JPS632330A - 化学気相成長方法 - Google Patents

化学気相成長方法

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JPS632330A
JPS632330A JP61144919A JP14491986A JPS632330A JP S632330 A JPS632330 A JP S632330A JP 61144919 A JP61144919 A JP 61144919A JP 14491986 A JP14491986 A JP 14491986A JP S632330 A JPS632330 A JP S632330A
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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】 〔概要〕 モノシラン（５ｉＨ１１）＋ホスフィン（ＰＨ３）＋酸
素（Ｏ２）系の反応ガスを用いる気相成長において、ア
ンモニア（ＮＨ３）ガスを添加することによりゴミの発
生を減少する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は化学気相成長方法に関するもので、さらに詳し
く言えば、シラン（ＳｉＨ，、Ｉ）＋ホスフィン（ＰＨ
３）十酸素（Ｏ２）系のガスを用いて燐・シリケート・
ガラス（ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　ｓｉｌｉｃａｔｅｇｌ
ａｓｓ、　ＰＳＧ）　１ｍを成長する際に、アンモニア
（ＮＨ３）を添加して従来問題となったゴミの発生を抑
制する方法に関するものである。
〔従来の技術〕
ウェハ上に例えば絶縁膜となるＰＳＧの膜を成長するに
は、第３図に示す減圧化学気相成長（ＣＶＤ　）法があ
り、同図で、３１はウェハ、３２はウェハを載置するバ
スケット、３３は石英管、３４は（５ｉＨｕ　＋Ｐ１１
３）ガスの導入管、３５は０２ガス導入管、３６は排気
口であり、石英管３３内の圧力は、排気口３６に連結さ
れた減圧排気系を調整することによって０．０１Ｔｏｒ
ｒの減圧状態から常圧状態の範囲に保たれる。
（５ｉＨＩＩ＋ＰＨ３）ガスおよび０２ガスの流量は、
石英管３３の寸法、その内部に配置されるウェハの数、
等の条件で異なるが、−般に減圧排気系の調整によって
石英管３３内の圧力を０．２　Ｔｏｒｒ程度に保つよう
にする。石英管２３のまわりにはヒーター２７が配置さ
れて石英管内の温度を３００℃〜４５０℃の範囲内の温
度に保つ。
化学気相成長内の温度としては、常圧ＣＶＤ法では３７
０℃〜９００℃、減圧ＣＶＤ法では３５０℃〜９００℃
に保たれるが、ウェハ上にＰＳＧ　Ｐｉを成膜する例は
カバー膜、眉間絶縁膜の形成などのようにウェハ上にア
ルミニウム（Ａｊり配線を形成した後になされることが
多く、その場合にはＡ７！の融点６６０°Ｃよりも低い
３００°Ｃ〜４５０℃の範囲でＰＳＧを成長する必要が
あり、かかる温度範囲内での化学気相成長法は一般に低
温ＣＶＤ法と呼称される。
他方、常圧ＣＶＤには第４図に模式的に示す装置が用い
られ、この装置ではウェハ３１はヒーター３７の上のサ
セプタ３８上に配置され、ウェハ３１の上方のガス供給
部３９から（Ｓｉ８．４＋ＰＨ３＋　０２　）ガスが供
給され、図示の装置はガスが外部に飛散することのない
ようチャンバまたは囲いの内に配置され、ヒーターはサ
セプタを前記した３００℃〜４５０℃の範囲の温度に加
熱する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第３図、第４図に示す装置を用いる低温ＣＶＤ法におい
ては気相反応が活発に発生し、第２図の装置ではガスの
導入管３４．３５の端部で成長する物質があり、それに
よってガスの導入量に変化が生じ、ウェハ上のＰＳＧ膜
の成長の均一性を損なうだけでなく、ガス導入管の端部
に成長した前記物質が吹き飛ばされてウェハ上にゴミと
して付着する問題がある。
ｐｓｃのＣＶＤ法による成長においては、ＳｉＨ４＋０
２→５ｉＯｚ　＋Ｈ２０（温度が高い場合）またはＳｉ
Ｏ２＋　Ｎ２の反応と、ＰＨ３＋０２→Ｐ２Ｏ５＋Ｈ２
０またはＰｚ０５　＋　Ｎ２の反応とが発生し、ウェハ
上に５ｉ０２が成長すると共にこの成長する５ｉ０２内
にｐ、　Ｏｓが混入して燐・シリケート・ガラスの膜が
作られる。しかし、ガス導入管２４．２５の端部（ガス
の出口）のまわりでは、ＳｉＯ２，Ｐｚ０５　。
Ｈ２ＳｉＯ３などが形成され、それがガスの知日に堆積
することが認められる。
第４図に示す装置においては、ガス供給部３９のウェハ
に面する部分に前記した成分が成長し、それがウェハ上
にゴミとして落下し、−例として４インチ（１０ｃｍ）
径のウェハ１枚当り大きさ１ｍＩＩ＋径程度のゴミが１
０個も認められた。
本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、第３
図、第４図の従来のＣＶＤ装置を用いるｐｓｃ化学気相
成長において、前記したゴミの発生を抑制することので
きる化学気相成長方法を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
第１図は本実施例の断面図セ、同図において、１１はチ
ャンバ、１２はガス供給部、１３はウェハ、１４はサセ
プタ、１５はヒーター、１６はバルブ、１７はマスフロ
ーコントローラ、１８．１９，２０．２Ｌ　２２はそれ
ぞれＳｉＬ＋　、　Ｐ）＋３　、　０２　、　ＮＨ３、
Ｎ２ガスを含むボンベ、２３は真空計、２４はメカニカ
ルポンプ、２５はロータリーポンプである。
本発明においては、（ＳｉＨ４＋ＰＨ３＋　０２　）の
反応ガスを用いるＰＳＧの低温化学気相成長法において
、アンモニア（ＮＨ３）ガスを反応ガスに添加する。
〔作用〕
本発明者が実験によって確認したところによると、（Ｓ
ｉｌｌｑ十Ｐ）＋３＋０２）系のガスにＮＨ３ガスを添
加することによって、ガス供給部１２のウェハに面した
ガスの出口の部分のウェハの温度よりも温度の低いとこ
ろでは、もともと気相反応が活発でないところにＮＨ３
ガスが添加されているので気相反応が抑えられるが、反
応ガスがヒーター２７によって加熱されたウェハ１３に
到達したところでは気相反応が活発に発生し、前記した
ゴミの発生なしにｐｓｃ　Ｂ’Ａの成長が可能となる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
本願の発明者は、ＰＳＧ膜の前記した低温ＣＶＯ成長に
おけるゴミの発生抑止に関する実験において、各種のガ
スを（５ｒＨａ　＋Ｐ）＋３　＋　０２　）系反応ガス
に添加して実験を行った。すなわち、ＣＯ２＋　Ａｒ＋
ＮＦ３などのガスを反応ガスに添加してみたが、それで
もゴミの発生を抑制することができなかった。
しかし、アンモニア（ＮＨ３）ガスを添加することによ
って以下に詳細に説明する良好な結果が得られることを
確認した。
第１図は本発明の方法を実施するに用いる装置の断面図
であり、第４図に示される如き従来の装置にＮＨ３ガス
を供給するために、ＮＨ３ガスボンベ２１からバルブ１
６、マスフローコントローラ１７を経てＮＨ３ガスをガ
ス供給部１２に供給し、そこでＮｔ１３ガスを５ｉＨｑ
ガス、ＰＨ３ガス、Ｎ２ガス、０２ガスに混入する。ガ
ス供給部１２は、ヒーター１５からは一定の距離をへだ
でであるので、ウェハ１３の温度よりは低い温度に保た
れる。
チャンバ１１はメカニカルポンプ２４、ロータリーポン
プ２５に連結されて排気され、これから成る排気系のチ
ャンバ１１の近くには真空計２３を配置しチャンバ内の
圧力を観測することができるようにする。真空計２３と
メカニカルポンプの間にはＮ２ガスボンベ２２がバルブ
１６、マスフローコントローラ１７を介して連結され、
この系のＮ２ガスの流量を調整することによって、すな
わち排気圧を変更することによってチャンバ１１内の圧
力を調整する。
ＮＨ３ガスを添加することにより、いかなる理由で従来
のゴミの゛発生が抑制されるかについては、ガス供給部
１２のヒーターからある距離をおかれたガス出口部分で
は、化学気相反応がウェハの真上部におけるほど活発で
ないことに加えＮＨ３ガスが添加されていることによっ
て気相反応は抑制されるが、（ＳｉＨ幡十ＰＨ３＋　０
２　）　＋ＮＨ３ガスがヒーターによって加熱されたウ
ェハに到達したとき、反応ガスの気相反応が急激に発生
する一方で、ガスの出口部分では従来例にみられたゴミ
となる物質の形成が抑制されることによるものと解され
る。
ゴミの発生が抑制されることの結果、反応ガスはゴミに
よって妨げられることなくガスの出口部からウェハ上に
到達し、ウェハ上で前記した範囲の温度によってｐｓｃ
　Ｍ’Ａの成長が進行するものと解される。第１図の装
置を用いた場合の成長速度は１０００人／ｍｉｎであっ
た。
第２図は、チャンバ１１内における圧力（ｌｏｇ、で示
す）とウェハ上のＰＳＧ膜の成長速度の関係を示す線図
で、図中、線ＡはＮＨ３添加の場合（Ｓｉｈ：ＮＨ３”
ｌ：２とした）、線ＢはＮＨ３の添加のない場合を示し
、第２図からは次のことが理解される。
ＮＨ３ガスの添加のない場合、ガス供給部１２のウェハ
に面するガスの出口部分では前記したＳｉｈ＋　０２−
　ＳｉＯ２＋ＩｈＯ（またはＨ２）およびＰＨ３＋　０
２−”　Ｐ　０５　＋Ｈ２０（またはＨ２）の反応によ
って作られた物質がウェハに向かって供給されるガスの
量に影響を与え、ＰＳＧの成長速度はＮＨ３ガスを添加
する場合よりも小であり、しかもＰＳＧの成長速度はチ
ャンバ１１内の圧力に反比例する。他方、ＮＨ３ガスを
添加する場合には、ガス供給部１２のウェハに面するガ
スの出口部分で前記した物質の発生が抑止され、設計値
通りの量のガスの供給が支障な（なされるので、ＰＳＧ
の成長速度は安定したものとなる。
反応ガスとＮＨ３ガスの流量は、ＮＨ３／　（ＳｉＨ幡
＋Ｐ）＋３）が数％から十数％、またＯ２　／　ＳｉＨ
４が１．５〜１０の範囲にあるよう設定し、チャンバ１
１内の圧力を　０．２　Ｔｏｒｒに保ったところ、ＰＳ
Ｇの成長速度は第２図に示す如く安定したものであるこ
とに加えて、１０ｃｍ　（４インチ）径のウェハ上に１
μｍ径の大きさのゴミの発生が５個以内に抑えられるこ
とが確認された。
〔発明の効果〕
以上述べてきたように本発明によれば、（ＳｉＨ４＋Ｐ
Ｈ３＋　０２　）系を用いるＰＳＧの化学気相成長にお
いて、ウェハ上のゴミの数を従来例より半分以下に減少
することが可能になり、加えてＰＳＧの成長速度に安定
したものであるので、半導体装置の製造歩留りに有効で
ある。第１図の装置はウェハを１枚ずつ処理するシステ
ムであるが、成長回数が増しても、すなわち次々にウェ
ハを出し入れして成長を行ってもゴミの発生を抑制しう
る効果が顕著であることが確かめられ、そのことはチャ
ンバ１１の洗浄などに消費される労力と時間の節減に寄
与する効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明実施例断面図、 第２図は本発明の方法と従来例方法におけるＰＳＧ成長
速度を示す線図、 第３図と第４図は従来のＣＶＤ装置の断面図である。 第１図において、 １１はチャンバ、 １２はガス供給部、 １３はウェハ、 １４はサセプタ、 １５はヒーター、 １６はバルブ、 １７はマスフローコントローラ、 １８は５ｉ１１．、Ｉガスボンベ、 １９はＰＨ３ガスボンベ、 ２０は０２ガスボンベ、 ２１はＮｔ１３ガスボンベ、 ２２はＮ２ガスボンベ、 ２３は真空計、 ２４はメカニカルポンプ、 ２５はロータリーポンプである。 代理人　　弁理士　　久木元　　　彰 復代理人　弁理士　　大　菅　義　２ 第１図 成シ蓮鷹（又／ｍｌＫ　） ２１芝イ１ぢＢＴｔりｒ、ｉに、＄ｊヒイタＪプイニ１
七−ｓＬ慕・丁かＰＳＧ勲１１に’＊ヱ々を柄図 第２図 イ芝棄イテ１４！すめａ 第３図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 モノシラン（ＳｉＨ＿４）、ホスフィン（ＰＨ＿３）お
    よび酸素（Ｏ＿２）の反応ガスを用いる燐・シリケート
    ・ガラスの成長において、 前記反応ガスにアンモニア（ＮＨ＿３）ガスを添加する
    ことを特徴とする化学気相成長方法。
JP61144919A 1986-06-23 1986-06-23 化学気相成長方法 Granted JPS632330A (ja)

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