KR19990006994A - Growth method and CVD apparatus of polycrystalline silicon film - Google Patents

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아끼오 다니까와
다이시 구보따
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가네꼬 히사시
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Abstract

본 발명에는 가공성, 확산특성 그리고 막 표면과 계면의 러프니스(roughness)와 같이 많은 인자의 최적화를 가능케 하는, 다결정 실리콘막의 성장방법과, 상기 성장방법의 효율적이며 신속한 실시를 위한 CVD 장치가 개시되어 있다.The present invention discloses a method for growing a polycrystalline silicon film, which enables optimization of many factors such as processability, diffusion characteristics, and roughness of the film surface and interface, and a CVD apparatus for efficient and rapid implementation of the growth method. have.

다결정 실리콘막의 성장방법은 성장개시점으로부터 소정의 시간이 경과된 후에 그 시작온도보다 높은 소정의 온도까지 막형성 온도를 높이는 단계, 또는 막성장이 계속되는 동안, 막형성온도 상승을 낮은 온도로부터 반복하여 소정의 막두께까지 막을 성장시키는 단계를 포함하며, CVD 장치는, 열원인 히터와 기판 사이에 삽입가능한 가동식 열방사차단판 또는 관이 구비되어있다.The method of growing a polycrystalline silicon film includes raising the film forming temperature to a predetermined temperature higher than its starting temperature after a predetermined time has elapsed from the start of growth, or repeatedly increasing the film forming temperature from a low temperature while film growth is continued. Growing a film to a predetermined film thickness, wherein the CVD apparatus is provided with a movable heat shield plate or tube that can be inserted between the heater and the substrate as a heat source.

Description

다결정 실리콘막의 성장방법 및 CVD장치Growth method and CD device of polycrystalline silicon film

본 발명은 다결정 실리콘막의 성장방법 및 성장방법에서 사용하는 CVD 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method of growing a polycrystalline silicon film and a CVD apparatus used in the growing method.

LSI 와 같은 반도체 디바이스에 사용될 수 있는 비정질 절연막상의 다결정 실리콘(이하 poly-Si 로 서술됨)막은 화학기상증착(CVD)법에 의해 성장되고 증착될 수 있다. 그러나 종래의 막성장은 성장중의 막성장 조건을 일정하게 유지시키며 이루어져 왔다.A polycrystalline silicon (hereinafter referred to as poly-Si) film on an amorphous insulating film that can be used for semiconductor devices such as LSI can be grown and deposited by chemical vapor deposition (CVD). However, the conventional film growth has been made while keeping the film growth conditions constant.

또한, 막성장에 사용되어지는 종래의 CVD 장치는 온도변화에의 대응이 느리고, 박막성장과정중에 막성장 조건의 변화와, 막형성과정중에 막형성 조건의 반복적 변화가 어렵다.In addition, the conventional CVD apparatus used for film growth is slow in response to temperature change, and it is difficult to change the film growth conditions during the thin film growth process and to repeatedly change the film forming conditions during the film formation process.

최근의 LSI 의 소형화에 따라 poly-Si 막의 계면과 표면의 러프니스(roughness)와 불순물(dopant)의 농도분포가 좀더 정확하고 세밀하게 조절될 필요성이 제기되고 있으며, 일정한 성장조건하의 종래 막형성 기술로는 막에 요구되는 가공성, 확산특성, 막의 표면과 계면의 러프니스와 같은 많은 인자를 최적화 하기가 불가능하다.With the recent miniaturization of LSI, there is a need to adjust the concentration distribution of roughness and dopant on the interface and surface of poly-Si film more precisely and precisely. Furnace is unable to optimize many factors such as processability, diffusion properties, and roughness of the surface and interface of the membrane.

본 발명의 제 1 목적은 가공성, 확산특성, 표면과 계면의 러프니스(roughness)와 같은 많은 인자의 최적화를 가능케하는 다결정 실리콘(poly-Si)막의 성장방법을 제공하는 것이다.It is a first object of the present invention to provide a method for growing a polycrystalline silicon (poly-Si) film which enables optimization of many factors such as workability, diffusion characteristics, roughness of surfaces and interfaces.

본 발명의 제 2 목적은 상기 성장방법의 효과적이고 신속한 실시를 위한 CVD 장치를 제공하는 것이다.It is a second object of the present invention to provide a CVD apparatus for effective and rapid implementation of the growth method.

도 1 은 본 발명의 실시예 1을 설명하기 위한 계략도로, (a)는 성장온도 510 ℃ 에 있어서의 막성장 상태, (b)는 성장온도 510 내지 620 ℃ 에 있어서의 막성장 상태, (C)는 최종 시점에서의 막성장 상태를 나타낸다.1 is a schematic diagram for explaining the first embodiment of the present invention, (a) is a film growth state at the growth temperature of 510 ℃, (b) is a film growth state at the growth temperature of 510 to 620 ℃, (C ) Represents the film growth state at the end point.

도 2 는 종래기술 설명을 위한 계략도이다.Figure 2 is a schematic diagram for explaining the prior art.

도 3 은 본 발명의 반응관식 감압 CVD 장치를 설명하기 위한 계략도이며, (a)는 열방사차단관이 균열대를 피하는 위치에 설치된 상태, (b)는 열방사차단관이 균열대를 덮는 위치에 설치된 상태를 나타낸다.Figure 3 is a schematic view for explaining the reaction tube pressure-sensitive CVD apparatus of the present invention, (a) is a state in which the thermal radiation shielding tube is installed in a position to avoid the cracks, (b) the thermal radiation shielding tube covers the cracking zone Indicates a state installed at the location.

도 4 는 본 발명의 이면히터형 초고진공 CVD 장치를 설명하기 위한 계략도로, (a)는 열방사차단판이 기판을 피하는 위치에 설치된 상태, (b)는 열방사차단판이 기판을 덮는 위치에 설치된 상태를 나타낸다.4 is a schematic view for explaining a back heater type ultra-high vacuum CVD apparatus of the present invention, (a) is a state in which the thermal radiation shielding plate is avoided the substrate, (b) is a position in which the thermal radiation shielding plate covers the substrate Indicates the state.

도 5 는 종래의 반응관식감압 CVD 장치를 설명하기 위한 계략도이다.5 is a schematic view for explaining a conventional reaction tube pressure reduction CVD apparatus.

* 도면의주요부분에대한부호의설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawing

1 : 기판 10 : 히터1 substrate 10 heater

3 : a-Si 11 : 균열대3: a-Si 11: crack zone

4 : poly-Si I 13 : 반응관4: poly-Si I 13: reaction tube

5 : 전이층 14 : 열방사차단관5: transition layer 14: thermal radiation shielding tube

6 : poly-Si II 15 : 열방사차단판6: poly-Si II 15: thermal radiation shielding plate

본 발명의 다결정 실리콘(poly-Si)막의 성장방법은 비정질 절연막등의 기판상에 CVD 법에 의해 다결정 실리콘막을 성장시키는 다결정실리콘막의 성장방법으로서, 상기 방법은 성장 개시점으로부터 소정의 시간이 경과된 후, 시작온도보다 높은 소정의 온도까지 막형성온도를 상승시키는 단계, 또는 막성장을 계속 진행하면서, 저온으로부터 막형성온도를 상승시키는 조작을 반복함으로써, 막을 소정의 두께까지 성장시키는 단계로 구성된 다결정 실리콘막의 성장방법이다.A method of growing a polycrystalline silicon (poly-Si) film of the present invention is a method of growing a polycrystalline silicon film in which a polycrystalline silicon film is grown by a CVD method on a substrate such as an amorphous insulating film. Thereafter, the polycrystal comprises a step of raising the film forming temperature to a predetermined temperature higher than the start temperature, or growing the film to a predetermined thickness by repeating the operation of raising the film forming temperature from a low temperature while continuing the film growth. It is a growth method of a silicon film.

본 발명의 CVD 장치는, 상기 성장방법의 효과적이고 신속한 실시를 위한 장치이며, CVD 법에 의해 기판상에 보다 얇은 막을 증착시키기 위한 장치로서, 열원인 히터와 기판사이에 삽입가능한 가동식 열방사차단판 또는 관이 구비되어 있다.The CVD apparatus of the present invention is an apparatus for effective and rapid implementation of the growth method, and is an apparatus for depositing a thinner film on a substrate by the CVD method, and is a movable thermal radiation shield plate which can be inserted between a heater as a heat source and the substrate. Or a tube is provided.

비정질층상에 CVD 법으로 성장된 실리콘 막은 성장온도에 따라 poly-Si 또는 a-Si 가 된다. 열처리에 의해 a-Si 막을 결정화 시킴으로써 얻어지는 poly-Si 는 그레인의 배향이나 직경에 있어서 시작점에서부터 poly-Si 막으로 성장된 막과는 차이가 있다. 더군다나, 시작점에서부터 poly-Si 막으로써 성장된 막에서 그레인들의 배향과 직경은 성장조건들에 의존한다. 본 발명의 방법에서는, 그러한 변화를 실제적으로 poly-Si 막의 깊이방향으로 일으킴으로써, 가공성, 확산특성, 표면과 계면의 러프니스와 같은 많은 인자의 최적화가 poly-Si 막에서 실현될 수 있다. 이 방법에 의하면, 막형성 온도를 저온으로부터 상승시키는 조작을 반복하여 막을 형성시키면, 상기 변화를 복잡하게 poly-Si 막의 깊이방향으로 일으키는 것이 가능하다.The silicon film grown by CVD on the amorphous layer becomes poly-Si or a-Si depending on the growth temperature. The poly-Si obtained by crystallizing a-Si film by heat treatment is different from the film grown from the starting point in the grain orientation and diameter. Furthermore, the orientation and diameter of the grains in the film grown as a poly-Si film from the starting point depend on the growth conditions. In the method of the present invention, by causing such a change substantially in the depth direction of the poly-Si film, optimization of many factors such as workability, diffusion characteristics, roughness of the surface and the interface can be realized in the poly-Si film. According to this method, if the film is formed by repeating the operation of raising the film forming temperature from a low temperature, it is possible to cause the above change in the depth direction of the poly-Si film.

상기된 막형성조건들의 변화, 특히 막성장온도의 변화를 CVD 장치로 온도균일성을 손상하지 않고 신속히 일으키기 위해서, 열원인 히터와 기판사이에 열방사차단관이나 판을 삽입할 수 있으며, 그로인해 히터로부터의 열방사를 즉시 차단할 수 있다. 즉, 막성장온도변화를, 열방사차단관이나 판이 히터와 기판 사이에 구비되어 있는 CVD 장치에 의해 효과적으로 실현할 수 있다.In order to promptly change the above-mentioned film forming conditions, in particular, the film growth temperature, without impairing the temperature uniformity with the CVD apparatus, a thermal radiation shielding tube or plate can be inserted between the heater and the substrate as a heat source. The heat radiation from the heater can be cut off immediately. That is, the film growth temperature change can be effectively realized by the CVD apparatus in which the thermal radiation shield tube or the plate is provided between the heater and the substrate.

본 발명에 따르는 방법의 바람직한 실시형태의 예를 들면, 비정질 실리콘 성장조건 또는 다결정 실리콘의 성장조건인, 낮은 성장온도(기판온도)에서, 막성장 시작점으로부터 1 nm 또는 그 이상으로 막이 증착되는 일정한 시간동안 막을 성장시키고, 막성장을 계속 진행하면서 성장온도(기판온도)를 다결정 실리콘 성장조건인, 보다 고온으로 즉시 또는 연속적으로 변화시켜 소정의 막두께 까지 막을 성장시킨다.In a preferred embodiment of the method according to the invention, for example, at a low growth temperature (substrate temperature), which is an amorphous silicon growth condition or a growth condition of polycrystalline silicon, a constant time for the film to be deposited at 1 nm or more from the film growth start point. While the film is grown, the film is grown to a predetermined thickness by immediately or continuously changing the growth temperature (substrate temperature) to a higher temperature, which is a polycrystalline silicon growth condition, while continuing the film growth.

다른 바람직한 실시예에 따르면, 상기된 고온에서의 막성장이 소정의 막두께에 이르렀을 때, 막성장을 계속 진행하면서, 성장온도(기판온도)를 비정질 실리콘 성장조건 또는 다결정 실리콘 성장조건인, 보다 저온으로 즉시 또는 연속적으로 변화시킨 후, 소정의 막두께에 이를때 까지 저온에서 막을 형성시킨다. 그후, 상기된 고온에서의 막 형성이 소정의 두께에 이를때 까지 다시 행해진다. 막형성온도를 저온으로부터 상승시키는 조작은 필요에 따라 수회 반복될 수 있다.According to another preferred embodiment, when the film growth at a high temperature described above reaches a predetermined film thickness, while the film growth is continued, the growth temperature (substrate temperature) may be amorphous silicon growth condition or polycrystalline silicon growth condition. After immediate or continuous change to low temperature, the film is formed at low temperature until the desired film thickness is reached. Then, the film formation at the high temperature described above is performed again until the predetermined thickness is reached. The operation of raising the film forming temperature from a low temperature can be repeated several times as necessary.

본 발명의 방법의 또다른 실시형태로는, 상기된 막성장을 계속 진행하면서, 막성장 개시점으로부터 소정시간의 경과후에 막형성 원료개스의 유량을 막성장시의 초기 유량과는 다른 유량으로 변화시키거나 또는 그러한 유량변화를 반복하고, 이러한 조작을 상기 저온으로부터 막형성온도를 상승시키는 조작과 병용함으로써 소정의 막두께에 이를 때 까지 막을 성장시킨다.In another embodiment of the method of the present invention, the flow rate of the film-forming raw material gas is changed to a flow rate different from the initial flow rate at the time of film growth after the predetermined time has elapsed from the film growth start point while continuing the film growth described above. The film is grown until a predetermined film thickness is achieved by repeating such a flow rate change or by repeating such an operation and increasing the film forming temperature from the low temperature.

본 발명의 CVD 장치의 바람직한 실시형태의 예를들면, 반응관식 LP-CVD 장치의 경우, 히터와 반응관 사이에 공간이 형성되며, 예를들어 탄탈륨(tantalum)제의 가동식 열방사차단관을 설치한다. 이 장치를 이용하여 상기 본 발명방법을 실시하는 경우, 차단관은, 막성장 개시 시에는, 막형성 지점인 균열대를 덮는 위치에 놓여지며, 소정시간 경과후에 막형성 온도를 급격히 상승시킬 필요가 있을 때에는, 차단관의 위치를 균열대를 피하는 위치에 놓여지도록 위 또는 아래로 이동시킨다. 저온으로부터 막형성온도를 상승시키는 조작을 되풀이 함으로써 막을 형성할 필요가 있을 때에는 그러한 온도상승은 차단관의 이동을 반복함으로써 신속히 실행될 수 있다.In the preferred embodiment of the CVD apparatus of the present invention, for example, in the case of the reaction tube LP-CVD apparatus, a space is formed between the heater and the reaction tube, and for example, a movable thermal radiation shield tube made of tantalum is provided. do. When the method of the present invention is carried out using this apparatus, the blocking tube is placed at a position covering the crack zone, which is the film forming point, at the start of film growth, and it is necessary to sharply increase the film forming temperature after a predetermined time. If present, the position of the barrier pipe is moved up or down to be in a position to avoid cracks. When it is necessary to form a film by repeating the operation of raising the film forming temperature from a low temperature, such temperature increase can be promptly performed by repeating the movement of the blocking tube.

또한, 예컨대, 본 발명장치가 이면 히터형의 UHV-CVD 장치인 경우에는, 히터와 기판사이에 가동식 열방사차단판을 설치한다. 이 장치를 이용하여 상기 본 발명방법을 실시하는 경우, 막성장 개시 시에는, 기판을 덮는 위치에 차단판을 위치시키고 소정의 시간이 경과한 후, 기판을 피하는 위치로 차단판을 이동시킴으로써 막형성 온도를 신속히 상승시킬 수 있다. 차단판의 위치를 반복적으로 이동시킴으로써, 저온으로부터 막형성온도를 상승시키는 조작을 되풀이 할 수 있다.For example, when the apparatus of the present invention is a back heater type UHV-CVD apparatus, a movable thermal radiation shielding plate is provided between the heater and the substrate. In the case of carrying out the method of the present invention using this apparatus, at the start of film growth, the film is formed by placing the blocking plate at a position covering the substrate and moving the blocking plate to a position avoiding the substrate after a predetermined time elapses. The temperature can rise quickly. By repeatedly moving the position of the blocking plate, the operation of raising the film forming temperature from the low temperature can be repeated.

본 발명의 CVD 장치를 이용하여, 막성장 개시 시에는 poly-Si 막을 성장시키고, 소정시간 경과후, 막형성 온도를 효과적이고 신속히 낮추어, 그 위에 a-Si 막을 성장시키는 것은 용이하게 이해될 수 있다.Using the CVD apparatus of the present invention, it can be easily understood that a poly-Si film is grown at the start of film growth, and after a predetermined time, the film formation temperature is effectively and quickly lowered to grow an a-Si film thereon. .

이하에 본 발명의 자세한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a detailed embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

실시예 1Example 1

우선, 종래의 감압 CVD 장치를 이용하여 본 발명방법을 실시한 예가한 실시예로 설명될 것이다.First, an example of carrying out the method of the present invention using a conventional reduced pressure CVD apparatus will be described as an exemplary embodiment.

Si 기판(1)의 표면상의 SiO2막(2)위에, 실란(silane)의 유량은 800 sccm, 막형성 온도는 510 ℃ 인 조건하에서 막성장이 시작되었다(도 1(a) 참조). 5분 경과후에, 실란유량 300 sccm, 막형성온도 620 ℃ 의 조건으로 다시 설정되며, 약 20분 후에 실제 성장온도가 620 ℃에 이른다(도 1 (b) 참조). 조건을 실란유량이 640 sccm, 막형성온도 620 ℃로 유지하면서, 막성장을 30분동안 계속하여서 막 형성을 완료한다(도 1 (c) 참조). 상기의 단계에서, 온도가 510 ℃일 때, a-Si 막(3)은 두께 10 nm 로 증착되었으며(도 1(a) 참조), 온도상승 동안 a-Si 막이 결정화되어, 전이층(5)이 증착되었다(도 1(b) 참조). 620 ℃에서 30분간 막성장이 계속된 최종시점에서, 도 1 (c)에 도시된 바와 같이, 300 nm 두께의 poly-Si 막(poly-Si I 막(4) + 전이층(5) + poly-Si II 막(6)) 이 형성되었다. 즉, 형성된 poly-Si 막들(4+5+6)에는, 200 ∼250 nm 의 깊이에 전이층(5)이 존재하며, 전이층 아래와 위에는 각각 다른 배향성의 poly-Si I 막(4) 과 poly-Si II 막(6)이 존재한다.On the SiO 2 film 2 on the surface of the Si substrate 1, film growth started under the condition that the flow rate of silane was 800 sccm and the film formation temperature was 510 ° C (see Fig. 1 (a)). After 5 minutes, the silane flow rate was set back to 300 sccm and the film forming temperature of 620 ° C., and after about 20 minutes, the actual growth temperature reached 620 ° C. (see FIG. 1 (b)). The film growth was continued for 30 minutes while maintaining the silane flow rate at 640 sccm and the film formation temperature of 620 ° C. to complete the film formation (see FIG. 1 (c)). In the above step, when the temperature was 510 DEG C, the a-Si film 3 was deposited to a thickness of 10 nm (see Fig. 1 (a)), and the a-Si film crystallized during the temperature rise, so that the transition layer 5 Was deposited (see FIG. 1 (b)). At the final point of film growth at 620 DEG C for 30 minutes, as shown in Fig. 1 (c), a 300 nm thick poly-Si film (poly-Si I film (4) + transition layer (5) + poly) -Si II film 6) was formed. That is, in the formed poly-Si films 4 + 5 + 6, the transition layer 5 exists at a depth of 200 to 250 nm, and the poly-Si I film 4 and poly having different orientations under and above the transition layer, respectively. -Si II film 6 is present.

종래의 기술 즉, 620 ℃ 의 일정온도에서 막형성이 계속된 경우의 poly-Si 막(9)(도 2 참조)과 비교할 때, 본 실시예로 얻어진 poly-Si 막이 보다 우수하다. 그 이유는 종래방법에서의 poly-Si 막(9)과 SiO2막(2)사이의 계면의 러프니스가 감소될 수 있으며 poly-Si 막(9)에 이온주입시 SiO2(2)에 도달하는 불순물(dopant)의 양이 감소될 수 있기 때문이다.Compared with the conventional technology, i.e., the poly-Si film 9 (see Fig. 2) in the case where film formation is continued at a constant temperature of 620 캜, the poly-Si film obtained in this embodiment is better. The reason is that the roughness of the interface between the poly-Si film (9) and the SiO 2 film (2) in the conventional method can be reduced and reaches the SiO 2 (2) upon ion implantation into the poly-Si film (9). This is because the amount of dopant can be reduced.

이상의 실시예의 성장조건은 장치나 원료가스의 종류에 따라 최적화가 이루어져야 하지만, 일반적으로 조건의 증감과 막질 사이에는 상기와 같은 경향이 관찰된다.The growth conditions of the above embodiments should be optimized according to the type of equipment or raw material gas, but in general, the above tendency is observed between the increase and decrease of the conditions and the film quality.

이상과 같이 형성된 poly-Si 막에는 각층 사이에 케리어의 이동을 저해하는 배리어나 저전도층이 존재하지 않기 때문에 이 poly-Si 막을 MOS 트랜지스터의 게이트전극으로 사용하면, 뛰어난 수율과 성능, 그리고 신뢰성을 겸비한 MOS 트랜지스터를 제조할 수 있다.Since the poly-Si film formed as described above does not have a barrier or a low conductive layer that inhibits carrier movement between the layers, when the poly-Si film is used as the gate electrode of the MOS transistor, excellent yield, performance, and reliability are obtained. Combined MOS transistors can be manufactured.

이상의 실시예는 종래의 감압 CVD 장치를 사용한 경우이지만, 좀더 급속한 조건변화가 필요한 경우에는 본 발명의 다음장치가 사용될 수 있다.The above embodiment is a case where a conventional reduced pressure CVD apparatus is used, but when a more rapid condition change is required, the following apparatus of the present invention can be used.

실시예 2Example 2

반응관식 감압 CVD 장치의 예를 도 3에 나타내었다. 히터(10)와 반응관(13) 사이에 공간을 형성하여, 탄탈륨제의 가동식 열방사차단관(14)을 그 공간에 설치하였다.An example of a reaction tube reduced pressure CVD apparatus is shown in FIG. 3. A space was formed between the heater 10 and the reaction tube 13, and a tantalum movable thermal radiation shielding tube 14 was provided in the space.

이 장치를 사용하여 본 발명의 방법을 실시하는 경우, 막성장 개시 시에는, 차단관(14)은 도 3(b)에 도시된 위치에 위치하며, 성장온도를 신속히 상승시킬 필요가 있을 때에는, 차단관(14)를 도 3(a)에 도시된 위치로 이동시킨다. 필요에 따라 상기 차단관(14)의 위치이동을 도 3(b) 와 도 3 (a)에 도시된 위치 사이에서 반복함으로써, 막성장 온도의 신속한 변화가 또한 반복될 수 있다.When carrying out the method of the present invention using this apparatus, at the start of film growth, the blocking tube 14 is located at the position shown in Fig. 3 (b), and when it is necessary to raise the growth temperature quickly, The blocking tube 14 is moved to the position shown in Fig. 3 (a). If necessary, by repeating the positional movement of the barrier tube 14 between the positions shown in Figs. 3 (b) and 3 (a), a rapid change in the film growth temperature can also be repeated.

실시예 3Example 3

이면 히터형 초고진공 CVD 장치의 일예를 도 4에 도시하였다.An example of a back heater type ultra high vacuum CVD apparatus is shown in FIG.

히터(10)와 기판(12)이 설치된 사이에 탄탈륨제의 가동식 열방사차단판(15)이 배치 되었다.Between the heater 10 and the board | substrate 12, the tantalum movable thermal radiation shield 15 was arrange | positioned.

이 장치를 사용하여 본 발명의 방법을 실시하는 경우, 막성장 개시 시에는, 차단판(15)은 도 4(b)에 도시된 위치에 위치하며, 성장온도를 신속히 상승시킬 필요가 있을 때에는, 차단판(15)을 도 4 (a)에 도시된 위치로 이동시킨다. 실시예 2의 경우와 같이, 상기 차단판(15)의 위치이동을 도 4(b)와 도 4(a)에 도시된 위치 사이에서 반복함으로써 막성장 온도의 신속한 변화가 또한 반복될 수 있다.In carrying out the method of the present invention using this apparatus, at the start of film growth, the blocking plate 15 is located at the position shown in Fig. 4B, and when it is necessary to raise the growth temperature quickly, The blocking plate 15 is moved to the position shown in Fig. 4A. As in the case of the second embodiment, the rapid change of the film growth temperature can also be repeated by repeating the position shift of the blocking plate 15 between the positions shown in FIGS. 4 (b) and 4 (a).

도 5에 나타낸 종래의 반응관식감압 CVD 장치에서는 성장온도의 증감에 수십분이 소요되지만, 이상과 같은 본 발명의 CVD 장치로는, 1분 혹은 그 미만에 성장온도를 변화시키는 것이 가능하다. 이에따라 예컨대, 도 1에 나타낸 구조를 가지는 하부층과, 도 1에 나타낸 구조와는 다른 구조를 가지는 상부층으로 구성된, 두께 150 nm 의 poly-Si 막을 성장시키는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 성장방법을 이용하여, 도 1의 구조를 가지며, 50 nm 의 두께를 갖는 poly-Si 막을 3회 반복하여 형성시켜서, 150 nm 두께의 poly-Si 막을 본 발명의 상기된 CVD 장치를 사용하여 얻을 수 있다.In the conventional reaction tube pressure reducing CVD apparatus shown in Fig. 5, it takes several minutes to increase or decrease the growth temperature. However, the growth temperature can be changed in one minute or less with the CVD apparatus of the present invention as described above. Thus, for example, it is possible to grow a poly-Si film having a thickness of 150 nm, which is composed of a lower layer having a structure shown in FIG. 1 and an upper layer having a structure different from that shown in FIG. In addition, by using the growth method of the present invention, a poly-Si film having a structure of FIG. 1 and having a thickness of 50 nm was formed three times, so that a 150-nm-thick poly-Si film was formed as described above. Can be obtained using

본 발명에 따르면, 반도체 디바이스의 제조에 있어서, 가공성, 확산특성, 표면과 계면의 러프니스등의 많은 인자의 최적화가 실현된 poly-Si 막을 얻을 수 있다.According to the present invention, a poly-Si film can be obtained in which the optimization of many factors such as workability, diffusion characteristics, roughness of the surface and the interface, etc. is realized in the manufacture of a semiconductor device.

Claims (7)

비정질 절연막등의 기판상에 CVD법에 의해 다결정 실리콘막을 성장시키는 다결정 실리콘막의 성장방법에 있어서, 막성장을 계속 진행하면서, 성장 개시점으로부터 소정의 시간이 경과된 후, 시작온도보다 높은 소정의 온도까지 막형성온도를 상승시키는 단계, 또는 저온으로부터 막형성온도를 상승시키는 조작을 반복하는 단계를 구비하여서, 막을 소정의 두께까지 성장시키는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘막의 성장방법.In the method for growing a polycrystalline silicon film by growing a polycrystalline silicon film by a CVD method on a substrate such as an amorphous insulating film, the predetermined temperature higher than the start temperature after a predetermined time has elapsed from the growth start point while the film growth is continued. A method of growing a polycrystalline silicon film, comprising the steps of raising the film forming temperature or repeating the operation of raising the film forming temperature from a low temperature until a predetermined thickness. 제 1항에 있어서, 비정질 실리콘 성장조건 또는 다결정 실리콘의 성장조건인 낮은 성장온도(기판온도)에서, 막성장 개시점으로부터 1 nm 또는 그 이상으로 막이 증착되는 임의의 시간동안 막을 성장시키고, 막 형성을 계속 진행하면서, 성장온도(기판온도)를, 다결정 실리콘 성장조건인 고온으로 즉시 또는 연속적으로 변화시켜서, 소정의 막두께까지 막을 성장시키는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘막의 성장방법.2. The film of claim 1, wherein the film is grown at a low growth temperature (substrate temperature), which is an amorphous silicon growth condition or a polycrystalline silicon growth condition, for any time during which the film is deposited to 1 nm or more from the film growth initiation point, and the film is formed. A process for growing a polycrystalline silicon film, wherein the growth temperature (substrate temperature) is changed immediately or continuously to a high temperature which is a polycrystalline silicon growth condition to grow the film up to a predetermined film thickness. 제 2항에 있어서, 상기 고온에서의 막성장이 소정의 막 두께에 이르렀을 때, 막성장을 계속 진행하면서, 성장온도(기판온도)를 상기 비정질 실리콘 성장조건 또는 다결정 실리콘 성장조건인, 저온으로 즉시 또는 연속적으로 변화시키고, 상기 저온에서 소정의 막두께에 이를때 까지 막형성을 실행하며, 상기 고온에서 소정의 막두께에 이를때 까지 막형성을 다시 실행시키는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 막의 성장방법.3. When the film growth at a high temperature reaches a predetermined film thickness, the film growth is continued, and the growth temperature (substrate temperature) is set to a low temperature, which is the amorphous silicon growth condition or the polycrystalline silicon growth condition. A method of growing a polycrystalline silicon film, wherein the film formation is carried out immediately or continuously and the film formation is carried out at the low temperature until the predetermined film thickness is reached, and the film formation is performed again until the predetermined film thickness is reached at the high temperature. . 제 3항에 있어서, 저온으로부터 막형성온도를 상승시키는 조작을, 필요에 따라 수회 반복하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘막의 성장방법The method of growing a polycrystalline silicon film according to claim 3, wherein the operation of raising the film forming temperature from a low temperature is repeated several times as necessary. 제 1항에 있어서, 막성장을 계속 진행하면서, 성장 개시점으로부터 소정시간의 경과후에, 막형성 원료가스의 가스 유량을 막성장 개시점에서의 초기 유량과는 다른 유량으로 변화시키거나 또는 그러한 유량변화를 반복하고, 이러한 조작을 상기 저온으로부터 막형성온도를 상승시키는 조작과 병용하여서, 소정의 막두께까지 막을 성장시키는 것을 특징으로하는 다결정 실리콘막의 성장방법.2. The flow rate according to claim 1, wherein the gas flow rate of the film forming source gas is changed to a flow rate different from the initial flow rate at the film growth start point after a predetermined time elapses from the growth start point while continuing the film growth. A method of growing a polycrystalline silicon film, wherein the film is grown to a predetermined film thickness by repeating the change and using this operation in combination with the operation of raising the film forming temperature from the low temperature. 기판상에 CVD 법에 의해 박막을 증착시키는 CVD 장치에 있어서, 열원인 히터와 기판사이에 삽입될 수 있는 가동식 열방사차단판 또는 관을 구비하는 것을 특징으로 하는 CVD 장치.A CVD apparatus for depositing a thin film by a CVD method on a substrate, the CVD apparatus comprising a movable thermal radiation shield plate or a tube that can be inserted between a heater as a heat source and a substrate. 제 6항에 기재된 CVD 장치를 이용하여, 제 1 항 내지 5항 중 한 항에 의해서 수행되는 것을 특징으로하는 다결정 실리콘막의 성장방법.A method of growing a polycrystalline silicon film, which is carried out by any one of claims 1 to 5, using the CVD apparatus according to claim 6.
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