JP2001156067A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2001156067A
JP2001156067A JP33295099A JP33295099A JP2001156067A JP 2001156067 A JP2001156067 A JP 2001156067A JP 33295099 A JP33295099 A JP 33295099A JP 33295099 A JP33295099 A JP 33295099A JP 2001156067 A JP2001156067 A JP 2001156067A
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film
btbas
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silicon oxynitride
oxynitride film
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Kanekazu Mizuno
謙和 水野
Kiyohiko Maeda
喜世彦 前田
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】低温成膜が可能であり、かつ反応副生成物のN
Clが発生しない酸化窒化シリコン膜の製造工程を
備える半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】ビス ターシャル ブチル アミノ シラ
ンとNHとNOとを原料ガスとして用いて酸化窒化
シリコン膜を熱CVD法により形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化窒化シリコン
(Silicon Oxy Nitride)膜(以下、SION膜と記
す。)を備える半導体装置の製造方法および半導体製造
装置に関し、特に、熱CVD(Chemical Vapor Deposit
ion)法によって製造される酸化窒化シリコン膜を備え
る半導体装置の製造方法および半導体製造装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置に使用されるSION
膜は、SiHCl(以下DCSと記す)とNH
Oとの混合ガスにより形成する方法が一般的であ
る。
【0003】SION膜を形成するには、DCSとNH
とNOとを、700℃〜800℃に保たれた炉の石
英反応管内へ送り込む。炉内に導入されたDCSとNH
とNOとは熱分解し半導体ウェーハ上または石英反
応管内壁にSION膜を形成する。このときのSION
膜の特性を示す屈折率は1.75〜1.90である。
【0004】この従来技術には、次の2つの問題点があ
る。
【0005】1つは半導体素子寸法が小さくなるにつれ
て、浅い不純物の拡散層が必要とされるが、従来のよう
に、700℃〜800℃といった高温でSION膜を形
成すると浅い拡散層内の不純物が熱により深く拡散して
しまうという問題がある。
【0006】2つ目に、DCSとNHとNOとの反
応系では、排気口に反応副生成物であるNHCl(塩
化アンモニウム)が付着してしまう。NHClは金属
表面に錆を生じさせ、半導体ウェーハ上に金属汚染とい
った問題を引き起こす。これはDCS中にCl成分が存
在するからである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
従来技術の高温成膜および反応生成物であるNHCl
の発生という問題点を解決し、低温成膜が可能であり、
かつ反応副生成物のNH Clが発生しないSION膜
の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、SiH
(NH(C))(ビス ターシャル ブチル
アミノ シラン:BTBAS:Bis tertial butyl am
ino silane)とNHとNOとを原料ガスとして用い
て酸化窒化シリコン(SION)膜を形成する工程を備
えることを特徴とする半導体装置の製造方法が提供され
る。
【0009】このようにすれば、600℃以下の低温で
SION膜を成膜可能であり、また、金属汚染の原因で
あるNHClを発生させない。
【0010】好ましくは、熱CVD法によりSION膜
を形成し、さらに好ましくは、縦型LP−CVD装置を
用いてSION膜を形成する。
【0011】また、好ましくは、SION膜を形成する
前または後に反応炉内をNHまたはNOでガスパー
ジし、さらに好ましくは、SION膜を形成する前およ
び後に反応炉内をNHおよびNOでガスパージす
る。
【0012】そして、NO供給流量を変化させること
により、SION膜の屈折率を制御することができる。
【0013】また、本発明によれば、ビス ターシャル
ブチル アミノ シランとNHとNOとを原料ガ
スとして用いて熱CVD法により酸化窒化シリコン膜を
形成することを特徴とする半導体製造装置が提供され
る。
【0014】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の一
実施の形態を説明する。
【0015】本発明において使用するBTBASは常温
では液体であるので、図2、図3に示すようなBTBA
S供給装置を用いて炉内へ導入する。
【0016】図2に示すBTBAS供給装置は、恒温槽
と気体流量制御の組合せである。図3に示すBTBAS
供給装置は、液体流量制御と気化器との組合せにより流
量制御を行うものである。
【0017】図2を参照すれば、BTBAS供給装置4
においては、BTBAS液体原料42を備えた恒温槽4
1内を100℃程度に加熱し、BTBASの蒸気圧を高
くすることによりBTBASを気化し、その後、気化し
たBTBASは、マスフローコントローラ43により流
量制御されて、BTBAS供給口44より図1に示す縦
型LPCVD(減圧CVD)成膜装置のノズル21の供
給口22に供給される。なお、このBTBAS供給装置
4においては、BTBAS液体原料42からBTBAS
供給口44に至るまでの配管は、配管加熱部材45によ
って覆われている。
【0018】図3を参照すれば、BTBAS供給装置5
においては、BTBAS液体原料52を備えたBTBA
Sタンク51内に、押し出しガス導入口53から導入さ
れた押し出しガスHe、Nを配管54を介して導入す
ることにより、BTBAS液体原料32を配管55に押
し出し、その後BTBAS液体原料は、液体流量制御装
置56により流量制御されて気化器57に送られ、気化
器57で気化されてBTBAS供給口58より図1に示
す縦型LPCVD(減圧CVD)成膜装置のノズル21
の供給口22に供給される。なお、このBTBAS供給
装置5においては、気化器57からBTBAS供給口5
8に至るまでの配管は、配管加熱部材59によって覆わ
れている。
【0019】次に、本実施の形態で好適に使用できる縦
型LPCVD成膜装置を図1を参照して説明する。
【0020】縦型LPCVD成膜装置1においては、石
英反応管11の外部にヒータ13を備えており、石英反
応管11内を均一に加熱できる構造となっている。石英
反応管11内には石英インナーチューブ12が設けられ
ている。石英インナーチューブ12内には、複数の半導
体ウェーハを垂直方向に積層して搭載する石英ボート1
4が設けられている。この石英ボート14は、キャップ
15上に搭載されており、キャップ15を上下させるこ
とにより、石英インナーチューブ12内に挿入され、ま
た石英インナーチューブ12から取り出される。石英反
応管11および石英インナーチューブ12の下部は開放
された構造となっているが、キャップ15を上昇させる
ことにより、キャップ15の底板24により閉じられ気
密な構造となる。石英インナーチューブ12の下部に
は、石英ノズル18、21が連通して設けられている。
石英インナーチューブ12の上部は開放されている。石
英インナーチューブ12と石英反応管11との間の空間
の下部には、排気口17が連通して設けられている。排
気口17は真空ポンプ(図示せず)に連通しており、石
英反応管11内を減圧できる。石英ノズル18、21か
ら供給された原料ガスは、各々の噴出口20、23から
石英インナーチューブ12内に噴出され、その後、石英
インナーチューブ12内を下部から上部まで移動し、石
英インナーチューブ12と石英反応管11との間の空間
を通って下方に流れ、排気口17から排気される。
【0021】次に、この縦型LPCVD成膜装置1を使
用してSION膜を製造する方法について説明する。
【0022】まず、多数枚の半導体ウェーハ16を保持
した石英ボート14を600℃以下の温度に保たれた石
英インナーチューブ12内に挿入する。
【0023】次に、真空ポンプ(図示せず)を用いて排
気口17より真空排気する。ウェーハの面内温度安定効
果を得るため、1時間程度排気することが好ましい。
【0024】次に、石英ノズル18の注入口19よりN
、NOガスを注入し、石英反応管11内を、BT
BASを流す前にNHとNOでパージする。なお、
NH ガス、NOガスは、別々のノズルで、別々に注
入しても構わない。
【0025】次に、石英ノズル18の注入口19よりN
、NOガスを注入し続けると共に、石英ノズル2
1の注入口22よりBTBASを注入して、半導体ウェ
ーハ16上にSION膜を成膜する。
【0026】次に、石英ノズル18の注入口19よりN
、NOガスを注入したまま、BTBASの供給を
停止して、石英反応管11内をNHとNOでパージ
する。
【0027】BTBASのみ流すとSION膜とは異な
る膜ができるため、デポジション前後にNHとN
によるパージを行うことが好ましい。
【0028】次に、石英ノズル18よりNを石英反応
管11内に流入させてNパージを行い、石英反応管1
1内のNHとNOとを除去する。
【0029】その後、Nの供給を止めて石英反応管1
1内を真空にする。Nパージとその後の石英反応管1
1内の真空排気は数回セットで実施する。
【0030】その後、石英反応管11内を真空状態から
大気圧状態へ戻し、その後、石英ボート14を下げて、
石英反応管11より引き出し、その後、石英ボート14
および半導体ウェーハ16を室温まで下げる。
【0031】
【実施例】次に、上記縦型LPCVD成膜装置1を使用
して、SION膜を作成した。この際には、図3に示し
たBTBAS供給装置5を使用した。
【0032】炉温590℃にてBTBASおよびNH
とNOを石英反応管11内に同時導入すると膜屈折率
が1.76〜1.90である従来のSION膜と同等の
膜が得られた。
【0033】またBTBASはCl成分を含んでおら
ず、反応副生成物としてのNHClが付着することは
ない。
【0034】図4に、NO流量とSION膜の屈折率
との関係を示す。成膜温度590℃、BTBAS流量1
00sccm、NH流量400sccm、圧力65p
aを固定条件としてNO流量を変化させた時の膜屈折
率データである。
【0035】NO流量を50ccから400ccまで
変化させることにより膜屈折率が1.90から1.77
まで変化する。酸素の含有量が多い程膜屈折率は小さく
なる。
【0036】図5は、NOの代わりにOを添加した
時の膜屈折率データである。
【0037】O流量がわずか50ccmで膜屈折率は
1.5まで下がってしまう。これはOとBTBASの
反応が早いがためにSIONではなくSiOが成膜さ
れているからである。従ってSION成膜にはNO添
加が望ましい。
【0038】なお、図4、図5で、頂部とは、125枚
のウェーハを処理した場合の下から115枚目をいい、
中央部とは、下から66枚目をいい、底部とは下から1
6枚目をいう。
【0039】
【発明の効果】BTBASにNHとNOを添加する
ことにより得られたSION膜は従来より低温である6
00℃以下で成膜可能であり、半導体デバイスに必要な
うすい拡散層にダメージを与えない。
【0040】更に金属汚染の原因であるNHClを発
生させない利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態で使用する縦型LPCV
D成膜装置を説明するための概略断面図である。
【図2】本発明の一実施の形態で使用する成膜装置にお
いて好適に使用されるBTBAS供給装置を説明するた
めの概略図である
【図3】本発明の一実施の形態で使用する成膜装置にお
いて好適に使用されるBTBAS供給装置を説明するた
めの概略図である
【図4】本発明の一実施例におけるNO流量と酸化窒
化シリコン膜の屈折率との関係を示すグラフである。
【図5】比較例におけるO流量と酸化窒化シリコン膜
の屈折率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1…縦型成膜装置 4、5…BTBAS供給装置 11…石英反応管 12…石英インナーチューブ 13…ヒータ 14…石英ボート 15…キャップ 16…半導体ウェーハ 17…排気口 18、21…石英ノズル 41…恒温槽 51…BTBAS原料タンク 42 、52…BTBAS液体原料 53…押し出しガス導入口 54、55…配管 43…マスフローコントローラ 44、58…BTBAS供給口 56…液体流量制御装置 57…気化器 45、59…配管加熱部材

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ビス ターシャル ブチル アミノ シラ
    ンとNHとNOとを原料ガスとして用いて酸化窒化
    シリコン膜を形成する工程を備えることを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】熱CVD法により前記酸化窒化シリコン膜
    を形成することを特徴とする請求項1記載の半導体装置
    の製造方法。
  3. 【請求項3】前記酸化窒化シリコン膜を形成する前また
    は後に反応炉内をNHまたはNOでガスパージする
    ことを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置の
    製造方法。
  4. 【請求項4】前記酸化窒化シリコン膜を形成する前およ
    び後に反応炉内をNHおよびNOでガスパージする
    ことを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置の
    製造方法。
  5. 【請求項5】NO供給流量を変化させることにより、
    前記酸化窒化シリコン膜の屈折率を制御することを特徴
    とする請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体装置の
    製造方法。
  6. 【請求項6】ビス ターシャル ブチル アミノ シラ
    ンとNHとNOとを原料ガスとして用いて熱CVD
    法により酸化窒化シリコン膜を形成することを特徴とす
    る半導体製造装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006351694A (ja) * 2005-06-14 2006-12-28 Fujitsu Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP2007515060A (ja) * 2003-11-25 2007-06-07 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 窒化ケイ素の熱化学気相堆積
US7678711B2 (en) 2004-01-06 2010-03-16 Fujitsu Microelectronics Limited Semiconductor device, and method and apparatus for manufacturing the same

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