JPH03126630A - ガラス膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガラス膜の形成方法に関し、例えばＬＳＩな
どの半導体デバイスの製造において表面平坦化を行う場
合に適用して好適なものである。

〔発明の概要］ 本発明は、ガラス膜の形成方法において、基体を４００
　’Ｃ以−ヒの温度に保持した状態で基体上にＢｚＯ３
膜を形成し、Ｂ２Ｏ３膜にＳｔを含有する励起種を供給
することによりＢ２Ｏ３膜をガラス化させることによっ
て、高アスペクト比のスペースにボロンガラス膜を埋め
込み、かつその表面を完全に平坦化することができると
ともに、ガラス膜形成後に基体を反応室外に取り出した
時にこの基体表面で結露が発生するのを防止することが
できるようにしたものである。

〔従来の技術〕

設計ルールが０．５μｍ以下の超ＬＳＩの製造において
は、シリコン（Ｓｉ）基板に形成された溝や配線間のス
ペースなどの高いアスペクト比（高さ７幅）のスペース
に絶縁膜を埋め込み、かつその表面を完全に平坦化する
ことができる技術が望まれている。

従来、このような技術として、液相ＣＶＤ法による絶縁
膜の形成技術が提案されている（応用物理、第５７巻、
第１２号（１９８８）　、ｐ、１９２９）。その概要を
述べると次の通りである。すなわち、ＣＶＤ装置の反応
室（チャンバー）内にＳｉ基板を置き、この反応室内に
テトラメチルシラン（Ｓｔ（ＣＨｓ）　４）やテトラメ
トキシシラン（Ｓｉ　（ＯＣＨ３）　４）などの有機シ
ラン系の堆積ガス及びマイクロ波放電により酸素（０□
）ガスを分解することにより形成された○原子を導入す
る。ここで、Ｓｉ基板を気相中に存在する堆積粒子の露
点以下の温度、例えば−４０℃に冷却しておくと、基板
表面で堆積粒子の液化が起こる。これと同時に、この液
化した物質中に気相中のＯ原子が熔は込んで酸化反応が
進み、固体の酸化シリコン膜に変わる。そして、これに
よって高アスペクト比のスペースに酸化シリコン膜を埋
め込み、かつその表面を完全に平坦化することができる
とされる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、本発明者の検討によれば、上述の従来の液相Ｃ
ＶＤ法による絶縁膜の形成技術は、上述のようにＳｉ基
板を気相中の堆積粒子の露点以下の温度に冷却する必要
があるため、絶縁膜形成後にＳｉ基板を反応室外に取り
出した時にこのＳｔ基板表面で結露が発生してしまうと
いう問題があった。

従って本発明の目的は、高アスペクト比のスペースに絶
縁膜であるボロンガラス膜を埋め込み、かつその表面を
完全に平坦化することができるとともに、ガラス膜形成
後に基体を反応室外に取り出した時にこの基体表面で結
露が発生するのを防止することができるガラス膜の形成
方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を遠戚するために、本発明のガラス膜の形成方
法は、基体（１）を４００℃以上の温度に保持した状態
で基体（１）上にＢｚＯ，、（Ｂニホウ素（ボロン））
膜（２）を形成し、Ｂ２Ｏ３膜（２）にＳｉを含有する
励起種を供給することによりＢ２Ｏ３膜（２）をガラス
化させるようにしている。

〔作用］ 本発明のガラス膜の形成方法によれば、４００℃以上の
温度に保持した基体（１）上に形成されるＢ２Ｏ３膜（
２）は液状であるので、溝や配線間のスペースなどのス
ペースが基体（１）に存在する場合、液状の８２Ｏ３膜
（２）はこのスペースの内部に流れ込み、これによって
このスペースの内部がその底から埋められる。次に、こ
のスペースに埋め込まれたＢ２Ｏ３膜（２）にＳｉを含
有する励起種を供給すると、このＢ２Ｏ３膜（２）中に
Ｓｔが取り込まれてボロンガラス膜（３）に変わる。こ
れによって、スペースにボロンガラス膜（３）が埋め込
まれた状態となる。そして、以上のような液状の８２Ｏ
３膜（２）の形成及びこのＢ２Ｏ３膜（２）のガラス化
とをスペースの深さなどに応じた回数だけ繰り返し行う
ことにより、高アスペクト比のスペースにボロンガラス
膜（３）を埋め込み、かつその表面を完全に平坦化する
ことができる。また、この場合、基体（１）の温度は４
００℃以上であるので、ガラス膜形成後にこの基体（１
）を反応室外に取り出した時にこの基体（１）の表面で
結露が発生するのを防止することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図Ａ〜第１図Ｃは本発明の一実施例を示す。

この実施例においては、第１図Ａに示すように、Ｓｉ基
板１に形成された高アスペクト比の溝１ａ。

■ｂにボロンガラス膜を埋め込む場合を考える。

そこで、まずこのＳｉ基板１を図示省略したＣＶＤ装置
の反応室内に置き、この反応室内を例えば〜Ｉ　Ｔｏｒ
ｒ程度の圧力に減圧する。次に、この反応室内に例えば
トリメトキシポラン（Ｂ　（ＯＣＨ３）３）ガス（流量
は例えば３５ＳＣＣＭ）及び０２ガス（流量は例えば１
００３ＣＣＭ）を導入して、例えば３５０Ｗの、ＲＦ電
力でプラズマ放電を起こさせる。この結果、Ｓｉ基板１
上にＢ２Ｏ３膜２が形成される。

ここで、Ｓｔ基板ｌを４００℃以上の温度に保持してお
くと、このＢｚＯ３膜２は流動性のある液状となるため
、このＢ２Ｏ３膜２はＳｉ基板１上の低い所、すなわち
溝１ａ、ｌｂの底面から堆積して行く。

このようにして液状のＢ２Ｏ３膜２を膜厚が例えば数百
人程度になるまで形威した後、反応室内へのＢ（○ＣＨ
３）３ガス及び０２ガスの供給を停止し、代わりに例え
ばシラン（Ｓｉ　Ｈ４）ガスや５ｉ（ＱＣ，Ｈ５）４な
どのＳｔを含有する原料ガスを供給する。次に、この原
料ガスを例えばプラズマ放電により励起種とすると、気
相中に励起状態にあるＳｉ、すなわちＳｉ２が形威され
る。この気相中のＳｉ＊は、溝１ａ、Ｉｂに堆積したＢ
２Ｏ３膜２中に取り込まれる。この結果、この液状の８
２Ｏ３膜２は、第１図Ｂに示すように固体のボロンガラ
ス膜３に変化する。

なお、この場合、Ｂ２Ｏ３膜２を厚く堆積してからＳｉ
＊を供給すると、このＢ２Ｏ３膜２の表面のみが固化し
、その内部に液状のＢ２Ｏ３が残ってしまうため、この
Ｂ２Ｏ３膜２は吸湿性の高い膜質のものになってしまう
。また、Ｂ（○ＣＨ３）３ガスと０２ガスとＳｉＨ４ガ
スまたはＳｉ　（ＯＣ２Ｈ６）４ガスとを同時に反応室
内に供給すると、気相中でボロンガラスが形威されてし
まうため、この場合は気相反応によるＣＶＤとなり、高
アスペクト比のスペースを埋め込むことは不可能となる
。

以上のようにして、液状のＢ２Ｏ３膜２を堆積してはこ
のＢ２Ｏ３膜２にＳｔ’を供給してボロンガラス化させ
る工程を繰り返し行うことにより、第１図Ｃに示すよう
に、溝１ａ、ｌｂをボロンガラス膜３で完全に埋め込ん
だ状態とする。

以上のように、この実施例によれば、４００℃以上の温
度に保持したＳｉ基板１上に液状のＢ２Ｏ３膜２を形威
して溝１ａ、ｌｂにこのＢ２Ｏ３膜２を埋め込み、その
後にこのＢ２Ｏ３膜２にＳｉ＊を供給して固体のボロン
ガラス膜３に変えているので、高アスペクト比の溝１ａ
、Ｉｂにボロンガラス膜３を埋め込み、かつその表面を
完全に平坦化することができる。また、この実施例によ
れば、Ｂ２Ｏ３膜２の形成及びその後のガラス化はいず
れも４００℃以上の高い温度で行っているので、溝１ａ
、ｌｂへのボロンガラス膜３の埋め込みを終了した後に
Ｓｉ基板１を反応室外に取り出した時にこのＳｉ基板１
の表面で結露が発生するおそれはなくなる。

以上、本発明の実施例につき具体的に説明したが、本発
明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明
の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

例えば、Ｂ２Ｏ３膜２及びボロンガラス膜３の形威に用
いる原料ガスは、必要に応して上述の実施例において用
いたものと異なるものを用いることも可能である。また
、Ｓｉ基板１以外の基体を用いることも可能である。

さらに、上述の実施例においては、溝１ａ、１ｂにボロ
ンガラス膜３を埋め込む場合に本発明を適用した場合に
ついて説明したが、本発明は、例えば配線間の高アスペ
クト比のスペースにボロンガラス膜３を埋め込む場合に
適用することも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、基体を４００℃
以上の温度に保持した状態で基体上に８２Ｏ３膜を形威
し、Ｂ２Ｏ３膜にＳｉを含有する励起種を供給すること
によりＢ２Ｏ３膜をガラス化させるようにしているので
、高アスペクト比のスペースにボロンガラス膜を埋め込
み、かつその表面を完全に平坦化することができるとと
もに、ガラス膜形成後に基体を反応室外に取り出した時
に基体表面で結露が発生するのを防止することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ〜第１図Ｃは本発明の一実施例を工程順に説明
するための断面図である。 図面における主要な符号の説明 １：Ｓｉ基板、　　ｌａ、ｌｂ：溝、　２：Ｂ２Ｏ３膜
、　　３：ボロンガラス膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基体を４００℃以上の温度に保持した状態で上記基体上
   にＢ＿２Ｏ＿３膜を形成し、 上記Ｂ＿２Ｏ＿３膜にＳｉを含有する励起種を供給する
   ことにより上記Ｂ＿２Ｏ＿３膜をガラス化させるように
   したことを特徴とするガラス膜の形成方法。