JPH1161421A - 導電膜の形成方法 - Google Patents

導電膜の形成方法

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JPH1161421A
JPH1161421A JP10175610A JP17561098A JPH1161421A JP H1161421 A JPH1161421 A JP H1161421A JP 10175610 A JP10175610 A JP 10175610A JP 17561098 A JP17561098 A JP 17561098A JP H1161421 A JPH1161421 A JP H1161421A
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conductive film
pressure
film
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JP10175610A
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Binshu An
敏 秀 安
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LG Semicon Co Ltd
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    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 均一性に優れた薄膜の形成方法を提供する。 【解決手段】 導電膜の形成方法において:導電膜のを
付着する工程後に;導電膜を均質化するために、反応ガ
スの非存在下にアニーリングする工程を含む形成方法で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、導電膜の形成方法
に関し、より詳細には、多結晶シリコンをウエハ上に、
例えば蒸着により付着するときなどの薄膜形成の際に、
膜の均一性を向上し得る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】導電膜は、通常、低圧化学気相蒸着(L
PCVD)法により、具体的には反応炉の形状によって
縦形反応炉と横形反応炉とに分類されるCVD装置のう
ち、縦形反応炉を用いて形成されており、下記にその反
応炉について概略説明する。
【0003】上記の縦形反応炉は、図2に示すように、
チャンバー13と、チャンバー13の中央部に装備した
高純度石英材からなる反応管15と、反応管15内のウ
エハを搭載したボート17と、チャンバー13の外壁装
備内の加熱用ヒーティングコイル部19と、チャンバー
13の温度を測定するための縦形反応炉10の片側に装
備された複数の温度センサー21と、を有していた。そ
して、ボート17は4つの部分17a、17b、17
c、17dに区分されているが、これらは物理的に仕切
られた区分ではない。縦形反応炉10を用いて蒸着する
場合、チャンバー13内の温度分布が均一ではないた
め、便宜上、温度分布に応じて4つの部分に区別してい
ることを意味する。上記の温度分布は、通常、次のよう
な平均温度を有している。17a:約570℃、17
b:約567℃、17c:約563℃、そして17d:
約560℃である。
【0004】各温度区分の温度測定のために複数の温度
センサー21を、外壁内の適切な位置にそれぞれ装備
し、温度制御のために加熱用コイル部19がチャンバー
13を取り囲んでいる。
【0005】このように構成した縦形反応炉を用いる、
従来の薄膜形成方法を、図3(A)及び(B)に基づき
説明する。複数のウエハを搭載したボート17を反応管
15にローディングする初期工程S0、減圧工程S1、
蒸着工程S2、パージ工程S3、そして昇圧工程S4を
順に行う。
【0006】減圧工程(S1)では、チャンバー13を
窒素置換し、その後、再度排気することにより、チャン
バー内の不要ガスを排除する。減圧は、温度570℃を
維持して100〜110分間かけて、チャンバー13の
圧力を760Torr(大気圧)から90Paまで減圧する。
蒸着工程(S2)では、導電膜を蒸着するためにチャン
バー13の下部から反応管15に反応ガスとしてPH3
及びSiH4を注入するが、このとき、温度570±1
0℃及び圧力950Paを維持する。工程(S2)の所要
時間は、蒸着する膜の厚さに依存し、通常、約20分〜
2時間である。パージ工程(S3)では、蒸着工程(S
2)で発生した有毒ガスをチャンバー外に排出するため
にチャンバー13を高真空(10- 1〜10- 5Pa)程度ま
で排気し、次いでN2ガスを注入し、さらに排気し、次
いで窒素置換後に、再度排気して、有毒ガスを確実に除
去する。工程(3)では、チャンバー13の内部圧力
は、90Paから高真空間を往復する。続いて、昇圧工程
(S4)では、チャンバー13の圧力を大気圧まで昇圧
させることにより、従来は導電膜の形成を終了してい
た。
【0007】上述のように、従来のLPCVD法では、
蒸着ガスがチャンバーの下部から注入するため、蒸着ガ
スが反応管の下部では粗密に分布するが、上部では相対
的に薄い濃度に分布するため、反応管の下部から上部で
は蒸着膜の厚さが変化する。そのため、蒸着膜の厚さを
均一にするために、前記反応管の下部の温度を上部より
約10℃程度低くして蒸着工程を行い、必要な温度調節
はチャンバーの外壁に装備した加熱コイル及び各温度セ
ンサーの作用により行っていた。
【0008】しかしながら、このような従来の導電膜の
形成方法では、蒸着厚の均一性を確保するための上記の
ような温度調節も、17a部分はほぼ結晶質の膜、17
b及び17c部分は結晶質と非晶質とが均衡に分布する
蒸着膜、17d部分はほぼ非晶質の蒸着膜が形成すると
いう欠点があった。
【0009】蒸着工程を施した後、膜質の信頼性を向上
させるために熱処理工程を施すようになっているが、前
記のような膜質の差により熱処理中に非晶質膜は膜質厚
さが大きく減少するのに対し、結晶質膜の膜質厚さの減
少は微細であるため、各部分の膜質の厚さが異なって形
成され、抵抗などの性質の差を生ずるという問題点があ
った。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
ような従来の問題を鑑み、膜を、例えばLPCVD装置
の反応炉内で蒸着などにより付着する際に、パージ工程
を行うとともに、軽い熱処理(アニーリング)を行うこ
とにより、均一性の高い膜を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、導電膜
の形成方法において:導電膜を付着する工程後に;導電
膜を均質化するために、反応ガスの非存在下にアニーリ
ングする工程を含んでいる。
【0012】導電膜の形成方法において: 1)チャンバー13内の圧力を減圧する工程; 2)前記チャンバー13内に反応ガスを注入し、導電膜
を蒸着する工程; 3)前記蒸着工程で発生する有毒ガスをパージする工
程;そして 4)前記パージ工程とともに始める、大気圧へ圧力が回
復するまでアニーリングする工程を順次行うことが好ま
しい。
【0013】前記反応ガスが、PH3又はBF2のいずれ
かをSiH4と組み合わせた混合ガス、すなわちPH3
SiH4又はBF2とSiH4のいずれかの組み合わせで
あることが好ましい。
【0014】工程(4)では、工程チャンバー内の温度
を約10〜20℃昇温して、アニーリングすることが好
ましい。工程(4)では、昇温速度は、8℃/minである
ことが好ましい。アニーリング時間は、1時間であるこ
とが好ましい。
【0015】工程(4)では、アニーリング温度は、5
90±10℃であることが好ましい。
【0016】工程(2)において、チャンバー内温度
が、570±10℃であることが好ましい。
【0017】チャンバー13と、前記チャンバー13の
内部中央に装備した反応管と、その中に4個の熱的区分
に分かれる、ウエハを搭載したボートと、前記チャンバ
ー13の外壁に加熱用ヒータと、を含むホットウォール
式縦形CVD装置を用いる、導電膜の形成方法におい
て: 1)チャンバー13内の圧力を減圧する工程; 2)前記チャンバー13内に反応ガスを注入し、導電膜
を蒸着する工程; 3)前記蒸着工程で発生する有毒ガスをパージする工
程;そして 4)前記パージ工程とともに始める、大気圧へ圧力が回
復するまでアニーリングする工程を順次行うことが好ま
しい。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の例に基づ
き、詳細に説明する。図1は、本発明の形成方法の各工
程昇降温プロファイルであり、圧力の経時変化は従来法
のそれと同様であるため、図を省略している。
【0019】初期工程(S0)として、図2に示すチャ
ンバー13内の反応管15の中に、複数のウエハ(図示
していない)を搭載したボート17をローディングす
る。チャンバー13の初期条件は、圧力760Torr、温
度570±10℃である。さらに、ボート17内の温度
分布によって、便宜上、区分して言及する4つの部分、
17a、17b、17c及び17dの温度条件の温度条
件を、570±10℃の範囲内で蒸着ガスの濃度と膜厚
を制御するため、それぞれ別個に調節する。その理由
は、減圧工程(S1)及び蒸着工程(S2)で、チャン
バー13の下端から反応管15に注入するガスの流れに
多く依存している、ボート17の各部分に蒸着する導電
膜の蒸着特性を制御するためである。次いで、減圧工程
(S1)では、圧力を760Torrから90Paまで減圧す
るが、温度は初期工程(S0)と同様に維持し、工程時
間は約100〜110分である。次いで、蒸着工程(S
2)では、ウエハ上に導電膜を蒸着するために、減圧工
程(1)と同様の温度及び圧力条件下に、チャンバー1
3の下端から反応管15にPH3とSiH4又はBF2
SiH4からなる反応ガスを注入する。また、工程時間
は所望する導電膜の蒸着厚さにより異なるが、通常、2
0分〜2時間である。次いで、パージ工程(S3)で
は、蒸着工程(S2)で発生した有毒ガスを外部に排出
するためにチャンバー13を排気して、ほぼ真空状態に
し、さらにN2ガスを注入後、再び排気して、有毒ガス
を除去する。このとき、チャンバー13の内部圧力は、
90Paと高真空の間を往復する。次いで、アニーリング
工程(S4)では、チャンバー13の圧力を大気圧まで
昇圧させる過程中、チャンバー13の内部温度も同時に
上昇させて、ボート17の各ウエハ上に蒸着した導電膜
を軽くアニーリングする。このとき、チャンバー13内
の環境を昇温速度8℃/minで温度580℃〜600℃に
する。ボート17の各区分の温度上昇は次のようにな
る。17aは570℃→580℃に、17bは567℃
→580℃に、17cは563℃→583℃及び17d
は560℃→583℃まで、8℃/minの昇温速度で温度
が上昇する。温度安定化工程及び熱処理が終了するま
で、約1時間程度の工程である。
【0020】
【発明の効果】本発明の形成方法によれば、蒸着工程
後、チャンバー温度を上昇させて膜全体に熱処理を施
し、非晶質の膜質をほぼ均一に形成し得るため、膜質の
収縮がほとんど生じない。また、膜質を結晶化して面抵
抗を減少し得、さらに、導電膜が均一に付着するため、
薄膜の均一性に対する信頼性を向上し得るという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の形成方法の各工程昇降温プロファイル
である。
【図2】LPCVDに用いる反応炉の概略構造を示す縦
断面図である。
【図3】従来の導電膜形成方法における各工程の温度及
び圧力の変化を示すグラフであり、(A)は昇降温プロ
ファイル、(B)は圧力の経時変化の対数グラフであ
る。
【符号の説明】
10:反応炉 13:チャンバー 15:反応管 17:ボート 19:ヒーティングコイル部、加熱用ヒータ部 21:温度センサー S0:初期工程 S1:減圧工程 S2:蒸着工程 S3:パージ工程 S4:アニーリング工程

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電膜の形成方法において:導電膜を付
    着する工程後に;導電膜を均質化するために、反応ガス
    の非存在下にアニーリングする工程を含むことを特徴と
    する方法。
  2. 【請求項2】 導電膜の形成方法において: 1)チャンバー13内の圧力を減圧する工程; 2)前記チャンバー13内に反応ガスを注入し、導電膜
    を蒸着する工程; 3)前記蒸着工程で発生する有毒ガスをパージする工
    程;そして 4)前記パージ工程とともに始める、大気圧へ圧力が回
    復するまでアニーリングする工程を順次行うことを特徴
    とする、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記反応ガスが、PH3又はBF2のいず
    れかをSiH4と組み合わせたガスである、請求項1又
    は2記載の方法。
  4. 【請求項4】 工程(4)では、チャンバー内の温度を
    約10〜20℃昇温して、アニーリングする、請求項1
    〜3記載の方法。
  5. 【請求項5】 工程(4)では、昇温速度が8℃/minで
    あり、アニーリング時間が1時間である、請求項1〜4
    記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記工程(2)では、チャンバー内温度
    が、570±10℃である、請求項1〜5記載の方法。
  7. 【請求項7】 チャンバー13と、前記チャンバー13
    の内部中央に装備した反応管と、その中に4個の熱的区
    分に分かれる、ウエハを搭載したボートと、前記チャン
    バー13の外壁に加熱用ヒータと、を含むホットウォー
    ル式縦形CVD装置を用いる、導電膜の形成方法におい
    て: 1)チャンバー13内の圧力を減圧する工程; 2)前記チャンバー13内に反応ガスを注入し、導電膜
    を蒸着する工程; 3)前記蒸着工程で発生する有毒ガスをパージする工
    程;そして 4)前記パージ工程とともに始める、大気圧へ圧力が回
    復するまでアニーリングする工程を順次行うことを特徴
    とする、請求項1又は3〜6記載の方法。
JP10175610A 1997-07-02 1998-06-23 導電膜の形成方法 Pending JPH1161421A (ja)

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