JPH09275099A - Thin film forming apparatus and manufacture of semiconductor device using it - Google Patents
Thin film forming apparatus and manufacture of semiconductor device using itInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜形成装置およ
びそれを用いた半導体装置の製造方法に関し、特に、ウ
エハの表面にCVD(Chemical Vapor Deposition)法に
より窒化シリコン膜などからなる薄膜を形成する薄膜形
成装置およびそれを用いた半導体装置の製造方法に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film forming apparatus and a method of manufacturing a semiconductor device using the thin film forming apparatus, and more particularly to forming a thin film such as a silicon nitride film on the surface of a wafer by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. The present invention relates to a thin film forming apparatus and a semiconductor device manufacturing method using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】本発明者は、半導体集積回路装置の製造
技術に使用されているCVD装置について検討した。以
下は、本発明者によって検討された技術であり、その概
要は次のとおりである。2. Description of the Related Art The present inventor has studied a CVD apparatus used in a semiconductor integrated circuit device manufacturing technique. The following is a technique studied by the present inventors, and the outline is as follows.
【0003】すなわち、半導体集積回路装置の製造工程
において、CVD装置を使用して窒化シリコン膜、酸化
シリコン膜または多結晶シリコン膜などの薄膜が形成さ
れている。That is, in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device, a thin film such as a silicon nitride film, a silicon oxide film or a polycrystalline silicon film is formed by using a CVD device.
【0004】この場合、CVD装置は、薄膜材料を構成
する元素からなる一種または数種のガスを反応室に供給
し、化学反応により例えば半導体基板などからなるウエ
ハの表面などに薄膜を形成している。また、反応室にお
ける外部からヒータによって加熱される部分であるチャ
ンバは、石英製の単管となっている。In this case, the CVD apparatus supplies one or several kinds of gas consisting of the elements constituting the thin film material to the reaction chamber, and forms a thin film on the surface of a wafer composed of a semiconductor substrate by a chemical reaction. There is. The chamber, which is the portion of the reaction chamber that is heated by the heater from the outside, is a single quartz tube.
【0005】なお、CVD装置について記載されている
文献としては、例えば1988年12月13日、工業調
査会発行の「電子材料1988年12月号別冊」p36
〜p42に記載されているものがある。[0005] Incidentally, as a literature describing a CVD apparatus, for example, on December 13, 1988, "Electronic Materials December 1988 Special Edition" p.
To p42.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところが、前述したC
VD装置を用いて例えば窒化シリコン膜を形成する場
合、ガス導入部内面に反応副生成物が粉状に付着し、そ
れが反応室内に巻き上がり、搬送中または成膜中のウエ
ハの表面に付着するため、半導体装置などの製品の歩留
りを低下させるという問題点が発生している。However, the above-mentioned C
When a silicon nitride film is formed using a VD device, for example, a reaction by-product adheres to the inner surface of the gas introduction portion in the form of powder, which winds up in the reaction chamber and adheres to the surface of the wafer during transfer or film formation. Therefore, there is a problem in that the yield of products such as semiconductor devices is reduced.
【0007】また、反応室内面に付着した反応副生成物
を除去するには、チャンバのフランジ部を外し、洗浄と
乾燥を行う必要があるので、反応室の再度の組立作業、
反応室の洗浄後の真空気密の確認、反応管としてのチャ
ンバの空焼きおよび成膜時のウエハにおける薄膜の膜厚
分布の調整と確認などの作業を行う必要があることによ
り、労力と作業時間が必要となり、CVD装置の稼働率
が低下している。Further, in order to remove the reaction by-product adhering to the inner surface of the reaction chamber, it is necessary to remove the flange portion of the chamber and perform cleaning and drying.
Since it is necessary to perform operations such as confirmation of vacuum tightness after cleaning the reaction chamber, baking of the chamber as a reaction tube and adjustment and confirmation of the film thickness distribution of the thin film on the wafer during film formation, labor and work time are required. Are required, and the operating rate of the CVD apparatus is decreasing.
【0008】本発明の目的は、反応管内に付着した反応
副生成物などの異物を低減でき、しかもその異物を容易
に洗浄できるCVD装置などの薄膜形成装置およびそれ
を用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。An object of the present invention is to reduce foreign substances such as reaction by-products adhering to the inside of a reaction tube and to easily clean the foreign substances, such as a thin film forming apparatus such as a CVD apparatus and a semiconductor device manufacturing method using the same. To provide.
【0009】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.
【0011】すなわち、本発明の薄膜形成装置は、二重
構造の反応管となっており、第1の反応管としてのアウ
ターチューブとアウターチューブの内部に設置されてい
る第2の反応管としてのインナーチューブとを有し、イ
ンナーチューブの内部に設置されているウエハに薄膜が
形成されるものである。That is, the thin film forming apparatus of the present invention is a double-structured reaction tube, and the outer tube as the first reaction tube and the second reaction tube installed inside the outer tube as the second reaction tube. An inner tube is provided, and a thin film is formed on a wafer installed inside the inner tube.
【0012】また、本発明の薄膜形成装置を用いた半導
体装置の製造方法は、二重構造の反応管となっている薄
膜形成装置を使用してウエハの上に薄膜を形成する工程
を有するものであり、半導体集積回路装置などを形成す
るためのウエハの上に絶縁膜または導電膜からなる薄膜
を形成するものである。Further, the method of manufacturing a semiconductor device using the thin film forming apparatus of the present invention has a step of forming a thin film on a wafer by using the thin film forming apparatus which is a reaction tube having a double structure. That is, a thin film made of an insulating film or a conductive film is formed on a wafer for forming a semiconductor integrated circuit device or the like.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一機能を有するものは同一の符
号を付し、重複説明は省略する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
【0014】(実施の形態1)図1は、本発明の一実施
の形態であるCVD装置を一部破断して示す概略図であ
る。図2は、図1におけるA−A矢視断面図である。(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic view showing a partially broken CVD apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA in FIG.
【0015】図1および図2に示すように、本実施の形
態のCVD装置は、第1の反応管としてのアウターチュ
ーブ1とアウターチューブ1の内部に設置されている第
2の反応管としてのインナーチューブ2とを有し、アウ
ターチューブ1の一端に取り付けられているフランジ3
における真空気密を保つフランジ面が反応室4に設置さ
れている。As shown in FIGS. 1 and 2, the CVD apparatus of this embodiment has an outer tube 1 serving as a first reaction tube and a second reaction tube installed inside the outer tube 1. A flange 3 having an inner tube 2 and attached to one end of the outer tube 1.
The flange surface for keeping the vacuum tightness is installed in the reaction chamber 4.
【0016】アウターチューブ1は、二重構造の反応管
における外部の反応管であり、反応室4に対して水平方
向に設置されているもので、その主要部の断面形状は長
方形となっており、炭化ケイ素(SiC)または石英を
材料として形成されており、外部と内部との圧力差に耐
える機械的強度を有すると共に透明で洗浄効果が優れて
いる構造となっている。また、アウターチューブ1の外
形寸法は、250〜350mm程度の幅と30〜60m
m程度の高さと500〜900mm程度の長さである。
アウターチューブ1の端部には、ガス排気口1aが設け
られている。The outer tube 1 is an external reaction tube in a reaction tube having a double structure, and is installed horizontally with respect to the reaction chamber 4, and its main portion has a rectangular cross section. It is made of silicon carbide (SiC) or quartz as a material, and has a mechanical strength that can withstand the pressure difference between the outside and the inside, and is transparent and has a good cleaning effect. The outer dimensions of the outer tube 1 are about 250 to 350 mm in width and 30 to 60 m.
The height is about m and the length is about 500 to 900 mm.
A gas exhaust port 1 a is provided at an end of the outer tube 1.
【0017】インナーチューブ2は、二重構造の反応管
における内部の反応管であり、主要部の断面形状は長方
形となっており、炭化ケイ素または石英を材料として形
成されている。また、インナーチューブ2の外形寸法
は、アウターチューブ1の外形寸法より5〜20mm程
度小さくなっている。インナーチューブ2の端部にはガ
ス導入口2aが設けられている。また、インナーチュー
ブ2の下部には、離間体5が設けられており、インナー
チューブ2をアウターチューブ1の上に設置した際に、
離間体5によってそれらの間にすき間が形成されるよう
になっている。インナーチューブ2の内部には、ウエハ
冶具6が設置されており、反応室4から搬送ロボット8
によってウエハ7をウエハ冶具6にセットできるように
なっている。The inner tube 2 is an internal reaction tube in a double-structured reaction tube, and the main part has a rectangular cross section, and is made of silicon carbide or quartz. The outer dimensions of the inner tube 2 are smaller than the outer dimensions of the outer tube 1 by about 5 to 20 mm. A gas introduction port 2 a is provided at the end of the inner tube 2. Further, a spacer 5 is provided below the inner tube 2, and when the inner tube 2 is placed on the outer tube 1,
A gap is formed between them by the spacer 5. A wafer jig 6 is installed inside the inner tube 2 so as to move from the reaction chamber 4 to the transfer robot 8
The wafer 7 can be set on the wafer jig 6.
【0018】反応室4の上部には、反応ガス9を供給す
るガス導入部10が接続されており、ガス導入部10か
ら供給された反応ガス9がインナーチューブ2の端部に
設けられているガス導入口2aに流入されるようになっ
ている。この場合、ガス導入部10はニッケル合金また
はステンレス鋼を材料としている多孔質フィルタを備え
ており、反応ガス9としての複数の種類のガスの混合を
均一に行うようになっている。反応室4の中央部におけ
るウエハ7の搬送部にはゲートバルブ11が設置してあ
る。反応室4の下部にはアルミニウム合金またはステン
レス鋼を材料としているフィルタを備えている排気ガス
処理ブロック12が設置されており、排気ガス16中の
反応副生成物などの異物を除去するユニットとなってい
る。また、その下部に真空処理機13がガス管14を介
して接続されている。したがって、真空処理機13によ
って、アウターチューブ1とインナーチューブ2の内部
を真空状態にすることができ、しかも排気管15に排気
ガス16を導入することができる。A gas introducing section 10 for supplying a reaction gas 9 is connected to the upper portion of the reaction chamber 4, and the reaction gas 9 supplied from the gas introducing section 10 is provided at the end of the inner tube 2. The gas is introduced into the gas inlet 2a. In this case, the gas introduction part 10 is equipped with a porous filter made of a nickel alloy or stainless steel so as to uniformly mix a plurality of kinds of gases as the reaction gas 9. A gate valve 11 is installed in the transfer section of the wafer 7 in the center of the reaction chamber 4. An exhaust gas treatment block 12 equipped with a filter made of aluminum alloy or stainless steel is installed in the lower part of the reaction chamber 4 and serves as a unit for removing foreign matters such as reaction by-products in the exhaust gas 16. ing. A vacuum processor 13 is connected to the lower portion of the vacuum processor 13 via a gas pipe 14. Therefore, the vacuum processor 13 can bring the insides of the outer tube 1 and the inner tube 2 into a vacuum state, and further, the exhaust gas 16 can be introduced into the exhaust pipe 15.
【0019】また、アウターチューブ1の外部には、ア
ウターチューブ1およびインナーチューブ2の内部を加
熱するために、例えば抵抗加熱ヒータなどの加熱機構1
7が設置されている。図示されている加熱機構17は、
ウエハ7の下のアウターチューブ1の下部に設置されて
いるものであるが、設計仕様に応じて、ウエハ7の上の
アウターチューブ1の上部、その周辺のアウターチュー
ブ1の上部およびアウターチューブ1の下部に設置され
ている加熱機構17の周辺のアウターチューブ1の下部
にそれぞれ加熱機構17を多ゾーン化して設置する態様
とすることができる。Outside the outer tube 1, for heating the inside of the outer tube 1 and the inner tube 2, for example, a heating mechanism 1 such as a resistance heater.
7 is installed. The heating mechanism 17 shown is
The outer tube 1 is installed under the wafer 7 and under the outer tube 1. However, depending on the design specifications, the upper tube 1 on the wafer 7, the upper outer tube 1 around the outer tube 1, and the outer tube 1 around the outer tube 1. It is possible to adopt a mode in which the heating mechanism 17 is installed in multiple zones in the lower part of the outer tube 1 around the heating mechanism 17 installed in the lower part.
【0020】本実施の形態のCVD装置の動作は、次の
通りである。The operation of the CVD apparatus of this embodiment is as follows.
【0021】すなわち、インナーチューブ2の内部に設
置しているウエハ冶具6に搬送ロボット8によって、例
えば半導体集積回路装置などを製造するためのウエハ7
を2枚同時にセットした後、ゲートバルブ11を閉じ
る。次に、アウターチューブ1およびインナーチューブ
2の内部に存在する空気などを窒素ガスなどに真空処理
機13を使用して置換した後、アウターチューブ1およ
びインナーチューブ2の内部を加熱機構17によって所
定の温度にし、真空処理機13により所定の減圧状態の
圧力に制御した状態でもって、ガス導入部10から例え
ばジクロルシラン(SiH2 Cl2)とアンモニアとから
なる反応ガス9をガス導入口2aを通してインナーチュ
ーブ2の内部に供給する。この状態において、ウエハ7
の表面に所定の膜質の窒化シリコン膜を所定の膜厚をも
って堆積する。この場合、反応ガス9によって窒化シリ
コン膜がウエハ7の表面に堆積された後の化学反応後の
排気ガス16は、アウターチューブ1とインナーチュー
ブ2との間を通過し、アウターチューブ1のガス排気口
1aを通して排気ガス処理ブロック12に到達し、その
後排気管15を通して排気される。That is, a wafer 7 for manufacturing, for example, a semiconductor integrated circuit device or the like by the transfer robot 8 on the wafer jig 6 installed inside the inner tube 2.
After setting 2 sheets at the same time, the gate valve 11 is closed. Next, after replacing the air or the like existing inside the outer tube 1 and the inner tube 2 with nitrogen gas or the like by using the vacuum processor 13, the inside of the outer tube 1 and the inner tube 2 is heated to a predetermined degree by the heating mechanism 17. While maintaining the temperature and controlling the pressure to a predetermined depressurized state by the vacuum processor 13, a reaction gas 9 composed of, for example, dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) and ammonia is introduced from the gas introduction part 10 through the gas introduction port 2a. Supply inside 2. In this state, the wafer 7
A silicon nitride film having a predetermined film quality is deposited on the surface of the substrate with a predetermined film thickness. In this case, the exhaust gas 16 after the chemical reaction after the silicon nitride film is deposited on the surface of the wafer 7 by the reaction gas 9 passes between the outer tube 1 and the inner tube 2, and the exhaust gas of the outer tube 1 is exhausted. The exhaust gas treatment block 12 is reached through the port 1 a and then exhausted through the exhaust pipe 15.
【0022】本実施の形態のCVD装置によれば、第1
の反応管としてのアウターチューブ1と第2の反応管と
してのインナーチューブ2とからなる二重構造の反応管
を備えており、アウターチューブ1の外部からアウター
チューブ1およびインナーチューブ2の内部を加熱機構
17によって所定の高温度に制御できることにより、反
応ガス9およびその排気ガス16を高温度の状態でガス
排気口1aまで流れるので、インナーチューブ2内への
反応副生成物などの異物の付着を減少することができ
る。また、ガス導入部10には多孔質フィルタが備えら
れており、反応ガス9としての複数の種類のガスの混合
を均一に行うようになっているので、インナーチューブ
2内への反応副生成物などの異物の付着を減少すること
ができる。According to the CVD apparatus of this embodiment, the first
Is equipped with a double-structured reaction tube consisting of an outer tube 1 as a reaction tube and an inner tube 2 as a second reaction tube, and heats the inside of the outer tube 1 and the inner tube 2 from the outside of the outer tube 1. Since the mechanism 17 can control the temperature to a predetermined high temperature, the reaction gas 9 and its exhaust gas 16 flow to the gas exhaust port 1a in a high temperature state, so that the adhesion of foreign matters such as reaction by-products to the inner tube 2 is prevented. Can be reduced. In addition, the gas introduction part 10 is provided with a porous filter so that a plurality of kinds of gases as the reaction gas 9 can be mixed uniformly, so that the reaction by-product in the inner tube 2 is generated. It is possible to reduce the adhesion of foreign matter such as.
【0023】その結果、インナーチューブ2の内部に巻
き上がる反応副生成物などの異物の発生を防止できるこ
とによって、ウエハ7の表面に窒化シリコン膜などの薄
膜を形成する際にウエハおよび薄膜に反応副生成物など
の異物が添加されることがないので、高性能の薄膜を形
成することができる。したがって、窒化シリコン膜など
の薄膜を使用した半導体装置などの製品の製造歩留りを
向上させることができる。As a result, it is possible to prevent the generation of foreign matters such as reaction by-products that wind up inside the inner tube 2, so that when a thin film such as a silicon nitride film is formed on the surface of the wafer 7, the reaction by-products of the wafer and the thin film are formed. Since a foreign matter such as a product is not added, a high performance thin film can be formed. Therefore, the manufacturing yield of products such as semiconductor devices using a thin film such as a silicon nitride film can be improved.
【0024】本実施の形態のCVD装置によれば、第1
の反応管としてのアウターチューブ1と第2の反応管と
してのインナーチューブ2とからなる二重構造の反応管
を備えていることにより、種々の使用条件と長時間の使
用によってアウターチューブ1およびインナーチューブ
2の内面に付着した反応副生成物などの異物を除去する
際に、反応室4からアウターチューブ1を外し、アウタ
ーチューブ1からインナーチューブ2を外してアウター
チューブ1とインナーチューブ2を独立的に洗浄処理す
ることができる。また、アウターチューブ1は、インナ
ーチューブ2に比較してその内面に付着する反応副生成
物などの異物は極めて少ないことにより、アウターチュ
ーブ1の洗浄処理をほとんど行う必要がなく、反応副生
成物などの異物が付着した段階のインナーチューブ2を
新たなインナーチューブ2に取り替える簡単な作業だけ
でよくなる。According to the CVD apparatus of this embodiment, the first
Since the reaction tube having a double structure including the outer tube 1 as the reaction tube and the inner tube 2 as the second reaction tube is provided, the outer tube 1 and the inner tube can be used under various use conditions and for a long time. When removing foreign matters such as reaction by-products adhering to the inner surface of the tube 2, the outer tube 1 is removed from the reaction chamber 4, the inner tube 2 is removed from the outer tube 1, and the outer tube 1 and the inner tube 2 are independent. Can be washed. In addition, since the outer tube 1 has much less foreign matter such as reaction by-products attached to its inner surface than the inner tube 2, there is almost no need to perform a cleaning process on the outer tube 1, and the reaction by-products, etc. The simple operation of replacing the inner tube 2 with a new inner tube 2 at the stage where the foreign matter adheres is sufficient.
【0025】したがって、本実施の形態のCVD装置に
よれば、アウターチューブ1およびインナーチューブ2
の反応副生成物などの異物の洗浄処理を簡略化できるの
で、その労力と作業時間などのメンテナンスが低減で
き、装置の稼働率を向上することができる。Therefore, according to the CVD apparatus of this embodiment, the outer tube 1 and the inner tube 2 are
Since it is possible to simplify the cleaning process of foreign matter such as the reaction by-product of (1), the labor and maintenance such as working time can be reduced, and the operation rate of the device can be improved.
【0026】本実施の形態のCVD装置によれば、窒化
シリコン膜以外に、例えば酸化シリコン膜などの絶縁膜
または例えば多結晶シリコン膜などの導電膜からなる種
々の薄膜を形成することができる。According to the CVD apparatus of the present embodiment, various thin films made of an insulating film such as a silicon oxide film or a conductive film such as a polycrystalline silicon film can be formed in addition to the silicon nitride film.
【0027】(実施の形態2)図3〜図8は、本発明の
他の実施の形態であるCVD装置を用いた半導体装置の
製造工程を示す概略断面図である。同図を用いて、本実
施の形態の半導体装置の製造方法について説明する。(Embodiment 2) FIGS. 3 to 8 are schematic cross-sectional views showing the steps of manufacturing a semiconductor device using a CVD apparatus according to another embodiment of the present invention. The manufacturing method of the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
【0028】まず、例えばp型のシリコン単結晶からな
る半導体基板18の表面の選択的な領域である素子分離
領域に熱酸化処理を用いて酸化シリコン膜からなるフィ
ールド絶縁膜19を形成する。なお、図示を省略してい
るがフィールド絶縁膜19の下に反転防止用のチャネル
ストッパー膜を形成している(図3)。First, a field insulating film 19 made of a silicon oxide film is formed in a device isolation region, which is a selective region on the surface of a semiconductor substrate 18 made of, for example, p-type silicon single crystal, by using a thermal oxidation process. Although not shown, a channel stopper film for preventing inversion is formed under the field insulating film 19 (FIG. 3).
【0029】次に、フィールド絶縁膜19によって囲ま
れた活性領域に酸化シリコンからなるゲート絶縁膜20
を形成し、このゲート絶縁膜20の上に多結晶シリコン
からなるゲート電極21を前述した実施の形態1のCV
D装置を使用して形成する。ゲート電極21は、半導体
基板18の上に多結晶シリコン膜および酸化シリコン膜
からなる絶縁膜22を順次堆積し、これらを順次エッチ
ングして形成する。その後、ゲート電極21の側壁に酸
化シリコン膜からなるサイドウォール絶縁膜23を形成
する。次に、半導体基板18にリンなどのn型の不純物
をイオン注入してソースおよびドレインとなるn型の半
導体領域24を形成する(図4)。Next, the gate insulating film 20 made of silicon oxide is formed in the active region surrounded by the field insulating film 19.
And the gate electrode 21 made of polycrystalline silicon is formed on the gate insulating film 20 according to the CV of the first embodiment.
D device is used. The gate electrode 21 is formed by sequentially depositing an insulating film 22 made of a polycrystalline silicon film and a silicon oxide film on the semiconductor substrate 18 and sequentially etching these. After that, a sidewall insulating film 23 made of a silicon oxide film is formed on the sidewall of the gate electrode 21. Next, an n-type impurity such as phosphorus is ion-implanted into the semiconductor substrate 18 to form an n-type semiconductor region 24 serving as a source and a drain (FIG. 4).
【0030】その後、半導体基板18の上に前述した実
施の形態1のCVD装置を使用して酸化シリコン膜など
からなる絶縁膜25を形成した後、その選択的な領域に
コンタクトホールを形成し、その領域にコンタクト電極
26を形成する(図5)。After that, an insulating film 25 made of a silicon oxide film or the like is formed on the semiconductor substrate 18 by using the above-described CVD apparatus of the first embodiment, and then a contact hole is formed in a selective region of the insulating film 25. A contact electrode 26 is formed in that region (FIG. 5).
【0031】次に、半導体基板18の上に前述した実施
の形態1のCVD装置を使用して酸化シリコン膜などか
らなる絶縁膜27を形成した後、その選択的な領域にス
ルーホールを形成する(図6)。Next, after the insulating film 27 made of a silicon oxide film or the like is formed on the semiconductor substrate 18 by using the above-described CVD apparatus of the first embodiment, through holes are formed in the selective regions. (Fig. 6).
【0032】前述した半導体装置の製造工程は、半導体
基板18にnチャネルMOSFETを形成した形態であ
るが、半導体基板18にnチャネルMOSFET以外の
pチャネルMOSFET、バイポーラトランジスタ、容
量素子などの種々の半導体素子を形成した態様を採用す
ることができる。In the above-described manufacturing process of the semiconductor device, the n-channel MOSFET is formed on the semiconductor substrate 18, but various semiconductors such as p-channel MOSFET other than n-channel MOSFET, bipolar transistor, capacitive element, etc. are formed on the semiconductor substrate 18. A mode in which an element is formed can be adopted.
【0033】次に、半導体基板18の上にチタンからな
るバリアメタル膜28をスパッタリング法を使用して形
成した後、バリアメタル膜28の表面にアルミニウムか
らなる金属膜29をスパッタリング法を使用して形成す
る。その後、金属膜29の上にチタンからなるバリアメ
タル膜30をスパッタリング法を使用して形成する。こ
の場合、バリアメタル膜28およびバリアメタル膜30
は、チタン、タングステン、モリブデンまたはTiWな
どの合金を使用した高融点金属膜の態様とすることがで
きる。また、金属膜29は、銅または金などを使用した
金属膜の態様とすることができる(図7)。Next, a barrier metal film 28 made of titanium is formed on the semiconductor substrate 18 by a sputtering method, and then a metal film 29 made of aluminum is formed on the surface of the barrier metal film 28 by a sputtering method. Form. Thereafter, a barrier metal film 30 made of titanium is formed on the metal film 29 by using a sputtering method. In this case, the barrier metal film 28 and the barrier metal film 30
May be in the form of a refractory metal film using an alloy such as titanium, tungsten, molybdenum or TiW. Further, the metal film 29 may be in the form of a metal film using copper or gold (FIG. 7).
【0034】その後、フォトリソグラフィ技術および選
択エッチング技術を使用して配線層としてのバリアメタ
ル膜28/金属膜29/バリアメタル膜30の不要な個
所を取り除いて配線パターンを形成する(図8)。次
に、必要に応じて多層配線層を形成した後、パッシベー
ション膜(図示を省略)を形成することにより、半導体
装置の製造工程を終了する。After that, an unnecessary portion of the barrier metal film 28 / metal film 29 / barrier metal film 30 as a wiring layer is removed by using a photolithography technique and a selective etching technique to form a wiring pattern (FIG. 8). Next, after forming a multi-layered wiring layer as needed, a passivation film (not shown) is formed to complete the manufacturing process of the semiconductor device.
【0035】本実施の形態の半導体装置の製造方法によ
れば、前述した実施の形態1のCVD装置を使用してゲ
ート電極21としての多結晶シリコン膜、絶縁膜25と
しての酸化シリコン膜および絶縁膜27としての酸化シ
リコン膜を形成していることにより、その製造工程にお
いて反応副生成物などの異物の発生が抑制できるので、
高性能のゲート電極21などの薄膜を形成できると共に
半導体装置の製造歩留りを高めることができる。According to the method of manufacturing the semiconductor device of the present embodiment, the polycrystalline silicon film as the gate electrode 21, the silicon oxide film as the insulating film 25, and the insulating film are formed by using the CVD apparatus of the first embodiment. By forming the silicon oxide film as the film 27, generation of foreign matters such as reaction by-products can be suppressed in the manufacturing process thereof.
A thin film such as a high-performance gate electrode 21 can be formed, and the manufacturing yield of semiconductor devices can be improved.
【0036】前述した本実施の形態の半導体装置の製造
方法は、半導体装置におけるゲート電極21、絶縁膜2
5および絶縁膜27を前述した実施の形態1のCVD装
置を使用して形成した態様であるが、電界効果型トラン
ジスタまたはバイポーラトランジスタなどからなる単体
の半導体装置における多結晶シリコン膜および絶縁膜の
製造技術に前述した実施の形態1のCVD装置を使用す
ることができる。In the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment described above, the gate electrode 21 and insulating film 2 in the semiconductor device are used.
5 and the insulating film 27 are formed by using the above-described CVD apparatus of the first embodiment, but manufacture of a polycrystalline silicon film and an insulating film in a single semiconductor device including a field effect transistor or a bipolar transistor. The CVD apparatus according to the first embodiment described in the art can be used.
【0037】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。The invention made by the present inventor has been specifically described above based on the embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it can be changed.
【0038】例えば、本発明の薄膜形成装置およびそれ
を用いた半導体装置の製造方法としては、前述した実施
の形態1のCVD装置以外にエピタキシャル成長法を使
用して例えば単結晶シリコン膜などの薄膜を形成するエ
ピタキシャル成長装置などの薄膜形成装置およびそれを
用いた半導体装置の製造方法に適用できる。For example, as a thin film forming apparatus of the present invention and a semiconductor device manufacturing method using the same, a thin film such as a single crystal silicon film may be formed by using an epitaxial growth method in addition to the CVD apparatus of the first embodiment. It can be applied to a thin film forming apparatus such as an epitaxial growth apparatus to be formed and a semiconductor device manufacturing method using the same.
【0039】[0039]
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described.
It is as follows.
【0040】(1).本発明の薄膜形成装置によれば、
第1の反応管としてのアウターチューブと第2の反応管
としてのインナーチューブとからなる二重構造の反応管
を備えており、アウターチューブの外部からアウターチ
ューブおよびインナーチューブの内部を加熱機構によっ
て所定の高温度に制御できることにより、反応ガスおよ
びその排気ガスを高温度の状態でガス排気口まで流れる
ので、インナーチューブ内への反応副生成物などの異物
の付着を減少することができる。また、ガス導入部には
多孔質フィルタが備えられており、反応ガスとしての複
数の種類のガスの混合を均一に行うようになっているの
で、インナーチューブ内への反応副生成物などの異物の
付着を減少することができる。(1). According to the thin film forming apparatus of the present invention,
It is equipped with a double-structured reaction tube consisting of an outer tube as a first reaction tube and an inner tube as a second reaction tube, and the inside of the outer tube and the inner tube is heated by a heating mechanism from the outside of the outer tube. Since it can be controlled to a high temperature, the reaction gas and its exhaust gas flow to the gas exhaust port in a high temperature state, so that adhesion of foreign matters such as reaction by-products in the inner tube can be reduced. In addition, since the gas introduction part is equipped with a porous filter to uniformly mix a plurality of types of gases as reaction gases, foreign substances such as reaction by-products in the inner tube are introduced. Can be reduced.
【0041】その結果、インナーチューブの内部に巻き
上がる反応副生成物などの異物の発生を防止できること
によって、ウエハの表面に窒化シリコン膜などの薄膜を
形成する際にウエハおよび薄膜に反応副生成物などの異
物が添加されることがないので、高性能の薄膜を形成す
ることができる。したがって、窒化シリコン膜などの薄
膜を使用した半導体装置などの製品の製造歩留りを向上
させることができる。As a result, it is possible to prevent the generation of foreign matters such as reaction by-products that wind up inside the inner tube, so that when a thin film such as a silicon nitride film is formed on the surface of the wafer, the reaction by-products on the wafer and the thin film are formed. Since a foreign matter such as is not added, a high-performance thin film can be formed. Therefore, the manufacturing yield of products such as semiconductor devices using a thin film such as a silicon nitride film can be improved.
【0042】(2).本発明の薄膜形成装置によれば、
第1の反応管としてのアウターチューブと第2の反応管
としてのインナーチューブとからなる二重構造の反応管
を備えていることにより、種々の使用条件と長時間の使
用によってアウターチューブおよびインナーチューブの
内面に付着した反応副生成物などの異物を除去する際
に、反応室からアウターチューブを外し、アウターチュ
ーブからインナーチューブを外してアウターチューブと
インナーチューブを独立的に洗浄処理することができ
る。また、アウターチューブは、インナーチューブに比
較してその内面に付着する反応副生成物などの異物は極
めて少ないことにより、アウターチューブの洗浄処理を
ほとんど行う必要がなく、反応副生成物などの異物が付
着した段階のインナーチューブを新たなインナーチュー
ブに取り替える簡単な作業だけでよくなる。(2). According to the thin film forming apparatus of the present invention,
Since the reaction tube having a double structure including the outer tube as the first reaction tube and the inner tube as the second reaction tube is provided, the outer tube and the inner tube can be used under various usage conditions and long-term use. When removing foreign matters such as reaction by-products attached to the inner surface of the outer tube, the outer tube can be removed from the reaction chamber, the inner tube can be removed from the outer tube, and the outer tube and the inner tube can be independently cleaned. In addition, since the outer tube has very few foreign substances such as reaction by-products attached to its inner surface as compared with the inner tube, there is almost no need to perform cleaning treatment of the outer tube, and foreign substances such as reaction by-products do not need to be cleaned. All you have to do is replace the inner tube at the stage where it was attached with a new inner tube.
【0043】したがって、本発明の薄膜形成装置によれ
ば、アウターチューブおよびインナーチューブの反応副
生成物などの異物の洗浄処理を簡略化できるので、その
労力と作業時間などのメンテナンスが低減でき、装置の
稼働率を向上することができる。Therefore, according to the thin film forming apparatus of the present invention, the cleaning process of foreign matters such as reaction by-products of the outer tube and the inner tube can be simplified, so that the labor and the maintenance such as working time can be reduced, and the apparatus can be reduced. The operating rate of can be improved.
【0044】(3).本発明の半導体装置の製造方法に
よれば、本発明の薄膜形成装置を使用してゲート電極と
しての多結晶シリコン膜および絶縁膜としての酸化シリ
コン膜などの薄膜を形成していることにより、その製造
工程において反応副生成物などの異物の発生が抑制でき
るので、高性能の薄膜を形成できると共に半導体装置な
どの半導体装置の製造歩留りを高めることができる。(3). According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the thin film forming apparatus of the present invention is used to form a thin film such as a polycrystalline silicon film as a gate electrode and a silicon oxide film as an insulating film. Since the generation of foreign matters such as reaction by-products in the manufacturing process can be suppressed, a high-performance thin film can be formed and the manufacturing yield of semiconductor devices such as semiconductor devices can be increased.
【図1】本発明の一実施の形態であるCVD装置を一部
破断して示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing a partially broken view of a CVD apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1におけるA−A矢視断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA in FIG.
【図3】本発明の他の実施の形態であるCVD装置を用
いた半導体装置の製造工程を示す概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device using a CVD apparatus which is another embodiment of the present invention.
【図4】本発明の他の実施の形態であるCVD装置を用
いた半導体装置の製造工程を示す概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device using a CVD apparatus which is another embodiment of the present invention.
【図5】本発明の他の実施の形態であるCVD装置を用
いた半導体装置の製造工程を示す概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device using a CVD apparatus which is another embodiment of the present invention.
【図6】本発明の他の実施の形態であるCVD装置を用
いた半導体装置の製造工程を示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device using a CVD apparatus which is another embodiment of the present invention.
【図7】本発明の他の実施の形態であるCVD装置を用
いた半導体装置の製造工程を示す概略断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device using a CVD apparatus which is another embodiment of the present invention.
【図8】本発明の他の実施の形態であるCVD装置を用
いた半導体装置の製造工程を示す概略断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device using a CVD apparatus which is another embodiment of the present invention.
1 アウターチューブ 1a ガス排気口 2 インナーチューブ 2a ガス導入口 3 フランジ 4 反応室 5 離間体 6 ウエハ冶具 7 ウエハ 8 搬送ロボット 9 反応ガス 10 ガス導入部 11 ゲートバルブ 12 排気ガス処理ブロック 13 真空処理機 14 ガス管 15 排気管 16 排気ガス 17 加熱機構 18 半導体基板 19 フィールド絶縁膜 20 ゲート絶縁膜 21 ゲート電極 22 絶縁膜 23 サイドウォール絶縁膜 24 半導体領域 25 絶縁膜 26 コンタクト電極 27 絶縁膜 28 バリアメタル膜 29 金属膜 30 バリアメタル膜 1 Outer Tube 1a Gas Exhaust Port 2 Inner Tube 2a Gas Inlet Port 3 Flange 4 Reaction Chamber 5 Separator 6 Wafer Jig 7 Wafer 8 Transfer Robot 9 Reactive Gas 10 Gas Inlet 11 Gate Valve 12 Exhaust Gas Processing Block 13 Vacuum Processor 14 Gas pipe 15 Exhaust pipe 16 Exhaust gas 17 Heating mechanism 18 Semiconductor substrate 19 Field insulating film 20 Gate insulating film 21 Gate electrode 22 Insulating film 23 Sidewall insulating film 24 Semiconductor region 25 Insulating film 26 Contact electrode 27 Insulating film 28 Barrier metal film 29 Metal film 30 Barrier metal film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺崎 正 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tadashi Terasaki 3-14-20 Higashi-Nakano, Nakano-ku, Tokyo Kokusai Electric Co., Ltd.
Claims (9)
と前記アウターチューブの内部に設置されている第2の
反応管としてのインナーチューブとを有し、前記インナ
ーチューブの内部に設置されているウエハに薄膜が形成
されることを特徴とする薄膜形成装置。1. A wafer having an outer tube as a first reaction tube and an inner tube as a second reaction tube installed inside the outer tube, wherein the wafer is installed inside the inner tube. A thin film forming apparatus characterized in that a thin film is formed on a substrate.
前記アウターチューブはその一端にフランジを備えてい
ると共に、その一部にガス排気口を備えており、前記イ
ンナーチューブはその一部にガス導入口を備えており、
前記ガス導入口から供給されたガスは前記インナーチュ
ーブを通過した後、前記インナーチューブと前記アウタ
ーチューブとの間から排気されて前記ガス排気口を通し
て排気されることを特徴とする薄膜形成装置。2. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein
The outer tube is provided with a flange at one end thereof, and is provided with a gas exhaust port at a part thereof, and the inner tube is provided with a gas introduction port at a part thereof,
The thin film forming apparatus, wherein the gas supplied from the gas inlet passes through the inner tube, is exhausted from between the inner tube and the outer tube, and is exhausted through the gas exhaust port.
おいて、前記アウターチューブの外部に加熱機構を有す
ることを特徴とする薄膜形成装置。3. The thin film forming apparatus according to claim 1, further comprising a heating mechanism outside the outer tube.
膜形成装置において、前記アウターチューブおよび前記
インナーチューブは、炭化ケイ素または石英を材料とし
て形成されていることを特徴とする薄膜形成装置。4. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the outer tube and the inner tube are formed of silicon carbide or quartz as a material. apparatus.
膜形成装置において、前記ウエハは前記インナーチュー
ブの内部に設置されているウエハ治具に搬送ロボットを
使用してセットされることを特徴とする薄膜形成装置。5. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the wafer is set on a wafer jig installed inside the inner tube using a transfer robot. A thin film forming apparatus.
膜形成装置において、前記薄膜形成装置はCVD装置で
あることを特徴とする薄膜形成装置。6. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the thin film forming apparatus is a CVD apparatus.
膜形成装置を使用してウエハの上に薄膜を形成する工程
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。7. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a thin film on a wafer by using the thin film forming apparatus according to claim 1.
おいて、前記薄膜形成装置はCVD装置であり、前記ウ
エハは半導体集積回路を形成するためのウエハであるこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the thin film forming apparatus is a CVD apparatus, and the wafer is a wafer for forming a semiconductor integrated circuit. Method.
造方法において、前記薄膜形成装置はCVD装置であ
り、前記ウエハは半導体装置を形成するためのウエハで
あり、前記ウエハの上に形成する薄膜は絶縁膜または導
電膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the thin film forming device is a CVD device, the wafer is a wafer for forming a semiconductor device, and is formed on the wafer. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the thin film is an insulating film or a conductive film.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7990196A JPH09275099A (en) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | Thin film forming apparatus and manufacture of semiconductor device using it |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09275099A true JPH09275099A (en) | 1997-10-21 |
Family
ID=13703194
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7990196A Pending JPH09275099A (en) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | Thin film forming apparatus and manufacture of semiconductor device using it |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09275099A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6333266B1 (en) | 1998-03-12 | 2001-12-25 | Nec Corporation | Manufacturing process for a semiconductor device |
-
1996
- 1996-04-02 JP JP7990196A patent/JPH09275099A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6333266B1 (en) | 1998-03-12 | 2001-12-25 | Nec Corporation | Manufacturing process for a semiconductor device |
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