JPH07135207A - 半導体装置の製造方法及びその製造装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法及びその製造装置Info
- Publication number
- JPH07135207A JPH07135207A JP28231893A JP28231893A JPH07135207A JP H07135207 A JPH07135207 A JP H07135207A JP 28231893 A JP28231893 A JP 28231893A JP 28231893 A JP28231893 A JP 28231893A JP H07135207 A JPH07135207 A JP H07135207A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- reaction furnace
- film
- semiconductor device
- silane
- 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.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ゲート絶縁膜に用いるシリコン窒化膜を生成
する減圧ＣＶＤ装置のガス供給系を改善し、シリコン窒
化膜表面に発生するＳｉリッチ膜の生成を防止し得る半
導体装置の製造方法及びその製造装置を提供する。 【構成】 反応炉２０４と、この反応炉２０４に接続さ
れるとともに、所定の長さを有するＮＨ3 ガス配管２１
０と、このＮＨ3 ガス配管２１０に接続されるととも
に、反応炉２０４から所定の距離を有するＮＨ3 ガスの
ストップバルブ２１３と、反応炉２０４の導入口の直近
に配置されるＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスのストップバルブ２２
０とを設け、シリコン窒化膜表面に発生するＳｉリッチ
膜の生成を防止する。
する減圧ＣＶＤ装置のガス供給系を改善し、シリコン窒
化膜表面に発生するＳｉリッチ膜の生成を防止し得る半
導体装置の製造方法及びその製造装置を提供する。 【構成】 反応炉２０４と、この反応炉２０４に接続さ
れるとともに、所定の長さを有するＮＨ3 ガス配管２１
０と、このＮＨ3 ガス配管２１０に接続されるととも
に、反応炉２０４から所定の距離を有するＮＨ3 ガスの
ストップバルブ２１３と、反応炉２０４の導入口の直近
に配置されるＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスのストップバルブ２２
０とを設け、シリコン窒化膜表面に発生するＳｉリッチ
膜の生成を防止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気特性の安定した半
導体装置（半導体デバイス）の製造装置とその製造方法
に関するものである。
導体装置（半導体デバイス）の製造装置とその製造方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高性能化に伴い、ゲート絶
縁膜として、一般的にＳｉＯ2 膜が用いられているが、
そのＳi Ｏ2 膜が薄膜化されてきており、それによりゲ
ート絶縁耐圧が低下してきている。このゲート絶縁耐圧
の低下対策として、図２に示すように、半導体基板１０
１、ドレイン・ソース領域１０２、ゲート酸化膜、ゲー
ト電極１０３を有するＭＯＳ型半導体装置において、ゲ
ート絶縁膜としてＳｉＯ2 膜１０４とＳｉ3 Ｎ4 膜１０
５の２層構造が広く採用されるようになってきている。
縁膜として、一般的にＳｉＯ2 膜が用いられているが、
そのＳi Ｏ2 膜が薄膜化されてきており、それによりゲ
ート絶縁耐圧が低下してきている。このゲート絶縁耐圧
の低下対策として、図２に示すように、半導体基板１０
１、ドレイン・ソース領域１０２、ゲート酸化膜、ゲー
ト電極１０３を有するＭＯＳ型半導体装置において、ゲ
ート絶縁膜としてＳｉＯ2 膜１０４とＳｉ3 Ｎ4 膜１０
５の２層構造が広く採用されるようになってきている。
【０００３】しかし、このようなゲート絶縁膜と、Ａｌ
や多結晶Ｓｉ等のゲート電極１０３との間にＳｉ3 Ｎ4
膜１０５を挟む構造では、ゲート電極１０３を半導体基
板１０１に対して正のバイアスを印加すると、ゲート電
極１０３から正の電荷がゲート絶縁膜側へ注入されやす
くなり、注入された正の電荷がＳｉ3 Ｎ4 膜１０５を通
過して、その一部がＳｉＯ2 膜１０４中に一般に存在す
る正電荷のトラップ準位１１０に捕獲され、ＭＯＳ型半
導体装置の閾値電圧ＶT の変動を引き起こす場合があ
る。
や多結晶Ｓｉ等のゲート電極１０３との間にＳｉ3 Ｎ4
膜１０５を挟む構造では、ゲート電極１０３を半導体基
板１０１に対して正のバイアスを印加すると、ゲート電
極１０３から正の電荷がゲート絶縁膜側へ注入されやす
くなり、注入された正の電荷がＳｉ3 Ｎ4 膜１０５を通
過して、その一部がＳｉＯ2 膜１０４中に一般に存在す
る正電荷のトラップ準位１１０に捕獲され、ＭＯＳ型半
導体装置の閾値電圧ＶT の変動を引き起こす場合があ
る。
【０００４】この現象はゲート電極１０３からゲート絶
縁膜に正電荷が流れ込む時のバリアの高さが、ＳｉＯ2
膜１０４よりＳｉ3 Ｎ4 膜１０５の方が低いためである
と一般的に言われている。したがって、この対策とし
て、特にゲートに高電界が加わる半導体装置において
は、図３に示すように、Ｓｉ3 Ｎ4 膜１０５の表面を酸
化する等して、更に、Ｓｉ3 Ｎ4 膜１０５の表面に、薄
いＳｉＯ2 膜１０６を形成する方法が一般的である。す
なわち、ゲート絶縁膜がＳｉＯ2 ／Ｓｉ3 Ｎ4 ／ＳｉＯ
2 の３層構造となる。
縁膜に正電荷が流れ込む時のバリアの高さが、ＳｉＯ2
膜１０４よりＳｉ3 Ｎ4 膜１０５の方が低いためである
と一般的に言われている。したがって、この対策とし
て、特にゲートに高電界が加わる半導体装置において
は、図３に示すように、Ｓｉ3 Ｎ4 膜１０５の表面を酸
化する等して、更に、Ｓｉ3 Ｎ4 膜１０５の表面に、薄
いＳｉＯ2 膜１０６を形成する方法が一般的である。す
なわち、ゲート絶縁膜がＳｉＯ2 ／Ｓｉ3 Ｎ4 ／ＳｉＯ
2 の３層構造となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のＭＯＳ型半導体装置の製造方法においては、Ｓ
ｉ3 Ｎ4 膜１０５上に、更にＳｉＯ2 膜１０６を形成す
る必要があるため、その分、ＭＯＳ型半導体装置のコン
ダクタンスβ値が低下し、高性能化の大きな障害となっ
てしまう。
た従来のＭＯＳ型半導体装置の製造方法においては、Ｓ
ｉ3 Ｎ4 膜１０５上に、更にＳｉＯ2 膜１０６を形成す
る必要があるため、その分、ＭＯＳ型半導体装置のコン
ダクタンスβ値が低下し、高性能化の大きな障害となっ
てしまう。
【０００６】更に、そのＳｉＯ2 膜１０６を形成するた
めの工程も増加することになる。また、Ｓｉ3 Ｎ4 膜１
０５上を酸化して、そのＳｉ3 Ｎ4 膜１０５の表面にＳ
ｉＯ2 膜を生成する場合、そのＳｉＯ2 膜１０５の膜厚
がバラツキ、ＭＯＳ型半導体装置の閾値電圧ＶT 値、Ｍ
ＯＳ型半導体装置のコンダクタンスβ値等の電気的特性
のバラツキの原因となり、トラブルが発生する場合があ
る。
めの工程も増加することになる。また、Ｓｉ3 Ｎ4 膜１
０５上を酸化して、そのＳｉ3 Ｎ4 膜１０５の表面にＳ
ｉＯ2 膜を生成する場合、そのＳｉＯ2 膜１０５の膜厚
がバラツキ、ＭＯＳ型半導体装置の閾値電圧ＶT 値、Ｍ
ＯＳ型半導体装置のコンダクタンスβ値等の電気的特性
のバラツキの原因となり、トラブルが発生する場合があ
る。
【０００７】そこで、これらのゲート電極からゲート絶
縁膜であるＳｉ3 Ｎ4 膜中へ正電荷が注入されやすくな
る原因と、Ｓｉ3 Ｎ4 膜上を酸化して、その表面にＳｉ
Ｏ2膜を生成する場合のＳｉＯ2 膜厚のバラツキの原因
を詳細に検討した。すなわち、図４にシリコン窒化（Ｓ
ｉ3 Ｎ4 ）膜を生成する減圧ＣＶＤ装置の一般的な概略
図を示す。
縁膜であるＳｉ3 Ｎ4 膜中へ正電荷が注入されやすくな
る原因と、Ｓｉ3 Ｎ4 膜上を酸化して、その表面にＳｉ
Ｏ2膜を生成する場合のＳｉＯ2 膜厚のバラツキの原因
を詳細に検討した。すなわち、図４にシリコン窒化（Ｓ
ｉ3 Ｎ4 ）膜を生成する減圧ＣＶＤ装置の一般的な概略
図を示す。
【０００８】図４に示すように、Ｓｉ3 Ｎ4 膜を生成し
ようとするウエハ２０１をボート２０２に装填し、反応
炉２０４の中に入れる。反応炉２０４内はヒーター２０
３によって、８００℃程度に加熱され、更に、真空引き
管２０５、開かれた真空排気バルブ２０７を介して真空
ポンプ２０６によって減圧される。このような状態で、
Ｓｉ3 Ｎ4 膜生成に必要なガス、例えばＳｉＨ2 Ｃｌ2
ガス及びＮＨ3 ガスが、フローメーター２１５，２１６
により、ガス流量を抑制して反応炉２０４内に、別々の
配管２０９，２１０で導入され、Ｓｉ3 Ｎ4 膜がウエハ
に生成される。Ｓｉ3 Ｎ4 膜生成後は各々のガスのスト
ップバルブ２１２，２１３を閉じて、真空ポンプ２０６
の真空排気バルブ２０７も閉じてから、フローメーター
２１４、開かれたストップバルブ２１１、配管２０８を
介して、Ｎ2の不活性ガスを反応炉２０４内に導入し、
反応炉２０４内を大気圧にしてから、ウエハ２０１を取
り出すことになる。
ようとするウエハ２０１をボート２０２に装填し、反応
炉２０４の中に入れる。反応炉２０４内はヒーター２０
３によって、８００℃程度に加熱され、更に、真空引き
管２０５、開かれた真空排気バルブ２０７を介して真空
ポンプ２０６によって減圧される。このような状態で、
Ｓｉ3 Ｎ4 膜生成に必要なガス、例えばＳｉＨ2 Ｃｌ2
ガス及びＮＨ3 ガスが、フローメーター２１５，２１６
により、ガス流量を抑制して反応炉２０４内に、別々の
配管２０９，２１０で導入され、Ｓｉ3 Ｎ4 膜がウエハ
に生成される。Ｓｉ3 Ｎ4 膜生成後は各々のガスのスト
ップバルブ２１２，２１３を閉じて、真空ポンプ２０６
の真空排気バルブ２０７も閉じてから、フローメーター
２１４、開かれたストップバルブ２１１、配管２０８を
介して、Ｎ2の不活性ガスを反応炉２０４内に導入し、
反応炉２０４内を大気圧にしてから、ウエハ２０１を取
り出すことになる。
【０００９】この一連の工程の中でＳｉ3 Ｎ4 膜を生成
後に、各々のガスをストップバルブで閉じるわけである
が、一般的に減圧ＣＶＤ装置はガス制御系と反応炉に分
かれており、各々のガスのストップバルブは、そのガス
制御系に設置しているので、ガスのストップバルブ２１
２，２１３と反応炉２０４までの距離は長く、細い配管
２０９，２１０で接続されている。
後に、各々のガスをストップバルブで閉じるわけである
が、一般的に減圧ＣＶＤ装置はガス制御系と反応炉に分
かれており、各々のガスのストップバルブは、そのガス
制御系に設置しているので、ガスのストップバルブ２１
２，２１３と反応炉２０４までの距離は長く、細い配管
２０９，２１０で接続されている。
【００１０】したがって、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 のストップバ
ルブ２１２から、反応炉２０４までのガス配管２０９の
長さ分だけ、そこにＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスが溜まったまま
になる。たとえ、真空ポンプ２０６で真空引きを行なっ
ても、ガスの配管２０９は細く長いため、完全に引きき
れないことになる。特に、ＮＨ3 ガスよりＳｉＨ2 Ｃｌ
2 ガスは粘性が高く、配管内で簡単に液化しやすいた
め、配管内にガスが残留し易くなってしまう。
ルブ２１２から、反応炉２０４までのガス配管２０９の
長さ分だけ、そこにＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスが溜まったまま
になる。たとえ、真空ポンプ２０６で真空引きを行なっ
ても、ガスの配管２０９は細く長いため、完全に引きき
れないことになる。特に、ＮＨ3 ガスよりＳｉＨ2 Ｃｌ
2 ガスは粘性が高く、配管内で簡単に液化しやすいた
め、配管内にガスが残留し易くなってしまう。
【００１１】よって、ガスストップ後、反応炉２０４内
をＮ2 等で大気圧にしウエハ２０１を取り出す間に、特
にＳｉＨ4 Ｃｌ2 ガスが微量ながら反応炉２０４内に供
給され続け、反応炉２０４内は常に８００℃程度の高温
になっているため、ＳｉＨ4Ｃｌ2 ガスが反応炉２０４
内で熱分解し、Ｓｉリッチな膜がＳｉ3 Ｎ4 膜表面に生
成されてしまうことが明らかになった。
をＮ2 等で大気圧にしウエハ２０１を取り出す間に、特
にＳｉＨ4 Ｃｌ2 ガスが微量ながら反応炉２０４内に供
給され続け、反応炉２０４内は常に８００℃程度の高温
になっているため、ＳｉＨ4Ｃｌ2 ガスが反応炉２０４
内で熱分解し、Ｓｉリッチな膜がＳｉ3 Ｎ4 膜表面に生
成されてしまうことが明らかになった。
【００１２】このように、Ｓｉ3 Ｎ4 膜表面にＳｉリッ
チ膜が発生すると、まず、この上に直接ゲート電極を設
けると、前に述べたゲート電極からゲート絶縁膜に正電
荷が流れ込む時のバリアの高さが、Ｓｉリッチ膜のた
め、更に低くなり、ゲート絶縁膜中への注入正電荷が増
大し、ＳｉＯ2 膜中への捕獲電荷量も多くなり、ＭＯＳ
型半導体装置の閾値電圧ＶT 値変動も大きくなってしま
う。
チ膜が発生すると、まず、この上に直接ゲート電極を設
けると、前に述べたゲート電極からゲート絶縁膜に正電
荷が流れ込む時のバリアの高さが、Ｓｉリッチ膜のた
め、更に低くなり、ゲート絶縁膜中への注入正電荷が増
大し、ＳｉＯ2 膜中への捕獲電荷量も多くなり、ＭＯＳ
型半導体装置の閾値電圧ＶT 値変動も大きくなってしま
う。
【００１３】また、Ｓｉ3 Ｎ4 膜の表面を酸化して、表
面にＳｉＯ2 膜を形成する場合でもＳｉ3 Ｎ4 膜表面に
発生するＳｉリッチ膜の厚さや膜質によって、Ｓｉ3 Ｎ
4 膜の表面のＳｉＯ2 膜厚がバラツクことになることが
解った。本発明は、以上述べた問題点を解決するため、
シリコン窒化膜を生成する減圧ＣＶＤ装置のガス供給系
を改善し、シリコン窒化膜表面に発生するＳｉリッチ膜
の生成を防止し得る、半導体装置の製造方法及びその製
造装置を提供することを目的とする。
面にＳｉＯ2 膜を形成する場合でもＳｉ3 Ｎ4 膜表面に
発生するＳｉリッチ膜の厚さや膜質によって、Ｓｉ3 Ｎ
4 膜の表面のＳｉＯ2 膜厚がバラツクことになることが
解った。本発明は、以上述べた問題点を解決するため、
シリコン窒化膜を生成する減圧ＣＶＤ装置のガス供給系
を改善し、シリコン窒化膜表面に発生するＳｉリッチ膜
の生成を防止し得る、半導体装置の製造方法及びその製
造装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、シラン系ガスとＮＨ3 ガスを高温・減圧
下の反応炉内に導入して反応炉内に装填したウエハにシ
リコン窒化膜を生成する半導体装置の製造方法におい
て、前記シリコン窒化膜を所定の厚さに生成する工程
と、該シリコン窒化膜表面へのシリコンリッチ膜の形成
を防止する工程とを施すようにしたものである。
成するために、シラン系ガスとＮＨ3 ガスを高温・減圧
下の反応炉内に導入して反応炉内に装填したウエハにシ
リコン窒化膜を生成する半導体装置の製造方法におい
て、前記シリコン窒化膜を所定の厚さに生成する工程
と、該シリコン窒化膜表面へのシリコンリッチ膜の形成
を防止する工程とを施すようにしたものである。
【００１５】また、シラン系ガスとＮＨ3 ガスを高温・
減圧下の反応炉内に導入して該反応炉内に装填したウエ
ハにシリコン窒化膜を生成する半導体装置の製造装置に
おいて、反応炉と、該反応炉に接続されるとともに、所
定の長さを有するＮＨ3 ガス配管と、該ＮＨ3 ガス配管
に接続されるとともに、前記反応炉から所定の距離を有
するＮＨ3 ガスのストップバルブと、前記反応炉の導入
口の直近に配置されるシラン系ガスのストップバルブと
を設けるようにしたものである。
減圧下の反応炉内に導入して該反応炉内に装填したウエ
ハにシリコン窒化膜を生成する半導体装置の製造装置に
おいて、反応炉と、該反応炉に接続されるとともに、所
定の長さを有するＮＨ3 ガス配管と、該ＮＨ3 ガス配管
に接続されるとともに、前記反応炉から所定の距離を有
するＮＨ3 ガスのストップバルブと、前記反応炉の導入
口の直近に配置されるシラン系ガスのストップバルブと
を設けるようにしたものである。
【００１６】更に、シラン系ガスとＮＨ3 ガスを高温・
減圧下の反応炉内に導入して該反応炉内に装填したウエ
ハにシリコン窒化膜を生成する半導体装置の製造装置に
おいて、反応炉と、該反応炉に接続されるとともに、所
定の長さを有するＮＨ3 ガス配管と、該ＮＨ3 ガス配管
に接続されるとともに、前記反応炉から所定の距離を有
するＮＨ3 ガスのストップバルブと、前記反応炉に接続
されるとともに、所定の長さを有するパージ用不活性ガ
ス兼シラン系ガス配管と、該パージ用不活性ガス兼シラ
ン系ガス配管に導出口が接続されるとともに、一方の導
入口にパージ用不活性ガス配管が接続され、他方の導入
口にシラン系ガスが接続される三方弁と、前記パージ用
不活性ガス配管に接続されるパージ用不活性ガスのスト
ップバルブとを設けるようにしたものである。
減圧下の反応炉内に導入して該反応炉内に装填したウエ
ハにシリコン窒化膜を生成する半導体装置の製造装置に
おいて、反応炉と、該反応炉に接続されるとともに、所
定の長さを有するＮＨ3 ガス配管と、該ＮＨ3 ガス配管
に接続されるとともに、前記反応炉から所定の距離を有
するＮＨ3 ガスのストップバルブと、前記反応炉に接続
されるとともに、所定の長さを有するパージ用不活性ガ
ス兼シラン系ガス配管と、該パージ用不活性ガス兼シラ
ン系ガス配管に導出口が接続されるとともに、一方の導
入口にパージ用不活性ガス配管が接続され、他方の導入
口にシラン系ガスが接続される三方弁と、前記パージ用
不活性ガス配管に接続されるパージ用不活性ガスのスト
ップバルブとを設けるようにしたものである。
【００１７】
【作用】本発明によれば、上記したように、Ｓｉ3 Ｎ4
膜を生成する減圧ＣＶＤ装置において、ＳｉＨ2 Ｃｌ2
などのシラン系のガスのストップバルブを、Ｓｉ3 Ｎ4
膜を生成する高温で減圧された反応炉のガス導入孔の直
近に設けることにより、シラン系ガス配管内に滞留して
いるシラン系ガスが反応炉内に流入するのを防ぎ、生成
されるＳｉ3 Ｎ4 膜の表面層へのＳｉリッチ膜の発生を
なくすことができる。
膜を生成する減圧ＣＶＤ装置において、ＳｉＨ2 Ｃｌ2
などのシラン系のガスのストップバルブを、Ｓｉ3 Ｎ4
膜を生成する高温で減圧された反応炉のガス導入孔の直
近に設けることにより、シラン系ガス配管内に滞留して
いるシラン系ガスが反応炉内に流入するのを防ぎ、生成
されるＳｉ3 Ｎ4 膜の表面層へのＳｉリッチ膜の発生を
なくすことができる。
【００１８】また、シラン系ガスとＮＨ3 ガスを高温・
減圧下の反応炉内に導入して、該反応炉内に装填したウ
エハにＳｉ3 Ｎ4 膜を生成する工程において、Ｓｉ3 Ｎ
4 膜を所定の厚さに生成した後、シラン系ガスを止め、
その後シラン系ガスのストップバルブと反応炉の間のシ
ラン系ガス配管にパージ用不活性ガスを導入して、その
配管内に滞留しているシラン系ガスと反応させるため、
Ｓｉ3 Ｎ4 膜表面にＳｉリッチ膜が形成されることはな
くなる。
減圧下の反応炉内に導入して、該反応炉内に装填したウ
エハにＳｉ3 Ｎ4 膜を生成する工程において、Ｓｉ3 Ｎ
4 膜を所定の厚さに生成した後、シラン系ガスを止め、
その後シラン系ガスのストップバルブと反応炉の間のシ
ラン系ガス配管にパージ用不活性ガスを導入して、その
配管内に滞留しているシラン系ガスと反応させるため、
Ｓｉ3 Ｎ4 膜表面にＳｉリッチ膜が形成されることはな
くなる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例を
示すシリコン窒化（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜を生成する減圧ＣＶ
Ｄ装置の構成図である。この実施例では、ＳｉＨ2 Ｃｌ
2 ガスのストップバルブ２２０を反応炉２０４のガス導
入孔の直近に設置する。以下、詳しく述べる。
ながら詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例を
示すシリコン窒化（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜を生成する減圧ＣＶ
Ｄ装置の構成図である。この実施例では、ＳｉＨ2 Ｃｌ
2 ガスのストップバルブ２２０を反応炉２０４のガス導
入孔の直近に設置する。以下、詳しく述べる。
【００２０】まず、従来技術と同じように、加熱用ヒー
ター２０３により加熱された反応炉２０４に、Ｓｉ3 Ｎ
4 膜を生成すべきウエハ２０１をボート２０２に装填し
送入する。この状態で真空引き管２０５の真空排気バル
ブ２０７を開き、真空ポンブ２０６により反応炉２０４
内を真空排気する。その後、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスとＮＨ
3 ガスをフローメーター２１５，２１６でガス流量を制
御しながら、ストップバルブ２２０，２１３を開き、反
応炉２０４内にガスを導入して、減圧下で、それぞれの
ガスを熱分解と反応を起こさせ、反応炉２０４内のウエ
ハ２０１にＳｉ3 Ｎ4 膜を必要厚さに生成する。
ター２０３により加熱された反応炉２０４に、Ｓｉ3 Ｎ
4 膜を生成すべきウエハ２０１をボート２０２に装填し
送入する。この状態で真空引き管２０５の真空排気バル
ブ２０７を開き、真空ポンブ２０６により反応炉２０４
内を真空排気する。その後、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスとＮＨ
3 ガスをフローメーター２１５，２１６でガス流量を制
御しながら、ストップバルブ２２０，２１３を開き、反
応炉２０４内にガスを導入して、減圧下で、それぞれの
ガスを熱分解と反応を起こさせ、反応炉２０４内のウエ
ハ２０１にＳｉ3 Ｎ4 膜を必要厚さに生成する。
【００２１】その後、ストップバルブ２２０，２１３を
閉じ、反応炉２０４内を真空排気し、真空排気バルブ２
０７を閉じてから、Ｎ2 ガスをフローメーター２１４で
流量制御しながら、Ｎ2 ガスのストップバルブ２１１を
開き、反応炉２０４内に流し、反応炉２０４内を大気圧
にしてから、ウエハ２０１を反応炉２０４から取り出す
ことになる。
閉じ、反応炉２０４内を真空排気し、真空排気バルブ２
０７を閉じてから、Ｎ2 ガスをフローメーター２１４で
流量制御しながら、Ｎ2 ガスのストップバルブ２１１を
開き、反応炉２０４内に流し、反応炉２０４内を大気圧
にしてから、ウエハ２０１を反応炉２０４から取り出す
ことになる。
【００２２】なお、図１において、２０８はＮ2 ガスの
配管、２１０はＮＨ3 ガスの配管、２２１はＳｉＨ2 Ｃ
ｌ2 ガスのフローメーター２１５とストップバルブ２２
０間の配管である。ここで、本実施例では、ＳｉＨ2 Ｃ
ｌ2 ガスのストップバルブ２２０を、反応炉２０４のガ
ス導入孔の直近に配置するようにしているため、Ｓｉ3
Ｎ4 膜生成後にＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスのストップバルブ２
２０を閉じ、反応炉２０４内を真空ポンプ２０６で真空
排気するが、この時、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスのストップバ
ルブ２２０以降の配管がきわめて短いので、そこに滞留
しているＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスは瞬時に反応炉２０４内に
引かれるので、従来技術のように、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガス
のストップバルブが閉じた後も、長い配管内に滞留して
いるＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスが、微量に反応炉２０４内に流
れ込んで、反応炉２０４内にあるＳｉ3 Ｎ4 膜を生成し
たウエハ２０１上に、更に、Ｓｉリッチ膜を生成するこ
とがなくなることが確かめられた。
配管、２１０はＮＨ3 ガスの配管、２２１はＳｉＨ2 Ｃ
ｌ2 ガスのフローメーター２１５とストップバルブ２２
０間の配管である。ここで、本実施例では、ＳｉＨ2 Ｃ
ｌ2 ガスのストップバルブ２２０を、反応炉２０４のガ
ス導入孔の直近に配置するようにしているため、Ｓｉ3
Ｎ4 膜生成後にＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスのストップバルブ２
２０を閉じ、反応炉２０４内を真空ポンプ２０６で真空
排気するが、この時、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスのストップバ
ルブ２２０以降の配管がきわめて短いので、そこに滞留
しているＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスは瞬時に反応炉２０４内に
引かれるので、従来技術のように、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガス
のストップバルブが閉じた後も、長い配管内に滞留して
いるＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスが、微量に反応炉２０４内に流
れ込んで、反応炉２０４内にあるＳｉ3 Ｎ4 膜を生成し
たウエハ２０１上に、更に、Ｓｉリッチ膜を生成するこ
とがなくなることが確かめられた。
【００２３】ただし、この場合、反応炉のガス導入孔の
直近は反応炉の昇温用ヒーターにより、約１００℃程度
の温度になっているので、そこに配置するストップバル
ブは高温に耐えられるバルブを用いることが必要であ
る。図５は本発明の第２の実施例を示すシリコン窒化
（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜を生成する減圧ＣＶＤ装置の構成図で
ある。なお、ここで、前記した装置の部分と同じ部分に
は同じ番号を付し、その説明は省略する。
直近は反応炉の昇温用ヒーターにより、約１００℃程度
の温度になっているので、そこに配置するストップバル
ブは高温に耐えられるバルブを用いることが必要であ
る。図５は本発明の第２の実施例を示すシリコン窒化
（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜を生成する減圧ＣＶＤ装置の構成図で
ある。なお、ここで、前記した装置の部分と同じ部分に
は同じ番号を付し、その説明は省略する。
【００２４】この実施例では、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスのス
トップバルブ以降の配管内に残留したＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガ
スのパージをより完全にする。以下、詳しく述べる。図
５に示すように、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスのストップバルブ
２３０を三方弁として配置する。つまり、各々ＳｉＨ2
Ｃｌ2 ガスの導入口、Ｎ2 ガスの導入口、ＳｉＨ2 Ｃｌ
2 ガス又はＮ2 ガスの導出口にそれぞれ接続する。
トップバルブ以降の配管内に残留したＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガ
スのパージをより完全にする。以下、詳しく述べる。図
５に示すように、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスのストップバルブ
２３０を三方弁として配置する。つまり、各々ＳｉＨ2
Ｃｌ2 ガスの導入口、Ｎ2 ガスの導入口、ＳｉＨ2 Ｃｌ
2 ガス又はＮ2 ガスの導出口にそれぞれ接続する。
【００２５】このように配管すれば、従来技術と同じよ
うに、まず、高温・減圧下の反応炉２０４へ、ＳｉＨ2
Ｃｌ2 ガスとＮＨ3 ガスを導入し、反応炉２０４内のウ
エハ２０１にＳｉ3 Ｎ4 膜を必要厚さだけ生成した後、
まず、ＮＨ3 のストップバルブ２１３は開のままにし
て、ＮＨ3 ガスをそのまま反応炉２０４内に導入し続け
ながら、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスの三方弁２３０を切り換
え、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスをストップさせ、代わりにＮ2
ガスを反応炉２０４内に導入する。
うに、まず、高温・減圧下の反応炉２０４へ、ＳｉＨ2
Ｃｌ2 ガスとＮＨ3 ガスを導入し、反応炉２０４内のウ
エハ２０１にＳｉ3 Ｎ4 膜を必要厚さだけ生成した後、
まず、ＮＨ3 のストップバルブ２１３は開のままにし
て、ＮＨ3 ガスをそのまま反応炉２０４内に導入し続け
ながら、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスの三方弁２３０を切り換
え、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスをストップさせ、代わりにＮ2
ガスを反応炉２０４内に導入する。
【００２６】したがって、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスの三方弁
２３０以降の配管（ＳｉＨ2 Ｃｌ2ガス又はＮ2 ガスの
配管）２３２の中に滞留しているＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガス
は、Ｎ 2 ガスにより、強制的に反応炉２０４内に押し出
され、反応炉２０４内でＮＨ3ガスと熱分解・反応が起
こり、ＳｉＨ3 Ｃｌ4 が生成され、Ｓｉリッチ膜が形成
されることはなくなる。なお、２３１はフローメーター
２１５と三方弁２３０間の配管である。
２３０以降の配管（ＳｉＨ2 Ｃｌ2ガス又はＮ2 ガスの
配管）２３２の中に滞留しているＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガス
は、Ｎ 2 ガスにより、強制的に反応炉２０４内に押し出
され、反応炉２０４内でＮＨ3ガスと熱分解・反応が起
こり、ＳｉＨ3 Ｃｌ4 が生成され、Ｓｉリッチ膜が形成
されることはなくなる。なお、２３１はフローメーター
２１５と三方弁２３０間の配管である。
【００２７】このように構成すれば、短時間に配管内に
滞留しているＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスを全て反応炉２０４内
に押し出すことになる。その後、ＮＨ3 ガスとＮ2 ガス
のストップバルブ２１３，２１１を閉じ、以降は、従来
技術と同じように、反応炉内を真空ポンプ２０６で真空
排気する。そして、真空排気バルブ２０７を閉じてから
Ｎ2 ガスを再びストップバブルブ２１１を開き、三方弁
２３０を通して反応炉２０４内に導入し、反応炉２０４
内が大気圧になってから、反応炉２０４内のウエハ２０
１を取り出すようにする。
滞留しているＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスを全て反応炉２０４内
に押し出すことになる。その後、ＮＨ3 ガスとＮ2 ガス
のストップバルブ２１３，２１１を閉じ、以降は、従来
技術と同じように、反応炉内を真空ポンプ２０６で真空
排気する。そして、真空排気バルブ２０７を閉じてから
Ｎ2 ガスを再びストップバブルブ２１１を開き、三方弁
２３０を通して反応炉２０４内に導入し、反応炉２０４
内が大気圧になってから、反応炉２０４内のウエハ２０
１を取り出すようにする。
【００２８】このように構成することにより、先に述べ
た第１の実施例のように、ＳｉＨ2Ｃｌ2 ガスのストッ
プバルブを高温な反応炉へのガス導入孔直近に配置する
ことなく、Ｓｉ3 Ｎ4 膜表面へのＳｉリッチ膜の生成を
なくすことができる。上記した実施例においては、Ｓｉ
3 Ｎ4 膜生成ガスとして、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスを例に説
明したが、ＳｉＨ4 等シラン系のガスを使用する場合も
同様な効果を奏することができる。
た第１の実施例のように、ＳｉＨ2Ｃｌ2 ガスのストッ
プバルブを高温な反応炉へのガス導入孔直近に配置する
ことなく、Ｓｉ3 Ｎ4 膜表面へのＳｉリッチ膜の生成を
なくすことができる。上記した実施例においては、Ｓｉ
3 Ｎ4 膜生成ガスとして、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスを例に説
明したが、ＳｉＨ4 等シラン系のガスを使用する場合も
同様な効果を奏することができる。
【００２９】また、本発明のデバイスへの適用として、
ＭＯＳ型半導体装置のゲート絶縁膜を例に説明したが、
この他にＤＲＡＭメモリセルに代表されるキャパシタの
絶縁膜や、ＥＰＲＯＭのメモリセルに代表されるフロー
ティングゲートとコントロールゲートの間の絶縁膜にも
応用でき、大きな効果を奏することができる。なお、本
発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の
趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発
明の範囲から排除するものではない。
ＭＯＳ型半導体装置のゲート絶縁膜を例に説明したが、
この他にＤＲＡＭメモリセルに代表されるキャパシタの
絶縁膜や、ＥＰＲＯＭのメモリセルに代表されるフロー
ティングゲートとコントロールゲートの間の絶縁膜にも
応用でき、大きな効果を奏することができる。なお、本
発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の
趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発
明の範囲から排除するものではない。
【００３０】
【発明の効果明】以上、詳細に説明したように、本発明
によれば、以下の効果を得ることができる。 （１）ＭＯＳ型半導体装置のゲート用絶縁膜や、キャパ
シタ用絶縁膜のＳｉ3Ｎ4 膜を本発明を用いて形成する
ことにより、ゲート電極からの正電荷の注入が低減さ
れ、ＭＯＳ型半導体装置の電気的特性を安定させること
ができる。
によれば、以下の効果を得ることができる。 （１）ＭＯＳ型半導体装置のゲート用絶縁膜や、キャパ
シタ用絶縁膜のＳｉ3Ｎ4 膜を本発明を用いて形成する
ことにより、ゲート電極からの正電荷の注入が低減さ
れ、ＭＯＳ型半導体装置の電気的特性を安定させること
ができる。
【００３１】（２）ゲート絶縁膜に高電界が印加される
ＭＯＳ型半導体装置で特性安定化のため、ゲート絶縁膜
をＳｉＯ2 ／Ｓｉ3 Ｎ4 ／ＳｉＯ2 の三層構造にするＭ
ＯＳ型半導体装置のＳｉ3 Ｎ4 膜を、本発明を用いて形
成することにより、Ｓｉ3 Ｎ 4 膜上の熱酸化によって形
成するＳｉＯ2 膜厚のバラツキが低減し、ＭＯＳ型半導
体装置の電気的特性のバラツキを低減することができ
る。
ＭＯＳ型半導体装置で特性安定化のため、ゲート絶縁膜
をＳｉＯ2 ／Ｓｉ3 Ｎ4 ／ＳｉＯ2 の三層構造にするＭ
ＯＳ型半導体装置のＳｉ3 Ｎ4 膜を、本発明を用いて形
成することにより、Ｓｉ3 Ｎ 4 膜上の熱酸化によって形
成するＳｉＯ2 膜厚のバラツキが低減し、ＭＯＳ型半導
体装置の電気的特性のバラツキを低減することができ
る。
【図１】本発明の第１の実施例を示すシリコン窒化（Ｓ
ｉ3 Ｎ4 ）膜を生成する減圧ＣＶＤ装置の構成図であ
る。
ｉ3 Ｎ4 ）膜を生成する減圧ＣＶＤ装置の構成図であ
る。
【図２】従来のＭＯＳ型半導体装置の断面図である。
【図３】従来の他のＭＯＳ型半導体装置の断面図であ
る。
る。
【図４】従来のシリコン窒化（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜を生成す
る減圧ＣＶＤ装置の構成図である。
る減圧ＣＶＤ装置の構成図である。
【図５】本発明の第２の実施例を示すシリコン窒化（Ｓ
ｉ3 Ｎ4 ）膜を生成する減圧ＣＶＤ装置の構成図であ
る。
ｉ3 Ｎ4 ）膜を生成する減圧ＣＶＤ装置の構成図であ
る。
２０１ ウエハ ２０２ ボート ２０３ 加熱用ヒーター ２０４ 反応炉 ２０６ 真空ポンブ ２０７ 真空排気バルブ ２０８，２１０，２２１，２３１，２３２ 配管 ２１１ Ｎ2 のストップバルブ ２１３ ＮＨ3 のストップバルブ ２１４，２１５，２１６ フローメーター ２２０ ＳｉＨ2 Ｃｌ2 のストップバルブ ２３０ 三方弁
Claims (3)
- 【請求項１】 シラン系ガスとＮＨ3 ガスを高温・減圧
下の反応炉内に導入して該反応炉内に装填したウエハに
シリコン窒化膜を生成する半導体装置の製造方法におい
て、（ａ）前記シリコン窒化膜を所定の厚さに生成する
工程と、（ｂ）該シリコン窒化膜表面へのシリコンリッ
チ膜の形成を防止する工程とを施すことを特徴とする半
導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 シラン系ガスとＮＨ3 ガスを高温・減圧
下の反応炉内に導入して該反応炉内に装填したウエハに
シリコン窒化膜を生成する半導体装置の製造装置におい
て、（ａ）反応炉と、（ｂ）該反応炉に接続されるとと
もに、所定の長さを有するＮＨ3 ガス配管と、（ｃ）該
ＮＨ3 ガス配管に接続されるとともに、前記反応炉から
所定の距離を有するＮＨ3 ガスのストップバルブと、
（ｄ）前記反応炉の導入口の直近に配置されるシラン系
ガスのストップバルブとを具備することを特徴とする半
導体装置の製造装置。 - 【請求項３】 シラン系ガスとＮＨ3 ガスを高温・減圧
下の反応炉内に導入して反応炉内に装填したウエハにシ
リコン窒化膜を生成する半導体装置の製造装置におい
て、（ａ）反応炉と、（ｂ）該反応炉に接続されるとと
もに、所定の長さを有するＮＨ3 ガス配管と、（ｃ）該
ＮＨ3 ガス配管に接続されるとともに、前記反応炉から
所定の距離を有するＮＨ3 ガスのストップバルブと、
（ｄ）前記反応炉に接続されるとともに、所定の長さを
有するパージ用不活性ガス兼シラン系ガス配管と、
（ｅ）該パージ用不活性ガス兼シラン系ガス配管に導出
口が接続されるとともに、一方の導入口にパージ用不活
性ガス配管が接続され、他方の導入口にシラン系ガスが
接続される三方弁と、（ｆ）前記パージ用不活性ガス配
管に接続されるパージ用不活性ガスのストップバルブと
を具備することを特徴とする半導体装置の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28231893A JPH07135207A (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | 半導体装置の製造方法及びその製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28231893A JPH07135207A (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | 半導体装置の製造方法及びその製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07135207A true JPH07135207A (ja) | 1995-05-23 |
Family
ID=17650854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28231893A Withdrawn JPH07135207A (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | 半導体装置の製造方法及びその製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07135207A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004070801A1 (ja) * | 2003-02-07 | 2004-08-19 | Tokyo Electron Limited | 流体制御装置および熱処理装置 |
-
1993
- 1993-11-11 JP JP28231893A patent/JPH07135207A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004070801A1 (ja) * | 2003-02-07 | 2004-08-19 | Tokyo Electron Limited | 流体制御装置および熱処理装置 |
| CN100407373C (zh) * | 2003-02-07 | 2008-07-30 | 东京毅力科创株式会社 | 流体控制装置和热处理装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4438157A (en) | Process for forming MNOS dual dielectric structure | |
| US20110318940A1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device, method of processing substrate, and substrate processing apparatus | |
| US5930657A (en) | Method of depositing an amorphous silicon film by APCVD | |
| KR20060063188A (ko) | 화학기상증착장치 및 그를 이용한 화학기상증착방법 | |
| KR100860683B1 (ko) | 성막 방법 및 열처리 장치 | |
| JP3305901B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| KR0184618B1 (ko) | 다층 부유 게이트를 가진 비휘발성 메모리셀을 포함하는 반도체 디바이스 제조 방법 | |
| US20060079077A1 (en) | Semiconductor device manufacturing method | |
| KR20000039247A (ko) | 저압하의실리콘산화막및질산화막형성방법 | |
| KR20050016682A (ko) | 피처리체의 산화방법 | |
| KR100792398B1 (ko) | 싱글 웨이퍼 챔버 방식의 화학기상증착장치를 이용한산화방지막의 제조장치 및 그 방법 | |
| JP2636817B2 (ja) | 枚葉式薄膜形成法および薄膜形成装置 | |
| JP3902000B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、成膜時間の決定方法 | |
| TWI245347B (en) | Method of fabricating a semiconductor structure | |
| JP3516918B2 (ja) | 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置 | |
| US20030168706A1 (en) | Semiconductor device and method for fabricating same | |
| JPH07135207A (ja) | 半導体装置の製造方法及びその製造装置 | |
| US6962728B2 (en) | Method for forming ONO top oxide in NROM structure | |
| US6355582B1 (en) | Silicon nitride film formation method | |
| JP2022094904A (ja) | 薄膜形成方法及び装置 | |
| KR0139767B1 (ko) | 반도체장치와 그 제조방법 | |
| TWI241655B (en) | Method of forming polysilicon layer in semiconductor device | |
| JP2000091337A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| US20060030162A1 (en) | Method to avoid threshold voltage shift in thicker dielectric films | |
| US6594182B1 (en) | Semiconductor memory device having controlled impurity concentration profile, method for manufacturing thereof, and semiconductor manufacturing apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010130 |