JP2003023006A - 絶縁膜形成方法、絶縁膜形成装置及び半導体装置 - Google Patents
絶縁膜形成方法、絶縁膜形成装置及び半導体装置Info
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- JP2003023006A JP2003023006A JP2001207273A JP2001207273A JP2003023006A JP 2003023006 A JP2003023006 A JP 2003023006A JP 2001207273 A JP2001207273 A JP 2001207273A JP 2001207273 A JP2001207273 A JP 2001207273A JP 2003023006 A JP2003023006 A JP 2003023006A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低熱履歴であり、カバレッジのよい絶縁膜を
形成する。 【解決手段】 反応室１００内において半導体基板１０
に絶縁膜を形成するに際しては、反応ガス導入口１のSi
H4ガス流量を0.1 sccm〜100 sccmに、反応ガス導入口２
のNH3ガス流量を10 sccm〜1000 sccmに設定し、反応室
１００の圧力を0.01Pa〜0.1Paに設定し、Ｗワイヤー
（触媒体）３の加熱温度を1800℃〜2000℃に設定し、触
媒体３から基板１０までの距離ｄを60 mm〜300 mmに設
定し、基板加熱ヒータ５の加熱温度を500℃〜700℃す
る。このようなプロセス条件下では、従来の成膜条件に
比較して触媒体３と基板１０との距離が大きく、成膜圧
力が低圧化されるため、反応ガスの平均自由行路が増加
され、反応ガスの気相反応が抑制され、カバレッジのよ
い絶縁膜を形成できる。また、基板１０の加熱温度が高
温化されることにより、カバレッジのよい絶縁膜を形成
できる。
形成する。 【解決手段】 反応室１００内において半導体基板１０
に絶縁膜を形成するに際しては、反応ガス導入口１のSi
H4ガス流量を0.1 sccm〜100 sccmに、反応ガス導入口２
のNH3ガス流量を10 sccm〜1000 sccmに設定し、反応室
１００の圧力を0.01Pa〜0.1Paに設定し、Ｗワイヤー
（触媒体）３の加熱温度を1800℃〜2000℃に設定し、触
媒体３から基板１０までの距離ｄを60 mm〜300 mmに設
定し、基板加熱ヒータ５の加熱温度を500℃〜700℃す
る。このようなプロセス条件下では、従来の成膜条件に
比較して触媒体３と基板１０との距離が大きく、成膜圧
力が低圧化されるため、反応ガスの平均自由行路が増加
され、反応ガスの気相反応が抑制され、カバレッジのよ
い絶縁膜を形成できる。また、基板１０の加熱温度が高
温化されることにより、カバレッジのよい絶縁膜を形成
できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁膜を形成する
絶縁膜形成方法、その方法を実現する絶縁膜形成装置及
びその方法により形成された絶縁膜を有する半導体装置
に関する。
絶縁膜形成方法、その方法を実現する絶縁膜形成装置及
びその方法により形成された絶縁膜を有する半導体装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体デバイスの微細化に伴い、
半導体デバイス作製時に許容される熱履歴は低減される
傾向にある。このため、種々のプロセスでの熱履歴の低
減化が進められている。半導体デバイス作製する上で、
今後も必要とされるプロセスのうち重要なものの一つ
に、絶縁膜の形成がある。特にシリコン窒化膜は、コン
タクトホールのドライエッチング時のストッパー膜など
に適用され、今後も必要とされる絶縁膜の一つである。
半導体デバイス作製時に許容される熱履歴は低減される
傾向にある。このため、種々のプロセスでの熱履歴の低
減化が進められている。半導体デバイス作製する上で、
今後も必要とされるプロセスのうち重要なものの一つ
に、絶縁膜の形成がある。特にシリコン窒化膜は、コン
タクトホールのドライエッチング時のストッパー膜など
に適用され、今後も必要とされる絶縁膜の一つである。
【０００３】従来のシリコン窒化膜の形成方法には、減
圧ＣＶＤプロセスやＰＥ−ＣＶＤプロセスがある。ま
た、近年、低いプロセス温度で成膜可能なＣＶＤプロセ
スとして、触媒ＣＶＤ（Catalytic CVD）またはHot Wir
e CVDと呼ばれるＣＶＤ技術が開発されている。触媒Ｃ
ＶＤは触媒及び加熱源としてＷ（タングステン）製のワ
イヤを使用する。反応容器内では、反応ガスを触媒体で
あるＷワイヤの近傍へ導入し、これらの反応ガスがＷワ
イヤによって加熱分解されると、基板加熱ヒータによっ
て加温された基板上に膜が形成される。典型的なシリコ
ン窒化膜の形成条件として、反応ガスであるSiH4ガス流
量：1.5sccm、反応ガスであるNH3ガス流量：300sccm、
圧力：3Pa、Ｗワイヤ温度：2000℃、Ｗワイヤと基板間
の距離：40mm、基板加熱温度400℃が用いられている。
圧ＣＶＤプロセスやＰＥ−ＣＶＤプロセスがある。ま
た、近年、低いプロセス温度で成膜可能なＣＶＤプロセ
スとして、触媒ＣＶＤ（Catalytic CVD）またはHot Wir
e CVDと呼ばれるＣＶＤ技術が開発されている。触媒Ｃ
ＶＤは触媒及び加熱源としてＷ（タングステン）製のワ
イヤを使用する。反応容器内では、反応ガスを触媒体で
あるＷワイヤの近傍へ導入し、これらの反応ガスがＷワ
イヤによって加熱分解されると、基板加熱ヒータによっ
て加温された基板上に膜が形成される。典型的なシリコ
ン窒化膜の形成条件として、反応ガスであるSiH4ガス流
量：1.5sccm、反応ガスであるNH3ガス流量：300sccm、
圧力：3Pa、Ｗワイヤ温度：2000℃、Ｗワイヤと基板間
の距離：40mm、基板加熱温度400℃が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、減圧Ｃ
ＶＤプロセスは、バッチ式ＣＶＤ装置によって比較的高
温にて成膜されるので、高熱履歴という点で問題があ
る。また、ＰＥ−ＣＶＤプロセスで形成される膜のカバ
レッジは悪く、半導体デバイスに適用しても良好なサイ
ドウォール構造が得られないという問題がある。また、
従来の触媒ＣＶＤでは、加熱された反応ガスSiH4及びNH
3とがＷワイヤ近傍で気相反応し、カバレッジの悪い膜
が形成されてしまう。
ＶＤプロセスは、バッチ式ＣＶＤ装置によって比較的高
温にて成膜されるので、高熱履歴という点で問題があ
る。また、ＰＥ−ＣＶＤプロセスで形成される膜のカバ
レッジは悪く、半導体デバイスに適用しても良好なサイ
ドウォール構造が得られないという問題がある。また、
従来の触媒ＣＶＤでは、加熱された反応ガスSiH4及びNH
3とがＷワイヤ近傍で気相反応し、カバレッジの悪い膜
が形成されてしまう。
【０００５】図４は、従来の触媒ＣＶＤにより形成され
た窒化膜のカバレッジ状態を説明する図である。この図
４において、シリコン基板１０００上にシリコン酸化膜
１００１とポリシリコン１００２とが順次形成されたも
のに、触媒ＣＶＤによりシリコン窒化膜１００３を形成
させた結果、図４に示すようにシリコン窒化膜１００３
がポリシリコン１００２上に一様に形成されず、良好な
サイドウォール構造が得られない。
た窒化膜のカバレッジ状態を説明する図である。この図
４において、シリコン基板１０００上にシリコン酸化膜
１００１とポリシリコン１００２とが順次形成されたも
のに、触媒ＣＶＤによりシリコン窒化膜１００３を形成
させた結果、図４に示すようにシリコン窒化膜１００３
がポリシリコン１００２上に一様に形成されず、良好な
サイドウォール構造が得られない。
【０００６】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであって、半導体デバイス作製において、低熱履
歴であり、且つ、カバレッジのよい絶縁膜を形成できる
絶縁膜形成方法、その方法を実現する絶縁膜形成装置を
提供することを目的とする。
たものであって、半導体デバイス作製において、低熱履
歴であり、且つ、カバレッジのよい絶縁膜を形成できる
絶縁膜形成方法、その方法を実現する絶縁膜形成装置を
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明による絶縁膜形成方法は、所定圧力下の反
応室内で所定温度の触媒体の近傍に反応ガスを導入し、
該反応ガスを前記触媒体で加熱分解することにより、所
定の温度に加熱された基板上に絶縁膜を形成する方法で
あって、絶縁膜形成時における前記反応室の圧力、前記
触媒体の温度、及び前記触媒体と前記基板との距離は、
前記触媒体近傍での前記反応ガスの気相反応を抑制し、
反応ガスの平均自由行路が増加されるようにそれぞれ設
定され、前記基板の加熱温度は、前記絶縁膜形成の反応
系が供給律速から反応律速へ移行するように設定されて
いることを特徴とする。
めに、本発明による絶縁膜形成方法は、所定圧力下の反
応室内で所定温度の触媒体の近傍に反応ガスを導入し、
該反応ガスを前記触媒体で加熱分解することにより、所
定の温度に加熱された基板上に絶縁膜を形成する方法で
あって、絶縁膜形成時における前記反応室の圧力、前記
触媒体の温度、及び前記触媒体と前記基板との距離は、
前記触媒体近傍での前記反応ガスの気相反応を抑制し、
反応ガスの平均自由行路が増加されるようにそれぞれ設
定され、前記基板の加熱温度は、前記絶縁膜形成の反応
系が供給律速から反応律速へ移行するように設定されて
いることを特徴とする。
【０００８】また、本発明は、基板上に絶縁膜を形成さ
せる反応室を備えた絶縁膜形成装置であって、前記反応
室は、反応ガスを内部へ導入するための導入口と、前記
反応ガスによる反応を促す触媒体と、前記触媒体を前記
反応室内部の所定の位置に保持するためのホルダと、前
記反応室内に前記触媒体から所定の距離離れた位置に配
置された基板と、前記反応室内に設けられ前記基板を加
熱する加熱ヒータと、基板を前記反応室内部へ搬出及び
搬入するための出入口と、排気口とを備え、絶縁膜形成
時における前記反応室の圧力、前記触媒体の温度、及び
前記触媒体と前記基板との距離は、前記触媒体近傍での
前記反応ガスの気相反応を抑制し、反応ガスの平均自由
行路が増加されるようにそれぞれ設定され、前記基板の
加熱温度は、前記絶縁膜形成の反応系が供給律速から反
応律速へ移行するように設定されていることを特徴とす
る。
せる反応室を備えた絶縁膜形成装置であって、前記反応
室は、反応ガスを内部へ導入するための導入口と、前記
反応ガスによる反応を促す触媒体と、前記触媒体を前記
反応室内部の所定の位置に保持するためのホルダと、前
記反応室内に前記触媒体から所定の距離離れた位置に配
置された基板と、前記反応室内に設けられ前記基板を加
熱する加熱ヒータと、基板を前記反応室内部へ搬出及び
搬入するための出入口と、排気口とを備え、絶縁膜形成
時における前記反応室の圧力、前記触媒体の温度、及び
前記触媒体と前記基板との距離は、前記触媒体近傍での
前記反応ガスの気相反応を抑制し、反応ガスの平均自由
行路が増加されるようにそれぞれ設定され、前記基板の
加熱温度は、前記絶縁膜形成の反応系が供給律速から反
応律速へ移行するように設定されていることを特徴とす
る。
【０００９】また、本発明の半導体装置は、反応室内で
の半導体基板への成膜プロセス条件である反応室の圧力
を0.01Pa〜0.1Pa、触媒体の温度を1800℃〜2000℃、触
媒体と基板との距離を60mm〜300mm、基板の加熱温度を5
00℃〜700℃にそれぞれ設定し、このプロセス条件下で
形成した絶縁膜を有することを特徴とする。
の半導体基板への成膜プロセス条件である反応室の圧力
を0.01Pa〜0.1Pa、触媒体の温度を1800℃〜2000℃、触
媒体と基板との距離を60mm〜300mm、基板の加熱温度を5
00℃〜700℃にそれぞれ設定し、このプロセス条件下で
形成した絶縁膜を有することを特徴とする。
【００１０】本発明の方法においては、半導体基板への
成膜時に触媒体と基板との距離を大きくし（60mm〜300m
m）、成膜圧力を低圧化（0.01Pa〜0.1Pa）することによ
り、反応ガスの平均自由行路が増加され、このため、反
応ガスの気相反応が抑制され、その結果、カバレッジの
よい絶縁膜を形成できる。また、基板の加熱温度を高温
化（500℃〜700℃）することにより、反応系が供給律速
から反応律速へ移行されることになり、これにより、カ
バレッジのよい絶縁膜を形成できる。
成膜時に触媒体と基板との距離を大きくし（60mm〜300m
m）、成膜圧力を低圧化（0.01Pa〜0.1Pa）することによ
り、反応ガスの平均自由行路が増加され、このため、反
応ガスの気相反応が抑制され、その結果、カバレッジの
よい絶縁膜を形成できる。また、基板の加熱温度を高温
化（500℃〜700℃）することにより、反応系が供給律速
から反応律速へ移行されることになり、これにより、カ
バレッジのよい絶縁膜を形成できる。
【００１１】本発明の絶縁膜形成装置においては、半導
体基板への成膜時に触媒体と基板との距離を大きくし
（60mm〜300mm）、成膜圧力を低圧化（0.01Pa〜0.1Pa）
することにより、反応ガスの平均自由行路が増加され、
このため、反応ガスの気相反応が抑制され、その結果、
カバレッジのよい絶縁膜を形成できる。また、基板の加
熱温度を高温化（500℃〜700℃）することにより、反応
系が供給律速から反応律速へ移行されることになり、こ
れにより、カバレッジのよい絶縁膜を形成できる。
体基板への成膜時に触媒体と基板との距離を大きくし
（60mm〜300mm）、成膜圧力を低圧化（0.01Pa〜0.1Pa）
することにより、反応ガスの平均自由行路が増加され、
このため、反応ガスの気相反応が抑制され、その結果、
カバレッジのよい絶縁膜を形成できる。また、基板の加
熱温度を高温化（500℃〜700℃）することにより、反応
系が供給律速から反応律速へ移行されることになり、こ
れにより、カバレッジのよい絶縁膜を形成できる。
【００１２】本発明の半導体装置においては、反応室の
圧力を0.01Pa〜0.1Pa、触媒体の温度を1800℃〜2000
℃、触媒体と基板との距離を60mm〜300mm、基板の加熱
温度を500℃〜700℃にそれぞれ設定し、このプロセス条
件下で半導体基板に絶縁膜を形成したので、カバレッジ
のよい絶縁膜を有する半導体装置を提供できる。
圧力を0.01Pa〜0.1Pa、触媒体の温度を1800℃〜2000
℃、触媒体と基板との距離を60mm〜300mm、基板の加熱
温度を500℃〜700℃にそれぞれ設定し、このプロセス条
件下で半導体基板に絶縁膜を形成したので、カバレッジ
のよい絶縁膜を有する半導体装置を提供できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を説明する。本実施の形態では絶縁
膜としてシリコン窒化膜を例にとり説明する。図１は、
本実施の形態による触媒ＣＶＤ装置の反応室１００の概
略断面図である。
の好適な実施の形態を説明する。本実施の形態では絶縁
膜としてシリコン窒化膜を例にとり説明する。図１は、
本実施の形態による触媒ＣＶＤ装置の反応室１００の概
略断面図である。
【００１４】この図１において、反応室１００は、反応
ガスであるSiH4ガスを反応室１００内部へ導入するSiH4
ガス用の反応ガス導入口１と、反応ガスであるNH3ガス
を反応室１００内部へ導入するNH3ガス用の反応ガス導
入口２と、触媒体３と、この触媒体３を反応室１００内
の所定の位置に保持するためのホルダ４と、触媒体３か
ら所定の距離（図１中では矢印ｄで示す）離れた位置に
半導体基板１０を保持するように設けられた基板加熱ヒ
ータ５と、半導体基板１０を反応室１００の内部へ搬出
及び搬入するための搬出／搬入口６と、この搬出／搬入
口６に対向して設けた基板搬送室７と、図示しないポン
プに連通された排気口８とを備える。
ガスであるSiH4ガスを反応室１００内部へ導入するSiH4
ガス用の反応ガス導入口１と、反応ガスであるNH3ガス
を反応室１００内部へ導入するNH3ガス用の反応ガス導
入口２と、触媒体３と、この触媒体３を反応室１００内
の所定の位置に保持するためのホルダ４と、触媒体３か
ら所定の距離（図１中では矢印ｄで示す）離れた位置に
半導体基板１０を保持するように設けられた基板加熱ヒ
ータ５と、半導体基板１０を反応室１００の内部へ搬出
及び搬入するための搬出／搬入口６と、この搬出／搬入
口６に対向して設けた基板搬送室７と、図示しないポン
プに連通された排気口８とを備える。
【００１５】次に反応室１００内での反応工程について
説明する。まず、半導体基板１０を搬出／搬入口６から
反応室１００へ搬入し、基板加熱ヒータ５上に載置す
る。次に触媒体３の還元を行う。半導体基板１０にシリ
コンウエーハを用い、触媒体３にＷ（タングステン）ワ
イヤを用いた場合、図示しない導入口から又はSiH4ガス
用の反応ガス導入口１またはNH3ガス用の反応ガス導入
口２から水素ガスを反応室１００内へ導入し、触媒体３
及び基板加熱ヒータ５をそれぞれ加熱して、Ｗワイヤの
還元のための水素前処理を行う。このときの好ましいプ
ロセス条件は以下の通りである。 水素ガス流量：1 sccm〜1000 sccm 反応室圧力：1Pa〜100Pa 触媒体（Ｗワイヤ）温度：1700℃〜1800℃ 触媒体３から基板１０までの距離ｄ：40 mm〜100 mm 基板加熱ヒータ５の加熱温度：400℃〜600℃
説明する。まず、半導体基板１０を搬出／搬入口６から
反応室１００へ搬入し、基板加熱ヒータ５上に載置す
る。次に触媒体３の還元を行う。半導体基板１０にシリ
コンウエーハを用い、触媒体３にＷ（タングステン）ワ
イヤを用いた場合、図示しない導入口から又はSiH4ガス
用の反応ガス導入口１またはNH3ガス用の反応ガス導入
口２から水素ガスを反応室１００内へ導入し、触媒体３
及び基板加熱ヒータ５をそれぞれ加熱して、Ｗワイヤの
還元のための水素前処理を行う。このときの好ましいプ
ロセス条件は以下の通りである。 水素ガス流量：1 sccm〜1000 sccm 反応室圧力：1Pa〜100Pa 触媒体（Ｗワイヤ）温度：1700℃〜1800℃ 触媒体３から基板１０までの距離ｄ：40 mm〜100 mm 基板加熱ヒータ５の加熱温度：400℃〜600℃
【００１６】触媒体（Ｗワイヤ）３の還元のための水素
前処理が終了すると、続けてシリコン窒化膜を基板１０
上に形成する。まず、図示しないポンプを動作させ排気
を行って反応室１００内を所定の圧力にするとともに、
触媒体３及び基板加熱ヒータ５をそれぞれ所定の温度ま
で加熱する。続いて、SiH4ガス及びNH3ガスをそれぞれS
iH4ガス導入口１及びNH3ガス導入口２を通じて触媒体３
近傍へ導入する。これらの反応ガスは触媒体３によって
加熱分解され、これにより、基板加熱ヒータ５によって
加温された基板１０上に絶縁膜が形成される。
前処理が終了すると、続けてシリコン窒化膜を基板１０
上に形成する。まず、図示しないポンプを動作させ排気
を行って反応室１００内を所定の圧力にするとともに、
触媒体３及び基板加熱ヒータ５をそれぞれ所定の温度ま
で加熱する。続いて、SiH4ガス及びNH3ガスをそれぞれS
iH4ガス導入口１及びNH3ガス導入口２を通じて触媒体３
近傍へ導入する。これらの反応ガスは触媒体３によって
加熱分解され、これにより、基板加熱ヒータ５によって
加温された基板１０上に絶縁膜が形成される。
【００１７】このとき、カバレッジが向上するように、
反応室１００内の圧力、触媒体３の温度、触媒体３と基
板加熱ヒータ５間の距離ｄ、及び基板１０の加熱温度を
所定の値に設定する。つまり、触媒体３近傍での反応ガ
スの気相反応を抑制するように、つまり、反応ガスの平
均自由工程が増加するように、触媒体３と基板１０との
距離ｄを従来の設定値よりも長く設定し、かつ反応室１
００内の圧力を低く、触媒体３の温度を低く設定する。
さらに、絶縁膜形成の反応系が供給律速から反応律速へ
移行するように、基板１０の加熱温度を設定する。これ
らの設定値は、基板１０の種類、触媒体３の種類、及び
形成する絶縁膜の種類に従って、適宜設定する。例えば
触媒体３にＷ（タングステン）ワイヤを用いた場合、好
ましくは、反応室１００内の圧力は約0.1 Pa以下、触媒
体３の温度は約2000℃以下、触媒体３と基板１０との間
の距離ｄは約60 mm以上、基板１０の加熱温度は約700℃
以下である。
反応室１００内の圧力、触媒体３の温度、触媒体３と基
板加熱ヒータ５間の距離ｄ、及び基板１０の加熱温度を
所定の値に設定する。つまり、触媒体３近傍での反応ガ
スの気相反応を抑制するように、つまり、反応ガスの平
均自由工程が増加するように、触媒体３と基板１０との
距離ｄを従来の設定値よりも長く設定し、かつ反応室１
００内の圧力を低く、触媒体３の温度を低く設定する。
さらに、絶縁膜形成の反応系が供給律速から反応律速へ
移行するように、基板１０の加熱温度を設定する。これ
らの設定値は、基板１０の種類、触媒体３の種類、及び
形成する絶縁膜の種類に従って、適宜設定する。例えば
触媒体３にＷ（タングステン）ワイヤを用いた場合、好
ましくは、反応室１００内の圧力は約0.1 Pa以下、触媒
体３の温度は約2000℃以下、触媒体３と基板１０との間
の距離ｄは約60 mm以上、基板１０の加熱温度は約700℃
以下である。
【００１８】半導体基板１０にシリコンウエーハを用
い、触媒体３にＷ（タングステン）ワイヤを用いた場合
の好ましい反応条件は以下の通りである。 SiH4ガス流量：0.1 sccm〜100 sccm NH3ガス流量：10 sccm〜1000 sccm 圧力：0.01Pa〜0.1Pa 触媒温度：1800℃〜2000℃ 触媒体３から基板１０までの距離：60 mm〜300 mm 基板加熱ヒータ５の加熱温度：500℃〜700℃
い、触媒体３にＷ（タングステン）ワイヤを用いた場合
の好ましい反応条件は以下の通りである。 SiH4ガス流量：0.1 sccm〜100 sccm NH3ガス流量：10 sccm〜1000 sccm 圧力：0.01Pa〜0.1Pa 触媒温度：1800℃〜2000℃ 触媒体３から基板１０までの距離：60 mm〜300 mm 基板加熱ヒータ５の加熱温度：500℃〜700℃
【００１９】なお、触媒体３と半導体基板１０との最適
な距離範囲が、触媒体３の還元時と絶縁膜形成時とで完
全に一致しない場合、両範囲を同時に満たす距離を選択
するか、あるいは触媒体３あるいは基板加熱ヒータ５の
設置位置を調節可能な構成にする。
な距離範囲が、触媒体３の還元時と絶縁膜形成時とで完
全に一致しない場合、両範囲を同時に満たす距離を選択
するか、あるいは触媒体３あるいは基板加熱ヒータ５の
設置位置を調節可能な構成にする。
【００２０】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、絶縁膜形成方法における熱履歴を低減することがで
き、カバレッジの優れた絶縁膜を得ることができる。
ば、絶縁膜形成方法における熱履歴を低減することがで
き、カバレッジの優れた絶縁膜を得ることができる。
【００２１】なお、本実施の形態では、半導体基板１０
にシリコンウエーハを用いた場合を挙げて説明したが、
半導体基板１０はこれに限られない。また、触媒体３と
してＷワイヤを例に挙げて説明したが、モリブデン、タ
ンタル、チタン、バナジウムなど他の触媒体を使用で
き、触媒体の種類に応じて反応条件を設置する。また、
本実施の形態では、シリコン窒化膜を形成する場合を例
に挙げて説明したが、形成できる絶縁膜はこれに限ら
ず、他の絶縁膜に適用できることはいうまでもない。特
に、シリコン酸化膜（SiO2）よりも誘電率の高い材料か
らなる高誘電体膜の形成に適用すると、高い効果が得ら
れる。
にシリコンウエーハを用いた場合を挙げて説明したが、
半導体基板１０はこれに限られない。また、触媒体３と
してＷワイヤを例に挙げて説明したが、モリブデン、タ
ンタル、チタン、バナジウムなど他の触媒体を使用で
き、触媒体の種類に応じて反応条件を設置する。また、
本実施の形態では、シリコン窒化膜を形成する場合を例
に挙げて説明したが、形成できる絶縁膜はこれに限ら
ず、他の絶縁膜に適用できることはいうまでもない。特
に、シリコン酸化膜（SiO2）よりも誘電率の高い材料か
らなる高誘電体膜の形成に適用すると、高い効果が得ら
れる。
【００２２】以上の方法及び装置を用いて形成された絶
縁膜は、カバレッジに優れ、良質な半導体デバイスを提
供することができる。本実施の形態により形成された絶
縁膜を適用できる半導体デバイスは多岐にわたる。図２
は、本実施の形態により形成されたシリコン窒化膜を適
用した半導体デバイスの一例を示す部分断面図である。
図２に示す半導体デバイスは、基板２０上にゲート酸化
膜２１を介してゲート電極２２を形成し、コンタクトホ
ールエッチングストッパーとしてシリコン窒化膜２３を
形成し、シリコン窒化膜２３上にシリコン酸化膜２４を
形成しせたものである。
縁膜は、カバレッジに優れ、良質な半導体デバイスを提
供することができる。本実施の形態により形成された絶
縁膜を適用できる半導体デバイスは多岐にわたる。図２
は、本実施の形態により形成されたシリコン窒化膜を適
用した半導体デバイスの一例を示す部分断面図である。
図２に示す半導体デバイスは、基板２０上にゲート酸化
膜２１を介してゲート電極２２を形成し、コンタクトホ
ールエッチングストッパーとしてシリコン窒化膜２３を
形成し、シリコン窒化膜２３上にシリコン酸化膜２４を
形成しせたものである。
【００２３】図３は、本実施の形態により形成されたシ
リコン窒化膜を適用した半導体デバイスの別の一例を示
す部分断面図である。図３に示す半導体デバイスは、基
板３０上にCoSi2層３１を介して深穴コンタクトエッチ
ングストッパーとしてシリコン窒化膜３２を形成し、シ
リコン窒化膜３２上にシリコン酸化膜３３を形成させた
ものである。
リコン窒化膜を適用した半導体デバイスの別の一例を示
す部分断面図である。図３に示す半導体デバイスは、基
板３０上にCoSi2層３１を介して深穴コンタクトエッチ
ングストッパーとしてシリコン窒化膜３２を形成し、シ
リコン窒化膜３２上にシリコン酸化膜３３を形成させた
ものである。
【００２４】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の方法及び装置によれば、低熱履歴であり、且つ、カバ
レッジのよい絶縁膜を形成することができる。また、本
発明の半導体装置によれば、高カバレッジな膜質の良好
な絶縁膜を有する半導体デバイスを提供できる。
の方法及び装置によれば、低熱履歴であり、且つ、カバ
レッジのよい絶縁膜を形成することができる。また、本
発明の半導体装置によれば、高カバレッジな膜質の良好
な絶縁膜を有する半導体デバイスを提供できる。
【図１】本発明の実施の形態による触媒ＣＶＤ装置の反
応室の説明用断面図である。
応室の説明用断面図である。
【図２】本発明の実施の形態により形成されたシリコン
窒化膜を有する半導体デバイスの一例を示す部分断面図
である。
窒化膜を有する半導体デバイスの一例を示す部分断面図
である。
【図３】本発明の実施の形態により形成されたシリコン
窒化膜を有する半導体デバイスの別の一例を示す部分断
面図である。
窒化膜を有する半導体デバイスの別の一例を示す部分断
面図である。
【図４】従来の触媒ＣＶＤにより形成された窒化膜のカ
バレッジ状態を説明する図である。
バレッジ状態を説明する図である。
１……SiH4ガス用反応ガス導入口、２……NH3ガス用反
応ガス導入口、３……触媒体、４……ホルダ、５……基
板加熱ヒータ、６……搬出／搬入口、７……基板搬送
室、８……排気口、１０……半導体基板、１００……反
応室。
応ガス導入口、３……触媒体、４……ホルダ、５……基
板加熱ヒータ、６……搬出／搬入口、７……基板搬送
室、８……排気口、１０……半導体基板、１００……反
応室。
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Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA13 BA40 CA04 EA03
FA10 FA17 JA09 JA10 KA46
LA02 LA15
5F045 AA03 AB33 AC01 AC12 AE11
AE13 BB19 DP03 EB08
5F058 BC08 BC20 BF02 BF23 BF30
BG10
Claims (20)
- 【請求項１】 所定圧力下の反応室内で所定温度の触媒
体の近傍に反応ガスを導入し、該反応ガスを前記触媒体
で加熱分解することにより、所定の温度に加熱された基
板上に絶縁膜を形成する方法であって、 絶縁膜形成時における前記反応室の圧力、前記触媒体の
温度、及び前記触媒体と前記基板との距離は、前記触媒
体近傍での前記反応ガスの気相反応を抑制し、反応ガス
の平均自由行路が増加されるようにそれぞれ設定され、 前記基板の加熱温度は、前記絶縁膜形成の反応系が供給
律速から反応律速へ移行するように設定されている、 ことを特徴とする絶縁膜形成方法。 - 【請求項２】 前記触媒体はタングステンであることを
特徴とする請求項１記載の絶縁膜形成方法。 - 【請求項３】 前記絶縁膜形成時の反応室圧力は0.1Pa
以下であることを特徴とする請求項１記載の絶縁膜形成
方法。 - 【請求項４】 前記絶縁膜形成時の触媒体の温度は2000
℃以下であることを特徴とする請求項１記載の絶縁膜形
成方法。 - 【請求項５】 前記絶縁膜形成時の触媒体と基板との距
離は約60mm以上であることを特徴とする請求項１記載の
絶縁膜形成方法。 - 【請求項６】 前記絶縁膜形成時の基板の加熱温度は70
0℃以下であることを特徴とする請求項１記載の絶縁膜
形成方法。 - 【請求項７】 前記絶縁膜はシリコン窒化膜であること
を特徴とする請求項１記載の絶縁膜形成方法。 - 【請求項８】 前記絶縁膜は、シリコン酸化膜よりも誘
電率の高い材料を含む絶縁膜であることを特徴とする請
求項１記載の絶縁膜形成方法。 - 【請求項９】 前記基板がシリコンウエーハであり、前
記触媒体がタングステンであり、前記絶縁膜がシリコン
窒化膜であり、前記反応室の圧力が0.01Pa〜0.1Paであ
り、前記触媒体の温度が1800℃〜2000℃であり、前記触
媒体と基板との距離が60mm〜300mmであり、前記基板の
加熱温度が500℃〜700℃であることを特徴とする請求項
１記載の絶縁膜形成方法。 - 【請求項１０】 基板上に絶縁膜を形成させる反応室を
備えた絶縁膜形成装置であって、前記反応室は、 反応ガスを内部へ導入するための導入口と、 前記反応ガスによる反応を促す触媒体と、 前記触媒体を前記反応室内部の所定の位置に保持するた
めのホルダと、 前記反応室内に前記触媒体から所定の距離離れた位置に
配置された基板と、 前記反応室内に設けられ前記基板を加熱する加熱ヒータ
と、 基板を前記反応室内部へ搬出及び搬入するための出入口
と、 排気口とを備え、 絶縁膜形成時における前記反応室の圧力、前記触媒体の
温度、及び前記触媒体と前記基板との距離は、前記触媒
体近傍での前記反応ガスの気相反応を抑制し、反応ガス
の平均自由行路が増加されるようにそれぞれ設定され、 前記基板の加熱温度は、前記絶縁膜形成の反応系が供給
律速から反応律速へ移行するように設定されている、 ことを特徴とする絶縁膜形成装置。 - 【請求項１１】 前記反応室内での前記触媒体または前
記基板加熱ヒータの設置位置が調節可能であることを特
徴とする請求項１０記載の絶縁膜形成装置。 - 【請求項１２】 前記触媒体はタングステンであること
を特徴とする請求項１０に記載の絶縁膜形成装置。 - 【請求項１３】 前記絶縁膜形成時の反応室圧力は0.1P
a以下であることを特徴とする請求項１０記載の絶縁膜
形成装置。 - 【請求項１４】 前記絶縁膜形成時の触媒体の温度は20
00℃以下であることを特徴とする請求項１０記載の絶縁
膜形成装置。 - 【請求項１５】 前記絶縁膜形成時の触媒体と基板との
距離は約60mm以上であることを特徴とする請求項１０記
載の絶縁膜形成装置。 - 【請求項１６】 前記絶縁膜形成時の基板の加熱温度は
700℃以下であることを特徴とする請求項１０記載の絶
縁膜形成装置。 - 【請求項１７】 前記絶縁膜はシリコン窒化膜であるこ
とを特徴とする請求項１０記載の絶縁膜形成装置。 - 【請求項１８】 前記絶縁膜は、シリコン酸化膜よりも
誘電率の高い材料を含む絶縁膜であることを特徴とする
請求項１０記載の絶縁膜形成装置。 - 【請求項１９】 前記基板がシリコンウエーハであり、
前記触媒体がタングステンであり、前記絶縁膜がシリコ
ン窒化膜であり、前記反応室の圧力が0.01Pa〜0.1Paで
あり、前記触媒体の温度が1800℃〜2000℃であり、前記
触媒体と基板との距離が60mm〜300mmであり、前記基板
の加熱温度が500℃〜700℃であることを特徴とする請求
項１０記載の絶縁膜形成装置。 - 【請求項２０】 反応室内での半導体基板への成膜プロ
セス条件である反応室の圧力を0.01Pa〜0.1Pa、触媒体
の温度を1800℃〜2000℃、触媒体と基板との距離を60mm
〜300mm、基板の加熱温度を500℃〜700℃にそれぞれ設
定し、このプロセス条件下で形成した絶縁膜を有するこ
とを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001207273A JP2003023006A (ja) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | 絶縁膜形成方法、絶縁膜形成装置及び半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001207273A JP2003023006A (ja) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | 絶縁膜形成方法、絶縁膜形成装置及び半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003023006A true JP2003023006A (ja) | 2003-01-24 |
Family
ID=19043283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001207273A Pending JP2003023006A (ja) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | 絶縁膜形成方法、絶縁膜形成装置及び半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003023006A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007528940A (ja) * | 2004-03-12 | 2007-10-18 | ウニフェルジテイト・ユトレヒト・ホールディング・ベスローテン・フェンノートシャップ | 薄膜及び薄膜デバイスを製造するための装置及び方法 |
| JP2009212525A (ja) * | 2005-01-20 | 2009-09-17 | Samsung Mobile Display Co Ltd | 蒸着装置及び蒸着方法 |
| US7833579B2 (en) | 2005-05-13 | 2010-11-16 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Method for in-situ polycrystalline thin film growth |
-
2001
- 2001-07-09 JP JP2001207273A patent/JP2003023006A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007528940A (ja) * | 2004-03-12 | 2007-10-18 | ウニフェルジテイト・ユトレヒト・ホールディング・ベスローテン・フェンノートシャップ | 薄膜及び薄膜デバイスを製造するための装置及び方法 |
| JP2009212525A (ja) * | 2005-01-20 | 2009-09-17 | Samsung Mobile Display Co Ltd | 蒸着装置及び蒸着方法 |
| US7833579B2 (en) | 2005-05-13 | 2010-11-16 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Method for in-situ polycrystalline thin film growth |
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