JPS62208637A - 気相成長方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 方 この発明は半導体の気相成長１法、特にモノシランをシ
リコン源とした酸化シリコン膜を形成する気相成長方法
に関するものである。

従来の技術 従来、半導体の気相成長方法としてはコールドウオール
型の常圧気相成長力法と、ホットウォール型の減圧気相
成長方法があった。両タイプとも量産可能なように、一
度に多数のウェハに膜を形成するバッチ処理方式であっ
た。しかし近年のウェハの大径化に伴い、前者では、装
置が大型化し、膜形成面積が増大するため膜厚の均一性
確保が困難に在るという欠点があり、寸だ集積回路の微
細化が進むにつれ、段差被覆特性が問題となってきた。

後者の減圧気相成長方法に関しても、ウェハの大径化に
伴う装置の大型化、更に当初減圧気相成長方法は反応ガ
スの拡散が良好なことから均一性のよい膜が形成できる
と考えられたが、特に酸化シリコン膜については膜厚の
均一性確保が難しく、反応ガスの供給手段等の工夫が必
要となっているのが実状であった。

そこでこのようにウェハが大径化した場合でも、装置が
さほど大型化せず、均一な膜が効率的に形成する手段と
して枚葉処理方式が注目されてきている。このような気
相成長装置は、たとえば特開昭５９−２２２９２２号公
報に示されている。この３、、− 場合、バッチ処理方式と同等以上の処理能力を確保する
ためには、ウェハ１枚当りの処理時間を短縮することが
要求され、とのためには成長速度を向上する必要がある
。成長速度を高速化するには、反応ガスの分圧、あるい
は成長温度を高くするとともに、気相中の反応を抑制す
ることが重曹である。こ才１らを達成するにはホットウ
ォール型に比べてコールトウ４−ル型が重重しく、常圧
式に比べて減圧式の方が適している。

発明が解決しようとする問題点 とのような構成の枚葉式減圧気相成長装置において、酸
化シリコン膜の成長を試みたところ、キャリアガスに窒
素を使用した場合、膜厚の均一性が悪く、成長速度の再
現性の乏しい膜しか形成されなかった。さらに研究をか
さねたところキャリアガスに一定量以上のヘリウムを使
用することにより、均一性、再現性及び膜質のすぐれた
高い成長速度の酸化シリコン膜を形成できることが判明
した。しかしながら、ヘリウムは窒素に比べて非常に高
価であり、従ってヘリウムの大量使用は経済的に問題が
ある。

そこで本発明の目的は膜厚均一性の良好な膜を経済的に
形成し、かつ膜の成長速度を向上させることにより処理
能力のすぐれた気相成長方法を提供することにある。

問題点を解決するだめの手段 本発明者らは上記問題点を解決するため詳細に検ｉ１を
おこなった結果、キャリアガスにヘリウムと窒素との混
合ガスを用いても、その混合比を限定することにより実
用上何ら問題のない膜厚の均一性、再現性および膜質を
有する高成長速度の酸化シリコン膜を形成できることを
見い出した。す力わち本発明はキャリアガス全流用に対
するヘリウムの流量比を０．２より大きくすることを特
徴とする。

作　　用 本発明は上記の如くキャリアガスにヘリウムと窒素の混
合ガスを用いることによりヘリウムの使用量を低減して
も膜厚均一性、再現性さらに膜質のすぐれた酸化シリコ
ン膜を形成することができＩ８− 経済的でしかもウエノ・等の枚葉処理を高能率で行なう
ことができるのである。

実施例 以下本発明の一実施例の気相成長方法について図面を参
照しながら説明する。第２図は本実施例で使用した気相
成長装置の概略図を示したもので、反応室Ａは内部に水
冷溝（図示せず）が施されたステンレスよりなる壁面部
材１と、上部に設けた透明石英プレート２から構成され
ている。この透明石英プレート２は０リング等の既知の
ガスシール手段で上記壁面部材１に固定されている。反
応室の内部にはウエノ・３を載置するＳｉｃでコーティ
ングされたグラファイトよりなるサセプタ４が設置され
ており、反応室Ａの外部上方にはサセプタ４と対面した
位置に赤外線ランプ５と反射鏡６からなる加熱ブロック
が取り付けである。ガス供給はモノシランを流量計７を
使って制御し、キャリアガスである窒素及びヘリウムを
、それぞれの流量計８，９で流量制御した後混合し、流
量計１゜で制御した酸素と別々のガス供給管を通して反
応室Ａの側面に設けたガス混合室１１に導入し予め混合
した後、ガス混合室１１からのびた石英製のガス供給ノ
ズル１２でウェハ２上に噴出させる。

ガスの排気は反応室Ａ内のガス混合室１１とサセプタ４
をはさんで対面する位置にガス排気口１３を設け、これ
に連結したロータリポンプ１４で排気し排ガス処理装置
１５を通した後大気へ放出する。反応室への圧力は圧力
計１６で圧力を読みながら排気弁１７の開閉により調整
する。

このような構成の気相成長装置を使って、酸化シリコン
膜を成長させた。まずウェハ３をサセプタ４の上面に載
置し、赤外線ランプ５によりウェハ温度を３５０〜４５
０℃に設定した。ついで流量側８，９によりキャリアガ
スとしての窒素とヘリウムを所定の割合で合計流量５　
ｌ！／ｍｉｎで供給し、ロータリポンプ１４を始動して
反応室内圧力を６Ｔｏｒｒに調整した。この状態で６分
はど放置した後に、流量計７，１０を通してモノシラン
を７０ｃｃ／ｍｌｎ＋酸素を４００　ｃｃ／ｍｉ　ｎの
割合で供給し２分間成長を行なった。キャリアガスであ
る窒素と７、、。

ヘリウムの割合を変化させてみると第１図のグラフに示
したように成長速度及び膜厚均一性と流量比の関係が得
られた。この図より明らかなように窒素のみをキャリア
ガスに使用すると成長速度も遅く、膜厚も非常にばらつ
いていることがわかる。

し７かし、ヘリウムの割合を０．２より大きくするとヘ
リウムのみを用いた場合とほぼ同等の成長速度及び膜厚
均一性が得られることがわかる。また、屈折率、エツチ
ング速度等の膜質に関しても窒素とヘリウムの混合ガス
を使用した場合、ヘリウムだけの場合と大差ないことが
わかった。

なお、本実施例においてはリンもしくはボロン等を含捷
ないノンドープの酸化シリコン膜について説明したがホ
スフィン等をモノシランと同時に反応室に供給し、リン
等をドープした酸化シリコン膜の形成にも同様の効果が
ある。

捷だ、本実施例では枚葉処理方式の装置に適応したがバ
ッチ処理方式の気相成長装置にも適応範囲を広げること
は可能である。

発明の効果 以−１−のように本発明はキャリアガスとして、ヘリウ
ムの割合が０．２以上のヘリウムと窒素の混合ガスを使
用することにより経済的に膜厚均一性良好な酸化シリコ
ン膜を高成長速度で形成することができ、その効果は大
きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は（ヘリウム）／（窒素上ヘリウム）流量比に対
する成長速度及び膜厚均一性を示す図であり、第２図は
本発明の一実施例に使用した気相成長装置の概略図であ
る。 ３・・・・ウェハ、４・・・・・・サセプタ、６・・・
・・・赤外線ランプ、Ａ・・・・・・反応室。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名需Ｗ
！！　省　１ヂ　り

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. モノシランと酸素、もしくは前記以外にホスフィンある
   いはジボランを含む反応ガスとキャリアガスを減圧状態
   にある反応室内に供給し、３５０〜４５０℃に加熱した
   ウェハ上で化学反応させることにより酸化シリコン膜を
   形成する気相成長方法において、キャリアガスにヘリウ
   ムと窒素の混合ガスを使用し、キャリアガス全流量に対
   するヘリウムの流量比を０．２より大きくすることを特
   徴とする気相成長方法。