JP2855978B2 - 窒化シリコン膜の製造方法 - Google Patents
窒化シリコン膜の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の容量絶縁
膜の製造方法に係わり、とくにダイナミック・ランダム
・アクセス・メモリーの容量絶縁膜の製造方法に関す
る。
膜の製造方法に係わり、とくにダイナミック・ランダム
・アクセス・メモリーの容量絶縁膜の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＤＲＡＭの縮小化に伴い、キャパシタ・
セルの構造はトレンチ型やスタック型に代表される３次
元的構造が採用されてきた。これはチップ単位面積当た
りのキャパシタ数を増やす必要があるからである。ま
た、これと同時に容量絶縁膜の薄膜化が進んでいる。４
メガビットＤＲＡＭではスタック型セル構造が主流であ
り、容量絶縁膜としては酸化シリコン膜／窒化シリコン
膜の二層膜が使われている。この容量絶縁膜は、下部電
極である多結晶シリコン上に減圧気相成長法で窒化シリ
コン膜を成長させ、その後ウェット酸化法で窒化シリコ
ン膜を酸化することによって、形成している。
セルの構造はトレンチ型やスタック型に代表される３次
元的構造が採用されてきた。これはチップ単位面積当た
りのキャパシタ数を増やす必要があるからである。ま
た、これと同時に容量絶縁膜の薄膜化が進んでいる。４
メガビットＤＲＡＭではスタック型セル構造が主流であ
り、容量絶縁膜としては酸化シリコン膜／窒化シリコン
膜の二層膜が使われている。この容量絶縁膜は、下部電
極である多結晶シリコン上に減圧気相成長法で窒化シリ
コン膜を成長させ、その後ウェット酸化法で窒化シリコ
ン膜を酸化することによって、形成している。
【０００３】この窒化シリコン膜の形成について以下に
詳しく説明する。
詳しく説明する。
【０００４】容量絶縁膜用の膜厚が２００オングストロ
ーム以下の窒化シリコン膜を形成する場合には、従来よ
り図５に示す抵抗加熱方式の減圧気相成長装置が用いら
れている。
ーム以下の窒化シリコン膜を形成する場合には、従来よ
り図５に示す抵抗加熱方式の減圧気相成長装置が用いら
れている。
【０００５】この方法は、常圧気相成長やプラズマ気相
成長等の他の方法に比べ、電気的特性（たとえば、リー
ク電流や絶縁破壊）に優れ、また段差被覆性にも優れた
窒化シリコン膜の形成を可能とする。
成長等の他の方法に比べ、電気的特性（たとえば、リー
ク電流や絶縁破壊）に優れ、また段差被覆性にも優れた
窒化シリコン膜の形成を可能とする。
【０００６】通常、この抵抗加熱方式の減圧気相成長装
置の石英管からなる反応炉（減圧気相成長炉）５２は、
常時、抵抗ヒーター５１により所望の成長温度に保持さ
れている。この温度は、窒化シリコン膜の場合には７０
０〜８００℃である。この炉内に、石英ボート５４上の
半導体ウェハ５３を毎分数１０ｃｍのゆっくりした速度
で搬入する。１００枚以上の半導体ウェハの充填が可能
である。搬入後、真空排気を行い、１〜０．１Ｔｏｒｒ
内のある一定圧力に保持し、原料ガスを反応炉内に原料
ガス導入部５５から導入し、窒化シリコン膜を形成す
る。原料ガスは、シランあるいはジクロルシランと、ア
ンモニアを使うのが一般的である。成長膜厚は反応ガス
を流している時間、いわゆる成長時間で制御する。反応
終了後、窒素ガスを流して反応炉内を大気圧まで戻し、
挿入時と同様にゆっくりとウェハを搬出する。
置の石英管からなる反応炉（減圧気相成長炉）５２は、
常時、抵抗ヒーター５１により所望の成長温度に保持さ
れている。この温度は、窒化シリコン膜の場合には７０
０〜８００℃である。この炉内に、石英ボート５４上の
半導体ウェハ５３を毎分数１０ｃｍのゆっくりした速度
で搬入する。１００枚以上の半導体ウェハの充填が可能
である。搬入後、真空排気を行い、１〜０．１Ｔｏｒｒ
内のある一定圧力に保持し、原料ガスを反応炉内に原料
ガス導入部５５から導入し、窒化シリコン膜を形成す
る。原料ガスは、シランあるいはジクロルシランと、ア
ンモニアを使うのが一般的である。成長膜厚は反応ガス
を流している時間、いわゆる成長時間で制御する。反応
終了後、窒素ガスを流して反応炉内を大気圧まで戻し、
挿入時と同様にゆっくりとウェハを搬出する。
【０００７】ジクロルシランとアンモニアを原料ガスと
した場合、成長温度が７００℃程度の低温になると、窒
化シリコン膜の成長速度は毎分約５オングストロームと
いう遅い速度になる。その場合、たとえば１００オング
ストロームの窒化膜を形成するためには、約２０分の成
長時間を要する。しかし上述の抵抗加熱方式の減圧気相
成長装置の反応炉には、１００枚程度の半導体ウェハを
充填することができるため、成長速度が遅く、成長時間
が長くなっても、スループットの点で大きな問題となる
ことはない。
した場合、成長温度が７００℃程度の低温になると、窒
化シリコン膜の成長速度は毎分約５オングストロームと
いう遅い速度になる。その場合、たとえば１００オング
ストロームの窒化膜を形成するためには、約２０分の成
長時間を要する。しかし上述の抵抗加熱方式の減圧気相
成長装置の反応炉には、１００枚程度の半導体ウェハを
充填することができるため、成長速度が遅く、成長時間
が長くなっても、スループットの点で大きな問題となる
ことはない。
【０００８】図６にこのような従来技術で形成される絶
縁膜の断面図を示す。
縁膜の断面図を示す。
【０００９】下部電極である多結晶シリコン膜６３の上
に酸化シリコン膜６２が存在している。この酸化シリコ
ン膜６２は、７００〜８００℃に保持されている反応炉
内に半導体ウェハを挿入する際に、反応炉からの放射熱
の届く炉口付近や、炉内（わずかに大気が巻き込まれて
いる）で、窒化シリコン６１膜の形成前に成長するもの
である。この窒化シリコン膜６２の膜厚は約２０オング
ストロームである。
に酸化シリコン膜６２が存在している。この酸化シリコ
ン膜６２は、７００〜８００℃に保持されている反応炉
内に半導体ウェハを挿入する際に、反応炉からの放射熱
の届く炉口付近や、炉内（わずかに大気が巻き込まれて
いる）で、窒化シリコン６１膜の形成前に成長するもの
である。この窒化シリコン膜６２の膜厚は約２０オング
ストロームである。
【００１０】一方、このような抵抗加熱方式のバッチ式
減圧気相成長装置とは異なる、図７に示すようなランプ
加熱方式の枚葉式減圧気相成長装置での窒化シリコン膜
の形成も行われている。この装置では、急速の昇温、降
温ができ、室温下での反応炉へのウェハの搬入出が可能
である。
減圧気相成長装置とは異なる、図７に示すようなランプ
加熱方式の枚葉式減圧気相成長装置での窒化シリコン膜
の形成も行われている。この装置では、急速の昇温、降
温ができ、室温下での反応炉へのウェハの搬入出が可能
である。
【００１１】この図７を用いて、窒化シリコン膜の形成
方法について説明する。半導体ウェハ７６は一枚毎に反
応室７３に導入される。導入後、たとえば０．４Ｔｏｒ
ｒに減圧する。このとき、反応炉は室温に保持されたま
まである。その後ランプ７１による加熱で毎秒２００℃
の速度で８００℃まで昇温し、この温度で窒化シリコン
膜を約１００オングストローム減圧気相成長させる。ジ
クロルシランとアンモニアガスを原料ガスとしてガス導
入部７４から導入した場合、この温度での窒化シリコン
膜の成長速度は約毎分１００オングストロームである。
そして、原料ガスを遮断し、窒素ガスを反応炉に導入す
ることにより、窒化膜の成長を終了させ、ただちにラン
プ加熱を停止し、急冷する。十分冷却した後、反応炉を
大気圧に戻し、半導体ウェハを搬出する。
方法について説明する。半導体ウェハ７６は一枚毎に反
応室７３に導入される。導入後、たとえば０．４Ｔｏｒ
ｒに減圧する。このとき、反応炉は室温に保持されたま
まである。その後ランプ７１による加熱で毎秒２００℃
の速度で８００℃まで昇温し、この温度で窒化シリコン
膜を約１００オングストローム減圧気相成長させる。ジ
クロルシランとアンモニアガスを原料ガスとしてガス導
入部７４から導入した場合、この温度での窒化シリコン
膜の成長速度は約毎分１００オングストロームである。
そして、原料ガスを遮断し、窒素ガスを反応炉に導入す
ることにより、窒化膜の成長を終了させ、ただちにラン
プ加熱を停止し、急冷する。十分冷却した後、反応炉を
大気圧に戻し、半導体ウェハを搬出する。
【００１２】このランプ加熱方式の毎葉式減圧気相成長
装置を用いて形成した窒化シリコン膜の断面図を図８に
示す。
装置を用いて形成した窒化シリコン膜の断面図を図８に
示す。
【００１３】下部電極である多結晶シリコン膜８３と窒
化シリコン膜８１の間に、酸化シリコン膜８２が存在し
ている。この酸化シリコン膜８２の膜厚は、室温下での
半導体ウェハの反応炉への搬入出により、１０オングス
トローム以下になっている。
化シリコン膜８１の間に、酸化シリコン膜８２が存在し
ている。この酸化シリコン膜８２の膜厚は、室温下での
半導体ウェハの反応炉への搬入出により、１０オングス
トローム以下になっている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】前述の抵抗加熱方式の
減圧気相成長装置を用いての窒化シリコン膜形成におい
て、最も大きな問題となっているのが、窒化シリコン膜
の形成前に下地の多結晶シリコン膜表面に成長してしま
う酸化シリコン膜の存在である。この酸化シリコン膜
は、半導体ウェハを減圧気相成長装置の反応炉に搬入す
る際に成長するものである。
減圧気相成長装置を用いての窒化シリコン膜形成におい
て、最も大きな問題となっているのが、窒化シリコン膜
の形成前に下地の多結晶シリコン膜表面に成長してしま
う酸化シリコン膜の存在である。この酸化シリコン膜
は、半導体ウェハを減圧気相成長装置の反応炉に搬入す
る際に成長するものである。
【００１５】図９に示すように、この酸化シリコン膜
は、容量絶縁膜の絶縁破壊耐圧特性よや長期信頼性を劣
化させるものである。この酸化膜を防ぐためには、反応
炉を室温まで降温させた後に半導体ウェハを搬入し、反
応炉内を窒素等の非酸化性雰囲気に十分置換した後に所
望の成長温度まで昇温すれば良い。しかし、従来の抵抗
加熱方式では急速な温度変化は極めて難しく、室温から
７００℃への昇温に２時間、室温への降温に約１０時間
を要し、スループットが著しく低下してしまうという問
題があった。
は、容量絶縁膜の絶縁破壊耐圧特性よや長期信頼性を劣
化させるものである。この酸化膜を防ぐためには、反応
炉を室温まで降温させた後に半導体ウェハを搬入し、反
応炉内を窒素等の非酸化性雰囲気に十分置換した後に所
望の成長温度まで昇温すれば良い。しかし、従来の抵抗
加熱方式では急速な温度変化は極めて難しく、室温から
７００℃への昇温に２時間、室温への降温に約１０時間
を要し、スループットが著しく低下してしまうという問
題があった。
【００１６】また、ランプ加熱を用いた枚葉式減圧気相
成長装置では、急速な昇温、降温が容易であり、室温下
での半導体ウェハの反応炉内への搬入が可能である。こ
のため搬入時の酸化膜の成長を抑えることが可能であ
る。しかし、一方で、枚葉式であるためにスループット
の点で、一枚あたりの処理時間を長くすることが出来な
い。そのため、減圧気相成長の温度を約８００℃まで高
め、高い成長速度での成膜が必要となる。
成長装置では、急速な昇温、降温が容易であり、室温下
での半導体ウェハの反応炉内への搬入が可能である。こ
のため搬入時の酸化膜の成長を抑えることが可能であ
る。しかし、一方で、枚葉式であるためにスループット
の点で、一枚あたりの処理時間を長くすることが出来な
い。そのため、減圧気相成長の温度を約８００℃まで高
め、高い成長速度での成膜が必要となる。
【００１７】窒化シリコン膜の減圧気相成長では、成長
温度が低温であるほど、図１０に示すように容量絶縁膜
として絶縁破壊耐圧、長期信頼性の優れた窒化シリコン
膜が得られる。これは成長温度が高いほど膜表面平坦性
が劣化するからである。
温度が低温であるほど、図１０に示すように容量絶縁膜
として絶縁破壊耐圧、長期信頼性の優れた窒化シリコン
膜が得られる。これは成長温度が高いほど膜表面平坦性
が劣化するからである。
【００１８】このため、枚葉式減圧気相成長では、絶縁
破壊耐圧、長期信頼性の優れた窒化シリコン膜を形成す
ることが難しかった。
破壊耐圧、長期信頼性の優れた窒化シリコン膜を形成す
ることが難しかった。
【００１９】つまり、従来技術では、窒化シリコン膜下
の酸化シリコン膜の低減、窒化シリコン膜表面の平坦性
の向上、スループットの向上を同時に達成することが難
しかった。具体的には、抵抗加熱方式のバッチ式減圧気
相成長では、窒化シリコン膜下の酸化シリコン膜の低減
とスループットの向上を同時に達成することが難しく、
いっぽう、ランプ加熱方式の枚葉式減圧気相成長では、
窒化シリコン膜表面の平坦性の向上とスループットの向
上を同時の達成することが難しかった。
の酸化シリコン膜の低減、窒化シリコン膜表面の平坦性
の向上、スループットの向上を同時に達成することが難
しかった。具体的には、抵抗加熱方式のバッチ式減圧気
相成長では、窒化シリコン膜下の酸化シリコン膜の低減
とスループットの向上を同時に達成することが難しく、
いっぽう、ランプ加熱方式の枚葉式減圧気相成長では、
窒化シリコン膜表面の平坦性の向上とスループットの向
上を同時の達成することが難しかった。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は、酸化膜除去の前工程から大気にさらされ
ることなく連続して多結晶シリコン膜上に窒化シリコン
膜を形成する製造方法であって、ランプ加熱方式によっ
て急速に昇温、降温を行う減圧気相成長を用いて、最初
に低温を所定時間維持することにより前記多結晶シリコ
ン膜上に第１の膜厚を有する第１の窒化シリコン膜を形
成し、その後昇温し、高温を所定時間維持することによ
り前記第１の窒化シリコン膜上に前記第１の膜厚より厚
い第２の膜厚を有する第２の窒化シリコン膜を形成する
ものである。
めに本発明は、酸化膜除去の前工程から大気にさらされ
ることなく連続して多結晶シリコン膜上に窒化シリコン
膜を形成する製造方法であって、ランプ加熱方式によっ
て急速に昇温、降温を行う減圧気相成長を用いて、最初
に低温を所定時間維持することにより前記多結晶シリコ
ン膜上に第１の膜厚を有する第１の窒化シリコン膜を形
成し、その後昇温し、高温を所定時間維持することによ
り前記第１の窒化シリコン膜上に前記第１の膜厚より厚
い第２の膜厚を有する第２の窒化シリコン膜を形成する
ものである。
【００２１】
【００２２】また、第１のゲートバルブを介してウェハ
搬送室に連結している処理室で前記酸化膜除去を行い、
第２のゲートバルブを介して前記ウェハ搬送室に連結し
ている減圧気相成長室で前記低温及び高温での窒化シリ
コン膜の成長を行うことができる。
搬送室に連結している処理室で前記酸化膜除去を行い、
第２のゲートバルブを介して前記ウェハ搬送室に連結し
ている減圧気相成長室で前記低温及び高温での窒化シリ
コン膜の成長を行うことができる。
【００２３】
【実施例】以上本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００２４】図１に示すように、下部電極である多結晶
シリコン膜１３表面の自然酸化膜を水素アニールによっ
て除去し（図１（ａ））、大気にさらすことなくランプ
加熱方式の減圧気相成長炉に搬送し、たとえば０．４Ｔ
ｏｒｒに減圧する。このとき、反応炉は室温に保持され
ている。その後ランプ加熱で毎秒２００℃の速度で７０
０℃まで昇温し、７００℃の温度で窒化シリコン膜１１
を約５オングストローム減圧気相成長させる（図１
（ｂ））。次に、ジクロルシランとアンモニアガスを原
料ガスとした場合、窒化シリコン膜１１の成長速度は約
毎分５オングストロームである。この後、再び毎秒２０
０℃の速度で８００まで昇温し、８００℃の温度で窒化
シリコン膜１２を、連続的に窒化シリコン膜１１上に約
１００オングストローム減圧気相成長させる（図１
（ｃ））。この温度での窒化シリコン膜１２の成長速度
は毎分約１００オングストロームである。最後に原料ガ
スを遮断し、窒素ガスを反応炉に導入することにより、
窒化膜の成長を終了させ、ただちにランプ加熱を停止
し、急冷する。十分冷却した後、反応炉を大気圧に戻
し、ウェハを搬出する。
シリコン膜１３表面の自然酸化膜を水素アニールによっ
て除去し（図１（ａ））、大気にさらすことなくランプ
加熱方式の減圧気相成長炉に搬送し、たとえば０．４Ｔ
ｏｒｒに減圧する。このとき、反応炉は室温に保持され
ている。その後ランプ加熱で毎秒２００℃の速度で７０
０℃まで昇温し、７００℃の温度で窒化シリコン膜１１
を約５オングストローム減圧気相成長させる（図１
（ｂ））。次に、ジクロルシランとアンモニアガスを原
料ガスとした場合、窒化シリコン膜１１の成長速度は約
毎分５オングストロームである。この後、再び毎秒２０
０℃の速度で８００まで昇温し、８００℃の温度で窒化
シリコン膜１２を、連続的に窒化シリコン膜１１上に約
１００オングストローム減圧気相成長させる（図１
（ｃ））。この温度での窒化シリコン膜１２の成長速度
は毎分約１００オングストロームである。最後に原料ガ
スを遮断し、窒素ガスを反応炉に導入することにより、
窒化膜の成長を終了させ、ただちにランプ加熱を停止
し、急冷する。十分冷却した後、反応炉を大気圧に戻
し、ウェハを搬出する。
【００２５】上記製造方法の減圧気相成長における反応
炉内半導体ウェハの温度を図２に示す。ランプ加熱によ
り室温から７００℃まで、毎秒２００℃で急速昇温し、
昇温後原料ガスを導入する。そして、この温度で１分保
持し、前述の窒化シリコン膜１１を形成する。その後再
び昇温し、８００℃で１分保持する。この時に前述の窒
化シリコン膜１２を形成する。そして、原料ガスの導入
を停止し、ランプ加熱を停止し急冷する。この場合、一
枚あたりの処理時間は約３分である。
炉内半導体ウェハの温度を図２に示す。ランプ加熱によ
り室温から７００℃まで、毎秒２００℃で急速昇温し、
昇温後原料ガスを導入する。そして、この温度で１分保
持し、前述の窒化シリコン膜１１を形成する。その後再
び昇温し、８００℃で１分保持する。この時に前述の窒
化シリコン膜１２を形成する。そして、原料ガスの導入
を停止し、ランプ加熱を停止し急冷する。この場合、一
枚あたりの処理時間は約３分である。
【００２６】次にこの製造方法を可能とする製造装置の
一例を図３に示す。ランプ加熱方式の枚葉式減圧気相成
長室３１と、ランプ加熱方式の枚葉式水素アニール処理
室３２と、ロードロック室３３と、アンロードロック室
３４が、ゲートバルブ３６を介して直接にウェハ搬送室
３５に連結し、外部大気と遮断される構造となってい
る。
一例を図３に示す。ランプ加熱方式の枚葉式減圧気相成
長室３１と、ランプ加熱方式の枚葉式水素アニール処理
室３２と、ロードロック室３３と、アンロードロック室
３４が、ゲートバルブ３６を介して直接にウェハ搬送室
３５に連結し、外部大気と遮断される構造となってい
る。
【００２７】ウェハ搬送室内にはウェハ搬送用ロボット
が収納されており、このロボットが半導体ウェハの室間
搬送を行う。各室には独立に真空排気設備が用意され、
任意の圧力制御が可能である。
が収納されており、このロボットが半導体ウェハの室間
搬送を行う。各室には独立に真空排気設備が用意され、
任意の圧力制御が可能である。
【００２８】ロードロック室３３とアンロードロック室
３４は、２５枚の半導体ウェハをセットすることがで
き、半導体ウェハの出し入れ毎に真空排気を行い、ウェ
ハ搬送室との間のゲートバルブ３６を開ける前には窒素
等の非酸化性雰囲気にする。そして、常に、ウェハ搬送
室、非処理中の減圧気相成長室、水素アニール処理室は
窒素雰囲気とする。これにより、水素アニール処理によ
る自然酸化膜除去、窒化シリコン膜の減圧気相成長を大
気にさらすことなく連続して行うことができる。
３４は、２５枚の半導体ウェハをセットすることがで
き、半導体ウェハの出し入れ毎に真空排気を行い、ウェ
ハ搬送室との間のゲートバルブ３６を開ける前には窒素
等の非酸化性雰囲気にする。そして、常に、ウェハ搬送
室、非処理中の減圧気相成長室、水素アニール処理室は
窒素雰囲気とする。これにより、水素アニール処理によ
る自然酸化膜除去、窒化シリコン膜の減圧気相成長を大
気にさらすことなく連続して行うことができる。
【００２９】以上のようにして形成された窒化膜の性質
を以下に説明する。
を以下に説明する。
【００３０】一般的に、窒化シリコン膜の気相成長で
は、最初に成長核が半導体ウェハ表面に形成され、その
核から窒化シリコン膜が成長しだす。この成長核の表面
密度と、成長した窒化シリコン膜の表面平坦性には強い
因果関係があり、核の表面密度が高いほど、膜表面の平
坦性が優れる。成長核の表面密度は、気相成長温度に強
く依存し、高温であればあるほど、その密度は低くな
る。したがって、低温で成長させた窒化シリコン膜ほ
ど、平坦性に優れ、この膜を容量絶縁膜として使用した
場合、膜厚の不均一に起因する電界強度の不均一さが低
減され、絶縁破壊耐圧の優れた容量絶縁膜が得られる
（図１０を参照）。
は、最初に成長核が半導体ウェハ表面に形成され、その
核から窒化シリコン膜が成長しだす。この成長核の表面
密度と、成長した窒化シリコン膜の表面平坦性には強い
因果関係があり、核の表面密度が高いほど、膜表面の平
坦性が優れる。成長核の表面密度は、気相成長温度に強
く依存し、高温であればあるほど、その密度は低くな
る。したがって、低温で成長させた窒化シリコン膜ほ
ど、平坦性に優れ、この膜を容量絶縁膜として使用した
場合、膜厚の不均一に起因する電界強度の不均一さが低
減され、絶縁破壊耐圧の優れた容量絶縁膜が得られる
（図１０を参照）。
【００３１】本発明では、７００℃という比較的低温で
窒化シリコン膜１１が成長しだすために、きわめて平坦
性に優れた膜が得られ、その後、高温で窒化シリコン膜
１２を成長させるために、高いスループットでの窒化シ
リコン膜を形成できる。つまり、図４に示すように、ト
レードオフの関係にあった絶縁破壊耐圧特性とスループ
ットの両方を同時に改善することができる。
窒化シリコン膜１１が成長しだすために、きわめて平坦
性に優れた膜が得られ、その後、高温で窒化シリコン膜
１２を成長させるために、高いスループットでの窒化シ
リコン膜を形成できる。つまり、図４に示すように、ト
レードオフの関係にあった絶縁破壊耐圧特性とスループ
ットの両方を同時に改善することができる。
【００３２】もちろん、窒化シリコン膜化の酸下シリコ
ン膜の低減も実現されている。
ン膜の低減も実現されている。
【００３３】前述の実施例では、窒化シリコン膜の原料
ガスとして、ジクロルシランとアンモニアを用いていた
が、シランとアンモニアでもよい。
ガスとして、ジクロルシランとアンモニアを用いていた
が、シランとアンモニアでもよい。
【００３４】また、前述の実施例では、酸化膜除去を目
的として水素アニール処理を行っていたが、フッ素酸ガ
スによる酸化膜エッチングでもよい。
的として水素アニール処理を行っていたが、フッ素酸ガ
スによる酸化膜エッチングでもよい。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、急速加熱
方式の枚葉式反応炉を用い、異なる温度での窒化シリコ
ン膜の多段階減圧気相成長を行い、最初に低温で、その
後高温で窒化シリコン膜を減圧気相成長することによ
り、窒化シリコン膜下に酸化シリコン膜を存在させず、
同時に平坦な窒化シリコン膜表面を実現させることが可
能で、従来では得られなかった絶縁破壊耐圧と長期信頼
性に優れた容量絶縁膜を高いスループットで形成するこ
とが出来るという効果を有する。
方式の枚葉式反応炉を用い、異なる温度での窒化シリコ
ン膜の多段階減圧気相成長を行い、最初に低温で、その
後高温で窒化シリコン膜を減圧気相成長することによ
り、窒化シリコン膜下に酸化シリコン膜を存在させず、
同時に平坦な窒化シリコン膜表面を実現させることが可
能で、従来では得られなかった絶縁破壊耐圧と長期信頼
性に優れた容量絶縁膜を高いスループットで形成するこ
とが出来るという効果を有する。
【図１】本発明の一実施例の製造方法を示す半導体装置
の断面図である。
の断面図である。
【図２】本発明の一実施例の減圧気相成長における温度
プロファイルである。
プロファイルである。
【図３】本発明の一実施例を可能とする装置構成図であ
る。
る。
【図４】本発明の一実施例の効果を示す容量絶縁膜の特
性図である。
性図である。
【図５】抵抗加熱方式の減圧気相成長装置を示す図であ
る。
る。
【図６】従来技術によって形成される半導体装置の断面
図である。
図である。
【図７】ランプ加熱方式の枚葉式減圧気相成長装置を示
す図である。
す図である。
【図８】ランプ加熱方式の減圧気相成長装置を用いて形
成した従来技術による半導体装置の断面図である。
成した従来技術による半導体装置の断面図である。
【図９】従来技術の課題を示す容量絶縁膜の特性図であ
る。
る。
【図１０】従来技術の課題を示す容量絶縁膜の特性図で
ある。
ある。
１１ 低温で成長させた窒化シリコン膜 １２ 高温で成長させた窒化シリコン膜 １３ 多結晶シリコン膜 ３１ 枚葉式減圧気相成長室 ３２ 枚葉式水素アニール処理室 ３３ ロードロック室 ３４ アンロードロック室 ３５ ウェハ搬送室 ３６ ゲートバルブ ５１ 抵抗ヒーター ５２ 減圧気相成長室 ５３ 半導体ウェハ ５４ 石英ボート ５５ 原料ガス導入部 ６１ 窒化シリコン膜 ６２ 酸化シリコン膜 ６３ 多結晶シリコン膜 ７１ ランプ ７２ 石英窓 ７３ 反応室 ７４ ガス導入部 ７５ ガス排出部 ７６ 半導体ウェハ ８１ 窒化シリコン膜 ８２ 酸化シリコン膜 ８３ 多結晶シリコン膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/318 C23C 14/06 H01L 21/31 H01L 21/822 H01L 27/04
Claims (2)
- 【請求項１】 酸化膜除去の前工程から大気にさらされ
ることなく連続して多結晶シリコン膜上に窒化シリコン
膜を形成する製造方法であって、ランプ加熱方式によっ
て急速に昇温、降温を行う減圧気相成長を用いて、最初
に低温を所定時間維持することにより前記多結晶シリコ
ン膜上に第１の膜厚を有する第１の窒化シリコン膜を形
成し、その後昇温し、高温を所定時間維持することによ
り前記第１の窒化シリコン膜上に前記第１の膜厚より厚
い第２の膜厚を有する第２の窒化シリコン膜を形成する
ことを特徴とする窒化シリコン膜の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の窒化シリコン膜の製造方
法において、第１のゲートバルブを介してウェハ搬送室
に連結している処理室で前記酸化膜除去を行い、第２の
ゲートバルブを介して前記ウェハ搬送室に連結している
減圧気相成長室で前記低温及び高温による窒化シリコン
膜の成長を行うことを特徴とする窒化シリコン膜の製造
方法。
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|---|---|---|---|
| JP4194428A JP2855978B2 (ja) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | 窒化シリコン膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4194428A JP2855978B2 (ja) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | 窒化シリコン膜の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0645322A JPH0645322A (ja) | 1994-02-18 |
| JP2855978B2 true JP2855978B2 (ja) | 1999-02-10 |
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ID=16324439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4194428A Expired - Fee Related JP2855978B2 (ja) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | 窒化シリコン膜の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2855978B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6884738B2 (en) | 2002-03-18 | 2005-04-26 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Manufacturing method of semiconductor device and substrate processing apparatus |
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| JPS59178751A (ja) * | 1983-03-29 | 1984-10-11 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
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| JP3219760B2 (ja) * | 1990-11-09 | 2001-10-15 | ソニー株式会社 | 絶縁膜の形成方法 |
-
1992
- 1992-07-22 JP JP4194428A patent/JP2855978B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6884738B2 (en) | 2002-03-18 | 2005-04-26 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Manufacturing method of semiconductor device and substrate processing apparatus |
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| Publication number | Publication date |
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| JPH0645322A (ja) | 1994-02-18 |
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