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

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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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JP
Japan
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gas
film
substrate
raw material
producing
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Application number
JP8037386A
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English (en)
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Harushige Kurokawa
黒河 治重
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Kokusai Electric Corp
Original Assignee
Kokusai Electric Corp
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  • 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。

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。
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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
なお第2図は5icla  BCl2−POC1*系の
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%。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
【図面の簡単な説明】
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。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (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. (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. (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
JP8037386A 1986-04-08 1986-04-08 基板上の絶縁保護膜の生成法 Pending JPS62237734A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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