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発明の名称 高温化学的気相成長酸化膜の形成方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平9−8028
公開日 平成9年(1997)1月10日
出願番号 特願平7−174344
出願日 平成7年(1995)6月16日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】土屋 勝
発明者 藤田 繁
要約 目的
膜質の優れた高温化学的気相成長酸化膜(HTO)を高いスループットで形成する。

構成
2 Oの流量に対するSiH4 の流量の比率が低い減圧CVD法でHTO12を形成し、その後、比率が高い減圧CVD法でHTO13を形成する。このため、励起状態になるまでに要する時間がSiH4 よりもN2 Oの方が長いにも拘らず、反応開始直後にN2 Oと反応しきれない過剰なSiH4 が少なく、このSiH4 が分解されSi粒として堆積することによる面荒れが少なく、反応開始直後よりも後では、HTO13の堆積速度が速い。
特許請求の範囲
【請求項1】 N2 Oの流量に対するSiH4 の流量の比率が相対的に低い条件で、SiH4 とN2 Oとを反応させる工程と、前記工程の後に、前記比率が相対的に高い条件で、SiH4 とN2 Oとを更に反応させる工程とを具備することを特徴とする高温化学的気相成長酸化膜の形成方法。
【請求項2】 SiH4 及びN2 Oの総流量を前記比率が相対的に低い工程と相対的に高い工程とで一定にすることを特徴とする請求項1記載の高温化学的気相成長酸化膜の形成方法。
【請求項3】 前記比率を相対的に低い値から相対的に高い値へ非連続的に変化させることを特徴とする請求項1記載の高温化学的気相成長酸化膜の形成方法。
【請求項4】 前記比率を相対的に低い値から相対的に高い値へ連続的に変化させることを特徴とする請求項1記載の高温化学的気相成長酸化膜の形成方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高温化学的気相成長酸化膜(High Temperature chemical vapor deposited Oxide;HTO)の形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】HTOは、700〜800℃程度の温度の減圧CVD法で、SiH4 +2N2 O→SiO2 +2H2 +2N2の反応式によって形成される。
【0003】化学的気相成長酸化膜としては、その他に、400〜500℃程度の温度の常圧CVD法で、SiH4 +O2 →SiO2 +2H2の反応式によって形成される低温化学的気相成長酸化膜(Low Temperature chemical vapor deposited Oxide; LTO)や、減圧CVD法で、Si(OC2 5 4 →SiO2 +4C2 4 +2H2 Oの反応式によって形成されるTEOS膜等がある。
【0004】ところが、LTOの膜厚は下地パターンの疎密差によって異なるので、例えば、LDD構造用の側壁をLTOで形成すると、LDD層の寸法がばらついてトランジスタの特性もばらつく。これに対して、HTOでは、下地パターンに対する膜厚の依存性がないので、LDD構造用の側壁を高い精度で形成することができ、また、TEOS膜よりも緻密で膜質が優れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、HTOの堆積速度は1.0nm/分程度と遅いので、100〜150nm程度の膜厚のHTOを形成するためにかなりの時間を必要としていた。HTOの堆積速度を速くするためには、SiH4 の流量を増加させればよいが、SiH4 の流量を増加させると、形成したHTOに面荒れが生じていた。従って、従来の方法では、膜質の優れたHTOを高いスループットで形成することができなかった。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の高温化学的気相成長酸化膜の形成方法は、N2 Oの流量に対するSiH4 の流量の比率が相対的に低い条件で、SiH4 とN2 Oとを反応させる工程と、前記工程の後に、前記比率が相対的に高い条件で、SiH4 とN2 Oとを更に反応させる工程とを具備することを特徴としている。
【0007】請求項2の高温化学的気相成長酸化膜の形成方法は、請求項1の高温化学的気相成長酸化膜の形成方法において、SiH4 及びN2 Oの総流量を前記比率が相対的に低い工程と相対的に高い工程とで一定にすることを特徴としている。
【0008】請求項3の高温化学的気相成長酸化膜の形成方法は、請求項1の高温化学的気相成長酸化膜の形成方法において、前記比率を相対的に低い値から相対的に高い値へ非連続的に変化させることを特徴としている。
【0009】請求項4の高温化学的気相成長酸化膜の形成方法は、請求項1の高温化学的気相成長酸化膜の形成方法において、前記比率を相対的に低い値から相対的に高い値へ連続的に変化させることを特徴としている。
【0010】
【作用】本発明による高温化学的気相成長酸化膜の形成方法では、N2 Oの流量に対するSiH4 の流量の比率を当初は低くしているので、励起状態になるまでに要する時間がSiH4 よりもN2 Oの方が長いにも拘らず、反応開始直後にN2 Oと反応しきれない過剰なSiH4 が少ない。
【0011】一方、反応開始直後よりも後では、N2 Oの流量に対するSiH4 の流量の比率を高くしているので堆積速度が速く、しかも、反応開始直後よりも後では励起状態になっているN2 Oが多いので、N2 Oの流量に対するSiH4 の流量の比率を高くしても、N2 Oと反応しきれない過剰なSiH4 が少ない。
【0012】また、N2 Oの流量に対するSiH4 の流量の比率が相対的に低い工程と相対的に高い工程とでSiH4 及びN2 Oの総流量が一定であれば、SiH4 の流量の比率を途中から高めても、SiH4 及びN2 Oの濃度が位置によってばらついたり、N2 Oと反応しきれない過剰なSiH4 が増加したりすることはない。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図1を参照しながら説明する。本実施例では、まず、下記の条件の減圧CVD法で、下地11上にHTO12の堆積させる。
SiH4 流量 15sccmN2 O流量 1205sccm(流量比SiH4 :N2 O=1:80)
ガス総流量 1220sccm圧力 80Pa温度 800℃【0014】次に、ある程度の膜厚までHTO12を形成した後、引き続き、下記の条件の減圧CVD法で、HTO12上にHTO13を堆積させ、HTO12、13の合計の膜厚を所望の値にする。
SiH4 流量 24sccmN2 O流量 1196sccm(流量比SiH4 :N2 O=1:50)
ガス総流量 1220sccm圧力 80Pa温度 800℃【0015】ところで、既述の従来例において、SiH4 の流量を増加させると、形成したHTOに面荒れが生じていたのは、励起状態になるまでに要する時間がSiH4よりもN2 Oの方が長く、反応開始直後にN2 Oと反応しきれない過剰なSiH4 が分解されSi粒として堆積したためであると考えられている。
【0016】しかし、以上の実施例では、反応開始直後にHTO12を堆積させるに際して、N2 Oの流量に対するSiH4 の流量の比率を低くしているので、励起状態になるまでに要する時間がSiH4 よりもN2 Oの方が長いにも拘らず、反応開始直後にN2 Oと反応しきれない過剰なSiH4 が少ない。このため、本実施例ではHTO12に面荒れが生じにくい。
【0017】一方、HTO12の堆積後にHTO13を堆積させるに際して、N2 Oの流量に対するSiH4 の流量の比率を高くしているので、HTO13の堆積速度が速い。しかも、反応開始直後よりも後では励起状態になっているN2 Oが多いので、N2 Oの流量に対するSiH4 の流量の比率を高くしても、N2 Oと反応しきれない過剰なSiH4 が少ない。このため、HTO13にも面荒れが生じにくい。
【0018】また、上述の減圧CVD法の条件からも明らかな様に、本実施例では、ガス総流量を1220sccmと一定にしている。このため、HTO12の堆積後にHTO13を堆積させるに際して、N2 Oの流量に対するSiH4 の流量の比率を高くしても、SiH4 及びN2 Oの濃度がウェハ上の位置によってばらついたり、N2 Oと反応しきれない過剰なSiH4 が増加したりすることはないので、HTO13の膜厚の均一性が高く面荒れも更に生じにくい。
【0019】従って、LDD構造用の側壁を形成したり、その他の目的に使用したりするために、100〜150nm程度と比較的厚い膜厚を有するSiO2 膜として、本実施例で形成したHTOを用いることができる。
【0020】なお、以上の実施例では、N2 Oの流量に対するSiH4 の流量の比率を非連続的に変化させた2段階の減圧CVD法でHTO12、13を形成したが、この比率を連続的に変化させた減圧CVD法でHTOを形成してもよい。
【0021】
【発明の効果】本発明による高温化学的気相成長酸化膜の形成方法では、反応開始直後もそれより後でもN2 Oと反応しきれない過剰なSiH4 が少ないので、過剰なSiH4 が分解されSi粒として堆積することによる面荒れが少なく、しかも、反応開始直後よりも後では堆積速度が速いので、膜質の優れた高温化学的気相成長酸化膜を高いスループットで形成することができる。
【0022】また、N2 Oの流量に対するSiH4 の流量の比率が相対的に低い工程と相対的に高い工程とでSiH4 及びN2 Oの総流量が一定であれば、SiH4 の流量の比率を途中から高めても、SiH4 及びN2 Oの濃度が位置によってばらついたり、N2 Oと反応しきれない過剰なSiH4 が増加したりすることはないので、膜厚の均一性が高く膜質も更に優れた高温化学的気相成長酸化膜を形成することができる。




 

 


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