JPH04213829A - 半導体ウエハの段状表面にボイドを含まない酸化物層を形成する二段階法 - Google Patents

半導体ウエハの段状表面にボイドを含まない酸化物層を形成する二段階法

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JPH04213829A
JPH04213829A JP3012169A JP1216991A JPH04213829A JP H04213829 A JPH04213829 A JP H04213829A JP 3012169 A JP3012169 A JP 3012169A JP 1216991 A JP1216991 A JP 1216991A JP H04213829 A JPH04213829 A JP H04213829A
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誠 永島
Kazuto Fukuma
福間　一人
Tatsuya Sato
辰哉 佐藤
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハの段状表
面に酸化物層を形成する方法に関する。更に詳しく言え
ば、本発明は半導体ウエハの段状表面に酸化物層を形成
する二段階法であって、該ウエハ表面の高い部分間の酸
化物で満たされる領域におけるボイドの形成を防止し得
る二段階法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエハの段状表面での酸化物層の
形成は、絶縁層または平坦化層の何れかの形成もしくは
これら両者の形成にとって周知の方法である。例えば、
該段状表面が、該ウエハ表面上の他の以前に形成された
集積回路構造上に突出する導体線を形成した結果である
場合、該導体線上へのあるいは該導体線間への酸化物の
堆積層は該導体線の絶縁層および平坦化媒体として機能
する。
【０００３】同様に、該段状表面が、例えば該ウエハ内
に形成された隣接する活性デバイス間に電気的絶縁性を
付与するために、該ウエハにスロットまたは溝を形成し
た結果である場合には、同様に平坦化材料としても機能
する酸化物絶縁材料で該スロットまたは溝を少なくとも
部分的にみたすことが望ましい。いずれの例においても
、ボイド形成という問題が、該酸化物の堆積中に、密に
隔置された突出する線間および／または高アスペクト比
の溝間において生ずる可能性がある。ボイドの形成は、
酸化物が該溝の底部分または突出する線間の空間近傍に
おいて、側壁の上部領域に沿った部分、特に上部角部分
におけるよりも低速で形成される場合に起こる。このボ
イド形成は該酸化物のネックインおよび該ネックイン領
域の下部の満たされていない、即ちボイド領域のトラッ
ピングを生ずる。後の平坦化ではオ−バ−レイ酸化物を
十分に除去して、有害な結果をもたらすこのボイド領域
を露呈させることができる。
【０００４】該ウエハおよび該ウエハ内に既に形成され
た集積回路構造に損傷を与える温度よりも低い温度に加
熱した場合に流動する、不純物をドーピングしたガラス
を使用することは、少なくとも部分的にこのようなボイ
ドの形成の問題を解決し、また段状構造の平坦化にも有
益であることが知られている。しかしながら、不純物を
ドーピングした絶縁材料の使用が常に望ましいわけでは
ない。というのは、後の加熱の際に該ド−パントが該半
導体ウエハ内の隣接構造中に移動する恐れがあり、また
このような物質が吸湿性を有するからである。
【０００５】本発明とは相互参照関係にある本出願人の
特許出願第１４３，８００　号において、本発明者等は
、珪素源としてテトラエチルオルトシリケ−ト（ＴＥＯ
Ｓ）を使用した、硼燐珪酸ガラス（ＢＰＳＧ）の二段階
化学蒸着法（ＣＶＤ形成）の利用を教示した。そこで特
許請求した方法では、第一工程はプラズマの助けをかり
ずに実施して、ボイド形成を防止する条件下で大部分の
所定の不純物をドーピングした酸化物ガラスを形成し、
次いで残りの堆積を第二工程において、より吸湿性の低
い第二被覆層を与えるプラズマの存在下で実施している
。
【０００６】しかしながら、半導体ウエハの段状表面上
に酸化物層を形成し、一方でボイドの形成を防止し得、
また不純物をドーピングしたまたはしてない酸化物ガラ
ス層のいずれを形成することもできる方法を提供できる
ことが望ましい。
【０００７】
【発明の構成】従って、本発明の一つの目的は、半導体
ウエハの段状表面上に酸化物層を形成し、一方で該酸化
物層の形成中におけるボイドの形成を防止する二段階法
を提供することにある。本発明のもう一つの目的は、珪
素源としてテトラエチルオルトシリケ−ト（ＴＥＯＳ）
および酸素源の一部としてＯ３を使用し、半導体ウエハ
の段状表面上に酸化物層を形成する二段階法を提供する
ことにあり、該方法は第一工程において約２５０Ｔｏｒ
ｒ　〜７６０Ｔｏｒｒ　の圧力下で該ウエハの高い部分
間の領域に酸化物を形成し、第二工程においてより低い
圧力の下で該酸化物層の残りの部分を形成する各工程を
含む。
【０００８】本発明の更に別の目的は、珪素源としてＴ
ＥＯＳおよび酸素源の一部としてＯ３を使用し、半導体
ウエハの段状表面上に酸化物層を形成する二段階法を提
供することにあり、該方法は第一工程において約２５０
Ｔｏｒｒ　〜約７６０Ｔｏｒｒ　の圧力下で該ウエハの
高い部分間の領域に酸化物を形成し、第二工程において
約４０Ｔｏｒｒ〜約２５０Ｔｏｒｒ　の圧力の下で該酸
化物層の残りの部分を形成する各工程を含む。
【０００９】本発明のさらに他の目的は、珪素源として
ＴＥＯＳおよび酸素源の一部としてＯ３を使用し、半導
体ウエハの段状表面上に酸化物層を形成する二段階法を
提供することにあり、該方法は第一工程において約３０
０Ｔｏｒｒ　〜約７６０Ｔｏｒｒ　の圧力下で該ウエハ
の高い部分間の領域に酸化物を形成し、第二工程におい
て約４０Ｔｏｒｒ〜約２００Ｔｏｒｒ　の圧力の下で該
酸化物層の残りの部分を形成する各工程を含む。
【００１０】本発明の他の目的は、珪素源としてＴＥＯ
Ｓおよび酸素源の一部としてＯ３を使用し、半導体ウエ
ハの段状表面上に酸化物層を形成する二段階法を提供す
ることにあり、該方法は第一工程において約５００Ｔｏ
ｒｒ　〜約７６０Ｔｏｒｒ　の圧力下で該ウエハの高い
部分間の領域に酸化物を形成し、第二工程において約４
０Ｔｏｒｒ〜約１００Ｔｏｒｒ　の圧力の下で該酸化物
層の残りの部分を形成する各工程を含む。
【００１１】本発明の他の目的は、珪素源としてＴＥＯ
Ｓおよび酸素源の一部としてＯ３を使用し、半導体ウエ
ハの段状表面上に酸化物層を形成する二段階法を提供す
ることにあり、該方法は第一工程において約５００Ｔｏ
ｒｒ　〜約７６０Ｔｏｒｒ　の圧力下で該ウエハの高い
部分間の領域に酸化物を形成し、第二工程において約４
０Ｔｏｒｒ〜約１００Ｔｏｒｒ　の圧力の下で該酸化物
層の残りの部分を形成する各工程を含む。
【００１２】本発明の他の目的は、硼素および／または
燐のガス源の存在下または不在下で珪素源としてＴＥＯ
Ｓを使用し、半導体ウエハの段状表面上に酸化物層を形
成する二段階法を提供することにあり、該方法は第一工
程において該ＣＶＤ　チャンバー内でプラズマを利用し
、もしくは利用せずに、約５００Ｔｏｒｒ　〜約７６０
Ｔｏｒｒ　の圧力下で該ウエハの高い部分間の領域に酸
化物を形成し、第二工程においては同様に該ＣＶＤ　チ
ャンバー内でプラズマを利用し、もしくは利用せずに、
約４０Ｔｏｒｒ〜約１００Ｔｏｒｒ　の圧力の下で該酸
化物層の残りの部分を形成する各工程を含む。
【００１３】これらのおよび他の本発明の目的は以下の
記載および添付図面から明らかになるであろう。本発明
によれば、新規な二段階法で複合酸化物の絶縁層および
平坦化層が半導体ウエハの段状表面に形成される。この
本発明の方法により形成される複合酸化物層は識別でき
る程のボイドをもたないことを特徴とする。
【００１４】本発明の二段階酸化物堆積法は、図２に示
すように、珪素源としてガス状テトラエチルオルトシリ
ケ−ト（ＴＥＯＳ）および一部分がＯ３からなるガス状
酸素源を使用した高圧ＣＶＤ　蒸着によりボイドを含ま
ない酸化物層４０を形成する第一の工程と、同様にＯ３
を含むガス状酸素源および珪素源としてガス状ＴＥＯＳ
を使用して、低圧堆積法を利用して、該段状ウエハ上に
高速で堆積される酸化物の追加の層５０を形成する第二
の工程とを含む。
【００１５】ここで、「半導体ウエハの段状表面」なる
用語は、半導体表面の部分がそれら部分間の表面の高さ
に比して高くなっているような表面を有する半導体ウエ
ハを意味する。従って、この用語は全表面に渡って高く
なっている構造、例えばウエハ表面上で盛り上がってい
る線、並びにウエハ表面上に形成された溝、特にアスペ
クト比の高い溝、即ち深さ対幅の比が１以上の溝（ここ
で、例えば該溝またはスロットの側壁は該溝の底部に対
して高くなっている）を持つウエハ表面等を含むことが
できる。従って、ここでは「該ウエハの高い部分」なる
表現は、ウエハ上に形成された盛り上がった線および狭
い溝の側壁両者を含む表面トポグラフィ−を記載してい
ることを意味する。
【００１６】第一堆積工程では、該半導体ウエハは、例
えばアプライドマテリアルズ社（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｍａ
ｔｅｒｉａｌｓ，　Ｉｎｃ．）　から入手できる５００
０シリ−ズシステム等の真空蒸着装置のＣＶＤ　チャン
バー内の支持ベ−スまたはサセプタ上に載置される。該
ウエハおよびサセプタは約３００　〜約６００　°Ｃ　
、好ましくは約３５０　〜約４５０　°Ｃ　の範囲内の
温度に加熱され、次いでこの堆積中ずっとこの温度範囲
に維持される。
【００１７】本発明によれば、この第一堆積工程におけ
る該堆積中、該チャンバーは約２５０Ｔｏｒｒ　〜約７
６０Ｔｏｒｒ　、好ましくは約３００Ｔｏｒｒ　〜約７
６０Ｔｏｒｒ　および最も好ましくは約５００Ｔｏｒｒ
　〜約７６０Ｔｏｒｒ　の範囲内の高圧に維持される。 該第一堆積工程をこの範囲内の高圧下で行うことにより
、堆積速度は約１００　〜約５００　Å／分、典型的に
は約３００　Å／分程度の低いものとなり、かつ１５０
％を越える回り込み率をもたらす。ここで、用語「回り
込み率」とは、例えば盛り上がった線の頂部または溝の
底部等の垂直面上の堆積率で割った垂直面（例えば、盛
り上がった線の側壁または溝の側壁）上の堆積率として
定義される。例えば、二本の盛り上がった線間の距離が
０．５　μであり、かつ該線の高さが１μである場合、
１５０％を越える回り込み率をもたらす堆積速度とは、
該盛り上がった線の各垂直面上での厚み０．２５μの堆
積は、対向する盛り上がった線間の側壁上での該酸化物
の十分な堆積をもたらし、一方僅かに約０．１６〜０．
１７μの該酸化物が該ウエハの頂部および水平面上に堆
積するにすぎないことを意味する。
【００１８】この第一堆積工程中のこのような低堆積率
と高回り込み率との組み合わせは、該ウエハの高い部分
間の低い領域中にボイドを含まない酸化物層の形成をも
たらすことがわかった。該ウエハを該ＣＶＤ　チャンバ
ー内に配置したのち、ガス状酸素源とガス状珪素源とし
てのテトラエチルオルトシリケ−ト（ＴＥＯＳ）とを含
むガス混合物を該ＣＶＤ　チャンバー内に導入する。こ
のガス混合物には、キャリヤ−ガス、例えばアルゴン、
窒素、またはヘリウムを存在させてもよい。
【００１９】該ガス状酸素源は、Ｏ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ２
およびその混合物を含む、様々な酸素−含有ガスを含む
ことができる。好ましくは、このガス状酸素源は少なく
とも１ｖｏｌ％のＯ３を含み、残部がＯ２を含むような
酸素−含有ガスの混合物からなる。この酸素−含有ガス
中に少なくとも少量のＯ３を使用することは、該工程に
おいてプラズマが使用されない場合にとりわけ重要であ
る。このガス状酸素源はまたキャリヤ−ガス、例えばア
ルゴン、窒素、またはヘリウムを含むことができる。し
かしながら、このような混合物の少なくとも１０ｖｏｌ
％は酸素−含有ガスで構成されていなければならない。 このガス状酸素源は、約５００　〜約１０，０００ｓｃ
ｃｍの範囲内の流量で該真空蒸着チャンバーに流される
。
【００２０】既に述べたように、珪素源は本質的にボイ
ドを含まない酸化物層の形成を保証するために、テトラ
エチルオルトシリケ−トからなっている。このテトラエ
チルオルトシリケ−トは通常不活性キャリヤガス、例え
ばアルゴン、窒素、またはヘリウム等と混合されるか、
酸素含有キャリヤガスと混合される。このテトラエチル
オルトシリケ−トとキャリヤガスとの比率は、テトラエ
チルオルトシリケ−ト約０．１ｖｏｌ％　〜約２０ｖｏ
ｌ％とすべきである。堆積チャンバーへの該テトラエチ
ルオルトシリケ−ト／キャリヤガス混合物の流量は約１
００　〜約１０，０００ｓｃｃｍの範囲内とされる。Ｔ
ＥＯＳ対Ｏ３の比は約１：１００　〜約２：１　、典型
的には約１：２　であり得る。
【００２１】最高の堆積速度を得るための、該堆積チャ
ンバーへのガス状反応物の最適の全流量は、この堆積工
程に使用する特定の真空装置の設計および幾何に応じて
幾分変化する。この流量が高すぎる場合には、該堆積速
度は低下する。というのは、該チャンバー中の該ガスの
滞留時間が反応を生ずるためには短かすぎるからである
。一方、低流量の使用は、集積回路構造が既に形成され
ているシリコンウエハ以外のいたる部分での該酸化物ま
たはガラスの反応および堆積を生ずる。通常、いずれか
の工程での該真空堆積チャンバー内への該ガスの全流量
は、従って約６５０　〜約２０，０００ｓｃｃｍの範囲
内にある。
【００２２】本発明によれば、第一工程中の堆積時間は
、該第一堆積工程中に十分な量の酸化物が堆積するよう
に制御されて、該ウエハの高い部分間の領域を、少なく
とも該ウエハの高い部分の元の表面の位置にまで満たす
ようにする。所定の酸化物の残りの量は第二の、低圧下
での工程中に堆積され、この堆積は酸化物の所定の全厚
さとなるまで行われる。
【００２３】該第二の堆積工程は、温度、ガス成分、お
よび該真空堆積チャンバーへのガス流量については該第
一工程と同様の条件の下で実施できるが、この第二堆積
工程において、圧力は該第一工程の圧力よりも低い圧力
から、約４０Ｔｏｒｒまでの範囲内、好ましくは約４０
Ｔｏｒｒ〜約２００　Ｔｏｒｒの範囲内および最も好ま
しくは約４０Ｔｏｒｒ〜約１００　Ｔｏｒｒの範囲内の
レベルまで下げられる。
【００２４】この第二の堆積を低圧の下で行うことによ
り、半導体ウエハ上への酸化物の堆積速度は速くなる。 例えば、本発明に従って、該ウエハへの酸化物の堆積を
約４０Ｔｏｒｒ〜約１００　Ｔｏｒｒの範囲内の圧力の
下で行うと、約１００Ａ／分という該第一の高圧堆積工
程中の平均堆積速度とは対照的に、３０００　Ａ／分も
の高い速度で酸化物を形成し、かつ該ウエハ上に堆積さ
せ得る。
【００２５】本発明に従って、低堆積速度で第一堆積工
程を実施することは、該ウエハ構造の高い部分間の該ウ
エハ上の低い領域を満たすのに利用される酸化物層中に
おけるボイドの形成を防止する上で重要であるが、この
ような堆積速度は現実に必要とされない限り極めて不経
済である。従って、該低い領域が酸化物で満たされた後
に該酸化物層の全厚みを増す目的で更に酸化物を堆積し
たい場合であって、特にボイド形成の問題が最早存在し
ない場合には、該酸化物の堆積速度を高めることが可能
であることが極めて望ましい。
【００２６】かくして、例えば高い線間の領域の幅（あ
るいは溝またはスロットの幅）が、以前に議論したよう
に約０．５　μであり、かつ（該第一の高圧堆積工程中
の）垂直面上での堆積速度が略水平堆積速度の１．５　
倍である場合には、該盛り上がった線の側壁または溝の
側壁の各々の上での厚み約０．２５μなる堆積は、ボイ
ドが形成される可能性のある該低い領域を十分に満たす
が、該ウエハ構造の水平表面上では約０．１６〜０．１
７μ程度の堆積をもたらすにすぎない。水平面上に１μ
の酸化物層を形成したい場合には、該第一堆積工程で利
用した約１００Ａ／分の堆積速度で該構造上に更に０．
８３〜０．８４μ（８３００〜８４００Å）の酸化物を
堆積するために、更に８３〜８４分を要する。逆に、３
０００　Ａ／分の堆積速度では、３分未満で所定の追加
の酸化物が形成されるであろう。
【００２７】以上、本発明の方法を半導体層の段状表面
への不純物をドーピングしてない酸化物の層の二段階堆
積について記載してきたが、この方法は同様に、半導体
ウエハの段状表面上に不純物をドーピングした酸化物、
即ち硼素−ド−プガラス（ＢＤＧ）　、燐−ド−プガラ
ス（ＰＳＧ）　、または硼素・燐−ド−プガラス（ＢＰ
ＳＧ）を堆積する場合にも利用できることに注意すべき
である。
【００２８】本発明の方法を利用して、ド−プ酸化物ガ
ラスを堆積しようとする場合、硼素および燐のガス源は
それぞれ硼素または燐を含む任意のガスと、該ガラスの
堆積を妨害せず、しかも分解して、この方法におけるＯ
３を含む酸素源およびＴＥＯＳ両者と反応し得るガスを
形成し得る他の物質とを含むことができる。好ましくは
、このような硼素および燐のガス源は有機硼素−含有お
よび燐−含有ガスであり、これらは分解温度にて分解し
、該ガスの他の成分は気化され、かつ該ＣＶＤ　チャン
バー内に特定の圧力を保ために使用される真空ポンプ系
により排除される。
【００２９】このような硼素および燐のガス源の例は、
トリエチルフォスフィン（ＴＥＰｉｎｅ）、トリエチル
フォスファイト（ＴＥＰｉｔｅ）、トリメチルフォスフ
ェ−ト（ＴＭＰ）　、トリメチルボレ−ト（ＴＭＢ）　
、（トリメチルシリル）フォスフェ−ト、（トリメチル
シリル）ボレ−ト、およびこれらの混合物等を包含する
。しかしながら、硼素または燐のガス源は有機化合物で
ある必要はないことに注意すべきである。しかしながら
、使用する硼素および／または燐−含有化合物は、ＴＥ
ＯＳの分解前に、Ｏ３を含む酸素と反応し得るほどに反
応性である必要はない。従って、この化合物がＯ３およ
びＴＥＯＳの分解生成物両者と反応性でなければならな
いという要件が必要とされるにすぎない。硼素および／
または燐−含有有機化合物、例えば上に列挙したものは
特定の反応条件下で極めてゆっくり分解して、Ｏ３およ
びＴＥＯＳの分解生成物両者と所定の反応を起こすこと
がわかった。
【００３０】硼素および燐ド−パントが使用される場合
に、これらのガス源は適当な非反応性のキャリヤガス、
例えばアルゴン、ヘリウムまたは窒素と混合することが
できる。このようなキャリヤガス／ガス状ドーパント源
混合物中に存在する硼素および燐のガス源の量は該ドー
パント／キャリヤガス混合物基準で約２〜１００　重量
％　の範囲内であり得、その残りはキャリヤガスからな
っている。ここで、いくつかの揮発性の有機ドーパント
源に対しては、このようなキャリヤガスの使用は不要で
ある。
【００３１】硼素含有酸化物を形成しようとする場合、
硼素のガス源（またはキャリヤガスとの混合物）を、約
１０〜約３０００ｓｃｃｍの流量で該ＣＶＤ　チャンバ
ー内に流すことができる。燐のガス源（またはキャリヤ
ガスとの混合物）も、約１０〜約３０００ｓｃｃｍの割
合で該チャンバー内に流すことができる。一例として、
各々約５０ｓｃｃｍの硼素および燐ド−パントを、約１
０００ｓｃｃｍのＴＥＯＳ−含有ガス、約２０００ｓｃ
ｃｍのＯ３含有ガスと共に該ＣＶＤ　チャンバー内に流
して、硼素および燐をド−プした酸化物ガラス（ＢＰＳ
Ｇ）を形成することができる。
【００３２】また、堆積チャンバー内の、該ウエハが載
せられている該サセプタと、該ガスを該チャンバー内に
導入する面板または「シャワ−ヘッド」との間でプラズ
マを発生しつつ本発明の両ＣＶＤ　工程を実施すること
も可能である。しかしながら、特に本発明の方法の第一
工程と組み合わせてプラズマが使用される場合、該ウエ
ハの高い部分間の幅は約０．３５μを越えてはならない
。満たすべき高い線間の間隔または溝の幅が約０．３５
μ未満である場合、この方法の第一工程ではプラズマを
使用しないことが好ましい。
【００３３】本発明の方法の第一または第二工程にてプ
ラズマを使用する場合、このようなプラズマ−利用ＣＶ
Ｄ　堆積中のプラズマの出力レベルは約２５〜約５００
Ｗ、好ましくは約５０〜約２００Ｗの範囲内であり得る
。
【００３４】
【実施例】本発明の実施を更に説明するために、約０．
５　μの間隔で高さ約１μのポリシリコン線の盛り上が
ったパタ−ンを予め形成したシリコンウエハを、圧力約
７６０Ｔｏｒｒ　でかつ約３９０　°Ｃ　に加熱したア
プライドマテリアルズ社の５０００シリ−ズ真空装置の
ＣＶＤ　チャンバー内に設置した。約３０００ｓｃｃｍ
のＴＥＯＳ（４モル％　ＴＥＯＳ／残部のヘリウム）と
約４０００ｓｃｃｍの酸素混合物（８　ｗｔ％　Ｏ３／
９２　ｗｔ％　Ｏ２）とからなるガス混合物を該ウエハ
上に約５．６７分流して、約３００　Ａ／分の速度で、
該パタ−ン化したシリコンウエハ上に厚み約０．１７μ
の酸化物層を堆積した。この酸化物層の厚みは高いポリ
シリコン線間の低い領域を該酸化物で満たすのに十分で
あった。
【００３５】次いで、該チャンバーの圧力を約６０Ｔｏ
ｒｒに下げ、かつこの堆積工程を更に２．７７分行って
、該ポリシリコン線の頂部面上に全厚み約１μの酸化物
層を形成した。次に、このウエハを該真空チャンバーか
ら取り出して、Ｈ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ溶液中に
１０分間浸漬することにより湿式洗浄して、新たに形成
された酸化物表面から不純物を除去した。
【００３６】このウエハを、次に分割し、該ポリシリコ
ン線間の塞がれた領域内の酸化物層中のボイドの存在に
つき、２０００Ｘ　の顕微鏡下で調べた。肉眼で認識し
得るボイドはみいだされなかった。
【００３７】
【発明の効果】かくして、本発明は半導体ウエハ上に酸
化物の絶縁層および平坦化層を形成するための改良法を
提供し、該方法においては、本質的にボイドを含まない
酸化物層が、ＴＥＯＳとＯ３を含有する酸素とのガス状
混合物を使用し、少なくとも２５０　Ｔｏｒｒ〜７６０
　Ｔｏｒｒまでの高い圧力下で実施される第一のＣＶＤ
　工程にて、少なくとも段状半導体表面の高い部分間に
形成され、次いでさらなる酸化物層が第二の堆積工程中
に、低圧下でかつより高い堆積速度で該構造上に形成さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は従来技術により段状表面に形成された酸
化物堆積層の構造の縦断面図であって、密に隔置された
高い線と高アスペクト比の溝と該高い線間の空洞および
該溝内に形成されたボイドを有する酸化物の平坦化層と
で形成された、段状表面を有する半導体ウエハを示す図
である。
【図２】図２は段状表面を有する半導体ウエハの縦断面
図であって、本発明の方法により形成され、高圧下での
ＣＶＤ　堆積により形成されたボイドを含まない酸化物
層および低圧下でのＣＶＤ　堆積により形成された追加
の酸化物層を含む複合酸化物層を示す図である。
【図３】図３は本発明の方法を示すフロ−図である。
【符号の説明】
４０　　酸化物層 ５０　　追加の酸化物層

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　半導体ウエハの段状表面に、酸化珪素
    層を、該酸化物層内におけるボイドの形成を防止しつつ
    、形成する二段階法であって、 ａ）　　ＣＶＤ　チャンバー内で、該チャンバー内に酸
    素源と珪素のガス源としてのテトラエチルオルトシリケ
    −トとを含むガス混合物を流し、一方で該ＣＶＤ　チャ
    ンバー内の圧力を約２５０　Ｔｏｒｒ〜約７６０　Ｔｏ
    ｒｒの範囲に維持することにより、該半導体ウエハの段
    状表面に酸化珪素層を堆積する工程、および ｂ）　　ＣＶＤ　チャンバー内で、該チャンバー内に酸
    素源と珪素のガス源としてのテトラエチルオルトシリケ
    −トとを含むガス混合物を流し、一方で該ＣＶＤ　チャ
    ンバー内の圧力を、該第一堆積工程の圧力よりも低い圧
    力に維持する工程を含む、ことを特徴とする上記方法。
  2. 【請求項２】　　該第二堆積工程中の該ＣＶＤ　チャン
    バー内の圧力を約４０Ｔｏｒｒ〜約２５０Ｔｏｒｒ　の
    範囲に維持することを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】　　該第一堆積工程の該ＣＶＤ　チャンバ
    ー内の圧力を約３００　Ｔｏｒｒ〜約７６０　Ｔｏｒｒ
    の範囲に維持することを特徴とする請求項２記載の方法
    。
  4. 【請求項４】　　該第二堆積工程中の該ＣＶＤ　チャン
    バー内の圧力を約４０Ｔｏｒｒ〜約２００Ｔｏｒｒ　の
    範囲に維持することを特徴とする請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】　　該第一堆積工程の該ＣＶＤ　チャンバ
    ー内の圧力を約５００　Ｔｏｒｒ〜約７６０　Ｔｏｒｒ
    の範囲に維持することを特徴とする請求項４記載の方法
    。
  6. 【請求項６】　　該第二堆積工程中の該ＣＶＤ　チャン
    バー内の圧力を約４０Ｔｏｒｒ〜約１００Ｔｏｒｒ　の
    範囲に維持することを特徴とする請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】　　該堆積工程の少なくとも一方を、該Ｃ
    ＶＤ　チャンバー内のプラズマの出力レベルを約２５〜
    約５００　Ｗに維持しつつ実施する請求項１記載の方法
    。
  8. 【請求項８】　　該第一および第二堆積工程両者を、該
    ＣＶＤ　チャンバー内のプラズマの出力レベルを約２５
    〜約５００　Ｗに維持しつつ実施する請求項１記載の方
    法。
  9. 【請求項９】　　該第一および第二堆積工程の一方もし
    くは両者を、該ＣＶＤ　チャンバー内に硼素のガス源、
    燐のガス源あるいはこれらのガスの混合物からなる群か
    ら選ばれる一種以上の追加のガスを流しつつ実施する請
    求項１記載の方法。
  10. 【請求項１０】　　半導体ウエハの段状表面に、酸化珪
    素層を、該酸化物層内におけるボイドの形成を防止しつ
    つ、形成する二段階法であって、 ａ）　　ＣＶＤ　チャンバー内で、該チャンバー内に酸
    素源と珪素のガス源としてのテトラエチルオルトシリケ
    −トとを含むガス混合物を流し、ここで該酸素源の少な
    くとも一部はＯ３を含み、一方で該ＣＶＤ　チャンバー
    内の圧力を約５００　Ｔｏｒｒ〜約７６０　Ｔｏｒｒの
    範囲に維持することにより、該半導体ウエハの段状表面
    に酸化珪素層を堆積する工程、および ｂ）　　ＣＶＤ　チャンバー内で、該チャンバー内に酸
    素源と珪素のガス源としてのテトラエチルオルトシリケ
    −トとを含むガス混合物を流し、ここで該酸素源の少な
    くとも一部はＯ３を含み、一方で該ＣＶＤ　チャンバー
    内の圧力を、約４０Ｔｏｒｒ〜約１００Ｔｏｒｒ　の範
    囲に維持する工程を含む、ことを特徴とする上記方法。
  11. 【請求項１１】　　該第一工程を、該表面の高い部分間
    の該段状表面上の低い領域が少なくともこの堆積前の該
    段状表面の隣接領域の元の位置まで、酸化物で満たされ
    るまで行う請求項１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】　　該第二工程を、約１μの酸化物が、
    該ウエハの水平表面上に堆積されるまで行う請求項１１
    記載の方法。
  13. 【請求項１３】　　更に、該第一および第二堆積工程中
    、ウエハ温度を約３００　°Ｃ　〜約６００　°Ｃ　の
    範囲に維持する請求項１０記載の方法。
  14. 【請求項１４】　　更に、該第一および第二堆積工程中
    、該真空チャンバー内の該酸素ガス源の流量を約５００
    ｓｃｃｍ　〜約１０，０００ｓｃｃｍの範囲に維持する
    請求項１０記載の方法。
  15. 【請求項１５】　　更に、該第一および第二堆積工程中
    、該真空チャンバー内の該ＴＥＯＳガスの流量を約１０
    ０ｓｃｃｍ　〜約１０，０００ｓｃｃｍの範囲に維持す
    る請求項１０記載の方法。
  16. 【請求項１６】　　更に、該第一および第二堆積工程中
    、ＴＥＯＳ対Ｏ３の比を約１：１００　〜約２：１　の
    範囲に維持する請求項１０記載の方法。
  17. 【請求項１７】　　該工程が、更に該酸素ガス源に少な
    くとも１　ｖｏｌ％のＯ３を加えることを含み、該酸素
    ガスの残部がＯ２、Ｈ２Ｏ２、ヘリウム、アルゴンおよ
    び窒素から選ばれる一種以上を含み、該ガスの少なくと
    も１０　ｖｏｌ％　が酸素−含有ガスである請求項１０
    記載の方法。
  18. 【請求項１８】　　該第一および第二堆積工程の一方も
    しくは両者を、該ＣＶＤ　チャンバー内に硼素のガス源
    、燐のガス源あるいはこれらのガスの混合物からなる群
    から選ばれる一つ以上の追加のガスを流しつつ実施する
    請求項１０記載の方法。
  19. 【請求項１９】　　更に、該第一および第二堆積工程中
    、該ＣＶＤ　チャンバー内における該各追加のガスの流
    量を約１０ｓｃｃｍ〜約３０００ｓｃｃｍの範囲に維持
    する請求項１８記載の方法。
  20. 【請求項２０】　　更に、該第一および第二堆積工程中
    、該ＣＶＤ　チャンバー内における該硼素、燐、酸素お
    よびＴＥＯＳのガス源の全流量を約６５０ｓｃｃｍ　〜
    約２０，０００ｓｃｃｍの範囲に維持する請求項１９記
    載の方法。
  21. 【請求項２１】　　少なくとも該第二工程を、該ＣＶＤ
    　チャンバー内のプラズマの出力レベルを約２５〜約５
    ００　Ｗに維持しつつ実施する請求項１０記載の方法。
  22. 【請求項２２】　　少なくとも該第一工程を、該ＣＶＤ
    　チャンバー内のプラズマの出力レベルを約２５〜約５
    ００　Ｗに維持しつつ実施する請求項１０記載の方法。
  23. 【請求項２３】　　該第一および第二堆積工程両者を、
    該ＣＶＤ　チャンバー内のプラズマの出力レベルを約２
    ５〜約５００　Ｗに維持しつつ実施する請求項１０記載
    の方法。
  24. 【請求項２４】　　半導体ウエハの段状表面に、酸化珪
    素層を、該酸化物層内におけるボイドの形成を防止しつ
    つ、形成する二段階法であって、 ａ）　　ＣＶＤ　チャンバー内で、該チャンバー内に１
    ）　　少なくとも１　ｖｏｌ％のＯ３と、残部のＯ２、
    Ｈ２Ｏ２、ヘリウム、アルゴンおよび窒素から選ばれる
    一種以上とを含み、その少なくとも１０　ｖｏｌ％　が
    酸素−含有ガスである酸素源と、 ２）　　珪素のガス源としてのテトラエチルオルトシリ
    ケ−ト、とを含むガス混合物を流し、一方で第一の堆積
    工程中、ＴＥＯＳ対Ｏ３の比を約１：１００　〜約２：
    １　の範囲に維持することにより、該半導体ウエハの段
    状表面に酸化珪素の第一層を堆積する工程と、 ｂ）　　該ＣＶＤ　チャンバー内の圧力を約５００　Ｔ
    ｏｒｒ〜約７６０　Ｔｏｒｒの範囲に維持する工程と、 ｃ）　　ＣＶＤ　チャンバー内で、該チャンバー内に少
    なくとも１　ｖｏｌ％のＯ３を含む酸素源と珪素のガス
    源としてのテトラエチルオルトシリケ−トとを含むガス
    混合物を流し、一方で該ＣＶＤ　チャンバー内の圧力を
    、約４０Ｔｏｒｒ〜約１００Ｔｏｒｒ　の範囲に維持し
    、かつＴＥＯＳ対Ｏ３の比を約１：１００　〜約２：１
    　の範囲に維持して、該第一層上に第二の酸化物層を堆
    積する工程と、を含むことを特徴とする上記方法。
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