JPH07245268A - 薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成方法Info
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- JPH07245268A JPH07245268A JP3453394A JP3453394A JPH07245268A JP H07245268 A JPH07245268 A JP H07245268A JP 3453394 A JP3453394 A JP 3453394A JP 3453394 A JP3453394 A JP 3453394A JP H07245268 A JPH07245268 A JP H07245268A
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- film
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 反応炉１の前段にロードロック室２が接続さ
れてなるＣＶＤ装置を用い、Ｓｉ基板よりなるウェハ３
をウェハボート４に保持させて反応炉１に搬送した後、
基板表面依存性の小さいＳｉＯＮ系薄膜よりなる下地膜
を成膜し、連続してＳｉＮ系薄膜を成膜した。なお、上
記ＳｉＯＮ系薄膜はシラン系ガスを含む原料ガスに微量
の酸素系ガスを添加して成膜すればよい。 【効果】 所望の薄膜が異常成長を起こすことなく均一
な膜厚にて成膜でき、膜質も向上させることができる。
したがって、半導体装置の製造プロセスにおいて、本発
明を適用して形成された薄膜を用いると、製造されたデ
バイスの信頼性を向上させることができる。
れてなるＣＶＤ装置を用い、Ｓｉ基板よりなるウェハ３
をウェハボート４に保持させて反応炉１に搬送した後、
基板表面依存性の小さいＳｉＯＮ系薄膜よりなる下地膜
を成膜し、連続してＳｉＮ系薄膜を成膜した。なお、上
記ＳｉＯＮ系薄膜はシラン系ガスを含む原料ガスに微量
の酸素系ガスを添加して成膜すればよい。 【効果】 所望の薄膜が異常成長を起こすことなく均一
な膜厚にて成膜でき、膜質も向上させることができる。
したがって、半導体装置の製造プロセスにおいて、本発
明を適用して形成された薄膜を用いると、製造されたデ
バイスの信頼性を向上させることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体装置の製
造プロセスにおいて行われるシラン系ガスを用いた薄膜
形成方法に関し、特に、Ｓｉ基板の選択酸化のマスクと
して、あるいは、容量絶縁膜として用いられるＳｉＮ系
薄膜の形成方法に関する。
造プロセスにおいて行われるシラン系ガスを用いた薄膜
形成方法に関し、特に、Ｓｉ基板の選択酸化のマスクと
して、あるいは、容量絶縁膜として用いられるＳｉＮ系
薄膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高集積化および動作の高速
化に伴い、該半導体装置を構成する各材料膜の均一性や
膜質を従来にも増して向上させることが必要となってい
る。特に、絶縁膜に関しては、ゲート酸化膜や容量絶縁
膜の薄膜化に伴う耐圧や信頼性の確保、コンタクト抵抗
の低減等が必要となり、界面の清浄度や膜質の改善が求
められている。この解決には、基板表面や膜界面での自
然酸化膜の存在や成膜中の雰囲気からのＨやＯＨの取り
込みを防止することが重要になる。
化に伴い、該半導体装置を構成する各材料膜の均一性や
膜質を従来にも増して向上させることが必要となってい
る。特に、絶縁膜に関しては、ゲート酸化膜や容量絶縁
膜の薄膜化に伴う耐圧や信頼性の確保、コンタクト抵抗
の低減等が必要となり、界面の清浄度や膜質の改善が求
められている。この解決には、基板表面や膜界面での自
然酸化膜の存在や成膜中の雰囲気からのＨやＯＨの取り
込みを防止することが重要になる。
【０００３】例えば、減圧ＣＶＤ（Low Pressure Chemi
cal Vapor Deposition ；以下ＬＰＣＶＤと記す。）装
置を用いて成膜したＳｉＮ系薄膜は基板表面依存性が非
常に大きく、清浄な表面を有するＳｉ基板上には表面平
滑性に優れたＳｉＮ系薄膜が成膜できるが、自然酸化膜
が形成されたＳｉ基板上には平滑なＳｉＮ系薄膜を成膜
することができない。また、自然酸化膜が形成されたＳ
ｉ基板上では、ＳｉＮ系薄膜の成長が始まるまでに時間
がかかり、結果として膜質のバラツキが生ずる。また、
段差被覆性（ステップカバレッジ）も劣化する。さら
に、ＳｉＮ系薄膜成膜中に自然酸化膜や気相中から拡散
するＯ原子が取り込まれると、このＳｉＮ系薄膜を容量
絶縁膜として用いた場合、誘電率が低下してしまうとい
う問題も生じる。
cal Vapor Deposition ；以下ＬＰＣＶＤと記す。）装
置を用いて成膜したＳｉＮ系薄膜は基板表面依存性が非
常に大きく、清浄な表面を有するＳｉ基板上には表面平
滑性に優れたＳｉＮ系薄膜が成膜できるが、自然酸化膜
が形成されたＳｉ基板上には平滑なＳｉＮ系薄膜を成膜
することができない。また、自然酸化膜が形成されたＳ
ｉ基板上では、ＳｉＮ系薄膜の成長が始まるまでに時間
がかかり、結果として膜質のバラツキが生ずる。また、
段差被覆性（ステップカバレッジ）も劣化する。さら
に、ＳｉＮ系薄膜成膜中に自然酸化膜や気相中から拡散
するＯ原子が取り込まれると、このＳｉＮ系薄膜を容量
絶縁膜として用いた場合、誘電率が低下してしまうとい
う問題も生じる。
【０００４】特に、バッチ式ＬＰＣＶＤ装置を用いた場
合、基板の搬出入時に反応炉内へ巻き込む大気の量が多
いため、Ｓｉ基板上に自然酸化膜が形成されやすく、ま
た、成膜中に気相からＯ原子を取り込みやすい。このた
め、上述の問題がより深刻なものとなる。
合、基板の搬出入時に反応炉内へ巻き込む大気の量が多
いため、Ｓｉ基板上に自然酸化膜が形成されやすく、ま
た、成膜中に気相からＯ原子を取り込みやすい。このた
め、上述の問題がより深刻なものとなる。
【０００５】そこで、基板表面の自然酸化膜の成長を防
止し、且つ、成膜中の不純物の取り込みを抑制する方法
として、ロードロック室を有するＣＶＤ装置を用いるこ
とが提案されている。ＣＶＤ装置の反応炉に接続される
ロードロック室を不活性ガスで置換することにより、基
板の搬出入時、反応炉への大気の混入を抑制できる。さ
らに、ロードロック室を真空排気すれば、水分等の残留
不純物を低減させることもできる。
止し、且つ、成膜中の不純物の取り込みを抑制する方法
として、ロードロック室を有するＣＶＤ装置を用いるこ
とが提案されている。ＣＶＤ装置の反応炉に接続される
ロードロック室を不活性ガスで置換することにより、基
板の搬出入時、反応炉への大気の混入を抑制できる。さ
らに、ロードロック室を真空排気すれば、水分等の残留
不純物を低減させることもできる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ロードロッ
ク室を設け大気の巻き込みを抑制したことにより、成膜
初期過程の制御がかえって困難となる場合が生ずること
がわかった。例えば、ロードロック室を有するＣＶＤ装
置によってＳｉＮ系薄膜の成膜を行うと、大気中にて基
板を搬送する場合には起こらなかったＳｉＮ系薄膜の異
常成長といった問題が生じる。この異常成長とは、Ｓｉ
Ｎ系薄膜中に化学量論的な組成よりもＳｉ原子を多く含
有するＳｉＮ系化合物がＳｉ基板上に半球状に形成され
るもので、直径２００ｍｍのＳｉ基板では約１万箇所も
斑点状に形成されてしまう。
ク室を設け大気の巻き込みを抑制したことにより、成膜
初期過程の制御がかえって困難となる場合が生ずること
がわかった。例えば、ロードロック室を有するＣＶＤ装
置によってＳｉＮ系薄膜の成膜を行うと、大気中にて基
板を搬送する場合には起こらなかったＳｉＮ系薄膜の異
常成長といった問題が生じる。この異常成長とは、Ｓｉ
Ｎ系薄膜中に化学量論的な組成よりもＳｉ原子を多く含
有するＳｉＮ系化合物がＳｉ基板上に半球状に形成され
るもので、直径２００ｍｍのＳｉ基板では約１万箇所も
斑点状に形成されてしまう。
【０００７】この異常成長は、Ｓｉ基板上に形成された
自然酸化膜が原因であると考えられる。通常、ロードロ
ック室を有するＣＶＤ装置を用いても、Ｓｉ基板が大気
との接触を完全に防止された状態にて表面清浄工程から
反応炉内へ搬送されない限り、該Ｓｉ基板表面には極く
薄い不安定な自然酸化膜が必然的に形成されてしまう。
基板表面依存性の強いＳｉＮ系薄膜は自然酸化膜上では
成長しにくく、しかも原料ガスをＳｉＨ2 Ｃｌ2 ／ＮＨ
3 系ガスとした場合にバッチ式ＬＰＣＶＤ装置で用いら
れる７５０℃前後の温度領域では上記ガス成分同士の反
応速度が比較的遅い。このため成膜を開始すると、上記
ガス成分同士の気相成長反応よりも、Ｓｉ基板上におい
て自然酸化膜が薄く比較的活性の高い部分で起こるＳｉ
原子の核形成反応の方が優勢となり、この核を中心とし
て、化学量論的な組成よりもＳｉ原子の含有量が多いＳ
ｉＮ系化合物が急激に成長する。即ち、異常成長を起こ
すのである。
自然酸化膜が原因であると考えられる。通常、ロードロ
ック室を有するＣＶＤ装置を用いても、Ｓｉ基板が大気
との接触を完全に防止された状態にて表面清浄工程から
反応炉内へ搬送されない限り、該Ｓｉ基板表面には極く
薄い不安定な自然酸化膜が必然的に形成されてしまう。
基板表面依存性の強いＳｉＮ系薄膜は自然酸化膜上では
成長しにくく、しかも原料ガスをＳｉＨ2 Ｃｌ2 ／ＮＨ
3 系ガスとした場合にバッチ式ＬＰＣＶＤ装置で用いら
れる７５０℃前後の温度領域では上記ガス成分同士の反
応速度が比較的遅い。このため成膜を開始すると、上記
ガス成分同士の気相成長反応よりも、Ｓｉ基板上におい
て自然酸化膜が薄く比較的活性の高い部分で起こるＳｉ
原子の核形成反応の方が優勢となり、この核を中心とし
て、化学量論的な組成よりもＳｉ原子の含有量が多いＳ
ｉＮ系化合物が急激に成長する。即ち、異常成長を起こ
すのである。
【０００８】そして、このような異常成長が起こると、
最終的なＳｉＮ系薄膜のモホロジーが劣化し、その上に
成膜される膜のモホロジーやカバレッジを次々と劣化さ
せたり、また、絶縁耐圧を低下させる原因にもなる。
最終的なＳｉＮ系薄膜のモホロジーが劣化し、その上に
成膜される膜のモホロジーやカバレッジを次々と劣化さ
せたり、また、絶縁耐圧を低下させる原因にもなる。
【０００９】なお、以上のような異常成長は、ＳｉＮ系
薄膜の形成時のみに問題となるものではなく、ロードロ
ック室を設けることにより反応炉内に大気の巻き込みを
抑制したＣＶＤ装置にて、シラン系ガスを用いて成膜さ
れる薄膜、即ち、ポリシリコン薄膜、ＳｉＯ系薄膜、Ｓ
ｉＯＮ系薄膜の形成時にも同様に問題となる。
薄膜の形成時のみに問題となるものではなく、ロードロ
ック室を設けることにより反応炉内に大気の巻き込みを
抑制したＣＶＤ装置にて、シラン系ガスを用いて成膜さ
れる薄膜、即ち、ポリシリコン薄膜、ＳｉＯ系薄膜、Ｓ
ｉＯＮ系薄膜の形成時にも同様に問題となる。
【００１０】そこで、本発明はかかる従来の実情に鑑み
て提案されたものであり、ロードロック室を有するＣＶ
Ｄ装置内でシラン系ガスを用いた所望の成膜を行うに際
し、異常成長を防止することが可能な薄膜形成方法を提
供することを目的とする。
て提案されたものであり、ロードロック室を有するＣＶ
Ｄ装置内でシラン系ガスを用いた所望の成膜を行うに際
し、異常成長を防止することが可能な薄膜形成方法を提
供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明等は、上述の目的
を達成するために鋭意検討を重ねた結果、自然酸化膜が
形成されたＳｉ基板上では、基板表面依存性の小さい下
地膜を予め成膜してから所望の薄膜の成膜を行うことが
有効であるあることを見い出し、本発明を完成するに至
った。
を達成するために鋭意検討を重ねた結果、自然酸化膜が
形成されたＳｉ基板上では、基板表面依存性の小さい下
地膜を予め成膜してから所望の薄膜の成膜を行うことが
有効であるあることを見い出し、本発明を完成するに至
った。
【００１２】即ち、本発明に係る薄膜形成方法は、反応
炉の前段にロードロック室が接続されてなるＣＶＤ装置
にシラン系ガスを導入し、該反応炉内に保持された基板
上に所望の薄膜を成膜するに際し、前記成膜の初期に基
板表面依存性の小さい下地膜を成膜するものである。
炉の前段にロードロック室が接続されてなるＣＶＤ装置
にシラン系ガスを導入し、該反応炉内に保持された基板
上に所望の薄膜を成膜するに際し、前記成膜の初期に基
板表面依存性の小さい下地膜を成膜するものである。
【００１３】本発明を適用して形成できる薄膜は、シラ
ン系ガスを用いてＣＶＤ装置にて成膜される薄膜であれ
ばよく、ポリシリコン薄膜、ＳｉＯ系薄膜、ＳｉＮ系薄
膜、ＳｉＯＮ系薄膜等が挙げられる。
ン系ガスを用いてＣＶＤ装置にて成膜される薄膜であれ
ばよく、ポリシリコン薄膜、ＳｉＯ系薄膜、ＳｉＮ系薄
膜、ＳｉＯＮ系薄膜等が挙げられる。
【００１４】特に、ＳｉＮ系薄膜を成膜する場合には、
前記下地膜としてＳｉＯＮ系薄膜、化学量論的な組成よ
りもＳｉ原子を多く含有するＳｉＮ系薄膜、Ｓｉ薄膜を
成膜すればよい。
前記下地膜としてＳｉＯＮ系薄膜、化学量論的な組成よ
りもＳｉ原子を多く含有するＳｉＮ系薄膜、Ｓｉ薄膜を
成膜すればよい。
【００１５】前記下地膜としてＳｉＯＮ系薄膜を成膜す
るには、前記シラン系ガスに微量の酸素系ガスを添加す
ればよい。または、前記反応炉の内部構成部材の表面に
予め成膜されたＳｉＯ系薄膜よりＯ原子を供給しながら
成膜すればよい。これにより、成膜初期にはＳｉＮ系薄
膜内にＯ原子が取り込まれて、ＳｉＯＮ系薄膜が下地膜
として成膜される。なお、内部構成部材に予め形成して
おくＳｉＯ系薄膜は、Ｏ2 ，Ｈ2 Ｏ，酸化窒素より選ば
れる少なくとも１種の酸素系化合物を用いてＳｉＮ系薄
膜を酸化することにより成膜すればよい。
るには、前記シラン系ガスに微量の酸素系ガスを添加す
ればよい。または、前記反応炉の内部構成部材の表面に
予め成膜されたＳｉＯ系薄膜よりＯ原子を供給しながら
成膜すればよい。これにより、成膜初期にはＳｉＮ系薄
膜内にＯ原子が取り込まれて、ＳｉＯＮ系薄膜が下地膜
として成膜される。なお、内部構成部材に予め形成して
おくＳｉＯ系薄膜は、Ｏ2 ，Ｈ2 Ｏ，酸化窒素より選ば
れる少なくとも１種の酸素系化合物を用いてＳｉＮ系薄
膜を酸化することにより成膜すればよい。
【００１６】なお、前記下地膜として成膜される化学量
論的な組成よりもＳｉ原子を多く含有するＳｉＮ系薄膜
やＳｉ薄膜は、常法に従って成膜すればよい。
論的な組成よりもＳｉ原子を多く含有するＳｉＮ系薄膜
やＳｉ薄膜は、常法に従って成膜すればよい。
【００１７】
【作用】本発明のように、薄く不安定な自然酸化膜が形
成されたＳｉ基板上に基板表面依存性の高い薄膜を成膜
する際には、予め、基板表面依存性の小さく、気相成長
反応の反応速度が比較的大きな膜を下地膜として成膜し
ておくことにより、異常成長の発生を抑制できる。
成されたＳｉ基板上に基板表面依存性の高い薄膜を成膜
する際には、予め、基板表面依存性の小さく、気相成長
反応の反応速度が比較的大きな膜を下地膜として成膜し
ておくことにより、異常成長の発生を抑制できる。
【００１８】自然酸化膜が薄く比較的活性が高い部分に
起こるＳｉ原子の核形成反応の反応速度よりも、下地膜
の気相成長反応の反応速度の方が速ければ、異常成長が
発生する前に下地膜が形成される。また、この下地膜が
Ｓｉ基板の表面性に依存せずに表面平滑性よく、均一な
膜厚にて成膜できるため、この上に成膜される所望の薄
膜も優れたモホロジーをもって成膜することができる。
起こるＳｉ原子の核形成反応の反応速度よりも、下地膜
の気相成長反応の反応速度の方が速ければ、異常成長が
発生する前に下地膜が形成される。また、この下地膜が
Ｓｉ基板の表面性に依存せずに表面平滑性よく、均一な
膜厚にて成膜できるため、この上に成膜される所望の薄
膜も優れたモホロジーをもって成膜することができる。
【００１９】例えば、自然酸化膜が形成されたＳｉ基板
上に所望の薄膜としてＳｉＮ系薄膜を成膜する場合、下
地膜としてＳｉＯＮ系薄膜、、化学量論的な組成よりも
Ｓｉ原子を多く含有するＳｉＮ系薄膜、Ｓｉ薄膜を成膜
しておくことにより、優れたモホロジーを達成すること
ができる。
上に所望の薄膜としてＳｉＮ系薄膜を成膜する場合、下
地膜としてＳｉＯＮ系薄膜、、化学量論的な組成よりも
Ｓｉ原子を多く含有するＳｉＮ系薄膜、Ｓｉ薄膜を成膜
しておくことにより、優れたモホロジーを達成すること
ができる。
【００２０】なお、本発明を適用して成膜されたＳｉＮ
系薄膜は、異常成長が抑制され、膜質およびモホロジー
に優れたものとなるため、さらにこのＳｉＮ系薄膜上に
形成される膜のモホロジーを向上させることもできる。
また、このＳｉＮ系薄膜の絶縁耐性等の特性も向上させ
ることができる。
系薄膜は、異常成長が抑制され、膜質およびモホロジー
に優れたものとなるため、さらにこのＳｉＮ系薄膜上に
形成される膜のモホロジーを向上させることもできる。
また、このＳｉＮ系薄膜の絶縁耐性等の特性も向上させ
ることができる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明に係る薄膜形成方法を具体的な
実施例を用いて説明する。ここでは、いわゆるＬＯＣＯ
Ｓ法による素子分離領域の形成時に選択酸化のマスクと
してＳｉＮ系薄膜を成膜した例、または、容量絶縁膜と
してＳｉＮ系薄膜を成膜した例について説明する。
実施例を用いて説明する。ここでは、いわゆるＬＯＣＯ
Ｓ法による素子分離領域の形成時に選択酸化のマスクと
してＳｉＮ系薄膜を成膜した例、または、容量絶縁膜と
してＳｉＮ系薄膜を成膜した例について説明する。
【００２２】先ず、具体的な成膜プロセス例に入る前
に、ＳｉＮ系薄膜の形成に際して用いたバッチ式ＬＰＣ
ＶＤ装置の構成について説明する。
に、ＳｉＮ系薄膜の形成に際して用いたバッチ式ＬＰＣ
ＶＤ装置の構成について説明する。
【００２３】ここで用いられたＣＶＤ装置は、図１に示
されるように、反応炉１と、その前段に接続されるロー
ドロック室２とからなる縦型のＣＶＤ装置である。上記
反応炉１には、該反応炉１内にシラン系ガス等を供給す
るためのガス供給管５が設けられると共に、図示しない
真空ポンプと接続された排気口７が設けられている。ま
た、反応炉１の周囲にはヒータ６が配され、該反応炉１
内の温度を制御可能としている。一方、上記ロードロッ
ク室２にも図示しない真空ポンプと接続された排気口８
が設けられ、ロードロック室２内を真空排気できるよう
になされている。
されるように、反応炉１と、その前段に接続されるロー
ドロック室２とからなる縦型のＣＶＤ装置である。上記
反応炉１には、該反応炉１内にシラン系ガス等を供給す
るためのガス供給管５が設けられると共に、図示しない
真空ポンプと接続された排気口７が設けられている。ま
た、反応炉１の周囲にはヒータ６が配され、該反応炉１
内の温度を制御可能としている。一方、上記ロードロッ
ク室２にも図示しない真空ポンプと接続された排気口８
が設けられ、ロードロック室２内を真空排気できるよう
になされている。
【００２４】また、１００枚程度のウェハ３を収容可能
なウェハボート４は、ガイドレール９に沿って図中矢印
ａにて示される方向に移動可能とする搬送機構に装填さ
れており、ウェハ３をロードロック室２内から反応炉１
内へ、またはその逆に搬送可能としている。
なウェハボート４は、ガイドレール９に沿って図中矢印
ａにて示される方向に移動可能とする搬送機構に装填さ
れており、ウェハ３をロードロック室２内から反応炉１
内へ、またはその逆に搬送可能としている。
【００２５】このようなＣＶＤ装置にて成膜を行うに際
しては、前工程から搬送されてきたウェハをロードロッ
ク室２内のウェハボート４に収容した後、排気口８より
ロードロック室２内の真空排気を行う。一方、ヒータ６
によって反応炉１内を所望の温度に加熱しておくと共
に、排気口７より排気を行い、所望の圧力にまで反応炉
１内を減圧する。そして、搬送機構によりウェハボート
４を移動させることにより、ウェハ３をロードロック室
２から反応炉１へ搬送した後、ガス供給管５から原料ガ
スを導入して、ウェハ３上にＳｉＮ系薄膜を成膜する。
しては、前工程から搬送されてきたウェハをロードロッ
ク室２内のウェハボート４に収容した後、排気口８より
ロードロック室２内の真空排気を行う。一方、ヒータ６
によって反応炉１内を所望の温度に加熱しておくと共
に、排気口７より排気を行い、所望の圧力にまで反応炉
１内を減圧する。そして、搬送機構によりウェハボート
４を移動させることにより、ウェハ３をロードロック室
２から反応炉１へ搬送した後、ガス供給管５から原料ガ
スを導入して、ウェハ３上にＳｉＮ系薄膜を成膜する。
【００２６】実施例１ 本実施例においては、上記ＬＰＣＶＤ装置を用い、Ｓｉ
基板上に下地膜としてＳｉＯＮ系薄膜を成膜してから、
続いてＳｉＮ系薄膜を成膜した。
基板上に下地膜としてＳｉＯＮ系薄膜を成膜してから、
続いてＳｉＮ系薄膜を成膜した。
【００２７】具体的には、下記ＣＶＤ条件（Ａ）により
下地膜を成膜し、続いてＣＶＤ条件（Ｂ）によりＳｉＮ
系薄膜を成膜した。
下地膜を成膜し、続いてＣＶＤ条件（Ｂ）によりＳｉＮ
系薄膜を成膜した。
【００２８】ＣＶＤ条件（Ａ） 導入ガス ： ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ９０ｓｃｃｍ ＮＨ3 ６００ｓｃｃｍ Ｎ2 １０００ｓｃｃｍ Ｏ2 ５ｓｃｃｍ ガス圧 ： ５０Ｐａ 温度 ： ７６０℃ 成膜時間 ： １０秒
【００２９】ＣＶＤ条件（Ｂ） 導入ガス ： ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ９０ｓｃｃｍ ＮＨ3 ６００ｓｃｃｍ Ｎ2 １０００ｓｃｃｍ ガス圧 ： ５０Ｐａ 温度 ： ７６０℃ 成膜時間 ： １５分
【００３０】ＣＶＤ条件（Ａ）による成膜時において
は、導入ガスとして微量のＯ2 ガスが添加されていたの
で、基板表面依存性の小さいＳｉＯＮ系薄膜が下地膜と
して０．５〜１．０ｎｍなる膜厚にて成膜された。ま
た、このＳｉＯＮ系薄膜上には、ＳｉＮ系薄膜が６０ｎ
ｍ成膜された。なお、このＳｉＮ系薄膜には異常成長が
観察されず、ＬＯＣＯＳ法による素子分離領域の形成時
に用いられるマスクとして優れた膜質を有するものであ
った。
は、導入ガスとして微量のＯ2 ガスが添加されていたの
で、基板表面依存性の小さいＳｉＯＮ系薄膜が下地膜と
して０．５〜１．０ｎｍなる膜厚にて成膜された。ま
た、このＳｉＯＮ系薄膜上には、ＳｉＮ系薄膜が６０ｎ
ｍ成膜された。なお、このＳｉＮ系薄膜には異常成長が
観察されず、ＬＯＣＯＳ法による素子分離領域の形成時
に用いられるマスクとして優れた膜質を有するものであ
った。
【００３１】実施例２ 本実施例では、下地膜としてＳｉＯＮ系薄膜を成膜する
ために、反応炉１の内部構成部材表面に予めＳｉＯ系薄
膜を成膜しておき、ＳｉＮ系薄膜の成膜初期にＳｉＯ系
薄膜からＯ原子を供給した。
ために、反応炉１の内部構成部材表面に予めＳｉＯ系薄
膜を成膜しておき、ＳｉＮ系薄膜の成膜初期にＳｉＯ系
薄膜からＯ原子を供給した。
【００３２】具体的には、先ず、ダミーウェハを収容し
たウェハボート４を反応炉１内に載置した状態にて、反
応炉１の内部構成部材の表面に対してＳｉＮ系薄膜をプ
リコートしてから、このＳｉＮ系薄膜を酸化した。これ
は、反応炉１の内壁やウェハボート４等の内部構成部材
は石英よりなることから、一旦ＳｉＮ系薄膜をプリコー
トし、このＳｉＮ系薄膜を酸化することにより、ＳｉＯ
系薄膜を形成することを意図したものである。なお、上
記酸化は、下記の酸化条件によって行った。
たウェハボート４を反応炉１内に載置した状態にて、反
応炉１の内部構成部材の表面に対してＳｉＮ系薄膜をプ
リコートしてから、このＳｉＮ系薄膜を酸化した。これ
は、反応炉１の内壁やウェハボート４等の内部構成部材
は石英よりなることから、一旦ＳｉＮ系薄膜をプリコー
トし、このＳｉＮ系薄膜を酸化することにより、ＳｉＯ
系薄膜を形成することを意図したものである。なお、上
記酸化は、下記の酸化条件によって行った。
【００３３】酸化条件 導入ガス ： Ｏ2 ５０ｓｃｃｍ Ｎ2 ２００ｓｃｃｍ ガス圧 ： ５０Ｐａ 温度 ： ８００℃ 処理時間 ： １０分以上
【００３４】なお、上記導入ガスを構成するＮ2 ガス
は、Ｏ2 ガスを希釈する目的にて供給されたものであ
る。
は、Ｏ2 ガスを希釈する目的にて供給されたものであ
る。
【００３５】この後、ウェハボート４を反応炉１内から
ロードロック室２へ搬出し、反応炉１内をＮ2 ガスによ
ってパージして気相中のＯ2 ガスを十分に排出した。一
方、ウェハボート４にはダミーウェハに替えてＳｉＮ系
薄膜を成膜すべきウェハ３を収容し、ロードロック室２
内を真空排気した。そして、所望の圧力にまで減圧され
た反応炉１内に上記ウェハ３を収容したウェハボート４
を搬送し、実施例１に示されるＣＶＤ条件（Ｂ）によっ
て成膜を行った。
ロードロック室２へ搬出し、反応炉１内をＮ2 ガスによ
ってパージして気相中のＯ2 ガスを十分に排出した。一
方、ウェハボート４にはダミーウェハに替えてＳｉＮ系
薄膜を成膜すべきウェハ３を収容し、ロードロック室２
内を真空排気した。そして、所望の圧力にまで減圧され
た反応炉１内に上記ウェハ３を収容したウェハボート４
を搬送し、実施例１に示されるＣＶＤ条件（Ｂ）によっ
て成膜を行った。
【００３６】成膜を開始すると、反応炉１の内部構成部
材に成膜されていたＳｉＯ系薄膜がＮＨ3 ガスによって
窒化されてＨ2 Ｏが生成し、ＳｉＮ系薄膜にＯ原子が取
り込まれ、結果としてＳｉＯＮ系薄膜が下地膜として成
膜された。そして、ＳｉＯ系薄膜からのＯ原子の供給が
停止すれば、連続してＳｉＮ系薄膜が成膜される。
材に成膜されていたＳｉＯ系薄膜がＮＨ3 ガスによって
窒化されてＨ2 Ｏが生成し、ＳｉＮ系薄膜にＯ原子が取
り込まれ、結果としてＳｉＯＮ系薄膜が下地膜として成
膜された。そして、ＳｉＯ系薄膜からのＯ原子の供給が
停止すれば、連続してＳｉＮ系薄膜が成膜される。
【００３７】なお、このようにウェハ３に対してＳｉＮ
系薄膜の成膜処理が行われれば、必然的に反応炉１の内
部構成部材にも新たにＳｉＮ系薄膜が成膜されるため、
次のバッチ処理からは反応炉１の内部構成部材にＳｉＮ
系薄膜をプリコートしておく必要はない。したがって、
上記ウェハ３に対するＳｉＮ系薄膜の成膜処理が終了直
後、あるいは、次のバッチ処理の直前に、上記酸化条件
にて反応炉１の内部構成部材に形成されているＳｉＮ系
薄膜を酸化するのみでよい。
系薄膜の成膜処理が行われれば、必然的に反応炉１の内
部構成部材にも新たにＳｉＮ系薄膜が成膜されるため、
次のバッチ処理からは反応炉１の内部構成部材にＳｉＮ
系薄膜をプリコートしておく必要はない。したがって、
上記ウェハ３に対するＳｉＮ系薄膜の成膜処理が終了直
後、あるいは、次のバッチ処理の直前に、上記酸化条件
にて反応炉１の内部構成部材に形成されているＳｉＮ系
薄膜を酸化するのみでよい。
【００３８】以上のようにして、ＳｉＯＮ系薄膜とＳｉ
Ｎ系薄膜が合わせて６０ｎｍなる膜厚にて成膜された。
なお、このＳｉＮ系薄膜には異常成長が観察されず、Ｌ
ＯＣＯＳ法による素子分離領域の形成時に用いられるマ
スクとして優れた膜質を有するものとして形成できた。
Ｎ系薄膜が合わせて６０ｎｍなる膜厚にて成膜された。
なお、このＳｉＮ系薄膜には異常成長が観察されず、Ｌ
ＯＣＯＳ法による素子分離領域の形成時に用いられるマ
スクとして優れた膜質を有するものとして形成できた。
【００３９】実施例３ 本実施例では、下地膜としてＳｉ薄膜を成膜してから、
ＳｉＮ系薄膜を成膜した。
ＳｉＮ系薄膜を成膜した。
【００４０】具体的には、下地膜を下記ＣＶＤ条件
（Ｃ）により成膜した以外は実施例１と同様にして成膜
を行った。
（Ｃ）により成膜した以外は実施例１と同様にして成膜
を行った。
【００４１】ＣＶＤ条件（Ｃ） 導入ガス ： ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ３０ｓｃｃｍ Ｎ2 １０００ｓｃｃｍ ガス圧 ： ５０Ｐａ 温度 ： ７６０℃ 成膜時間 ： １分
【００４２】これによって、基板表面依存性の小さいＳ
ｉ薄膜よりなる下地膜が０．５〜１．０ｎｍなる膜厚に
て成膜された上に、ＳｉＮ系薄膜が６０ｎｍ成膜され
た。なお、このＳｉＮ系薄膜には異常成長が観察され
ず、ＬＯＣＯＳ法による素子分離領域の形成時に用いら
れるマスクとして優れた膜質を有するものであった。
ｉ薄膜よりなる下地膜が０．５〜１．０ｎｍなる膜厚に
て成膜された上に、ＳｉＮ系薄膜が６０ｎｍ成膜され
た。なお、このＳｉＮ系薄膜には異常成長が観察され
ず、ＬＯＣＯＳ法による素子分離領域の形成時に用いら
れるマスクとして優れた膜質を有するものであった。
【００４３】実施例４ 本実施例では、下地膜として化学量論的な組成よりもＳ
ｉ原子の含有量が多いＳｉＮ系薄膜を成膜してから、Ｓ
ｉＮ系薄膜を成膜した。
ｉ原子の含有量が多いＳｉＮ系薄膜を成膜してから、Ｓ
ｉＮ系薄膜を成膜した。
【００４４】具体的には、下記ＣＶＤ条件（Ｄ）により
下地膜を成膜し、続いて上記ＣＶＤ条件（Ｅ）によりＳ
ｉＮ系薄膜を成膜した。
下地膜を成膜し、続いて上記ＣＶＤ条件（Ｅ）によりＳ
ｉＮ系薄膜を成膜した。
【００４５】ＣＶＤ条件（Ｄ） 導入ガス ： ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ９０ｓｃｃｍ ＮＨ3 １０ｓｃｃｍ Ｎ2 １０００ｓｃｃｍ ガス圧 ： ５０Ｐａ 温度 ： ７６０℃ 成膜時間 ： ２分
【００４６】ＣＶＤ条件（Ｅ） 方式 ： ＬＰ ＣＶＤ 導入ガス ： ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ９０ｓｃｃｍ ＮＨ3 ６００ｓｃｃｍ Ｎ2 １０００ｓｃｃｍ ガス圧 ： ５０Ｐａ 温度 ： ７６０℃ 成膜時間 ： １２分
【００４７】これによって、基板表面依存性の小さい、
化学量論的な組成よりもＳｉ原子の含有量が多いＳｉＮ
系薄膜よりなる下地膜が０．５〜１．０ｎｍなる膜厚に
成膜された上に、ＳｉＮ系薄膜が５０ｎｍ成膜された。
なお、このＳｉＮ系薄膜には異常成長が観察されず、容
量絶縁膜として優れた膜質を有するものであった。
化学量論的な組成よりもＳｉ原子の含有量が多いＳｉＮ
系薄膜よりなる下地膜が０．５〜１．０ｎｍなる膜厚に
成膜された上に、ＳｉＮ系薄膜が５０ｎｍ成膜された。
なお、このＳｉＮ系薄膜には異常成長が観察されず、容
量絶縁膜として優れた膜質を有するものであった。
【００４８】以上、本発明に係る薄膜形成方法を適用し
た例について説明したが、本発明は上述の実施例に限定
されるものではない。例えば、本発明を適用して形成さ
れる薄膜として上述の実施例ではＳｉＮ系薄膜を例に挙
げたが、ポリシリコン薄膜、ＳｉＯ系薄膜、ＳｉＯＮ系
薄膜等、ロードロック室を有するＣＶＤ装置を用い、シ
ラン系ガスを使用して成膜できる薄膜であれば、同様の
効果が得られる。この場合、各薄膜を成膜するためのＣ
ＶＤ条件等は常法にしたがい適宜適正化すればよい。
た例について説明したが、本発明は上述の実施例に限定
されるものではない。例えば、本発明を適用して形成さ
れる薄膜として上述の実施例ではＳｉＮ系薄膜を例に挙
げたが、ポリシリコン薄膜、ＳｉＯ系薄膜、ＳｉＯＮ系
薄膜等、ロードロック室を有するＣＶＤ装置を用い、シ
ラン系ガスを使用して成膜できる薄膜であれば、同様の
効果が得られる。この場合、各薄膜を成膜するためのＣ
ＶＤ条件等は常法にしたがい適宜適正化すればよい。
【００４９】また、用いられるＣＶＤ装置の構成は、ロ
ードロック室が設けられて大気の巻き込みを防止できる
構成とされれば、横型の反応炉であってもよい。また、
ロードロック室は真空排気されず、Ｎ2 等の不活性ガス
で置換される構成とされてもよい。
ードロック室が設けられて大気の巻き込みを防止できる
構成とされれば、横型の反応炉であってもよい。また、
ロードロック室は真空排気されず、Ｎ2 等の不活性ガス
で置換される構成とされてもよい。
【００５０】さらに、下地膜を成膜するためのＣＶＤ条
件も上述したものに限られず、適宜変更可能である。ま
た、反応炉の内部構成部材に成膜されているＳｉＮ系薄
膜を酸化するために用いるガスもＮ2 ＯガスやＨ2 Ｏガ
スが使用可能である。
件も上述したものに限られず、適宜変更可能である。ま
た、反応炉の内部構成部材に成膜されているＳｉＮ系薄
膜を酸化するために用いるガスもＮ2 ＯガスやＨ2 Ｏガ
スが使用可能である。
【００５１】
【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明を
適用すると、ロードロック室を有するＣＶＤ装置を用
い、シラン系ガスを使用してＳｉ基板上に薄膜を成膜す
るに際して、異常成長が抑制でき、膜質を向上させるこ
とができる。特に、本発明を適用して形成されたＳｉＮ
系薄膜は、膜質およびモホロジーに優れたものとなるた
め、ＬＯＣＯＳ法による素子分離領域の形成用のマスク
として形成すれば優れた特性を示し、また、容量絶縁膜
として形成すれば絶縁耐性に優れたものとなる。
適用すると、ロードロック室を有するＣＶＤ装置を用
い、シラン系ガスを使用してＳｉ基板上に薄膜を成膜す
るに際して、異常成長が抑制でき、膜質を向上させるこ
とができる。特に、本発明を適用して形成されたＳｉＮ
系薄膜は、膜質およびモホロジーに優れたものとなるた
め、ＬＯＣＯＳ法による素子分離領域の形成用のマスク
として形成すれば優れた特性を示し、また、容量絶縁膜
として形成すれば絶縁耐性に優れたものとなる。
【００５２】したがって、半導体装置の製造プロセスに
おいて、本発明を適用して形成された薄膜を用いると、
製造されたデバイスの信頼性を向上させることができ
る。
おいて、本発明を適用して形成された薄膜を用いると、
製造されたデバイスの信頼性を向上させることができ
る。
【図１】本発明に係る薄膜形成方法に用いられるバッチ
式ＬＰＣＶＤ装置の構成を示す模式図である。
式ＬＰＣＶＤ装置の構成を示す模式図である。
１ 反応炉 ２ ロードロック室 ３ ウェハ ４ ウェハボート ５ ガス供給管 ６ ヒータ ７，８ 排気口 ９ ガイドレール
Claims (8)
- 【請求項１】 反応炉の前段にロードロック室が接続さ
れてなるＣＶＤ装置にシラン系ガスを導入し、該反応炉
内に保持された基板上に所望の薄膜を成膜するに際し、 前記成膜の初期に基板表面依存性の小さい下地膜を成膜
することを特徴とする薄膜形成方法。 - 【請求項２】 前記所望の薄膜としてＳｉＮ系薄膜を成
膜することを特徴とする請求項１記載の薄膜形成方法。 - 【請求項３】 前記下地膜としてＳｉＯＮ系薄膜を成膜
することを特徴とする請求項２記載の薄膜形成方法。 - 【請求項４】 前記ＳｉＯＮ系薄膜の成膜時に、前記シ
ラン系ガスに微量の酸素系ガスを添加することを特徴と
する請求項３記載の薄膜形成方法。 - 【請求項５】 前記ＳｉＯＮ系薄膜は、前記反応炉の内
部構成部材の表面に予め成膜されたＳｉＯ系薄膜よりＯ
原子を供給しながら成膜することを特徴とする請求項３
記載の薄膜形成方法。 - 【請求項６】 前記ＳｉＯ系薄膜は、Ｏ2 ，Ｈ2 Ｏ，酸
化窒素より選ばれる少なくとも１種の酸素系化合物を用
いてＳｉＮ系薄膜を酸化することにより成膜することを
特徴とする請求項５記載の薄膜形成方法。 - 【請求項７】 前記下地膜として化学量論的な組成より
もＳｉ原子を多く含有するＳｉＮ系薄膜を成膜すること
を特徴とする請求項２記載の薄膜形成方法。 - 【請求項８】 前記下地膜としてＳｉ薄膜を成膜するこ
とを特徴とする請求項２記載の薄膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03453394A JP3297958B2 (ja) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | 薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03453394A JP3297958B2 (ja) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | 薄膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07245268A true JPH07245268A (ja) | 1995-09-19 |
| JP3297958B2 JP3297958B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=12416922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03453394A Expired - Fee Related JP3297958B2 (ja) | 1994-03-04 | 1994-03-04 | 薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3297958B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008205517A (ja) * | 2003-03-26 | 2008-09-04 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置及び半導体デバイスの製造方法 |
| JP2008231570A (ja) * | 2007-02-23 | 2008-10-02 | Tohcello Co Ltd | 薄膜、及びその製造方法 |
| KR100964045B1 (ko) * | 2004-12-14 | 2010-06-16 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 반도체 처리용의 성막 방법 및 장치 및 컴퓨터로 판독 가능한 매체 |
| JP2013211576A (ja) * | 2002-11-11 | 2013-10-10 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法および基板処理装置 |
| KR20160078252A (ko) | 2014-12-24 | 2016-07-04 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 성막 방법 |
-
1994
- 1994-03-04 JP JP03453394A patent/JP3297958B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013211576A (ja) * | 2002-11-11 | 2013-10-10 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法および基板処理装置 |
| JP2008205517A (ja) * | 2003-03-26 | 2008-09-04 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置及び半導体デバイスの製造方法 |
| KR100964045B1 (ko) * | 2004-12-14 | 2010-06-16 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 반도체 처리용의 성막 방법 및 장치 및 컴퓨터로 판독 가능한 매체 |
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| KR20160078252A (ko) | 2014-12-24 | 2016-07-04 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 성막 방법 |
| US10573512B2 (en) | 2014-12-24 | 2020-02-25 | Tokyo Electron Limited | Film forming method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3297958B2 (ja) | 2002-07-02 |
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