JPS5884111A - ケイ素の改良されたプラズマ析出法 - 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】 本発明は一般にケイ素のプラズマ析出法に関し、さらに
詳しくは熱的析出を著しく抑制するケイ素の高温プラズ
マ析出法に関する。

過去においては、析出膜の特性を制御するためにケイ素
のプラズマ析出は高温で行なわれてきた。

プラズマ加工におけるこの方面の技術の状態は、［固体
状態技術Ｊ、／９７ｇ年弘月、ｇ９〜７．２Ａ頁に記載
されている。グラズマ析出系の特別な方法と詳細は／９
ｇＯ年９月／乙日付のエングル（Ｅｎｇｌｅ）の米国特
許第刹２コニθｑｇ号に記載されている。しかし、プラ
ズマ析出を高温雰囲気で行なうと′き、ケイ素源ガスの
熱分解□を誘発する傾向があり、それによって祈出が加
工片の上だけでなく析出系の加熱部分ぢゆうに起る。

熱的析出の別の望ましくない特徴は、熱的不均一性が不
均一析出を生じることである。

半導体ウェーハの製造における最近の要求は、単一析出
サイクルにおいて多数の加工片上に著しく接近した厚さ
と組成の制御を要求している。そこで、過去の発展にも
拘らず、ケイ素およびポリケイ素の析出の改良された制
御の必要が存在している。さらに、導電膜のプラズマ析
出には、析出系の必要な絶縁部分に熱的析出を抑制する
析出法の必要性が存在している。

本発明の最も広い面によれば、本発明の目的は、改良さ
れた析出均一性を与えることのできるプラズマ析出法を
傍供することにある。

本発明の他の目的は、乙。θ〜／コ。ｏｃ範囲でのエビ
タクシ−な多結晶ケイ素の析出法を提供することにある
。

本発明の別の目的は、この技術分野で現在使われている
ものより高温で多結晶ケイ素膜の均一プラズマ析出を提
供することにあ石。

本発明のなお別の目的は、ポリケイ素およびエビタクシ
−なケイ素膜の析出の両者に同−析出系を使用できるケ
イ素のプラズマ析出法を提供することにある。

本発明の別の目的は、単結晶のエビタクシ−なケイ素を
一層低温で一層大きい均一性で析出できる方法を提供す
ることにある。

本発明のなお別の目的は、プラズマを支持する隣接重陽
間の短絡を避けるために、導電膜の熱的祈出を抑制する
ことにある。

本発明の／具体化に従えば、熱誘発蒸着に比較してプラ
ズマ誘発蒸着速度を増すだめに、当該蒸気中にハロゲン
化ガス状成分を導入することからなる、高温におけるケ
イ素のプラズマ蒸着法が提供される。

本発明の別の具体化に従えば、熱誘発蒸着に比１ぺして
プラズマ誘発蒸着速度を増すために、当該蒸気中に塩素
化ガス状成分を導入することからなる、高温における多
結晶ケイ素のプラズマ蒸着法が提供される。

本発明のなお別の具体化に従えば、熱誘発蒸着に比較し
てプラズマ誘発蒸着速度を増すために、当該蒸気中にハ
ロゲン化ガス状成分を導入することからなる、高温にお
ける警結晶のエビタクシ−なケイ素のプラズマ析出法が
提供される。

本発明の上記および他の目的、特許、利点は本発明の好
ましい具体化の以下の記載から明らかになろう。

本発明の共同出願者であるジョー）Ｍ、ｘングルＪｒ、
　ノ／　９　ｇ　Ｏ年９月７６日付の米国特許第ｅ　、
２２３．θ４ｔｇ号をここで引用文献とする。この特許
はプラズマ内でたとえばポリケイ素および絶縁膜を析出
およびエツチングするのに適した糸と方法を明らかにし
ている。たとえば、ポリケイ素のプラズマ析出のために
は、均一プラズマを條持するよう形づくられた電極間に
加工片を含んでいる加熱排気系に、ＳｉＨ４を導入する
。典型的には、このような析出は約６０θｃまたはそれ
以下で行なわれる。温度をこれ以上に上げると、ケイ素
源ガスの熱分解により誘発される析出がプラズマ析出速
度、に対し著しくなるため、均一な析出膜厚さを維持す
ることが増々困難となるからである。多数の加工片上に
極度によく制御された温度雰囲気を得ることの困難さの
ために、膜厚さは基質から基′ｄで変化できまだ一つの
基質内で、さえ変化できる。

さらに、温度を上げると、排気した囲いの壁におよび１
極構造の上に析出が増々起り、清浄問題を生じまたしば
しば加工片上に屑を生じる。導電膜析出では、反応器の
隣接板間に短絡が起り得る。

し２かし、膜における他の望ましい性質、たとえばＩｔ
、　Ｉ＆、ドーピングを制御するために、膜の析出１品
度を上げることがしばしば望まれる。たとえば、１品度
を増すと単結晶ケイ素の析出を可能にする。

本発明に従えば、プラズマ析出に比較して熱的析出を抑
制するために、ハロゲン化ガス状成分をガス流中に導入
する。このようなハロダン化ガス状組成分は塩化物を含
むケイ素源ガス、たとえばＳｉＨ２α２．＆Ｈα３、ま
たはＳａ４を含むことができるが、これらに限定されな
い、一方、熱的析出を得るのに必要なエネルギーを増す
だめに、ＳｉＨ４のような非塩素化ケイ素源ガスにＨα
を添加できる・。

このようにケイ素種とハロゲン種の独立の注入は、一層
広い範囲の制御可能な反応を許す。入口がス流にハロゲ
ン種を含めるとや方法によって、プラズマの不在下では
実際Ｐ、析出なしで十分乙θθＣ以上に系を加熱できる
ことが見出された。そこで、＼１１Ｊ、該５＠ガス流の
開始と停止に関連した一時的問題は・源ガス籐が安定化
している間だけＲＦプラズマを適用することにより回避
できる。

本炊は上記のエングルの特許に記載のような系・で実施
できる。現在意図されている本発明の好ましい具体化の
例として、エングルの系におけるドーピングしたポリケ
イ素膜の形成を記載する。

７０個の７００ｍｍケイ素ウェーハ（／θ００ＡＳ（０
２で被覆した）をボートにのせて、管内に挿入した。Ａ
２０Ｃで３ｓ分の安定化時間および適当な・ぞ−ノと基
本匡カへ真空にしだ後、反応物ガスを導入した。フロー
はＳｉＨ２α２３００ｓＣＣｍ、フルボン中／％ＰＨ３
／　００　ＳＣＣｍ　、Ａｒ　　ｇ　００　ＳＣＣｍ　
”Ｃｓ反応管庄は一トールであった。ＲＦ発生器を約／
／θワット電力でっけ、約２７θＡ／分の速度で析出さ
せた。／り分の析出時間後、ドーピングした多結晶ケイ
素の平均厚さは３ｇ００にで、±５％以Ｆの変動であっ
た。

当該関連の特許出願に記載の新規な絶縁電極間ス（−サ
ー装置を使うことにより、電極間析出物を除くため系を
分解することが必要となる前に、少なくとも２０回の析
出操作を実施できた。多層・１７のリンドーノｅントを
１０ＯＯＣの温度サイクルで３０分活性化した。当該層
の９点グローブ測定は、ウェー・・の負荷で／ｑ〜／乙
オーム／平方センチの範囲を与えた。

約７００Ｃ以上では、ＳｉＨ２α２は褐色粉末に一部分
分解する。そこで、単結晶ケイ素析出に要求される一層
高温を達成するためには、ハロゲン化ガス状成分として
ＳｉＨα３まだはＳｉＨ４＋　Ｈαを使うのが好ましい
、このようにして、本炊はわずかに適度に減少した成長
速度でもって、現在の方法（たとえば／１０ＯＣ）より
もはるかに低高（たとえばワθＯＣ）で単結晶のエビタ
クシ−なケイ素の均一析出を可能にし、それによって隣
接導電層間の著しく鋭い界面を得ることができる。さら
に、エビタクシ−反応器の単−操作容置が現存の系より
実質上増加する。前鄭のように、導電材料の絶縁電極間
スイーサー装置を清浄することなく、多微回の操作が可
能である。

本熱明はその好ましい具体化に関し特に記載しだ力ζ、
本発明の精神と範囲から離れることなく形式および詳細
において種々の変形と省略が可能なことは、当業者に明
らかである。たとえば、へロケ゛ン化がス状成分の別の
ガス媒体として、四塩化ケイ素も使用できる。

さらに、単結晶またはエビタクシ−な析出の実施におい
ては、好ましくはアルゴンまたはヘリウムのような不活
性ガスを使用でき、または水素のような希釈がスをキャ
リヤーガスとして使用できる。

手　　続　　補　　正　　書 １、事件の表示　昭和よ７年特許原第１ｊｏ乙３５号２
、発明の名称　　ケイ素の改良されたプラズマ析出法３
、補正をする者 事件との関係　　出願人 名称　　　　　アドヴアンスト　セミコンダクターマテ
ィリア次でアメリカ　インコーホレーデラド４、代理人 ６゜ ７・　補正の対象　明細書の発明の詳細な説明の欄８、
補正の内容

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱誘発蒸着に比較してプラズマ誘発蒸着速度を増
   すために、当該蒸気中にへロデン化ガス状成分を導入す
   ることを特徴とする、高温におけるケイ素からなる膜の
   プラズマ蒸着法。