JPH0260210B2 - - Google Patents

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JPH0260210B2
JPH0260210B2 JP61144919A JP14491986A JPH0260210B2 JP H0260210 B2 JPH0260210 B2 JP H0260210B2 JP 61144919 A JP61144919 A JP 61144919A JP 14491986 A JP14491986 A JP 14491986A JP H0260210 B2 JPH0260210 B2 JP H0260210B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 モノシラン(SiH4)+ホスフイン(PH3)+酸
素(O2)系の反応ガスを用いる気相成長におい
て、アンモニア(NH3)ガスを添加することに
よりゴミの発生を減少する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は化学気相成長方法に関するもので、さ
らに詳しく言えば、シラン(SiH4)+ホスフイン
(PH3)+酸素(O2)系のガスを用いて燐・シリ
ケート・ガラス(phosphorus silicateglass、
PSG)膜を成長する際に、アンモニア(NH3
を添加して従来問題となつたゴミの発生を抑制す
る方法に関するものである。
〔従来の技術〕 ウエハ上に例えば絶縁膜となるPSGの膜を成
長するには、第3図に示す減圧化学気相成長
(CVD)法があり、同図で、31はウエハ、32
はウエハを載置するバスケツト、33は石英管、
34は(SiH4+PH3)ガスの導入管、35はO2
ガス導入管、36は排気口であり、石英管33内
の圧力は、排気口36に連結された減圧排気系を
調整することによつて0.01Torrの減圧状態から
常圧状態の範囲に保たれる。
(SiH4+PH3)ガスおよびO2ガスの流量は、
石英管33の寸法、その内部に配置されるウエハ
の数、等の条件で異なるが、一般に減圧排気系の
調整によつて石英管33内の圧力を0.2Torr程度
に保つようにする。石英管23のまわりにはヒー
ター27が配置されて石英管内の温度を300℃〜
450℃の範囲内の温度に保つ。
化学気相成長内の温度としては、常圧CVD法
では370℃〜900℃、減圧CVD法では350℃〜900
℃に保たれるが、ウエハ上にPSG膜を成膜する
例はカバー膜、層間絶縁膜の形成などのようにウ
エハ上にアルミニウム(Al)配線を形成した後
になされることが多く、その場合にはAlの融点
660℃よりも低い300℃〜450℃の範囲でPSGを成
長する必要があり、かかる温度範囲内での化学気
相成長法は一般に低温CVD法と呼称される。
他方、常圧CVDには第4図に模式的に示す装
置が用いられ、この装置ではウエハ31はヒータ
ー37の上のサセプタ38上に配置され、ウエハ
31の上方のガス供給部39から(SiH4+PH3
+O2)ガスが供給され、図示の装置はガスが外
部に飛散することのないようチヤンバまたは囲い
の内に配置され、ヒーターはサセプタを前記した
300℃〜450℃の範囲の温度に加熱する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第3図、第4図に示す装置を用いる低温CVD
法においては気相反応が活発に発生し、第2図の
装置ではガスの導入管34,35の端部で成長す
る物質があり、それによつてガスの導入量に変化
が生じ、ウエハ上のPSG膜の成長の均一性を損
なうだけでなく、ガス導入管の端部に成長した前
記物質が吹き飛ばされてウエハ上にゴミてして付
着する問題がある。
PSGのCVD法による成長においては、SiH4
O2→SiO2+H2O(温度が高い場合)またはSiO2
H2の反応と、PH3+O2→P2O5+H2OまたはP2O5
+H2の反応とが発生し、ウエハ上にSiO2が成長
すると共にこの成長するSiO2内にP2O5が混入し
て燐・シリケート・ガラスの膜が作られる。しか
し、ガス導入管24,25の端部(ガスの出口)
のまわりでは、SiO2、P2O5、H2SiO3などが形成
され、それがガスの出口に堆積することが認めら
れる。
第4図に示す装置においては、ガス供給部39
のウエハに面する部分に前記した成分が成長し、
それがウエハ上にゴミとして落下し、一例として
4インチ(10cm)径のウエハ1枚当り大きさ1mm
径程度のゴミが10個も認められた。
本発明はこのような点に鑑みて創作されたもの
で、第3図、第4図の従来のCVD装置を用いる
PSG化学気相成長において、前記したゴミの発
生を抑制することのできる化学気相成長方法を提
供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
第1図は本実施例の断面図で、同図において、
11はチヤンバ、12はガス供給部、13はウエ
ハ、14はサセプタ、15はヒーター、16はバ
ルブ、17はマスフローコントローラ、18,1
9,20,21,22はそれぞれSiH4、PH3
O2、NH3、N2ガスを含むボンベ、23は真空
計、24はメカニカルポンプ、25はロータリー
ポンプである。
本発明においては、(SiH4+PH3+O2)の反応
ガスを用いるPSGの低温化学気相成長法におい
て、アンモニア(NH3)ガスを反応ガスに添加
する。
〔作用〕
本発明者が実験によつて確認したところによる
と、(SiH4+PH3+O2)系のガスにNH3ガスを添
加することによつて、ガス供給部12のウエハに
面したガスの出口の部分のウエハの温度よりも温
度の低いところでは、もともと気相反応が活発で
ないところにNH3ガスが添加されているので気
相反応が抑えられるが、反応ガスがヒーター27
によつて加熱されたウエハ13に到達したところ
では気相反応が活発に発生し、前記したゴミの発
生なしにPSG膜の成長が可能となる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。
本願の発明者は、PSG膜の前記した低温CVD
成長におけるゴミの発生抑止に関する実験におい
て、各種のガスを(SiH4+PH3+O2)系反応ガ
スに添加して実験を行つた。すなわち、CO2
Ar、NF3などのガスを反応ガスに添加してみた
が、それでもゴミの発生を抑制することができな
かつた。しかし、アンモニア(NH3)ガスを添
加することによつて以下に詳細に説明する良好な
結果が得られることを確認した。
第1図は本発明の方法を実施するに用いる装置
の断面図であり、第4図に示される如き従来の装
置にNH3ガスを供給するために、NH3ガスボン
ベ21からバルブ16、マスフローコントローラ
17を経てNH3ガスをガス供給部12に供給し、
そこでNH3ガスをSiH4ガス、PH3ガス、N2
ス、O2ガスに混入する。ガス供給部12は、ヒ
ーター15からは一定の距離をへだててあるの
で、ウエハ13の温度よりは低い温度に保たれ
る。
チヤンバ11はメカニカルポンプ24、ロータ
リーポンプ25に連結されて排気され、これから
成る排気系のチヤンバ11の近くには真空計23
を配置しチヤンバ内の圧力を観測することができ
るようにする。真空計23とメカニカルポンプの
間にはN2ガスボンベ22がバルブ16、マスフ
ローコントローラ17を介して連結され、この系
のN2ガスの流量を調整することによつて、すな
わち排気圧を変更することによつてチヤンバ11
内の圧力を調整する。
NH3ガスを添加することにより、いかなる理
由で従来のゴミの発生が抑制されるかについて
は、ガス供給部12のヒーターからある距離をお
かれたガス出口部分では、化学気相反応がウエハ
の真上部におけるほど活発でないことに加え
NH3ガスが添加されていることによつて気相反
応は抑制されるが、(SiH4+PH3+O2)+NH3
スがヒーターによつて加熱されたウエハに到達し
たとき、反応ガスの気相反応が急激に発生する一
方で、ガスの出口部分では従来例にみられたゴミ
となる物質の形成が抑制されることによるものと
解される。
ゴミの発生が抑制されることの結果、反応ガス
はゴミによつて妨げられることなくガスの出口部
からウエハ上に到達し、ウエハ上で前記した範囲
の温度によつてPSG膜の成長が進行するものと
解される。第1図の装置を用いた場合の成長速度
は1000Å/minであつた。
第2図は、チヤンバ11内における圧力(log.
で示す)とウエハ上のPSG膜の成長速度の関係
を示す線図で、図中、線AはNH3添加の場合
(SiH4:NH3=1:2とした)、線BはNH3の添
加のない場合を示し、第2図からは次のことが理
解される。
NH3ガスの添加のない場合、ガス供給部12
のウエハに面するガスの出口部分では前記した
SiH4+O2→SiO2+H2O(またはH2)およびPH3
+O2→PO5+H2O(またはH2)の反応によつて作
られた物質がウエハに向かつて供給されるガスの
量に影響を与え、PSGの成長速度はNH3ガスを
添加する場合よりも小であり、しかもPSGの成
長速度はチヤンバ11内の圧力に反比例する。他
方、NH3ガスを添加する場合には、ガス供給部
12のウエハに面するガスの出口部分で前記した
物質の発生が抑止され、設計値通りの量のガスの
供給が支障なくなされるので、PSGの成長速度
は安定したものとなる。
反応ガスとNH3ガスの流量は、NH3/(SiH4
+PH3)が数%から数十%、またO2/SiH4が1.5
〜10の範囲にあるよう設定し、チヤンバ11内の
圧力を0.2Torrに保つたところ、PSGの成長速度
は第2図に示す如く安定したものであることに加
えて、10cm(4インチ)径のウエハ上に1μm径
の大きさのゴミの発生が5個以内に抑えられるこ
とが確認された。
〔発明の効果〕
以上述べてきたように本発明によれば、(SiH4
+PH3+O2)系を用いるPSGの化学気相成長に
おいて、ウエハ上のゴミの数を従来例より半分以
下に減少することが可能になり、加えてPSGの
成長速度に安定したものであるので、半導体装置
の製造歩留りに有効である。第1図の装置はウエ
ハを1枚ずつ処理するシステムであるが、成長回
数が増しても、すなわち次々にウエハを出し入れ
して成長を行つてもゴミの発生を抑制しうる効果
が顕著であることが確かめられ、そのことはチヤ
ンバ11の洗浄などに消費される労力と時間の節
減に寄与する効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例断面図、第2図は本発明
の方法と従来例方法におけるPSG成長速度を示
す線図、第3図と第4図は従来のCVD装置の断
面図である。 第1図において、11はチヤンバ、12はガス
供給部、13はウエハ、14はサセプタ、15は
ヒーター、16はバルブ、17はマスフローコン
トローラ、18はSiH4ガスボンベ、19はPH3
ガスボンベ、20はO2ガスボンベ、21はNH3
ガスボンベ、22はN2ガスボンベ、23は真空
計、24はメカニカルポンプ、25はロータリー
ポンプである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 モノシラン(SiH4)、ホスフイン(PH3)お
    よび酸素(O2)の反応ガスを用いる燐・シリケ
    ート・ガラスの成長において、 前記反応ガスにアンモニア(NH3)ガスを添
    加することを特徴とする化学気相成長方法。
JP61144919A 1986-06-23 1986-06-23 化学気相成長方法 Granted JPS632330A (ja)

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