JP5864668B2 - 凹状部分を有した被処理体上へのシリコン膜の成膜方法 - Google Patents
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Description
図1は、この発明の第1の実施形態に係る成膜装置の一例を概略的に示す断面図である。
アミノ基を含まないシラン系ガス: モノシラン(SiH4)ガス
アミノシラン系ガス: ジイソプロピルアミノシラン(DIPAS)ガス
ガス供給機構114に備えられたガス供給源は、複数の分散ノズル125に接続される。本例では、シラン系ガス供給源121が流量制御器123f及び開閉弁124fを介して分散ノズル125dに、アミノシラン系ガス供給源122が流量制御器123g及び開閉弁124gを介して分散ノズル125eに接続されている。また、不活性ガス供給源115は、流量制御器123h及び開閉弁126d、126eを介して分散ノズル125d、125eにそれぞれ接続されている。不活性ガスは、アミノ基を含まないシラン系ガス、及びアミノシラン系ガスを希釈する希釈ガス又はキャリアガスに使用、あるいは処理室101の内部をパージするパージガスに使用される。
DIPAS流量: 500sccm
処 理 時 間: 5min
処 理 温 度: 400℃
処 理 圧 力: 53.2Pa(0.4Torr)
である。
モノシラン流量: 500sccm
堆 積 時 間: 30min/45min/60min
処 理 温 度: 500℃
処 理 圧 力: 53.2Pa(0.4Torr)
である。
線II : y = 17.605x − 34.929 …(2)
図4に示すように、シード層7有りの場合、シード層7無しに比較してアモルファスシリコン膜8aの膜厚が増す傾向が明らかとなった。
図6A〜図6Cは、第1の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の変形例を示す断面図である。
図7は、この発明の第2の実施形態に係る成膜装置が備えるガス供給機構の一構成例を概略的に示すブロック図である。
第2のガス: フッ化水素(HF)ガス
第1のガス供給源116は、流量制御器123a及び開閉弁124aを介して、分散ノズル125aに接続されている。同様に、第2のガス供給源117は流量制御器123b及び開閉弁124bを介して分散ノズル125bに接続されている。
図9は、この発明の第3の実施形態に係る成膜装置が備えるガス供給機構の一構成例を概略的に示すブロック図である。
本例のドーパントガス供給源120は、流量制御器123e及び開閉弁124eを介して分散ノズル125dに接続されている。
図11A〜図11Cは、第3の実施形態に係る成膜装置により実行可能な成膜方法の変形例を示す断面図である。
図12は、この発明の第4の実施形態に係る成膜装置が備えるガス供給機構の一構成例を概略的に示すブロック図である。
本例の第3のガス供給源119は、流量制御器123d及び開閉弁124dを介して分散ノズル125cに接続されている。
上記第1の実施形態は成膜される膜のインキュベーション時間を短くし、埋め込み工程におけるスループット向上を主眼とした例であった。
1)自然酸化膜による抵抗増加の影響が顕著化すること
2)コンタクト部の表面積が小さくなること
3)埋め込まれる導電物の体積が小さく、導電物に発生するボイドによる体積減が大きく現われること
などが挙げられる。
本例の第4のガス供給源118は、流量制御器123c及び開閉弁124cを介して分散ノズル125cに接続されている。
(1) ステップ1において、コンタクトホール3の底に露呈したn型シリコン基板1表面上から自然酸化膜4が除去される。このため、自然酸化膜4によるコンタクト抵抗増加を抑制できる、
(2) ステップ2において、コンタクトホール3の底に露呈したn型シリコン基板1が掘り下げられる。このため、コンタクト部の表面積を、掘り下げない場合に比較して大きくすることができ、コンタクト部の表面積が小さくなることによるコンタクト抵抗増加を抑制できる、
(3) 上記(1)、(2)の利点を維持したまま、ステップ4において、アミノシラン系ガスを用いてシード層7を形成する。このため、ステップ5におけるシラン系ガスを用いて形成されるアモルファスシリコン膜8aのインキュベーション時間を短縮できる、という利点を得ることができる。
(4) ステップ6、7において、アモルファスシリコン膜の堆積、及びエッチングを繰り返すことで、堆積されたアモルファスシリコン膜中に発生するであろうボイドが除去される。このため、コンタクトホール3内に埋め込まれたアモルファスシリコン膜の、ボイドによる体積減を抑制でき、体積減によるコンタクト抵抗増加を抑制できる、という利点も得ることができる。
(5) ステップ3において、掘り下げられたn型シリコン基板1の表面にn型不純物であるリン(P)を吸着させる。このため、n型シリコン基板1の表面部分のn型不純物濃度を高めることができ、n型シリコン基板1の表面部分の抵抗値を下げることができる、という利点についても得ることができる。
BTBAS(ビスターシャリブチルアミノシラン)
DMAS(ジメチルアミノシラン)
BDMAS(ビスジメチルアミノシラン)
TDMAS(トリジメチルアミノシラン)
DEAS(ジエチルアミノシラン)
BDEAS(ビスジエチルアミノシラン)、及び
DPAS(ジプロピルアミノシラン)
また、上記一実施形態においては、アミノ基を含まないシラン系ガスとして、モノシランガス(SiH4)を用いたが、アミノシラン系ガスとしては、SiH4の他、下記のアミノ基を含まないシラン系ガスを使うことができる。
SimH2m+2(ただし、mは3以上の自然数)の式で表されるシリコンの水素化物、及び
SinH2n(ただし、nは3以上の自然数)の式で表されるシリコンの水素化物
上記SimH2m+2(ただし、mは3以上の自然数)の式で表されるシリコンの水素化物としては、
トリシラン(Si3H8)
テトラシラン(Si4H10)
ペンタシラン(Si5H12)
ヘキサシラン(Si6H14)
ヘプタシラン(Si7H16)
の少なくとも一つを使うことができる。
シクロトリシラン(Si3H6)
シクロテトラシラン(Si4H8)
シクロペンタシラン(Si5H10)
シクロヘキサシラン(Si6H12)
シクロヘプタシラン(Si7H14)
の少なくとも一つを使うことができる。
Claims (12)
- 凹状部分を有した被処理体上へのシリコン膜の成膜方法であって、
(1) 前記凹状部分を有した被処理体上にDIPAS(ジイソプロピルアミノシラン)を供給し、前記凹状部分を有した被処理体の表面、及び前記凹状部分の底の表面にシード層を形成する工程と、
(2) 前記凹状部分を有した被処理体上にSiH 4 を供給し、前記シード層上にシリコン膜を形成する工程と
を備え、前記凹状部分を有した被処理体の表面にはシリコン酸化膜があることを特徴とする凹状部分を有した被処理体上へのシリコン膜の成膜方法。 - 前記凹状部分は、凹状のラインであることを特徴とする請求項1に記載の凹状部分を有した被処理体上へのシリコン膜の成膜方法。
- 前記凹状部分は、導電体に達する開孔であることを特徴とする請求項1に記載の凹状部分を有した被処理体上へのシリコン膜の成膜方法。
- 前記(1)工程の前に、
(3) 前記導電体に達する開孔を有した被処理体上に、前記導電体上に形成される自然酸化膜を除去可能なガスを供給し、前記開孔の底に露呈した前記導電体表面上の自然酸化膜を除去する工程
を、さらに備えることを特徴とする請求項3に記載の凹状部分を有した被処理体上へのシリコン膜の成膜方法。 - 前記(1)工程の前に、
(4) 前記導電体に達する開孔を有した被処理体上に、前記導電体をエッチング可能なガスを供給し、前記開孔の底の前記導電体を掘り下げる工程
を、さらに備えることを特徴とする請求項3に記載の凹状部分を有した被処理体上へのシリコン膜の成膜方法。 - 前記(3)工程の前に、
(5) 前記導電体に達する開孔を有した被処理体上に、前記導電体をエッチング可能なガスを供給し、前記開孔の底の前記導電体を掘り下げる工程
を、さらに備えることを特徴とする請求項4に記載の凹状部分を有した被処理体上へのシリコン膜の成膜方法。 - 前記(2)工程の後に、
(6) 前記凹状部分を有した被処理体上に、シリコンをエッチング可能なガスを供給し、前記シリコン膜を前記凹状部分の途中まで除去する工程と、
(7) 前記凹状部分を有した被処理体上に前記SiH 4 を再度供給し、前記シリコン膜上に新たなシリコン膜を形成する工程と
を備え、
前記凹状部分が、前記シリコン膜、及び前記新たなシリコン膜によって埋め込まれるまで、前記(6)工程、及び前記(7)工程を繰り返し実行することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の凹状部分を有した被処理体上へのシリコン膜の成膜方法。 - 前記(7)工程の際に、
シリコンのドーパントとなる物質を含むガスを、さらに供給し、前記新たなシリコン膜に前記ドーパントを含有させることを特徴とする請求項7に記載の凹状部分を有した被処理体上へのシリコン膜の成膜方法。 - 前記(2)工程の後に、
(8) 前記凹状部分を有した被処理体上に、シリコンをエッチング可能なガスを供給し、前記シリコン膜を前記凹状部分の途中まで除去する工程と、
(9) 前記凹状部分を有した被処理体上に前記DIPASを再度供給し、前記凹状部分を有した被処理体の表面、及び前記凹状部分の底の表面に新たなシード層を形成する工程と、
(10) 前記凹状部分を有した被処理体上に前記SiH 4 を再度供給し、前記新たなシード層上に新たなシリコン膜を形成する工程と
を備え、
前記凹状部分が、前記シリコン膜、及び前記新たなシリコン膜によって埋め込まれるまで、前記(8)工程、前記(9)工程、及び前記(10)工程を繰り返し実行することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の凹状部分を有した被処理体上へのシリコン膜の成膜方法。 - 前記(10)工程の際に、
シリコンのドーパントとなる物質を含むガスを、さらに供給し、前記新たなシリコン膜に前記ドーパントを含有させることを特徴とする請求項9に記載の凹状部分を有した被処理体上へのシリコン膜の成膜方法。 - 前記導電体が半導体であるとき、
前記(1)工程の前に、
(11) 前記導電体に達する開孔を有した被処理体上に、前記半導体のドーパントとなる物質を含むガスを供給し、前記開孔の底に露呈した前記半導体の表面部分の抵抗値を下げる工程
を、さらに備えることを特徴とする請求項3から請求項10のいずれか一項に記載の凹状部分を有した被処理体上へのシリコン膜の成膜方法。 - 前記(2)工程の際に、
シリコンのドーパントとなる物質を含むガスを、さらに供給し、前記シリコン膜に前記ドーパントを含有させることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の凹状部分を有した被処理体上へのシリコン膜の成膜方法。
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