JPS62237734A - 基板上の絶縁保護膜の生成法 - Google Patents
基板上の絶縁保護膜の生成法Info
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- JPS62237734A JPS62237734A JP8037386A JP8037386A JPS62237734A JP S62237734 A JPS62237734 A JP S62237734A JP 8037386 A JP8037386 A JP 8037386A JP 8037386 A JP8037386 A JP 8037386A JP S62237734 A JPS62237734 A JP S62237734A
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Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(発明の属する技術分野)
本発明は半導体工業において重要な気相成長装置の改良
と、BPSG膜の生成法に関するものである。
と、BPSG膜の生成法に関するものである。
すなわちあらかじめ加熱されている半導体基板の表面に
原料ガスを供給して作成する薄膜生成法の中で、特にシ
リコンデバイスプロセスで重要な役割をもつ絶縁膜また
は保護膜として使われているBPSG膜(ボロンホスフ
ォシリケートガラス。
原料ガスを供給して作成する薄膜生成法の中で、特にシ
リコンデバイスプロセスで重要な役割をもつ絶縁膜また
は保護膜として使われているBPSG膜(ボロンホスフ
ォシリケートガラス。
Boron phosphosilicate gla
ss)について、その生成の方法と装置に関するもので
ある。
ss)について、その生成の方法と装置に関するもので
ある。
(従来の技術)
従来シリコンデバイスの製造プロセスにおいて使われて
いる絶縁膜や保護膜には、5iH4(モノシラン)と、
PL(ホスフィン)またはBzHh (ジボラン)にO
2ガスを混合し、PSG (Sig4+ Pfh +
Ot→SiO□+pzos)膜およびBSG(SiHn
+BJb +Q□→SiO□+8203)膜を生成して
いた。またBPSG膜はSiH4+PH3+BJ&+O
2の混合によって作成していた。しかしこれらの膜の生
成には、SiH4ガスのような爆発性ガスやPlh 、
BtHbのような有害ガスを原料としているため、装
置オペレータの安全性が問題になっている。また技術上
の問題としてこれらの膜を第4図に示した従来の低圧式
ホットウォール(Hot−wall)形反応炉で作成し
ようとすると、比抵抗、膜厚分布の均一なものを得るこ
とは非常に困難で、第5図に示すような反応管内構造を
もたせるなどの工夫が必要であるが、これらは構造が複
雑になるばかりでなく取扱いが厄介であることがまず欠
点である。
いる絶縁膜や保護膜には、5iH4(モノシラン)と、
PL(ホスフィン)またはBzHh (ジボラン)にO
2ガスを混合し、PSG (Sig4+ Pfh +
Ot→SiO□+pzos)膜およびBSG(SiHn
+BJb +Q□→SiO□+8203)膜を生成して
いた。またBPSG膜はSiH4+PH3+BJ&+O
2の混合によって作成していた。しかしこれらの膜の生
成には、SiH4ガスのような爆発性ガスやPlh 、
BtHbのような有害ガスを原料としているため、装
置オペレータの安全性が問題になっている。また技術上
の問題としてこれらの膜を第4図に示した従来の低圧式
ホットウォール(Hot−wall)形反応炉で作成し
ようとすると、比抵抗、膜厚分布の均一なものを得るこ
とは非常に困難で、第5図に示すような反応管内構造を
もたせるなどの工夫が必要であるが、これらは構造が複
雑になるばかりでなく取扱いが厄介であることがまず欠
点である。
なお第4図はホットウォール(Ho t −wa l
1)形減圧CVD装置の構成図で、図中の1は石英反応
管、2はヒータ、3はボート上に並べたシリコン基板、
4はガスシステムと制御部、5は冷却トラップ、6は圧
力計、7はエアバルブ、8はメカニカルブースタ、9は
ロークリポンプであるが、これらの動作はよく知られて
いるので詳しい説明は省略する。第5図は従来の反応管
構造の一例図で、(alは内部構造を示す断面図、(b
)はシリコンウェハとその支持板構造図である。図中の
10は石英製ウェハ支持板、11は石英製ボート、12
はストッパ、13はバッファ用石英円筒管である。第5
図の装置は本発明者の1人によって特願昭52−615
63号として提案されたもので、その要点は「減圧され
た反応管内にそれの軸線に対して実質的に直交する関係
をもって互いに予め定められた間隔だけ離間せしめて複
数の基板を配置し、前記反応管の一端部から反応ガスを
注入しかつ他端部から排気せしめて該反応管内に前記基
板に対して実質的に直交する方向の反応ガスの流れを生
ぜしめ、前記基板を加熱することにより該基板上に成長
層を形成せしめる減圧気相成長方法において、前記反応
ガスの流れに関し前記基板よりも上流の位置において前
記反応管1内に該反応ガスの流れに対する障害物13を
配置することを特徴とする減圧気相成長方法」である。
1)形減圧CVD装置の構成図で、図中の1は石英反応
管、2はヒータ、3はボート上に並べたシリコン基板、
4はガスシステムと制御部、5は冷却トラップ、6は圧
力計、7はエアバルブ、8はメカニカルブースタ、9は
ロークリポンプであるが、これらの動作はよく知られて
いるので詳しい説明は省略する。第5図は従来の反応管
構造の一例図で、(alは内部構造を示す断面図、(b
)はシリコンウェハとその支持板構造図である。図中の
10は石英製ウェハ支持板、11は石英製ボート、12
はストッパ、13はバッファ用石英円筒管である。第5
図の装置は本発明者の1人によって特願昭52−615
63号として提案されたもので、その要点は「減圧され
た反応管内にそれの軸線に対して実質的に直交する関係
をもって互いに予め定められた間隔だけ離間せしめて複
数の基板を配置し、前記反応管の一端部から反応ガスを
注入しかつ他端部から排気せしめて該反応管内に前記基
板に対して実質的に直交する方向の反応ガスの流れを生
ぜしめ、前記基板を加熱することにより該基板上に成長
層を形成せしめる減圧気相成長方法において、前記反応
ガスの流れに関し前記基板よりも上流の位置において前
記反応管1内に該反応ガスの流れに対する障害物13を
配置することを特徴とする減圧気相成長方法」である。
(発明の具体的な目的)
本発明はシリコンウェハ上にBPSG膜を作成するため
に5icl< 、 POCl3 、 Bch、 Ozを
原料に用い、第4図に示した通常の装置に第1図に示す
ように原料源14をガスシステムと並列に設けたことに
特徴がある。この原料源を設けることによって、第5図
のように反応炉内構造を工夫することなく、均一な膜厚
分布のBPSG膜を作成することができる。
に5icl< 、 POCl3 、 Bch、 Ozを
原料に用い、第4図に示した通常の装置に第1図に示す
ように原料源14をガスシステムと並列に設けたことに
特徴がある。この原料源を設けることによって、第5図
のように反応炉内構造を工夫することなく、均一な膜厚
分布のBPSG膜を作成することができる。
またこの原料は第2図に示すような3成分系で用いると
きに生じる化学的特性を持っており、常温においてはほ
とんど固体であるが加熱すると液化する。このため安全
性の点において単体はもとより3成分系にしても、従来
用いられていた5it(4゜PL 、 82)+6ガス
のような危険性は極めて少ない。
きに生じる化学的特性を持っており、常温においてはほ
とんど固体であるが加熱すると液化する。このため安全
性の点において単体はもとより3成分系にしても、従来
用いられていた5it(4゜PL 、 82)+6ガス
のような危険性は極めて少ない。
なお第2図は5icla BCl2−POC1*系の
液体曲線(Russian Journal of I
norganic Chemistry Vol。
液体曲線(Russian Journal of I
norganic Chemistry Vol。
7 N112 p、 184 Feb、1962所載)
で、この曲線はまずBah−POCh−5iclgの3
成分を常に同じ質量になるようにしておいて5icla
を 1)0モル%。
で、この曲線はまずBah−POCh−5iclgの3
成分を常に同じ質量になるようにしておいて5icla
を 1)0モル%。
2)38.4モル%、 3)68モル%一定とした場合
に、残り量をBCl3/ (Bcl、、 + POCI
:l)として変化させ、横軸にPOCl 3とBchの
比をとり、縦軸に融点をとったものである。5ic14
. POC1+ 、 Bcl+はそれぞれ単体では10
℃以下において液体であるが、図示のように3成分の混
合比率によって一10℃から52°Cの範囲で固形物と
なることがわかる。
に、残り量をBCl3/ (Bcl、、 + POCI
:l)として変化させ、横軸にPOCl 3とBchの
比をとり、縦軸に融点をとったものである。5ic14
. POC1+ 、 Bcl+はそれぞれ単体では10
℃以下において液体であるが、図示のように3成分の混
合比率によって一10℃から52°Cの範囲で固形物と
なることがわかる。
(発明の構成と作用)
零BPSG膜の原料である5tc14(4塩化ケイ素)
。
。
Bcl、(3塩化ホウ素) 、 POCl2(3塩化ホ
スホリン)は3成分共単体ではすべて液体であり、これ
らを混合すると前記のように3成分の混合比率によって
一10℃〜52°Cの範囲で固形物になるから、この固
形物を石英製容器に入れ、これをさらに液体にするため
60℃付近で±0.5°C以内に温度制御可能な恒温槽
に収納する。この石英容器はN2つたはO2のガスによ
るキャリアガスによって原料が反応室へ送り込まれるよ
うに2木の導入ポートをもっている。
スホリン)は3成分共単体ではすべて液体であり、これ
らを混合すると前記のように3成分の混合比率によって
一10℃〜52°Cの範囲で固形物になるから、この固
形物を石英製容器に入れ、これをさらに液体にするため
60℃付近で±0.5°C以内に温度制御可能な恒温槽
に収納する。この石英容器はN2つたはO2のガスによ
るキャリアガスによって原料が反応室へ送り込まれるよ
うに2木の導入ポートをもっている。
第1図は本発明によるBPSG膜生成装置の構成例図で
、1は反応室となる反応管、2は加熱用ヒータ、3はポ
ート上に並列に並べたウェハ群、14は排気ポンプに接
続した排気口、15は周囲を保温ヒータ16で囲んだ原
料源で、その内部には恒温槽17、この恒温槽によって
液状に保持される上記3成分の混合体とこれを収容する
石英容器18.調節バルブ19.開閉バルブ20がある
。21は02ガス、22はN2ガスそれぞれの供給口、
MFC(マスフローコントローラ)はガス流量コントロ
ール装置、Gll G2はガス導入ポートである。原料
を反応炉に供給するには恒温槽17を60℃に保って原
料を液状に保持しておき、これに22よりのN2ガス(
22よりのガスのうちポートG、に送られるのはキャリ
アガス、原料源15に送り込まれるのはピックアップガ
スと区別して呼ばれる)を吹込んで原料液にバブルを発
生させ、原料をキャリアガスに包んで反応炉1内のたと
えば1000℃程度に加熱された基板に送ることによっ
てBPSG膜を成長させる。
、1は反応室となる反応管、2は加熱用ヒータ、3はポ
ート上に並列に並べたウェハ群、14は排気ポンプに接
続した排気口、15は周囲を保温ヒータ16で囲んだ原
料源で、その内部には恒温槽17、この恒温槽によって
液状に保持される上記3成分の混合体とこれを収容する
石英容器18.調節バルブ19.開閉バルブ20がある
。21は02ガス、22はN2ガスそれぞれの供給口、
MFC(マスフローコントローラ)はガス流量コントロ
ール装置、Gll G2はガス導入ポートである。原料
を反応炉に供給するには恒温槽17を60℃に保って原
料を液状に保持しておき、これに22よりのN2ガス(
22よりのガスのうちポートG、に送られるのはキャリ
アガス、原料源15に送り込まれるのはピックアップガ
スと区別して呼ばれる)を吹込んで原料液にバブルを発
生させ、原料をキャリアガスに包んで反応炉1内のたと
えば1000℃程度に加熱された基板に送ることによっ
てBPSG膜を成長させる。
次に第1図の装置によってBPSG膜を生成する方法に
ついてさらに詳しく説明する。BPSG膜を作成するた
めの原料の配合はあらかじめ生成したいBPSG膜のB
やPの濃度によって決める。膜中のBとPの濃度は%重
量比で3〜6程度である。本発明によるBPSG膜の作
成に当たってこの原料の配合作成は重要で、作成された
成長膜から膜中のB。
ついてさらに詳しく説明する。BPSG膜を作成するた
めの原料の配合はあらかじめ生成したいBPSG膜のB
やPの濃度によって決める。膜中のBとPの濃度は%重
量比で3〜6程度である。本発明によるBPSG膜の作
成に当たってこの原料の配合作成は重要で、作成された
成長膜から膜中のB。
P 濃度や膜厚分布と対比させ最適の混合比を決定する
。この決定後は第3図に示すような通常の反応管内圧カ
フ60 Torr以下の低(滅)圧CVD装置による膜
生成シーケンスプログラムと同じように、第1図の装置
を操作すればよい。第3図においてA−Jは工程別であ
って、Aは低速真空ポンプ(動作)、Bはメイン真空ポ
ンプ(動作)、Cはリーク点検、Dは成長、Gはアフタ
ーヒート、HはN2ガスによるパージ、■は緩かなリー
ク、Jはリークの各工程を表している。なお特にD工程
は一般に数工程より成るが簡単に示しである。
。この決定後は第3図に示すような通常の反応管内圧カ
フ60 Torr以下の低(滅)圧CVD装置による膜
生成シーケンスプログラムと同じように、第1図の装置
を操作すればよい。第3図においてA−Jは工程別であ
って、Aは低速真空ポンプ(動作)、Bはメイン真空ポ
ンプ(動作)、Cはリーク点検、Dは成長、Gはアフタ
ーヒート、HはN2ガスによるパージ、■は緩かなリー
ク、Jはリークの各工程を表している。なお特にD工程
は一般に数工程より成るが簡単に示しである。
さて第1図の装置においてシリコンウェハ3の相互間隔
および石英反応管1とシリコンウェハ3の間隙は膜を生
成しながら調整するが、シリコンウェハの相互間隔を1
0龍程度とすれば原料の混合比に影響れれず均一なP、
B濃度と膜厚分布が得られることが実験によっても確か
められている。
および石英反応管1とシリコンウェハ3の間隙は膜を生
成しながら調整するが、シリコンウェハの相互間隔を1
0龍程度とすれば原料の混合比に影響れれず均一なP、
B濃度と膜厚分布が得られることが実験によっても確か
められている。
なお上記はBPSG膜の生成についてのみ説明したが、
本発明を応用すれば絶縁保護膜として用いられ5ic1
4+POC1i (またはPCI 、) + Ozを
原料とするPSG (リンケイ酸ガラス)膜および5i
c14+ Bc13+O2を原料とするBSG (ホウ
ケイ酸ガラス)膜が容易に安全に得られることも重要な
成果である。
本発明を応用すれば絶縁保護膜として用いられ5ic1
4+POC1i (またはPCI 、) + Ozを
原料とするPSG (リンケイ酸ガラス)膜および5i
c14+ Bc13+O2を原料とするBSG (ホウ
ケイ酸ガラス)膜が容易に安全に得られることも重要な
成果である。
(発明の効果)
本発明による5icla 、 BCl3. POCIs
を原料として生成したBPSG膜は、従来のSiH4,
P!(:l 、 BzH6゜02系の原料を用いたもの
に比べてcl成分を含むため極めて容易に均一な膜生成
が行われ、しかも装置の取扱が安全である。またこのよ
うな原料を用いて第1図に示す反応炉を用いて生成した
BPSG膜はステップカバレージ(Step cove
rrage)も良く、B、Pの濃度の制御も均質に行え
るという特長がある。たとえば反応管内に5インチウェ
ハを100枚チャージした場合、±5%以内の膜厚分布
およびB / P tl、変分布の制御が可能である。
を原料として生成したBPSG膜は、従来のSiH4,
P!(:l 、 BzH6゜02系の原料を用いたもの
に比べてcl成分を含むため極めて容易に均一な膜生成
が行われ、しかも装置の取扱が安全である。またこのよ
うな原料を用いて第1図に示す反応炉を用いて生成した
BPSG膜はステップカバレージ(Step cove
rrage)も良く、B、Pの濃度の制御も均質に行え
るという特長がある。たとえば反応管内に5インチウェ
ハを100枚チャージした場合、±5%以内の膜厚分布
およびB / P tl、変分布の制御が可能である。
さらに本発明の応用として前記PSG膜とBSG膜も容
易に得られることも特長である。
易に得られることも特長である。
第1図は本発明によるBPSG膜生成装置の構成例図、
第2図は本発明のBPSG膜の原料となる5icli
。 Bcl3. POCliの3組成系の液体曲線図、第3
図は減圧CVD装置による膜生成シーケンス図、第4図
は従来の減圧CVD装置の構成例図、第5図は従来の反
応管の構造を示す側面断面図(alとシリコンウェハお
よびその支持板の構造図(b)である。 1・・・反応管、2・・・ヒータ、3・・・ウェハと支
持板、4・・・ガス制御部、5・・・冷却トラップ、6
・・・圧力計、7・・・エアバルブ、8・・・メカニカ
ルブースタ、9・・・ロークリポンプ、10・・・ウェ
ハ支持板、11・・・ボート、12・・・ストッパ、1
3・・・バッファ用石英円筒、14・・・排気口、15
・・・原料源、16・・・保温ヒータ、17・・・恒温
槽、18・・・原料容器、19.20・・・バルブ、2
1・・・O2ガス、22・・・N2ガス。
第2図は本発明のBPSG膜の原料となる5icli
。 Bcl3. POCliの3組成系の液体曲線図、第3
図は減圧CVD装置による膜生成シーケンス図、第4図
は従来の減圧CVD装置の構成例図、第5図は従来の反
応管の構造を示す側面断面図(alとシリコンウェハお
よびその支持板の構造図(b)である。 1・・・反応管、2・・・ヒータ、3・・・ウェハと支
持板、4・・・ガス制御部、5・・・冷却トラップ、6
・・・圧力計、7・・・エアバルブ、8・・・メカニカ
ルブースタ、9・・・ロークリポンプ、10・・・ウェ
ハ支持板、11・・・ボート、12・・・ストッパ、1
3・・・バッファ用石英円筒、14・・・排気口、15
・・・原料源、16・・・保温ヒータ、17・・・恒温
槽、18・・・原料容器、19.20・・・バルブ、2
1・・・O2ガス、22・・・N2ガス。
Claims (3)
- (1)Sicl_4、Pocl_3およびBcl_3の
定められた混合比の3成分混合体を原料とし、これらと
O_2ガスによってBPSG(ボロンホスフォシリケー
トガラス)膜を半導体基板上に生成する場合に、低温に
おいてはいずれも固体である上記原料を60℃前後の恒
温槽内の石英容器に収容して液体状とし、これをキャリ
アガスによって上記O_2ガスと共に760Torr以
下に減圧しかつ加熱された基板が載置された減圧気相成
長装置の反応炉内に導入してBPSG膜を生成させるこ
とを特徴とする基板上の絶縁保護膜の生成法。 - (2)Sicl_4とPocl_3の2成分混合体を原
料とし、これらとO_2ガスによってPSG(リンケイ
酸ガラス)膜を半導体基板上に生成する場合に上記原料
を60℃前後の恒温槽内の石英容器に収容して液体化し
、これをキャリアガスによって上記O_2ガスと共に7
60Torr以下に減圧しかつ加熱された基板が載置さ
れた減圧気相成長装置の反応炉内に導入してPSG膜を
生成させることを特徴とする基板上の絶縁保護膜の生成
法。 - (3)Sicl_4とBcl_3の2成分混合体を原料
とし、これらとO_2ガスによってBSG(ホウケイ酸
ガラス)膜を半導体基板上に生成する場合に上記原料を
60℃前後の恒温槽内の石英容器に収容して液体化し、
これをキャリアガスによって上記O_2ガスと共に76
0Torr以下に減圧しかつ加熱された基板が載置され
た減圧気相成長装置の反応炉内に導入してBSG膜を生
成させることを特徴とする基板上の絶縁保護膜の生成法
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8037386A JPS62237734A (ja) | 1986-04-08 | 1986-04-08 | 基板上の絶縁保護膜の生成法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8037386A JPS62237734A (ja) | 1986-04-08 | 1986-04-08 | 基板上の絶縁保護膜の生成法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62237734A true JPS62237734A (ja) | 1987-10-17 |
Family
ID=13716477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8037386A Pending JPS62237734A (ja) | 1986-04-08 | 1986-04-08 | 基板上の絶縁保護膜の生成法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62237734A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5262356A (en) * | 1990-05-23 | 1993-11-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of treating a substrate wherein the flow rates of the treatment gases are equal |
-
1986
- 1986-04-08 JP JP8037386A patent/JPS62237734A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5262356A (en) * | 1990-05-23 | 1993-11-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of treating a substrate wherein the flow rates of the treatment gases are equal |
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