JPH03107464A - 誘電体膜堆積方法および装置 - Google Patents
誘電体膜堆積方法および装置Info
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- JPH03107464A JPH03107464A JP2226784A JP22678490A JPH03107464A JP H03107464 A JPH03107464 A JP H03107464A JP 2226784 A JP2226784 A JP 2226784A JP 22678490 A JP22678490 A JP 22678490A JP H03107464 A JPH03107464 A JP H03107464A
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- C23C16/402—Silicon dioxide
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
遺販立且
本発明は集積回路半導体デバイスの製造における半導体
ウェハ上への誘電体膜或いは層の推積に関する。
ウェハ上への誘電体膜或いは層の推積に関する。
宣」」１術
集積回路半導体デバイスの製造において、−船釣に直径
数インチのウニへの形状をとる基板上に多数の異なった
材料の層が順次形成され処理される。層の材料としては
導体、半導体、及び誘電体の材料がある。誘電体の材料
として著名なものは、二酸化硅素、或いはボロシリケー
ト、フオスホシリケート或いはボロフォスホシリケート
のガラス等の酸化硅素より構成された材料がある。この
ような誘電体は、例えば、保護層、導体層間の絶縁層、
或いはドープされた半導体層上のキャップ層として用い
られ、層の処理中でのドーパントのマイグレーションを
制限するのに用いられる。
数インチのウニへの形状をとる基板上に多数の異なった
材料の層が順次形成され処理される。層の材料としては
導体、半導体、及び誘電体の材料がある。誘電体の材料
として著名なものは、二酸化硅素、或いはボロシリケー
ト、フオスホシリケート或いはボロフォスホシリケート
のガラス等の酸化硅素より構成された材料がある。この
ような誘電体は、例えば、保護層、導体層間の絶縁層、
或いはドープされた半導体層上のキャップ層として用い
られ、層の処理中でのドーパントのマイグレーションを
制限するのに用いられる。
酸化硅素層を形成するのにはプラズマ推積方法が非常に
効率がよく、テトラエチルオルソシリケート− （ＴＥＯＳテトラエソキシラーネ）が酸素との反応物と
して用いられている。この方法では、半導体ウェハなプ
ラズマ推積装置内の支持ステージ上に置き、ＴＥ０１と
酸素を含むガスフローをつくり、そしてウェハの両側に
電極間の適当な無線周波数の電圧を印加している。好便
なことに支持ステージは一方の電極として作用し、有孔
ガス導入板が対向電極として作用する。
効率がよく、テトラエチルオルソシリケート− （ＴＥＯＳテトラエソキシラーネ）が酸素との反応物と
して用いられている。この方法では、半導体ウェハなプ
ラズマ推積装置内の支持ステージ上に置き、ＴＥ０１と
酸素を含むガスフローをつくり、そしてウェハの両側に
電極間の適当な無線周波数の電圧を印加している。好便
なことに支持ステージは一方の電極として作用し、有孔
ガス導入板が対向電極として作用する。
推積した誘電体層に求められることは、成分の高密度と
均一性、ならびに厚さの均一性である。後者が特に重要
であり、窓あるいはバイアス間の電気接続の確立のため
に推積層の厚みに至る局部的な開口を形成するタイムエ
ツチングが行なわれる。
均一性、ならびに厚さの均一性である。後者が特に重要
であり、窓あるいはバイアス間の電気接続の確立のため
に推積層の厚みに至る局部的な開口を形成するタイムエ
ツチングが行なわれる。
ｉ吋重ｌｌ
ウェハの全面に亘って一定の厚みを有した、酸化硅素の
誘電体層をプラズマ推積方法でつくる。好ましい処理に
よれば、ウェハはウェハの端よりかなり延出している表
面上に置かれる。つくられた層に局部的な窓或いはバイ
アスをエツチングする処理を更に行なってもよい。タイ
ムエツチングを用いる時には、エツチングされた開口の
均一性を確保するのに均一な厚さの層が特に有用である
。
誘電体層をプラズマ推積方法でつくる。好ましい処理に
よれば、ウェハはウェハの端よりかなり延出している表
面上に置かれる。つくられた層に局部的な窓或いはバイ
アスをエツチングする処理を更に行なってもよい。タイ
ムエツチングを用いる時には、エツチングされた開口の
均一性を確保するのに均一な厚さの層が特に有用である
。
１樅ゑ貝
第１図と第２図には、支持担体１１と、セラミック部１
２１と処理中の接地板として用いられる陽極処理したア
ルミニウム部１２２より成るウェハ支持体１２と、支持
されたウェハ１３と、推積用プラズマ１４と、ガス導入
板１５と、反応ガスフロー１６と、そして無線周波電力
ｆ１．Ｓとが示されている。輻射熱１７がウェハ支持体
１２を介してウェハ１３の推積面に与えられる。支持体
１２はガスフローの方向からみて円形である。このよう
な支持体は゛受容体パ（一般に下方から与えられる輻射
熱１７を受容する）とも称することができる。プラズマ
推積装置の他の特徴は密閉容器、ローディング手段、真
空化手段及び加熱手段であり、加熱手段は一般に加熱ラ
ンプである。
２１と処理中の接地板として用いられる陽極処理したア
ルミニウム部１２２より成るウェハ支持体１２と、支持
されたウェハ１３と、推積用プラズマ１４と、ガス導入
板１５と、反応ガスフロー１６と、そして無線周波電力
ｆ１．Ｓとが示されている。輻射熱１７がウェハ支持体
１２を介してウェハ１３の推積面に与えられる。支持体
１２はガスフローの方向からみて円形である。このよう
な支持体は゛受容体パ（一般に下方から与えられる輻射
熱１７を受容する）とも称することができる。プラズマ
推積装置の他の特徴は密閉容器、ローディング手段、真
空化手段及び加熱手段であり、加熱手段は一般に加熱ラ
ンプである。
第１図の従来の構成と第２図に示す好ましい構成との違
いはウェハ支持部材がウェハの直径よりもかなり大きい
ことである。直径が４〜８インチの標準的なウェハでは
、支持部材の直径はウェハの直径よりも好ましくは少な
くとも０． ５インチ大きく、さらに好ましくは少なく
とも１インチ大きい。他方、直径があまり大きくなると
層の厚みの均一性をさらに改善することは難しく、また
受容体上に形成される非生産的な推積量を最小にする観
点から、支持体の直径は好ましくはウェハの直径より２
インチを超えて大きくならないことである。従って、プ
ラズマ推積処理でウェハは中心に置かれるので、好まし
いウェハ支持部材はウェハの端から０．２５〜１インチ
延出している。
いはウェハ支持部材がウェハの直径よりもかなり大きい
ことである。直径が４〜８インチの標準的なウェハでは
、支持部材の直径はウェハの直径よりも好ましくは少な
くとも０． ５インチ大きく、さらに好ましくは少なく
とも１インチ大きい。他方、直径があまり大きくなると
層の厚みの均一性をさらに改善することは難しく、また
受容体上に形成される非生産的な推積量を最小にする観
点から、支持体の直径は好ましくはウェハの直径より２
インチを超えて大きくならないことである。従って、プ
ラズマ推積処理でウェハは中心に置かれるので、好まし
いウェハ支持部材はウェハの端から０．２５〜１インチ
延出している。
本発明の上記誘電体層は好ましくは少なくとも分子比で
５０％の量の酸化硅素ＳｉＯｘより成りここでＸはＱ＜
Ｘ＜２である。推積に使用される反応ガスを詳述すると
、この反応ガスはＴＥ０１と酸素、ならびに、必要なら
ばガラス状の層を推積するのに望まれる例えばホウ素及
び／又は燐等より成る層成分をつくる前駆体ガスより成
る。例えば、ホウ素としてトリメチルボレート（ＴＭＢ
）を用い、燐としてトリメチルフォスファイト（ＴＭＰ
）を用いるこ− とができる。更に、ＴＥＯ３以外の酸化硅素を用いるこ
とを排除するものではない。これに対する適当な候補は
、ダイアセトキシダイターシャリブトキシシラン（ＤＡ
ＤＢＳ）、ダイアセトキシダイイソプロキシシラン（Ｄ
ＡＤ Ｉ Ｓ）、及びトリターシャリブトキシエソキシ
シラン（ＴＢＥＳ）である。本発明の主たる有用性、即
ち従来技術の処理よりもより均一な層の厚みは一つ或い
はそれ以上の要因に帰属している。それは、ウェハの端
を超えて延在する受容体の質量に起因するウェハ上のよ
り平担な温度分布、ならびにそれに附随したウェハ端で
の熱損失の減小である。更に好ましい大きさの直径を有
した支持体によって、ウェハの径方向でのフローパター
ンがより均一でより少ない乱流のパターンとなり、ガス
滞留時間が延び、そしてプラズマ領域がいくらか広がる
。その結果 ウェハ上の推積がより均一な状態となる。
５０％の量の酸化硅素ＳｉＯｘより成りここでＸはＱ＜
Ｘ＜２である。推積に使用される反応ガスを詳述すると
、この反応ガスはＴＥ０１と酸素、ならびに、必要なら
ばガラス状の層を推積するのに望まれる例えばホウ素及
び／又は燐等より成る層成分をつくる前駆体ガスより成
る。例えば、ホウ素としてトリメチルボレート（ＴＭＢ
）を用い、燐としてトリメチルフォスファイト（ＴＭＰ
）を用いるこ− とができる。更に、ＴＥＯ３以外の酸化硅素を用いるこ
とを排除するものではない。これに対する適当な候補は
、ダイアセトキシダイターシャリブトキシシラン（ＤＡ
ＤＢＳ）、ダイアセトキシダイイソプロキシシラン（Ｄ
ＡＤ Ｉ Ｓ）、及びトリターシャリブトキシエソキシ
シラン（ＴＢＥＳ）である。本発明の主たる有用性、即
ち従来技術の処理よりもより均一な層の厚みは一つ或い
はそれ以上の要因に帰属している。それは、ウェハの端
を超えて延在する受容体の質量に起因するウェハ上のよ
り平担な温度分布、ならびにそれに附随したウェハ端で
の熱損失の減小である。更に好ましい大きさの直径を有
した支持体によって、ウェハの径方向でのフローパター
ンがより均一でより少ない乱流のパターンとなり、ガス
滞留時間が延び、そしてプラズマ領域がいくらか広がる
。その結果 ウェハ上の推積がより均一な状態となる。
本発明によってつくられた層はその厚みが均一であるの
で、層の厚みに至る電気的コンタクト用の窓あるいはヴ
イアスの形成のようにタイムエツチング− を用いる後の処理で特に好ましい（当該技術で周知のよ
うに、このようなエツチングは、誘電体層上のホトリソ
グラフィパターンマスク層を介して行なわれる）。更に
一般的には、表面の均一性と平担性が有用となる後処理
では、本発明は平担化の工程の必要性が減少しあるいは
なくなる。
で、層の厚みに至る電気的コンタクト用の窓あるいはヴ
イアスの形成のようにタイムエツチング− を用いる後の処理で特に好ましい（当該技術で周知のよ
うに、このようなエツチングは、誘電体層上のホトリソ
グラフィパターンマスク層を介して行なわれる）。更に
一般的には、表面の均一性と平担性が有用となる後処理
では、本発明は平担化の工程の必要性が減少しあるいは
なくなる。
好ましい方法によれば、主としてガス導入素子の大きさ
で決まる反応物フローの直径の変化に対して比較的不感
であると考えられ、そして好ましくは大きな受容体を用
いることによってガス導入素子の交換が不要となる。事
実、標準のガス導入素子（゛′シャワーヘッド°′）と
ともに大きな直径の受容体を使用することは、従来技術
の処理に比較して、他の処理パラメータの設定を変化す
ることなく使用でとるので、とくに好ましい。従って大
幅な処理の変更や再校正をすることなく好ましいより均
一な層の厚みを実現できる。
で決まる反応物フローの直径の変化に対して比較的不感
であると考えられ、そして好ましくは大きな受容体を用
いることによってガス導入素子の交換が不要となる。事
実、標準のガス導入素子（゛′シャワーヘッド°′）と
ともに大きな直径の受容体を使用することは、従来技術
の処理に比較して、他の処理パラメータの設定を変化す
ることなく使用でとるので、とくに好ましい。従って大
幅な処理の変更や再校正をすることなく好ましいより均
一な層の厚みを実現できる。
１監Ｊ
従来技術の処理及び本発明の処理例によって、個々の５
インチウェハ上の゛金属１′′のパターン層上に酸化硅
素の層を推積した。従来技術の処理では、アプライドマ
テリアル会社によってつくられＡＭＩ５０００として知
られ、第１図に概略図示した構成を有する市販のプラズ
マ推積装置を用いた。反応物フローは、主としてヘリウ
ムをキャリアガスとしたＴＥ０１と酸素とより構成した
。ウェハ上の層の厚さはプロメトリックス装置を用いて
測定し、約２゜５％の１シグマ変化がウェハ中心点での
最小値とウェハ中心から約２インチ径方向に離れた位置
で見出された最大値との間にあった。最初の５インチの
受容体を６インチの受容体（即ち、 ゛受容体、ナイト
ライド、１２５ｍｍ”部品番号Ｎｏ、０ＯＩＯ−０９１
３４として示された部品）と交換し、例えばフロー成分
、流速、フロー直径、チェンバ圧力、受容体温度、ＲＦ
電力、及び推積時間等の他の推積パラメータを変化する
ことなく、ウェハ上で約０．５％を超えることのないｌ
シグマ変化の酸化硅素層を得た。
インチウェハ上の゛金属１′′のパターン層上に酸化硅
素の層を推積した。従来技術の処理では、アプライドマ
テリアル会社によってつくられＡＭＩ５０００として知
られ、第１図に概略図示した構成を有する市販のプラズ
マ推積装置を用いた。反応物フローは、主としてヘリウ
ムをキャリアガスとしたＴＥ０１と酸素とより構成した
。ウェハ上の層の厚さはプロメトリックス装置を用いて
測定し、約２゜５％の１シグマ変化がウェハ中心点での
最小値とウェハ中心から約２インチ径方向に離れた位置
で見出された最大値との間にあった。最初の５インチの
受容体を６インチの受容体（即ち、 ゛受容体、ナイト
ライド、１２５ｍｍ”部品番号Ｎｏ、０ＯＩＯ−０９１
３４として示された部品）と交換し、例えばフロー成分
、流速、フロー直径、チェンバ圧力、受容体温度、ＲＦ
電力、及び推積時間等の他の推積パラメータを変化する
ことなく、ウェハ上で約０．５％を超えることのないｌ
シグマ変化の酸化硅素層を得た。
第１図は従来の処理で用いられたプラズマ推積装置の概
略部分断面図、そして 第２図は本発明の好ましい処理で用いられたプラズマ推
積装置の一例を示す概略部分断面図である。 ［主要部分の符号の説明コ １２ ・・・ ウェハ支持部材 １３ ・ ・ ・ ウェハ １４ ・・・ 推積プラズマ １５ ・・・ ガス導入部材 １θ ・・・ 反応ガスフロー と−〜−） ？−″−＼
略部分断面図、そして 第２図は本発明の好ましい処理で用いられたプラズマ推
積装置の一例を示す概略部分断面図である。 ［主要部分の符号の説明コ １２ ・・・ ウェハ支持部材 １３ ・ ・ ・ ウェハ １４ ・・・ 推積プラズマ １５ ・・・ ガス導入部材 １θ ・・・ 反応ガスフロー と−〜−） ？−″−＼
Claims (20)
- １．集積回路半導体デバイスの製造において、半導体ウ
ェハ（例えば１３）上に酸化硅素材の層を推積するのに
、 前記ウェハ（例えば１３）の第１の表面を、この表面に
直交する方向に向かう反応物フロー（例えば１６）中の
プラズマ（例えば１４）に曝らして推積する方法であっ
て、 前記ウェハは、第１の表面の端からかなり延出した第２
の表面を有する支持部材（例えば１２）に対して同軸に
配設されることを特徴とした推積方法。 - ２．前記第２の表面は第１の表面の端から少なくとも０
．２５インチ延出する請求項１の方法。 - ３．前記第２の表面は第１の表面の端から少なくとも０
．５インチ延出する請求項２の方法。 - ４．前記第２の表面は第１の表面の端から１インチを超
えて延出しない請求項１の方法。 - ５．前記第１の表面に向かう前記フロー（例えば１θ）
の直径は前記ウェハ（例えば１３）の直径以下である請
求項１の方法。 - ６．前記フロー（例えば１６）の直径は約５インチであ
り、前記支持部材（例えば１２）の直径は約６インチで
ある請求項５の方法。 - ７．前記支持部材（例えば１２）は輻射によって加熱さ
れる請求項１の方法。 - ８．前記層に対して開口をタイムエッチングする工程を
更に有する請求項１の方法。 - ９．前記フロー（例えば１６）は酸素とテトラエチルオ
ルソシリケートとより成る請求項１の方法。 - １０．前記酸化硅素材は少なくとも酸化硅素の分子比５
０％より成る請求項１の方法。 - １１．前記酸化硅素材はボロシリケートガラスより成る
請求項１の方法。 - １２．前記酸化硅素材はフォスホシリケートガラスより
成る請求項１の方法。 - １３．前記酸化硅素材はボロフォスホシリケートガラス
より成る請求項１の方法。 - １４．真空にできるチェンバ内に、（イ）ウェハ（例え
ば１３）を支持する支持部材（例えば１２）と、（ロ）
支持部材（例えば１２）に対向する位置に配設され支持
部材（例えば１２）の少なくとも中心近辺にその中心を
有したガス導入部材（例えば１５）と、（ハ）支持部材
（例えば１２）とガス導入部材（例えば１５）との間の
領域に無線周波電力を供給する手段とを有した、半導体
ウェハ（例えば１３）上に酸化硅素材を推積する装置で
あって、記支持部材（例えば１２）の直径は前記ガス導
入部材の直径より大きいことを特徴とする推積装置。 - １５．前記ガス導入部材（例えば１５）は有孔板より成
る請求項１４の装置。 - １６．前記支持部材（例えば１２）の直径は前記ガス導
入部材の直径より少なくとも０．５インチ大きい請求項
１４の装置。 - １７．前記支持部材（例えば１２）の直径は前記ガス導
入部材の直径より少なくとも１インチ大きい請求項１６
の装置。 - １８．前記支持部材（例えば１２）の直径は前記ガス導
入部材の直径より２インチを超えて大きくない請求項１
６の装置。 - １９．前記ガス導入部材（例えば１５）の直径は約５イ
ンチで、前記支持部材（例えば１２）の直径は約６イン
チである請求項１８の装置。 - ２０．前記支持部材（例えば１２）は部品番号００１０
−０９１３４で同定される請求項１９の装置。
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