JPH03291932A - 堆積酸化物を用いた集積回路の製作方法 - Google Patents
堆積酸化物を用いた集積回路の製作方法Info
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- JPH03291932A JPH03291932A JP2406533A JP40653390A JPH03291932A JP H03291932 A JPH03291932 A JP H03291932A JP 2406533 A JP2406533 A JP 2406533A JP 40653390 A JP40653390 A JP 40653390A JP H03291932 A JPH03291932 A JP H03291932A
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- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
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- C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
［０００１］
本発明は誘電体の化学気相堆積を用いた集積回路の製作
方法に係る。 ［０００２］
方法に係る。 ［０００２］
集積回路パターンの大きさが減少し、集積回路の要素の
数が増加し続けるとともに、集積回路の製作に共通して
用いられる誘電体に課される要件は、次第に厳しくなっ
ている。誘電体は共通してウェハの表面上に堆積され、
表面の一部を選択的に露出するために、パターン形成さ
れる。誘電体の表面上に堆積された金属又は他の導電性
材料は、個々のデバイスへ、またそれらの間の接触を与
える。典型的な場合アルミニウムである金属が、電気的
な不連続を伴わず堆積できるよう誘電体の表面は適度に
平坦でなければならない。デバイス間の水平距離が減少
し、堆積した誘電体が非平坦な表面をもつとともに、そ
のような金属の堆積は、より困難になる。誘電体表面を
平坦化する方法を探してきた。誘電体表面を平坦化する
典型的な方法は、誘電体を加熱し、それを流すことであ
る。たとえば接合がより浅くなり、半導体中のドーパン
トの動きが制限されるとともに、回路を加熱できる最大
温度は下がる。誘電体は典型的な場合ＳｉＯ３で、ガラ
スが流れる温度を下げるため、それにはホウ素及びリン
のようなドーパントが少量添加される。リンはまたナト
リウムを捕獲し、それが接合中に拡散するのを防止する
。 ［０００３］ 化学気相堆積を含むいくつかの技術が、誘電体の堆積に
用いられてきた。共通に用いられている１つの技術は、
ＳｉＨ４，Ｂ２Ｈ６（ジボラン）及びＰＨ３（リン）の
ような水素化物を、酸素で酸化するものである。この誘
電体は典型的な場合ＢＰＳＧ （ポロホスホシリケート
・ガラス）とよばれる。もう１つの技術は、一般にＴＥ
０１とよばれるテトラエチルオルトキシレンのような有
機−シリコン化合物の分解である。たとえばホスフィン
及びトリメチルボレートのような他の化合物も、典型的
な場合ドーパント源として存在する。たとえばジャーナ
ル・オブ・バキュアム・サイエンス・アンド・テクノロ
ジー（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ５ｃｉｅｎ
ｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ ） Ｂ ４．７
３２−７４４頁、５月１６日１９８６を参照のこと。こ
の論文はＴＥ０１を用いたポロホスホシリケート・ガラ
スの低圧堆積について報告している。業者は１ｃｍ２当
り０．２以下の粒子密度を報告している。後の報告は、
誘電体の大気圧堆積を扱ってる。たとえば、エフイーシ
ー・リサーチ・アンド・ディベロップメン） （ＮＥＣ
Ｒｅ５ｅａｒｃｈ ａｎ釧ｂｍｌ卯■敢）９４．１−７
頁、７月、１９８９を参照のこと。酸素よりオゾンを用
いた著者は、表面粒子密度について報告していないが、
誘電体中には測定できるような量の好ましくない不純物
は含まれていないと報告した。 ［０００４］ 低圧で堆積させたＴＥＯ３薄膜は、それらがより滑らか
で、粒子数が少いため大気圧で堆積させたものより好ま
しいことを見出した。また、一般にＢＰＴＥＯ８とよば
れるホウ素及びリンが少量存在するＴＥＯ５薄膜は、段
差の被覆がよく反応容器表面からはげ落ちる傾向が小さ
いため、ＢＰＳＧ薄膜より好ましい。 しかし、ＢＰＴＥＯＳ薄膜は堆積中、粒子を蓄積させる
好ましくない傾向をもつことを見出した。 ［０００５］
数が増加し続けるとともに、集積回路の製作に共通して
用いられる誘電体に課される要件は、次第に厳しくなっ
ている。誘電体は共通してウェハの表面上に堆積され、
表面の一部を選択的に露出するために、パターン形成さ
れる。誘電体の表面上に堆積された金属又は他の導電性
材料は、個々のデバイスへ、またそれらの間の接触を与
える。典型的な場合アルミニウムである金属が、電気的
な不連続を伴わず堆積できるよう誘電体の表面は適度に
平坦でなければならない。デバイス間の水平距離が減少
し、堆積した誘電体が非平坦な表面をもつとともに、そ
のような金属の堆積は、より困難になる。誘電体表面を
平坦化する方法を探してきた。誘電体表面を平坦化する
典型的な方法は、誘電体を加熱し、それを流すことであ
る。たとえば接合がより浅くなり、半導体中のドーパン
トの動きが制限されるとともに、回路を加熱できる最大
温度は下がる。誘電体は典型的な場合ＳｉＯ３で、ガラ
スが流れる温度を下げるため、それにはホウ素及びリン
のようなドーパントが少量添加される。リンはまたナト
リウムを捕獲し、それが接合中に拡散するのを防止する
。 ［０００３］ 化学気相堆積を含むいくつかの技術が、誘電体の堆積に
用いられてきた。共通に用いられている１つの技術は、
ＳｉＨ４，Ｂ２Ｈ６（ジボラン）及びＰＨ３（リン）の
ような水素化物を、酸素で酸化するものである。この誘
電体は典型的な場合ＢＰＳＧ （ポロホスホシリケート
・ガラス）とよばれる。もう１つの技術は、一般にＴＥ
０１とよばれるテトラエチルオルトキシレンのような有
機−シリコン化合物の分解である。たとえばホスフィン
及びトリメチルボレートのような他の化合物も、典型的
な場合ドーパント源として存在する。たとえばジャーナ
ル・オブ・バキュアム・サイエンス・アンド・テクノロ
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ｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ ） Ｂ ４．７
３２−７４４頁、５月１６日１９８６を参照のこと。こ
の論文はＴＥ０１を用いたポロホスホシリケート・ガラ
スの低圧堆積について報告している。業者は１ｃｍ２当
り０．２以下の粒子密度を報告している。後の報告は、
誘電体の大気圧堆積を扱ってる。たとえば、エフイーシ
ー・リサーチ・アンド・ディベロップメン） （ＮＥＣ
Ｒｅ５ｅａｒｃｈ ａｎ釧ｂｍｌ卯■敢）９４．１−７
頁、７月、１９８９を参照のこと。酸素よりオゾンを用
いた著者は、表面粒子密度について報告していないが、
誘電体中には測定できるような量の好ましくない不純物
は含まれていないと報告した。 ［０００４］ 低圧で堆積させたＴＥＯ３薄膜は、それらがより滑らか
で、粒子数が少いため大気圧で堆積させたものより好ま
しいことを見出した。また、一般にＢＰＴＥＯ８とよば
れるホウ素及びリンが少量存在するＴＥＯ５薄膜は、段
差の被覆がよく反応容器表面からはげ落ちる傾向が小さ
いため、ＢＰＳＧ薄膜より好ましい。 しかし、ＢＰＴＥＯＳ薄膜は堆積中、粒子を蓄積させる
好ましくない傾向をもつことを見出した。 ［０００５］
ＢＰＴＥＯＳの低圧化学気相堆積及びＢＰＴＥＯＳ薄膜
上又はその中への化学的に生成する粒子の好ましくない
堆積を防止する工程を含む集積回路の製作方法である。 化学的に生成する粒子の好ましくない堆積は、炉中の有
害な揮発性化合物の濃度を減らし、化学反応の大きさを
減らすことにより防止される。好ましい実施例において
、このことは炉が大気に対して開けられた時、揮発性化
合物の逆流を除き、好ましくない化合物を反応させ、か
つ生成物を排気させるかあるいはウェハを炉中にセット
する時又は引き出す時、ロードロックチャンバを用いる
ことにより、行える。ロードロックチャンバは水蒸気が
炉中に入るのを防止する。 堆積は低圧が望ましい。 ［０００６］
上又はその中への化学的に生成する粒子の好ましくない
堆積を防止する工程を含む集積回路の製作方法である。 化学的に生成する粒子の好ましくない堆積は、炉中の有
害な揮発性化合物の濃度を減らし、化学反応の大きさを
減らすことにより防止される。好ましい実施例において
、このことは炉が大気に対して開けられた時、揮発性化
合物の逆流を除き、好ましくない化合物を反応させ、か
つ生成物を排気させるかあるいはウェハを炉中にセット
する時又は引き出す時、ロードロックチャンバを用いる
ことにより、行える。ロードロックチャンバは水蒸気が
炉中に入るのを防止する。 堆積は低圧が望ましい。 ［０００６］
ＢＰＴＥＯＳ薄膜の堆積中、反応容器又は炉の排気部分
で、残滓の濃度が高くなることを見出した。この残滓又
は凝縮物は、次の堆積工程中ＢＰＴＥＯＳ薄膜を粒子で
汚染しうる。大気中の水分は、たとえばひとまとめのウ
ェハなセットしたりとり出したりするため、炉を開けた
時、凝縮物と反応し揮発性化合物を生成すると確信され
る。堆積工程の前又は堆積中にこれらの化合物が炉の堆
積部分中に逆拡散すると、揮発性化合物とＰＨ３のよう
なプリカーサガスの１つとの反応により、誘電体上に化
学的に粒子が発生するため、ＢＰＴＥＯＳの好ましくな
い汚染が生じるという仮説がたてられる。好ましくない
汚染は、揮発性化合物を形成し、排気するか、揮発性化
合物の形成を防止することにより、炉の堆積部分中への
揮発性化合物の逆流を防止することによって、減らすこ
とができる。 ［０００７］ 本発明を実施するのに適した装置が、図１に概略的に描
かれている。図１は炉（１） バタフライバルブ（３
）分離バルブ（５） バイパスバルブ（７）及び真空
ポンプ（９）を示す。また、炉（１）に接続されたロー
ドロックチャンバ（１１）も描かれている。炉（１）は
典型的な場合反応容器で、その中でガスが高温において
反応し、堆積反応が生じる。分離及びバイパスバルブは
相互に並列に接続され、バタフライバルブ及びポンプ（
９）の両方にも接続されている。バイパスバルブ又は別
の直列バルブが、流れの大きさを制御する。ロードロッ
クチャンバ（１１）も真空システム（図示されていない
）に接続されている。ロードロックチャンバはバイパス
バルブとともに、従来技術の装置には存在しない。ガス
ソース及び他の化合物は、当業者には周知であり、図示
されていない。プリカーサはＴＥ０１、トリメチルボレ
ート（ＴＭＢ）のようなホウ素源、ＰＨ３又はトリメチ
ルフォスファイト又は他の有機リン化合物のようなリン
源である。堆積は低圧、すなわち１０ｔｏｒｒ又はそれ
以下で典型的な場合性われる。当業者は図示された装置
をいかに組立て、操作するかを、容易に理解するであろ
う。 ［０００８］ 典型的な従来技術の操作中、分離バルブを閉じることに
より、堆積工程の終了時に、炉は真空ポンプから分離さ
れる。次に、炉は大気圧まで不活性ガスで満たされ、開
けられる。炉中のウェハは除かれ、新しいひとかたまり
のウェハが挿入される。 ［０００９］ 好ましい実施例において、ウェハが炉からとり出され、
挿入される間、バイパスバルブは開けたままにする。こ
の手順により真空ポンプは低速ではあるが、炉を排気す
ることができる。しかし、この低速ですら、空気の少く
とも１成分と凝集物の反応で生じる好ましくない揮発性
化合物が除去され、また揮発性化合物の炉中への好まし
くない逆流も減らされる。その理由は、ガスの流れが炉
からポンプへとなるためである。すなわち、空気は残滓
の上を通り、それと反応し、揮発性化合物を形成し、そ
れはポンプにより、炉から排気される。化合物の濃度は
次の堆積工程中、炉内の無害な水準まで下げられ、それ
によって堆積ガスとの反応が減少する。もしそうでなけ
れば、それはＢＰＴＥＯＳ薄膜の粒子汚染を起こすであ
ろう。 ［００１０］ 別の実施例において、ウェハの炉中へ又は炉外への移動
を可能にするため炉を開ける時、ロードロックチャンバ
（１１）を用いてもよい。ロードロックチャンバは当業
者には周知で、詳細に述べる必要はない。チャンバはウ
ェハを炉中へ又は炉外へ移動させる時、大気中の水蒸気
が炉に入らないように、真空ポンプに接続される。 ［００１１］ 簡潔及び明瞭にするため、集積回路製作プロセスの誘電
体堆積の部分のみについて述べた。回路それ自身ととも
に、製作プロセスの他の要素については当業者には周知
であり、詳細に述べる必要はない。たとえば、当業者は
必要なりソグラフィパターン形成工程、ドーピングプロ
セス等を容易に行うであろう。 ［００１２］ これまで述べた方法の修正は、当業者には容易に明らか
となるであろう。たとえば、凝縮物を反応させ、生成物
を除去し、揮発性化合物の好ましくない逆流を減らすた
めのここで述べた以外の方法が、当業者には明らかであ
ろう。揮発性化合物を除去するため、別の真空システム
を用いてもよい。
で、残滓の濃度が高くなることを見出した。この残滓又
は凝縮物は、次の堆積工程中ＢＰＴＥＯＳ薄膜を粒子で
汚染しうる。大気中の水分は、たとえばひとまとめのウ
ェハなセットしたりとり出したりするため、炉を開けた
時、凝縮物と反応し揮発性化合物を生成すると確信され
る。堆積工程の前又は堆積中にこれらの化合物が炉の堆
積部分中に逆拡散すると、揮発性化合物とＰＨ３のよう
なプリカーサガスの１つとの反応により、誘電体上に化
学的に粒子が発生するため、ＢＰＴＥＯＳの好ましくな
い汚染が生じるという仮説がたてられる。好ましくない
汚染は、揮発性化合物を形成し、排気するか、揮発性化
合物の形成を防止することにより、炉の堆積部分中への
揮発性化合物の逆流を防止することによって、減らすこ
とができる。 ［０００７］ 本発明を実施するのに適した装置が、図１に概略的に描
かれている。図１は炉（１） バタフライバルブ（３
）分離バルブ（５） バイパスバルブ（７）及び真空
ポンプ（９）を示す。また、炉（１）に接続されたロー
ドロックチャンバ（１１）も描かれている。炉（１）は
典型的な場合反応容器で、その中でガスが高温において
反応し、堆積反応が生じる。分離及びバイパスバルブは
相互に並列に接続され、バタフライバルブ及びポンプ（
９）の両方にも接続されている。バイパスバルブ又は別
の直列バルブが、流れの大きさを制御する。ロードロッ
クチャンバ（１１）も真空システム（図示されていない
）に接続されている。ロードロックチャンバはバイパス
バルブとともに、従来技術の装置には存在しない。ガス
ソース及び他の化合物は、当業者には周知であり、図示
されていない。プリカーサはＴＥ０１、トリメチルボレ
ート（ＴＭＢ）のようなホウ素源、ＰＨ３又はトリメチ
ルフォスファイト又は他の有機リン化合物のようなリン
源である。堆積は低圧、すなわち１０ｔｏｒｒ又はそれ
以下で典型的な場合性われる。当業者は図示された装置
をいかに組立て、操作するかを、容易に理解するであろ
う。 ［０００８］ 典型的な従来技術の操作中、分離バルブを閉じることに
より、堆積工程の終了時に、炉は真空ポンプから分離さ
れる。次に、炉は大気圧まで不活性ガスで満たされ、開
けられる。炉中のウェハは除かれ、新しいひとかたまり
のウェハが挿入される。 ［０００９］ 好ましい実施例において、ウェハが炉からとり出され、
挿入される間、バイパスバルブは開けたままにする。こ
の手順により真空ポンプは低速ではあるが、炉を排気す
ることができる。しかし、この低速ですら、空気の少く
とも１成分と凝集物の反応で生じる好ましくない揮発性
化合物が除去され、また揮発性化合物の炉中への好まし
くない逆流も減らされる。その理由は、ガスの流れが炉
からポンプへとなるためである。すなわち、空気は残滓
の上を通り、それと反応し、揮発性化合物を形成し、そ
れはポンプにより、炉から排気される。化合物の濃度は
次の堆積工程中、炉内の無害な水準まで下げられ、それ
によって堆積ガスとの反応が減少する。もしそうでなけ
れば、それはＢＰＴＥＯＳ薄膜の粒子汚染を起こすであ
ろう。 ［００１０］ 別の実施例において、ウェハの炉中へ又は炉外への移動
を可能にするため炉を開ける時、ロードロックチャンバ
（１１）を用いてもよい。ロードロックチャンバは当業
者には周知で、詳細に述べる必要はない。チャンバはウ
ェハを炉中へ又は炉外へ移動させる時、大気中の水蒸気
が炉に入らないように、真空ポンプに接続される。 ［００１１］ 簡潔及び明瞭にするため、集積回路製作プロセスの誘電
体堆積の部分のみについて述べた。回路それ自身ととも
に、製作プロセスの他の要素については当業者には周知
であり、詳細に述べる必要はない。たとえば、当業者は
必要なりソグラフィパターン形成工程、ドーピングプロ
セス等を容易に行うであろう。 ［００１２］ これまで述べた方法の修正は、当業者には容易に明らか
となるであろう。たとえば、凝縮物を反応させ、生成物
を除去し、揮発性化合物の好ましくない逆流を減らすた
めのここで述べた以外の方法が、当業者には明らかであ
ろう。揮発性化合物を除去するため、別の真空システム
を用いてもよい。
【図１】
本発明を実施するのに適した装置の概略図である。
１炉
３ バタフライバルブ
５ 分離バルブ
７ バイパスバルブ
９ 真空ポンプ
１１ ロード口ックチャンバ
図面
Claims (8)
- 【請求項１】化学気相堆積により炉（たとえば１）中の
ウエハ上に誘電体を堆積させる工程を含み、前記誘電体
はＢＰＴＥＯＳから成り、堆積炉中における前記誘電体
上への好ましくない化学的に生成した粒子の堆積を防止
する工程が更に含まれることを特徴とする集積回路製作
の方法。 - 【請求項２】前記炉が大気に開けられた時、前記炉（た
とえば１）中への逆流量を減らすことにより、前記防止
を行うことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】ウエハを（たとえば１）にセットする時又
は炉からとり出す時、ロードロックチャンバ（たとえば
１１）を用いることにより、前記防止を行うことを特徴
とする請求項１記載の方法。 - 【請求項４】前記堆積は１０ｔｏｒｒかそれ以下の圧力
で行われることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項５】前記リン源はホスフィンであることを特徴
とする請求項１記載の方法。 - 【請求項６】前記化学気相堆積は有機リン化合物から成
るグループから選択されたリン源を用いることを特徴と
する請求項１記載の方法。 - 【請求項７】前記防止工程は空気の少くとも１成分を前
記炉の排気部分上に通し、揮発性化合物を形成させ前記
揮発性化合物を前記炉から除去することを含むことを特
徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項８】化学気相堆積により反応容器中のウエハ上
に誘電体を堆積させる工程を含み、前記誘電体はＢＰＴ
ＥＯＳから成り、空気の少くとも１成分を炉の排気部分
中の残滓上に通し、揮発性化合物を形成させ、前訳炉か
ら前記揮発性化合物を除去することにより、堆積炉（た
とえば１）中の前記誘電体上への好ましくない化学的に
生成した粒子の堆積を防止する工程を更に含むことを特
徴とする集積回路製作の方法。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US07/459,167 US5328872A (en) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | Method of integrated circuit manufacturing using deposited oxide |
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|---|---|
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-
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