JP2965188B2 - Film formation method - Google Patents

Film formation method

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JP2965188B2
JP2965188B2 JP5297042A JP29704293A JP2965188B2 JP 2965188 B2 JP2965188 B2 JP 2965188B2 JP 5297042 A JP5297042 A JP 5297042A JP 29704293 A JP29704293 A JP 29704293A JP 2965188 B2 JP2965188 B2 JP 2965188B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】(目次) ・産業上の利用分野 ・従来の技術 ・発明が解決しようとする課題(図8) ・課題を解決するための手段 ・作用 ・実施例 (1)本発明の実施例に係る成膜方法に用いられるMO
CVD装置の反応ガス供給装置及び成膜部の構成(図
1) (2)本発明の実施例に係るBPSG膜の成膜方法(図
2,図3) (3)本発明の実施例に係る成膜方法により作成された
BPSG膜の特性(図4〜図7) ・発明の効果
(Table of Contents) ・ Industrial application fields ・ Prior art ・ Problems to be solved by the invention (FIG. 8) ・ Means for solving the problems ・ Function ・ Embodiments (1) Embodiments of the present invention MO used in such a film forming method
Configuration of reactive gas supply device and film forming unit of CVD apparatus (FIG. 1) (2) BPSG film forming method according to embodiment of the present invention (FIGS. 2 and 3) (3) Embodiment of the present invention Characteristics of the BPSG film formed by the film forming method (FIGS. 4 to 7)

【0002】[0002]

【産業上の利用分野】本発明は、成膜方法に関し、より
詳しくは、有機金属化学気相成長法(MOCVD法)に
よりボロン含有絶縁膜(BSG膜,BPSG膜)を形成
する成膜方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a film forming method, and more particularly to a film forming method for forming a boron-containing insulating film (BSG film, BPSG film) by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). .

【0003】[0003]

【従来の技術】半導体装置の高密度化に伴い、ボロンリ
ンガラス膜(BPSG膜:Borophosphosilicateglass
膜)は半導体基板の平坦化を図る上で有用な絶縁膜であ
る。平坦化を図る場合、BPSG膜を溶融し、流動させ
るが、他の工程や使用材料を温度的に制限しないように
するため、溶融温度はできるだけ低いほうがよい。BP
SG膜の溶融温度を下げるためにはボロンやリンの添加
量を多くすればよいが、吸湿性が増し、かつボロンやリ
ンの析出が生ずるため、実用上、ボロンやリンの添加量
を適量に調整して用いている。
2. Description of the Related Art With the increase in the density of semiconductor devices, a boron phosphorus glass film (BPSG film: Borophosphosilicate glass) has been developed.
The film is an insulating film useful for flattening a semiconductor substrate. In the case of flattening, the BPSG film is melted and caused to flow, but the melting temperature is preferably as low as possible in order not to limit the temperature of other processes and materials to be used. BP
In order to lower the melting temperature of the SG film, it is sufficient to increase the amount of boron or phosphorus added. However, since the hygroscopicity is increased and boron or phosphorus precipitates, the amount of boron or phosphorus added in an appropriate amount is practically used. Adjusted and used.

【0004】従来、MOCVD法により、ボロン含有絶
縁膜、例えばBPSG膜やボロンガラス膜(BSG膜:B
orosilicateglass膜)を形成する方法においては、ボロ
ンを供給するソースガスとして、TMB(Trimethylbor
ate:B(OCH3)3)ソースガスを用いる場合とTEB(Trie
thylborate:B(OC2H5)3)ソースガスを用いる場合があ
る。
Conventionally, a boron-containing insulating film such as a BPSG film or a boron glass film (BSG film:
In the method of forming an orosilicate glass film, TMB (Trimethylboron) is used as a source gas for supplying boron.
ate: B (OCH 3 ) 3 ) When using source gas and TEB (Trie
thylborate: B (OC 2 H 5 ) 3 ) A source gas may be used.

【0005】BPSG膜を形成するためにTMBソース
ガスを用いる方法においては、TEOS(Tetraethylor
thosilicate:Si(OC2H5)4),TMOP(Trimethylphosp
hate:PO(OCH3)3)及びTMBの各ソースガスとオゾン
(O3 )を含有する酸素(O2)ガスとの混合ガスが反
応ガスとして用いられる。以下、オゾンを含有する酸素
ガスを単にオゾン含有ガスと称する。
In a method using a TMB source gas to form a BPSG film, TEOS (Tetraethylor) is used.
thosilicate: Si (OC 2 H 5 ) 4 ), TMOP (Trimethylphosp
A mixed gas of each source gas of hate: PO (OCH 3 ) 3 ) and TMB and an oxygen (O 2 ) gas containing ozone (O 3 ) is used as a reaction gas. Hereinafter, the oxygen gas containing ozone is simply referred to as an ozone-containing gas.

【0006】TEOSソースガスはTEOSを含ませた
窒素ガスであり、TEOSソースを温度65℃に加熱し
た状態で、流量約3SLMの窒素ガス(ソースキャリア
ガス)によりバブリングして作成される。また、TMO
PソースガスはTMOPを含ませた窒素ガスであり、T
MOPソースを温度60℃に加熱した状態で、流量約1.
0 〜2.5 SLMの窒素ガスによりバブリングして作成さ
れる。
[0006] The TEOS source gas is a nitrogen gas containing TEOS, and is produced by bubbling with a nitrogen gas (source carrier gas) having a flow rate of about 3 SLM while the TEOS source is heated to a temperature of 65 ° C. Also, TMO
The P source gas is a nitrogen gas containing TMOP.
With the MOP source heated to a temperature of 60 ° C, the flow rate is approximately 1.
It is made by bubbling with nitrogen gas of 0 to 2.5 SLM.

【0007】更に、TMBソースガスはTMBを含ませ
た窒素ガスであり、TMBソースを温度24℃に保持し
た状態で、流量0.02〜0.1 SLMの窒素ガスによりバブ
リングして作成される。ここで、TMBの蒸気圧が高い
ために、TMBを含ませた窒素ガスは他のソースを含ま
せた窒素ガスよりも流量を少なくしてボロンの添加量の
調整を行っている。
Further, the TMB source gas is a nitrogen gas containing TMB, and is prepared by bubbling with a flow rate of 0.02 to 0.1 SLM of nitrogen gas while maintaining the TMB source at a temperature of 24 ° C. Here, since the vapor pressure of TMB is high, the flow rate of nitrogen gas containing TMB is made smaller than that of nitrogen gas containing other sources to adjust the amount of boron to be added.

【0008】このようにして作成された反応ガスを加熱
された被堆積基板表面に導き、被堆積基板表面で反応さ
せることにより被堆積基板上にBPSG膜を堆積させ
る。また、BPSG膜を形成するためにTEBソースガ
スを用いる方法においては、TEOS,TMOP及びT
EBの各ソースガスとオゾン含有ガスとの混合ガスが反
応ガスとして用いられる。
The reaction gas thus produced is guided to the surface of the substrate to be heated and reacted on the surface of the substrate to deposit a BPSG film on the substrate. In a method using a TEB source gas to form a BPSG film, TEOS, TMOP and TOS are used.
A mixed gas of each EB source gas and the ozone-containing gas is used as a reaction gas.

【0009】TEOSソースガス及びTMOPソースガ
スの作成方法は前記と同様であるが、TEBソースガス
はTEBを含ませた窒素ガスであり、TEBソースを冷
却し、温度約10℃に保持した状態で、流量約1.5 SL
Mの窒素ガスによりバブリングして作成される。このよ
うにして作成された反応ガスを加熱された被堆積基板表
面に導き、被堆積基板表面で反応させることにより被堆
積基板上にBPSG膜を堆積させる。
The method of producing the TEOS source gas and the TMOP source gas is the same as described above, except that the TEB source gas is a nitrogen gas containing TEB, and the TEB source is cooled and kept at a temperature of about 10 ° C. , Flow rate about 1.5 SL
It is created by bubbling with M nitrogen gas. The reaction gas thus produced is guided to the heated surface of the substrate to be deposited, and is reacted on the surface of the substrate to deposit a BPSG film on the substrate.

【0010】[0010]

【解決しようとする課題】しかし、上記のTMBソース
ガスを用いる方法では、形成されたBPSG膜に開口を
形成するため、ウエットエッチングやドライエッチング
によりBPSG膜をエッチングすると、図8に示すよう
に、被堆積基板表面近くの下部領域でオーバエッチング
が生じるという問題がある。
However, in the above-described method using a TMB source gas, in order to form an opening in the formed BPSG film, if the BPSG film is etched by wet etching or dry etching, as shown in FIG. There is a problem that overetching occurs in a lower region near the surface of the substrate to be deposited.

【0011】また、TEBソースガスを用いる方法で
は、TEBの反応性が強いため、成膜チャンバ内で多く
のパウダーが発生し、パーティクルの原因となったり、
被堆積基板への均一なボロンの供給が妨げられて、BP
SG膜中のボロン濃度のばらつきを招いたりする。この
ため、成膜チャンバを頻繁にクリーニングする必要があ
り、CVD装置の清浄性の維持に手間がかかるという問
題がある。
Further, in the method using a TEB source gas, since the reactivity of TEB is strong, a large amount of powder is generated in a film forming chamber, which may cause particles,
Uniform supply of boron to the substrate to be deposited is hindered, and BP
This may cause variations in the boron concentration in the SG film. For this reason, it is necessary to frequently clean the film forming chamber, and there is a problem that it takes time to maintain the cleanliness of the CVD apparatus.

【0012】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、形成される膜中にボロンが均一に含有さ
れ、かつパウダー等の発生の少ないボロン含有絶縁膜の
形成方法を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and provides a method for forming a boron-containing insulating film in which boron is uniformly contained in the formed film and the generation of powder and the like is small. The purpose is to do so.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題は、第1に、ト
リメチルボレート(TMB)液にキャリアガスを通過さ
せてトリメチルボレート(TMB)ソースガスを生成
し、該ソースガスを用いてボロンを含む膜を基板上に形
成する成膜方法において、前記トリメチルボレート(T
MB)液の液温を常温よりも低い状態に設定し、かつ、
前記トリメチルボレート(TMB)ソースガスの流量が
常温時の流量の5倍以上になるように設定することによ
り、前記トリメチルボレート(TMB)液の液温が常温
のときに供給されるボロン量を実質的に維持しながらボ
ロンを含む膜を基板上に形成することを特徴とする成膜
方法によって解決され、第2に、トリメチルフォスヘイ
ト(TMOP)液にキャリアガスを通過させて生成した
トリメチルフォスヘイト(TMOP)ソースガスと、テ
トラエチルオルソシリケート(TEOS)液にキャリア
ガスを通過させて生成したテトラエチルオルソシリケー
ト(TEOS)ソースガスと、トリメチルボレート(T
MB)液にキャリアガスを通過させて生成したトリメチ
ルボレート(TMB)ソースガスとを供給してボロンリ
ンガラス膜(BPSG膜)を基板上に形成する成膜方法
において、前記トリメチルボレート(TMB)液の液温
を常温よりも低い状態に設定し、かつ、前記トリメチル
ボレート(TMB)ソースガスの流量が常温時の流量の
5倍以上になるように設定することにより、前記トリメ
チルボレート(TMB)液の液温が常温のときに供給さ
れるボロン量を実質的に維持しながらボロンリンガラス
膜(BPSG膜)を基板上に形成することを特徴とする
成膜方法によって解決され、第3に、テトラエチルオル
ソシリケート(TEOS)液にキャリアガスを通過させ
て生成したテトラエチルオルソシリケート(TEOS)
ソースガスと、トリメチルボレート(TMB)液にキャ
リアガスを通過させて生成したトリメチルボレート(T
MB)ソースガスとを供給してボロンガラス膜(BSG
膜)を基板上に形成する成膜方法において、前記トリメ
チルボレート(TMB)液の液温を常温よりも低い状態
に設定し、かつ、前記トリメチルボレート(TMB)ソ
ースガスの流量が常温時の流量の5倍以上になるように
設定することにより、前記トリメチルボレート(TM
B)液の液温が常温のときに供給されるボロン量を実質
的に維持しながらボロンガラス膜(BSG膜)を基板上
に形成することを特徴とする成膜方法によって解決され
る。
The first object of the present invention is to first pass a carrier gas through a trimethyl borate (TMB) liquid to generate a trimethyl borate (TMB) source gas, and to use the source gas to contain boron. In the film forming method for forming a film on a substrate, the trimethyl borate (T
MB) The liquid temperature of the liquid is set lower than normal temperature, and
By setting the flow rate of the trimethyl borate (TMB) source gas to be at least five times the flow rate at room temperature, the amount of boron supplied when the temperature of the trimethyl borate (TMB) solution is room temperature is substantially reduced. And a second method is to form a film containing boron on a substrate while maintaining the film thickness. Secondly, trimethyl phosphate formed by passing a carrier gas through a trimethyl phosphate (TMOP) liquid (TMOP) source gas, tetraethylorthosilicate (TEOS) source gas generated by passing a carrier gas through a tetraethylorthosilicate (TEOS) liquid, and trimethylborate (T
MB) A trimethyl borate (TMB) source gas generated by passing a carrier gas through a liquid to supply a boron-phosphorus glass film (BPSG film) on a substrate. The liquid temperature of the trimethyl borate (TMB) liquid is set to be lower than the normal temperature, and the flow rate of the trimethyl borate (TMB) source gas is set to be 5 times or more the flow rate at the normal temperature. And a boron-phosphorus glass film (BPSG film) is formed on a substrate while substantially maintaining the amount of boron supplied when the liquid temperature is room temperature. Tetraethyl orthosilicate (TEOS) generated by passing a carrier gas through a tetraethylorthosilicate (TEOS) liquid
Trimethyl borate (T) formed by passing a carrier gas through a source gas and a trimethyl borate (TMB) liquid
MB) source gas and boron glass film (BSG)
Film) on a substrate, wherein the temperature of the trimethyl borate (TMB) liquid is set to a state lower than room temperature, and the flow rate of the trimethyl borate (TMB) source gas is the flow rate at room temperature. Is set to be at least five times the trimethyl borate (TM)
B) The problem is solved by a film forming method characterized in that a boron glass film (BSG film) is formed on a substrate while substantially maintaining the amount of boron supplied when the liquid temperature is normal.

【0014】[0014]

【作用】本願発明者の調査によれば、従来例のTMBを
用いた方法で形成されたBPSG膜中のボロンの濃度分
布をSIMS法により調査したところ、図3(b)に示
すように、被堆積基板表面から400Å前後の下部領域
でボロン濃度が低下していることが分かった。従って、
このようなボロン濃度の低い箇所はエッチングレートが
高いため、BPSG膜の下部領域でオーバエッチングが
生じたものと考えられる。
According to the investigation by the present inventor, the concentration distribution of boron in the BPSG film formed by the method using the conventional TMB was examined by SIMS, and as shown in FIG. It was found that the boron concentration decreased in a lower region of about 400 ° from the surface of the substrate to be deposited. Therefore,
Since the etching rate is high in such a portion where the boron concentration is low, it is considered that over-etching has occurred in the lower region of the BPSG film.

【0015】ボロン濃度が低下する理由として次のよう
なことが考えられる。即ち、TMBソースガスでは他の
ソースガスと比べてバブリング用のキャリアガスの流量
が少ないため、キャリアガスの流量の僅かな変動でもT
MBの供給量が不安定になりやすいし、成膜初期の段階
でチャンバ内に十分に行き渡りにくい。このため、堆積
開始直後からキャリアガス流量が安定するまでのある期
間、BPSG膜中に取り込まれるボロン量は変動しやす
く、また、形成されたBPSG膜は被堆積基板表面から
300〜500Åの下部領域でボロン濃度が低下する場
合がある。
The following can be considered as a reason for the decrease in the boron concentration. That is, since the flow rate of the carrier gas for bubbling is smaller in the TMB source gas than in the other source gases, even if the flow rate of the carrier gas is slightly changed, the flow rate of the carrier gas becomes smaller.
The supply amount of MB tends to be unstable, and it is difficult to sufficiently spread the inside of the chamber at the initial stage of film formation. For this reason, the amount of boron taken into the BPSG film tends to fluctuate for a certain period from the start of the deposition until the carrier gas flow rate is stabilized, and the formed BPSG film has a lower region of 300 to 500 ° from the surface of the substrate to be deposited. , The boron concentration may decrease.

【0016】本発明の成膜方法によれば、形成される膜
にボロンを添加するとき用いるトリメチルボレートソー
ス(TMBソース)の温度を下げ、かつそのTMBソー
スのキャリアガスの流量を増している。特に、TMBソ
ースの場合、蒸気圧が高いので、TMBソース温度を0
℃以下の適当な温度として蒸気圧を十分に下げ、キャリ
アガスの流量を十分に、即ち0.5SLM以上に増やす
ことが必要である。この場合、キャリアガスの流量が上
記条件を満たすように設定されたとき、形成膜中の必要
なボロン濃度が得られるように、TMBソースの温度を
調整してTMBの蒸気圧を調整することができる。これ
により、形成される膜中に添加されるボロン量を保持し
たまま、キャリアガスの流量を増やすことができる。
According to the film forming method of the present invention, the temperature of the trimethyl borate source (TMB source) used when adding boron to the formed film is lowered, and the flow rate of the carrier gas of the TMB source is increased. In particular, in the case of the TMB source, since the vapor pressure is high, the TMB source temperature is set to 0.
It is necessary to sufficiently lower the vapor pressure as an appropriate temperature of not more than 0 ° C. and sufficiently increase the flow rate of the carrier gas, that is, to 0.5 SLM or more. In this case, when the flow rate of the carrier gas is set so as to satisfy the above condition, it is possible to adjust the temperature of the TMB source and adjust the vapor pressure of TMB so as to obtain a necessary boron concentration in the formed film. it can. Thus, the flow rate of the carrier gas can be increased while maintaining the amount of boron added to the film to be formed.

【0017】また、TMBのキャリアガスの流量をTE
OS等成膜用ガスやTMOP等他のキャリアガスの流量
に近づける、例えばTMBのキャリアガスの流量を成膜
用ガスの流量の1/3以上とすることにより、ボロンを
含んだキャリアガスと成膜用ガスが成膜チャンバ内でほ
ぼ同時に、かつ同じ場所に行き渡るようにすることがで
きる。以上により、ボロンの供給の不安定性が解消され
るとともに、形成される膜中に取り込まれるボロン量は
キャリアガスの流量の変動に対してあまり変動しなくな
るので、成膜初期のボロン濃度の低下を防止することが
できる。
Further, the flow rate of the TMB carrier gas is set to TE.
By making the flow rate of the TMB carrier gas close to the flow rate of the film forming gas such as the OS or the other carrier gas such as TMOP, for example, by setting the flow rate of the TMB carrier gas to 1/3 or more of the flow rate of the film forming gas, the carrier gas containing boron is formed. The film gas can be distributed almost simultaneously and in the same place in the film forming chamber. As described above, the instability of the supply of boron is eliminated, and the amount of boron taken into the formed film does not fluctuate much with the fluctuation of the flow rate of the carrier gas. Can be prevented.

【0018】また、TMBソースガスを用いているの
で、TEBソースガスの場合ほどパウダが生じないとい
う利点もある。このため、成膜部のクリーニングもTE
Bの場合ほど頻繁に行わなくても、ボロン濃度のばらつ
きやパーティクルの発生を抑制することが可能になる。
従って、装置のスループットが向上する。
Further, since the TMB source gas is used, there is an advantage that powder is not generated as much as in the case of the TEB source gas. For this reason, the cleaning of the film forming unit is also performed by TE.
Even if it is not performed as frequently as in the case of B, it is possible to suppress the variation in the boron concentration and the generation of particles.
Therefore, the throughput of the device is improved.

【0019】[0019]

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。 (1)本発明の実施例に係る成膜方法に用いられるMO
CVD装置の反応ガス供給装置及び成膜部の構成につい
ての説明 図1は、MOCVD装置の反応ガス供給装置の構成図で
ある。同図において、2aは反応ガスをガス分散具26
に送るガス配管で、オゾンを含有する酸素ガス(オゾン
含有ガス)、TEOSソースを含む窒素ガス(TEOS
ソースガス)、TMOPソースを含む窒素ガス(TMO
Pソースガス)及びTMBソースを含む窒素ガス(TM
Bソースガス)を流すガス配管2b,2c,2e,2g
がそれぞれ接続され、かつガス分散具26と接続されて
いるガス配管2iが接続されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (1) MO used in the film forming method according to the embodiment of the present invention
Description of the configuration of the reactive gas supply device and the film forming unit of the CVD device FIG. 1 is a configuration diagram of the reactive gas supply device of the MOCVD device. In the figure, reference numeral 2a denotes a reaction gas
Oxygen gas containing ozone (ozone containing gas) and nitrogen gas containing TEOS source (TEOS
Source gas), nitrogen gas containing TMOP source (TMO)
P source gas) and nitrogen gas (TM
B source gas) flowing through gas pipes 2b, 2c, 2e, 2g
Are connected to each other, and a gas pipe 2i connected to the gas dispersion tool 26 is connected.

【0020】ガス配管2bはオゾン発生装置3により形
成されたオゾン含有ガスを流す。ガス配管2cはTEO
Sソースガスを流す。ガス配管2eはTMOPソースガ
スを流す。ガス配管2gはTMBソースガスを流す。そ
れぞれのガス配管2b,2c,2e,2gには、通流/
停止を調整するバルブ5a〜5c,5e,5gが設けら
れている。
The gas pipe 2b flows the ozone-containing gas formed by the ozone generator 3. Gas pipe 2c is TEO
Flow the S source gas. The gas pipe 2e allows a TMOP source gas to flow. The gas pipe 2g flows the TMB source gas. Each gas pipe 2b, 2c, 2e, 2g has a flow /
Valves 5a to 5c, 5e and 5g for adjusting the stop are provided.

【0021】また、2d,2f及び2hはそれぞれソー
スキャリアガスとしての窒素ガス(キャリアガス)をT
EOSソース,TMOPソース及びTMBソースの収納
された容器7a〜7cに送るガス配管で、TEOSソー
ス,TMOPソース及びTMBソース中に浸漬され、窒
素ガスのバブリングによりTEOS,TMOP及びTM
Bを含むソースガスを形成する。更に、それぞれのガス
配管2d,2f,2hには通流/停止を調整するバルブ
5d,5f,5hが設けられている。
Reference numerals 2d, 2f and 2h denote nitrogen gas (carrier gas) as a source carrier gas, respectively.
A gas pipe for sending to the containers 7a to 7c containing the EOS source, the TMOP source, and the TMB source is immersed in the TEOS source, the TMOP source, and the TMB source, and TEOS, TMOP, and TM are bubbled with nitrogen gas.
A source gas containing B is formed. Further, valves 5d, 5f, 5h for adjusting flow / stop are provided in the respective gas pipes 2d, 2f, 2h.

【0022】更に、2iはガス配管2aから分岐し、ガ
ス分散具26と接続しているガス配管で、通流/停止を
調整するバルブ5iが設けられている。また、3はガス
配管2bと接続されているオゾン発生装置、4a〜4c
はそれぞれTEOSソース,TMOPソース及びTMB
ソースを収納する容器で、密封されている。7a,7b
はそれぞれTEOS容器4a,TMOP容器4bの周辺
部に設けられ、TEOSソース及びTMOPソースを加
熱し、保温するヒータ、8はTMB容器4cの周辺部に
設けられ、TMBソースを冷却し、保温する冷却器、6
a〜6dはオゾン発生装置3に送る酸素ガスやキャリア
ガスとしての窒素ガスの流量を調整するマスフローコン
トローラである。
Further, reference numeral 2i denotes a gas pipe branched from the gas pipe 2a and connected to the gas distributor 26, and is provided with a valve 5i for adjusting flow / stop. Reference numeral 3 denotes an ozone generator connected to the gas pipe 2b, and 4a to 4c.
Are TEOS source, TMOP source and TMB respectively
A container for storing the sauce, which is sealed. 7a, 7b
Is provided at the periphery of the TEOS container 4a and the TMOP container 4b, respectively, and is a heater for heating and keeping the temperature of the TEOS source and the TMOP source, and 8 is provided at the periphery of the TMB container 4c to cool the TMB source and keep the temperature. Bowl, 6
Reference numerals a to 6d denote mass flow controllers for adjusting the flow rates of oxygen gas sent to the ozone generator 3 and nitrogen gas as carrier gas.

【0023】また、9は配管2aの最も上流に設けら
れ、オゾン含有ガス,TEOSソースガス,TMOPソ
ースガス及びTMBソースガスを混合した反応ガスをガ
ス分散具26まで導く搬送ガスを導入する搬送ガス導入
口で、大きい流量、例えば18SLMの窒素ガスを流
す。BSG膜(ボロンガラス膜)を形成する際にはTM
Bソースガスが用いられ、更にBPSG膜(ボロンリン
ガラス膜)を形成する際にはTMOPソースガス及びT
MBソースガスの両方が用いられる。なお、PSG膜
(リンガラス膜)を形成する際にはTMOPソースガス
が用いられる。
Reference numeral 9 denotes a carrier gas which is provided at the most upstream of the pipe 2a and which introduces a carrier gas for introducing a reaction gas, which is a mixture of an ozone-containing gas, a TEOS source gas, a TMOP source gas and a TMB source gas, to the gas dispersing device 26. At the inlet, a large flow rate, for example, 18 SLM of nitrogen gas is flowed. When forming a BSG film (boron glass film), use TM
B source gas is used, and when a BPSG film (boron phosphorus glass film) is further formed, a TMOP source gas and T
Both MB source gases are used. When forming a PSG film (phosphorus glass film), a TMOP source gas is used.

【0024】なお、ガス配管2a,2c,2e,2g,
2iは、通常、通流中のソースガスが液化してガス配管
2a,2c,2e,2g,2iの内壁に付着しないよう
に、不図示のヒータ等によりソース温度以上の温度に保
たれる。以上が反応ガス供給装置を構成する。上記の反
応ガス供給装置から供給された反応ガスは成膜部に送ら
れる。
The gas pipes 2a, 2c, 2e, 2g,
2i is usually maintained at a temperature equal to or higher than the source temperature by a heater (not shown) so that the flowing source gas does not liquefy and adhere to the inner walls of the gas pipes 2a, 2c, 2e, 2g, 2i. The above constitutes the reaction gas supply device. The reaction gas supplied from the above reaction gas supply device is sent to the film forming unit.

【0025】次に、成膜部について説明する。図1中、
符号21はチャンバ、22はチャンバ21内から使用済
みのガスや不要なガスを排出する排気口で、排気管23
によりチャンバ21外に送られる。24は真空チャック
等によりウエハ載置面にウエハを載置し、固定するウエ
ハ保持具、25はウエハ保持具24と分離して設けら
れ、ウエハ保持具24を介してウエハ27を間接的に加
熱するヒータ、26はウエハ保持具24のウエハ載置面
に対向するように設けられ、反応ガスをウエハ載置面の
ウエハ27表面に放出するガス分散具である。 (2)本発明の実施例に係る成膜方法の説明 (A)成膜条件を変化させた場合のBPSG膜中のボロ
ン濃度とリン濃度との関係についての説明 図2はBPSG膜を作成する方法において用いられる各
ソースの温度と対応するソースガスの蒸気圧との関係を
示す特性図である。縦軸は対数目盛で表した各ソースガ
スの蒸気圧(mmHg)を示し、横軸は比例目盛で表し
たソース温度(℃)を示す。なお、比較のため、TEB
についても示す。
Next, the film forming section will be described. In FIG.
Reference numeral 21 denotes a chamber, and 22 denotes an exhaust port for exhausting used gas and unnecessary gas from inside the chamber 21.
To the outside of the chamber 21. Reference numeral 24 denotes a wafer holder for mounting and fixing the wafer on the wafer mounting surface by a vacuum chuck or the like, and 25 is provided separately from the wafer holder 24 and indirectly heats the wafer 27 via the wafer holder 24. The heater 26 is a gas dispersing device which is provided so as to face the wafer mounting surface of the wafer holder 24 and emits a reactive gas to the surface of the wafer 27 on the wafer mounting surface. (2) Description of Film Forming Method According to Example of the Present Invention (A) Description of Relationship between Boron Concentration and Phosphorus Concentration in BPSG Film When Film Forming Conditions are Changed FIG. FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a temperature of each source used in the method and a vapor pressure of a corresponding source gas. The vertical axis shows the vapor pressure (mmHg) of each source gas on a logarithmic scale, and the horizontal axis shows the source temperature (° C.) on a proportional scale. For comparison, TEB
Are also shown.

【0026】図に示すように、TMBの蒸気圧は他のソ
ースと比べて相当高いことがわかる。この場合、ソース
温度を常温よりも低い適当な温度にして蒸気圧を下げる
ことにより、ボロンの供給量を一定量に保持したまま、
キャリアガスの流量を増やすことができる。これによ
り、ボロンの供給の不安定性が解消されるとともに、成
膜初期の段階でチャンバ内に十分にボロンが行き渡りや
すくなる。従って、キャリアガスの流量の変動に対して
BPSG膜中に取り込まれるボロン量の変動を小さく抑
えることができるとともに、初期濃度低下を防止するこ
とができる。特に、調査結果より、TMBソースガスの
流量は常温時の流量の5倍以上の流量が好ましい。な
お、BPSG膜中のボロン添加量はソース温度と流量に
より調整可能である。
As shown in the figure, it can be seen that the vapor pressure of TMB is considerably higher than other sources. In this case, the source temperature is set to an appropriate temperature lower than the normal temperature and the vapor pressure is reduced, so that the supply amount of boron is maintained at a constant amount.
The flow rate of the carrier gas can be increased. Thus, the instability of the supply of boron is eliminated, and the boron can be sufficiently diffused into the chamber at an early stage of film formation. Therefore, it is possible to suppress a change in the amount of boron taken into the BPSG film with respect to a change in the flow rate of the carrier gas, and to prevent a decrease in the initial concentration. In particular, from the investigation results, the flow rate of the TMB source gas is preferably at least five times the flow rate at normal temperature. The amount of boron added to the BPSG film can be adjusted by adjusting the source temperature and the flow rate.

【0027】図3は、TMBソースガスの流量及びTM
OPソースガスの流量を変化させた場合のBPSG膜中
のリン濃度とボロン濃度との関係を示す特性図である。
縦軸は比例目盛で示したリン濃度(wt%)を表し、横
軸は比例目盛で示したボロン濃度(wt%)を表す。以
下、成膜条件について示す。TMBソースガスの流量及
びTMOPソースガスの流量については調査範囲を示
す。
FIG. 3 shows the flow rate of TMB source gas and TM
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a phosphorus concentration and a boron concentration in a BPSG film when the flow rate of an OP source gas is changed.
The vertical axis represents the phosphorus concentration (wt%) shown on a proportional scale, and the horizontal axis represents the boron concentration (wt%) shown on a proportional scale. Hereinafter, the film forming conditions will be described. The investigation range is shown for the flow rate of the TMB source gas and the flow rate of the TMOP source gas.

【0028】TEOSソースガス流量:3SLM TEOSソース温度:65℃ TMOPソースガス流量:1.0 〜2.5 SLM TMOPソース温度:60℃ TMBソースガス流量:0.5 〜2.0 SLM TMBソース温度:−23℃ オゾン含有ガス流量:7.5 SLM(O3 濃度=4%) 搬送ガス:窒素ガス 搬送ガス流量:18SLM デポ温度:400℃ 膜厚:5000Å 図3によれば、TMOPソースガスの流量を一定にして
おいてTMBソースガスの流量を増すと、リン濃度が低
下するとともにボロン濃度が増す。一方、TMBソース
ガスの流量を一定にしておいてTMOPソースガスの流
量を増すと、リン濃度は増すが、ボロン濃度は低下する
場合も増える場合もあり、全体としてあまり変化しな
い。上記のTMBソースガスの流量及びTMOPソース
ガスの流量の範囲において、リン濃度を2.5 〜7.2 wt%
の範囲で,ボロン濃度を2.4 〜5.5wt%の範囲でそれぞ
れ調整することができる。
TEOS source gas flow rate: 3 SLM TEOS source temperature: 65 ° C. TOP source gas flow rate: 1.0 to 2.5 SLM TOP source temperature: 60 ° C. TMB source gas flow rate: 0.5 to 2.0 SLM TMB source temperature: -23 ° C. Ozone-containing gas flow rate : 7.5 SLM (O 3 concentration = 4%) Carrier gas: Nitrogen gas Carrier gas flow rate: 18 SLM Depot temperature: 400 ° C Film thickness: 5000Å According to FIG. 3, the TMB source gas is kept at a constant flow rate of the TOP source gas. Increasing the flow rate increases the concentration of boron and the concentration of boron. On the other hand, when the flow rate of the TMOP source gas is increased while the flow rate of the TMB source gas is kept constant, the phosphorus concentration increases, but the boron concentration may decrease or increase, and the whole does not change much. In the above range of the flow rate of the TMB source gas and the flow rate of the TOP source gas, the phosphorus concentration is set to 2.5 to 7.2 wt%.
, The boron concentration can be adjusted in the range of 2.4 to 5.5 wt%.

【0029】なお、上記のリン濃度及びボロン濃度の範
囲は一例を示したものであり、上記のソース温度条件以
外でも本発明に適用することができる。その場合、形成
される膜中への必要なボロン添加量に基づいて、TMB
ソースガス流量が上記条件を満たすようにソース温度を
調整することが必要になる。以上より、上記の成膜条件
を適切に調整することにより、リン濃度及びボロン濃度
が所定の範囲に入るようにしつつ、かつ濃度のばらつき
が極力小さくなるようにすることができる。
Note that the above ranges of the phosphorus concentration and the boron concentration are merely examples, and the present invention can be applied to other than the above source temperature conditions. In that case, based on the necessary boron addition amount in the formed film, TMB
It is necessary to adjust the source temperature so that the source gas flow rate satisfies the above conditions. As described above, by appropriately adjusting the above-described film forming conditions, it is possible to keep the phosphorus concentration and the boron concentration within predetermined ranges and minimize the variation in the concentration.

【0030】(B)成膜方法の説明 次に、図1に示す反応ガス供給装置を用いて成膜部のウ
エハ27上にBPSG膜を形成する方法について、図1
を参照しながら説明する。まず、図1に示すような反応
ガス供給装置において、ヒータ7a,7bによりTEO
Sソース及びTMOPソースを加熱し、ソース温度をそ
れぞれ65℃,60℃に保持する。また、冷却器8によ
りTMBソースを冷却し、温度−23〜−27℃に保持
する。
(B) Description of Film Forming Method Next, a method of forming a BPSG film on the wafer 27 in the film forming section using the reaction gas supply device shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. First, in the reaction gas supply device as shown in FIG.
The S source and the TMOP source are heated, and the source temperatures are maintained at 65 ° C. and 60 ° C., respectively. Further, the TMB source is cooled by the cooler 8 and maintained at a temperature of -23 to -27C.

【0031】このような状態で、ウエハ保持具24のウ
エハ載置面にウエハ27を接触させるとともに、真空チ
ャックによりウエハ27をウエハ載置面に固定する。こ
のとき、ヒータ25に電力を供給し、ウエハ保持具24
のウエハ載置面の温度を約400 ℃に保持する。次に、ウ
エハ27の温度が約400 ℃に達した後、反応ガス供給装
置のバルブ5bを開けて流量7.5 SLMの酸素ガスをオ
ゾン発生装置3に導入してオゾン濃度4%のオゾン含有
ガスを形成するとともに、バルブ5aを開けてこのオゾ
ン含有ガスをガス配管2aに送る。
In such a state, the wafer 27 is brought into contact with the wafer mounting surface of the wafer holder 24, and the wafer 27 is fixed to the wafer mounting surface by the vacuum chuck. At this time, electric power is supplied to the heater 25 and the wafer holder 24 is supplied.
Is maintained at about 400 ° C. Next, after the temperature of the wafer 27 reaches about 400 ° C., the valve 5b of the reaction gas supply device is opened and oxygen gas having a flow rate of 7.5 SLM is introduced into the ozone generator 3 to supply an ozone-containing gas having an ozone concentration of 4%. At the same time, the ozone-containing gas is sent to the gas pipe 2a by opening the valve 5a.

【0032】また、バルブ5dを開けて流量約3SLM
の窒素ガスをTEOS容器4aに送り込み、バブリング
するとともに、バルブ5cを開けてTEOSを含む窒素
ガスをガス配管2aに送る。更に、バルブ5fを開けて
流量約1.3 SLMの窒素ガスをTMOP容器4bに送り
込み、バブリングするとともに、バルブ5eを開けてT
MOPを含む窒素ガスをガス配管2aに送る。
Open the valve 5d and set the flow rate to about 3 SLM.
Is sent to the TEOS container 4a for bubbling, and the valve 5c is opened to send nitrogen gas containing TEOS to the gas pipe 2a. Further, by opening the valve 5f, nitrogen gas at a flow rate of about 1.3 SLM is sent to the TMOP container 4b, and bubbling is performed.
The nitrogen gas containing MOP is sent to the gas pipe 2a.

【0033】また、バルブ5hを開けて流量約1.3 SL
Mの窒素ガスをTMB容器4cに送り込み、バブリング
するとともに、バルブ5gを開けてTMBを含む窒素ガ
スをガス配管2aに送る。これにより、反応ガスとして
TEOS,TMOP,TMB及びオゾン含有ガスの混合
ガスがガス配管2a及び2iを流通して、ガス分散具2
6に送られ、ウエハ27上に放出される。この時、ガス
配管2c,2a,2i等をソース加熱の温度よりも高い
65℃以上の温度に保持しているので、流通する反応ガ
スの蒸気圧はガス配管2c,2a,2i等中での飽和蒸
気圧以下となり、ガス配管2c,2a,2i等の内壁で
液化が生じない。このため、反応ガスの組成の変動も生
じない。
Open the valve 5h and set the flow rate to about 1.3 SL.
M nitrogen gas is fed into the TMB container 4c for bubbling, and the valve 5g is opened to send nitrogen gas containing TMB to the gas pipe 2a. Thereby, a mixed gas of TEOS, TMOP, TMB and an ozone-containing gas as a reaction gas flows through the gas pipes 2a and 2i, and
6 and released onto the wafer 27. At this time, since the gas pipes 2c, 2a, 2i, etc. are maintained at a temperature of 65 ° C. or higher, which is higher than the temperature of the source heating, the vapor pressure of the flowing reaction gas is set in the gas pipes 2c, 2a, 2i, etc. The pressure becomes equal to or lower than the saturated vapor pressure, and liquefaction does not occur on the inner walls of the gas pipes 2c, 2a, 2i and the like. Therefore, the composition of the reaction gas does not fluctuate.

【0034】この状態を所定の時間保持することによ
り、所定の膜厚のBPSG膜がウエハ27上に形成され
る。このとき、TMBソースを冷却することによりTM
Bの蒸気圧を下げ、TMBソースガスの流量を増やして
いるので、ボロン供給量の初期の変動を抑え、かつソー
スキャリアガスの流量の変動に対するボロン供給量の変
動を抑えることができる。従って、BPSG膜中にはボ
ロンが均一に添加される。
By maintaining this state for a predetermined time, a BPSG film having a predetermined thickness is formed on the wafer 27. At this time, by cooling the TMB source, the TM
Since the vapor pressure of B is lowered and the flow rate of the TMB source gas is increased, it is possible to suppress the initial fluctuation of the supply amount of boron and to suppress the fluctuation of the supply amount of boron with respect to the fluctuation of the flow rate of the source carrier gas. Therefore, boron is uniformly added to the BPSG film.

【0035】また、ソース温度と流量を適当に調整する
ことにより所望の不純物濃度が得られる。調査によれ
ば、形成されたBPSG膜中のリン濃度は4.0 〜4.1 wt
%であり、ボロン濃度は3.4 〜3.7 wt%であった。更
に、TMBソースを用いているので、TEBソースを用
いた場合に比べて、チャンバ内でパウダーの発生が大幅
に減少した。従って、ボロン濃度のばらつきを抑制する
ために、TEBソースを用いた場合ほどチャンバを頻繁
にクリーニングする必要はなくなった。 (3)上記の成膜方法により形成されたBPSG膜の特
性についての説明 (A)BPSG膜中のボロン濃度分布の調査結果につい
ての説明 図4(a)にBPSG膜中のボロン濃度分布について、
SIMS法により調査した結果について示す。縦軸はB
PSG膜中のSi,P及びB各粒子の検出強度(cp
s)を表し、横軸はBPSG膜の表面からの深さ(n
m)を表す。なお、比較のため、図4(b)に従来のT
MBを用いた成膜方法により作成されたBPSG膜につ
いて同様な調査をした結果について示す。
A desired impurity concentration can be obtained by appropriately adjusting the source temperature and the flow rate. According to the investigation, the phosphorus concentration in the formed BPSG film was 4.0 to 4.1 wt.
%, And the boron concentration was 3.4 to 3.7 wt%. Further, since the TMB source was used, the generation of powder in the chamber was significantly reduced as compared with the case where the TEB source was used. Therefore, it is no longer necessary to clean the chamber more frequently than in the case where a TEB source is used, in order to suppress variations in boron concentration. (3) Description of Characteristics of BPSG Film Formed by the Above-described Film Forming Method (A) Description of Investigation Results of Boron Concentration Distribution in BPSG Film FIG.
The results obtained by the SIMS method will be described. The vertical axis is B
Detected intensity of each particle of Si, P and B in PSG film (cp
s), and the horizontal axis represents the depth (n) from the surface of the BPSG film.
m). For comparison, FIG. 4B shows the conventional T
The results of a similar investigation on a BPSG film formed by a film forming method using MB will be described.

【0036】調査に用いた試料は、上記の成膜方法によ
り作成されたものであり、シリコンからなる下地基板上
に形成されたBPSG膜の膜厚は約200nm程度であ
る。なお、図4(b)の従来の場合、BPSG膜の膜厚
は約270nm程度である。その結果によれば、図4
(a)に示すように、下地基板の近くまでBPSG膜中
のリン濃度及びボロン濃度ともに大きな変動はなく、均
一な濃度分布が得られていることを示す。一方、従来の
場合、図4(b)に示すように、下地基板に近いBPS
G膜中のボロン濃度分布は界面から約380Åのところ
から界面にかけて急激に減少していることがわかる。
The sample used for the investigation was prepared by the above-mentioned film forming method, and the thickness of the BPSG film formed on the underlying substrate made of silicon is about 200 nm. 4B, the thickness of the BPSG film is about 270 nm. According to the result, FIG.
As shown in (a), there is no large change in both the phosphorus concentration and the boron concentration in the BPSG film near the base substrate, indicating that a uniform concentration distribution is obtained. On the other hand, in the conventional case, as shown in FIG.
It can be seen that the boron concentration distribution in the G film sharply decreases from about 380 ° from the interface to the interface.

【0037】以上のように、BPSG膜中のボロン濃度
分布に大きな変動はなく、膜全体にわたって均一なボロ
ン濃度分布が得られるので、従来例のようなボロン濃度
の低下に起因する異常エッチングを防止することができ
る。 (B)BPSG膜中のボロン濃度分布の均一性の調査に
ついての説明 図5にBPSG膜中のボロン濃度のウエハ面内のばらつ
きについて調査した結果について示す。縦軸はボロン濃
度のばらつきを表し、下の式で表す。 ΔN=1/2×(Nmax −Nmin )/Nave 但し、Nmax :ボロン濃度分布のウエハ面内での最大値 Nmin :ボロン濃度分布のウエハ面内での最少値 Nave :ボロン濃度分布のウエハ面内での平均値 また、横軸はウエハの処理枚数を表す。
As described above, the boron concentration distribution in the BPSG film does not vary greatly and a uniform boron concentration distribution can be obtained over the entire film, so that abnormal etching caused by a decrease in the boron concentration as in the conventional example can be prevented. can do. (B) Description of Investigation of Uniformity of Boron Concentration Distribution in BPSG Film FIG. 5 shows the result of an investigation on the variation in the boron concentration in the BPSG film within the wafer surface. The vertical axis represents the variation of the boron concentration and is represented by the following equation. ΔN = 1/2 × (Nmax−Nmin) / Nave where Nmax is the maximum value of the boron concentration distribution in the wafer surface Nmin: the minimum value of the boron concentration distribution in the wafer surface Nave is the wafer surface of the boron concentration distribution The horizontal axis represents the number of processed wafers.

【0038】なお、比較のため、TEBソースガスを用
いた方法によりBPSG膜を形成する場合についても同
様な調査を行った。また、本発明の実施例の場合、処理
枚数300枚の調査範囲内ではチャンバ内をクリーニン
グしていないが、TEBソースガスを用いた方法の場
合、処理枚数100枚毎にチャンバ内をクリーニングし
ている。
For the purpose of comparison, a similar investigation was conducted for a case where a BPSG film was formed by a method using a TEB source gas. Further, in the case of the embodiment of the present invention, the inside of the chamber is not cleaned within the investigation range of 300 sheets, but in the case of using the TEB source gas, the inside of the chamber is cleaned every 100 sheets. I have.

【0039】実施例の試料は、上記(2)の(B)で説
明した成膜方法及び条件により作成された。但し、成膜
時間を実施例よりも長くし、膜厚5000Åとしている。一
方、TEBを用いた方法の場合の条件を以下に示す。 TEOSソースガス流量:3SLM TEOSソース温度:65℃ TMOPソースガス流量:1.5 SLM TMOPソース温度:60℃ TEBソースガス流量:1.5 SLM TEBソース温度:10℃ O3 /O2 流量:7.5 SLM(O3 濃度=4%) デポ温度:400℃ また、TEBを用いた方法により形成されたBPSG膜
の特性を以下に示す。
The samples of the examples were prepared by the film forming method and conditions described in the above (2) (B). However, the film formation time is set longer than that of the example, and the film thickness is set to 5000 °. On the other hand, conditions for the method using TEB are shown below. TEOS source gas flow rate: 3 SLM TEOS source temperature: 65 ° C. TOP source gas flow rate: 1.5 SLM TOP source temperature: 60 ° C. TEB source gas flow rate: 1.5 SLM TEB source temperature: 10 ° C. O 3 / O 2 flow rate: 7.5 SLM (O 3 (Concentration = 4%) Deposition temperature: 400 ° C. The characteristics of the BPSG film formed by the method using TEB are shown below.

【0040】膜厚:5000Å リン濃度:4.0 〜4.3 wt% ボロン濃度:3.4 〜3.7 wt% 結果によれば、本発明の実施例の場合、処理枚数300
枚の調査範囲内ではチャンバ内をクリーニングしていな
いにもかかわらず、ボロン濃度のばらつきが±3%以内
に入っている。一方、TEBソースガスを用いた方法の
場合、処理枚数がほぼ100枚に達する毎にボロン濃度
のばらつきが±3%を越えた。これは、パウダーがチャ
ンバ内壁等に付着して余分なボロンの供給源となり、B
PSG膜中のボロン濃度のばらつきに影響を与えたもの
と考えられる。
Film thickness: 5000 ° C. Phosphorus concentration: 4.0 to 4.3 wt% Boron concentration: 3.4 to 3.7 wt% According to the results, in the case of the embodiment of the present invention, the number of processed sheets is 300.
Although the inside of the chamber was not cleaned within the inspection range of one sheet, the variation of the boron concentration was within ± 3%. On the other hand, in the case of the method using the TEB source gas, the variation in the boron concentration exceeded ± 3% every time the number of processed sheets reached almost 100. This is because the powder adheres to the inner wall of the chamber and becomes a source of excess boron,
It is considered that this affected the variation of the boron concentration in the PSG film.

【0041】従って、ボロン濃度のばらつきが±3%を
越える時点でチャンバ内をクリーニングするようにした
場合、実施例のTMBソースガスを用いた場合では、処
理枚数300枚(累積の堆積膜厚約150μmに相当す
る。)以上のサイクルでクリーニングすればよいが、T
EBソースガスを用いた場合、処理枚数ほぼ100枚
(累積の堆積膜厚30〜50μmに相当する。)毎にク
リーニングする必要がある。このため、装置のメンテナ
ンス性が向上する。
Therefore, when the inside of the chamber is cleaned when the variation of the boron concentration exceeds ± 3%, and when the TMB source gas of the embodiment is used, the number of processed wafers is 300 (accumulated film thickness is about Cleaning may be performed in the above cycle.
When an EB source gas is used, it is necessary to perform cleaning every approximately 100 substrates (corresponding to an accumulated deposited film thickness of 30 to 50 μm). For this reason, the maintainability of the device is improved.

【0042】(C)排気管中のパウダー中のボロン量及
びリン量の調査についての説明 図6はチャンバ内及び排気管中に堆積したパウダー中の
ボロン量及びリン量の調査結果について示す特性図であ
る。縦軸はパウダー中のボロン量及びリン量(wt%)
を表し、横軸はウエハからの距離を示す。これは、ボロ
ン量及びリン量がBPSG膜中に有効に取り込まれてい
るか否かの判断の目安となる。
(C) Description of Investigation of Boron Content and Phosphorus Content in Powder in Exhaust Pipe FIG. 6 is a characteristic diagram showing results of investigation of boron content and phosphorus content in powder deposited in the chamber and in the exhaust pipe. It is. The vertical axis is the amount of boron and phosphorus in the powder (wt%)
And the horizontal axis represents the distance from the wafer. This is a guide for determining whether the amount of boron and the amount of phosphorus are effectively incorporated into the BPSG film.

【0043】また、図7は、図6についてリン量に対す
るボロン量の比に書き直した場合の特性図である。縦軸
はパウダー中のリン量に対するボロン量の比を表し、横
軸はウエハからの距離を示す。これは、ボロン量及びリ
ン量がBPSG膜中に有効に取り込まれているか否かの
判断の目安となる。なお、ウエハからの距離が約17c
m以下の場合チャンバ内で採取されたパウダを示し、約
17cm以上の場合配管内で採取されたパウダを示す。
FIG. 7 is a characteristic diagram obtained by rewriting the ratio of the amount of boron to the amount of phosphorus in FIG. The vertical axis represents the ratio of the amount of boron to the amount of phosphorus in the powder, and the horizontal axis represents the distance from the wafer. This is a guide for determining whether the amount of boron and the amount of phosphorus are effectively incorporated into the BPSG film. The distance from the wafer is about 17c
m or less indicates the powder collected in the chamber, and about 17 cm or more indicates the powder collected in the pipe.

【0044】比較のため、TEBを用いた方法による場
合の調査結果についても上記と同様に図6及び図7に示
す。TMBを用いた方法による場合は、上記(2)の
(B)の実施例の成膜方法及び条件を用い、TEBを用
いた方法による場合、上記(3)の(B)に示す成膜条
件を用いた。
For comparison, the results of the investigation using the method using TEB are also shown in FIGS. In the case of using the method using TMB, the film forming method and conditions of the above-described embodiment (2) (B) are used, and in the case of using the method using TEB, the film forming conditions shown in the above (3) (B) are used. Was used.

【0045】図6に示す結果によれば、TMBソースガ
スを用いた場合と比較して、TEBソースガスを用いた
場合には、パウダ中の残留ボロン濃度が高い。特に、中
心から13cmのチャンバ内と、30cmの排気管内で
残留ボロン濃度が非常に高い。これは、反応ガス中のボ
ロンが有効に消費されずに排気される割合が高いことを
示している。従って、TMBソースガスを用いた方法の
方が反応効率が高いといえる。
According to the results shown in FIG. 6, the residual boron concentration in the powder is higher when the TEB source gas is used than when the TMB source gas is used. In particular, the residual boron concentration is very high in the chamber 13 cm from the center and in the exhaust pipe 30 cm from the center. This indicates that boron in the reaction gas is exhausted without being effectively consumed. Therefore, it can be said that the method using the TMB source gas has higher reaction efficiency.

【0046】また、図7の結果によれば、TMBソース
ガスを用いた場合は、反応が起こるウエハの近くで、B
PSG膜中に取り込まれるリン量とボロン量が1に近く
なっている。このことはTMBソースガスとTMOPソ
ースガスの流量が整合された状態でリン量とボロン量が
BPSG膜により均等に取り込まれることを示してお
り、ボロン濃度のばらつきを減少させる要因になる。
According to the results of FIG. 7, when the TMB source gas is used, the B
The amounts of phosphorus and boron taken into the PSG film are close to one. This indicates that the amount of phosphorus and the amount of boron are taken in evenly by the BPSG film in a state where the flow rates of the TMB source gas and the TMOP source gas are matched, which is a factor for reducing the variation of the boron concentration.

【0047】以上のように、本発明の実施例のボロン含
有絶縁膜の成膜方法によれば、ボロンソースとしてTM
Bソースを用い、かつソース温度を常温より低い適当な
温度に保持して、ソースガスの流量を増し、かつ他のソ
ースガスの流量と整合をとっている。また、TMBソー
スを用いているので、パウダーの発生が少なく、チャン
バが汚染されにくい。
As described above, according to the method for forming a boron-containing insulating film according to the embodiment of the present invention, TM is used as the boron source.
The B source is used, and the source temperature is maintained at an appropriate temperature lower than the normal temperature to increase the flow rate of the source gas and match the flow rates of other source gases. Further, since the TMB source is used, the generation of powder is small, and the chamber is hardly contaminated.

【0048】以上により、ボロン含有絶縁膜中のボロン
濃度のばらつきを抑制し、選択エッチングの際の異常エ
ッチングを防止することができる。また、パウダーの発
生が少ないため、TEBソースガスを用いた場合に比べ
て、クリーニングの回数を減らすことができる。これに
より、装置のメンテナンス性を向上することができる。
As described above, variations in the boron concentration in the boron-containing insulating film can be suppressed, and abnormal etching during selective etching can be prevented. Further, since the generation of powder is small, the number of times of cleaning can be reduced as compared with the case where a TEB source gas is used. Thereby, the maintainability of the device can be improved.

【0049】なお、上記の実施例では、ボロン含有絶縁
膜としてBPSG膜に本発明を適用しているが、BSG
膜に対しても本発明を適用可能である。また、TMBソ
ースに本発明を適用しているが、他のソースに適用可能
である。
In the above embodiment, the present invention is applied to the BPSG film as the boron-containing insulating film.
The present invention can be applied to a film. Further, the present invention is applied to the TMB source, but can be applied to other sources.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上のように、本発明の成膜方法によれ
ば、ソース温度を下げ、かつソースキャリアガスの流量
を増して形成される膜中の不純物含有量をばらつきを抑
制している。また、ボロンソースとしてTMBソースを
用いているので、パウダーの発生が少なく、チャンバが
汚染されにくい。従って、ボロン含有絶縁膜中のボロン
濃度のばらつきを抑制することができる。
As described above, according to the film forming method of the present invention, the source temperature is reduced and the flow rate of the source carrier gas is increased to suppress the variation in the impurity content in the film formed. . Further, since the TMB source is used as the boron source, the generation of powder is small and the chamber is not easily contaminated. Therefore, variation in the boron concentration in the boron-containing insulating film can be suppressed.

【0051】これにより、ボロン含有絶縁膜の選択エッ
チングの際の異常エッチングを防止することができる。
更に、パウダーの発生が少ないため、装置の清浄性を維
持するためのクリーニングの回数を減らすことができ
る。これにより、装置のメンテナンス性を向上すること
ができる。
Thus, abnormal etching during selective etching of the boron-containing insulating film can be prevented.
Further, since the generation of powder is small, the number of times of cleaning for maintaining the cleanliness of the apparatus can be reduced. Thereby, the maintainability of the device can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例に係るMOCVD装置の反応ガ
ス供給装置及び成膜部の構成について示す側面図であ
る。
FIG. 1 is a side view showing a configuration of a reactive gas supply device and a film forming unit of an MOCVD apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例に係る成膜方法に用いられるソ
ースガスの蒸気圧とソース温度の関係について示す特性
図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between a source gas vapor pressure and a source temperature used in a film forming method according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例に係るTMBソースガス流量及
びTMOPソースガス流量を変化させて得られたBPS
G膜中のボロン濃度とリン濃度の関係について示す特性
図である。
FIG. 3 shows a BPS obtained by changing a TMB source gas flow rate and a TMOP source gas flow rate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a boron concentration and a phosphorus concentration in a G film.

【図4】本発明の実施例に係る成膜方法により作成され
たBPSG膜中のボロン濃度分布について示す特性図で
ある。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a boron concentration distribution in a BPSG film formed by a film forming method according to an example of the present invention.

【図5】本発明の実施例に係る成膜方法により作成され
たBPSG膜中のボロン濃度のばらつき(ΔN)の累積
処理枚数依存性について示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the dependence of the variation (ΔN) in the boron concentration in the BPSG film formed by the film forming method according to the embodiment of the present invention on the number of processed substrates.

【図6】本発明の実施例に係るMOCVD装置内に残留
するパウダ中のボロン残留量の測定位置依存性について
示す特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the measurement position dependence of the amount of boron remaining in the powder remaining in the MOCVD apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例に係るMOCVD装置内に残留
するパウダ中のボロン残留量/リン残留量比の測定位置
依存性について示す特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a measurement position dependency of a ratio of a residual amount of boron / a residual amount of phosphorus in powder remaining in the MOCVD apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図8】従来例に係る成膜方法の問題点について示す断
面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a problem of a film forming method according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2a〜2i ガス配管、 3 オゾン発生装置、 4a〜4c 容器、 5a〜5i バルブ、 6a〜6d マスフローコントローラ、 7a,7b,25 ヒータ、 8 冷却器、 9 搬送ガス導入口、 21 チャンバ、 22 排気口、 23 排気管、 24 ウエハ保持具、 26 ガス分散具、 27 ウエハ。 2a to 2i gas pipe, 3 ozone generator, 4a to 4c container, 5a to 5i valve, 6a to 6d mass flow controller, 7a, 7b, 25 heater, 8 cooler, 9 carrier gas inlet, 21 chamber, 22 exhaust port , 23 exhaust pipe, 24 wafer holder, 26 gas disperser, 27 wafer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−357837(JP,A) 特開 平4−372131(JP,A) Journal of Electr onic Materials Vo l.19 No.1 1990 p.45−49 J.Electro chem,So c,Vol.140 No.10 Octo ber 1993 p.2922−2926 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-357837 (JP, A) JP-A-4-372131 (JP, A) Journal of Electric Materials Vol. 19 No. 1 1990 p. 45-49J. Electrochem, Soc, Vol. 140 No. 10 Octo ber 1993 p. 2922−2926

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 トリメチルボレート(TMB)液にキャ
リアガスを通過させてトリメチルボレート(TMB)ソ
ースガスを生成し、該ソースガスを用いてボロンを含む
膜を基板上に形成する成膜方法において、 前記トリメチルボレート(TMB)液の液温を常温より
も低い状態に設定し、かつ、前記トリメチルボレート
(TMB)ソースガスの流量が常温時の流量の5倍以上
になるように設定することにより、前記トリメチルボレ
ート(TMB)液の液温が常温のときに供給されるボロ
ン量を実質的に維持しながらボロンを含む膜を基板上に
形成することを特徴とする成膜方法。
1. A film forming method in which a carrier gas is passed through a trimethyl borate (TMB) liquid to generate a trimethyl borate (TMB) source gas, and a film containing boron is formed on the substrate using the source gas. By setting the liquid temperature of the trimethyl borate (TMB) liquid to a state lower than normal temperature and setting the flow rate of the trimethyl borate (TMB) source gas to be 5 times or more the flow rate at normal temperature, Forming a film containing boron on a substrate while substantially maintaining the amount of boron supplied when the temperature of the trimethyl borate (TMB) solution is room temperature.
【請求項2】 トリメチルフォスヘイト(TMOP)液
にキャリアガスを通過させて生成したトリメチルフォス
ヘイト(TMOP)ソースガスと、テトラエチルオルソ
シリケート(TEOS)液にキャリアガスを通過させて
生成したテトラエチルオルソシリケート(TEOS)ソ
ースガスと、トリメチルボレート(TMB)液にキャリ
アガスを通過させて生成したトリメチルボレート(TM
B)ソースガスとを供給してボロンリンガラス膜(BP
SG膜)を基板上に形成する成膜方法において、 前記トリメチルボレート(TMB)液の液温を常温より
も低い状態に設定し、かつ、前記トリメチルボレート
(TMB)ソースガスの流量が常温時の流量の5倍以上
になるように設定することにより、前記トリメチルボレ
ート(TMB)液の液温が常温のときに供給されるボロ
ン量を実質的に維持しながら前記ボロンリンガラス膜
(BPSG膜)を基板上に形成することを特徴とする成
膜方法。
2. A trimethyl phosphate (TMOP) source gas generated by passing a carrier gas through a trimethyl phosphate (TMOP) liquid and a tetraethyl orthosilicate generated by passing a carrier gas through a tetraethyl orthosilicate (TEOS) liquid (TEOS) source gas and trimethyl borate (TM) generated by passing a carrier gas through a trimethyl borate (TMB) liquid
B) Supplying a source gas and boron-phosphorus glass film (BP)
An SG film) on a substrate, wherein the temperature of the trimethyl borate (TMB) liquid is set to a state lower than room temperature, and the flow rate of the trimethyl borate (TMB) source gas is room temperature. By setting the flow rate to be 5 times or more, the boron-phosphorus glass film (BPSG film) while substantially maintaining the amount of boron supplied when the temperature of the trimethyl borate (TMB) solution is normal temperature. Forming a film on a substrate.
【請求項3】 テトラエチルオルソシリケート(TEO
S)液にキャリアガスを通過させて生成したテトラエチ
ルオルソシリケート(TEOS)ソースガスと、トリメ
チルボレート(TMB)液にキャリアガスを通過させて
生成したトリメチルボレート(TMB)ソースガスとを
供給してボロンガラス膜(BSG膜)を基板上に形成す
る成膜方法において、 前記トリメチルボレート(TMB)液の液温を常温より
も低い状態に設定し、かつ、前記トリメチルボレート
(TMB)ソースガスの流量が常温時の流量の5倍以上
になるように設定することにより、前記トリメチルボレ
ート(TMB)液の液温が常温のときに供給されるボロ
ン量を実質的に維持しながら前記ボロンガラス膜(BS
G膜)を基板上に形成することを特徴とする成膜方法。
3. Tetraethyl orthosilicate (TEO)
S) A tetraethylorthosilicate (TEOS) source gas generated by passing a carrier gas through a liquid and a trimethylborate (TMB) source gas generated by passing a carrier gas through a trimethylborate (TMB) solution are supplied to form boron. In a film forming method for forming a glass film (BSG film) on a substrate, the liquid temperature of the trimethyl borate (TMB) solution is set to a state lower than room temperature, and the flow rate of the trimethyl borate (TMB) source gas is reduced. By setting the flow rate to be at least five times the flow rate at normal temperature, the boron glass film (BS) is maintained while the amount of boron supplied when the temperature of the trimethyl borate (TMB) liquid is normal temperature is substantially maintained.
(G film) on a substrate.
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