JPH04171936A - Ｐｓｇ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、半導体製造プロセスにおける平坦化絶縁膜、
特にＰＳＧ　（リンシリケートガラス）膜の形成方法に
関する。

［発明の概要］ 本発明は、ＰＳＧ膜の形成方法において、高次のアルコ
キシドを含有する有機シリコン化合物及び低次のアルコ
キシドを含有する混合された有機シリコン化合物で成る
シリコンソースと、前記シリコンソース中の、低次のア
ルコキシドを含有する有機シリコン化合物よりも高次の
アルコキシドを含有する有機リン化合物で成るリンソー
スとを混合したソース溶液を、基板上に塗布し、次いで
、前記ソース溶液を複数の温度段階で加熱することによ
り、 リンの溶出がなく、低温な熱処理にて膜質の良好なＰＳ
Ｇ膜を形成し得るようにしたものである。

［従来の技術］ 近年、半導体デバイスの高密度化が進む中で層間膜の平
坦化は、重要な課題となっている。従来、アルミニウム
（Ａ　Ｊ）配線下の層間膜の平坦化方法としては、ＰＳ
Ｇ膜の形成及びリフロープロセスにより対応してきた。

斯かるＰＳＧ膜の形成方法としては、主に、以下に説明
する２つの方法が知られている。

（ｉ）テトラエトキシシラン（Ｔ　Ｅ　ＯＳ　）−トリ
メチルフォスフェート（ＴＭＰ）−酸素（０２）系ガス
を用いた減圧ＣＶＤ法、又は、シラン（ＳＩＨ４）　　
Ｏ□−ホスフィン（ＰＨ３）系ガスを用いた減圧ＣＶＤ
法を行なう。

（ｉｔ）ＴＥＯＳとＴＭＰの混合液を基板上にコーティ
ングして、次にリフローを行なう。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来方法の（ｉ）にあっては、ＰＳ
Ｇ膜の初期のカバレージが悪いため、リフロー後の形状
が悪くなり、プロセスが制限される問題点がある。

また、上記従来方法の（ｉｉ）にあっては、コーティン
グしたことで初期平坦性が向上し、リフロー後の形状が
改善するものの、ＴＥＯＳとＴＭＰの混合による偏在に
起因して膜中に微細な疎密が生じ、膜質が悪くなる問題
を有する。このため、膜中のリン（Ｐ）が、洗浄工程等
で溶出し易く、８５０℃以上のりフロー工程による緻密
化が必要となる。斯るリン溶出の問題は、上記従来方法
（ｉ）においても同様である。

ところで、半導体デバイスが高集積化、高密度化するに
伴ない、プロセスの低温化は増々要求されている。例え
ば、０．３μｍ付近の浅いソース・ドレイン接合を得る
温度としては上記した８５０℃以上のりフロー温度では
高すぎるため、浅い接合を形成できるプロセスの開発が
望まれている。

このような要請に伴ない、最近では、リン溶出の防止策
として、５ｔ−０−Ｐ結合を有するリン（Ｐ）ソースを
用いる検討も行なわれているが、この方法ではＳｉ／Ｐ
の比が固定されているので、高濃度のリンのドーピング
が困難となる問題点がある。因みに、第１図は、ＰＳＧ
膜中の一リン濃度［Ｐ］とＰＳＧ膜の流動温度（η）と
の関係を示したものであり、このグラフよりリン濃度が
低いとＰＳＧの流動温度が上昇することが判る。

本発明は、このような従来の問題点に着目して創案され
たものであって、洗浄等によるリンの溶出を防止する゛
と共に、膜室が良好な平坦化ＰＳＧ膜の形成方法を得ん
とするものである。

［課題を解決するための手段］ そこで、本発明は、高次のアルコキシドを含有する有機
シリコン化合物及び低次のアルコキシドを含有する混合
された有機シリコン化合物で成るシリコンソースと、前
記シリコンソース中の、低次のアルコキシドを含有する
有機シリコン化合物よりも高次のアルコキシドを含有す
る有機リン化合物で成るリンソースとを混合したソース
溶液を、基板上に塗布し、次いで、前記ソース溶液を複
数の温度段階で加熱することを、その解決手段としてい
る。

［作用〕 ソース溶液中には、 １）高次のアルコキシドを含有する有機シリコン化合物 ２）低次のアルコキシドを含有する有機シリコン化合物 ３）上記２）の有機シリコン化合物よりも高次のアルコ
キシドを含有する有機リン化合物が含まれ、このソース
溶液を基板に塗布した後、複数の温度段階で加熱するこ
とにより、脱溶媒。

上記２）における低次のアルコキシドの熱分解及び５ｉ
−０−５ｉ結合形成、高次のアルコキシドの熱分解及び
５ｔ−０−Ｐ結合形成を順次多段的に行なうことが可能
となる。因みに、アルコキシドの分解温度は、アルコキ
シド構造により一義的に決まり、一般に高次の構造を有
するにつれて高温となる。このように５ｔ−０−３ｉ結
合形成の後に５ｉ−０−Ｐ結合形成が行なわれるため、
膜質が良好となると共に、リン（Ｐ）が結合中に組み込
まれるため、ＰＳＧ膜の洗浄等によるリン溶出を防止さ
れる。

［実施例］ 以下、本発明に係るＰＳＧ膜の形成方法を実施例に基づ
いて説明する。

本実施例においては、シリコンソースとしてテトラエト
キシシラン（ＴＥ０１）とトリエトキシブトキシシラン
を用い、リンソースとしてトリブトキシホスフィンを用
いる。

テトラエトキシシランは、低次のアルコキシドであるエ
トキシ基（ＯＣ２Ｈ５）を有し、Ｓｌ　（ＯＣ２Ｈ６）
４の示性式で表わされる。

また、トリエトキシブトキシシランは、高次アルコキシ
ドであるブトキシ基（ＯＣ４Ｈ９）を有し、Ｓ　ｉ　　
（ＯＣ２Ｈ５）　ｓ ■ ＱＣ，Ｈｅ の示性式で表わされる。

リンソースとしてのトリブトキシホスフィンは、上記し
たシリコンソース中のテトラエトキシシランの有するア
ルコキシドよりも高次のアルコキシドであるブトキシ基
（ＯＣ４Ｈ９）を有し、Ｐ　（ＯＣ４Ｈ１ｌ）ｓの示性
式で表わされる。

そして、これらのシリコンソース及びリンツースを以下
に示す配合比で溶媒（エタノール）に溶解させてソース
溶液を作成する。

テトラエトキシシラン　　　・・７０ｍｏＡ’％トリエ
トキシブトキシシラン・・２０ｍｏ１％トリブトキシホ
スフィン　　・・・ｌ　ＱｍｏＡ’％次に、このソース
溶液を基板（ウェハ）上に所望の厚さに塗布する。

この後、１５０℃程度の温度でベーキングを行ない、ソ
ース溶液の溶媒であるエタノールを揮発させて塗布膜の
脱溶媒を行なう。

次に、３００℃のアニールを行ない、テトラエトキシシ
ランとトリエトキシブトキシシランにおけるシリコン（
Ｓｔ）とエトキシ基（ＯＣ２Ｈ５）と結合（Ｓｉ　　０
Ｃ２Ｈ５）を熱分解させると共に、０　　　　　０Ｃ４
Ｈ９ 一５ｉ−０−８ｉ　　−０ ＱＣ４Ｈ，０ で示されるような５ｉ−０−３ｉ結合を形成させる。

その後、アニール温度を３７０℃に上げてアニールを施
し、Ｓ　１−ＱＣ４Ｈ０結合及びトリブトキシホスフィ
ンにおけるＰ−ＱＣ４Ｈ，結合を熱分解させ、同時に −Ｓ　ｉ　−０−Ｓ　ｉ　−０ で示されるような５ｔ−０−Ｐ結合を形成させる。

このようにして、アルコキシドの熱分解温度に差をつけ
ることで、５ｉ−０−８Ｌ結合と５ｉ−０−Ｐ結合の形
成を別々に行ない、リン（Ｐ）の確実な結合を得たこと
により、ＰＳＧ膜からのりンの溶出が防止される。

なお、かかるＰＳＧ膜の形成後は、必要に応じてアニー
ルを施してもよい。

以上、実施例について説明したか、本発明は、これに限
らず各種の変更が可能であることは言うまでもない。

例えば、上記実施例においては、高次のアルコキシドを
有する有機シリコン化合物として、トリエトキシブトキ
シシランを用いたが、 Ｓ　ｔ　−（ＯＣ，Ｈ２，、ｌ）ゆ １　　　　　　　　　　　（ｎ＜３．３≧ｍ＞１（ＯＣ
、Ｈ２！＋ｌ）　ａ−ｍ　　　　　Ｘ≧３）の示性式で
示す有機シリコン化合物であれば適用可能であり、これ
に用いる有機リン化合物としては、上記有機シリコン化
合物より熱分解温度の高いアルコキシドを含有する必要
がある。また、アニール温度等については、用いるソー
スに応じて適宜設定されるものである。

［発明の効果コ 本発明に係るＰＳＧ膜の形成方法に依れば、ソ−ス溶液
を基板上に塗布（コーティング）することにより平坦性
を得ることが出来ると共に、ＰＳＧＩＭ！中のリンが結
合により担持されているため膜質が良く、このため洗浄
等を施してもリン溶出がなく、後にアニール（リフロー
）を施す場合でもアニール（リフロー）温度の上昇が抑
えられる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はＰＳＧにおけるリン濃度と流動温度との関係を
示すグラフである。 ソ″：４／ｉ　　　［Ｐ］ リン濃度と５先勧ｌ崖との間イ釆ｋ　／ｒ、Ｔり°ラフ
第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高次のアルコキシドを含有する有機シリコン化合
   物及び低次のアルコキシドを含有する混合された有機シ
   リコン化合物で成るシリコンソースと、 前記シリコンソース中の、低次のアルコキシドを含有す
   る有機シリコン化合物よりも高次のアルコキシドを含有
   する有機リン化合物で成るリンソースとを混合したソー
   ス溶液を、基板上に塗布し、次いで、前記ソース溶液を
   複数の温度段階で加熱することを特徴とするＰＳＧ膜の
   形成方法。