JPH04207024A - 成膜方法 - Google Patents
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- JPH04207024A JPH04207024A JP2340199A JP34019990A JPH04207024A JP H04207024 A JPH04207024 A JP H04207024A JP 2340199 A JP2340199 A JP 2340199A JP 34019990 A JP34019990 A JP 34019990A JP H04207024 A JPH04207024 A JP H04207024A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は成膜方法に関する。
（従来の技術）
リンがドープされたポリシリコン膜は、例えば半導体デ
バイスの配線材料として広く用いられている。
バイスの配線材料として広く用いられている。
このポリシリコン膜を半導体ウェハに成膜する方法の一
つとして、低濃度リンドープポリシリコン膜の製法につ
いて記述された特開平２−３４９１７号公報の技術、有
機系原料の使用について記述された特開平２−８１４３
２号公報等に開示された技術等があり、いずれも減圧Ｃ
ＶＤ法が用いられている。
つとして、低濃度リンドープポリシリコン膜の製法につ
いて記述された特開平２−３４９１７号公報の技術、有
機系原料の使用について記述された特開平２−８１４３
２号公報等に開示された技術等があり、いずれも減圧Ｃ
ＶＤ法が用いられている。
減圧ＣＶＤ法は、反応管内を排気して減圧しながら当該
反応管内に反応ガスを供給して成膜する方法であり、ド
ープ用ガスの流量を調整することにより膜の不純物濃度
、この場合リン濃度をコントロールできる点で上記のポ
リシリコン膜の製法に対して有効な方法である。
反応管内に反応ガスを供給して成膜する方法であり、ド
ープ用ガスの流量を調整することにより膜の不純物濃度
、この場合リン濃度をコントロールできる点で上記のポ
リシリコン膜の製法に対して有効な方法である。
第４図は減圧ＣＶＤ装置において、反応管内の圧力及び
成膜用ガスの流量を固定した場合におけるドープ用ガス
の流量と成膜速度との関係を示すグラフであり、横軸に
ヘリウム（Ｈｅ）ガスでフォスフイン（ＰＨ３）カスを
１％に希釈した混合ガスの流量、縦軸に成膜速度を夫々
とったものである。また第５図は同様の場合におけるド
ープ用ガスの流量と、薄膜中のリン（Ｐ）濃度との関係
を示すグラフであり、横軸には同様にドープ用ガスの流
量をとり、縦軸にはリン濃度をとったものである。なお
各図の数値は半導体ウェハ面内２５点の平均値である。
成膜用ガスの流量を固定した場合におけるドープ用ガス
の流量と成膜速度との関係を示すグラフであり、横軸に
ヘリウム（Ｈｅ）ガスでフォスフイン（ＰＨ３）カスを
１％に希釈した混合ガスの流量、縦軸に成膜速度を夫々
とったものである。また第５図は同様の場合におけるド
ープ用ガスの流量と、薄膜中のリン（Ｐ）濃度との関係
を示すグラフであり、横軸には同様にドープ用ガスの流
量をとり、縦軸にはリン濃度をとったものである。なお
各図の数値は半導体ウェハ面内２５点の平均値である。
これらグラフかられかるように減圧ＣＶＤ法ではドープ
用ガスの流量を調整することにより成膜速度を変えずに
不純物濃度をコントロールできる。
用ガスの流量を調整することにより成膜速度を変えずに
不純物濃度をコントロールできる。
（発明が解決しようとする課題）
ところで半導体デバイスの高集積化、高信頼性の要求に
伴い、ポリシリコン膜に対してリン濃度のウェハ面内均
一性、膜厚均一性及びウェハ間均−性を高くすることが
要請されている。減圧ＣＶＤ法において、リン濃度の均
一性を改善するためには成膜時の反応管内圧力を０．１
〜０．２Ｔ。
伴い、ポリシリコン膜に対してリン濃度のウェハ面内均
一性、膜厚均一性及びウェハ間均−性を高くすることが
要請されている。減圧ＣＶＤ法において、リン濃度の均
一性を改善するためには成膜時の反応管内圧力を０．１
〜０．２Ｔ。
ｒｒにする必要がある。
一方すンドープボリシリコン膜を成膜する場合、例えば
成膜用ガス及びドープ用ガスとして夫々ジシラン（Ｓｉ
２Ｈ６）カス及びフォスフイン（ＰＨ３）ガスが用いら
れるか、ＰＨ，カス濃度は安全性の面から１％程度が望
ましいとされている。
成膜用ガス及びドープ用ガスとして夫々ジシラン（Ｓｉ
２Ｈ６）カス及びフォスフイン（ＰＨ３）ガスが用いら
れるか、ＰＨ，カス濃度は安全性の面から１％程度が望
ましいとされている。
このため確保しようとするリン濃度の値によっては多量
にガスを流さなければならないが、リン濃度に見合う大
きな流量でガスを供給しなから反応管内圧力を０．１〜
０．２Ｔｏｒｒとするためには、排気性能を大幅に向上
させなければならない。
にガスを流さなければならないが、リン濃度に見合う大
きな流量でガスを供給しなから反応管内圧力を０．１〜
０．２Ｔｏｒｒとするためには、排気性能を大幅に向上
させなければならない。
しかしながら排気性能を大きくすることについては次の
理由により限界がある６例えは縦型ＣＶＤ装置の場合、
反応管やウェハのロード、アンロードのための機構等を
収容した筐体は、ウェハカセット等が配置されたクリー
ンルームと電力制御部や真空ポンプ等が配置されたメン
テナンスルームとの境界に設置されている。ここで真空
ポンプを前記筐体に近接して設けると、ＣＶＤ装置のメ
ンテナンスが困難になる上、真空ポンプの振動が反応管
内のウェハに伝播し、この振動により塵が発生し、半導
体ウェハに付着すると半導体素子の歩留が低下してしま
うので、真空ポンプは前記筐体から可成り離した位置に
設置せざるを得ない。
理由により限界がある６例えは縦型ＣＶＤ装置の場合、
反応管やウェハのロード、アンロードのための機構等を
収容した筐体は、ウェハカセット等が配置されたクリー
ンルームと電力制御部や真空ポンプ等が配置されたメン
テナンスルームとの境界に設置されている。ここで真空
ポンプを前記筐体に近接して設けると、ＣＶＤ装置のメ
ンテナンスが困難になる上、真空ポンプの振動が反応管
内のウェハに伝播し、この振動により塵が発生し、半導
体ウェハに付着すると半導体素子の歩留が低下してしま
うので、真空ポンプは前記筐体から可成り離した位置に
設置せざるを得ない。
従って真空ポンプと反応管との間の排気管路のコンダク
タンスは小さくなり、このため排気性能を大幅に向上さ
せるためには可成り大きな容量の真空ポンプが必要にな
り、また排気管路の直径を大きくすることが必要になり
、コストアップ、装置の大型化を招いてしまう。
タンスは小さくなり、このため排気性能を大幅に向上さ
せるためには可成り大きな容量の真空ポンプが必要にな
り、また排気管路の直径を大きくすることが必要になり
、コストアップ、装置の大型化を招いてしまう。
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり
、その目的は、不純物をドープした薄膜を減圧雰囲気下
で成膜するにあたって、不純物の必要な濃度均一性を確
保しながら任意の高濃度不純物濃度の薄膜を得ることが
でき、しがも大きな排気性能を必要としない成膜方法を
提供することにある。
、その目的は、不純物をドープした薄膜を減圧雰囲気下
で成膜するにあたって、不純物の必要な濃度均一性を確
保しながら任意の高濃度不純物濃度の薄膜を得ることが
でき、しがも大きな排気性能を必要としない成膜方法を
提供することにある。
（課題を解決するための手段）
本発明は、薄膜の主成分を含む成膜用ガスと薄膜の不純
物を含むドープ用ガスとを、被処理雰囲気に供給すると
共に当該被処理雰囲気を減圧状態としながら成膜を行う
方法において、 前記成膜用ガス及びドープ用ガスを被処理雰囲気に供給
して不純物濃度の低い低濃度層を形成する工程と成膜用
ガスの流量を前記工程における成膜用ガスの流量よりも
小さくして不純物濃度の高い高濃度層を形成する工程と
を交互に行い、これにより得られた薄膜を熱処理して高
濃度層の不純物を低濃度層に拡散させることを特徴とす
る。
物を含むドープ用ガスとを、被処理雰囲気に供給すると
共に当該被処理雰囲気を減圧状態としながら成膜を行う
方法において、 前記成膜用ガス及びドープ用ガスを被処理雰囲気に供給
して不純物濃度の低い低濃度層を形成する工程と成膜用
ガスの流量を前記工程における成膜用ガスの流量よりも
小さくして不純物濃度の高い高濃度層を形成する工程と
を交互に行い、これにより得られた薄膜を熱処理して高
濃度層の不純物を低濃度層に拡散させることを特徴とす
る。
（作用）
例えば成膜用ガスとドープ用カスとを被処理雰囲気に供
給して低濃度層を基板上に形成し、次いで例えば成膜用
ガスの供給を停止して高濃度層である不純物層を形成し
、その後成膜用ガスの供給を再開して低濃度層を形成す
ると低濃度層、高濃度層、低濃度層の順に積層された薄
膜が得られる。
給して低濃度層を基板上に形成し、次いで例えば成膜用
ガスの供給を停止して高濃度層である不純物層を形成し
、その後成膜用ガスの供給を再開して低濃度層を形成す
ると低濃度層、高濃度層、低濃度層の順に積層された薄
膜が得られる。
そしてこの薄膜を熱処理例えばアニール処理すると高濃
度層内の不純物が両側の低濃度層に拡散して例えば不純
物高濃度薄膜が得られる。
度層内の不純物が両側の低濃度層に拡散して例えば不純
物高濃度薄膜が得られる。
（実施例）
本発明方法を実施するための成膜装置の一例を第１図及
び第２図を参照しながら説明する。
び第２図を参照しながら説明する。
同図に示す成膜装置は縦型の減圧ＣＶＤ装置であり、ク
リーンルームとメンテナンスルームとの境界に設置され
た外筐１（第２図参照）の中に収容されている。
リーンルームとメンテナンスルームとの境界に設置され
た外筐１（第２図参照）の中に収容されている。
前記外筐１内の上部においては、外筐１に支承されたベ
ースプレート１ａの上に円筒状の加熱炉２が長手方向垂
直に配置されており、この加熱炉２は、金属板２ａと、
この金属板２ａの内面全体に積層された断熱層２ｂと、
この断熱層２ｂの内周面に後述する反応管を囲続するよ
うに設けられた例えば抵抗発熱体からなる円筒状の加熱
用ヒータ２Ｃとから構成されている。
ースプレート１ａの上に円筒状の加熱炉２が長手方向垂
直に配置されており、この加熱炉２は、金属板２ａと、
この金属板２ａの内面全体に積層された断熱層２ｂと、
この断熱層２ｂの内周面に後述する反応管を囲続するよ
うに設けられた例えば抵抗発熱体からなる円筒状の加熱
用ヒータ２Ｃとから構成されている。
前記加熱炉２内には、円筒状の反応管３が略垂立して配
設されており、この反応管３は、一端が開口していてそ
の開口面を下向きにして配置された有底筒状の耐熱性材
料例えば石英からなる外筒３ａと、この外筒３ａ内に間
隙を介して同心状に配置され、両端が開口している例え
ば石英からなる内筒３ｂとを備えた２重管構造として構
成されている。
設されており、この反応管３は、一端が開口していてそ
の開口面を下向きにして配置された有底筒状の耐熱性材
料例えば石英からなる外筒３ａと、この外筒３ａ内に間
隙を介して同心状に配置され、両端が開口している例え
ば石英からなる内筒３ｂとを備えた２重管構造として構
成されている。
前記外Ｆｉｌｉ ３ ａ及び内筒３ｂは各々その下端に
てステンレス等からなる筒状のマニホールド４に保持さ
れており、このマニホールド４は、前記ベースプレート
１ａに当該プレート１ａの開口部に挿入された状態で固
定されている。前記マニホールド４の下端部の開口部に
は、ステンレス等からなる円盤状のキャップ部５が開閉
自在に設けられており、このキャップ部５は閉じた状態
のときに図示しない弾性材料のＯリングを介して当該開
口部を気密封止する役割を有するものである。
てステンレス等からなる筒状のマニホールド４に保持さ
れており、このマニホールド４は、前記ベースプレート
１ａに当該プレート１ａの開口部に挿入された状態で固
定されている。前記マニホールド４の下端部の開口部に
は、ステンレス等からなる円盤状のキャップ部５が開閉
自在に設けられており、このキャップ部５は閉じた状態
のときに図示しない弾性材料のＯリングを介して当該開
口部を気密封止する役割を有するものである。
前記キャップ部５の略中心部には、例えは磁気シールに
より気密な状態で回転可能な回転軸６が挿通されている
。この回転軸６の下端は昇降台７ａに組み込まれた図示
しない回転機構に接続されていると共に、上端は例えば
ステンレススチールからなるターンテーブル６ａに固定
されている。
より気密な状態で回転可能な回転軸６が挿通されている
。この回転軸６の下端は昇降台７ａに組み込まれた図示
しない回転機構に接続されていると共に、上端は例えば
ステンレススチールからなるターンテーブル６ａに固定
されている。
前記ターンテーブル６ａの上面には、反応管３の内１！
ｊ３ｂと所定の間隙を保持して石英からなる保温１”１
ｊ６ｂが設置されており、この保温筒６ｂ上には、多数
枚の例えば５０枚の半導体ウェハをが各々略水平な状態
でかつ互いに所定の間隔例えば１３ｍｍ間隔で積重して
収容する例えば石英からなるウェハボート６ｃが搭載さ
れている。
ｊ３ｂと所定の間隙を保持して石英からなる保温１”１
ｊ６ｂが設置されており、この保温筒６ｂ上には、多数
枚の例えば５０枚の半導体ウェハをが各々略水平な状態
でかつ互いに所定の間隔例えば１３ｍｍ間隔で積重して
収容する例えば石英からなるウェハボート６ｃが搭載さ
れている。
前記昇降台７ａは、これを昇降させるように当該昇降台
７ａの基端部に挿通された昇降軸７ｂ等と共に搬送機構
７を構成するものであり、この搬送機構７は、ウェハボ
ート６ｃをキャップ部５、ターンテーブル６ａ及び保温
Ｆｊ６ｂ等と一体となって反応管１内にロード、アンロ
ードを行う役割を有する。
７ａの基端部に挿通された昇降軸７ｂ等と共に搬送機構
７を構成するものであり、この搬送機構７は、ウェハボ
ート６ｃをキャップ部５、ターンテーブル６ａ及び保温
Ｆｊ６ｂ等と一体となって反応管１内にロード、アンロ
ードを行う役割を有する。
前記ベースグレート１ａの下方側に位置するマニホール
ド４の下部側面には、例えば石英からなる第１のガス導
入管８がシール部材８ａにより気密に水平に挿設されて
おり、この第１のガス導入管８のマニホールド４内の内
端側は、そのガス流出口８ｂがウェハボート６ｃの下端
付近に位置するように上方に向けてＬ字状に曲折される
と共に、マニホールド４の外に位置する外端は例えばス
テンレススチールからなるガス配管８ｃを介して図示し
ないガス供給源、例えば成膜用ガスであるジシラン（Ｓ
ｉ２Ｈ６）ガスとキャリアガスである窒素ガス（Ｎ２）
ガスとを供給するためのガス供給源に接続されている。
ド４の下部側面には、例えば石英からなる第１のガス導
入管８がシール部材８ａにより気密に水平に挿設されて
おり、この第１のガス導入管８のマニホールド４内の内
端側は、そのガス流出口８ｂがウェハボート６ｃの下端
付近に位置するように上方に向けてＬ字状に曲折される
と共に、マニホールド４の外に位置する外端は例えばス
テンレススチールからなるガス配管８ｃを介して図示し
ないガス供給源、例えば成膜用ガスであるジシラン（Ｓ
ｉ２Ｈ６）ガスとキャリアガスである窒素ガス（Ｎ２）
ガスとを供給するためのガス供給源に接続されている。
更に前記第１のガス導入管８の上方側には、例えば石英
からなる第２のガス導入管９が同様にマニホールド４の
側面にシール部材９ａにより挿設され、その内端部側は
上端かウェハボー）６ｃの上端付近に位置するようにＬ
字状に曲折されている。この第２のガス導入管９ａは、
例えばリンＣＰ＞やボロン（Ｂ）やヒ素（Ａｓ）等のド
ープ元素を含む有機化合物を含有するドープ用ガス、例
えばフォスフイン（ＰＨ１）ガスを反応管１内に導入す
るためのものであり、垂立した管路部分には、各半導体
ウェハＷに対して均一にＰＨ３ガスを供給することがで
きるように、ウェハボート６ｃに対向した位置にて複数
のガス流出孔９ｂが上下方向に所定の間隔で形成されて
いる。更に必要に応じてウェハボートを回転させ、以て
ウェハを回転させ、面内均一性を向上させることができ
る。
からなる第２のガス導入管９が同様にマニホールド４の
側面にシール部材９ａにより挿設され、その内端部側は
上端かウェハボー）６ｃの上端付近に位置するようにＬ
字状に曲折されている。この第２のガス導入管９ａは、
例えばリンＣＰ＞やボロン（Ｂ）やヒ素（Ａｓ）等のド
ープ元素を含む有機化合物を含有するドープ用ガス、例
えばフォスフイン（ＰＨ１）ガスを反応管１内に導入す
るためのものであり、垂立した管路部分には、各半導体
ウェハＷに対して均一にＰＨ３ガスを供給することがで
きるように、ウェハボート６ｃに対向した位置にて複数
のガス流出孔９ｂが上下方向に所定の間隔で形成されて
いる。更に必要に応じてウェハボートを回転させ、以て
ウェハを回転させ、面内均一性を向上させることができ
る。
前記第２のガス導入管９の外端部には、例えばステンレ
ススチールの配管９Ｃの一端が接続され、この配管９Ｃ
の他端には、カス加熱部９ｄ及びガス流量調整器９ｅを
介して、Ｐ Ｈ３ガスが充填されたガス供給源９ｆか接
続されている。前記ガス加熱部９ｄは、Ｐ Ｈｓガスを
所定の温度に加熱し、この熱によりガスを成膜前に予め
励起状態にして反応管３内へ供給するためのいわば予備
励起機構としての役割を果たすものである。
ススチールの配管９Ｃの一端が接続され、この配管９Ｃ
の他端には、カス加熱部９ｄ及びガス流量調整器９ｅを
介して、Ｐ Ｈ３ガスが充填されたガス供給源９ｆか接
続されている。前記ガス加熱部９ｄは、Ｐ Ｈｓガスを
所定の温度に加熱し、この熱によりガスを成膜前に予め
励起状態にして反応管３内へ供給するためのいわば予備
励起機構としての役割を果たすものである。
一方前記ベースプレート１ａの上方側に位置するマニホ
ールド４の上部側面には、外筒３ａと内ｍ３ｂとの間隙
から処理ガスを排出して反応管３内を所定の減圧雰囲気
に設定するための例えばステンレススチールよりなる管
経２インチの排気管１０の一端が接続されており、この
排気管１０の他端は、メンテナンスルームにて前記外筐
１から離れて設！された別の外筐１１（第２図参照）内
の真空ポンプ等例えばドライポンプの排気部１２に、メ
ンテナンスルームの上部側を通って接続されている。そ
して前記排気管１０の管路長は、外筐１．１１が互に離
れており、しかもメンテナンスの点から排気管１０をメ
ンテナンスルームの上部側に配置しなければならない等
の理由から例えば３ｍもの長さに達つする。
ールド４の上部側面には、外筒３ａと内ｍ３ｂとの間隙
から処理ガスを排出して反応管３内を所定の減圧雰囲気
に設定するための例えばステンレススチールよりなる管
経２インチの排気管１０の一端が接続されており、この
排気管１０の他端は、メンテナンスルームにて前記外筐
１から離れて設！された別の外筐１１（第２図参照）内
の真空ポンプ等例えばドライポンプの排気部１２に、メ
ンテナンスルームの上部側を通って接続されている。そ
して前記排気管１０の管路長は、外筐１．１１が互に離
れており、しかもメンテナンスの点から排気管１０をメ
ンテナンスルームの上部側に配置しなければならない等
の理由から例えば３ｍもの長さに達つする。
以上のように成膜装置は構成されている。
次に上記の成膜装置を用いた本発明方法の実施例につい
て説明する。先ずヒータ２Ｃにより反応管３内の被処理
領域を５００℃の均熱加熱状態とし、次いで反応管３内
に下方開口部から搬送ｍ梢７により、例えば各々１３ｍ
ｍの間隔で５０枚の半導体ウェハＷを収容したウェハボ
ート６Ｃをロートする。
て説明する。先ずヒータ２Ｃにより反応管３内の被処理
領域を５００℃の均熱加熱状態とし、次いで反応管３内
に下方開口部から搬送ｍ梢７により、例えば各々１３ｍ
ｍの間隔で５０枚の半導体ウェハＷを収容したウェハボ
ート６Ｃをロートする。
次に反応管１内を所定の真空状態例えば１×１０づＴｏ
ｒｒまで排気した後に第１のガス導入管９から、薄膜の
主成分を含む成膜用ガスとして例えば５ｉｉＨ＊ガスと
Ｎ２ガスとを夫々流量を例えば１００ＳＣＣＭ及び１０
０ＳＣＣＭの流量で内筒３ｂ内に導入すると共に、Ｐ
Ｈ３がヘリウム（Ｈｅ）で１％に希釈されたビー１用カ
スである混合ガスをガス加熱部９ｄで４００℃に加熱し
、この加熱された混合ガスを１００８ＣＣＭの流量で第
２のガス導入管９に設けられた複数のガス流出孔９ｂか
ら各半導体ウェハＷに均等に供給する。
ｒｒまで排気した後に第１のガス導入管９から、薄膜の
主成分を含む成膜用ガスとして例えば５ｉｉＨ＊ガスと
Ｎ２ガスとを夫々流量を例えば１００ＳＣＣＭ及び１０
０ＳＣＣＭの流量で内筒３ｂ内に導入すると共に、Ｐ
Ｈ３がヘリウム（Ｈｅ）で１％に希釈されたビー１用カ
スである混合ガスをガス加熱部９ｄで４００℃に加熱し
、この加熱された混合ガスを１００８ＣＣＭの流量で第
２のガス導入管９に設けられた複数のガス流出孔９ｂか
ら各半導体ウェハＷに均等に供給する。
そして反応管３内を０．２Ｔｏｒｒになるように圧力を
制御しながら排気を行い、１００分開成膜を行った。続
いてＰ Ｈｓガスを含む混合ガスはそのまま供給状態で
成膜ガスであるＳｉ２Ｈ６ガス及びＮ２ガスの供給を止
めてこの状態を１５分間維持し、然る後に再び５ｉ２Ｈ
ａガス及びＮ２ガスを同様に夫々流量を例えば１００Ｓ
ＣＣＭ及び１００ＳＣＣＭの流量で供給し、２０分間成
膜を行った。なお各プロセスにおける反応管３内の圧力
は例えば０．２Ｔｏｒｒとなるよう制御されている。
制御しながら排気を行い、１００分開成膜を行った。続
いてＰ Ｈｓガスを含む混合ガスはそのまま供給状態で
成膜ガスであるＳｉ２Ｈ６ガス及びＮ２ガスの供給を止
めてこの状態を１５分間維持し、然る後に再び５ｉ２Ｈ
ａガス及びＮ２ガスを同様に夫々流量を例えば１００Ｓ
ＣＣＭ及び１００ＳＣＣＭの流量で供給し、２０分間成
膜を行った。なお各プロセスにおける反応管３内の圧力
は例えば０．２Ｔｏｒｒとなるよう制御されている。
このように成膜ガスを供給する工程とその供給を停止す
る工程とを交互に行ったところ、第３図に示すように被
処理体である半導体ウェハＷのＳｉ Ｏｘ Ｉｌｌ １
３の表面に、リンが低濃度でドーグされた膜厚２５００
オングストロームのリン低濃度層としてのポリシリコン
！１１４この例ではリンのみからなる膜厚例えば数オン
グストロームの薄い厚さのリン高濃度層１５、及び前記
ポリシリコンＩＩ（リン低濃度層）１４と、同様の膜厚
５００オングストロームの低濃度層としてのポリシリコ
ン！１１６がこの順に積層された。
る工程とを交互に行ったところ、第３図に示すように被
処理体である半導体ウェハＷのＳｉ Ｏｘ Ｉｌｌ １
３の表面に、リンが低濃度でドーグされた膜厚２５００
オングストロームのリン低濃度層としてのポリシリコン
！１１４この例ではリンのみからなる膜厚例えば数オン
グストロームの薄い厚さのリン高濃度層１５、及び前記
ポリシリコンＩＩ（リン低濃度層）１４と、同様の膜厚
５００オングストロームの低濃度層としてのポリシリコ
ン！１１６がこの順に積層された。
こうして得られた積層体をアニール炉にて９００℃で２
０分間熱処理を行ったところ、リン高濃度層１５内のリ
ンが両面側のリン低濃度層１４．１６に拡散し、この結
果膜厚３０００オングストロームの高濃度リンドープポ
リシリコン膜が得られた。
０分間熱処理を行ったところ、リン高濃度層１５内のリ
ンが両面側のリン低濃度層１４．１６に拡散し、この結
果膜厚３０００オングストロームの高濃度リンドープポ
リシリコン膜が得られた。
本実施例の効果を確認するために、この高濃度リンドー
プポリシリコン膜についてリン濃度及びシート抵抗を調
べたところ、夫々２．４Ｘ１０”個／ ｃ ｍ ’及び
１シート当り２０Ωであった。
プポリシリコン膜についてリン濃度及びシート抵抗を調
べたところ、夫々２．４Ｘ１０”個／ ｃ ｍ ’及び
１シート当り２０Ωであった。
これに対し上述の減圧ＣＶＤ装置を用いて従来方法によ
り５ｉｉＨ６ガス、Ｎ２ガス及び１％ＰＨ３ガスの流量
を夫々１００３ＣＣＭ、１００ＳＣＣＭ及び３００ＳＣ
ＣＭに設定し、かつ反応管３内の圧力を０．２Ｔｏｒｒ
に制御して膜厚３０００オングストロームの高濃度リン
ドープポリシリコン膜を成膜し、リン濃度を調べたとこ
ろ２゜０ＸＩＯ”個／ ｃ ｍ ’であった。なおこの
場合加熱温度等地の条件は実施例と同じである。
り５ｉｉＨ６ガス、Ｎ２ガス及び１％ＰＨ３ガスの流量
を夫々１００３ＣＣＭ、１００ＳＣＣＭ及び３００ＳＣ
ＣＭに設定し、かつ反応管３内の圧力を０．２Ｔｏｒｒ
に制御して膜厚３０００オングストロームの高濃度リン
ドープポリシリコン膜を成膜し、リン濃度を調べたとこ
ろ２゜０ＸＩＯ”個／ ｃ ｍ ’であった。なおこの
場合加熱温度等地の条件は実施例と同じである。
この結果かられかるように本実施例によれば従来よりも
リン濃度の高い高濃度リンドープポリシリコン膜が得ら
れた。ここで従来方法の場合１％ＰＨ３ガスの流量を３
００３ＣＣＭ程度にすれば望ましいリン濃度が得られる
が、反応管３内の圧力が０．４〜０．５Ｔｏｒｒになっ
てしまい、先述したようにリン濃度の面方向の均−性等
が悪かった。
リン濃度の高い高濃度リンドープポリシリコン膜が得ら
れた。ここで従来方法の場合１％ＰＨ３ガスの流量を３
００３ＣＣＭ程度にすれば望ましいリン濃度が得られる
が、反応管３内の圧力が０．４〜０．５Ｔｏｒｒになっ
てしまい、先述したようにリン濃度の面方向の均−性等
が悪かった。
更に本発明では、リン低濃度層の間にリン高濃度層を１
層のみ形成する方法に限定されるものではなく、２層以
上形成するようにしてもよい。実際にリン高濃度層を２
層及び３層を形成した場合について最終的に得られたポ
リシリコン膜のリン濃度を夫々調べたところ、２．８Ｘ
１０”個／Ｃｍ３及び３．２Ｘ１０”個Ｃｍ’であった
。この結果から本発明では層構成を選択することによっ
て所望のリン濃度が得られることが理解される。
層のみ形成する方法に限定されるものではなく、２層以
上形成するようにしてもよい。実際にリン高濃度層を２
層及び３層を形成した場合について最終的に得られたポ
リシリコン膜のリン濃度を夫々調べたところ、２．８Ｘ
１０”個／Ｃｍ３及び３．２Ｘ１０”個Ｃｍ’であった
。この結果から本発明では層構成を選択することによっ
て所望のリン濃度が得られることが理解される。
また熱処理前の層構成については、リン低濃度層の間に
リン高濃度層を挟んだ構成に限らず、リン低濃度層とリ
ン高濃度層の２層のみからなる構成としてもよい。
リン高濃度層を挟んだ構成に限らず、リン低濃度層とリ
ン高濃度層の２層のみからなる構成としてもよい。
ここで反応管３内の減圧雰囲気については、０゜ＩＴｏ
ｒｒ程度がより好ましく、この場合にはなお一層均質な
薄膜が得られる。
ｒｒ程度がより好ましく、この場合にはなお一層均質な
薄膜が得られる。
更にリン高濃度層を形成する工程においては、ドープ用
ガスの流量を増加してもよいし、Ｓｉ２Ｈ６ガス、Ｎ２
ガスの供給を完全に止めることなく、少量流すようにし
てもよい、またアニール処理を行わなくとも、その後に
ＣＶＤ、酸化、拡散等の熱処理が行われる場合は、この
熱処理で代用することができる。
ガスの流量を増加してもよいし、Ｓｉ２Ｈ６ガス、Ｎ２
ガスの供給を完全に止めることなく、少量流すようにし
てもよい、またアニール処理を行わなくとも、その後に
ＣＶＤ、酸化、拡散等の熱処理が行われる場合は、この
熱処理で代用することができる。
以上において本発明では、不純物としてリンに限定され
るものではないし、薄膜の主成分についてもシリコンに
限定されるものではない。
るものではないし、薄膜の主成分についてもシリコンに
限定されるものではない。
なお薄膜が表面に成膜される被処理体は、半導体ウェハ
に限らずガラス基板等地の材料であってもよいし、その
処理については多数枚同時に行うのではなく一枚づつ処
理してもよい。
に限らずガラス基板等地の材料であってもよいし、その
処理については多数枚同時に行うのではなく一枚づつ処
理してもよい。
（発明の効果）
本発明によれば、薄膜の主成分を含む成膜用ガスの流量
を調整することによって不純物濃度の低い低濃度層と不
純物濃度の高い高濃度層とを交互に積層し、続く熱処理
により高濃度層内の不純物を低濃度層内に拡散して不純
物をドープした薄膜を得るようにしているため、大きな
排気性能を必要とすることなく、不純物成分の必要な濃
度均一性を確保しながら任意の不純物濃度の薄膜を得る
ことができ、例えば高濃度不純物ドープ膜を成膜する場
合、排気性能を改良することなく、より高濃度で均質性
の高い薄膜を得ることができる。
を調整することによって不純物濃度の低い低濃度層と不
純物濃度の高い高濃度層とを交互に積層し、続く熱処理
により高濃度層内の不純物を低濃度層内に拡散して不純
物をドープした薄膜を得るようにしているため、大きな
排気性能を必要とすることなく、不純物成分の必要な濃
度均一性を確保しながら任意の不純物濃度の薄膜を得る
ことができ、例えば高濃度不純物ドープ膜を成膜する場
合、排気性能を改良することなく、より高濃度で均質性
の高い薄膜を得ることができる。
第１図は本発明方法の実施例を説明するための成膜装置
の一部を示す説明図、第２図は第１図装置の一部を排気
部と共に示す斜視図、第３図は第１図装置を用いて本発
明方法にて成膜された薄膜の説明図、第４図はＰＨ，ガ
スの流量と成膜速度との関係を示す特性曲線図、第５図
はＰＨ，ガスの流量とリン濃度との関係を示す特性曲線
図である。 ２・・・加熱炉 ３・・・反応管４・・・マニ
ホールド ８・・・第１のガス導入管９・・・第２の
導入管 １ｏ・・・排気管Ｗ・・・半導体ウェハ
１４．１６・リン低濃度層１５・・・リン高濃度層
の一部を示す説明図、第２図は第１図装置の一部を排気
部と共に示す斜視図、第３図は第１図装置を用いて本発
明方法にて成膜された薄膜の説明図、第４図はＰＨ，ガ
スの流量と成膜速度との関係を示す特性曲線図、第５図
はＰＨ，ガスの流量とリン濃度との関係を示す特性曲線
図である。 ２・・・加熱炉 ３・・・反応管４・・・マニ
ホールド ８・・・第１のガス導入管９・・・第２の
導入管 １ｏ・・・排気管Ｗ・・・半導体ウェハ
１４．１６・リン低濃度層１５・・・リン高濃度層
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 薄膜の主成分を含む成膜用ガスと薄膜の不純物を含むド
ープ用ガスとを被処理雰囲気に供給すると共に当該被処
理雰囲気を減圧状態としながら成膜を行う方法において
、 前記成膜用ガス及びドープ用ガスを被処理雰囲気に供給
して不純物濃度の低い低濃度層を形成する工程と成膜用
ガスの流量を前記工程における成膜用ガスの流量よりも
小さくして不純物濃度の高い高濃度層を形成する工程と
を交互に行い、これにより得られた薄膜を熱処理して高
濃度層の不純物を低濃度層に拡散させることを特徴とす
る成膜方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2340199A JP3023982B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 成膜方法 |
| US07/773,430 US5116784A (en) | 1990-11-30 | 1991-10-09 | Method of forming semiconductor film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2340199A JP3023982B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 成膜方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04207024A true JPH04207024A (ja) | 1992-07-29 |
| JP3023982B2 JP3023982B2 (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=18334659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2340199A Expired - Lifetime JP3023982B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 成膜方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5116784A (ja) |
| JP (1) | JP3023982B2 (ja) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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Also Published As
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| JP3023982B2 (ja) | 2000-03-21 |
| US5116784A (en) | 1992-05-26 |
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