非晶硅膜的蒸镀方法及蒸镀装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及蒸镀非晶硅膜的方法及装置，更详细地涉及利用气氛气体蒸镀非晶硅 膜的方法及装置。
【背景技术】
[0002] 非晶硅用于半导体集成电路装置的接触孔或线路的埋入，最近随着半导体集成电 路装置的微细化，接触孔或线路的埋入标准越来越严格。
[0003] 用非晶硅埋入微细化的接触孔或线路的情况下，非晶硅有可能在接触孔部分覆盖 差，或可能产生大的空隙。例如，若在接触孔或线路内产生大的空隙，则可能成为增加电阻 值的原因之一。另外，还可能成为表面粗糙度的精细度差的原因。
【发明内容】
[0004] 技术课题
[0005] 本发明的目的在于，提供一种可以改善表面粗糙度的精细度的非晶硅膜的蒸镀方 法及蒸镀装置。
[0006] 本发明的另一目的在于，提供一种可以对应接触孔或线路等的微细化的非晶硅膜 的蒸镀方法及蒸镀装置。
[0007] 本发明的其它目的根据下面的详细说明和附图会更加清楚。
[0008] 课题解决方案
[0009] 根据本发明的一实施例，在腔内部装载基板的状态下供给源气体和气氛气体而在 上述基板上蒸镀非晶硅膜，其中，上述气氛气体是氢和氦中的一种以上。
[0010] 上述源气体是硅烷(SiH2)，乙硅烷(Si2H6)，二氯甲硅烷(SiC12H2)中的一种以上。
[0011] 上述源气体的流量是0.5~300sccm，上述气氛气体的流量是100~25000sccm。
[0012] 上述蒸镀工序在1~300Torr进行。
[0013] 上述蒸镀工序在200~800°C进行。
[0014]根据本发明的一实施例的非晶硅膜的蒸镀装置，包括:腔，提供对基板实施工序的 内部空间；基板支承部，被提供到上述腔内来支承上述基板;第1供给线路及第2供给线路， 被连接在上述腔的一侧所形成的导入部，通过上述导入部向上述腔内部分别供给源气体及 气氛气体;及第1储存罐及第2储存罐，分别连接在上述第1供给线路及第2供给线路而存储 有上述源气体及上述气氛气体;其中，上述气氛气体是氢或氦中的某一个。
[0015] 发明效果
[0016] 根据本发明的一实施例，可以进一步改善表面粗糙度的精细度。另外，可以应对接 触孔或线路等的微细化。
【附图说明】
[0017] 图1是简要地表示根据本发明的一实施例的非晶硅膜的蒸镀装置的图。
[0018] 图2是表示将氮气作为气氛气体的非晶硅膜的蒸镀结果的图表。
[0019] 图3是表示将氦气作为气氛气体的非晶硅膜的蒸镀结果的图表。
[0020]图4是表示按蒸镀温度比较以氮气和氦气作为气氛气体的非晶硅膜的蒸镀率的图 表。
[0021] 图5是表示基于气氛气体的表面粗糙度的图表。
【具体实施方式】
[0022] 下面，参照所附的图1至图5更详细地说明本发明的优选实施例。本发明的实施例 可以变形为多种方式，不可解释为本发明的权利要求范围限于下面说明的实施例。本实施 例是为了向本发明所属技术领域的普通技术人员更详细地说明本发明而提供的。因此，为 了强调更清楚的说明，附图中出现的各因素的形状有可能被夸张。
[0023] 另一方面，在下面非晶硅不单是表示非晶硅的用语，包括非晶硅、可达到下面所述 的表面粗糙度的精细度的非晶体即聚集纳米尺寸的结晶粒的纳米结晶硅、及上述非晶硅和 上述纳米结晶娃混在一起的所有娃。
[0024] 图1是简要地表示根据本发明的一实施例的非晶硅膜的蒸镀装置的图。一般，化学 气相蒸镀是供给气体状态的源气体来诱导与基板之间的化学反应，从而在半导体基板上形 成薄膜的工序。
[0025] 如图1所示，腔11提供与外部切断的内部空间，在腔11的上部形成用于向内部空间 导入源气体的导入部12。在导入部12连接主供给线路12a和与主供给线路12a连接的第1供 给线路18a及第2供给线路19a。第1供给线路18a向腔11的内部供给源气体，第2供给线路18b 向腔11的内部供给气氛气体。源气体可以是包括硅烷(SiH2)，乙硅烷(Si2H6)，二氯甲硅烷 (SiC12H2，DCS)的硅烷类气体，气氛气体是氢和氦中的一种以上。源气体被储存在与第1供 给线路18a连接的第1储存罐18d，气氛气体被储存在与第2供给线路19a连接的第2储存罐 19d 中。
[0026]另外，在第1供给线路18a上设有第1流量控制器18b及第1阀门18c，在第2供给线路 19a上设有第2流量控制器19b及第2阀门19c。另一方面，由导入部12流入的气体通过设置于 腔11内部的喷头13喷射到腔11内部。
[0027] 另外，作为蒸镀的对象的晶片15被放置在加热器14上，加热器14在被加热器支承 座16支承的状态下加热晶片15而形成工序温度。当完成蒸镀时，腔11内部的未反应气体及 反应副产物通过真空接口 17排放。在真空接口 17连接排放线路17a及真空栗17b，强制排放 腔11内部的未反应气体及反应副产物。除此之外，可以利用排放线路17a及真空栗17b调节 腔11内部的工序压力。
[0028] 通过这样的方法，在晶片15上将源气体及气氛气体供给到腔11内部，通过由加热 器14的热分解而分解的源气体，在晶片15上蒸镀非晶硅膜。另一方面，用于调节工序温度的 加热器14及用于调节工序压力的真空栗17b、以及用于调节源气体及气氛气体的供给流量 的第1及第2流量控制器18b、19b通过控制部20控制。控制部20将腔11内部的工序温度调节 到200~800°C，将腔11内部的工序压力调节为1~300Torr。另外，控制部20,将源气体的流 量调节为0.5~300sccm，将气氛气体的供给流量调节为100~25000sccm〇
[0029] 如上所述，晶片15被装载到腔11内部，然后几乎同时供给源气体和气氛气体而在 晶片15上蒸镀非晶硅膜。源气体可以是包括硅烷（SiH2)，乙硅烷（Si2H6)，二氯甲硅烷 (SiC12H2，DCS)的硅烷类气体。另外，晶片15在上部表面形成有种子层的状态下装载到腔11 内部，非晶硅膜可以形成在种子层上。
[0030]图2是表示将氮气作为气氛气体的非晶硅膜的蒸镀结果的图表，表示在530°C及 540 °C蒸镀1000 A厚度的情况、在550 °C及570 °C蒸镀7500A厚度的情况下各非晶硅膜的表 面粗糙度(工序压力= 2Torr，源气体为乙硅烷(Si2H6))。图3是表示将氦作为气氛气体的非 晶硅膜的蒸镀结果的图表，表示在530°C及540°C蒸镀1000 A厚度的情况、在550°C及570°C 蒸镀7500為厚度的情况下各非晶硅膜的表面粗糙度。
[0031]观察图2,将氮气作为气氛气体的情况下，可知非晶硅膜的厚度为1000Λ时为Inm 以下，但是非晶硅膜的厚度为7500Α时为2nm以上。即，可知随着非晶硅膜的厚度增加，表 面粗糙度急剧增加。相反，若观察图3,将氦气作为气氛气体的情况下，可知非晶硅膜的厚度 为1000為时为Inm以下，非晶硅膜的厚度为7500Λ时也是Inm以下。即，尽管非晶硅膜的厚 度增加，但是表面粗糙度可以维持在同等的水平。
[0032] -般，批量式(batch type)蒸镀装置与图1所示的单片式(single type)蒸镀装置 相比显示出改善的表面粗糙度，表面粗糙度随着薄膜的厚度增加而增加。但是，如图3所示， 将氦气作为气氛气体的情况下，非晶硅膜的表面粗糙度与薄膜的厚度无关地显示出同等的 水平。特别是在非晶硅膜的厚度为7500Λ时，表面粗糙度表现出与批量式蒸镀装置同等水 准的表面粗糙度。
[0033] 图4是表示以氮气和氦气作为气氛气体的非晶硅膜的蒸镀率（A/sec)按蒸镀温度 比较的图表。观察图4，蒸镀温度为530 °C时，蒸镀率分别为11.07 (气氛气体=氮气)和11.19 (气氛气体=氦），并没有大的差异。但是，可知随着蒸镀温度增加，蒸镀率的差异增加，蒸镀 温度为570°C时，蒸镀率分别为26.48(气氛气体=氮气)和35.51(气氛气体=氦），具有30% 以上的差异。
[0034] 结论上，以氦气作为气氛气体时，薄膜的厚度增加(例如，7500A)时，可以防止表 面粗糙度增加，利用单片式蒸镀装置，可以确保与批量式蒸镀装置同等水平的表面粗糙度。 特别是，在高温下(例如，540°C以上)可以大幅改善蒸镀率。
[0035] 图5是表示基于气氛气体的表面粗糙度的图表。将气氛气体作为氮、氩、氦、氢，将 源气体作为乙硅烷(Si2H6)，在与下表1相同的条件下蒸镀了非晶硅膜。
[0036] 表1
[0038] 其结果，如前所述，氦不仅与氮相比显示出改善的表面粗糙度，而且与氩相比也显 示出改善的表面粗糙度。即，氮及氩显示出超过0.3表面粗糙度，但是氦显示出小于0.3(nm) 的表面粗糙度，可知能够将表面粗糙度改善15%以上。另外，氢显示出比氦改善的表面粗糙 度，在蒸镀率方面也显示出高于氦 1〔0.72A)的数值(0.76)。
[0039] 如上所述，例如非晶硅膜对于形成在包括硅氧化膜或硅氮化膜的层间绝缘膜中的 接触孔的埋入或形成在层间绝缘膜中的线路，例如内部布线用的槽的埋入有用。特别是，非 晶硅膜的表面粗糙度大的情况下，有可能在埋入接触孔时产生大的空隙，相反在非晶硅膜 的表面粗糙度小的情况下空隙变小，从而可以抑制被埋入接触孔内部的非晶硅膜的电阻值 的增大。
[0040] 通过优选的实施例详细说明了本发明，但是也可以有与此不同方式的实施例。因 此，下面所记载的权利要求的技术思想和范围不限于优选的实施例。
[0041 ] 工业实用性
[0042]本发明可以应用于多种方式的半导体制造设备及制造方法。
【主权项】
1. 一种非晶硅膜的蒸镀方法，其特征在于， 在腔内部装载基板的状态下供给源气体和气氛气体而在上述基板上蒸镀非晶硅膜，其 中，上述气氛气体是氢和氦中的一种以上。2. 如权利要求1所述的非晶硅膜的蒸镀方法，其特征在于， 上述源气体是硅烷(SiH2)，乙硅烷(Si2H6)，二氯甲硅烷(SiC12H2)中的一种以上。3. 如权利要求1所述的非晶硅膜的蒸镀方法，其特征在于， 上述源气体的流量是〇. 5~300sccm， 上述气氛气体的流量是100~25000sccm。4. 如权利要求1至3中的任一项所述的非晶硅膜的蒸镀方法，其特征在于， 上述蒸镀工序在1~300Torr进行。5. 如权利要求1至3中的任一项所述的非晶硅膜的蒸镀方法，其特征在于， 上述蒸镀工序在200~800 °C进行。6. -种非晶硅膜的蒸镀装置，其特征在于，包括： 腔，提供对基板实施工序的内部空间； 基板支承部，被提供到上述腔内来支承上述基板； 第1供给线路及第2供给线路，被连接在上述腔的一侧所形成的导入部，通过上述导入 部向上述腔内部分别供给源气体及气氛气体;及 第1储存罐及第2储存罐，分别连接在上述第1供给线路及第2供给线路而存储有上述源 气体及上述气氛气体； 其中，上述气氛气体是氢或氦中的某一个。7. 如权利要求6所述的非晶硅膜的蒸镀装置，其特征在于， 上述源气体是硅烷(SiH2)，乙硅烷(Si2H6)，二氯甲硅烷(SiC12H2)中的一种以上。
【专利摘要】根据本发明的一实施例，在腔内部装载基板的状态下供给源气体和气氛气体而在上述基板上蒸镀非晶硅膜，上述气氛气体是氢和氦中的一种以上。上述源气体是硅烷(SiH2)，乙硅烷(Si2H6)，二氯甲硅烷(SiCl2H2)中的一种以上。
【IPC分类】H01L21/205
【公开号】CN105612603
【申请号】CN201480052521
【发明人】申承祐, 金海元, 郑愚德, 赵星吉, 吴完锡, 崔豪珉, 李郡禹
【申请人】株式会社Eugene科技
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2014年9月15日
【公告号】US20160211141, WO2015060541A1