JPH0745529A - 燐ドープシリコン膜生成方法及びその反応炉 - Google Patents
燐ドープシリコン膜生成方法及びその反応炉Info
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- JPH0745529A JPH0745529A JP20464993A JP20464993A JPH0745529A JP H0745529 A JPH0745529 A JP H0745529A JP 20464993 A JP20464993 A JP 20464993A JP 20464993 A JP20464993 A JP 20464993A JP H0745529 A JPH0745529 A JP H0745529A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】燐ドープシリコン膜生成に於いて、燐ドープシ
リコン膜生成反応炉内での位置の相違により、ウェーハ
間での膜中の燐濃度、抵抗率の相違が生ずるのを防止す
る。 【構成】反応室上流側よりシランガス及びフォスフィン
ガスを供給し、下流側よりフォスフィンガスを供給し、
下流に向かう程フォスフィンガスが消費され燐濃度が低
下するのを補い、燐濃度を均一にする。
リコン膜生成反応炉内での位置の相違により、ウェーハ
間での膜中の燐濃度、抵抗率の相違が生ずるのを防止す
る。 【構成】反応室上流側よりシランガス及びフォスフィン
ガスを供給し、下流側よりフォスフィンガスを供給し、
下流に向かう程フォスフィンガスが消費され燐濃度が低
下するのを補い、燐濃度を均一にする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスを製造
する反応炉、特にシリコンウェーハ上に燐ドープシリコ
ン膜を生成する燐ドープシリコン膜生成方法及びその反
応炉に関するものである。
する反応炉、特にシリコンウェーハ上に燐ドープシリコ
ン膜を生成する燐ドープシリコン膜生成方法及びその反
応炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燐のドーピングをＳｉ−ＣＶＤ膜生成と
同時に行う燐ドープシリコン膜の生成は、ノンドープＳ
ｉ膜の生成後、ＰＯＣｌ3 等による燐拡散や燐イオン打
込み等によりドーピングを行うよりも工程数の低減等の
利点があり、従来より研究が行われ、最近になりＳｉＨ
4 （モノシラン）＋ＰＨ3 （フォスフィン）系の反応ガ
スにより、５５０〜５８０℃程度の低温成膜を行うこと
で、均一性の優れた膜質で実用レベルの量産ができる様
になった。
同時に行う燐ドープシリコン膜の生成は、ノンドープＳ
ｉ膜の生成後、ＰＯＣｌ3 等による燐拡散や燐イオン打
込み等によりドーピングを行うよりも工程数の低減等の
利点があり、従来より研究が行われ、最近になりＳｉＨ
4 （モノシラン）＋ＰＨ3 （フォスフィン）系の反応ガ
スにより、５５０〜５８０℃程度の低温成膜を行うこと
で、均一性の優れた膜質で実用レベルの量産ができる様
になった。
【０００３】図８により、ＳｉＨ4 （モノシラン）＋Ｐ
Ｈ3 （フォスフィン）系の反応ガスを供給し、シリコン
ウェーハ上に燐ドープシリコン膜を生成する従来の燐ド
ープシリコン膜生成反応炉を縦型反応炉に於いて説明す
る。
Ｈ3 （フォスフィン）系の反応ガスを供給し、シリコン
ウェーハ上に燐ドープシリコン膜を生成する従来の燐ド
ープシリコン膜生成反応炉を縦型反応炉に於いて説明す
る。
【０００４】図中１は、ヒータユニット２内に設けられ
た外部反応管であり、該外部反応管１内に筒状の内部反
応管３が設けられ、該内部反応管３により反応室が画成
される。該内部反応管３内にボート４に保持されたウェ
ーハ５が挿入される様になっている。前記外部反応管
１、内部反応管３で形成される炉内は前記ボート４が載
設される炉蓋１３により気密に閉塞される様になってい
る。
た外部反応管であり、該外部反応管１内に筒状の内部反
応管３が設けられ、該内部反応管３により反応室が画成
される。該内部反応管３内にボート４に保持されたウェ
ーハ５が挿入される様になっている。前記外部反応管
１、内部反応管３で形成される炉内は前記ボート４が載
設される炉蓋１３により気密に閉塞される様になってい
る。
【０００５】ＳｉＨ4 ＋ＰＨ3 の反応ガスは前記内部反
応管３の下端に開口する反応ガス導入管６より導入さ
れ、導入流量は反応ガス導入管６途中に設けた流量調整
器７により調整される。
応管３の下端に開口する反応ガス導入管６より導入さ
れ、導入流量は反応ガス導入管６途中に設けた流量調整
器７により調整される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の縦型反
応炉では反応ガスを反応室の下端、反応ガス流れの上流
端より導入しており、反応ガスが反応室の下端より上昇
するにつれ、反応ガス中の燐が消耗される。燐ドープシ
リコン膜中の燐濃度はＳｉＨ4 分圧＋ＰＨ3 分圧に対す
るＰＨ3 分圧の比に比例すると考えられる。
応炉では反応ガスを反応室の下端、反応ガス流れの上流
端より導入しており、反応ガスが反応室の下端より上昇
するにつれ、反応ガス中の燐が消耗される。燐ドープシ
リコン膜中の燐濃度はＳｉＨ4 分圧＋ＰＨ3 分圧に対す
るＰＨ3 分圧の比に比例すると考えられる。
【０００７】図９（Ａ）はボート４の垂直軸方向ＺとＳ
ｉＨ4 分圧，ＰＨ3 分圧との関係を示し、図９（Ｂ）は
膜中に取込まれる燐濃度のＺ方向の分布を示している。
ｉＨ4 分圧，ＰＨ3 分圧との関係を示し、図９（Ｂ）は
膜中に取込まれる燐濃度のＺ方向の分布を示している。
【０００８】従って、図８に示す従来の縦型反応炉で
は、下流側に行く程ＰＨ3 分圧が低くなり、ウェーハ間
で膜中に取込まれる燐濃度に差が生ずるという問題があ
った。
は、下流側に行く程ＰＨ3 分圧が低くなり、ウェーハ間
で膜中に取込まれる燐濃度に差が生ずるという問題があ
った。
【０００９】更に、図１０はボート所要位置でのウェー
ハの燐濃度と抵抗率との関係を示しており、燐濃度の変
化で抵抗率が変化しており、燐濃度がＺ方向で異なった
場合ウェーハ間で抵抗率が異なるという問題を生じてい
た。
ハの燐濃度と抵抗率との関係を示しており、燐濃度の変
化で抵抗率が変化しており、燐濃度がＺ方向で異なった
場合ウェーハ間で抵抗率が異なるという問題を生じてい
た。
【００１０】本発明は斯かる実情に鑑み、ウェーハ間で
の膜中の燐濃度、抵抗率の相違を解消しようとするもの
である。
の膜中の燐濃度、抵抗率の相違を解消しようとするもの
である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、反応室上流側
よりシランガス及びフォスフィンガスを供給し、下流側
よりフォスフィンガスを供給することを特徴とするもの
である。
よりシランガス及びフォスフィンガスを供給し、下流側
よりフォスフィンガスを供給することを特徴とするもの
である。
【００１２】
【作用】シランガス及びフォスフィンガスを供給して燐
ドープシリコン膜を生成する場合に下流に向かう程フォ
スフィンガスが消費され燐濃度が低下するが、下流側よ
りフォスフィンガスを供給し、燐濃度を均一にする。
ドープシリコン膜を生成する場合に下流に向かう程フォ
スフィンガスが消費され燐濃度が低下するが、下流側よ
りフォスフィンガスを供給し、燐濃度を均一にする。
【００１３】
【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例を
説明する。
説明する。
【００１４】図１中、図８中で示したものと同様の構成
要素には同符号を付しその説明を省略する。
要素には同符号を付しその説明を省略する。
【００１５】ボート４に沿って鉛直に延びる反応ガス導
入ノズル９を立設し、該反応ガス導入ノズル９には所要
数のガス導入孔１０を穿設してあり、前記ボート４は図
示しない回転機構により回転される様になっている。
入ノズル９を立設し、該反応ガス導入ノズル９には所要
数のガス導入孔１０を穿設してあり、前記ボート４は図
示しない回転機構により回転される様になっている。
【００１６】前記反応ガス導入ノズル９は図２に示され
る様に、穿設されたガス導入孔１０は上方に位置する
程、間隔が広く又孔径が大きくなっている。
る様に、穿設されたガス導入孔１０は上方に位置する
程、間隔が広く又孔径が大きくなっている。
【００１７】前記反応ガス導入管６は分岐し、分岐管は
それぞれ流量調整器７を介してＳｉＨ4 （モノシラン）
ガス源に接続され、又流量調整器１１を介してＰＨ
3 （フォスフィン）ガス源に接続されている。前記反応
ガス導入ノズル９は流量調整器１２を介してＰＨ3 （フ
ォスフィン）ガス源に接続されている。
それぞれ流量調整器７を介してＳｉＨ4 （モノシラン）
ガス源に接続され、又流量調整器１１を介してＰＨ
3 （フォスフィン）ガス源に接続されている。前記反応
ガス導入ノズル９は流量調整器１２を介してＰＨ3 （フ
ォスフィン）ガス源に接続されている。
【００１８】而して、内部反応管３の下端からはＳｉＨ
4 ＋ＰＨ3 の混合ガスが、又反応ガス導入ノズル９の各
ガス導入孔１０からはＰＨ3 ガスが供給される。
4 ＋ＰＨ3 の混合ガスが、又反応ガス導入ノズル９の各
ガス導入孔１０からはＰＨ3 ガスが供給される。
【００１９】ウェーハ処理中は前記ボート４を回転さ
せ、同一ウェーハ内での燐濃度を均一にする。
せ、同一ウェーハ内での燐濃度を均一にする。
【００２０】上記反応ガス導入管６と反応ガス導入ノズ
ル９を用い、２系列で反応ガスを供給し、更に反応ガス
導入ノズル９により反応室の上部に行く程（下流に行く
程）より多くＰＨ3 ガスを供給する構成としてあるの
で、図９（Ａ）に示す様なＰＨ3 分圧の減少分を補給す
ることができ、燐濃度を略一定にすることができる。
ル９を用い、２系列で反応ガスを供給し、更に反応ガス
導入ノズル９により反応室の上部に行く程（下流に行く
程）より多くＰＨ3 ガスを供給する構成としてあるの
で、図９（Ａ）に示す様なＰＨ3 分圧の減少分を補給す
ることができ、燐濃度を略一定にすることができる。
【００２１】本実施例に於けるウェーハ位置（ボート高
さ方向の位置Ｚ）に対する燐濃度の状態を図６中、曲線
Ａで示す。曲線Ａは若干の凹凸はあるものの、燐濃度が
略一定となったことを示している。尚、図６中曲線Ｂは
従来例の燐濃度の状態を示しており、本実施例と従来例
との燐濃度を比較すると燐濃度の均一化が改善されたこ
とが分る。
さ方向の位置Ｚ）に対する燐濃度の状態を図６中、曲線
Ａで示す。曲線Ａは若干の凹凸はあるものの、燐濃度が
略一定となったことを示している。尚、図６中曲線Ｂは
従来例の燐濃度の状態を示しており、本実施例と従来例
との燐濃度を比較すると燐濃度の均一化が改善されたこ
とが分る。
【００２２】又、本実施例により生成した燐ドープシリ
コン膜のステップカバレッジ（段差被覆性）は略１．０
あることが計測により確認されおり、段差被覆性も良好
であることが分かっている。更に、図７は燐ドープシリ
コン膜の深さ方向の燐濃度分布をＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎ
ｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐ
ｅ）を用いて測定した結果を示しており、ＳｉＯ2 との
界面へのパイルアップもなく、均一性のよい燐濃度分布
が得られている。
コン膜のステップカバレッジ（段差被覆性）は略１．０
あることが計測により確認されおり、段差被覆性も良好
であることが分かっている。更に、図７は燐ドープシリ
コン膜の深さ方向の燐濃度分布をＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎ
ｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐ
ｅ）を用いて測定した結果を示しており、ＳｉＯ2 との
界面へのパイルアップもなく、均一性のよい燐濃度分布
が得られている。
【００２３】次に、図３は反応ガス導入ノズル９の他の
例を示しており、上方に行く程ガス導入孔１０の穿設密
度を高くしたものであり、図４で示す反応ガス導入ノズ
ル９は上方に行く程同一レベルのガス導入孔１０の数を
多くしたものであり、図５で示す例は高さの異なる反応
ガス導入ノズル９ａ，９ｂ，９ｃを複数設け、各反応ガ
ス導入ノズル９ａ，９ｂ，９ｃに対して流量調整器１２
ａ，１２ｂ，１２ｃを介してＰＨ3 を供給し、該流量調
整器１２ａ，１２ｂ，１２ｃはガス導入ノズル９ａ，９
ｂ，９ｃの高さに応じてガスの供給量を変化させたもの
である。
例を示しており、上方に行く程ガス導入孔１０の穿設密
度を高くしたものであり、図４で示す反応ガス導入ノズ
ル９は上方に行く程同一レベルのガス導入孔１０の数を
多くしたものであり、図５で示す例は高さの異なる反応
ガス導入ノズル９ａ，９ｂ，９ｃを複数設け、各反応ガ
ス導入ノズル９ａ，９ｂ，９ｃに対して流量調整器１２
ａ，１２ｂ，１２ｃを介してＰＨ3 を供給し、該流量調
整器１２ａ，１２ｂ，１２ｃはガス導入ノズル９ａ，９
ｂ，９ｃの高さに応じてガスの供給量を変化させたもの
である。
【００２４】尚、更に反応ガス導入ノズル９の数を増や
し、複数本毎に区分けし、各区分毎に流量調整器１２を
設け、複数の反応ガス導入ノズル毎に流量制御する様に
してもよい。
し、複数本毎に区分けし、各区分毎に流量調整器１２を
設け、複数の反応ガス導入ノズル毎に流量制御する様に
してもよい。
【００２５】又、低濃度燐ドープシリコン膜を生成する
には、ＰＨ3 流量を少なくしなければならないが、ＰＨ
3 流量のみを少量流すと、ノズルの上方に行く程ＰＨ3
の流量を増やすという、前記反応ガス導入ノズル９の特
性が得られず、下方への流量が増えてしまうという結果
となるので、キャリアガスを混合して供給する様にす
る。キャリアガスを混合してＰＨ3 の混合比を適宜選択
すれば、下方より上方でより多くのＰＨ3 を供給でき
る。
には、ＰＨ3 流量を少なくしなければならないが、ＰＨ
3 流量のみを少量流すと、ノズルの上方に行く程ＰＨ3
の流量を増やすという、前記反応ガス導入ノズル９の特
性が得られず、下方への流量が増えてしまうという結果
となるので、キャリアガスを混合して供給する様にす
る。キャリアガスを混合してＰＨ3 の混合比を適宜選択
すれば、下方より上方でより多くのＰＨ3 を供給でき
る。
【００２６】キャリアガスとしてはヘリウムガス、窒素
ガス等があげられ、ＰＨ3 の混合比としては、１．０％
〜０．０１％程度が用いられる。
ガス等があげられ、ＰＨ3 の混合比としては、１．０％
〜０．０１％程度が用いられる。
【００２７】尚、本実施例では縦型反応炉について説明
したが、横型反応炉についても同様に実施可能であるこ
とは言う迄もない。
したが、横型反応炉についても同様に実施可能であるこ
とは言う迄もない。
【００２８】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、Ｓｉ−
ＣＶＤ膜生成と同時に行う燐ドープシリコン膜の生成を
量産ベースで具体化でき、而もウェーハ間の品質の均一
化、同一ウェーハで均質が達成できるという優れた効果
を発揮する。
ＣＶＤ膜生成と同時に行う燐ドープシリコン膜の生成を
量産ベースで具体化でき、而もウェーハ間の品質の均一
化、同一ウェーハで均質が達成できるという優れた効果
を発揮する。
【図１】本発明の一実施例を示す概略説明図である。
【図２】本実施例に使用される反応ガス導入ノズルの一
例を示す説明図である。
例を示す説明図である。
【図３】本実施例に使用される他の反応ガス導入ノズル
の一例を示す説明図である。
の一例を示す説明図である。
【図４】本実施例に使用される他の反応ガス導入ノズル
の一例を示す説明図である。
の一例を示す説明図である。
【図５】本実施例に使用される他の反応ガス導入ノズル
の一例を示す説明図である。
の一例を示す説明図である。
【図６】本実施例に於ける高さ方向の燐濃度を示す線図
である。
である。
【図７】本実施例に於ける深さ方向の燐濃度を示す線図
である。
である。
【図８】従来例の概略説明図である。
【図９】（Ａ）は従来例に於けるＰＨ3 の分圧を示す線
図、（Ｂ）は燐ドープシリコン膜中の燐濃度を示す線図
である。
図、（Ｂ）は燐ドープシリコン膜中の燐濃度を示す線図
である。
【図１０】ＰＨ3 流量、燐濃度、抵抗値との関係を示す
線図である。
線図である。
１ 外部反応管 ３ 内部反応管 ４ ボート ５ ウェーハ ６ 反応ガス導入管 ９ 反応ガス導入ノズル １０ ガス導入孔 １２ 流量調整器
Claims (8)
- 【請求項１】 反応室上流側よりシランガス及びフォス
フィンガスを供給し、下流側よりフォスフィンガスを供
給することを特徴とする燐ドープシリコン膜成膜方法。 - 【請求項２】 下流側複数箇所でフォスフィンガスを供
給する請求項１の燐ドープシリコン膜生成方法。 - 【請求項３】 下流側に向かってフォスフィンガスの供
給量を多くした請求項２の燐ドープシリコン膜生成方
法。 - 【請求項４】 下流側で供給するフォスフィンガスを不
活性ガスに混合した請求項２又は請求項３の燐ドープシ
リコン膜生成方法。 - 【請求項５】 不活性ガスに対するフォスフィンガスの
混合比を１％以下とした請求項４の燐ドープシリコン膜
生成方法。 - 【請求項６】 反応室上流側にシランガス及びフォスフ
ィンガスを供給するノズルを設け、反応室の長手方向に
沿ってフォスフィンガスを供給する反応ガス導入ノズル
を設け、該反応ガス導入ノズルが複数箇所でフォスフィ
ンガスを供給可能としたことを特徴とする燐ドープシリ
コン膜生成反応炉。 - 【請求項７】 反応室上流側にシランガス及びフォスフ
ィンガスを供給するノズルを設け、反応室の長手方向に
沿ってフォスフィンガスを供給する反応ガス導入ノズル
を複数設け、該複数の反応ガス導入ノズルが複数箇所で
フォスフィンガスを供給可能としたことを特徴とする燐
ドープシリコン膜生成反応炉。 - 【請求項８】 反応室上流側にシランガス及びフォスフ
ィンガスを供給するノズルを設け、反応室の長手方向に
沿ってフォスフィンガスを供給する反応ガス導入ノズル
を複数設けると共に複数の流量調整器を設け、前記複数
の反応ガス導入ノズルを区分けして前記流量調整器に接
続し、該流量調整器を介してフォスフィンガスを供給す
る様構成したことを特徴とする燐ドープシリコン膜生成
反応炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20464993A JP3318067B2 (ja) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | 燐ドープシリコン膜生成方法及び半導体製造装置及び半導体デバイスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20464993A JP3318067B2 (ja) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | 燐ドープシリコン膜生成方法及び半導体製造装置及び半導体デバイスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0745529A true JPH0745529A (ja) | 1995-02-14 |
| JP3318067B2 JP3318067B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=16493987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20464993A Expired - Lifetime JP3318067B2 (ja) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | 燐ドープシリコン膜生成方法及び半導体製造装置及び半導体デバイスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3318067B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6413833B2 (en) | 1998-01-30 | 2002-07-02 | Nec Corporation | Method for forming a CVD silicon film |
| US6821871B2 (en) | 2000-06-14 | 2004-11-23 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Method for manufacturing semiconductor device, substrate treatment method, and semiconductor manufacturing apparatus |
| JP2012015536A (ja) * | 2003-08-26 | 2012-01-19 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 |
| JP2018514084A (ja) * | 2015-04-14 | 2018-05-31 | ユ−ジーン テクノロジー カンパニー．リミテッド | 基板処理装置 |
-
1993
- 1993-07-27 JP JP20464993A patent/JP3318067B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6413833B2 (en) | 1998-01-30 | 2002-07-02 | Nec Corporation | Method for forming a CVD silicon film |
| US6821871B2 (en) | 2000-06-14 | 2004-11-23 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Method for manufacturing semiconductor device, substrate treatment method, and semiconductor manufacturing apparatus |
| JP2012015536A (ja) * | 2003-08-26 | 2012-01-19 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置 |
| JP2018514084A (ja) * | 2015-04-14 | 2018-05-31 | ユ−ジーン テクノロジー カンパニー．リミテッド | 基板処理装置 |
| US10741396B2 (en) | 2015-04-14 | 2020-08-11 | Eugene Technology Co., Ltd. | Substrate processing apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3318067B2 (ja) | 2002-08-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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