(57)【要約】【課題】  分散ノズルを用いることなく均一のボロン濃度を有するＢＳＧ膜を半導体ウェーハの表面に形成するＬＰ−ＣＶＤ装置およびこれを用いて均一のボロン濃度を有するＢＳＧ膜を再現性良く形成する方法を提供する。【解決手段】  複数の被処理ウェーハ１０を保持するボート４と、このボート４を収納する反応炉と、この反応炉の周囲に配設され、反応炉内の雰囲気を加熱するヒータ５と、反応ガスを上記反応炉内に導入するガス導入管２，３とを備えた減圧ＣＶＤ装置２０を用いて被処理ウェーハ１０上にボロンシリケートグラス（ＢＳＧ）の薄膜を形成する、半導体装置の製造方法において、６００℃〜８００℃の温度および０．１Ｔｏｒｒ〜５Ｔｏｒｒの圧力で、重量比４％以上の濃度のボロン（Ｂ）を含むソースガスを被処理ウェーハ１０が保持される位置よりも下方に位置する噴出口を有するガス導入管２，３から供給する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の被処理ウェーハを保持するボートと、前記ボートを収納する反応炉と、この反応炉の周囲に配設され、前記反応炉内の雰囲気を加熱するヒータと、前記被処理ウェーハが保持される位置よりも下方に位置する噴出口から反応ガスを前記反応炉内に導入するガス導入管とを備えた減圧ＣＶＤ装置を用いた、半導体装置の製造方法であって、
約６００℃〜約８００℃の温度および０．１Ｔｏｒｒ〜５Ｔｏｒｒの圧力でソースガスを前記ガス導入管から供給し、ボロンシリケートグラス（ＢＳＧ）の薄膜であって、該薄膜自身の重量に対するホウ素（Ｂ）の重量の比が４％以上の薄膜を形成する工程を備えた半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記反応炉内の雰囲気が約７００℃で維持されるように前記ヒータを制御する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記反応炉内の気圧を約０．５Ｔｏｒｒで維持する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記ソースガスは、ホウ酸トリメチル（ＴＭＢ：Trimethyl Borate）を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記ソースガスは、ホウ酸トリエチル（ＴＥＢ：Triethyl Borate ）を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、減圧ＣＶＤ装置およびこれを用いて半導体ウェーハ上にＢＳＧ膜を形成する工程を含む半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、シリコンをＲＩＥ（Reactive Ion Etching）により選択的に除去する工程で酸化膜がマスク材として利用される。また、ＲＩＥの工程終了後にマスク材のみを選択的に剥離する場合には、酸化膜中にボロン（Ｂ）を高濃度にドープしたボロンシリケートグラス（B oron- S ilicate G lass、以下、単にＢＳＧという）が広く用いられている。
【０００３】
バッチ式のＬＰ−ＣＶＤ（Low Pressure-Chemical Vapor Deposition）装置を用いて従来の技術によりＢＳＧ膜を製造する方法を図３を参照しながら説明する。
【０００４】
図３は、従来のＬＰ−ＣＶＤ装置の一例の炉構造を示す概略図である。同図に示すＬＰ−ＣＶＤ装置５０は、アウターチューブ１およびインナーチューブ６を有する二重構造の反応管を有し、インナーチューブ６の内側に被処理ウェーハである半導体基板１０を保持するボート４を備えている。インナーチューブ６の底部近傍からは、反応ガスを導入するノズル３，５２がインナーチューブ６内に延在して配設されている。
【０００５】
ノズル５２は、ボート４の上端の周辺領域に至るまで配設され、このノズル内を通って反応ガスがインナーチューブ内に導入される。使用済の反応ガスは、インナーチューブ６とアウターチューブ１とに挟まれた領域を通過して装置下部に設けられた排気口１２，１３から排出される。ウェーハ１０の加熱は反応管の外側に設けられたヒータ５により行われる。また、ＬＰ−ＣＶＤ装置５０の底部に設けられた減圧口１５には、真空ポンプ１１が接続され、これにより反応管内の気圧が調整される。
【０００６】
従来、このようなＬＰ−ＣＶＤ装置５０を用いてＢＳＧ膜を形成する場合は、ボート４に保持された半導体基板の位置に対応する複数の噴射口を有する分散ノズルを用いてボロンのソースとなるガス、例えば、ホウ酸トリメチル（ＴＭＢ）を反応炉内に導いていた。これは、多数の半導体基板にソースガスを均等に供給するためであり、これにより半導体基板上に、均一のボロン濃度を有するＢＳＧ膜を均一の膜厚で形成することができた。
【０００７】
しかしながら、上述の分散ノズルを用いた成膜方法では、濃度および膜厚の均一化はガスノズルの口径に依存するところが大きい。従って、定期メンテナンス等によりガスノズルを交換した場合に、ガスノズルの加工精度にばらつきがあるとノズルの交換前後でプロセスの再現性を得ることができないという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は分散ノズルを用いることなく均一のボロン濃度を有するＢＳＧ膜を半導体ウェーハの表面に形成するＬＰ−ＣＶＤ装置およびこれを用いた半導体装置の製造方法において、均一のボロン濃度を有するＢＳＧ膜を再現性良く形成する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、以下の手段により上記課題の解決を図る。
【００１０】
即ち、本発明によれば、
複数の被処理ウェーハを保持するボートと、このボートを収納する反応炉と、この反応炉の周囲に配設され、上記反応炉内の雰囲気を約６００℃〜約８００℃の温度まで加熱するヒータと、上記被処理ウェーハが保持される位置よりも下方に位置する噴出口を有し、重量比４％以上の濃度のホウ素（Ｂ）を含むソースガスを上記反応炉内に導入するガス導入管と、上記反応炉内の気圧を０．１Ｔｏｒｒ〜５Ｔｏｒｒに維持する減圧手段と、を備えた減圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）装置が提供される。
【００１１】
上記減圧ＣＶＤ装置は、上記反応炉内の雰囲気が約７００℃で維持されるように上記ヒータを制御する温度制御手段をさらに備えることが望ましい。
【００１２】
上記減圧ＣＶＤ装置はまた、上記反応炉内の気圧が約０．５Ｔｏｒｒで維持されるように上記減圧手段を制御する減圧制御手段をさらに備えることがより望ましい。
【００１３】
また、本発明によれば、
複数の被処理ウェーハを保持するボートと、このボートを収納する反応炉と、この反応炉の周囲に配設され、上記反応炉内の雰囲気を加熱するヒータと、上記被処理ウェーハが保持される位置よりも下方に位置する噴出口から反応ガスを上記反応炉内に導入するガス導入管とを備えた減圧ＣＶＤ装置を用いた、半導体装置の製造方法であって、約６００℃〜約８００℃の温度および０．１Ｔｏｒｒ〜５Ｔｏｒｒの圧力で、重量比４％以上の濃度のホウ素（Ｂ）を含むソースガスを上記ガス導入管から供給して上記被処理ウェーハ上にボロンシリケートグラス（ＢＳＧ）の薄膜を形成する工程を備えた半導体装置の製造方法が提供される。
【００１４】
上記ソースガスには、ホウ酸トリメチル（ＴＭＢ：Trimethyl Borate）またはホウ酸トリエチル（ＴＥＢ：Triethyl Borate ）を含むと良い。
【００１５】
また、上記製造方法において、上記反応炉内の雰囲気を約７００℃まで加熱することが好ましい。
【００１６】
また、上記製造方法において、上記反応炉内の気圧は、約０．５Ｔｏｒｒであるとさらに好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
以上詳述したとおり、本発明は、以下の効果を奏する。
【００１８】
即ち、本発明にかかる半導体製造装置によれば、被処理ウェーハが保持される位置よりも下方に位置する噴出口を有し、重量比４％以上の濃度のホウ素（Ｂ）を含むソースガスを上記反応炉内に導入するガス導入管を備えているので、分散ノズルを用いることなく、上記被処理ウェーハの表面に均一のボロン濃度及び膜厚のＢＳＧ膜を形成することができる。
【００１９】
また、本発明にかかる半導体装置の製造方法によれば、重量比４％以上の濃度のボロン（Ｂ）を含むソースガスを被処理ウェーハが保持される位置よりも下方に位置する噴出口を有するガス導入管から反応炉内に供給するので、ウェーハ間でボロン濃度の均一性の良いＢＳＧ膜を安定して製造することができる。これにより、ガスノズルの加工精度に多少のばらつきがあっても交換前後で成膜条件を変更する必要がないので、再現性の高い半導体製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態のいくつかについて図面を参照しながら説明する。なお、以下の各図において、図３と同一の部分については、同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２１】
図１は、本発明にかかる減圧ＣＶＤ装置の実施の一形態の炉構造を示す概略図である。図３との対比において明らかなように、同図に示すバッチ式ＬＰ−ＣＶＤ装置２０は、ソースガスを導くノズルとして分散ノズルでなく、被処理ウェーハ１０が保持される位置よりも下方に位置する噴出口を有する短ノズル２を備えた点に特徴がある。その他の点は、図３に示す減圧ＣＶＤ装置５０とほぼ同一である。
【００２２】
次に、図１に示す減圧ＣＶＤ装置２０を用いた半導体の製造方法について、本発明にかかる半導体装置の製造方法の実施の一形態として説明する。本実施形態は、短ノズル２を用いて炉内のボロン濃度が重量比４％以上になるよう材料ガスを反応炉に供給する点に特徴がある。
【００２３】
図２は、本実施形態の半導体装置製造方法によってＢＳＧ膜を形成したときの炉内のボロン濃度（横軸：重量比％）とＢＳＧ膜のボロン濃度均一性（縦軸：％）との関係を示す相関図である。短ノズル２としては、Ｌ字型の２５ｍｍ−６ｍｍφを用い、温度７００℃、圧力０．５Ｔｏｒｒの成膜条件で、材料ガスとして短ノズル２からホウ酸トリメチル（ＴＭＢ）を供給し、また、短ノズル３からオルトケイ酸エチル（ＴＥＯＳ：Tetraethoxysilane ）を供給した。
【００２４】
図２からわかるように、炉内のボロン濃度が重量比４％以上の領域においては、短ノズル２を用いた場合でも半導体ウェーハに形成されるＢＳＧ膜中のボロン濃度のばらつきを４％未満に抑制することができる。
【００２５】
また、ウェット系のエッチングによりＢＳＧ膜を選択的に剥離するプロセスがある。このとき、残存させる酸化膜との選択比は、ＢＳＧ膜中のボロン濃度に依存する。このため、十分な選択比を得るためにはＢＳＧ膜中にボロンを高濃度でドープさせる必要がある。この場合に、本実施形態の半導体製造方法を用いてＢＳＧ膜のボロン濃度が重量比４％以上になるように材料ガスを供給すれば、図２に示す短ノズル２を用いた成膜が可能である。これにより、高い再現性でＢＳＧ膜を形成することができる。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記形態に限るものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して用いることができる。また、材料や各種成膜条件は要求仕様に応じて変更することが可能である。例えば、上記実施形態ではボロンのソースガスとして、ホウ酸トリメチル（ＴＭＢ）を用いたが、これに限ることなく、例えばホウ酸トリエチル（ＴＥＢ）を用いても良い。また、成膜条件も、７００℃に限らず、６００℃〜８００℃の範囲内でも良い結果が得られている。さらに、圧力に関しても、０．５Ｔｏｒｒに限らず、０．１Ｔｏｒｒ〜５Ｔｏｒｒの範囲で図２に示す均一性とほぼ同様に良好な均一性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施形態に用いるＬＰ−ＣＶＤ装置の炉構造を示す概略図である。
【図２】炉内ボロン濃度とウェーハ間のボロン濃度均一性の関係を示す相関図である。
【図３】従来のＬＰ−ＣＶＤ装置の一例の炉構造を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  アウターチューブ
２，３，５２  ノズル
４  ボート
５  ヒータ
６  インナーチューブ
８  フランジ
９  熱遮蔽板
１０  被処理ウェーハ
１１  真空ポンプ
１２，１３  排出口
２０  減圧ＣＶＤ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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