JP2006165028A - 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006165028A JP2006165028A JP2004349711A JP2004349711A JP2006165028A JP 2006165028 A JP2006165028 A JP 2006165028A JP 2004349711 A JP2004349711 A JP 2004349711A JP 2004349711 A JP2004349711 A JP 2004349711A JP 2006165028 A JP2006165028 A JP 2006165028A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- reaction
- reaction tube
- upstream side
- source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 206
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 91
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims abstract description 41
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 35
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 10
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 24
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 18
- SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N chlorosilicon Chemical compound Cl[Si] SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 13
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 description 7
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 7
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-methoxyphenyl)piperazin-1-yl]aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N1CCN(C=2C=CC(N)=CC=2)CC1 VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- FXOCTISBMXDWGP-UHFFFAOYSA-N dichloro(silyl)silane Chemical compound [SiH3][SiH](Cl)Cl FXOCTISBMXDWGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/34—Nitrides
- C23C16/345—Silicon nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/314—Inorganic layers
- H01L21/318—Inorganic layers composed of nitrides
- H01L21/3185—Inorganic layers composed of nitrides of siliconnitrides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
- H01L21/0217—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
【課題】 被処理体上に薄膜を形成するときのパーティクルの発生を抑制可能な半導体製造装置を提供する。
【解決手段】 被処理体１を収納する反応管１１と、反応管１１の上流側に接続され、被処理体１上にシリコン（Ｓｉ）を含む原料ガス及び窒素（Ｎ）を含む原料ガスを、それぞれ独立に導入する複数の原料ガス導入配管２４，２５と、反応管１１の上流側に接続されたアンモニア（ＮＨ3）ガスを導入する抑制ガス導入配管２６とを備える。
【選択図】 図１
【解決手段】 被処理体１を収納する反応管１１と、反応管１１の上流側に接続され、被処理体１上にシリコン（Ｓｉ）を含む原料ガス及び窒素（Ｎ）を含む原料ガスを、それぞれ独立に導入する複数の原料ガス導入配管２４，２５と、反応管１１の上流側に接続されたアンモニア（ＮＨ3）ガスを導入する抑制ガス導入配管２６とを備える。
【選択図】 図１
Description
本発明は、半導体製造装置に関し、特に、被処理体上に薄膜を堆積する半導体製造装置及びこれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
被処理体上に薄膜を形成するための半導体製造装置として、縦型減圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。縦型ＬＰＣＶＤ装置においては、薄膜の構成要素を含む原料ガスを反応管の下部（上流側）に導入し、反応管の上部（下流側）に配置された半導体基板上に薄膜を堆積する。このとき、反応管において、原料ガスの反応により、薄膜の構成要素となる主生成物とともに副生成物が生成される。この副生成物がパーティクルとなって半導体基板に付着し、半導体装置製造の歩留まりが低下する。
被処理体上に薄膜を形成するときのパーティクルの発生を抑制する方法としては、パーティクルの原因となる副生成物が反応管の下部（上流側）の内壁に付着するのを防止するために、反応管の下部（上流側）を加熱する方法が提案されている。しかし、加熱することによりシール材であるＯリングが溶融する場合があり、問題解決には至っていない。
特開平６−２８３４６３号公報
本発明の目的は、被処理体上に薄膜を形成するときのパーティクルの発生を抑制可能な半導体製造装置及びこれを用いた半導体装置の製造方法を提供することである。
本発明の第１の特徴は、（イ）被処理体を収納する反応管と、（ロ）反応管の上流側に接続され、被処理体上にシリコンを含む原料ガス及び窒素を含む原料ガスを、それぞれ独立に導入する複数の原料ガス導入配管と、（ハ）反応管の上流側に接続されたアンモニアガスを導入する抑制ガス導入配管とを備える半導体製造装置であることを要旨とする。
本発明の第２の特徴は、（イ）反応管の上流側から反応管内の半導体基板上に、シリコンを含む原料ガス及び窒素を含む原料ガスをそれぞれ独立に導入するステップと、（ロ）反応管の上流側からアンモニアガスを導入するステップと、（ハ）シリコンを含む原料ガスと、窒素を含む原料ガスとの反応を用いて、半導体基板上に薄膜を形成するステップとを含む半導体装置の製造方法であることを要旨とする。
本発明によれば、被処理体上に薄膜を形成するときのパーティクルの発生を抑制可能な半導体製造装置及びこれを用いた半導体装置の製造方法を提供することができる。
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
本発明の実施の形態に係る半導体製造装置は、図１に示すように、被処理体１を収納する反応管１１と、反応管１１の上流側に接続され、被処理体１上にシリコン（Ｓｉ）を含む原料ガス及び窒素（Ｎ）を含む原料ガスを、それぞれ独立に導入する複数の原料ガス導入配管２４，２５と、反応管１１の上流側に接続されたアンモニア（ＮＨ3）ガスを導入する抑制ガス導入配管２６とを備える縦型ＬＰＣＶＤ装置である。
反応管１１は、外気遮断及び雰囲気保持が可能な密閉構造を有する縦型の反応管である。反応管１１は、管軸を垂直方向にした円筒状の石英等の外管１１１（アウターチューブ）と、外管１１１の内側に配置された円筒状の石英等の内管（インナーチューブ）１１２と、外管１１１の下に配置されたステンレス鋼等のマニホールド１１３を備える。ここで、「上流側」及び「下流側」は厳密には定義されないが、例えば「上流側」は反応管１１のマニホールド１１３で囲まれる付近の２００度程度の低温側と定義し、「下流側」は内管１１２で囲まれる付近の４００〜６００度程度の高温側と定義する。外管１１１の外側には、反応管１１内の温度を制御する加熱炉（ヒータ）１３が配置されている。
内管１１２の内側には、被処理体１を搭載する石英等のボート１５が配置されている。被処理体１としては、例えば半導体基板（半導体ウェハ）等が使用可能である。被処理体１は、通常１００〜１５０枚程度投入可能である。ボート１５の下部には、反応管１１の下部を断熱するための石英等の保温筒１４が設けられている。外管１１１には、出口配管１７が設けられている。出口配管１７は、図示を省略した真空ポンプに接続され、反応管１１内を例えば２０〜２００Ｐａ程度の減圧（低圧力）状態に保つ。
マニホールド１１３には、原料ガス導入配管２４，２５、抑制ガス導入配管２６及び排気配管３１のそれぞれの一端が接続されている。原料ガス導入配管２４，２５及び抑制ガス導入配管２６のそれぞれの他端には、ガス供給系２０が接続されている。ガス供給系２０は、原料ガス導入配管２４に接続された第１原料ガス源２１、原料ガス導入配管２５に接続された第２原料ガス源２２、及び抑制ガス導入配管２６に接続された抑制ガス源２３を備える。
第１原料ガス源２１は、例えばシリコン窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4膜）を堆積する場合には、原料ガスとしてＮＨ3ガスを供給する。第２原料ガス源２２は、原料ガスとして例えば六塩化珪素（Ｓｉ2Ｃｌ6）ガスを供給する。抑制ガス源２３は、抑制ガスとして例えばＮＨ3ガスを供給する。抑制ガスは、複数の原料ガスの反応により生成される副生成物と原料ガスの他方との反応を抑制するガスである。
原料ガス導入配管２４，２５は、反応管１１の上流側から下流側に流れるように垂直方向にＮＨ3ガス及びＳｉ2Ｃｌ6ガスをそれぞれ導入するインジェクタノズルである。抑制ガス導入配管２６は、原料ガス導入配管２４，２５がＮＨ3ガス及びＳｉ2Ｃｌ6ガスを導入する方向と異なる方向、例えば反応管１１の上流側に流れるように水平方向にＮＨ3ガスを導入するインジェクタノズルである。反応管１１内におけるガス流量は、原料ガス導入配管２４を介して導入されるＮＨ3ガスの流量は１００〜１０００ｓｃｃｍ程度、原料ガス導入配管２５を介して導入されるＳｉ2Ｃｌ6ガスの流量は５〜１００ｓｃｃｍ程度、抑制ガス導入配管２６を介して導入されるＮＨ3ガスの流量は、１００〜１０００ｓｃｃｍ程度である。
マニホールド１１３には、抑制ガス導入配管２６に対向する位置に排気配管３１が接続されている。排気配管３１には、排気圧調整手段３２及び排気配管３４を介して真空ポンプ３５が接続されている。排気配管３１は、抑制ガス導入配管２６を介して導入されるＮＨ3ガスや、原料ガスの反応により生成された副生成物等を反応管１１から排気する。排気圧調整手段３２は、排気配管３１の排気圧を調整する。排気圧調整手段３２としては、バルブ等が使用可能である。排気配管３１には、分析計３６が接続されている。分析計３６は、排気配管３１から排気されるガスの成分や濃度を分析する。
排気圧調整手段３２及び分析計３６には、制御回路３３が接続されている。制御回路３３は、排気配管３１の排気圧やガス流量を監視し、排気圧調整手段３２を制御する。制御回路３３は、分析計３６による分析結果に基づいて、抑制ガス源２３の抑制ガス供給量を制御する。マニホールド１１３の下部には、被処理体１及びボート１５を出し入れするドア部を閉じるキャップ１６が設けられている。
次に、本発明の実施の形態に係る半導体製造装置において、原料ガスとしてＳｉ2Ｃｌ6とＮＨ3を用いて、被処理体１上にＳｉ3Ｎ4膜を形成する場合の反応を説明する。反応管１１の上流側で、原料ガスのＳｉ2Ｃｌ6とＮＨ3ガスが反応して、反応式（１）に示すように、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）ガスが主生成物として生成される。同時に、塩化水素（ＨＣｌ）ガス及び水素（Ｈ2）ガス等の副生成物が生成される。
３Ｓｉ2Ｃｌ6＋８ＮＨ3→２Ｓｉ3Ｎ4＋１８ＨＣｌ＋３Ｈ2・・・・・（１）
反応式（１）で生成されたＳｉ3Ｎ4ガスが被処理体１上に吸着して、Ｓｉ3Ｎ4膜が堆積される。更に、原料ガスのＮＨ3と、反応式（１）で生成されたＨＣｌガスが反応して、反応式（２）に示すように、固体の塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）が副生成物として生成される。
ＮＨ3＋ＨＣｌ→ＮＨ4Ｃｌ・・・・・（２）
反応式（２）で生成されたＮＨ4Ｃｌが、マニホールド１１３内壁に付着する。更に、反応式（２）で生成されたＮＨ4Ｃｌが、原料ガスのＳｉ2Ｃｌ6ガスと反応して、反応式（３）に示すように、ＮＨ3ガス、三塩化シラン（ＳｉＨＣｌ3）ガスや四塩化珪素（ＳｉＣｌ4）ガス等の副生成物が生成される。
ｘＮＨ4Ｃｌ＋ｙＳｉ2Ｃｌ6→ｚＳｉＨＣｌ3＋ｗＳｉＣｌ4＋ｘＮＨ3・・・・・（３）
ここで、ｘ，ｙ，ｚ，ｗは１以上の整数を表す。反応式（３）で生成されたＳｉＨＣｌ3ガスやＳｉＣｌ4ガスが、加熱されながら、反応管１１の下流側に配置された被処理体１の表面に達する。更に、ＳｉＨＣｌ3ガス及びＳｉＣｌ4ガスが、原料ガスのＮＨ3ガス又は反応式（３）で生成されたＮＨ3ガスとそれぞれ反応して、反応式（４）及び（５）に示すように、主生成物のＳｉ3Ｎ4ガスとともに、ＨＣｌガスやＨ2ガス等の副生成物を生成する。
３ＳｉＨＣｌ3＋４ＮＨ3→Ｓｉ3Ｎ4＋９ＨＣｌ＋３Ｈ2・・・・・（４）
３ＳｉＣｌ4＋４ＮＨ3→Ｓｉ3Ｎ4＋１２ＨＣｌ・・・・・（５）
反応式（４）及び（５）で生成された主生成物のＳｉ3Ｎ4ガスが被処理体１上に堆積して、Ｓｉ3Ｎ4膜が形成される。反応式（４）及び（５）で生成されたＨＣｌガスが、原料ガスのＮＨ3ガス又は反応式（３）で生成されたＮＨ3ガスと反応して、反応式（６）に示すように、ＮＨ4Ｃｌが副生成物として生成される。
ＮＨ3＋ＨＣｌ→ＮＨ4Ｃｌ・・・・・（６）
反応式（６）で生成されたＮＨ4Ｃｌが、被処理体１上に付着する。ＮＨ4Ｃｌが被処理体１表面に残留したまま反応管１１外部へ取り出した場合にパーティクルとなる。この結果、薄膜を堆積した後の半導体装置製造工程での加工不良の原因となる。
ここで、反応式（３）において、Ｓｉ2Ｃｌ6分圧が低くＮＨ3分圧が高いほど反応は抑制される。図１及び図２に示すように、抑制ガス導入配管２６は、抑制ガス源２３から供給された抑制ガスを、反応管１１の上流側（水平方向）に吹き付ける。この結果、反応管１１の上流側のＮＨ3分圧が上がり、反応式（３）の生成反応が抑制される。したがって、パーティクルに起因する副生成物であるＳｉＨＣｌ3ガス及びＳｉＣｌ4ガスの生成が抑制される。
次に、本発明の実施の形態に係る半導体製造装置を用いた処理方法を、原料ガスとしてＳｉ2Ｃｌ6ガスとＮＨ3ガスを用いて被処理体１上にＳｉ3Ｎ4膜を形成する場合を一例として説明する。
（イ）被処理体１が配置されたボート１５を、反応管１１内に設置する。キャップ１６を取り付け、反応管１１内を密封状態とする。第１原料ガス源２１から供給されたＮＨ3ガスが、原料ガス導入配管２４を介して、反応管１１内に上流側から下流側へ流れるように例えば垂直方向に導入される。第２原料ガス源２２から供給されたＳｉ2Ｃｌ6ガスが、原料ガス導入配管２５を介して、反応管１１内に上流側から下流側へ流れるように例えば垂直方向に導入される。抑制ガス源２３から供給されたＮＨ3ガスが、抑制ガス導入配管２６を介して、反応管１１の上流側（水平方向）に導入される。
（ロ）反応管１１の上流側で、原料ガスのＳｉ2Ｃｌ6ガスとＮＨ3ガスが反応する。この結果、反応式（１）及び（２）に示すように、主生成物のＳｉ3Ｎ4ガスが生成されるとともに、固体のＮＨ4Ｃｌが生成されてマニホールド１１３内壁に付着する。更に、固体のＮＨ4Ｃｌが、原料ガスのＳｉ2Ｃｌ6ガスと反応して、反応式（３）に示すように、ＳｉＨＣｌ3ガスやＳｉＣｌ4ガス等が生成される。ここで、抑制ガス導入配管２６は、抑制ガス源２３から供給された抑制ガスのＮＨ3ガスを、反応管１１の上流側（水平方向）に吹き付けている。この結果、反応管１１の上流側においてＮＨ3分圧が上がり、反応式（３）で示したＳｉＨＣｌ3ガス及びＳｉＣｌ4ガスの生成が抑制される。
（ハ）反応式（３）で示したＳｉＨＣｌ3ガス及びＳｉＣｌ4ガスの生成が抑制されてなお、反応式（３）で示すようなＳｉＨＣｌ3ガス及びＳｉＣｌ4ガスが生成された場合には、ＳｉＨＣｌ3ガス及びＳｉＣｌ4ガスが排気配管３１から排気される。更に、反応管１１の上流側に流したＮＨ3ガスが、被処理体１へ到達させること無く、排気配管３１から排気される。なお、制御回路３３が、抑制ガス源２３の抑制ガス供給量を制御する。また、排気圧調整手段３２が、排気配管３１からの排気圧を適宜調整する。
本発明の実施の形態によれば、抑制ガス導入配管２６から反応管１１の上流側（水平方向）にＮＨ3ガスを流すことにより、ＳｉＨＣｌ3ガス及びＳｉＣｌ4ガスの生成反応を抑制することができる。更に、排気配管３１を配置し、且つ排気圧調整手段３２により排気配管３１の排気圧を調整することで、ＳｉＨＣｌ3ガスあるいはＳｉＣｌ4ガスを被処理体１上に到達させること無く反応管１１の外部へ排出可能となる。したがって、ＳｉＨＣｌ3ガス及びＳｉＣｌ4ガスに起因するＮＨ4Ｃｌによるパーティクルの発生を防止することができる。
更に、抑制ガス導入配管２６から反応管１１の上流側（水平方向）へ流すＮＨ3ガスも、被処理体１へ到達させる事無く排気する事が可能となる。したがって、被処理体１上にＮＨ3ガスが高濃度で到達することを防止でき、シリコン窒化膜の膜質を劣化させるのを防止できる。
次に、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を図３のフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下に述べる半導体記憶装置の製造方法は、一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により、実現可能であることは勿論である。
（イ）まず、ステップＳ１００において、プロセス・マスクシミュレーションやデバイスシミュレーションにより、電気的特性を得る。電気的特性を用いてＬＳＩの回路シミュレーションが行われ、設計パターンのレイアウトデータ（設計データ）を生成する。次に、ステップＳ２００において、ステップＳ１００で生成されたレイアウトデータの設計パターンに対して、マスクパターンのマスクデータを生成する。マスクパターンがマスク基板に形成され、フォトマスクが作製される。なお、フォトマスクはＬＳＩの製造工程の各段階に対応した各層分作製されてフォトマスクのセットが用意される。
（ロ）ステップＳ３０２におけるフロントエンド工程（基板工程）では、ステップＳ３１０における酸化工程、ステップＳ３１１におけるレジスト塗布工程、ステップＳ３１２におけるフォトリソグラフィ工程、ステップＳ３１３におけるイオン注入工程及びステップＳ３１４における熱処理工程等が繰り返して実施される。一連の工程が終了すると、ステップＳ３０３へ進む。
（ハ）ステップＳ３０３において、基板表面に対して配線処理が施されるバックエンド工程（表面配線工程）が行われる。バックエンド工程では、ステップＳ３１５における化学気相成長（ＣＶＤ）工程、ステップＳ３１６におけるレジスト塗布工程、ステップＳ３１７におけるフォトリソグラフィ工程、ステップＳ３１８におけるエッチング工程、ステップＳ３１９における金属堆積工程等が繰り返し実施される。ステップＳ３１５においては、図１に示した半導体製造装置を用いて、半導体ウェハ上に薄膜を形成する。一連の工程により多層配線構造が完成したら、ステップＳ３０４へ進む。
（ニ）ステップＳ３０４において、ダイヤモンドブレード等のダイシング装置により、所定のチップサイズに分割される。そして、金属若しくはセラミックス等のパッケージング材料にマウントされ、チップ上の電極パッドとリードフレームのリードを金線で接続された後、樹脂封止などの所要のパッケージ組み立ての工程が実施される。ステップＳ４００において、半導体集積回路の性能・機能に関する特性検査、リード形状・寸法状態、信頼性試験などの所定の検査を経て、半導体集積回路が完成される。ステップＳ５００において、以上の工程をクリアした半導体集積回路は、水分、静電気などから保護するための包装を施され、出荷される。
以上のように、本発明の第１の実施の形態に係る半導体記憶装置の製造方法によれば、ステップＳ３１５におけるＣＶＤ工程において、半導体ウェハ上に薄膜を堆積するときのパーティクルの発生を抑制することができる。したがって、半導体装置製造の歩留まりが向上する。
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
本発明の実施の形態において、原料ガスとして、クロライドガスのＳｉ2Ｃｌ6ガスとＮＨ3ガスと用いる一例を説明したが、原料ガスの組み合わせは特に限定されない。例えば、ＮＨ3ガスと、ジクロロジシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2）ガス、ＳｉＨＣｌ3ガス又はＳｉＣｌ4ガス等のクロライドガスとの組み合わせを用いても良い。ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス、ＳｉＨＣｌ3ガス又はＳｉＣｌ4ガスと、原料ガスのＮＨ3ガスがそれぞれ反応して、反応式（７）、（８）及び（９）に示すように、ＨＣｌガスやＨ2ガス等の副生成物が生成される。
３ＳｉＨ2Ｃｌ2＋４ＮＨ3→Ｓｉ3Ｎ4＋６ＨＣｌ＋１２Ｈ2・・・・・（７）
３ＳｉＨＣｌ3＋４ＮＨ3→Ｓｉ3Ｎ4＋３ＨＣｌ＋６Ｈ2・・・・・（８）
３ＳｉＣｌ4＋４ＮＨ3→Ｓｉ3Ｎ4＋１２ＨＣｌ・・・・・（９）
反応式（７）、（８）及び（９）のそれぞれで生成されたＨＣｌガスと原料ガスのＮＨ3ガスが反応式（２）のように反応して、固体のＮＨ4Ｃｌが生成され、マニホールド１１３内壁に付着する。固体のＮＨ4Ｃｌが、原料ガスのＳｉＨ2Ｃｌ2ガス、ＳｉＨＣｌ3ガス又はＳｉＣｌ4ガスと更に反応して、反応式（１０）、（１１）及び（１２）に示すように、ＳｉＨＣｌ3ガスやＳｉＣｌ4ガス等のパーティクルに起因する副生成物が生成される。
ｘＮＨ4Ｃｌ＋ｙＳｉＨ2Ｃｌ2→ｚＳｉＨＣｌ3＋ｗＳｉＣｌ4＋ｘＮＨ3・・・・・（１０）
ｘＮＨ4Ｃｌ＋ｙＳｉＨＣｌ3→ｚＳｉＨＣｌ3＋ｗＳｉＣｌ4＋ｘＮＨ3・・・・・（１１）
ｘＮＨ4Ｃｌ＋ｙＳｉＣｌ4→ｚＳｉＨＣｌ3＋ｗＳｉＣｌ4＋ｘＮＨ3・・・・・（１２）
ここで、反応式（１０）、（１１）及び（１２）に示すように、ＳｉＨ2Ｃｌ2分圧、ＳｉＨＣｌ3分圧又はＳｉＣｌ4分圧が低くＮＨ3分圧が高いほど反応は抑制される。抑制ガス導入配管２６は、抑制ガス源２３から供給された抑制ガスのＮＨ3ガスを、反応管１１の上流側（水平方向）に吹き付ける。この結果、反応管１１の上流側のＮＨ3分圧が上がり、反応式（１０）、（１１）及び（１２）で示したＳｉＨＣｌ3ガス及びＳｉＣｌ4ガスの生成が抑制される。
また、図１に示した抑制ガス導入配管２６及び排気配管３１が対向する位置に配置され、抑制ガス導入配管２６が水平方向に抑制ガスを流す一例を説明したが、ＮＨ3ガス濃度を高めるために抑制ガスを上流側に流す配置であれば、抑制ガス導入配管２６及び排気配管３１の配置位置や、抑制ガス導入配管２６の抑制ガスの噴出位置は特に限定されない。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
１…被処理体
１１…反応管
１３…加熱炉（ヒータ）
１４…保温筒
１５…ボート
１６…キャップ
１７…出口配管
２０…ガス供給系
２１…第１原料ガス源
２２…第２原料ガス源
２３…抑制ガス源
２４，２５…原料ガス導入配管
２６…抑制ガス導入配管
３１，３４…排気配管
３２…排気圧調整手段
３３…制御回路
３５…真空ポンプ
３６…分析計
１１１…外管（アウターチューブ）
１１２…内管（インナーチューブ）
１１３…マニホールド
１１…反応管
１３…加熱炉（ヒータ）
１４…保温筒
１５…ボート
１６…キャップ
１７…出口配管
２０…ガス供給系
２１…第１原料ガス源
２２…第２原料ガス源
２３…抑制ガス源
２４，２５…原料ガス導入配管
２６…抑制ガス導入配管
３１，３４…排気配管
３２…排気圧調整手段
３３…制御回路
３５…真空ポンプ
３６…分析計
１１１…外管（アウターチューブ）
１１２…内管（インナーチューブ）
１１３…マニホールド
Claims (6)
- 被処理体を収納する反応管と、
前記反応管の上流側に接続され、前記被処理体上にシリコンを含む原料ガス及び窒素を含む原料ガスを、それぞれ独立に導入する複数の原料ガス導入配管と、
前記反応管の上流側に接続されたアンモニアガスを導入する抑制ガス導入配管
とを備えることを特徴とする半導体製造装置。
- 前記抑制ガス導入配管は、前記複数の原料ガス導入配管が前記原料ガスを導入する方向と異なる方向にアンモニアガスを導入することを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
- 前記反応管の上流側に接続された排気配管を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体製造装置。
- 前記排気配管の排気圧を調整する排気圧調整手段を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の半導体製造装置。
- シリコンを含む前記原料ガスはクロライドガスであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
- 反応管の上流側から前記反応管内の半導体基板上に、シリコンを含む原料ガス及び窒素を含む原料ガスをそれぞれ独立に導入するステップと、
前記反応管の上流側からアンモニアガスを導入するステップと、
シリコンを含む前記原料ガスと、窒素を含む前記原料ガスとの反応を用いて、前記半導体基板上に薄膜を形成するステップ
とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004349711A JP2006165028A (ja) | 2004-12-02 | 2004-12-02 | 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 |
| US11/290,428 US20060121731A1 (en) | 2004-12-02 | 2005-12-01 | Semiconductor manufacturing system and method for manufacturing a semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004349711A JP2006165028A (ja) | 2004-12-02 | 2004-12-02 | 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006165028A true JP2006165028A (ja) | 2006-06-22 |
Family
ID=36574891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004349711A Pending JP2006165028A (ja) | 2004-12-02 | 2004-12-02 | 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20060121731A1 (ja) |
| JP (1) | JP2006165028A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI589010B (zh) * | 2016-06-22 | 2017-06-21 | 上銀光電股份有限公司 | 反應性熱處理設備 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5637153A (en) * | 1993-04-30 | 1997-06-10 | Tokyo Electron Limited | Method of cleaning reaction tube and exhaustion piping system in heat processing apparatus |
| US5445521A (en) * | 1993-05-31 | 1995-08-29 | Tokyo Electron Kabushiki Kaisha | Heat treating method and device |
| TW392212B (en) * | 1998-09-21 | 2000-06-01 | Mosel Vitelic Inc | Low pressure silicon nitrides deposition method that can reduce particle production |
| JP3987312B2 (ja) * | 2001-08-31 | 2007-10-10 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造装置および製造方法ならびに半導体製造装置のクリーニング方法 |
| JPWO2004075272A1 (ja) * | 2003-02-21 | 2006-06-01 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置及び半導体デバイスの製造方法 |
-
2004
- 2004-12-02 JP JP2004349711A patent/JP2006165028A/ja active Pending
-
2005
- 2005-12-01 US US11/290,428 patent/US20060121731A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20060121731A1 (en) | 2006-06-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8518182B2 (en) | Substrate processing apparatus | |
| EP0464515B1 (en) | Method of manufacturing silicon nitride film | |
| US5584963A (en) | Semiconductor device manufacturing apparatus and cleaning method for the apparatus | |
| KR0183466B1 (ko) | 반도체 제조장치 및 반도체 제조장치에 있어서의 웨이퍼 진공척 장치 및 가스 크리닝 방법 및 질화막 형성방법 | |
| EP0537854B1 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device whereby a layer of material is deposited on the surface of a semiconductor wafer from a process gas | |
| US20060213539A1 (en) | Method for cleaning thin-film forming apparatus | |
| US6040010A (en) | Catalytic breakdown of reactant gases in chemical vapor deposition | |
| JP7113862B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理方法、プログラム、および基板処理装置 | |
| KR102297247B1 (ko) | 처리 용기 내의 부재를 클리닝하는 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치, 및 프로그램 | |
| US4781945A (en) | Process for the formation of phosphosilicate glass coating | |
| JP6815527B2 (ja) | 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム | |
| CN111771263A (zh) | 清洁方法、半导体装置的制造方法、基板处理装置以及程序 | |
| EP4060077A2 (en) | Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device and program | |
| US9029264B2 (en) | Methods for depositing a tin-containing layer on a substrate | |
| JP2006165028A (ja) | 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 | |
| JP5197554B2 (ja) | 薄膜形成装置の洗浄方法及び薄膜形成方法 | |
| JP4527595B2 (ja) | ゲル状物質の処理方法、および処理装置 | |
| JP2001068468A (ja) | 成膜方法 | |
| JP3076268B2 (ja) | 減圧気相成長装置 | |
| JP2000355767A (ja) | シリコンｃｖｄ装置 | |
| TWI831204B (zh) | 半導體裝置之製造方法、基板處理方法、基板處理裝置及程式 | |
| JPH0250966A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP5297661B2 (ja) | 気相成長装置 | |
| JP2936003B2 (ja) | 半導体集積回路装置の製造方法 | |
| KR100419025B1 (ko) | 반도체소자의질화막형성방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070727 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091109 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091117 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100309 |