JPH0346228A - 酸化膜形成法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ＬＳＩの製造プロセスで用いられるＰドープ
の５ｉＱ２膜（以下ＰＳＧ膜という〉の形成法に関する
。

（従来の技術） 従来、ＳｉＯ２の成膜にはシランＳｉ日４の酸化により
堆積されていた。

この化学反応は次のとおりである。

３ｉ目目子＋０２→５ｉ０２＋２２ また、ＰＳＧ膜は上記のＳ’１日４と０２の反応時にホ
スフィンＰ目３を添加することによって得られる。

この反応式は次のとおりであり、ＰがＳｉＯ２に取り込
まれる。

４Ｐ口３＋５０２→２Ｐ２０５　＋６日２ＰＳＧを多結
晶Ｓｉゲートと上層金属間の層間絶縁膜として用いる場
合、通常６〜８重量％のＰを含有するＰＳＧが堆積され
る。

堆積後には９００〜１０００℃程度の８温でアニールが
行なわれる。このアニールはＰＳＧを軟化させて流動を
起させ、下地の段差や凹凸を平坦化するためである。

集積回路に使用されるバタン寸法は回路バタンの高密度
化とともに年々微細化の一途をたどっている。したがっ
て、バタン精度を上げるためにはこの平坦化技術は極め
て重要である。

平坦化の効果はＰＳＧ中のＰ′ａ度が高いほど大きい。

しかし、一方高濃度になるほどＰＳＧ膜は吸湿性が大き
くなり、水分と反応してＡ１等の配線の腐蝕原因となる
酸性生成物をつくるため好ましくない。

また、ＰＳＧにはＮａなどのアルカリイオンに対するバ
リヤ効果があるため、層間絶縁膜として用いられる以外
にパッシベーション膜としても広く用いられている。パ
ッシベーション用のＰ濃度は２〜４重量％である。

上記のように１．従来のＰＳＧ膜はＣＶＤ法で３ｉ日４
、Ｐ目３等の気体原料を用いて成膜されていた。

しかし、バタン寸法がサブξ、クロンの時代に入ってく
ると、気体原料を用いるＣＶＤプロセスでは次のような
問題が起った。

このＣＶＤプロセスでは狭い電極間やゲートのトレンチ
にボイドを形成し著しく膜特性を悪化させる。

また、３ｉ口４は自己発火性で極めて危険な原料である
。

以上のような欠点を克服するために、３ｉ０２成膜ソー
スとしてテトラエトキシシラン５ｉ（００２日５）４、
ドーパントソースとしてはリン酸トリメチルＰＯ（ＱＣ
Ｃ８４３、亜リン酸トリメチルＰ　（００日３〉３のよ
うな液体原料を用いるＣＶＤ法が実用化され使用される
ようになった。

テトラエトキシシランが５ｉＱ２として堆積される化学
反応は次のとおりである。

５ｉ（００２日５〉４→Ｓ　ｉ　０２　＋４０２目４千
２日２０ ＰＳＧ膜は上記の液体原料にリン酸トリメチルあるいは
亜リン酸トリメチル等の液体原料を添加して得られる。

しかし、これらのドーパントソースは次のような欠点が
ある。

これらの液体原料を不活性ガスでバブリングして蒸気化
する場合、リン酸トリメチルは蒸気圧が低くバブリング
によって蒸気化しにくく、流量の゛定量コントロールが
難しい欠点がある。

また、亜リン酸トリメチルは蒸気圧が高くバブリングに
よって蒸気化することは容易であるが、水分による分解
が烈しく極めて悪臭を発し、作業環境を著しく汚染する
欠点がある。

（解決しようとする問題点〉 本発明は、液体原料を用いてＣＶＤ法によってＰＳＧ膜
を形成する場合、上記の欠点を除去し、極めて良質のＰ
ＳＧ膜を形成する方法を提供しようとするものである。

（問題を解決するための手段） 本発明は、ドーパントソースとして三酸化リンＰ２０３
を用い、テトラエトキシシランに添加しＣＶＤ法でＰＳ
Ｇ膜を形成する方法である。

二酸化リンは次のような物性をもっている。

色調　　　　無色 融点　　　　２２．５℃ 沸点　　　　１７３℃ 比重　　　　２．１３ 液体は電気の不導体 有機溶媒に可溶 上記のように、Ｐ２０３は２２．５℃以上は液体であり
、いろいろな有機溶媒に可溶であることから、テトラエ
トキシシランに溶解させることができる。

また、テトラエトキシシランと三酸化リンの蒸気圧曲線
は極めて類似しており、特に３０〜７０℃の範囲では共
沸状態にある。

次に、テトラエトキシシラン（ＴＥ０１）と三酸化リン
（Ｐ２０３　）の蒸気圧と温度との関係を示す。

蒸気圧（ＫＰａ）　　０．３　　１　　　３　　　１０
ＴＥＯ３（’Ｃ）　　　２７．９　４７．５　６８．９
　　９６．３Ｐ２０３　　（”Ｃ）　　　２５．１　４
７．２　７０．４　１００．３上記のような物性から、
Ｐ２０３はテトラエトキシシランに添加してバブリング
法によって蒸気化し、これらの一定比率の蒸気を一定流
量で定量的にＣＶＤ装置に供給し、優れたＰＳＧ膜を形
成することができる。

また、この方法はバブリング法のみならず加熱蒸発法に
も適用できるものである。

さらに、亜リン酸トリメチルに比較し、水分による分解
も比較的おだやかであるばかりでなく、Ｐ２０３蒸気は
作業環境を汚染するほど強い匂いはない。

（実施例〉 ５ｉ（ＯＣ２０５）４１０６．７ｃｃにＰ２０３２．７
３ｇを添加した。この溶液をバブラーに入れ３５℃に加
温し、た。３００ｃｃ／ｍｉｎのＨｅをこの溶液中に吹
き込んでバブリングし、発生した蒸気をプラズマＣＶＤ
装置に導入し、Ｓｉ基板上にＰＳＧを着膜した。

生成したＰＳＧ膜中のＰは均一な濃度であることがオー
ジェ分析の結果わかった。

また、膜質は十分にち密性があり振れた膜であった。

さらに、バブリング後の残液が１０％になったとき、残
液中のＰ２Ｏ３！１度を測定した結果、０．０２６ｇ／
ｃｃであり、Ｓｉ　（ＯＣ２目５）十とＰ２０３の十分
な共沸状態が確認された。

（発明の効果） 本発明によれば、ＰＳＧ膜用液体原料を共沸状態で蒸気
化できるため、一定組成の蒸気を一定流量で定量的にＣ
ＶＤ装置に供給することができ、優れたＰＳＧ膜を形成
することができる特徴がある。

また、著しい悪臭で作業環境を汚染するようなことはな
い特徴がある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＰドープのＳｉＯ＿２膜を液体原料を用いてＣＶＤ法で
   形成する場合、ケイ素を含む液体原料にＰ２Ｏ３を０．
   １〜２０重量％添加することを特徴とする酸化膜形成法
   。