JPH09260373A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH09260373A JPH09260373A JP9610596A JP9610596A JPH09260373A JP H09260373 A JPH09260373 A JP H09260373A JP 9610596 A JP9610596 A JP 9610596A JP 9610596 A JP9610596 A JP 9610596A JP H09260373 A JPH09260373 A JP H09260373A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】たとえ膜圧が薄くとも、耐リーク性が高く、良
好な特性のシリコン窒化膜を形成する。 【解決手段】一定量のＮＨ3 （ａ）を連続的に供給しな
がら、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 又はＳｉＨ4 （ｂ）を間欠的に供
給する初期成長過程と、一定量のＮＨ3 （ａ）を連続的
に供給しながら、一定量のＳｉＨ2 Ｃｌ2 又はＳｉＨ4
（ｂ）を連続的に供給する通常成膜過程とを備える。
好な特性のシリコン窒化膜を形成する。 【解決手段】一定量のＮＨ3 （ａ）を連続的に供給しな
がら、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 又はＳｉＨ4 （ｂ）を間欠的に供
給する初期成長過程と、一定量のＮＨ3 （ａ）を連続的
に供給しながら、一定量のＳｉＨ2 Ｃｌ2 又はＳｉＨ4
（ｂ）を連続的に供給する通常成膜過程とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特に、半導体装置におけるシリコン窒化膜の
形成方法に関するものである。
法に関し、特に、半導体装置におけるシリコン窒化膜の
形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、減圧化学気相反応法により成膜さ
れたシリコン窒化膜はＤＲＡＭ等の容量絶縁膜の構成要
素の１つとして用いられてきた。シリコン窒化膜の成長
方法としては、モノシラン（ＳｉＨ4 ）或いはジクロロ
シラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）とアンモニア（ＮＨ3 ）を原
料ガスとして減圧化学気相反応法により成膜する方法が
ある。この時、従来は、原料ガスであるＳｉＨ4 或いは
ＳｉＨ2 Ｃｌ2 とＮＨ3は、シリコン窒化膜の成膜開始
から終了まで常に一定の流量で連続して供給される。
れたシリコン窒化膜はＤＲＡＭ等の容量絶縁膜の構成要
素の１つとして用いられてきた。シリコン窒化膜の成長
方法としては、モノシラン（ＳｉＨ4 ）或いはジクロロ
シラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）とアンモニア（ＮＨ3 ）を原
料ガスとして減圧化学気相反応法により成膜する方法が
ある。この時、従来は、原料ガスであるＳｉＨ4 或いは
ＳｉＨ2 Ｃｌ2 とＮＨ3は、シリコン窒化膜の成膜開始
から終了まで常に一定の流量で連続して供給される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体装置の微
細化に伴い、ＤＲＡＭ等の容量絶縁膜の膜厚も必然的に
薄くしなければならなくなってきた。しかし、シリコン
窒化膜は、その膜厚を薄くしていくと、リーク電流の増
加、耐酸化性の低下等の問題が生じてくる。一般に、シ
リコン窒化膜においては、その膜の組成が、化学量論比
（Ｓｉ：Ｎ＝３：４）よりもシリコンが過剰になると、
耐酸化性が悪くなる等、膜質が劣化するために、必要な
容量を得ることが難しくなる。一方、膜成長の初期段階
では、多結晶シリコン膜等の異種類の膜の上にシリコン
窒化膜を成長させるため、その成長が不安定である。そ
のため、従来のシリコン窒化膜の形成方法においては、
成膜の初期段階で、原料ガスのうちのＳｉＨ4 或いはＳ
ｉＨ2 Ｃｌ2 の分解のみで成膜が進行してしまい、化学
量論比に比べてシリコンが多く窒素が少ないシリコン窒
化膜の核が成長する傾向が見られた。従って、シリコン
窒化膜の膜質の劣化は、特に、その最終膜厚が薄くなる
ほどその傾向が顕著であった。
細化に伴い、ＤＲＡＭ等の容量絶縁膜の膜厚も必然的に
薄くしなければならなくなってきた。しかし、シリコン
窒化膜は、その膜厚を薄くしていくと、リーク電流の増
加、耐酸化性の低下等の問題が生じてくる。一般に、シ
リコン窒化膜においては、その膜の組成が、化学量論比
（Ｓｉ：Ｎ＝３：４）よりもシリコンが過剰になると、
耐酸化性が悪くなる等、膜質が劣化するために、必要な
容量を得ることが難しくなる。一方、膜成長の初期段階
では、多結晶シリコン膜等の異種類の膜の上にシリコン
窒化膜を成長させるため、その成長が不安定である。そ
のため、従来のシリコン窒化膜の形成方法においては、
成膜の初期段階で、原料ガスのうちのＳｉＨ4 或いはＳ
ｉＨ2 Ｃｌ2 の分解のみで成膜が進行してしまい、化学
量論比に比べてシリコンが多く窒素が少ないシリコン窒
化膜の核が成長する傾向が見られた。従って、シリコン
窒化膜の膜質の劣化は、特に、その最終膜厚が薄くなる
ほどその傾向が顕著であった。
【０００４】そこで、本発明の目的は、たとえ膜厚が薄
くとも、耐リーク性の高い、良好な特性の窒化膜を形成
することができる半導体装置の製造方法を提供すること
である。
くとも、耐リーク性の高い、良好な特性の窒化膜を形成
することができる半導体装置の製造方法を提供すること
である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上にシリ
コン窒化膜を形成するに当たり、前記半導体基板を収容
した成膜装置内に、一定量のアンモニアガスを連続的に
供給しながら、珪素を構成成分として含む硅素含有ガス
を間欠的に供給する第１の工程と、前記第１の工程後、
前記成膜装置内に、前記一定量のアンモニアガスを連続
的に供給しながら、一定量の前記珪素含有ガスを連続的
に供給する第２の工程とを有する。
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上にシリ
コン窒化膜を形成するに当たり、前記半導体基板を収容
した成膜装置内に、一定量のアンモニアガスを連続的に
供給しながら、珪素を構成成分として含む硅素含有ガス
を間欠的に供給する第１の工程と、前記第１の工程後、
前記成膜装置内に、前記一定量のアンモニアガスを連続
的に供給しながら、一定量の前記珪素含有ガスを連続的
に供給する第２の工程とを有する。
【０００６】本発明の一態様では、前記第１の工程にお
いて間欠的に供給する前記珪素含有ガスの供給量が、前
記第２の工程において連続的に供給する前記珪素含有ガ
スの供給量よりも少ない。
いて間欠的に供給する前記珪素含有ガスの供給量が、前
記第２の工程において連続的に供給する前記珪素含有ガ
スの供給量よりも少ない。
【０００７】本発明の一態様では、前記珪素含有ガス
が、モノシラン及びジクロロシランの少なくともいずれ
かを含むガスである。
が、モノシラン及びジクロロシランの少なくともいずれ
かを含むガスである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図１を参照して本発明をそ
の好ましい実施の形態に従い説明する。
の好ましい実施の形態に従い説明する。
【０００９】図１は、本発明の一実施形態によるシリコ
ン窒化膜の形成方法におけるＮＨ3（図中ａ）とＳｉＨ
2 Ｃｌ2 （図中ｂ）の夫々のガス流量の変化を示してお
り、横軸は時間、縦軸はガス流量を示す。ここで、時刻
ｔ0 からｔ2 までを初期成長過程、時刻ｔ2 以降を通常
成膜過程と呼ぶ。
ン窒化膜の形成方法におけるＮＨ3（図中ａ）とＳｉＨ
2 Ｃｌ2 （図中ｂ）の夫々のガス流量の変化を示してお
り、横軸は時間、縦軸はガス流量を示す。ここで、時刻
ｔ0 からｔ2 までを初期成長過程、時刻ｔ2 以降を通常
成膜過程と呼ぶ。
【００１０】まず、初期成長過程について説明する。シ
リコン窒化膜を成膜すべき半導体基板を成膜装置内に収
容し、図１の時刻ｔ0 に、ＮＨ3 流量７５０ｃｃｍ（図
１のＲ1 ）で供給を開始する。以降、成膜温度は７５０
℃、圧力は排気量を制御し０．５Torrに固定する。時刻
ｔ0 からｔ1 までは、ＮＨ3 のみが供給されているので
シリコン窒化膜は成長しない。次に、時刻ｔ1 におい
て、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 を０．５ｃｃ供給する。このＳｉＨ
2 Ｃｌ2 は、既に供給されているＮＨ3 と反応し基板上
にシリコン窒化膜を成長させる。この時、ＮＨ3 とＳｉ
Ｈ2 Ｃｌ2 を夫々一定の流量で連続的に供給する場合に
比較して、ＮＨ3 を一定の流量供給している中にＳｉＨ
2 Ｃｌ2 を間欠的に供給した方が単位時間当りのＮＨ3
とＳｉＨ2Ｃｌ2 の体積比は大きくなることに加え、成
長したシリコン窒化膜が、次にＳｉＨ2 Ｃｌ2 が供給さ
れるまでの間、ＮＨ3 に曝され、シリコン過剰な部分が
確実に窒化されるため、より化学量論比に近いシリコン
窒化膜が成長する。そして、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 の間欠供給
の周期を２０秒として２０回程度ＳｉＨ2 Ｃｌ2 を供給
することにより（図１のＲ3 ）、基板表面には殆ど化学
量論比と等しい組成比を持つシリコン窒化膜が３〜４Å
程度形成される。
リコン窒化膜を成膜すべき半導体基板を成膜装置内に収
容し、図１の時刻ｔ0 に、ＮＨ3 流量７５０ｃｃｍ（図
１のＲ1 ）で供給を開始する。以降、成膜温度は７５０
℃、圧力は排気量を制御し０．５Torrに固定する。時刻
ｔ0 からｔ1 までは、ＮＨ3 のみが供給されているので
シリコン窒化膜は成長しない。次に、時刻ｔ1 におい
て、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 を０．５ｃｃ供給する。このＳｉＨ
2 Ｃｌ2 は、既に供給されているＮＨ3 と反応し基板上
にシリコン窒化膜を成長させる。この時、ＮＨ3 とＳｉ
Ｈ2 Ｃｌ2 を夫々一定の流量で連続的に供給する場合に
比較して、ＮＨ3 を一定の流量供給している中にＳｉＨ
2 Ｃｌ2 を間欠的に供給した方が単位時間当りのＮＨ3
とＳｉＨ2Ｃｌ2 の体積比は大きくなることに加え、成
長したシリコン窒化膜が、次にＳｉＨ2 Ｃｌ2 が供給さ
れるまでの間、ＮＨ3 に曝され、シリコン過剰な部分が
確実に窒化されるため、より化学量論比に近いシリコン
窒化膜が成長する。そして、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 の間欠供給
の周期を２０秒として２０回程度ＳｉＨ2 Ｃｌ2 を供給
することにより（図１のＲ3 ）、基板表面には殆ど化学
量論比と等しい組成比を持つシリコン窒化膜が３〜４Å
程度形成される。
【００１１】次に、通常成膜過程について説明する。基
板表面がシリコン窒化膜に覆われたら、時刻ｔ2 から約
４〜５分間ＳｉＨ2 Ｃｌ2 を５０ｃｃｍの流量（図１の
Ｒ2）で連続的に供給し、目的の膜厚のシリコン窒化膜
を成長させる。この通常成膜過程における成膜条件は、
従来の方法によるシリコン窒化膜の成膜条件と同等であ
るが、本実施の形態では、初期成長過程で形成された下
地膜がほぼ化学論比の組成のシリコン窒化膜であるため
に、通常成膜過程においても化学量論比とほぼ等しい組
成比を持つシリコン窒化膜が成長し、結果として、化学
量論比とほぼ等しい組成比を持つ５０〜６０Å程度の膜
厚のシリコン窒化膜が形成される。
板表面がシリコン窒化膜に覆われたら、時刻ｔ2 から約
４〜５分間ＳｉＨ2 Ｃｌ2 を５０ｃｃｍの流量（図１の
Ｒ2）で連続的に供給し、目的の膜厚のシリコン窒化膜
を成長させる。この通常成膜過程における成膜条件は、
従来の方法によるシリコン窒化膜の成膜条件と同等であ
るが、本実施の形態では、初期成長過程で形成された下
地膜がほぼ化学論比の組成のシリコン窒化膜であるため
に、通常成膜過程においても化学量論比とほぼ等しい組
成比を持つシリコン窒化膜が成長し、結果として、化学
量論比とほぼ等しい組成比を持つ５０〜６０Å程度の膜
厚のシリコン窒化膜が形成される。
【００１２】このように、基板との界面近傍のシリコン
窒化膜成膜時にのみ間欠的に少しずつＳｉＨ2 Ｃｌ2 供
給し、その後は、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 の供給量を増加して従
来通り連続的に供給することにより、成膜終了まで常に
間欠的にＳｉＨ2 Ｃｌ2 を供給する場合に比し、短時間
で且つ膜質を劣化させることなくシリコン窒化膜を形成
することができる。
窒化膜成膜時にのみ間欠的に少しずつＳｉＨ2 Ｃｌ2 供
給し、その後は、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 の供給量を増加して従
来通り連続的に供給することにより、成膜終了まで常に
間欠的にＳｉＨ2 Ｃｌ2 を供給する場合に比し、短時間
で且つ膜質を劣化させることなくシリコン窒化膜を形成
することができる。
【００１３】なお、上述の例において、初期成長過程で
のＳｉＨ2 Ｃｌ2 の間欠供給量を変えると、それに応じ
て、最適な間欠供給周期が変わる。このように、初期成
長過程での成膜温度、ＮＨ3 流量、圧力、ＳｉＨ2 Ｃｌ
2 の間欠供給の量と周期等の成膜条件や通常成膜過程で
の成膜条件は、成膜装置の種類や成膜条件の各項目の変
化に応じて異なる最適値を有するために、上述の例で示
した値以外の値を取り得る。
のＳｉＨ2 Ｃｌ2 の間欠供給量を変えると、それに応じ
て、最適な間欠供給周期が変わる。このように、初期成
長過程での成膜温度、ＮＨ3 流量、圧力、ＳｉＨ2 Ｃｌ
2 の間欠供給の量と周期等の成膜条件や通常成膜過程で
の成膜条件は、成膜装置の種類や成膜条件の各項目の変
化に応じて異なる最適値を有するために、上述の例で示
した値以外の値を取り得る。
【００１４】また、上述の例では、硅素を含む硅素含有
ガスとしてＳｉＨ2 Ｃｌ2 用いたが、珪素を含む他のガ
ス、例えば、ＳｉＨ4 を用いても殆ど同様である。
ガスとしてＳｉＨ2 Ｃｌ2 用いたが、珪素を含む他のガ
ス、例えば、ＳｉＨ4 を用いても殆ど同様である。
【００１５】更に、シリコン窒化膜は、素子構造が未だ
形成されていない半導体基板の上に直接形成される場合
もあるが、例えば、ＤＲＡＭメモリセルのキャパシタ下
部電極の上に形成される等、多くの場合には、或る程度
素子構造の形成された半導体基板の上に形成される。従
って、本発明において、「半導体基板」と言う語は、或
る程度素子構造の形成された半導体基板をも含めた意に
用いる。
形成されていない半導体基板の上に直接形成される場合
もあるが、例えば、ＤＲＡＭメモリセルのキャパシタ下
部電極の上に形成される等、多くの場合には、或る程度
素子構造の形成された半導体基板の上に形成される。従
って、本発明において、「半導体基板」と言う語は、或
る程度素子構造の形成された半導体基板をも含めた意に
用いる。
【００１６】以上に説明したように、本発明によれば、
リーク電流や耐酸化性の劣化の原因となるシリコン過剰
なシリコン窒化膜の核成長を防ぎ、化学論比に合ったシ
リコン窒化膜を形成することが可能になり、微細化した
半導体装置で必要な容量を確保できる。
リーク電流や耐酸化性の劣化の原因となるシリコン過剰
なシリコン窒化膜の核成長を防ぎ、化学論比に合ったシ
リコン窒化膜を形成することが可能になり、微細化した
半導体装置で必要な容量を確保できる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、たとえ膜厚が薄くと
も、耐酸化性の高い、化学量論比とほぼ等しい組成比の
シリコン窒化膜を形成することができ、微細化が進む半
導体装置で必要な容量を確保することができる。
も、耐酸化性の高い、化学量論比とほぼ等しい組成比の
シリコン窒化膜を形成することができ、微細化が進む半
導体装置で必要な容量を確保することができる。
【図１】本発明の一実施形態によるガス流量の変化を示
すグラフである。
すグラフである。
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板上にシリコン窒化膜を形成す
るに当たり、 前記半導体基板を収容した成膜装置内に、一定量のアン
モニアガスを連続的に供給しながら、珪素を構成成分と
して含む硅素含有ガスを間欠的に供給する第１の工程
と、 前記第１の工程後、前記成膜装置内に、前記一定量のア
ンモニアガスを連続的に供給しながら、一定量の前記珪
素含有ガスを連続的に供給する第２の工程とを有するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記第１の工程において間欠的に供給す
る前記珪素含有ガスの供給量が、前記第２の工程におい
て連続的に供給する前記珪素含有ガスの供給量よりも少
ないこと特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項３】 前記珪素含有ガスが、モノシラン及びジ
クロロシランの少なくともいずれかを含むガスであるこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9610596A JPH09260373A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9610596A JPH09260373A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09260373A true JPH09260373A (ja) | 1997-10-03 |
Family
ID=14156117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9610596A Withdrawn JPH09260373A (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09260373A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6165916A (en) * | 1997-09-12 | 2000-12-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Film-forming method and film-forming apparatus |
| US6455142B1 (en) | 1999-12-17 | 2002-09-24 | Mitsubishi Polyester Film, Llc | Anti-fog coating and coated film |
| JP2002541332A (ja) * | 1999-04-14 | 2002-12-03 | アーサー シャーマン | シーケンシャル化学気相成長法 |
| WO2004008513A1 (ja) * | 2002-07-15 | 2004-01-22 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 |
| JP2014229665A (ja) * | 2013-05-20 | 2014-12-08 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
1996
- 1996-03-26 JP JP9610596A patent/JPH09260373A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8323737B2 (en) | 1996-08-16 | 2012-12-04 | Asm International N.V. | Sequential chemical vapor deposition |
| US6165916A (en) * | 1997-09-12 | 2000-12-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Film-forming method and film-forming apparatus |
| JP2002541332A (ja) * | 1999-04-14 | 2002-12-03 | アーサー シャーマン | シーケンシャル化学気相成長法 |
| JP2011184799A (ja) * | 1999-04-14 | 2011-09-22 | Asm Internatl Nv | シーケンシャル化学気相成長法 |
| US6455142B1 (en) | 1999-12-17 | 2002-09-24 | Mitsubishi Polyester Film, Llc | Anti-fog coating and coated film |
| WO2004008513A1 (ja) * | 2002-07-15 | 2004-01-22 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 |
| JPWO2004008513A1 (ja) * | 2002-07-15 | 2005-11-10 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 |
| US7524766B2 (en) | 2002-07-15 | 2009-04-28 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Method for manufacturing semiconductor device and substrate processing apparatus |
| JP4559223B2 (ja) * | 2002-07-15 | 2010-10-06 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 |
| JP2014229665A (ja) * | 2013-05-20 | 2014-12-08 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
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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: 20030603 |