JP3060190B2 - 半導体装置の酸化膜の製造法 - Google Patents
半導体装置の酸化膜の製造法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＬＳＩの製造プロセス
で用いられるＰドープのＳｉＯ２膜（以下ＰＳＧ膜とい
う）の製造法に関するものである。
で用いられるＰドープのＳｉＯ２膜（以下ＰＳＧ膜とい
う）の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＳｉＯ２の成膜にはシランＳｉＨ
４の酸化により形成されていた。また、ＰＳＧ膜はＳｉ
Ｈ４とＯ２の反応時にホスフィンＰＨ３を添加すること
によって得られていた。この時の反応式は次式の通りで
あり、リンがＳｉＯ２に取り込まれる。
４の酸化により形成されていた。また、ＰＳＧ膜はＳｉ
Ｈ４とＯ２の反応時にホスフィンＰＨ３を添加すること
によって得られていた。この時の反応式は次式の通りで
あり、リンがＳｉＯ２に取り込まれる。
【０００３】
【化１】
【０００４】しかし、集積回路に使用されるパターン寸
法は回路パターンの高密度化とともに年々微細化の一途
をたどり、今やサブミクロンの時代に入っている。ま
た、ＬＳＩの微細化、高集積化に伴い、配線のチップに
占める面積が大きくなり、配線の多層化がますます進展
している。さらに、今後の多層配線においては、配線抵
抗を小さく維持する必要から配線のアスペクト比が大き
くなり、その結果、基板表面の凹凸はますます激しくな
っている。したがって、ＰＳＧ膜のような絶縁膜の平坦
化は欠くことのできない必須技術となっている。
法は回路パターンの高密度化とともに年々微細化の一途
をたどり、今やサブミクロンの時代に入っている。ま
た、ＬＳＩの微細化、高集積化に伴い、配線のチップに
占める面積が大きくなり、配線の多層化がますます進展
している。さらに、今後の多層配線においては、配線抵
抗を小さく維持する必要から配線のアスペクト比が大き
くなり、その結果、基板表面の凹凸はますます激しくな
っている。したがって、ＰＳＧ膜のような絶縁膜の平坦
化は欠くことのできない必須技術となっている。
【０００５】従来のＳｉＨ４，ＰＨ３等の気体原料を用
いるＣＶＤプロセスでは基板上の段差や凹凸を平坦化で
きない。この欠点を克服するために、最近、ＳｉＨ４に
代わってテトラエトキシシランのようなアルコキシシラ
ン、ＰＨ３に代わってＰＯ（ＯＣＨ３）３あるいはＰ
（ＯＣＨ３）３のような液体原料を用いるＣＶＤ法が実
用化され、盛んになってきている。これはリン酸アルキ
ルがケイ素のアルコキシドと複合アルコキシドをつくり
ホスフィンに比べるとリンの不混和性が小さくなるため
である。
いるＣＶＤプロセスでは基板上の段差や凹凸を平坦化で
きない。この欠点を克服するために、最近、ＳｉＨ４に
代わってテトラエトキシシランのようなアルコキシシラ
ン、ＰＨ３に代わってＰＯ（ＯＣＨ３）３あるいはＰ
（ＯＣＨ３）３のような液体原料を用いるＣＶＤ法が実
用化され、盛んになってきている。これはリン酸アルキ
ルがケイ素のアルコキシドと複合アルコキシドをつくり
ホスフィンに比べるとリンの不混和性が小さくなるため
である。
【０００６】元来、ＰＳＧ膜はＮａイオンなどのアルカ
リイオンに対するバリヤ効果があるため、パッシベーシ
ョン膜として広く用いられている。パッシベーション用
ＰＳＧ膜中のＰ濃度は約１〜３重量％である。一方、Ｐ
ＳＧ膜は多結晶Ｓｉゲートと上層金属間の層間絶縁膜と
しても用いられる。この場合、今日では７〜１５重量％
のＰ濃度が要求されている。
リイオンに対するバリヤ効果があるため、パッシベーシ
ョン膜として広く用いられている。パッシベーション用
ＰＳＧ膜中のＰ濃度は約１〜３重量％である。一方、Ｐ
ＳＧ膜は多結晶Ｓｉゲートと上層金属間の層間絶縁膜と
しても用いられる。この場合、今日では７〜１５重量％
のＰ濃度が要求されている。
【０００７】しかし、ＰＯ（ＯＣＨ３）３，Ｐ（ＯＣＨ
３）３等は極めて撥水性で酸化されにくいため、酸化さ
れて親水性になったＳｉＯ２との親和性に乏しい。この
ため分解生成物はＰ２Ｏ３，Ｐ２Ｏ５等の形態をとり易
い。
３）３等は極めて撥水性で酸化されにくいため、酸化さ
れて親水性になったＳｉＯ２との親和性に乏しい。この
ため分解生成物はＰ２Ｏ３，Ｐ２Ｏ５等の形態をとり易
い。
【０００８】本来、Ｓｉ−Ｏ−Ｐの結合をして高分子化
したものは、蒸気圧が低く堆積層にＰが取り込まれ易
い。一方、Ｐ２Ｏ３あるいはＰ２Ｏ５の形態のＰは蒸気
圧が高く反応系外に排除される。
したものは、蒸気圧が低く堆積層にＰが取り込まれ易
い。一方、Ｐ２Ｏ３あるいはＰ２Ｏ５の形態のＰは蒸気
圧が高く反応系外に排除される。
【０００９】Ｐ源としてＰ（ＯＣＨ３）３よりＰＯ（Ｏ
ＣＨ３）３を用いた方が高いＰ濃度のＳｉＯ２膜を得る
ことができる。その理由はＰＯ（ＯＣＨ３）３の方が蒸
気圧が低く分解までの滞在時間が長いこととＰＯ（ＯＣ
Ｈ３）３の分解生成物であるＰ２Ｏ５の蒸気圧の方がＰ
（ＯＣＨ３）３の分解生成物であるＰ２Ｏ３の蒸気圧よ
り極めて低いこととの複合効果によると考えられる。
ＣＨ３）３を用いた方が高いＰ濃度のＳｉＯ２膜を得る
ことができる。その理由はＰＯ（ＯＣＨ３）３の方が蒸
気圧が低く分解までの滞在時間が長いこととＰＯ（ＯＣ
Ｈ３）３の分解生成物であるＰ２Ｏ５の蒸気圧の方がＰ
（ＯＣＨ３）３の分解生成物であるＰ２Ｏ３の蒸気圧よ
り極めて低いこととの複合効果によると考えられる。
【００１０】したがって、Ｐ（ＯＣＨ３）３を用いるＰ
ＳＧ膜ではＰ濃度４重量％以下であり、それ以上高濃度
にできない欠点がある。また、この材料は極めて強い悪
臭を発し、作業環境を著しく汚染する欠点がある。
ＳＧ膜ではＰ濃度４重量％以下であり、それ以上高濃度
にできない欠点がある。また、この材料は極めて強い悪
臭を発し、作業環境を著しく汚染する欠点がある。
【００１１】ＰＯ（ＯＣＨ３）３を用いるＰＳＧ膜では
要求されるＰ濃度７〜１５重量％は達成されるが、Ｐの
大きい濃度むらを起こすこと、Ａｌ配線を腐食するこ
と、生成した膜が吸水性であること等の欠点がある。
要求されるＰ濃度７〜１５重量％は達成されるが、Ｐの
大きい濃度むらを起こすこと、Ａｌ配線を腐食するこ
と、生成した膜が吸水性であること等の欠点がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Ｐ濃度が７
〜１５重量％と高く、かつ、Ｐの濃度むらがなく、その
他上記の欠点のない極めて良質のＰＳＧ膜をＣＶＤ法に
よって製造する方法を提供しようとするものである。
〜１５重量％と高く、かつ、Ｐの濃度むらがなく、その
他上記の欠点のない極めて良質のＰＳＧ膜をＣＶＤ法に
よって製造する方法を提供しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＰＳＧ膜を液
体原料を用いてＣＶＤ法で形成する場合、ドープ剤とし
てリン酸モノアルキルあるいはリン酸ジアルキルあるい
はこれらの混合物を用いるものである。
体原料を用いてＣＶＤ法で形成する場合、ドープ剤とし
てリン酸モノアルキルあるいはリン酸ジアルキルあるい
はこれらの混合物を用いるものである。
【００１４】リン酸モノアルキルはＰＯ（ＯＨ）２Ｏ
Ｒ，ＨＰＯ（ＯＨ）ＯＲ等であり、リン酸ジアルキルは
ＰＯ（ＯＨ）（ＯＲ）２，ＨＰＯ（ＯＲ）２等である。
ここでＲはＣＨ３基、Ｃ２Ｈ５基、Ｃ３Ｈ７基、Ｃ４Ｈ
９基，Ｃ５Ｈ１１基等であり、分子量がＣ３Ｈ７以上の
基はそれらの異性体も含むものである。
Ｒ，ＨＰＯ（ＯＨ）ＯＲ等であり、リン酸ジアルキルは
ＰＯ（ＯＨ）（ＯＲ）２，ＨＰＯ（ＯＲ）２等である。
ここでＲはＣＨ３基、Ｃ２Ｈ５基、Ｃ３Ｈ７基、Ｃ４Ｈ
９基，Ｃ５Ｈ１１基等であり、分子量がＣ３Ｈ７以上の
基はそれらの異性体も含むものである。
【００１５】アルコキシシラン類とともに用いるリン酸
アルキルとしてのＰ源は、少なくとも膜形成段階でこの
Ｓｉ源と同程度に親水性であり、かつ、酸素原子の配位
数が多いことが好ましい。
アルキルとしてのＰ源は、少なくとも膜形成段階でこの
Ｓｉ源と同程度に親水性であり、かつ、酸素原子の配位
数が多いことが好ましい。
【００１６】しかるに、リン酸エステル類は難燃性であ
り、酸素による酸化がＳｉ源より著しく遅い。ケイ酸エ
ステル類は加水分解され易いのに比較し、リン酸エステ
ルは水溶液中でも合成が可能な程加水分解されにくい。
り、酸素による酸化がＳｉ源より著しく遅い。ケイ酸エ
ステル類は加水分解され易いのに比較し、リン酸エステ
ルは水溶液中でも合成が可能な程加水分解されにくい。
【００１７】本発明において用いるリン酸モノアルキル
あるいはリン酸ジアルキルは、リン酸トリアルキルが加
水分解された分子であり、ＲがＣＨ３基、Ｃ２Ｈ５基の
ものは水溶性を有するものである。したがって、生成し
たＰＳＧ膜中のＰ濃度を容易に高めることができ、か
つ、Ｐの濃度むらのない均一な濃度分布を得ることがで
きる。
あるいはリン酸ジアルキルは、リン酸トリアルキルが加
水分解された分子であり、ＲがＣＨ３基、Ｃ２Ｈ５基の
ものは水溶性を有するものである。したがって、生成し
たＰＳＧ膜中のＰ濃度を容易に高めることができ、か
つ、Ｐの濃度むらのない均一な濃度分布を得ることがで
きる。
【００１８】本発明は、ＰＳＧ膜のみならず、Ｂ，Ｐド
ープのＳｉＯ２膜（ＢＰＳＧ膜）にも適用できるもので
ある。この場合、Ｂ源としては一般的にＢ（ＯＣＨ３）
３あるいはＢ（ＯＣ２Ｈ５）３が用いられる。
ープのＳｉＯ２膜（ＢＰＳＧ膜）にも適用できるもので
ある。この場合、Ｂ源としては一般的にＢ（ＯＣＨ３）
３あるいはＢ（ＯＣ２Ｈ５）３が用いられる。
【００１９】従来のＰＳＧ膜は堆積後９００〜１０００
℃程度の高温でアニールが行われている。このアニール
はＰＳＧを軟化させて流動を起こさせ、下地の段差や凹
凸を平坦化するためである。ＰＳＧ膜中のＰ濃度が高い
程、より低温でリフローすることができ、かつ、平坦化
の効果も大きいので、本発明は優れたリフロー性を実現
することができるものである。
℃程度の高温でアニールが行われている。このアニール
はＰＳＧを軟化させて流動を起こさせ、下地の段差や凹
凸を平坦化するためである。ＰＳＧ膜中のＰ濃度が高い
程、より低温でリフローすることができ、かつ、平坦化
の効果も大きいので、本発明は優れたリフロー性を実現
することができるものである。
【００２０】
【実施例】ＣＶＤ反応室内で大気圧下でシリコン基板を
設置し、４００℃に基板加熱した。その反応室内にＯ２
を２０％、Ｏ３を３％、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４を１％、
ＨＰＯ２（ＯＣＨ３）２＋Ｈ２ＰＯ３（ＯＣＨ３）を
０．２％、Ｈｅ残量を導入し、シリコン基板上にＰＳＧ
膜を形成した。
設置し、４００℃に基板加熱した。その反応室内にＯ２
を２０％、Ｏ３を３％、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４を１％、
ＨＰＯ２（ＯＣＨ３）２＋Ｈ２ＰＯ３（ＯＣＨ３）を
０．２％、Ｈｅ残量を導入し、シリコン基板上にＰＳＧ
膜を形成した。
【００２１】形成したＰＳＧ膜のＰ濃度を測定した結
果、８重量％であった。また、使用した５インチシリコ
ンウェハーをＸ線マイクロアナライザーでＰの濃度分布
を測定した結果、全面８±０．８重量％であり、極めて
均一であることがわかった。また、生成したＰＳＧ膜の
水洗液のｐＨを測定した結果、ｐＨ５〜６でありほとん
どＰの溶脱がないことがわかった。
果、８重量％であった。また、使用した５インチシリコ
ンウェハーをＸ線マイクロアナライザーでＰの濃度分布
を測定した結果、全面８±０．８重量％であり、極めて
均一であることがわかった。また、生成したＰＳＧ膜の
水洗液のｐＨを測定した結果、ｐＨ５〜６でありほとん
どＰの溶脱がないことがわかった。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、Ｐ濃度が高く、かつ、
Ｐの濃度むらがないＰＳＧ膜を製造できる特徴がある。
また、Ａｌ配線を腐食せず、生成した膜の吸水性がない
特徴がある。
Ｐの濃度むらがないＰＳＧ膜を製造できる特徴がある。
また、Ａｌ配線を腐食せず、生成した膜の吸水性がない
特徴がある。
Claims (2)
- 【請求項１】 ＰドープのＳｉＯ２膜を液体原料を用い
てＣＶＤ法で形成する場合、ドープ剤としてリン酸モノ
アルキルあるいはリン酸ジアルキルあるいはこれらの混
合物を用いることを特徴とする半導体装置の酸化膜の製
造法。 - 【請求項２】 リン酸モノアルキルがＰＯ（ＯＨ）２Ｏ
Ｒ，ＨＰＯ（ＯＨ）ＯＲ等であり、リン酸ジアルキルが
ＰＯ（ＯＨ）（ＯＲ）２，ＨＰＯ（ＯＲ）２等であり、
ＲはＣＨ３基、Ｃ２Ｈ５基、Ｃ３Ｈ７基、Ｃ４Ｈ９基、
Ｃ５Ｈ１１基等であることを特徴とする請求項１の半導
体装置の酸化膜の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3361037A JP3060190B2 (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | 半導体装置の酸化膜の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3361037A JP3060190B2 (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | 半導体装置の酸化膜の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05166738A JPH05166738A (ja) | 1993-07-02 |
| JP3060190B2 true JP3060190B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=18471928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3361037A Expired - Fee Related JP3060190B2 (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | 半導体装置の酸化膜の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3060190B2 (ja) |
-
1991
- 1991-12-17 JP JP3361037A patent/JP3060190B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05166738A (ja) | 1993-07-02 |
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