JPH0513406A - Ｌｓｉ素子用のｂｐｓｇリフロー膜 - Google Patents
Ｌｓｉ素子用のｂｐｓｇリフロー膜Info
- Publication number
- JPH0513406A JPH0513406A JP18519091A JP18519091A JPH0513406A JP H0513406 A JPH0513406 A JP H0513406A JP 18519091 A JP18519091 A JP 18519091A JP 18519091 A JP18519091 A JP 18519091A JP H0513406 A JPH0513406 A JP H0513406A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- boron
- film
- phosphorus
- layer
- bpsg
- Prior art date
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- Pending
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- Glass Compositions (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 表面からの防湿性にすぐれ、また、段差被覆
性を改善したＬＳＩ素子用のＢＰＳＧリフロー膜の提
供。 【構成】 膜の上層部のリン濃度を他の部分より高く
し、また、膜の下層部のホウ素濃度を他の部分より高く
したことを特徴とするＬＳＩ素子用のＢＰＳＧリフロー
膜。
性を改善したＬＳＩ素子用のＢＰＳＧリフロー膜の提
供。 【構成】 膜の上層部のリン濃度を他の部分より高く
し、また、膜の下層部のホウ素濃度を他の部分より高く
したことを特徴とするＬＳＩ素子用のＢＰＳＧリフロー
膜。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、ＬＳＩ素子用のＢＰＳＧリフロ
ー膜に関する。
ー膜に関する。
【０００２】
【従来技術】ＭＯＳＬＳＩの集積度が増すにつれて多層
配線技術が重要になる。これは、加工技術の進歩によっ
て素子の寸法縮小が可能になっても、配線とそのピッチ
はそれほど微細化できないためである。その課題の１つ
に、ＭＯＳＬＳＩにおける層間絶縁膜をより低温で平坦
化させるためのリフロー技術がある。２６５ＫビットＤ
ＲＡＭ級ＭＯＳＬＳＩまでのリフロー膜に広く使用され
ていたＰＳＧ（Phosphosilicate Glass）膜に代わっ
て、１ＭビットＤＲＡＭ級ＭＯＳＬＳＩ以降、ＢＰＳＧ
（Borophosphosilicate Glass）膜が標準的に摘要され
てきている。今後さらに高集積化が進むにつれて、高密
度化を実現するためにデバイス構造はより三次元化され
てくるので、リフロー技術による平坦化要求はますます
増大するため、新しいリフロー技術の開発が求められて
いる。
配線技術が重要になる。これは、加工技術の進歩によっ
て素子の寸法縮小が可能になっても、配線とそのピッチ
はそれほど微細化できないためである。その課題の１つ
に、ＭＯＳＬＳＩにおける層間絶縁膜をより低温で平坦
化させるためのリフロー技術がある。２６５ＫビットＤ
ＲＡＭ級ＭＯＳＬＳＩまでのリフロー膜に広く使用され
ていたＰＳＧ（Phosphosilicate Glass）膜に代わっ
て、１ＭビットＤＲＡＭ級ＭＯＳＬＳＩ以降、ＢＰＳＧ
（Borophosphosilicate Glass）膜が標準的に摘要され
てきている。今後さらに高集積化が進むにつれて、高密
度化を実現するためにデバイス構造はより三次元化され
てくるので、リフロー技術による平坦化要求はますます
増大するため、新しいリフロー技術の開発が求められて
いる。
【０００３】
【目的】本発明は、リンあるいはホウ素の含有量の相違
によるＢＰＳＧの特性を利用して、改善されたＬＳＩ素
子平坦化用のＢＰＳＧ膜の提供を目的とする。
によるＢＰＳＧの特性を利用して、改善されたＬＳＩ素
子平坦化用のＢＰＳＧ膜の提供を目的とする。
【０００４】
【構成】本発明は、膜の上層部、中間部あるいは下層部
のリンおよびホウ素の濃度を変化させることによって段
差被覆性、防湿性等を改善することを特徴とする、ＬＳ
Ｉ素子の平坦化のためのＢＰＳＧ膜に関する。
のリンおよびホウ素の濃度を変化させることによって段
差被覆性、防湿性等を改善することを特徴とする、ＬＳ
Ｉ素子の平坦化のためのＢＰＳＧ膜に関する。
【０００５】ＢＰＳＧ膜のリフローによる形状変化のメ
カニズムは表面拡散と粘性流動が支配的である。また、
ホウ素、リンの濃度が高い程、ガラス転移点が低くなり
リフローしやすい傾向がある。図２は、表面拡散のみで
形状変化が起こるものとしてシミュレーションし、実験
との合わせ込みにより求めた表面拡散係数を含むパラメ
ータＤ′を（Ｐ2Ｏ5＋Ｂ2Ｏ3）ｍｏｌ％に対してプロッ
トしたものである。図２中、Ｄ′＝ＤｒγΩ2／ｋ
（Ｄ：表面拡散係数、ｒ：単位面積あたりの分子数、
γ：表面張力、Ω：１分子の体積、ｋ：ボルツマン定
数）であり、Ｄ′はリフローのしやすさを表しており、
Ｄが大きい程リフローしやすい。図中の直線は〜に
対して最小自乗法でひいたものであるが、（Ｐ2Ｏ5＋Ｂ
2Ｏ3）ｍｏｌ％とｌｏｇＤ′がほぼ比例関係にあること
を示している。はこの関係より大きいＤ′を示し、か
つ〜よりもホウ素濃度が極端に低い。そして、ホウ
素濃度が高いとＢＰＳＧは吸湿してしまう傾向があり、
吸湿が生ずるとリフローが困難であることを考えると、
吸湿の影響を受けやすい表面層はのようなホウ素の濃
度が低く、リンの濃度が高いものが好適である。
カニズムは表面拡散と粘性流動が支配的である。また、
ホウ素、リンの濃度が高い程、ガラス転移点が低くなり
リフローしやすい傾向がある。図２は、表面拡散のみで
形状変化が起こるものとしてシミュレーションし、実験
との合わせ込みにより求めた表面拡散係数を含むパラメ
ータＤ′を（Ｐ2Ｏ5＋Ｂ2Ｏ3）ｍｏｌ％に対してプロッ
トしたものである。図２中、Ｄ′＝ＤｒγΩ2／ｋ
（Ｄ：表面拡散係数、ｒ：単位面積あたりの分子数、
γ：表面張力、Ω：１分子の体積、ｋ：ボルツマン定
数）であり、Ｄ′はリフローのしやすさを表しており、
Ｄが大きい程リフローしやすい。図中の直線は〜に
対して最小自乗法でひいたものであるが、（Ｐ2Ｏ5＋Ｂ
2Ｏ3）ｍｏｌ％とｌｏｇＤ′がほぼ比例関係にあること
を示している。はこの関係より大きいＤ′を示し、か
つ〜よりもホウ素濃度が極端に低い。そして、ホウ
素濃度が高いとＢＰＳＧは吸湿してしまう傾向があり、
吸湿が生ずるとリフローが困難であることを考えると、
吸湿の影響を受けやすい表面層はのようなホウ素の濃
度が低く、リンの濃度が高いものが好適である。
【０００６】図３は、不純物濃度の組み合わせによるＢ
ＰＳＧのガラス転移点を示すものであるが、これからリ
ン４ｗｔ％程度にホウ素を２．０〜４．０ｗｔ％程度添
加した場合はガラス転移点が低く、粘性が低く、流動に
よる形状変化を起こしやすいことがわかる。そこで、第
２層目には、上記結果からみてＢ、Ｐがほぼ同程度入っ
たＢＰＳＧを用いた。第１層目も、第２層目と同じＢＰ
ＳＧを用いてもよいが、ここではas−depo状態での段差
被覆性を改善するために、第１層目にはホウ素リッチな
ＢＰＳＧを用いている。これは、ＢＳＧ＞ＢＰＳＧ＞Ｐ
ＳＧの順に段差被覆性が良いため、最下層にはなるべく
段差被覆性のよいホウ素リッチな膜を堆積し、その上に
堆積しやすいようにするためである。
ＰＳＧのガラス転移点を示すものであるが、これからリ
ン４ｗｔ％程度にホウ素を２．０〜４．０ｗｔ％程度添
加した場合はガラス転移点が低く、粘性が低く、流動に
よる形状変化を起こしやすいことがわかる。そこで、第
２層目には、上記結果からみてＢ、Ｐがほぼ同程度入っ
たＢＰＳＧを用いた。第１層目も、第２層目と同じＢＰ
ＳＧを用いてもよいが、ここではas−depo状態での段差
被覆性を改善するために、第１層目にはホウ素リッチな
ＢＰＳＧを用いている。これは、ＢＳＧ＞ＢＰＳＧ＞Ｐ
ＳＧの順に段差被覆性が良いため、最下層にはなるべく
段差被覆性のよいホウ素リッチな膜を堆積し、その上に
堆積しやすいようにするためである。
【０００７】本発明におけるＢＰＳＧ膜の形成は、常圧
ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等によって
行うことができる。また、ＢＰＳＧ膜中の上層部、中間
部あるいは下層部のリンおよびホウ素の変化は、段階的
あるいは順次に行われていてもよい。
ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等によって
行うことができる。また、ＢＰＳＧ膜中の上層部、中間
部あるいは下層部のリンおよびホウ素の変化は、段階的
あるいは順次に行われていてもよい。
【０００８】
【実施例】図１に示すＢＰＳＧ膜を以下のようにして形
成する。第１層目の層間絶縁膜５は、ホウ素がリッチな
ＢＰＳＧ膜、第２層目はリン及びホウ素が同程度のＢＰ
ＳＧ膜、第３層目はリンがリッチなＢＰＳＧである膜。
ＳｉＨ4系常圧ＣＶＤでＢ2Ｈ6、ＰＨ3のガス流量比を制
御することにより、各層のリンおよびホウ素の含有量な
らびに厚さが下記のＢＰＳＧ膜を形成した。 第１層： ホウ素 ０．２重量％ リン ８．２重量％ 厚さ ２０００Å 第２層： ホウ素 ４．１重量％ リン ４．１重量％ 厚さ ４０００Å 第３層： ホウ素 ４．５重量％ リン ０．５重量％ 厚さ ２０００Å このＢＰＳＧ膜と前記第２層の組成と同じものを８００
０Åに堆積した膜を堆積直後、およびＮ2雰囲気中９０
００℃、３０分熱処理したものを比較した。堆積直後の
膜において、膜の最も薄い部分の厚さＴminと最も厚い
部分の厚さＴmaxの比で被覆性を比較すると、前者は後
者よりも５〜７％程度の改善が見られた。熱処理後は、
図１中にθで示したようなリフロー角度で平坦化度を比
較すると、３μｍピッチのＬ（ライン）／Ｓ（スペー
ス）のもので、前者が約２０゜、後者が約３０゜と大幅
な改善が見られた。
成する。第１層目の層間絶縁膜５は、ホウ素がリッチな
ＢＰＳＧ膜、第２層目はリン及びホウ素が同程度のＢＰ
ＳＧ膜、第３層目はリンがリッチなＢＰＳＧである膜。
ＳｉＨ4系常圧ＣＶＤでＢ2Ｈ6、ＰＨ3のガス流量比を制
御することにより、各層のリンおよびホウ素の含有量な
らびに厚さが下記のＢＰＳＧ膜を形成した。 第１層： ホウ素 ０．２重量％ リン ８．２重量％ 厚さ ２０００Å 第２層： ホウ素 ４．１重量％ リン ４．１重量％ 厚さ ４０００Å 第３層： ホウ素 ４．５重量％ リン ０．５重量％ 厚さ ２０００Å このＢＰＳＧ膜と前記第２層の組成と同じものを８００
０Åに堆積した膜を堆積直後、およびＮ2雰囲気中９０
００℃、３０分熱処理したものを比較した。堆積直後の
膜において、膜の最も薄い部分の厚さＴminと最も厚い
部分の厚さＴmaxの比で被覆性を比較すると、前者は後
者よりも５〜７％程度の改善が見られた。熱処理後は、
図１中にθで示したようなリフロー角度で平坦化度を比
較すると、３μｍピッチのＬ（ライン）／Ｓ（スペー
ス）のもので、前者が約２０゜、後者が約３０゜と大幅
な改善が見られた。
【０００９】
【効果】ＢＰＳＧ膜の上層部のリン濃度を大にすること
により、表面からの吸湿を防ぎ平坦化を容易にすること
ができ、また下層部をホウ素の含有量を大にすることに
より段差被覆性を改善したから、さらに平坦化が改善さ
れた。
により、表面からの吸湿を防ぎ平坦化を容易にすること
ができ、また下層部をホウ素の含有量を大にすることに
より段差被覆性を改善したから、さらに平坦化が改善さ
れた。
【図１】本発明の実施例のＢＰＳＧ膜の横断面図であ
る。
る。
【図２】パラメータＤ′と（Ｐ2Ｏ5＋Ｂ2Ｏ3）ｍｏｌ％
との関係を示す図である。、、、、、、
およびは下記のリン及びホウ素の量を意味する。 ５．８ｗｔ％Ｐ，４．１ｗｔ％Ｂ ３．７ｗｔ％Ｐ，３．７ｗｔ％Ｂ ６．２ｗｔ％Ｐ，２．５ｗｔ％Ｂ ０．０ｗｔ％Ｐ，４．９ｗｔ％Ｂ ３．１ｗｔ％Ｐ，３．０ｗｔ％Ｂ ３．５ｗｔ％Ｐ，２．７ｗｔ％Ｂ ３．３ｗｔ％Ｐ，２．７ｗｔ％Ｂ ８．８ｗｔ％Ｐ，０．３ｗｔ％Ｂ
との関係を示す図である。、、、、、、
およびは下記のリン及びホウ素の量を意味する。 ５．８ｗｔ％Ｐ，４．１ｗｔ％Ｂ ３．７ｗｔ％Ｐ，３．７ｗｔ％Ｂ ６．２ｗｔ％Ｐ，２．５ｗｔ％Ｂ ０．０ｗｔ％Ｐ，４．９ｗｔ％Ｂ ３．１ｗｔ％Ｐ，３．０ｗｔ％Ｂ ３．５ｗｔ％Ｐ，２．７ｗｔ％Ｂ ３．３ｗｔ％Ｐ，２．７ｗｔ％Ｂ ８．８ｗｔ％Ｐ，０．３ｗｔ％Ｂ
【図３】不純物濃度の組み合わせによるＢＰＳＧのガラ
ス転移点を示す。
ス転移点を示す。
１ ＳｉＯ2層
２ ＢＰＳＧ中間層
３ ＢＰＳＧ上層
４ ｐｏｌｙ Ｓｉ層
５ ＢＰＳＧ下層
Claims (3)
- 【請求項１】 膜の上層部のリン濃度が他の部分に比し
て高いＢＰＳＧ膜。 - 【請求項２】 膜の下層部のホウ素濃度が他の部分に比
して高いＢＰＳＧ膜。 - 【請求項３】 膜上層部のリン濃度が他の部分に比して
高く、膜中間部はリンとホウ素の濃度が同程度であり、
膜下層部はホウ素濃度が他の部分に比して高いＢＰＳＧ
膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18519091A JPH0513406A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Ｌｓｉ素子用のｂｐｓｇリフロー膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18519091A JPH0513406A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Ｌｓｉ素子用のｂｐｓｇリフロー膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0513406A true JPH0513406A (ja) | 1993-01-22 |
Family
ID=16166434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18519091A Pending JPH0513406A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Ｌｓｉ素子用のｂｐｓｇリフロー膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0513406A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5672907A (en) * | 1995-03-22 | 1997-09-30 | Nippon Steel Corporation | Semiconductor device having character in BPSG film |
| JP2004536464A (ja) * | 2001-07-20 | 2004-12-02 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Ｂｐｓｇ堆積のための方法及び装置 |
| CN103018314A (zh) * | 2011-09-20 | 2013-04-03 | 上海华虹Nec电子有限公司 | 一种检查sat汽化阀堵塞的方法 |
| JP2021082760A (ja) * | 2019-11-21 | 2021-05-27 | 新日本無線株式会社 | 成膜方法および成膜装置 |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP18519091A patent/JPH0513406A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5672907A (en) * | 1995-03-22 | 1997-09-30 | Nippon Steel Corporation | Semiconductor device having character in BPSG film |
| JP2004536464A (ja) * | 2001-07-20 | 2004-12-02 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Ｂｐｓｇ堆積のための方法及び装置 |
| JP4838492B2 (ja) * | 2001-07-20 | 2011-12-14 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Ｂｐｓｇ堆積のための方法及び装置 |
| CN103018314A (zh) * | 2011-09-20 | 2013-04-03 | 上海华虹Nec电子有限公司 | 一种检查sat汽化阀堵塞的方法 |
| CN103018314B (zh) * | 2011-09-20 | 2016-02-10 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 一种检查sat汽化阀堵塞的方法 |
| JP2021082760A (ja) * | 2019-11-21 | 2021-05-27 | 新日本無線株式会社 | 成膜方法および成膜装置 |
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