6、以下ＨＭＤＳと記
す）を用いて熱ＣＶＤ法によりＳｉＮ膜を基板上に形成
する成膜方法である。
【０００９】熱ＣＶＤ法を実施する装置は、複数枚の被
処理基板を処理する反応炉が縦型をした縦型熱ＣＶＤ装
置が一般的であるが横型でもよい。また枚葉処理する熱
ＣＶＤ装置であってもよい。Ｓｉ原料はＤＣＳではな
く、Ｃｌ成分を含まないＨＭＤＳを用いている。基板は
例えばＳｉウェハなどの半導体基板、またはガラス基板
などである。基板上に成膜されるのはＳｉ3Ｎ4膜であ
る。
処理基板を処理する反応炉が縦型をした縦型熱ＣＶＤ装
置が一般的であるが横型でもよい。また枚葉処理する熱
ＣＶＤ装置であってもよい。Ｓｉ原料はＤＣＳではな
く、Ｃｌ成分を含まないＨＭＤＳを用いている。基板は
例えばＳｉウェハなどの半導体基板、またはガラス基板
などである。基板上に成膜されるのはＳｉ3Ｎ4膜であ
る。
【００１０】熱ＣＶＤ法によりＨＭＤＳは分解して、Ｓ
ｉ3Ｎ4とＨ2とＣ4Ｈ4とを生成する。そのうちのＳｉ3Ｎ
4が基板上に付着してＳｉ3Ｎ4膜が形成される。
ｉ3Ｎ4とＨ2とＣ4Ｈ4とを生成する。そのうちのＳｉ3Ｎ
4が基板上に付着してＳｉ3Ｎ4膜が形成される。
【００１１】本発明によれば、Ｃｌ成分を含まないＨＭ
ＤＳをＳｉ原料に用いるため、金属汚染の原因となる反
応副生成物であるＮＨ4Ｃｌが発生しない。その結果、
反応炉内の金属汚染が生じない。
ＤＳをＳｉ原料に用いるため、金属汚染の原因となる反
応副生成物であるＮＨ4Ｃｌが発生しない。その結果、
反応炉内の金属汚染が生じない。
【００１２】第２の発明は、第１の発明において、前記
ＳｉＮ膜の成膜時、ＨＭＤＳガスとＣｌを含まずＮを含
む化合物ガスとを同時に流して前記ＳｉＮ膜を前記基板
上に形成する成膜方法である。Ｃｌ成分を含まずＮを含
む化合物ガスは例えばＮＨ3である。Ｎ2Ｈ2（ヒドラジ
ン）などでもよい。
ＳｉＮ膜の成膜時、ＨＭＤＳガスとＣｌを含まずＮを含
む化合物ガスとを同時に流して前記ＳｉＮ膜を前記基板
上に形成する成膜方法である。Ｃｌ成分を含まずＮを含
む化合物ガスは例えばＮＨ3である。Ｎ2Ｈ2（ヒドラジ
ン）などでもよい。
【００１３】ＨＭＤＳとＮＨ3との反応式は次の通りで
ある。 ６Ｓｉ2ＮＨ19Ｃ6＋１０ＮＨ3→４Ｓｉ3Ｎ4＋３６Ｈ2＋
９Ｃ4Ｈ8
ある。 ６Ｓｉ2ＮＨ19Ｃ6＋１０ＮＨ3→４Ｓｉ3Ｎ4＋３６Ｈ2＋
９Ｃ4Ｈ8
【００１４】ＨＭＤＳのみを流すとＤＣＳを使用した従
来とは異なる膜質のＳｉ3Ｎ4膜ができるが、ＨＭＤＳガ
スとＮを含む化合物ガスを用いると、ＤＣＳを使用した
ときと同じ膜質のＳｉ3Ｎ4膜が得られるため、好まし
い。
来とは異なる膜質のＳｉ3Ｎ4膜ができるが、ＨＭＤＳガ
スとＮを含む化合物ガスを用いると、ＤＣＳを使用した
ときと同じ膜質のＳｉ3Ｎ4膜が得られるため、好まし
い。
【００１５】本発明によれば、ＨＭＤＳガスにＮを含む
化合物ガスを併用したので、ＨＭＤＳガスと化合物ガス
との混合が行われることになり、成膜されるＳｉ3Ｎ4膜
を、ＤＣＳとＮを含む化合物ガスを用いた反応によって
得られるＳｉ3Ｎ4膜と同質のものが得られる。
化合物ガスを併用したので、ＨＭＤＳガスと化合物ガス
との混合が行われることになり、成膜されるＳｉ3Ｎ4膜
を、ＤＣＳとＮを含む化合物ガスを用いた反応によって
得られるＳｉ3Ｎ4膜と同質のものが得られる。
【００１６】第３の発明は、第２の発明において、前記
化合物ガスを前記ＳｉＮ膜の成膜の前後に亘って流すこ
とを特徴とする成膜方法である。成膜時だけでなく成膜
前後にも化合物ガスをパージすると、ＨＭＤＳガスの供
給開始時にも、供給停止時にも化合物ガスが流れている
ため、供給開始時及び供給停止時においてもＨＭＤＳガ
スと化合物ガスとの混合が適切に行われることになり、
従来のＳｉ3Ｎ4膜と一層同質のものが得られる。
化合物ガスを前記ＳｉＮ膜の成膜の前後に亘って流すこ
とを特徴とする成膜方法である。成膜時だけでなく成膜
前後にも化合物ガスをパージすると、ＨＭＤＳガスの供
給開始時にも、供給停止時にも化合物ガスが流れている
ため、供給開始時及び供給停止時においてもＨＭＤＳガ
スと化合物ガスとの混合が適切に行われることになり、
従来のＳｉ3Ｎ4膜と一層同質のものが得られる。
【００１７】第４の発明は、熱ＣＶＤ法により反応管内
で基板上にＳｉＮ膜を成膜する成膜装置において、ＨＭ
ＤＳガスとＣｌを含まずＮを含む化合物ガスとを前記反
応管に導入するガス導入系と、前記ガス導入系に成膜時
にＨＭＤＳガス及び前記化合物ガスを流し、前記化合物
ガスを成膜の前後に亘って流すようにガス流を制御する
ガス制御手段とを備えたことを特徴とする成膜装置であ
る。
で基板上にＳｉＮ膜を成膜する成膜装置において、ＨＭ
ＤＳガスとＣｌを含まずＮを含む化合物ガスとを前記反
応管に導入するガス導入系と、前記ガス導入系に成膜時
にＨＭＤＳガス及び前記化合物ガスを流し、前記化合物
ガスを成膜の前後に亘って流すようにガス流を制御する
ガス制御手段とを備えたことを特徴とする成膜装置であ
る。
【００１８】ガス導入系は、ＨＭＤＳガスを導入するガ
ス導入系とＣｌを含まずＮを含む化合物ガスを導入する
ガス導入系とを共用することもできるが、図１のように
別系統として使用しても構わない。
ス導入系とＣｌを含まずＮを含む化合物ガスを導入する
ガス導入系とを共用することもできるが、図１のように
別系統として使用しても構わない。
【００１９】本発明によれば、Ｃｌを含まないＨＭＤＳ
ガスとＮを含む化合物ガスとを反応管内に導入するガス
導入系を設けて、ＨＭＤＳガスと化合物ガスとを同時に
流すように制御することにより、Ｓｉ3Ｎ4膜の形成時、
反応副生成物であるＮＨ4Ｃｌが発生しないようにす
る。したがって、排気口にＮＨ4Ｃｌが付着するのを防
止でき、ＮＨ4Ｃｌが金属表面に錆を生じウェハ上に金
属汚染を生じるという問題がなくなる。
ガスとＮを含む化合物ガスとを反応管内に導入するガス
導入系を設けて、ＨＭＤＳガスと化合物ガスとを同時に
流すように制御することにより、Ｓｉ3Ｎ4膜の形成時、
反応副生成物であるＮＨ4Ｃｌが発生しないようにす
る。したがって、排気口にＮＨ4Ｃｌが付着するのを防
止でき、ＮＨ4Ｃｌが金属表面に錆を生じウェハ上に金
属汚染を生じるという問題がなくなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の成膜方法を実施す
る成膜装置を、ＳｉＮ膜を成膜する縦型半導体製造装置
（熱ＣＶＤ装置）に適用した実施の形態を図面を用いて
説明する。
る成膜装置を、ＳｉＮ膜を成膜する縦型半導体製造装置
（熱ＣＶＤ装置）に適用した実施の形態を図面を用いて
説明する。
【００２１】図１に示すように、円筒状に形成された反
応炉２０はほぼ垂直に立設されている。反応炉２０は、
石英製のインナチューブ１ｂ及びアウタチューブ１ａか
らなる二重構造の反応管１と、反応管１の外周囲に反応
管１を囲繞するように設けられた筒状ヒータ８とを備え
ている。筒状ヒータ８は反応管１内を所望温度例えば７
００℃から８００℃の範囲で選択して加熱処理可能にし
ている。
応炉２０はほぼ垂直に立設されている。反応炉２０は、
石英製のインナチューブ１ｂ及びアウタチューブ１ａか
らなる二重構造の反応管１と、反応管１の外周囲に反応
管１を囲繞するように設けられた筒状ヒータ８とを備え
ている。筒状ヒータ８は反応管１内を所望温度例えば７
００℃から８００℃の範囲で選択して加熱処理可能にし
ている。
【００２２】反応管１の下部側壁部の一側には、塩素
（Ｃｌ）を含まずＳｉ原子を含むＳｉＮ膜用原料ガスで
あるＨＭＤＳガスを導入するための第１のガス導入管９
ａが反応管１の内壁まで挿入され、その噴出口３から反
応管１内にＨＭＤＳガスを吐出できるようになってい
る。
（Ｃｌ）を含まずＳｉ原子を含むＳｉＮ膜用原料ガスで
あるＨＭＤＳガスを導入するための第１のガス導入管９
ａが反応管１の内壁まで挿入され、その噴出口３から反
応管１内にＨＭＤＳガスを吐出できるようになってい
る。
【００２３】また、反応管１の下部側壁部の他側には、
成膜時のみならずＳｉＮ膜成膜の前後に亘って、Ｃｌを
含まず窒素原子（Ｎ）を含むＳｉＮ膜用原料ガス例えば
ＮＨ 3ガスを導入するための第２のガス導入管９ｂが反
応管１の内壁まで挿入され、その噴出口３から反応管１
内にＮＨ3ガスを吐出できるようになっている。この第
２ガス導入管９ｂは、また、前記ＨＭＤＳ及びＮＨ3ガ
スを排出するために不活性ガス例えばＮ2、Ａｒなどを
導入するためのガス導入管を兼用している。
成膜時のみならずＳｉＮ膜成膜の前後に亘って、Ｃｌを
含まず窒素原子（Ｎ）を含むＳｉＮ膜用原料ガス例えば
ＮＨ 3ガスを導入するための第２のガス導入管９ｂが反
応管１の内壁まで挿入され、その噴出口３から反応管１
内にＮＨ3ガスを吐出できるようになっている。この第
２ガス導入管９ｂは、また、前記ＨＭＤＳ及びＮＨ3ガ
スを排出するために不活性ガス例えばＮ2、Ａｒなどを
導入するためのガス導入管を兼用している。
【００２４】ガス制御手段１３は、前記一方のガス導入
管９ａに成膜時にＨＭＤＳガスを流すようにガス流を制
御し、前記他方のガス導入管９ｂに成膜時及び成膜の前
後に亘ってＮＨ3ガスを連続的に流すようにガス流を制
御できるようになっている。
管９ａに成膜時にＨＭＤＳガスを流すようにガス流を制
御し、前記他方のガス導入管９ｂに成膜時及び成膜の前
後に亘ってＮＨ3ガスを連続的に流すようにガス流を制
御できるようになっている。
【００２５】また、反応管１内を所定の圧力例えば６
６．５Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）に減圧するために、ガス
排気口１０は図示しない排気装置に接続されている。ま
た、反応管１の下端部には半導体Ｓｉウェハを搬入及び
搬出するための炉口部１１が設けられる。
６．５Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）に減圧するために、ガス
排気口１０は図示しない排気装置に接続されている。ま
た、反応管１の下端部には半導体Ｓｉウェハを搬入及び
搬出するための炉口部１１が設けられる。
【００２６】反応管１の炉口部１１に設けたフランジ面
と当接し反応管１を密着封止する蓋体１２を有するキャ
ップ７は、材質例えば石英ガラスからなる。このキャッ
プ７の上に複数枚のＳｉウェハ４を収納するための石英
ボート６が設けられ、ボート６ごと反応管１内にＳｉウ
ェハ４を搬入及び搬出するようになっている。このよう
に縦型半導体製造装置は構成されている。
と当接し反応管１を密着封止する蓋体１２を有するキャ
ップ７は、材質例えば石英ガラスからなる。このキャッ
プ７の上に複数枚のＳｉウェハ４を収納するための石英
ボート６が設けられ、ボート６ごと反応管１内にＳｉウ
ェハ４を搬入及び搬出するようになっている。このよう
に縦型半導体製造装置は構成されている。
【００２７】前記ＨＭＤＳガスを導入するための第１の
ガス導入管９ａは、図２、図３または図４に示すような
ＨＭＤＳガス供給系に接続され、常温で液体であるＨＭ
ＤＳを気化して反応管１内に導入できるようにしてあ
る。図２及び図３は恒温槽と気体流量制御器の組合せ、
図４は液体流量制御器と気化器の組合せ構成例を示す。
ガス導入管９ａは、図２、図３または図４に示すような
ＨＭＤＳガス供給系に接続され、常温で液体であるＨＭ
ＤＳを気化して反応管１内に導入できるようにしてあ
る。図２及び図３は恒温槽と気体流量制御器の組合せ、
図４は液体流量制御器と気化器の組合せ構成例を示す。
【００２８】図２は、一定温度、例えば８０℃に保持し
た恒温槽２１内にＨＭＤＳを気化した状態で収納し、恒
温槽２１内に収納したＨＭＤＳガスを、途中にＭＦＣ
（気体流量コントローラ）２２を設けた加熱パイプ２３
より、ガス流量を制御しつつ気体状態で取り出せるよう
になっている。
た恒温槽２１内にＨＭＤＳを気化した状態で収納し、恒
温槽２１内に収納したＨＭＤＳガスを、途中にＭＦＣ
（気体流量コントローラ）２２を設けた加熱パイプ２３
より、ガス流量を制御しつつ気体状態で取り出せるよう
になっている。
【００２９】図３は、別の例で、外部から液体状態のＨ
ＭＤＳを恒温槽３０内の貯留槽３１に供給して、ここで
一部をガス化して貯留する。貯留槽３１からＨＭＤＳガ
スをＭＦＣ３２を介して流量制御しつつ反応管へ供給す
る。パージガスＮ2をＨＭＤＳガスと同一経路を通じて
反応管へ供給できるようにしてある。また、不要なガス
を排除するための排気系３３を設けてある。
ＭＤＳを恒温槽３０内の貯留槽３１に供給して、ここで
一部をガス化して貯留する。貯留槽３１からＨＭＤＳガ
スをＭＦＣ３２を介して流量制御しつつ反応管へ供給す
る。パージガスＮ2をＨＭＤＳガスと同一経路を通じて
反応管へ供給できるようにしてある。また、不要なガス
を排除するための排気系３３を設けてある。
【００３０】図４は、ＨＭＤＳを液体状態で貯留する液
体貯留槽４１と、液体貯留槽４１から押し出しガス例え
ばＨｅ又はＮ2で取り出したＨＭＤＳ液の流量を制御す
る液体流量制御器４２と、流量制御されたＨＭＤＳ液を
気化させる蒸気制御器（Vapor Controller）４３とを備
え、液化ＨＭＤＳを気化させて反応管へ供給できるよう
になっている。気化状態を保持するため蒸気制御器４３
より下流側の配管はパイプヒーティング（点線被覆）さ
れている。なお、図３の例と同様に、パージガスＮ2を
ＨＭＤＳガスと同一経路を通じて反応管へ供給できるよ
うにしてある。また、不要なガスを排除するための排気
系４４を設けてある。
体貯留槽４１と、液体貯留槽４１から押し出しガス例え
ばＨｅ又はＮ2で取り出したＨＭＤＳ液の流量を制御す
る液体流量制御器４２と、流量制御されたＨＭＤＳ液を
気化させる蒸気制御器（Vapor Controller）４３とを備
え、液化ＨＭＤＳを気化させて反応管へ供給できるよう
になっている。気化状態を保持するため蒸気制御器４３
より下流側の配管はパイプヒーティング（点線被覆）さ
れている。なお、図３の例と同様に、パージガスＮ2を
ＨＭＤＳガスと同一経路を通じて反応管へ供給できるよ
うにしてある。また、不要なガスを排除するための排気
系４４を設けてある。
【００３１】上記のように構成された縦型半導体製造装
置においてＳｉＮ膜を成膜するプロセスを説明する。
置においてＳｉＮ膜を成膜するプロセスを説明する。
【００３２】（１）ボートロード 複数枚のウェハ４を保持したボート６を炉口部１１より
７５０℃に加熱された反応管１内へ挿入する。なお、成
膜レートを上げるために成膜温度は７５０℃以上が望ま
しい。 （２）ポンピング ボートロード後、図示しない真空ポンプを用いて排気口
１０より反応管１内を真空排気する。この真空排気時間
は、ウェハ４の面内過渡安定効果を得るため１時間程度
要する。反応管１内の圧力は６６．５Ｐａ（０．５tor
r）にする。
７５０℃に加熱された反応管１内へ挿入する。なお、成
膜レートを上げるために成膜温度は７５０℃以上が望ま
しい。 （２）ポンピング ボートロード後、図示しない真空ポンプを用いて排気口
１０より反応管１内を真空排気する。この真空排気時間
は、ウェハ４の面内過渡安定効果を得るため１時間程度
要する。反応管１内の圧力は６６．５Ｐａ（０．５tor
r）にする。
【００３３】（３）プレＮＨ3パージ ＨＭＤＳガスを流す前に反応管１内をＮＨ3ガスでパー
ジする。ＮＨ3ガスは第２ガス導入管９ｂより供給す
る。ＨＭＤＳガスのみを流すと、Ｓｉ3Ｎ4膜とは膜質の
異なる膜ができるため、ＨＭＤＳガスはＮＨ3雰囲気の
中で流すことが重要であり、ＨＭＤＳを流すときに既に
ＮＨ3が存在することが必要で、その意味から前もって
ＮＨ3パージを行う。
ジする。ＮＨ3ガスは第２ガス導入管９ｂより供給す
る。ＨＭＤＳガスのみを流すと、Ｓｉ3Ｎ4膜とは膜質の
異なる膜ができるため、ＨＭＤＳガスはＮＨ3雰囲気の
中で流すことが重要であり、ＨＭＤＳを流すときに既に
ＮＨ3が存在することが必要で、その意味から前もって
ＮＨ3パージを行う。
【００３４】（４）成膜 第１ガス導入管９ａからＨＭＤＳガスを、第２ガス導入
管９ｂからＮＨ3ガスを同時に流す。その際のＨＭＤＳ
ガスの流量は例えば１００ｃｃとする。また、ＮＨ3ガ
スの流量は例えばＨＭＤＳガスの流量の４倍の４００ｃ
ｃとする。これにより所望の厚みのＳｉ3Ｎ4膜をウェハ
４上に形成する。反応管１の温度が７５０℃のとき成膜
レートは３．４オングストローム／ｍｉｎである。Ｓｉ
3Ｎ4膜の最終的な膜厚さは１０００オングストローム〜
１５００オングストローム位である。
管９ｂからＮＨ3ガスを同時に流す。その際のＨＭＤＳ
ガスの流量は例えば１００ｃｃとする。また、ＮＨ3ガ
スの流量は例えばＨＭＤＳガスの流量の４倍の４００ｃ
ｃとする。これにより所望の厚みのＳｉ3Ｎ4膜をウェハ
４上に形成する。反応管１の温度が７５０℃のとき成膜
レートは３．４オングストローム／ｍｉｎである。Ｓｉ
3Ｎ4膜の最終的な膜厚さは１０００オングストローム〜
１５００オングストローム位である。
【００３５】（５）ポストＮＨ3パージ Ｓｉ3Ｎ4膜成膜後、ＨＭＤＳガスの供給を停止する。Ｎ
Ｈ3ガスはまだ流したままとする。ＨＭＤＳガスの供給
停止後、ＮＨ3ガスを流し続けることで、ＨＭＤＳガス
の供給停止時まで、ＨＭＤＳガスがＮＨ3雰囲気中で流
れるようにするためである。成膜前と成膜後にＮＨ3を
流す時間は、およそそれぞれ３分位である。３分流すこ
とでプレＮＨ3パージでは炉内を十分にＮＨ3雰囲気にす
ることができるし、又ポストＮＨ3パージ中にＨＭＤＳ
ガスを排除することができるからである。
Ｈ3ガスはまだ流したままとする。ＨＭＤＳガスの供給
停止後、ＮＨ3ガスを流し続けることで、ＨＭＤＳガス
の供給停止時まで、ＨＭＤＳガスがＮＨ3雰囲気中で流
れるようにするためである。成膜前と成膜後にＮＨ3を
流す時間は、およそそれぞれ３分位である。３分流すこ
とでプレＮＨ3パージでは炉内を十分にＮＨ3雰囲気にす
ることができるし、又ポストＮＨ3パージ中にＨＭＤＳ
ガスを排除することができるからである。
【００３６】（６）Ｎ2パージ 不活性ガスであるＮ2ガスを第２ガス導入管９ｂより反
応管１内に流すことで反応管１内のＮＨ3ガスの除去を
行う。 （７）真空引き（バキューム） Ｎ2ガスの供給を止めて反応管１内を真空にする。ＮＨ3
ガスの除去と真空引きを確実に行うために、上記ステッ
プ（６）とステップ（７）は数回セットで繰り返す。
応管１内に流すことで反応管１内のＮＨ3ガスの除去を
行う。 （７）真空引き（バキューム） Ｎ2ガスの供給を止めて反応管１内を真空にする。ＮＨ3
ガスの除去と真空引きを確実に行うために、上記ステッ
プ（６）とステップ（７）は数回セットで繰り返す。
【００３７】（８）リーク 反応管１内を真空状態から大気圧状態へ戻す。 （９）ボートアンロード ボート６を反応炉２０より引出す。 （１０）ウェハ冷却 ボート６及びＳｉウェハ４を室温まで下げる。
【００３８】上述したように炉温７５０℃にてＨＭＤＳ
を１００ｃｃ、及びＮＨ3を４００ｃｃ同時に導入する
と、図５の実施例１に示すように、成膜レートが３．４
オングストローム／ｍｉｎで、膜屈折率が２．０１８９
であるＳｉ3Ｎ4膜が得られた。また、導入するＨＭＤＳ
はＣｌ成分を含んでおらず、反応副生成物としてＮＨ 4
Ｃｌが生じることがなく、排気口にＮＨ4Ｃｌが付着す
ることがない。したがって、配管などの金属表面に錆を
生じウェハ上に金属汚染といった問題を引き起こすこと
がなくなる。屈折率は膜質そのものを決定するパラメー
タの一つであり、実施例１では２．０１８９の膜屈折率
を得ており、これはＤＣＳを使用したときのＳｉ3Ｎ4膜
の屈折率２．０〜２．１とほぼ同一であり、従来のもの
と同じ膜特性を持つＳｉ3Ｎ4膜を得ることができた。上
述したガス導入のタイミングを図６に示す。
を１００ｃｃ、及びＮＨ3を４００ｃｃ同時に導入する
と、図５の実施例１に示すように、成膜レートが３．４
オングストローム／ｍｉｎで、膜屈折率が２．０１８９
であるＳｉ3Ｎ4膜が得られた。また、導入するＨＭＤＳ
はＣｌ成分を含んでおらず、反応副生成物としてＮＨ 4
Ｃｌが生じることがなく、排気口にＮＨ4Ｃｌが付着す
ることがない。したがって、配管などの金属表面に錆を
生じウェハ上に金属汚染といった問題を引き起こすこと
がなくなる。屈折率は膜質そのものを決定するパラメー
タの一つであり、実施例１では２．０１８９の膜屈折率
を得ており、これはＤＣＳを使用したときのＳｉ3Ｎ4膜
の屈折率２．０〜２．１とほぼ同一であり、従来のもの
と同じ膜特性を持つＳｉ3Ｎ4膜を得ることができた。上
述したガス導入のタイミングを図６に示す。
【００３９】なお、ＨＭＤＳガスのみを導入し、ＮＨ3
ガスを導入しないようにした他は、上記実施の形態と同
一条件にした場合（図５の実施例２）には、成膜レート
が５．６オングストローム／ｍｉｎで、膜屈折率が２．
４６８であるＳｉ3Ｎ4膜が得られ、これは従来のＤＣＳ
を用いた場合のＳｉ3Ｎ4膜とは性質の異なるものであっ
た。この点からＮＨ3ガスを同時に流すことは重要であ
る。
ガスを導入しないようにした他は、上記実施の形態と同
一条件にした場合（図５の実施例２）には、成膜レート
が５．６オングストローム／ｍｉｎで、膜屈折率が２．
４６８であるＳｉ3Ｎ4膜が得られ、これは従来のＤＣＳ
を用いた場合のＳｉ3Ｎ4膜とは性質の異なるものであっ
た。この点からＮＨ3ガスを同時に流すことは重要であ
る。
【００４０】上述したように本実施の形態は、ＤＣＳの
代りにＣｌを含まないケミカルであるＨＭＤＳを炉内へ
導入するようにしたので、Ｓｉ3Ｎ4膜以外の反応副生成
物が膜中に取り込まれるのを防止し、化学量論的に組成
制御された膜が得られる。
代りにＣｌを含まないケミカルであるＨＭＤＳを炉内へ
導入するようにしたので、Ｓｉ3Ｎ4膜以外の反応副生成
物が膜中に取り込まれるのを防止し、化学量論的に組成
制御された膜が得られる。
【００４１】なお、上記実施の形態では、ＨＭＤＳガス
を１００ｃｃ、ＮＨ3ガスを４００ｃｃ流すようにした
が、流量はこれに限定されない。例えば両ガスは同量で
あっても、あるいはＮＨ3ガスよりもＨＭＤＳガスの方
を多く流すようにしてもよい。
を１００ｃｃ、ＮＨ3ガスを４００ｃｃ流すようにした
が、流量はこれに限定されない。例えば両ガスは同量で
あっても、あるいはＮＨ3ガスよりもＨＭＤＳガスの方
を多く流すようにしてもよい。
【００４２】またＨＭＤＳはＣｌ成分を含んでおらず反
応副生成物にＮＨ4Ｃｌが付着することはない。
応副生成物にＮＨ4Ｃｌが付着することはない。
【発明の効果】本発明方法によれば、Ｓｉ原料にＨＭＤ
Ｓを用いるようにしたので、ＳｉＮ膜形成時、金属汚染
の原因であるＮＨ4Ｃｌを発生させることがなく、しか
もＨＭＤＳとＮを含む化合物を同時に流すことにより、
従来のＤＣＳとＮＨ3の反応によって得られるＳｉ3Ｎ4
膜と同質の膜が得られる。
Ｓを用いるようにしたので、ＳｉＮ膜形成時、金属汚染
の原因であるＮＨ4Ｃｌを発生させることがなく、しか
もＨＭＤＳとＮを含む化合物を同時に流すことにより、
従来のＤＣＳとＮＨ3の反応によって得られるＳｉ3Ｎ4
膜と同質の膜が得られる。
【００４３】本発明装置によれば、ＨＭＤＳガスと化合
物ガスを導入するガス導入系と、ガス導入系に流れるガ
ス流を制御するガス制御手段とを設けるだけの簡単かつ
安価な構造で、ＳｉＮ膜形成時、反応副生成物であるＮ
Ｈ4Ｃｌの発生を有効に防止できる。
物ガスを導入するガス導入系と、ガス導入系に流れるガ
ス流を制御するガス制御手段とを設けるだけの簡単かつ
安価な構造で、ＳｉＮ膜形成時、反応副生成物であるＮ
Ｈ4Ｃｌの発生を有効に防止できる。
【図１】実施の形態によるＳｉＮ膜を成膜する熱ＣＶＤ
装置の構成図である。
装置の構成図である。
【図２】恒温槽と気体流量制御器とによる実施形態のＨ
ＭＤＳ供給系の構成図である。
ＭＤＳ供給系の構成図である。
【図３】恒温槽と気体流量制御器とによる実施形態のＨ
ＭＤＳ供給系の構成図である。
ＭＤＳ供給系の構成図である。
【図４】液体流量制御器と気化器とによる実施形態のＨ
ＭＤＳ供給系の構成図である。
ＭＤＳ供給系の構成図である。
【図５】実施の形態によるＨＭＤＳの成膜条件に応じた
成膜結果を示す図である。
成膜結果を示す図である。
【図６】実施の形態によるガス導入のタイミング図であ
る。
る。
【図７】従来の熱ＣＶＤ装置の構成図である。
１ 反応管 ４ ウェハ ９ａ、９ｂ ガス導入管 １３ ガス制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F045 AA03 AA06 AB33 AC12 AC15 AC17 AD11 AE19 BB08 BB14 DP19 EB02 EC02 EE03 EE04 EE05
Claims (4)
- 【請求項１】ヘキサメチルジシラザンを用いて熱ＣＶＤ
法によりＳｉＮ膜を基板上に形成する成膜方法。 - 【請求項２】請求項１に記載の成膜方法において、前記
ＳｉＮ膜の成膜時、ヘキサメチルジシラザンガスとＣｌ
を含まずＮを含む化合物ガスとを同時に流して前記Ｓｉ
Ｎ膜を前記基板上に形成する成膜方法。 - 【請求項３】請求項２に記載の方法において、前記化合
物ガスを前記ＳｉＮ膜の成膜の前後に亘って流すことを
特徴とする成膜方法。 - 【請求項４】熱ＣＶＤ法により反応管内で基板上にＳｉ
Ｎ膜を成膜する成膜装置において、 ヘキサメチルジシラザンガスとＣｌを含まずＮを含む化
合物ガスとを前記反応管に導入するガス導入系と、 前記ガス導入系に成膜時にヘキサメチルジシラザンガス
及び前記化合物ガスを流し、前記化合物ガスを成膜の前
後に亘って流すようにガス流を制御するガス制御手段と
を備えたことを特徴とする成膜装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11197572A JP2001023904A (ja) | 1999-07-12 | 1999-07-12 | 成膜方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11197572A JP2001023904A (ja) | 1999-07-12 | 1999-07-12 | 成膜方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001023904A true JP2001023904A (ja) | 2001-01-26 |
Family
ID=16376742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11197572A Pending JP2001023904A (ja) | 1999-07-12 | 1999-07-12 | 成膜方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001023904A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007221165A (ja) * | 2001-08-30 | 2007-08-30 | Tokyo Electron Ltd | プラズマｃｖｄ成膜方法及びプラズマｃｖｄ成膜装置 |
| JP2013225657A (ja) * | 2012-03-21 | 2013-10-31 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム |
-
1999
- 1999-07-12 JP JP11197572A patent/JP2001023904A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007221165A (ja) * | 2001-08-30 | 2007-08-30 | Tokyo Electron Ltd | プラズマｃｖｄ成膜方法及びプラズマｃｖｄ成膜装置 |
| JP2013225657A (ja) * | 2012-03-21 | 2013-10-31 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置およびプログラム |
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