JPH10135203A - 成膜方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

成膜方法及び半導体装置の製造方法

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JPH10135203A JP8288787A JP28878796A JPH10135203A JP H10135203 A JPH10135203 A JP H10135203A JP 8288787 A JP8288787 A JP 8288787A JP 28878796 A JP28878796 A JP 28878796A JP H10135203 A JPH10135203 A JP H10135203A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体集積回路装置の配線層等を被覆する平坦
化された層間絶縁膜の成膜方法に関し、平坦化のための
流動化温度を飛躍的に低下させる。 【解決手段】III 価のリンを有し、かつ少なくともリン
の結合手の一つに酸素が結合したリン含有化合物を含む
反応ガスを用いて、P2O3を含むシリコン含有絶縁膜１４
を被堆積基板１０１上に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、成膜方法及び半導
体装置の製造方法に関し、より詳しくは、半導体集積回
路装置の配線層等を被覆する平坦化された層間絶縁膜の
成膜方法及び半導体装置の製造方法に関する。近年、半
導体集積回路装置においては、更なる高密度化が進展
し、数層以上に及ぶ多層配線を形成する場合が増えつつ
ある。この場合、配線層として特にアルミニウム材料を
用いることが多いため５００℃以下の低温で形成可能な
平坦化された層間絶縁膜の成膜方法の開発が強く望まれ
るようになってきている。
【０００２】
【従来の技術】従来、絶縁膜の平坦化方法として、図１
１に示すように、熱ＣＶＤ法やプラズマ励起ＣＶＤ法等
により成膜した後、形成膜を加熱し、流動化させて平坦
化する方法や、図１２に示すエッチバック法や図１３に
示すＣＭＰ法（化学機械研磨法）のように絶縁膜の表面
の凹凸をエッチングや研磨により除去して平坦化する方
法がある。
【０００３】前者の場合、下記の反応ガスのいずれかを
用いた熱ＣＶＤ法により、 (1)SiH4＋PH3 ＋B2H6＋O2 （PH3 ：phosphine ） (2)TEOS＋TMOP＋TMB 又はTEB ＋O2又はO3 （TEOS：tetraethylorthosilicate(Si(OC2H5)4) ，TMO
P：trimethylphosphate(PO(OCH3)3) ） 図１１（ａ）に示すように、ＢＰＳＧ膜４を形成し、或
いは下記の反応ガスのいずれかを用いたプラズマ励起Ｃ
ＶＤ法により、 (1)SiH4＋PH3 ＋B2H6＋O2 (2)TEOS＋TMOP＋TMB 又はTEB ＋O2 図１１（ａ）に示すように、ＢＰＳＧ膜４を形成する。
これについては文献 Williams,D.S.and Dein, E.A.:J.
Electrochem.Soc., 134,3,:657, 1987、Levin, R.M. an
d Evans-Lutterodt, K.:J. Vac.Sci.Technol., B1, 1:5
4, 1983 、Sato,J. and Maeda, K. : Extended Abstrac
t of Electrochem. Soc. Spring Meeting: 31,1971 等
がある。
【０００４】その後、図１１（ｂ）に示すように、形成
したＢＰＳＧ膜４を８５０℃程度の温度で加熱し、流動
化させて平坦化する。なお、ＰＳＧ膜の場合、上記反応
ガスからボロン含有ガス（B2H6，TMB 又はTEB ）を除い
た反応ガスを用いて熱ＣＶＤ法やプラズマ励起ＣＶＤ法
等により成膜した後、1000℃以下の温度で加熱し、流動
化させて平坦化する。
【０００５】また、後者の場合、まず、図１２（ａ）及
び図１３（ａ）に示すように、下記の反応ガスを用いた
熱ＣＶＤ法又はプラズマ励起ＣＶＤ法等によりＮＳＧ膜
５を形成し、その後、平坦化する。 (1)SiH4＋O2（熱ＣＶＤ法又はプラズマ励起ＣＶＤ法） (2)TEOS＋O2又はO3（熱ＣＶＤ法） (3)TEOS＋O2（プラズマ励起ＣＶＤ法） エッチバック法では、図１２（ｂ）に示すように、ＮＳ
Ｇ膜５上にレジスト膜６を塗布・形成し、表面を平坦に
した上で、図１２（ｃ）に示すように、上の方からエッ
チングし、平坦化ＮＳＧ膜５ａを形成する。また、ＣＭ
Ｐ法では、図１３（ｂ）に示すように、上記ＮＳＧ膜５
を形成した後、研磨してＮＳＧ膜５ｂ表面を平坦化す
る。
【０００６】なお、上記図１１〜図１３において、１は
半導体基板、２は下地絶縁膜、３ａ，３ｂは下地絶縁膜
２の上に形成された配線層である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のエッ
チバック法やＣＭＰ法による平坦化方法では、加熱・流
動化による平坦化方法と異なり、加熱しないので、特に
低温を要求される場合には有効であるが、図１２及び図
１３に示すように、もとの絶縁膜５の成膜直後に配線層
３ａ，３ｂ間その他の凹部にボイドが形成されていると
平坦化後にもそれがそのまま残ってしまう。現在、埋込
み性の良好な絶縁膜の成膜方法として高密度プラズマＣ
ＶＤ法、プラズマ励起ＣＶＤ法、常圧熱ＣＶＤ法、ＳＯ
Ｇ塗布法等がある。しかし、この平坦化方法が熱的流動
性を用いた方法ではないため、特に、高密度化されて配
線層間が狭くなってきたとき、その凹部を完全に埋め込
むことは困難である。
【０００８】一方、加熱・流動化による平坦化方法で
は、熱的流動性を用いているので、図１１に示すよう
に、完全な埋め込みが期待できる。現在では、特に、こ
のような用途にＢＰＳＧ膜（ボロンリンシリケートグラ
ス膜）４が用いられることが多いが、流動化のためには
低くとも温度８５０℃の加熱が必要であり、低温形成が
要求される配線層３ａ，３ｂの下地膜２や層間絶縁膜４
としての用途、特に、アルミニウム配線層を被覆する絶
縁膜としての用途には適用できない。この場合、リンや
ボロンの濃度を高くすれば、流動化温度はある程度下げ
られるが、まだ十分ではなく、その上絶縁膜２，４の安
定性や耐湿性が低下するという新たな問題を生じる。な
お、ＰＳＧ膜についてもほぼＢＰＳＧ膜と同じ程度の流
動化温度が必要であり、上記の問題が生ずる。
【０００９】また、流動化温度の低い絶縁膜としてＢＰ
ＳＧ膜にＧｅＯ2 を添加したGeBPSG膜も開発されている
が、精々７５０℃程度までであり、低温化が要求される
下地膜や層間絶縁膜への適用は困難である。本発明は、
上記の従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、
平坦化のための流動化温度を飛躍的に低下させることが
できる絶縁膜の成膜方法及び半導体装置の製造方法を提
供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題は、第１の発明
である、III 価のリンを有し、かつ少なくともリンの結
合手の一つに酸素が結合したリン含有化合物を含む反応
ガスを用いて、P2O3を含むシリコン含有絶縁膜を被堆積
基板上に形成することを特徴とする成膜方法によって解
決され、第２の発明である、前記反応ガスを加熱により
又はプラズマ化により励起することを特徴とする第１の
発明に記載の成膜方法によって解決され、第３の発明で
ある、前記成膜中の被堆積基板を温度４００℃以下に加
熱することを特徴とする第１又は第２の発明に記載の成
膜方法によって解決され、第４の発明である、前記P2O3
を含むシリコン含有絶縁膜は、リンシリケートグラス膜
（ＰＳＧ膜）又はボロンリンシリケートグラス膜（ＢＰ
ＳＧ膜）であることを特徴とする第１乃至第３の発明の
いずれかに記載の成膜方法によって解決され、第５の発
明である、前記P2O3を含むシリコン含有絶縁膜を形成し
た後、さらに、前記形成膜を加熱し、流動化させて平坦
化することを特徴とする第１乃至第４の発明のいずれか
に記載の成膜方法によって解決され、第６の発明であ
る、前記形成膜を加熱する温度は５００℃以下であるこ
とを特徴とする第５の発明に記載の成膜方法によって解
決され、第７の発明である、前記P2O3を含むシリコン含
有絶縁膜を形成した後、さらに、酸素を含む雰囲気中で
前記形成膜を加熱し、前記形成膜中のP2O3をP2O5に変換
することを特徴とする第１乃至第４の発明のいずれかに
記載の成膜方法によって解決され、第８の発明である、
前記形成膜を加熱し、流動化させて平坦化した後、さら
に、酸素を含む雰囲気中で前記形成膜を加熱し、前記形
成膜中のP2O3をP2O5に変換することを特徴とする第５又
は第６の発明に記載の成膜方法によって解決され、第９
の発明である、前記III 価のリンを有し、かつ少なくと
もリンの結合手の一つに酸素が結合したリン含有化合物
は、下記の構造式を有するＴＭＰ(Trimethylphosphite
(P(OCH3)3))、
【００１１】
【化４】
【００１２】下記の構造式を有するSi-O-P構造を有する
リン含有化合物
【００１３】
【化５】
【００１４】または、
【００１５】
【化６】
【００１６】のうちいずれかであることを特徴とする第
１乃至第７の発明のいずれかに記載の成膜方法によって
解決され、第１０の発明である、第１乃至第９の発明の
いずれかに記載の成膜方法により、絶縁膜上の配線層を
被覆して、平坦化された前記P2O3を含むシリコン含有絶
縁膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法
によって解決され、第１１の発明である、前記配線層の
材料はアルミニウム又はアルミニウム合金であることを
特徴とする第１０の発明に記載の半導体装置の製造方法
によって解決される。
【００１７】本願発明者は、 従来例のＢＰＳＧ膜或いはＰＳＧ膜がSiO2＋P2O5＋B2
O3からなる混合物或いはSiO2＋P2O5からなる混合物であ
ること、（なお、従来例の反応ガスSiH4＋PH3＋B2H6＋O
2のPH3 はIII 価のリンであるが、外部から供給された
酸素と結合し、P2O3ではなくP2O5を生成する。これは、
PH3 自体が酸素を含まないため、外部から供給された酸
素と結合したとき、容易に安定なP2O5が生成されるため
であると考えられる。） P2O5-SiO2 系のＢＰＳＧ膜等においては、図１０に示
すように理論的にはP2O5２０〜８０％の組成で共融点が
８５０℃となっており、その流動化温度はP2O5自身の融
点が決め手になっていること、 及び下記のようにP2O3がP2O5よりも融点が極めて低い
ことに着目した。
【００１８】
【表１】
【００１９】従って、ＢＰＳＧ膜或いはＰＳＧ膜がP2O5
の代わりにP2O3を主として含むようにすれば、流動化温
度が下げられると考えた。P2O3濃度の高いＢＰＳＧ膜或
いはＰＳＧ膜を形成するために、酸素不足の状態でリン
含有化合物を酸化することを考えた。その方法として、
ＰがIII 価の形で含まれるリン含有化合物を反応ガス
として用いること、酸素を含むシリコン含有化合物や
リン含有化合物を用い、酸素やオゾンを別に加えないで
成膜すること等が考えられる。
【００２０】の方法に適用できる、III 価のＰを含む
リン含有化合物として、例えば、下記に構造式を示すＴ
ＭＰ(Trimethylphosphite(P(OCH3)3))や、
【００２１】
【化７】
【００２２】下記に構造式を示すSi-O-P構造を有するリ
ン含有化合物がある。
【００２３】
【化８】
【００２４】または、
【００２５】
【化９】
【００２６】なお、ＴＭＰはの方法にも適用すること
ができる。上記リン含有化合物を含む反応ガスを用いて
熱ＣＶＤ法やプラズマ励起ＣＶＤ法によりＰＳＧ膜等を
形成し、蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）やフーリエ変換赤外分
光法（ＦＴＩＲ）により形成膜中の成分を分析したとこ
ろ、形成膜中に濃度の高いP2O3が存在することが確認で
きた。そして、成膜温度２４０〜４３０℃程度の流動化
温度を得た。
【００２７】また、P2O3の濃度を調整することにより流
動化温度を調整することが可能であり、更に、成膜温
度、酸化性ガス（オゾン）の濃度又はリン含有化合物の
ガス流量を調整することでP2O3の濃度を容易に調整する
ことができることを見いだした。上記ことはＢＰＳＧ膜
についても同じように成立する。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。 （１）第１の実施の形態 本発明の第１の実施の形態に係る、熱ＣＶＤ法によりＰ
ＳＧ膜を形成する方法について説明する。
【００２９】反応ガスとして、リン含有化合物とシリコ
ン含有化合物と酸化性ガスとの混合ガスを用いた。な
お、リン含有化合物として、下記に構造式を示すＴＭＰ
(Trimethylphosphite(P(OCH3)3))や、
【００３０】
【化１０】
【００３１】下記に構造式を示すSi-O-P構造を有するリ
ン含有化合物（phosphorous acid dimethyl trimethyls
ilylester （以下、SOP-11(a) と称する。）、及びphos
phorous acid dimethoxy trimethylsilylester（以下、
SOP-11(b) と称する。）や、
【００３２】
【化１１】
【００３３】または、
【００３４】
【化１２】
【００３５】さらに上記の他の、III 価のリンを有し、
かつ少なくともリンの結合手の一つに酸素が結合したリ
ン含有化合物を用いることができる。ここでは、SOP-11
(b) を用いた。また、シリコン含有化合物として、アル
キルシラン又はアリールシラン（一般式R n SiH4-n（ｎ
＝１〜４）），アルコキシシラン（一般式(RO)n SiH4-n
（ｎ＝１〜４）），鎖状シロキサン（一般式R n H3-nSi
O(R k H2-kSiO)m SiH3-nR n （ｎ＝１〜３；ｋ＝０〜
２；ｍ≧０）），鎖状シロキサンの誘導体（一般式(RO)
nH3-n SiOSiH3-n(OR) n（ｎ＝１〜３））又は環状シロ
キサン（一般式(R k H2-kSiO)m （ｋ＝１，２；ｍ≧
２））等を用いることができる。Ｒはアルキル基，アリ
ール基又はその誘導体である。ここでは、アルコキシシ
ランのＴＭＳ（トリメトキシシラン（(CH3O)3SiH）を用
いる。
【００３６】さらに、酸化性ガスとして、オゾン
（Ｏ3 ），酸素（Ｏ2 ），Ｎ2 Ｏ，Ｎ2 Ｏ，ＮＯ2 ，Ｃ
Ｏ，ＣＯ2 又はＨ2 Ｏ等を用いることができる。ここで
は、オゾンを用いる。上記ガスのうち、シリコン含有化
合物（TEOS）とリン含有化合物（SOP-11(b)）と酸化性
ガス（オゾン（Ｏ3 ））の混合ガスを反応ガスとして用
いた。比較データを取得するため種々の成膜パラメータ
について以下のようにその条件を種々変えた。
【００３７】
【表２】
【００３８】この場合、成膜条件を変えた成膜パラメー
タ以外の成膜パラメータの成膜条件は下記の標準の成膜
条件に設定した。各成膜パラメータについて標準の成膜
条件を以下に示す。
【００３９】
【表３】
【００４０】なお、SOP-11(b) は常温で液体であるた
め、キャリアガス（Ｎ2 ）でバブリングしてキャリアガ
ス中に含ませ、キャリアガスの流量を調整することによ
りSOP-11(b) の含有量を調整した。また、オゾンはオゾ
ナイザーにより酸素の一部を変換して生成した。オゾン
濃度は酸素中に含まれるオゾン含有量のことである。ま
ず、図１（ａ）に示す被堆積基板１０１を熱ＣＶＤ装置
のチャンバ内に入れる。次いで、基板加熱を行い、所定
の基板温度に保持する。なお、被堆積基板１０１は、シ
リコン基板（半導体基板）１１上に、例えばシリコン酸
化膜等の下地絶縁膜１２が形成され、更に、下地絶縁膜
１２上に例えばアルミニウム膜等からなる配線層１３が
形成されている。
【００４１】次に、図１（ｂ）に示すように、上記反応
ガスをチャンバ内に導入し、所定の時間保持する。これ
により、高濃度のP2O3を含む所定の膜厚のＰＳＧ膜１４
が形成される。このとき、P2O3の濃度又はP2O3／P2O5の
割合によって、ＰＳＧ膜１４は成膜中に基板温度程度で
流動化する場合があり、この場合は成膜と同時に平坦化
も達成される。そうでない場合は、図２（ａ）〜（ｃ）
に示すように、被堆積基板１０１にＰＳＧ膜１５を成膜
した後に別に平坦化のための加熱処理を行い、ＰＳＧ膜
１５ａを流動化し、平坦化する。
【００４２】上記の成膜方法により形成されたＰＳＧ膜
１４について、蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）及びフーリエ変
換赤外分光法（ＦＴＩＲ）により形成膜中のリン（Ｐ）
濃度を検出した。ＸＲＦでは膜中のP2O3＋P2O5の総濃度
を検出でき、ＦＴＩＲでは膜中のP2O5のみの濃度を検出
できる。分析結果を図３（ａ），（ｂ）及び図４に示
す。図３（ａ）は基板温度に対する依存性を示し、縦軸
は線形目盛りで表したＰ濃度（ｗｔ％）を、横軸は線形
目盛りで表した基板温度（℃）を示す。図３（ｂ）はオ
ゾン濃度に対する依存性を示し、縦軸は線形目盛りで表
したＰ濃度（ｗｔ％）を、横軸は線形目盛りで表したオ
ゾン濃度（％）を示す。図４はリン含有化合物のガス流
量に対する依存性を示し、縦軸は線形目盛りで表したＰ
濃度（ｗｔ％）を、横軸は線形目盛りで表したSOP-11の
ガス流量（ＳＬＭ）を示す。
【００４３】また、図３（ａ），（ｂ）及び図４中、白
丸印はＸＲＦによる分析結果を表し、膜中のP2O3＋P2O5
の総濃度を示す。黒丸印はＦＴＩＲによる分析結果を表
し、膜中のP2O5の濃度を示す。これらの差がP2O3の濃度
となる。以上の結果より、形成されたＰＳＧ膜１４中の
P2O3の濃度又はP2O3／P2O5の割合は基板温度、オゾン濃
度及びSOP-11のガス流量により調整することができるこ
とが分かった。
【００４４】また、これらのＰＳＧ膜１４の溶融温度又
は流動化温度はP2O3の濃度又はP2O3／P2O5の割合が高い
ほど低くなり、実験では５００℃以下の溶融温度又は流
動化温度が得られた。 （２）第２の実施の形態 本発明の第２の実施の形態に係る、プラズマ励起ＣＶＤ
法によりP2O3を含むＰＳＧ膜を形成する方法について図
５（ａ），（ｂ）を参照しながら説明する。
【００４５】反応ガスとしてＴＥＯＳ＋ＴＭＰの混合ガ
スを用いた。酸素不足の状態が十分に満たされるように
酸素（Ｏ2 ）は添加しなかった。下記にＴＭＰ(Trimeth
ylphosphite(P(OCH3)3))の構造式を示す。
【００４６】
【化１３】
【００４７】成膜条件は以下の通りである。成膜方法と
してＥＣＲ法によるプラズマ励起ＣＶＤ法を用いた。
【００４８】
【表４】
【００４９】成膜中のＰＳＧ膜１６は基板温度２００℃
程度でも配線層１３ａ，１３ｂ間の凹部に流れ込み、フ
ロー性を示した。図５（ｂ）に成膜後の断面図を示す。
なお、図５（ａ）は成膜前の被堆積基板１０１の断面図
である。図６（ａ），（ｂ）は、成膜後の被堆積基板１
０１の断面を顕微鏡観察した写真である。図６（ｂ）は
図６（ａ）の部分拡大図である。
【００５０】実験結果より、リンはIII 価のP2O3の形で
ＰＳＧ膜１６中に含まれているものと考えられる。外部
から酸素を供給していないので、反応系内では酸素不足
の状態であり、Ｓｉ−Ｏ、Ｐ−Ｏはそれぞれ分子内に存
在する酸素原子と結合した形で成膜されると考えられ
る。なお、上記第２の実施の形態では、酸素を添加しな
かったが、酸素を添加することにより、第１の実施の形
態と同じように、P2O3の濃度又はP2O3／P2O5の割合を調
整し、溶融温度或いは流動化温度を調整することができ
ることはいうまでもない。また、その他の成膜パラメー
タの基板温度やＴＭＰの流量を調整しても、第１の実施
の形態と同じように、P2O3の濃度又はP2O3／P2O5の割合
の調整を介して、溶融温度或いは流動化温度を調整する
ことができる。
【００５１】（３）第３の実施の形態 本発明の第３の実施の形態に係る、熱ＣＶＤ法又はプラ
ズマ励起ＣＶＤ法によりP2O3を含むＢＰＳＧ膜を形成す
る方法について図７（ａ），（ｂ）を参照しながら説明
する。反応ガスとしてＴＥＯＳ＋SOP-11(b) ＋ＴＭＢ又
はＴＥＢ＋Ｏ2 又はＯ3 の混合ガスを用いた。
【００５２】成膜条件は以下の通りである。
【００５３】
【表５】
【００５４】
【表６】
【００５５】上記により、図７（ｂ）に示すように、被
堆積基板１０１上にSiO2＋P2O3＋B2O3の混合物からなる
ＢＰＳＧ膜１７が形成される。なお、図７（ａ）は成膜
前の被堆積基板１０１の断面図である。第１の実施の形
態と同じように、酸素濃度又はオゾン濃度、基板温度、
リン含有化合物又はボロン含有化合物を調整することに
より、P2O3の濃度又はP2O3／P2O5の割合を調整し、その
ＢＰＳＧ膜１７の融点を２００〜５００℃の間で制御す
ることができた。
【００５６】（４）第４の実施の形態 ところで、P2O3自身は容易に湿度と反応するので、上記
のようにして形成されたＰＳＧ膜１４，１５ａ，１６や
ＢＰＳＧ膜１７は、成膜後空気中に取り出すと、吸湿す
る。従って、半導体装置の層間絶縁膜等として用いるた
めには、吸湿しないように、P2O3を含むＰＳＧ膜１４，
１５ａ，１６やＢＰＳＧ膜１７を安定化させる必要があ
る。
【００５７】次に、P2O3を含むＰＳＧ膜１４，１５ａ，
１６を安定化させる方法について図８を参照しながら説
明する。第１の実施の形態に係る成膜方法により成膜し
た後、密閉容器内にＮ2 ＋Ｏ2を導入し、その雰囲気
中、温度５００℃程度でアニールする。図９は、アニー
ル前後でのＰＳＧ膜１４，１５ａ，１６のＦＴＩＲ分析
結果を示す。図９に示されているように、アニールによ
りＰＳＧ膜１４，１５ａ，１６中のP2O3をP2O5に変換さ
せることができた。
【００５８】以上のように、成膜後、酸素を含む雰囲気
中でアニールすることにより、P2O3をP2O5へ変換させて
ＰＳＧ膜１４，１５ａ，１６等を安定化させることがで
きる。また、P2O5という最終的な組成は、ＰＳＧ膜１
４，１５ａ，１６等にパッシペーション効果を持たせ、
界面特性の安定化に寄与する。なお、アニールにより同
時に、形成膜中に含まれる残余のカーボンも酸化され
る。
【００５９】以上により、デバイスへの適用が可能とな
る。なお、上記アニールの代わりに、或いはアニールと
ともに、ＰＳＧ膜１４，１５ａ，１６等上に吸湿阻止用
のカバー絶縁膜を形成してもよい。また、ＣＶＤ装置と
しては、熱ＣＶＤ装置やプラズマ励起ＣＶＤ装置が用い
られ、膜の改質のためにアニール用の炉が用いられる
が、成膜後大気に触れさせないで直ちに膜の改質が可能
なように、成膜装置全体としてＣＶＤ装置とアニール用
の炉がロードロック室で接続されたものを用いることが
望ましい。
【００６０】以上のように、第１〜第４の実施の形態に
おいては、リン成分としてP2O3の濃度が高い絶縁膜を形
成しているので、流動化温度を５００℃以下大幅に低下
させることができる。従って、アルミニウム配線を被覆
する層間絶縁膜として用いることができる。また、高密
度化に伴い、拡散層が浅くなっている半導体装置にその
配線層の下地絶縁膜として用いた場合でも、拡散層内の
不純物の再分布を防止することができる。
【００６１】更に、ＣＭＰ法等の平坦化加工技術を必要
とせず、形成膜を熱的に流動化させることにより層間絶
縁膜を平坦化することができるので、配線層間等の凹部
を隙間無く埋めることができる。
【００６２】
【発明の効果】以上のように、本発明においては、酸素
不足の状態でＰＳＧ膜やＢＰＳＧ膜を形成しているの
で、リン成分としてP2O3の濃度が高いＰＳＧ膜やＢＰＳ
Ｇ膜を形成し、流動化温度を５００℃以下大幅に低下さ
せることができる。これにより、配線層の下の平坦化さ
れた下地膜として、及び配線層を被覆する平坦化された
層間絶縁膜として用いることができる。
【００６３】更に、形成膜を熱的に流動化させることに
より層間絶縁膜を平坦化することができるので、配線層
間等の凹部を隙間無く埋めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施の
形態に係るP2O3を含むＰＳＧ膜の成膜方法について示す
断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施の
形態に係るP2O3を含むＰＳＧ膜の他の成膜方法について
示す断面図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係
る成膜方法により形成されたP2O3を含むＰＳＧ膜中のリ
ン濃度と基板温度との関係について示す特性図であり、
図３（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る成膜方
法により形成されたP2O3を含むＰＳＧ膜中のリン濃度と
Ｏ3 濃度との関係について示す特性図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態に係る成膜
方法により形成されたP2O3を含むＰＳＧ膜中のリン濃度
とリン含有化合物のガス流量との関係について示す特性
図である。
【図５】図５（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施の
形態に係るP2O3を含むＰＳＧ膜の成膜方法について示す
断面図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係
る成膜方法により被堆積基板上に形成されたP2O3を含む
ＰＳＧ膜の断面写真である。図６（ｂ）は図６（ａ）の
部分拡大写真である。
【図７】図７（ａ），（ｂ）は、本発明の第３の実施の
形態に係るP2O3を含むＢＰＳＧ膜の成膜方法について示
す断面図である。
【図８】図８は、本発明の第４の実施の形態に係るP2O3
を含むＰＳＧ膜の安定化方法について示す断面図であ
る。
【図９】図９は、本発明の第４の実施の形態に係る安定
化前後のＰＳＧ膜中のリン化合物の種類をフーリエ変換
赤外分光法により調査した結果について示す図である。
【図１０】図１０は、P2O5-SiO2 系ガラスの状態図につ
いて示す特性図である。
【図１１】図１１（ａ），（ｂ）は、従来例に係る、加
熱・流動化による平坦化を含む層間絶縁膜の形成方法に
ついて示す断面図である。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｃ）は、従来例に係る、エ
ッチバックによる平坦化を含む層間絶縁膜の形成方法に
ついて示す断面図である。
【図１３】図１３（ａ），（ｂ）は、従来例に係るＣＭ
Ｐによる平坦化を含む層間絶縁膜の形成方法について示
す断面図である。
【符号の説明】
１１ シリコン基板（半導体基板）、 １２ 下地絶縁膜、 １３ａ，１３ｂ 配線層、 １４，１５，１５ａ，１６ ＰＳＧ膜、 １７ ＢＰＳＧ膜、 １０１ 被堆積基板。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年１月２１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【化１】 下記の構造式を有するSi-O-P構造を有するリン含有化合
物
【化２】 または、
【化３】 のうちいずれかであることを特徴とする請求項１乃至請
求項９のいずれかに記載の成膜方法。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 III 価のリンを有し、かつ少なくともリ
    ンの結合手の一つに酸素が結合したリン含有化合物を含
    む反応ガスを用いて、P2O3を含むシリコン含有絶縁膜を
    被堆積基板上に形成することを特徴とする成膜方法。
  2. 【請求項２】 前記反応ガスを加熱により又はプラズマ
    化により励起することを特徴とする請求項１に記載の成
    膜方法。
  3. 【請求項３】 前記成膜中の被堆積基板を温度４００℃
    以下に加熱することを特徴とする請求項１又は請求項２
    に記載の成膜方法。
  4. 【請求項４】 前記P2O3を含むシリコン含有絶縁膜は、
    リンシリケートグラス膜（ＰＳＧ膜）又はボロンリンシ
    リケートグラス膜（ＢＰＳＧ膜）であることを特徴とす
    る請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の成膜方法。
  5. 【請求項５】 前記P2O3を含むシリコン含有絶縁膜を形
    成した後、さらに、前記形成膜を加熱し、流動化させて
    平坦化することを特徴とする請求項１乃至請求項４のい
    ずれかに記載の成膜方法。
  6. 【請求項６】 前記形成膜を加熱する温度は５００℃以
    下であることを特徴とする請求項５に記載の成膜方法。
  7. 【請求項７】 前記P2O3を含むシリコン含有絶縁膜を形
    成した後、さらに、酸素を含む雰囲気中で前記形成膜を
    加熱し、前記形成膜中のP2O3をP2O5に変換することを特
    徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の成膜
    方法。
  8. 【請求項８】 前記形成膜を加熱し、流動化させて平坦
    化した後、さらに、酸素を含む雰囲気中で前記形成膜を
    加熱し、前記形成膜中のP2O3をP2O5に変換することを特
    徴とする請求項５又は請求項６に記載の成膜方法。
  9. 【請求項９】 前記III 価のリンを有し、かつ少なくと
    もリンの結合手の一つに酸素が結合したリン含有化合物
    は、下記の構造式を有するＴＭＰ(Trimethylphosphite
    (P(OCH3)3))、 【化１】 下記の構造式を有するSi-O-P構造を有するリン含有化合
    物 【化２】 または、 【化３】 のうちいずれかであることを特徴とする請求項１乃至請
    求項８のいずれかに記載の成膜方法。
  10. 【請求項１０】 絶縁膜上に配線層を形成する工程と、 請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の成膜方法によ
    り、前記絶縁膜上の配線層を被覆して、平坦化された前
    記P2O3を含むシリコン含有絶縁膜を形成する工程とを有
    することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記配線層の材料はアルミニウム又は
    アルミニウム合金であることを特徴とする請求項１０に
    記載の半導体装置の製造方法。
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