JPH0212916A - 半導体超集積回路用硼素含有及び/又は燐含有珪酸ガラス層の製法 - Google Patents
半導体超集積回路用硼素含有及び/又は燐含有珪酸ガラス層の製法Info
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- H10P14/6922—Inorganic materials composed of oxides, glassy oxides or oxide-based glasses containing silicon the material containing Si, O and at least one of H, N, C, F or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC
- H10P14/6923—Inorganic materials composed of oxides, glassy oxides or oxide-based glasses containing silicon the material containing Si, O and at least one of H, N, C, F or other non-metal elements, e.g. SiOC, SiOC:H or SiONC the material being boron or phosphorus doped silicon oxides, e.g. BPSG, BSG or PSG
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、硼珪酸ガラス層、燐珪酸ガラス層、燐化硼珪
酸ガラス層又は砒化硼珪酸ガラス層のような、導電路面
間の絶縁層として及び/又は不活性化層として及び/又
はシリコン基板中にドーピング域を作るための拡散源と
して半導体超集積回路の製造に際して使用されるような
硼素含有及び/又は燐含有SiO2層を気相から、これ
らの元素を含む異素有機化合物の分解後に析出させるこ
〔従来の技術〕 硼素及び/又は燐含有珪酸ガラス層はマイクロエレクト
ロニクス分野において多方面に使用されている。この場
合例えば4M−DRAMのように超集積回路の完成品に
おける実装密度が一層高められる傾向は、これらの層の
特性に新たな要件を設定する。
酸ガラス層又は砒化硼珪酸ガラス層のような、導電路面
間の絶縁層として及び/又は不活性化層として及び/又
はシリコン基板中にドーピング域を作るための拡散源と
して半導体超集積回路の製造に際して使用されるような
硼素含有及び/又は燐含有SiO2層を気相から、これ
らの元素を含む異素有機化合物の分解後に析出させるこ
〔従来の技術〕 硼素及び/又は燐含有珪酸ガラス層はマイクロエレクト
ロニクス分野において多方面に使用されている。この場
合例えば4M−DRAMのように超集積回路の完成品に
おける実装密度が一層高められる傾向は、これらの層の
特性に新たな要件を設定する。
硼珪酸ガラス層は例えばDRAM用溝コンデンサを製造
する際のpドーピング用固体拡散源として、半導体基板
にエツチングされた溝(トレンチ)の側壁及び底部に特
定のドーピングを形成するために使用される0例えば4
M−DRAM又は16M−DRAMのような超集積DR
AM記憶装置は、高い縦横比a(a−深さと直径の比率
)を有するいわゆるトレンチセル(コンデンサメモリセ
ル)により実現される。更に詳細にはベラカー(E。
する際のpドーピング用固体拡散源として、半導体基板
にエツチングされた溝(トレンチ)の側壁及び底部に特
定のドーピングを形成するために使用される0例えば4
M−DRAM又は16M−DRAMのような超集積DR
AM記憶装置は、高い縦横比a(a−深さと直径の比率
)を有するいわゆるトレンチセル(コンデンサメモリセ
ル)により実現される。更に詳細にはベラカー(E。
S、 Becker)及びレール(S、R6hl)の報
告書rECSエクステンプイド・アブストラクッ(Ex
tended Abs、tracts) J 86 2
.1986年、第394/395頁に記載されている。
告書rECSエクステンプイド・アブストラクッ(Ex
tended Abs、tracts) J 86 2
.1986年、第394/395頁に記載されている。
特にトレンチセルを使用することによって、各セルを可
能な限り狭い間隔で互いに配置し得る場合にはその表面
を効果的に利用することができ、従って一層高い集積密
度が得られる。可能な最小間隔は主として以下の大きさ
に左右される。
能な限り狭い間隔で互いに配置し得る場合にはその表面
を効果的に利用することができ、従って一層高い集積密
度が得られる。可能な最小間隔は主として以下の大きさ
に左右される。
a) セルの深さ(又は縦横比a)
b)p基板ドーピング(硼素ドーピング)c)n”浸透
の深さx、及び表面濃度cs(HICドーピングが既存
の場合砒素ドーピング−コンデンサ(プレーナ一部分)
へのトランジスタの接触) トレンチセルの緊密なバッキングにより電気特性が劣化
しないようにするには、P基板ドーピング(硼素)をセ
ル領域に限定し、またno ドーピング(砒素)は高い
表面濃度で、しかし僅かな浸透深さでトレンチを囲むこ
とが重要である(欧州特許出願公開第87118186
号明細書参照)。
の深さx、及び表面濃度cs(HICドーピングが既存
の場合砒素ドーピング−コンデンサ(プレーナ一部分)
へのトランジスタの接触) トレンチセルの緊密なバッキングにより電気特性が劣化
しないようにするには、P基板ドーピング(硼素)をセ
ル領域に限定し、またno ドーピング(砒素)は高い
表面濃度で、しかし僅かな浸透深さでトレンチを囲むこ
とが重要である(欧州特許出願公開第87118186
号明細書参照)。
この状態は有利には、ドーピング材をトレンチ内に析出
された補助層からシリコン基板材中に拡散導入すること
によって得ることができる。この場合析出された補助層
はドーピング材を極めて高い濃度で含むことから、気相
からのドーピング(注入)の場合のようにシリコン中に
部分的な濃度変化をもたらすことはない。
された補助層からシリコン基板材中に拡散導入すること
によって得ることができる。この場合析出された補助層
はドーピング材を極めて高い濃度で含むことから、気相
からのドーピング(注入)の場合のようにシリコン中に
部分的な濃度変化をもたらすことはない。
セル領域内で必要とされる高い硼素ドーピングは従来い
わゆるp槽技術(引続き拡散工程を伴う硼素注入法)に
よって行われてきた。しかしこの方法は以下の欠点を有
する。
わゆるp槽技術(引続き拡散工程を伴う硼素注入法)に
よって行われてきた。しかしこの方法は以下の欠点を有
する。
a)硼素ドープされた領域を特定するために、数種のマ
スク及びそれに相応する一連の工程を有する独自のフォ
ト技術が必要とされる。
スク及びそれに相応する一連の工程を有する独自のフォ
ト技術が必要とされる。
b) 必要とされる大きな槽の深さ(約600nm)を
得るために、−時的に強力な高温工程が必要となる。こ
の拡散工程にもかかわらず硼素濃度は例えばトレンチセ
ルの一層深い範囲内では減少し、これはセルの間隔を縮
めた場合コンデンサの容量及びその漏れ電流に対する感
性に好ましくない影響を及ぼす。
得るために、−時的に強力な高温工程が必要となる。こ
の拡散工程にもかかわらず硼素濃度は例えばトレンチセ
ルの一層深い範囲内では減少し、これはセルの間隔を縮
めた場合コンデンサの容量及びその漏れ電流に対する感
性に好ましくない影響を及ぼす。
c)p槽内にあるトランジスタは周辺のトランジスタと
異なった電気特性を示し、付加的に最適化しなければな
らない、セル領域の範囲内におけるp/n容量は高く、
p/n破壊電圧は低い(欧州特許出願公開第02596
05号明細書参照)。
異なった電気特性を示し、付加的に最適化しなければな
らない、セル領域の範囲内におけるp/n容量は高く、
p/n破壊電圧は低い(欧州特許出願公開第02596
05号明細書参照)。
DRAM用溝コンデンサに対する硼珪酸ガラス層を製造
する方法は例えば欧州特許出願公開第0259605号
明細書から公知である。
する方法は例えば欧州特許出願公開第0259605号
明細書から公知である。
燐珪酸ガラス層は、例えば低い誘電率により種々の金属
化平面間の絶縁層として又は半導体超集積回路における
不活性化層として使用することができる。燐珪酸ガラス
層は不活性化層として特に機械的な保護を提供し、Na
+のような移動性イオン又は他のアルカリ類に対するい
わゆるゲッタ材として作用する。燐珪酸ガラス層は他の
使用可能性としてn3固体拡散源として使用することも
できる。
化平面間の絶縁層として又は半導体超集積回路における
不活性化層として使用することができる。燐珪酸ガラス
層は不活性化層として特に機械的な保護を提供し、Na
+のような移動性イオン又は他のアルカリ類に対するい
わゆるゲッタ材として作用する。燐珪酸ガラス層は他の
使用可能性としてn3固体拡散源として使用することも
できる。
燐珪酸ガラス層の低温析出は有利にはシラン及びホスフ
ァンを酸素で酸化することにより得ることができる。そ
の際以下の方法が回部である。
ァンを酸素で酸化することにより得ることができる。そ
の際以下の方法が回部である。
1、 大気圧化学蒸着法(APCVD)Z 低圧化学
蒸着法(LPGVD) 3、 プラズマ化学蒸着法(PECVD)シラン及びホ
スファンの酸化による二成分燐珪酸ガラスの低温CVD
析出法(約450℃での)は、こうして得られた層が稜
部分で薄く被覆されており、層厚が一定せず、また固体
拡散源として使用するために製造される場合ドーピング
材が不均一に配分されているという欠点を有する。更に
この層はデバイスの収率を減少させるいわゆる跳躍部を
有する可能性がある。アレクセビーバ(Z。
蒸着法(LPGVD) 3、 プラズマ化学蒸着法(PECVD)シラン及びホ
スファンの酸化による二成分燐珪酸ガラスの低温CVD
析出法(約450℃での)は、こうして得られた層が稜
部分で薄く被覆されており、層厚が一定せず、また固体
拡散源として使用するために製造される場合ドーピング
材が不均一に配分されているという欠点を有する。更に
この層はデバイスの収率を減少させるいわゆる跳躍部を
有する可能性がある。アレクセビーバ(Z。
J、 Alexevieva)その他の論文「スイン・
ソリッド・フィルムズ(Thin 5olid Fil
ms) J 140 (1986年)、第269〜27
6真から、PECVD法による燐珪酸ガラス層の製造に
関する詳細を知ることができる。更にシオヤ(Y、 5
hioya )その他の論文「ジャーナル・オブ・デイ
・エレクトロケミカル・ソサイエティ(Journal
of the EIectrochemical 5
ociety) J第133巻、阻9(1986年)、
第1943〜1950頁に記載されている種々の製造方
法を参照することができる。
ソリッド・フィルムズ(Thin 5olid Fil
ms) J 140 (1986年)、第269〜27
6真から、PECVD法による燐珪酸ガラス層の製造に
関する詳細を知ることができる。更にシオヤ(Y、 5
hioya )その他の論文「ジャーナル・オブ・デイ
・エレクトロケミカル・ソサイエティ(Journal
of the EIectrochemical 5
ociety) J第133巻、阻9(1986年)、
第1943〜1950頁に記載されている種々の製造方
法を参照することができる。
燐化硼珪酸ガラス層は特に配線面例えばアルミニウム導
電路間の絶縁層として使用される。絶縁酸化物は、その
上に構造化すべきアルミニウム導電路面として高い均一
性(サブミクロンリソグラフィーの浅い焦点深度)を保
証するために、可能なかぎり均一に作用する必要がある
。いわゆる多層配線の場合この絶縁酸化物は、アルミニ
ウムの変1ff(個々の微結晶の有利な成長である“負
圧(htI 1ock)″)を阻止するために、できる
だけ低い温度で第1のアルミニウム平面上に析出されな
ければならない。その温度限界はアルミニウムの特性に
基づき、温度の作用時間に応じて300〜450℃に限
定される。ここで硼珪酸ガラスとして使用される絶縁酸
化物は平面化特性並びに絶縁化特性を合わせもつもので
なければならない。更に詳しくはベラカー(F、 S、
Becker)その他の報告書rJ、Vac、 Sc
i、 Technol、、1第4巻(3)、1986年
、第732〜744頁から明らかである。
電路間の絶縁層として使用される。絶縁酸化物は、その
上に構造化すべきアルミニウム導電路面として高い均一
性(サブミクロンリソグラフィーの浅い焦点深度)を保
証するために、可能なかぎり均一に作用する必要がある
。いわゆる多層配線の場合この絶縁酸化物は、アルミニ
ウムの変1ff(個々の微結晶の有利な成長である“負
圧(htI 1ock)″)を阻止するために、できる
だけ低い温度で第1のアルミニウム平面上に析出されな
ければならない。その温度限界はアルミニウムの特性に
基づき、温度の作用時間に応じて300〜450℃に限
定される。ここで硼珪酸ガラスとして使用される絶縁酸
化物は平面化特性並びに絶縁化特性を合わせもつもので
なければならない。更に詳しくはベラカー(F、 S、
Becker)その他の報告書rJ、Vac、 Sc
i、 Technol、、1第4巻(3)、1986年
、第732〜744頁から明らかである。
燐化硼珪酸ガラスの低温析出法には従来次のような方法
がある。
がある。
a) シラン、ボラン、ホスファン及び酸素の使用下に
おけるAPCVD b) シラン及び酸素プラズマでか又はテトラエチルオ
ルトシリケート及びオゾンプラズマでのPCVD C) 例えばテトラエチルオルトシリケート及びトリメ
チルボレート及びフォスフアン/酸素又はトリエチルフ
ォスフェートを用いての煙管炉内でのLPGVD これらの方法は以下の欠点を有する。
おけるAPCVD b) シラン及び酸素プラズマでか又はテトラエチルオ
ルトシリケート及びオゾンプラズマでのPCVD C) 例えばテトラエチルオルトシリケート及びトリメ
チルボレート及びフォスフアン/酸素又はトリエチルフ
ォスフェートを用いての煙管炉内でのLPGVD これらの方法は以下の欠点を有する。
a)に関して:
1、危険性及び極めて毒性のあるガス、すなわちシラン
、ボラン及びホスファンを使用すること。
、ボラン及びホスファンを使用すること。
2、 析出された燐化硼珪酸ガラスは、例えば再凝縮す
ることによって一定時間以上最低限の安定性を保証しま
た燐化硼珪酸ガラスを流動化するために、更に熱処理し
なければならない。この凝縮工程又は流動化工程は80
0〜1000℃の温度で実施され、従って絶縁酸化物の
使用可能性は、デバイス上にまだアルミニウム導電路面
が施されていない製造段階に限定される。
ることによって一定時間以上最低限の安定性を保証しま
た燐化硼珪酸ガラスを流動化するために、更に熱処理し
なければならない。この凝縮工程又は流動化工程は80
0〜1000℃の温度で実施され、従って絶縁酸化物の
使用可能性は、デバイス上にまだアルミニウム導電路面
が施されていない製造段階に限定される。
b)に関して:
使用されたオゾンによる弊害を除く問題。
C)に関して:
1、 例えばテトラエチルオルトシリケート及び例えば
トリメチルボレート及びフォスフアン/酸素又は例えば
トリエチルホスフェートを用いていわゆる煙管炉内で燐
化硼珪酸ガラスを析出する処理は700 ’C前後の温
度で実施され、また絶縁酸化物の使用可能性を、デバイ
ス上に未だアルミニウム導電路面が施されていない製造
段階に制限する。
トリメチルボレート及びフォスフアン/酸素又は例えば
トリエチルホスフェートを用いていわゆる煙管炉内で燐
化硼珪酸ガラスを析出する処理は700 ’C前後の温
度で実施され、また絶縁酸化物の使用可能性を、デバイ
ス上に未だアルミニウム導電路面が施されていない製造
段階に制限する。
2、トリメチルボレート(極めて高い蒸発圧を有する液
体)の再生可能な蒸発処理は著しく費用が嵩む。
体)の再生可能な蒸発処理は著しく費用が嵩む。
3、燐化硼珪酸ガラス層及びまた硼珪酸ガラス層をLP
CVD法で製造するため、欧州特許出願公開第0204
182号明細書から明らかなように、析出処理を有機の
珪素並びに硼素化合物を用いて実施する。このため個々
の成分を異なる蒸発器系からLPCV、D装置に供給し
なければならない、このことは装置を複雑化しく多数の
導管、必要な空間、ガス流の制御、気密性)及びこの処
理を実施するに際しての困難性(SJI整、ガス混合物
の配合、蒸気圧の修正、濃度の変動、できれば100%
の稜部被覆の達成)を高める。
CVD法で製造するため、欧州特許出願公開第0204
182号明細書から明らかなように、析出処理を有機の
珪素並びに硼素化合物を用いて実施する。このため個々
の成分を異なる蒸発器系からLPCV、D装置に供給し
なければならない、このことは装置を複雑化しく多数の
導管、必要な空間、ガス流の制御、気密性)及びこの処
理を実施するに際しての困難性(SJI整、ガス混合物
の配合、蒸気圧の修正、濃度の変動、できれば100%
の稜部被覆の達成)を高める。
上記のすべての方法において硼素及び燐濃度の制御は単
に処理条件(例えば析出温度、プロセス圧、ガス流量、
蒸発器の温度又は類似のもの)を変えることによって可
能である。
に処理条件(例えば析出温度、プロセス圧、ガス流量、
蒸発器の温度又は類似のもの)を変えることによって可
能である。
砒化硼珪酸ガラス層は例えばコンデンサ内にn゛電極つ
くるための砒素用固体物質拡散源として、又は硼素及び
砒素用の同時拡散源として使用することができる。半導
体工業でのトランジスタの製造に際しては、トランジス
タの各領域(ベース、ゲート、エミッタ、コレクタ)に
おける硼素及び砒素の目標プロフィル(高い濃度、鮮明
なpn接合)を達成させるために、拡散工程を伴う高価
な注入法が使用される。更に例えば珪化コバルト、珪化
タンタル又は珪化タングステンのような珪化物を施すこ
と、またこれらの物質をイオン注入法でドーピングする
こと、及び次の拡散工程でドーピング材である砒素及び
硼素をシリコン基板に打ち込むことも可能である。
くるための砒素用固体物質拡散源として、又は硼素及び
砒素用の同時拡散源として使用することができる。半導
体工業でのトランジスタの製造に際しては、トランジス
タの各領域(ベース、ゲート、エミッタ、コレクタ)に
おける硼素及び砒素の目標プロフィル(高い濃度、鮮明
なpn接合)を達成させるために、拡散工程を伴う高価
な注入法が使用される。更に例えば珪化コバルト、珪化
タンタル又は珪化タングステンのような珪化物を施すこ
と、またこれらの物質をイオン注入法でドーピングする
こと、及び次の拡散工程でドーピング材である砒素及び
硼素をシリコン基板に打ち込むことも可能である。
半導体技術においてコンデンサを製造する場合、P槽(
硼素)を得るためにいわゆるp槽技術を使用する。n″
電極砒素)を得るためには、p槽の形成後砒素珪酸ガラ
スを析出させ、これから次の拡散工程で砒素を前記の表
面濃度及び浸透深さでシリコン基板内に打ち込む。
硼素)を得るためにいわゆるp槽技術を使用する。n″
電極砒素)を得るためには、p槽の形成後砒素珪酸ガラ
スを析出させ、これから次の拡散工程で砒素を前記の表
面濃度及び浸透深さでシリコン基板内に打ち込む。
例えば砒素−水素又は三塩化砒素で析出された高い砒素
出発濃度を有する砒素珪酸ガラス層が、例えばコンデン
サにおけるn0電極を製造するために又はトランジスタ
の製造に際しての砒素拡散処理のために高温工程に曝さ
れた場合、この高温工程で砒素珪酸ガラス中の微結晶成
分は分離する可能性がある。この微結晶域(結晶子)は
半導体表面上に点状の障害物を形成する可能性を有し、
この場合半導体デバイス又は超集積回路の収率は低下す
ることになる。以後の熱処理のパラメータ(温度、時間
及び環境)及び砒素珪酸ガラス中の砒素濃度に左右され
る砒素珪酸ガラスからの砒素拡散に際して結晶が生じる
のを回避するために、砒素珪酸ガラスに少量の硼素骨を
混合することもできる。三成分の混合珪酸ガラス、すな
わち砒化硼珪酸ガラスを形成する場合、埋込まれた酸化
硼素(Bg os )はガラス形成材として作用し、従
って結晶子の形成を阻止する。
出発濃度を有する砒素珪酸ガラス層が、例えばコンデン
サにおけるn0電極を製造するために又はトランジスタ
の製造に際しての砒素拡散処理のために高温工程に曝さ
れた場合、この高温工程で砒素珪酸ガラス中の微結晶成
分は分離する可能性がある。この微結晶域(結晶子)は
半導体表面上に点状の障害物を形成する可能性を有し、
この場合半導体デバイス又は超集積回路の収率は低下す
ることになる。以後の熱処理のパラメータ(温度、時間
及び環境)及び砒素珪酸ガラス中の砒素濃度に左右され
る砒素珪酸ガラスからの砒素拡散に際して結晶が生じる
のを回避するために、砒素珪酸ガラスに少量の硼素骨を
混合することもできる。三成分の混合珪酸ガラス、すな
わち砒化硼珪酸ガラスを形成する場合、埋込まれた酸化
硼素(Bg os )はガラス形成材として作用し、従
って結晶子の形成を阻止する。
従って本発明の課題は以下の可能性を達成し得る方法を
提供することにある。
提供することにある。
1、 特に溝状コンデンサを有するDRAMの製造に際
して、超集積回路に拡散源として硼珪酸ガラスを製造す
るための硼珪酸ガラス層の析出。
して、超集積回路に拡散源として硼珪酸ガラスを製造す
るための硼珪酸ガラス層の析出。
2、 n3拡散源として又は金属間層として又は不活性
化層として通している燐珪酸ガラス層の析出。
化層として通している燐珪酸ガラス層の析出。
3、 アルミニウム導電路間の絶縁酸化物として使用す
ることのできる、低温での燐化硼珪酸ガラス層の析出。
ることのできる、低温での燐化硼珪酸ガラス層の析出。
4、 コンデンサ中にn′″電極をつくるための砒素用
拡散源として適している、硼素により安定化された砒素
珪酸ガラスを有する砒化硼珪酸ガラス層の析出。
拡散源として適している、硼素により安定化された砒素
珪酸ガラスを有する砒化硼珪酸ガラス層の析出。
5、硼素及び砒素用の同時拡散源として使用可節の砒化
硼珪酸ガラス層の析出。
硼珪酸ガラス層の析出。
この課題は本発明によれば冒頭に記載した形式の方法に
おいて、分解のために硼素原子及び/又は燐原子、珪素
原子及び酸素原子を予め与えられた割合で含有する興業
有機化合物を使用し、また分解を熱的に又は化合物をt
磁交流界中で励起して実施することによって解決される
。
おいて、分解のために硼素原子及び/又は燐原子、珪素
原子及び酸素原子を予め与えられた割合で含有する興業
有機化合物を使用し、また分解を熱的に又は化合物をt
磁交流界中で励起して実施することによって解決される
。
本発明の1実施B様では、硼素含有5iCh層を製造す
るために5L−B−0興業有機化合物として構造式+
(Rs S io) x B (’式中R=水素、ア
リール、アルキル又はアリル〕の化合物、有利にはトリ
ストリメチルシリルボレー) (B (O3i (CH
s ) s )を使用する。
るために5L−B−0興業有機化合物として構造式+
(Rs S io) x B (’式中R=水素、ア
リール、アルキル又はアリル〕の化合物、有利にはトリ
ストリメチルシリルボレー) (B (O3i (CH
s ) s )を使用する。
拡散源として使用する、硼素及び/又は燐及び砒素含有
珪酸ガラス層を製造するために、分子中に硼素原子及び
/又は燐原子、珪素原子及び酸素原子を含む化合物の他
に有機の砒素化合物を分解することも本発明の枠内にあ
る。
珪酸ガラス層を製造するために、分子中に硼素原子及び
/又は燐原子、珪素原子及び酸素原子を含む化合物の他
に有機の砒素化合物を分解することも本発明の枠内にあ
る。
本発明の他の実施態様、特に他の物質並びに本発明によ
る方法を溝状コンデンサメモリセルを製造するために使
用することに関しては請求項2以下に示されている。
る方法を溝状コンデンサメモリセルを製造するために使
用することに関しては請求項2以下に示されている。
本発明に基づく方法によって、硼素、燐或は硼素+砒素
又は燐用拡散源を簡単な方法で必要とされる箇所に製造
することが可能となる。硼素含有SiO2層の析出は低
温で、例えば250〜800°Cの範囲で行うことがで
きる。この場合分解は純粋な熱分解法によるか又は分子
を電磁交番磁界(PECVD)中で励起することによっ
て行われる。PECVD法の場合分解は穏やかな熱励起
により補助することもできる。析出すべき層(硼素珪酸
ガラス、燐化硼珪酸ガラス、砒化硼珪酸ガラス)の珪素
−硼素比率並びに析出すべき層の珪素燐比率は珪素−酸
素−硼素(燐)成分を適当に選択することによってまた
珪素における置換基Rを変更することによって限定的に
調整することができる。
又は燐用拡散源を簡単な方法で必要とされる箇所に製造
することが可能となる。硼素含有SiO2層の析出は低
温で、例えば250〜800°Cの範囲で行うことがで
きる。この場合分解は純粋な熱分解法によるか又は分子
を電磁交番磁界(PECVD)中で励起することによっ
て行われる。PECVD法の場合分解は穏やかな熱励起
により補助することもできる。析出すべき層(硼素珪酸
ガラス、燐化硼珪酸ガラス、砒化硼珪酸ガラス)の珪素
−硼素比率並びに析出すべき層の珪素燐比率は珪素−酸
素−硼素(燐)成分を適当に選択することによってまた
珪素における置換基Rを変更することによって限定的に
調整することができる。
析出は珪素及び酸素並びに硼素及び/又は燐を前記の比
率で含存している化合物(これは5iO−B−(P)化
合物と表される)を使用することによって行われる。
率で含存している化合物(これは5iO−B−(P)化
合物と表される)を使用することによって行われる。
使用される物質群は以下の通りである。
1.5i−0−B化合物:
1、 (Rs S i O) s B C式中R=H
,アルキル、シクロアルキル又はアリール)、 例えば B O5i(CHs)s \ 0−3 I (CHs)s (式中R=CHs )。
,アルキル、シクロアルキル又はアリール)、 例えば B O5i(CHs)s \ 0−3 I (CHs)s (式中R=CHs )。
2、 (OBO3i Rs ) s (式中R=H,
7/L/キルシクロアルキル又はアリール〕、 例えば O5i(CHs)z 3、 (R3S i O)□ B−0−3t(Rz−B
(O3iRz )! C式中R=H。
7/L/キルシクロアルキル又はアリール〕、 例えば O5i(CHs)z 3、 (R3S i O)□ B−0−3t(Rz−B
(O3iRz )! C式中R=H。
ル、シクロアルキル又はアリール〕、
例えば
) −〇
アルキ
〔式中R=Ct Hs ] −
4、(Rs 5iO)z B−0−B (O3i
Rs )!〔式中R−H,アルキル、シクロアルキル又
はアリール〕、 例えば 〔式中R=ct H% )。
Rs )!〔式中R−H,アルキル、シクロアルキル又
はアリール〕、 例えば 〔式中R=ct H% )。
この場合析出すべき層(BSG i BPSG)の珪素
−硼素比率は5i−0−B成分を適当に選択することに
よってまた珪素における基Rを変更することにより限定
して調整することができる。
−硼素比率は5i−0−B成分を適当に選択することに
よってまた珪素における基Rを変更することにより限定
して調整することができる。
I[,5i−0−P化合物:
a) ta酸の誘導体:
1、(Rs 5in)(R゛O)z POC式中R及び
R’−H,アルキル、シクロアルキル又はアリール〕 例えば 0=P−OCR。
R’−H,アルキル、シクロアルキル又はアリール〕 例えば 0=P−OCR。
\。−3i(。R3)3
〔式中R−R’=CH,)。
2、 (Rz S io) ! (R′O) P
OC式中R及びR’=H,アルキル、シクロアルキル又
はアリール〕 例えば 10 CH3 0=P OS t(CHs)i \ O5i(CHz)t 〔式中R=R′=CH,)。
OC式中R及びR’=H,アルキル、シクロアルキル又
はアリール〕 例えば 10 CH3 0=P OS t(CHs)i \ O5i(CHz)t 〔式中R=R′=CH,)。
3、(R35iO)a POC式中R−H、アルキル、
シクロアルキル又はアリール) 例えば 〔式中R−CH,)。
シクロアルキル又はアリール) 例えば 〔式中R−CH,)。
4、 (RO)g PO(O3i (OR′)s
) (式中R及びR′=H,アルキル、シクロア
ルキル又はアリール〕、 例えば OCH。
) (式中R及びR′=H,アルキル、シクロア
ルキル又はアリール〕、 例えば OCH。
0=P O−31(CHi)z
\
CHz
〔式中R=R’ =CH,)。
5、 0P (OR) z (O3i (O3i
R′3)3〔式中R及びR’−H,アルキル、シクロア
ルキル又はアリール〕 例えば 0=P OS 1(O31(CHz)s)s\ CH2 〔式中R=R’=CH,)。
R′3)3〔式中R及びR’−H,アルキル、シクロア
ルキル又はアリール〕 例えば 0=P OS 1(O31(CHz)s)s\ CH2 〔式中R=R’=CH,)。
b) 亜燐酸の誘導体:
1、 (Rs S io) (R’ O) t P
C式中R及びR’ =H,アルキル、シクロアルキル
又はアリール〕 例えば P OCHs \ O5i(CHs)− 〔式中R−R’−CH,)。
C式中R及びR’ =H,アルキル、シクロアルキル
又はアリール〕 例えば P OCHs \ O5i(CHs)− 〔式中R−R’−CH,)。
2、(Rs S i O) z (R′O) P C
式中R及びR′−H,アルキル、シクロアルキル又はア
リール〕、 例えば 100H・ P O5t(CHs)s \ 0−3五(CHs)s 〔式中R=R’ =CH5)。
式中R及びR′−H,アルキル、シクロアルキル又はア
リール〕、 例えば 100H・ P O5t(CHs)s \ 0−3五(CHs)s 〔式中R=R’ =CH5)。
3、 (Rs S IO) s P (式中R=H,
アルキル、シクロアルキル又はアリール〕、 例えば 4゜ p −o−s t(CHz)s \。−3i(。H3)3 (式中R=CH,]。
アルキル、シクロアルキル又はアリール〕、 例えば 4゜ p −o−s t(CHz)s \。−3i(。H3)3 (式中R=CH,]。
(RO) t P (O3i (OR’ ) s
中R及びR’−H,アルキル、シクロアルキル又はアリ
ール〕、 例えば 100H・ P O5i(CHi)3 \。。H3 (式中R=R’ =CH5)。
中R及びR’−H,アルキル、シクロアルキル又はアリ
ール〕、 例えば 100H・ P O5i(CHi)3 \。。H3 (式中R=R’ =CH5)。
5、((RO)、PO)ff SiR’ [式中R及び
R’−H、アルキル、シクロアルキル又は了り−ル〕、 例えば OP (OCzHs)z / CHz S t OP (OCzHs)i\O
P (OCgHs)z 〔式中R−C,H,及びR′=CH,)。
R’−H、アルキル、シクロアルキル又は了り−ル〕、 例えば OP (OCzHs)z / CHz S t OP (OCzHs)i\O
P (OCgHs)z 〔式中R−C,H,及びR′=CH,)。
上記の物質群の各化合物は無毒性でありまた容易に入手
可能である。
可能である。
本発明の他の詳細、特に使用例、並びに析出処理を実施
するのに適した装置に関しては実施例に基づき以下に記
載する。
するのに適した装置に関しては実施例に基づき以下に記
載する。
第1図は、例えば本発明方法によるシリコンからなる半
導体基板ウェハ2が次の実施例1に基づく硼珪酸ガラス
層(詳細には図示されていない)を施す装置を示す断面
図である。この装置は欧州特許出願公開第020418
2号明細書に記載されている装置とは、珪素、酸素及び
硼素原子を含む化合物用の蒸発器が唯1個存在するだけ
でありまたその結果極めて簡単に構成し得る点で異なっ
ている。
導体基板ウェハ2が次の実施例1に基づく硼珪酸ガラス
層(詳細には図示されていない)を施す装置を示す断面
図である。この装置は欧州特許出願公開第020418
2号明細書に記載されている装置とは、珪素、酸素及び
硼素原子を含む化合物用の蒸発器が唯1個存在するだけ
でありまたその結果極めて簡単に構成し得る点で異なっ
ている。
析出装置としては市販の(例えばHeraeus Ca
ntilever)低圧析出炉を使用することができる
0石英保持器として形成され、“ボート”と称されるウ
ェハ保持器1内にあるシリコンウェハ2はスライダ4に
より管状反応器3に導入される。補助ポンプ6、回転ピ
ストンポンプ7及び調整弁8からなるポンプスタンド5
により分離器(フィルタ)9を介して管状反応器3を排
気しく矢印18参照)、その後基板ウェハ2上に施され
る硼珪酸ガラス層の形成に必要なプロセスガスを導入す
る。
ntilever)低圧析出炉を使用することができる
0石英保持器として形成され、“ボート”と称されるウ
ェハ保持器1内にあるシリコンウェハ2はスライダ4に
より管状反応器3に導入される。補助ポンプ6、回転ピ
ストンポンプ7及び調整弁8からなるポンプスタンド5
により分離器(フィルタ)9を介して管状反応器3を排
気しく矢印18参照)、その後基板ウェハ2上に施され
る硼珪酸ガラス層の形成に必要なプロセスガスを導入す
る。
例えばトリストリメチルシリルボレート(TTMB)か
らなるプロセスガスを25〜40℃の温度範囲内にある
蒸発器10内で蒸発させ、反応器3の側面から、基板ウ
ェハ(1,2,4)も導入されている反応器内に送入す
る(矢印19参照)。
らなるプロセスガスを25〜40℃の温度範囲内にある
蒸発器10内で蒸発させ、反応器3の側面から、基板ウ
ェハ(1,2,4)も導入されている反応器内に送入す
る(矢印19参照)。
反応室3内の析出圧は50〜400Paの範囲に調整し
、また析出温度としては例えば800℃を選択する。
、また析出温度としては例えば800℃を選択する。
弁11.12.13.14を有する付加的な連結導管及
び送流器により、窒素(N2)又は酸素(02)を蒸発
器10を通して滴下することもできる。蒸発器10は排
気導管15及び弁16を介してポンプスタンド5と接続
されている。圧力は符号17を付された測定装置バラト
ロン(Baratron)により調整する0図中の符号
を付されていないその他の図形は各導管用の弁を示すも
のである。
び送流器により、窒素(N2)又は酸素(02)を蒸発
器10を通して滴下することもできる。蒸発器10は排
気導管15及び弁16を介してポンプスタンド5と接続
されている。圧力は符号17を付された測定装置バラト
ロン(Baratron)により調整する0図中の符号
を付されていないその他の図形は各導管用の弁を示すも
のである。
第2図は電磁交番磁界での化学蒸着析出(PECVD)
用装置の概略図である0反応室には処置すべき半導体ウ
ェハ21がガス導入域26とサセプタ22との間で半導
体ウェハリフト23−ヒに配置されている。半導体ウェ
ハリフト23の移動は二重矢印20により示されている
0反応室37を排気するため、螺形弁28を介して接続
されている2個の真空ポンプ29が配設されている。電
磁交番磁界を得るためにRF発電機27を使用するが、
この場合反応室の各領域は絶縁体24によって遮蔽され
ている。各液状出発化合物は興業有機硼素成分用蒸発装
置(Bubbler) 32内及び/又は興業有機燐成
分用蒸発装置33内に準備されて、これにはキャリアガ
スとして使用されるヘリウムが供給される。酸素を供給
するためもう1つのガス導管36が設置されている。す
べてのガス導管は貫流量調整器31及び空気圧式調節弁
30を有する0反応室37内の析出温度を調整するため
ランプ又は反射器34を設けるが、これは反応室37中
に存在する配置物を石英窓25を通して照射する。
用装置の概略図である0反応室には処置すべき半導体ウ
ェハ21がガス導入域26とサセプタ22との間で半導
体ウェハリフト23−ヒに配置されている。半導体ウェ
ハリフト23の移動は二重矢印20により示されている
0反応室37を排気するため、螺形弁28を介して接続
されている2個の真空ポンプ29が配設されている。電
磁交番磁界を得るためにRF発電機27を使用するが、
この場合反応室の各領域は絶縁体24によって遮蔽され
ている。各液状出発化合物は興業有機硼素成分用蒸発装
置(Bubbler) 32内及び/又は興業有機燐成
分用蒸発装置33内に準備されて、これにはキャリアガ
スとして使用されるヘリウムが供給される。酸素を供給
するためもう1つのガス導管36が設置されている。す
べてのガス導管は貫流量調整器31及び空気圧式調節弁
30を有する0反応室37内の析出温度を調整するため
ランプ又は反射器34を設けるが、これは反応室37中
に存在する配置物を石英窓25を通して照射する。
ス】111
硼珪酸ガラスの製造
次に記載する方法を本発明により実施した場合、例えば
バラクタ界(Varaktorfeld)の領域に限定
されるシリコン基板の自己調整硼素ドーピングを得るこ
とができ、またこのドーピング材の形状をセルの深さと
は無関係に規定されたように調整することができる。p
槽注入複合体の代わりに例えばトレンチセルの異方性エ
ツチング後、これを硼素ドープされたSiO□層(以後
硼珪酸ガラスという)で予め規定されたドーピング材濃
度及び層厚で被覆する0例えばトレンチセル壁を均一に
ドーピングするには硼珪素ガラスが70%〜100%の
稜部被覆を有することが重要であることから、硼珪酸ガ
ラスは前記の珪素−酸素−硼素化合物の1種、例えばト
リストリメチルシリルボレートを分解することによって
製造する。第1図に示した慣用のLPGVD加熱壁反応
器内で、使用した5i−0−B化合物及び珪素での置換
基Rとの関連において200〜800℃でまたプロセス
圧50〜400Paで層を施す、この場合出発化合物の
分解は熱分解法で行う、有機5t−0−B化合物の蒸気
は反応器の管入口から導入する。硼珪酸ガラスの硼素ド
ーピングの高さは5i−0−B化合物を予め与え、珪素
置換基Rを変えることによって並びに処理パラメータ例
えば蒸発器温度、キャリアガス量(窒素又は酸素)、プ
ロセス圧又は析出温度を変えることによって調整するこ
とができる0代表的な蒸発器温度は使用した5i−0−
B化合物との関連において25〜90°Cである。
バラクタ界(Varaktorfeld)の領域に限定
されるシリコン基板の自己調整硼素ドーピングを得るこ
とができ、またこのドーピング材の形状をセルの深さと
は無関係に規定されたように調整することができる。p
槽注入複合体の代わりに例えばトレンチセルの異方性エ
ツチング後、これを硼素ドープされたSiO□層(以後
硼珪酸ガラスという)で予め規定されたドーピング材濃
度及び層厚で被覆する0例えばトレンチセル壁を均一に
ドーピングするには硼珪素ガラスが70%〜100%の
稜部被覆を有することが重要であることから、硼珪酸ガ
ラスは前記の珪素−酸素−硼素化合物の1種、例えばト
リストリメチルシリルボレートを分解することによって
製造する。第1図に示した慣用のLPGVD加熱壁反応
器内で、使用した5i−0−B化合物及び珪素での置換
基Rとの関連において200〜800℃でまたプロセス
圧50〜400Paで層を施す、この場合出発化合物の
分解は熱分解法で行う、有機5t−0−B化合物の蒸気
は反応器の管入口から導入する。硼珪酸ガラスの硼素ド
ーピングの高さは5i−0−B化合物を予め与え、珪素
置換基Rを変えることによって並びに処理パラメータ例
えば蒸発器温度、キャリアガス量(窒素又は酸素)、プ
ロセス圧又は析出温度を変えることによって調整するこ
とができる0代表的な蒸発器温度は使用した5i−0−
B化合物との関連において25〜90°Cである。
第2図に示した慣用のPECVD反応器内で硼珪酸ガラ
ス層を製造する場合、電磁交番磁界中で意図した励起に
より出発化合物を分解させる0層は使用した5t−0−
B化合物及び珪素での置換基Rとの関連において350
〜450℃でまたプロセス圧0.8〜1.3 k P
aで施す、この場合有機5i−0−B化合物はキャリア
ガス35(例えばヘリウム)を用いて蒸発装置32から
反応室37に導入する。硼素ドーピングの高さはこのL
PCVD法の場合処理パラメータを変えることによって
調整することができる。
ス層を製造する場合、電磁交番磁界中で意図した励起に
より出発化合物を分解させる0層は使用した5t−0−
B化合物及び珪素での置換基Rとの関連において350
〜450℃でまたプロセス圧0.8〜1.3 k P
aで施す、この場合有機5i−0−B化合物はキャリア
ガス35(例えばヘリウム)を用いて蒸発装置32から
反応室37に導入する。硼素ドーピングの高さはこのL
PCVD法の場合処理パラメータを変えることによって
調整することができる。
代表的な処理パラメータ
蒸発器温度:25〜35℃
キャリアガス量(He ) : 100〜500sec
m酸素量:10〜300sccm RF出カニ400〜700W 電極間隔:0.3〜0.6 am プロセス圧+ 0.8〜1.3 k P a析出温度:
350〜450℃。
m酸素量:10〜300sccm RF出カニ400〜700W 電極間隔:0.3〜0.6 am プロセス圧+ 0.8〜1.3 k P a析出温度:
350〜450℃。
代表的な厚さ200〜400 nmを有する硼珪酸ガラ
ス層を析出させた後、次の850〜1050″Cの範囲
での高温工程で又は900−1140℃の範囲での急速
光徐冷(ROA)(10〜240秒)によって、硼素を
硼珪酸ガラス層からシリコン基板に打ち込む、この場合
基板中の硼素濃度は硼珪酸ガラス中の硼素含有量を介し
て並びに打ち込み工程中の温度、時間及び環境を介して
制御することができる。
ス層を析出させた後、次の850〜1050″Cの範囲
での高温工程で又は900−1140℃の範囲での急速
光徐冷(ROA)(10〜240秒)によって、硼素を
硼珪酸ガラス層からシリコン基板に打ち込む、この場合
基板中の硼素濃度は硼珪酸ガラス中の硼素含有量を介し
て並びに打ち込み工程中の温度、時間及び環境を介して
制御することができる。
熱処理による硼素拡散の代表的なパラメータは次の通り
である。
である。
a)硼珪酸ガラス層の硼素含有量0.5−6重量%b)
温度850〜1050℃ C)熱処理時間20分〜2時間 d)窒素又はアルゴン雰囲気、特定の比率での窒素と酸
素との混合物、水蒸気。
温度850〜1050℃ C)熱処理時間20分〜2時間 d)窒素又はアルゴン雰囲気、特定の比率での窒素と酸
素との混合物、水蒸気。
ROAによる硼素拡散の代表的なパラメータは次の通り
である。
である。
a) BSGFiの硼素含有量0.5〜6重量%b)
温度900〜1150°C C) 熱処理時間10〜240秒 d) N、又はAr雰囲気、特定の比率でのN、と0
!との混合物、水蒸気。
温度900〜1150°C C) 熱処理時間10〜240秒 d) N、又はAr雰囲気、特定の比率でのN、と0
!との混合物、水蒸気。
硼素拡散工程に引続き、例えば緩衝弗化水素酸のような
珪素に対して高い選択性を有する腐食液により硼珪酸ガ
ラスを除去する。
珪素に対して高い選択性を有する腐食液により硼珪酸ガ
ラスを除去する。
大立回l
燐珪酸ガラスの製造
次に記載する方法を本発明により実施することによって
、超集積構成素子を不活性化する層を製造することがで
きる0層は慣用のPECVD反応器(第2図参照)中で
350〜450℃の範囲で、珪素に対する燐の割合が高
い5t−0−P化合物、例えばトリス(トリエチルシリ
ル)ホスフェートを使用してプロセス圧0.8〜1.3
k P aで施す。
、超集積構成素子を不活性化する層を製造することがで
きる0層は慣用のPECVD反応器(第2図参照)中で
350〜450℃の範囲で、珪素に対する燐の割合が高
い5t−0−P化合物、例えばトリス(トリエチルシリ
ル)ホスフェートを使用してプロセス圧0.8〜1.3
k P aで施す。
5i−0−P化合物の興業有機蒸気はキャリアガス35
を用いて反応室37に導入する(100〜500scc
s He)s P2O層の燐含有量は代表的には5〜
lO重量%であり、5i−0−P化合物を予め与えるこ
とによって、また珪素の基Rを変えることによって並び
に処理パラメータを変更することによって制御すること
ができる。
を用いて反応室37に導入する(100〜500scc
s He)s P2O層の燐含有量は代表的には5〜
lO重量%であり、5i−0−P化合物を予め与えるこ
とによって、また珪素の基Rを変えることによって並び
に処理パラメータを変更することによって制御すること
ができる。
代表的な処理パラメータ
析出温度:350〜450°C
プロセス圧20.8〜1.3 k P a蒸発器温度:
5i−0−P化合物に対して25〜45℃ キャリアガス量! 100〜500sccs+ He
O1量=10〜3005ecs+ RF出カニ300〜700W 電極間隔:0.3〜0.6C11゜ 叉旌五1 燐化硼珪酸ガラスの製造 次に記載する方法を本発明により実施した場合、燐化硼
珪酸ガラス層を300〜450°Cの温度で析出させる
ことができる。従来使用されてきた方法の代わりに、燐
化硼珪酸ガラスは電磁交番磁界中で分解することによっ
てか又は5t−0−B化合物例えばトリス(トリメチル
シリル)ボレート及び異常有機燐化合物例えばトリエチ
ルホスファイトを熱分解することによって製造する。
5i−0−P化合物に対して25〜45℃ キャリアガス量! 100〜500sccs+ He
O1量=10〜3005ecs+ RF出カニ300〜700W 電極間隔:0.3〜0.6C11゜ 叉旌五1 燐化硼珪酸ガラスの製造 次に記載する方法を本発明により実施した場合、燐化硼
珪酸ガラス層を300〜450°Cの温度で析出させる
ことができる。従来使用されてきた方法の代わりに、燐
化硼珪酸ガラスは電磁交番磁界中で分解することによっ
てか又は5t−0−B化合物例えばトリス(トリメチル
シリル)ボレート及び異常有機燐化合物例えばトリエチ
ルホスファイトを熱分解することによって製造する。
この場合次の組み合わせが可能である。
1.5t−0−B化合物(例えばトリス(トリメチルシ
リル)ボレート)十興業有機燐化合物(例えばトリメチ
ルホスファイト) 2.5t−0−P化合物(例えばトリス(トリメチルシ
リル)ホスフェート)十興業有機硼素化合物(例えばト
リメチルボレート) 3.5t−0−P化合物(例えばトリス(トリメチルシ
リル)ホスフェート) +S l −0−B化合物(例
えばトリス(トリメチルシリル)ボレート)。
リル)ボレート)十興業有機燐化合物(例えばトリメチ
ルホスファイト) 2.5t−0−P化合物(例えばトリス(トリメチルシ
リル)ホスフェート)十興業有機硼素化合物(例えばト
リメチルボレート) 3.5t−0−P化合物(例えばトリス(トリメチルシ
リル)ホスフェート) +S l −0−B化合物(例
えばトリス(トリメチルシリル)ボレート)。
慣用のLPGVD加熱壁反応器(第1図参照)中での燐
化硼珪酸ガラス層を施す処理を、300〜450°Cの
温度範囲でプロセス圧50〜100Paで行う、この場
合興業有機5L−0−B化合物及び翼素有機燐化合物は
反応器の管入口部から導入する。析出された燐化硼珪酸
ガラス層の硼素ドーピングの高さは5l−0−B化合物
を適当に選択することによって予め規定することができ
、燐ドーピングの高さは翼素有機燐化合物の蒸発器温度
によって、又は燐化合物を貫通滴下するキャリアガス(
窒素又は酸素)の量によって、又は適当な物質貫流測定
器によって予め決定することができる。5t−0−B化
合物及び燐化合物″に対する代表的な蒸発器温度は25
〜90℃である。
化硼珪酸ガラス層を施す処理を、300〜450°Cの
温度範囲でプロセス圧50〜100Paで行う、この場
合興業有機5L−0−B化合物及び翼素有機燐化合物は
反応器の管入口部から導入する。析出された燐化硼珪酸
ガラス層の硼素ドーピングの高さは5l−0−B化合物
を適当に選択することによって予め規定することができ
、燐ドーピングの高さは翼素有機燐化合物の蒸発器温度
によって、又は燐化合物を貫通滴下するキャリアガス(
窒素又は酸素)の量によって、又は適当な物質貫流測定
器によって予め決定することができる。5t−0−B化
合物及び燐化合物″に対する代表的な蒸発器温度は25
〜90℃である。
慣用のPECVD反応器内で燐化硼珪酸ガラス層を施す
処理は350〜450°Cの温度範囲でプロセス圧0.
8〜1.3 k P aで行う、この場合析出した燐化
硼珪酸ガラス層の硼素及び燐ドーピングの高さは、3l
−0−B化合物及び/又は5i−0−P化合物、珪素の
置換基Rを適当に選択することによって又は処理パラメ
ータ例えば蒸発器温度、キャリアガス量(100〜40
0sccm He)、0、量(10〜300sccs+
) 、RF出力(400〜700W)、1i8i間隔(
0,3〜0.6cm) 、プロセス圧(0,8〜1.3
kPa)又は析出温度(350〜450℃)を変えるこ
とによって予め決定することができる。
処理は350〜450°Cの温度範囲でプロセス圧0.
8〜1.3 k P aで行う、この場合析出した燐化
硼珪酸ガラス層の硼素及び燐ドーピングの高さは、3l
−0−B化合物及び/又は5i−0−P化合物、珪素の
置換基Rを適当に選択することによって又は処理パラメ
ータ例えば蒸発器温度、キャリアガス量(100〜40
0sccm He)、0、量(10〜300sccs+
) 、RF出力(400〜700W)、1i8i間隔(
0,3〜0.6cm) 、プロセス圧(0,8〜1.3
kPa)又は析出温度(350〜450℃)を変えるこ
とによって予め決定することができる。
代表的な蒸発器温度は5t−0−B化合物に対しては2
5〜35℃また5t−o−p化合物に対しては25〜4
5℃である。
5〜35℃また5t−o−p化合物に対しては25〜4
5℃である。
代表的な厚さ400〜1500nmを有する燐化硼酸ガ
ラス層の析出後、層を次の処理工程で例えばROA(1
0〜140秒、900〜1150’C)により洗浄し、
例えば研磨して完全に平坦化する。
ラス層の析出後、層を次の処理工程で例えばROA(1
0〜140秒、900〜1150’C)により洗浄し、
例えば研磨して完全に平坦化する。
大胤亘土
砒化硼珪酸ガラス層の製造
次に記載する方法を本発明により実施した場合、ガラス
の安定化のために少量の硼素を含むシリコン半導体基板
に砒素を拡散させる層を製造することができ、その結果
特定の砒素プロフィルを得るために砒素を拡散させた際
に結晶子が生じることによる基板の損傷を阻止すること
ができる。砒素拡散源として純粋な砒素珪酸ガラス層を
析出させる代わりに、例えばトレンチセルの異方性エツ
チング後これを、少量の硼素を含む砒素珪酸ガラス7!
(以下砒化硼珪酸ガラスという)で被覆する。
の安定化のために少量の硼素を含むシリコン半導体基板
に砒素を拡散させる層を製造することができ、その結果
特定の砒素プロフィルを得るために砒素を拡散させた際
に結晶子が生じることによる基板の損傷を阻止すること
ができる。砒素拡散源として純粋な砒素珪酸ガラス層を
析出させる代わりに、例えばトレンチセルの異方性エツ
チング後これを、少量の硼素を含む砒素珪酸ガラス7!
(以下砒化硼珪酸ガラスという)で被覆する。
層を施す処理は600〜800°Cの範囲内で硼素に対
する珪素の割合が高いSt −0−B化合物、例えばト
リス(トリエチルシリル)ボレート及び興業有機砒素化
合物、例えばオルト砒酸トリエチルエステルを使用して
、慣用のLPGVD加熱壁反応器中で50〜LOOPa
のプロセス圧で実施する。この場合5t−0−B化合物
並びに砒素化合物の各興業存機蒸気は反応器の管入口部
から導入される。砒化硼珪酸ガラス層の硼素含有量は代
表的には0.5〜1重量%、砒素含有量は5〜10重看
%である。典型的な蒸発器温度は5i−0−B化合物に
対しては25〜90″Cでありまた砒素化合物に対して
は25〜40℃である。シリコン半導体基板に特定され
た砒素ドーピングを得るための砒化硼珪酸ガラス層の以
後の加工は主とじて欧州特許出願公開第8711818
6号明細書に提案されている方法により行う。
する珪素の割合が高いSt −0−B化合物、例えばト
リス(トリエチルシリル)ボレート及び興業有機砒素化
合物、例えばオルト砒酸トリエチルエステルを使用して
、慣用のLPGVD加熱壁反応器中で50〜LOOPa
のプロセス圧で実施する。この場合5t−0−B化合物
並びに砒素化合物の各興業存機蒸気は反応器の管入口部
から導入される。砒化硼珪酸ガラス層の硼素含有量は代
表的には0.5〜1重量%、砒素含有量は5〜10重看
%である。典型的な蒸発器温度は5i−0−B化合物に
対しては25〜90″Cでありまた砒素化合物に対して
は25〜40℃である。シリコン半導体基板に特定され
た砒素ドーピングを得るための砒化硼珪酸ガラス層の以
後の加工は主とじて欧州特許出願公開第8711818
6号明細書に提案されている方法により行う。
2施1
硼素及び砒素用の同時拡散源としての砒化硼珪酸ガラス
層の製造(シリコン半導体基板に硼素及び砒素を同時拡
散することにより特定された硼素及び砒素ドーピングを
得るための砒化硼珪酸ガラスの析出) 次に記載する方法を本発明により実施した場合、硼素及
び砒素用同時拡散源として使用することのできる砒化硼
珪酸ガラス層を析出させることができる。この場合砒化
硼珪酸ガラスの析出後に行う高温工程で、ドーピングす
べき範囲の幾何学的寸法とは無関係に硼素及び砒素プロ
ブイルを調整することができる。
層の製造(シリコン半導体基板に硼素及び砒素を同時拡
散することにより特定された硼素及び砒素ドーピングを
得るための砒化硼珪酸ガラスの析出) 次に記載する方法を本発明により実施した場合、硼素及
び砒素用同時拡散源として使用することのできる砒化硼
珪酸ガラス層を析出させることができる。この場合砒化
硼珪酸ガラスの析出後に行う高温工程で、ドーピングす
べき範囲の幾何学的寸法とは無関係に硼素及び砒素プロ
ブイルを調整することができる。
a) 4M−DRAM又は16M−DRAMのような
超集積デバイスでのコンデンサ複合体の範囲で同時に自
己調整可能の硼素ドーピング(P槽)及び砒素ドーピン
グ(n9電極)を得ることができる。この場合槽注入複
合体及び次の砒素珪酸ガラスから砒素を拡散させること
によるn゛ドーピング代わりに、トレンチセルをその異
方性エツチングの後に、硼素及び砒素用同時拡散源とし
ての砒化硼珪酸ガラス層で被覆する。
超集積デバイスでのコンデンサ複合体の範囲で同時に自
己調整可能の硼素ドーピング(P槽)及び砒素ドーピン
グ(n9電極)を得ることができる。この場合槽注入複
合体及び次の砒素珪酸ガラスから砒素を拡散させること
によるn゛ドーピング代わりに、トレンチセルをその異
方性エツチングの後に、硼素及び砒素用同時拡散源とし
ての砒化硼珪酸ガラス層で被覆する。
b)トランジスタの形成に際してベース、ゲート、エミ
ッタ及びコレクタを製造するための注入複合体の代わり
に、硼素及び砒素用同時拡散源として砒化硼珪酸ガラス
層を析出させる。
ッタ及びコレクタを製造するための注入複合体の代わり
に、硼素及び砒素用同時拡散源として砒化硼珪酸ガラス
層を析出させる。
シリコン半導体基板を均一にドーピングするためには砒
化硼珪酸ガラスは例えばトレンチセル壁に沿って均一な
厚さを有することが重要であることから、砒化硼珪酸ガ
ラスは5i−0−B化合物例えばトリス(トリエチルシ
リル)ボレートを興業有機砒素化合物例えばオルト砒酸
トリエチルエステルと一緒に熱分解することによって製
造する。
化硼珪酸ガラスは例えばトレンチセル壁に沿って均一な
厚さを有することが重要であることから、砒化硼珪酸ガ
ラスは5i−0−B化合物例えばトリス(トリエチルシ
リル)ボレートを興業有機砒素化合物例えばオルト砒酸
トリエチルエステルと一緒に熱分解することによって製
造する。
層の製造は慣用のLPGVD加熱壁反応器(第1図参照
)内で600〜850°Cの範囲でプロセス圧50〜1
00Paで酸素を配合しながら行う。
)内で600〜850°Cの範囲でプロセス圧50〜1
00Paで酸素を配合しながら行う。
5i−0−B化合物及び砒素化合物の蒸気は反応器の管
入口部から導入する。この場合硼素ドーピングの高さは
St−〇−B化合物を適当に選択することによって又は
珪素置換基Rを変えることによって予め決定することが
でき、砒素ドーピングの高さは蒸発器温度によって、ま
た液体を貫通滴下するキャリアガス(窒素又は珪素)量
によって及び析出条件(プロセス圧、析出温度、酸素配
合)を変えることによって調整することかができる。
入口部から導入する。この場合硼素ドーピングの高さは
St−〇−B化合物を適当に選択することによって又は
珪素置換基Rを変えることによって予め決定することが
でき、砒素ドーピングの高さは蒸発器温度によって、ま
た液体を貫通滴下するキャリアガス(窒素又は珪素)量
によって及び析出条件(プロセス圧、析出温度、酸素配
合)を変えることによって調整することかができる。
代表的な蒸発器温度は5i−0−B化合物に対しては約
25〜90°Cまた砒素化合物に対しては25〜40’
Cである。
25〜90°Cまた砒素化合物に対しては25〜40’
Cである。
代表的な200〜400nmの厚さを有する砒化硼珪酸
ガラス層の析出後、850〜1050°Cの範囲での次
の高温処理工程で硼素を砒素と一緒に砒化硼珪酸ガラス
層からシリコン半導体基板に打ち込む、この場合上とし
て硼素及び砒素はSiO2マトリックス中においてもま
たシリコン単結晶中においても著しく異なる拡散速度を
有するという事実を利用する。
ガラス層の析出後、850〜1050°Cの範囲での次
の高温処理工程で硼素を砒素と一緒に砒化硼珪酸ガラス
層からシリコン半導体基板に打ち込む、この場合上とし
て硼素及び砒素はSiO2マトリックス中においてもま
たシリコン単結晶中においても著しく異なる拡散速度を
有するという事実を利用する。
この場合硼素及び砒素の最終濃度は次の条件により制御
することができる。
することができる。
a) 砒化硼珪酸ガラス中の硼素及び砒素含有W(又は
硼素対砒素の比率) b)拡散工程の温度 C) 拡散工程の時間 d) 拡散工程の環境 代表的な硼素含有量は1〜5重量%でありまた砒素含有
量は4〜8重量%である0代表的な熱処理条件は窒素、
酸素、窒素と酸素との混合物、アルゴン又は水蒸気中に
おける20分ないし2時間の熱処理時間で850〜10
50℃の温度である。
硼素対砒素の比率) b)拡散工程の温度 C) 拡散工程の時間 d) 拡散工程の環境 代表的な硼素含有量は1〜5重量%でありまた砒素含有
量は4〜8重量%である0代表的な熱処理条件は窒素、
酸素、窒素と酸素との混合物、アルゴン又は水蒸気中に
おける20分ないし2時間の熱処理時間で850〜10
50℃の温度である。
硼素及び砒素の同時拡散に引続き、砒化硼珪酸ガラスを
例えば緩衝弗化水素酸のような珪素に対しては高い選択
性を有する腐食液によって除去する。
例えば緩衝弗化水素酸のような珪素に対しては高い選択
性を有する腐食液によって除去する。
第1図は本発明方法によりシリコンからなる半導体基板
ウェハに実施例1による硼珪酸ガラス層を施す装置の略
示図、第2図は電磁交番磁界中での化学蒸着析出(PE
CVD)用装置を示す略示図である。 1・・・ウェハ保持器 2・・・ウェハ 3・・・反応器 4・・・スライダ 5・・・ポンプスタンド 6・・・補助ポンプ 7・・・回転ピストンポンプ 8・・・調整弁 9・・・分離器 10・・・蒸発器 11.12.13.14・・・弁 15・・・排気導管 16・・・弁 17・・・測定装置 21・・・ウェハ 22・・・サセプタ 23・・・ウェハリフト 24・・・絶縁体 25・・・石英窓 26・・・ガス導入域 27・・・RF発電機 8!!!!!!形弁 9・・・真空ポンプ 0・・・空気圧式調節弁 1・・・貫流量調整器 2.33・・・蒸発装置 4・・・ランプ又は反射器 6・・・ガス導管 7・・・反応室 −5゜ I01
ウェハに実施例1による硼珪酸ガラス層を施す装置の略
示図、第2図は電磁交番磁界中での化学蒸着析出(PE
CVD)用装置を示す略示図である。 1・・・ウェハ保持器 2・・・ウェハ 3・・・反応器 4・・・スライダ 5・・・ポンプスタンド 6・・・補助ポンプ 7・・・回転ピストンポンプ 8・・・調整弁 9・・・分離器 10・・・蒸発器 11.12.13.14・・・弁 15・・・排気導管 16・・・弁 17・・・測定装置 21・・・ウェハ 22・・・サセプタ 23・・・ウェハリフト 24・・・絶縁体 25・・・石英窓 26・・・ガス導入域 27・・・RF発電機 8!!!!!!形弁 9・・・真空ポンプ 0・・・空気圧式調節弁 1・・・貫流量調整器 2.33・・・蒸発装置 4・・・ランプ又は反射器 6・・・ガス導管 7・・・反応室 −5゜ I01
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)導電路面間の絶縁層として及び/又は不活性化層と
して及び/又はシリコン基板中にドーピング域を作るた
めの拡散源として半導体超集積回路の製造に際して使用
される硼素含有及び/又は燐含有SiO_2層を気相か
ら、これらの元素を含む異素有機化合物の分解後に析出
させることにより、前記の層を製造する方法において、
分解のために、硼素原子及び/又は燐原子、珪素原子及
び酸素原子を予め与えられた割合で含有する異素有機化
合物を使用し、また分解を熱的に又は化合物を電磁交番
磁界中で励起することにより実施することを特徴とする
硼素含有及び/又は燐含有SiO_2層の製法。 2)硼素含有SiO_2層を製造するために構造式:(
R_3SiO)_3B〔式中置換基R=水素、アルキル
、シクロアルキル又はアリール〕の珪素−硼素−酸素化
合物を使用することを特徴とする請求項1記載の方法。 3)硼素含有SiO_2層を製造するためにトリストリ
メチルシリル硼酸塩(B(OSi(CH_3)_3)_
3)を使用することを特徴とする請求項1又は2記載の
方法。 4)硼素含有SiO_2層を製造するために、構造式:
(OBOSiR_3)_3〔式中R=水素、アルキル、
シクロアルキル又はアリール〕の硼素−珪素−酸素化合
物を使用することを特徴とする請求項1記載の方法。 5)次の化合物: ▲数式、化学式、表等があります▼ を使用することを特徴とする請求項4記載の方法。 6)硼素含有SiO_2層を製造するために、構造式:
(R_3SiO)_2B−O−Si(R_2)−O−B
(OSiR_3)_2〔式中R=水素、アルキル、シク
ロアルキル又はアリール〕の硼素−珪素−酸素化合物を
使用することを特徴とする請求項1記載の方法。 7)次の化合物: ▲数式、化学式、表等があります▼ を使用することを特徴とする請求項6記載の方法。 8)硼素含有SiO_2層を製造するために、構造式:
(R_3SiO)_2B−O−B(OSiR_3)_2
〔式中R=水素、アルキル、シクロキル又はアリール〕
の硼素−珪素−酸素化合物を使用することを特徴とする
請求項1記載の方法。 9)次の化合物: ▲数式、化学式、表等があります▼ を使用することを特徴とする請求項8記載の方法。 10)燐含有SiO_2層を製造するために、構造式:
(R_3SiO)(R′O)_2PO〔式中R及びR′
=水素、アルキル、シクロアルキル又はアリール〕の燐
化合物を使用することを特徴とする請求項1記載の方法
。 11)燐含有SiO_2層を製造するために、構造式:
(R_3SiO)_2(R′O)PO〔式中R及びR′
=水素、アルキル、シクロアルキル又はアリール〕の燐
化合物を使用することを特徴とする請求項1記載の方法
。 12)燐含有SiO_2層を製造するために、構造式:
(R_3SiO)_3PO〔式中R=水素、アルキル、
シクロアルキル又はアリール〕の燐化合物を使用するこ
とを特徴とする請求項1記載の方法。 13)燐含有SiO_2層を製造するために、構造式:
(RO)_2PO(OSi(OR′)_3)〔式中R及
びR′=水素、アルキル、シクロアルキル又はアリール
〕の燐化合物を使用することを特徴とする請求項1記載
の方法。 14)燐含有SiO_2層を製造するために、構造式:
((R′_3SiO)_3SiO)PO(OR)_2〔
式中R及びR′=水素、アルキル、シクロアルキル又は
アリール〕の燐化合物を使用することを特徴とする請求
項1記載の方法。 15)燐含有SiO_2層を製造するために、構造式:
(R_3SiO)(R′O)_2P〔式中R及びR′=
水素、アルキル、シクロアルキル又はアリール〕の燐化
合物を使用することを特徴とする請求項1記載の方法。 16)燐含有SiO_2層を製造するために、構造式:
(R_3SiO)_2(R′O)_2P〔式中R及びR
′=水素、アルキル、シクロアルキル又はアリール〕の
燐化合物を使用することを特徴とする請求項1記載の方
法。 17)燐含有SiO_2層を製造するために、構造式:
(R_3SiO)_3P〔式中R=水素、アルキル、シ
クロアルキル又はアリール〕の燐化合物を使用すること
を特徴とする請求項1記載の方法。 18)燐含有SiO_2層を製造するために、構造式:
(RO)_2P(OSi(OR′)_3)〔式中R及び
R′=水素、アルキル、シクロアルキル又はアリール〕
の燐化合物を使用することを特徴とする請求項1記載の
方法。 19)燐含有SiO_2層を製造するために、構造式:
((RO)_2PO)_3SiR′〔式中R及びR′=
水素、アルキル、シクロアルキル又はアリール〕の燐化
合物を使用することを特徴とする請求項1記載の方法。 20)硼素及び/又は燐含有珪酸ガラス層の製造をPE
CVD装置内で行うが、その際化合物を25〜45℃の
温度で蒸発させ、キャリアガスによりPECVD反応炉
に導入し、珪酸ガラス層の析出をプロセス圧0.8〜1
.3kPa、RF出力300〜700W、電極間隔0.
3〜0.6cm及び析出温度350〜450℃で行うこ
とを特徴とする請求項1ないし19の1つに記載の方法
。 21)燐化硼珪酸ガラス層を製造するために珪素−酸素
−硼素化合物及び燐含有化合物を使用することを特徴と
する請求項1ないし20の1つに記載の方法。 22)燐化硼珪酸ガラス層を製造するために珪素−酸素
−燐化合物及び硼素化合物を使用することを特徴とする
請求項1ないし20の1つに記載の方法。 23)燐化硼珪酸ガラス層を製造するために珪素−酸素
−硼素化合物及び珪素−酸素−燐化合物を使用すること
を特徴とする請求項1ないし20の1つに記載の方法。 24)集積回路用不活性化層として燐珪酸ガラス層を製
造するために燐含有量が5〜10重量%でありまた酸素
原子に対して燐原子を高割合で含む珪素−酸素−燐化合
物を使用し、燐珪酸ガラス層をPECVD反応炉中で析
出させることを特徴とする請求項1ないし19の1つに
記載の方法。 25)拡散源として使用する硼素及び燐又は砒素含有珪
酸ガラス層を製造するために、分子中に硼素原子、珪素
原子及び酸素原子を含む化合物の他に有機の砒素又は燐
化合物を分解することを特徴とする請求項1ないし19
の1つに記載の方法。 26)オルト砒酸トリエチル又はオルト燐酸トリエチル
を使用することを特徴とする請求項25記載の方法。 27)トリストリメチルシリルボレートを25〜90℃
の温度範囲で蒸発させ、50〜400Paで200〜8
00℃の温度範囲で熱的に分解し、硼素珪酸ガラス層を
析出させ、硼素を850〜1050℃で基板中に拡散導
入し、引続き硼素ガラス層を除去することを特徴とする
、溝の側壁及び底部に特定のpドーピ ング部を有する溝状のコンデンサメモリセル(トレンチ
セル)を製造するために使用される請求項25又は26
記載の方法。 28)溝の側壁及び底部に特定のpドーピング部を有し
またコンデンサ電極の高い表面濃度でn^+ドーピング
の僅かな浸透の深さを有する、溝状のコンデンサメモリ
セル(トレンチセル)を製造するために使用される同時
にトリストリエチルシリルボレートをオルト砒酸トリエ
チルエステルを用いて酸素の存在下に50〜100Pa
及び600〜850℃で熱分解させ、同時拡散源層とし
て基板の溝範囲内に沈澱させ、硼素及び砒素を同時に8
50〜1050℃で拡散させることを特徴とする請求項
25ないし27の1つに記載の方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3814093.4 | 1988-04-26 | ||
| DE3814093 | 1988-04-26 | ||
| DE3830796 | 1988-09-09 | ||
| DE3830796.0 | 1988-09-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0212916A true JPH0212916A (ja) | 1990-01-17 |
Family
ID=25867418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1103303A Pending JPH0212916A (ja) | 1988-04-26 | 1989-04-21 | 半導体超集積回路用硼素含有及び/又は燐含有珪酸ガラス層の製法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0339385B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0212916A (ja) |
| KR (1) | KR890016644A (ja) |
| AT (1) | ATE112097T1 (ja) |
| DE (1) | DE58908376D1 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005007748A1 (ja) * | 2003-07-18 | 2005-01-27 | Az Electronic Materials (Japan) K.K. | リン含有シラザン組成物、リン含有シリカ質膜、リン含有シリカ質充填材、リン含有シリカ質膜の製造方法及び半導体装置 |
| CN1293614C (zh) * | 2003-06-30 | 2007-01-03 | 旺宏电子股份有限公司 | 改善纯硅玻璃与磷硅玻璃界面缺陷的方法及其含磷结构 |
| JP2017062970A (ja) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | 株式会社デンソー | 非水電解質及び非水電解質二次電池 |
| JP2017130677A (ja) * | 2017-03-08 | 2017-07-27 | インテル・コーポレーション | ドープサブフィン領域があるオメガフィンを有する非プレーナ型半導体デバイスおよびそれを製造する方法 |
| US10355093B2 (en) | 2014-06-26 | 2019-07-16 | Intel Corporation | Non-planar semiconductor device having omega-fin with doped sub-fin region and method to fabricate same |
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