(57)【要約】イン・シトゥーで安定した高濃度シリコンボロンリンガラス膜を半導体ウェーハ又は基板上に形成する為の方法および装置。実施形態において、当該方法は、基板をチャンバ内に提供することにより開始する。該方法は、シリコン源、酸素源、ボロン源、リン源をチャンバ内に提供し、高濃度シリコンボロンリンガラス層を基板上に形成することにより、継続する。当該方法は、更に、当該基板上に形成された高濃度シリコンボロンリンガラス層をリフローすることを含む。
2005518087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に高濃度シリコンボロンリンガラス層を形成する方法において：
基板をチャンバ内に提供するステップと；
シリコン源、酸素源、ボロン源、リン源を前記チャンバ内に提供し、前記基板上に高濃度シリコンボロンリンガラス層を形成するステップと；
前記基板上に形成された高濃度シリコンボロンリンガラス層をリフローするステップと；
を備える、前記方法。
【請求項２】
前記基板上に形成された高濃度シリコンボロンリンガラス層をリフローするステップの後に、前記基板を所定時間の間、冷却するステップを更に備える、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記高濃度シリコンボロンリンガラス層は、約２〜７重量パーセントのボロンと、約２〜９重量パーセントのリンを備える、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記高濃度シリコンボロンリンガラス層内に存在するボロン及びリンの合計重量パーセントは、約１０〜１２重量パーセントである、請求項１記載の方法。  
【請求項５】
前記シリコン源、酸素源、ボロン源、リン源を前記チャンバ内に提供し、前記基板上に高濃度シリコンボロンリンガラス層を形成するステップは、堆積温度がおよそ３００〜６００℃の範囲の温度で実行される、請求項１記載の方法。  
【請求項６】
前記高濃度シリコンボロンリンガラス層をリフローするステップは、乾いた雰囲気、スチーム雰囲気、水雰囲気、Ｈ２とＯ２のイン・シトゥー反応によって形成された雰囲気からなる群から選択された雰囲気中で、リフロー温度が約６００〜１０５０℃の範囲内で実行される、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記シリコン源は、ＴＥＯＳである、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記酸素源は、Ｏ３である、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記ボロン源は、ＴＥＢを備える、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記リン源は、ＴＥＰＯを備える、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記高濃度シリコンボロンリンガラス層は、基板内に含まれ約７：１から１０：１のアスペクト比を有する少なくとも一つのトレンチを埋める、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
基板上に絶縁層を形成する方法において：
基板をチャンバ内に提供するステップと；
シリコン源、酸素源、ボロン源、リン源を提供し、前記基板上に高濃度シリコンボロンリンガラス層を化学気相堆積するステップと；
前記高濃度シリコンボロンリンガラス層を覆ってアンドープシリコンガラスの第２絶縁ガラス層を形成するステップと；
前記基板上に堆積された前記高濃度シリコンボロンリンガラス層をリフローするステップと；
を備える、前記方法。
【請求項１３】
前記高濃度シリコンボロンリンガラス層は、約２〜７重量パーセントのボロンと、約２〜９重量パーセントのリンを備える、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記高濃度シリコンボロンリンガラス層内に存在するボロンとリンの合計重量パーセントは、約１０〜１２重量パーセントである、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記高濃度シリコンボロンリンガラス層をリフローするステップは、乾いた雰囲気、スチーム雰囲気、水雰囲気、Ｈ２とＯ２のイン・シトゥー反応によって形成された雰囲気からなる群から選択された雰囲気中で、リフロー温度が約６００〜１０５０℃の範囲内で実行される、請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
前記シリコン源は、約２００〜１０００ミリグラム／分の割合で前記チャンバ内に流れるＴＥＯＳである、請求項１記載の方法。
【請求項１７】
前記ボロン源は、約１００〜３００ミリグラム／分の割合で前記チャンバ内に流れるＴＥＢである、請求項１記載の方法。
【請求項１８】
前記リン源は、約１０〜１５０ミリグラム／分の割合で前記チャンバ内に流れるＴＥＰＯである、請求項１記載の方法。
【請求項１９】
前記酸素源は、約２０００〜６０００標準立方センチメートル／分の割合で前記チャンバ内に流れるＯ３である、請求項１記載の方法。
【請求項２０】
前記高濃度シリコンボロンリンガラス層は、およそ２０００〜６０００Å／分の割合で前記チャンバ内に形成されるＴＥＢである、請求項１記載の方法。
【請求項２１】
前記第２絶縁ガラス層は、およそ１００〜２００Åの範囲内の厚さを有する、請求項１２記載の方法。
【請求項２２】
少なくとも一つのトレンチを有する基板上に絶縁層を堆積する方法において：
約３００℃から６００℃の堆積温度、約６０から７５０トルの亜大気圧で、ＴＥＯＳ、Ｏ３、ＴＥＢ、ＴＥＰＯをチャンバ内に提供することにより、前記基板を覆って高濃度シリコンボロンリンガラス層を化学気相堆積するステップであって、前記高濃度シリコンボロンリンガラス層は、前記ボロンとリンの合計重量パーセントが約１０〜１２重量パーセントに対し、約７．０重量パーセント以下のボロン、約９．０重量パーセント以下のリンを備える、前記ステップと；
前記高濃度シリコンボロンリンガラス層を備えた前記基板内の少なくとも一つのトレンチを充填する為に、およそ６００℃から１０５０℃の範囲内のリフロー温度で、堆積された前記高濃度シリコンボロンリンガラス層をリフローするステップと；
を備える、前記方法。
【請求項２３】
前記少なくとも一つのトレンチは、約４：１から１０：１の高アスペクト比を有する、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
基板処理システムにおいて：
チャンバ内に配置された基板ホルダーと；
前記基板を覆って絶縁層を堆積する為に前記チャンバに反応ガス混合物を導入するガス分配システムと；
前記チャンバ圧力を制御する為にガス出口に結合されたポンプと；
前記基板を覆って堆積された前記層をリフローする為の急速加熱アニールシステムと；
前記ガス分配システムと前記ポンプを制御するコントローラであって、更に、急速加熱アニールシステムを制御する、前記コントローラと；
前記基板処理システムの操作を導く為にコンピュータ可読プログラムが内部に組み込まれたコンピュータ可読媒体を備える、前記コントローラに結合されたメモリであって、
前記コンピュータ可読プログラムは：
シリコン源ガス、ボロン源ガス、リン源ガス、キャリアガスを含む反応性ガス混合物を前記チャンバ内に導入し、前記基板ホルダー上に位置決めされた前記基板を覆って高濃度シリコンボロンリンガラス層を堆積する為に前記ガス分配システムを制御する為の指令であって、堆積された高濃度シリコンボロンリンガラス層が前記基板におけるトレンチを充填できるように前記リフローの温度を制御する、前記指令、を備える前記メモリと；
を備える、前記システム。
【請求項２５】
前記高濃度シリコンボロンリンガラス層は、約１０〜１２重量パーセントのボロン及びリンの濃度に対し、およそ２〜７重量パーセントの範囲内でボロン濃度と、およそ２〜９重量パーセントの範囲内でリン濃度とを有する、請求項２４記載の基板処理システム。
【請求項２６】
前記リフローは、乾燥雰囲気、スチーム雰囲気、水雰囲気、Ｈ２とＯ２のイン・シトゥー反応によって形成された雰囲気からなる群から選択された雰囲気中で、リフロー温度が約６００〜１０５０℃の範囲内の温度で実行される、請求項２４記載の方法。
【請求項２７】
前記トレンチは、約４：１から１０：１の高アスペクト比を有する、請求項２４記載の基板処理システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明は、一般に、半導体製造のための基板処理の分野に関し、より具体的には、イン・シトゥーで安定した高濃度シリコンボロンリンガラス（ＢＰＳＧ）膜を半導体ウェーハ又は基板上に形成する為の改良された方法および装置に関する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]シリコン酸化物（ＳｉＯ２）は、半導体デバイスの製造において、絶縁層として広く使用されている。シリコン酸化物は、シリコン含有源を用いた、オゾン（Ｏ３）や酸素（Ｏ２）のような酸素含有源の反応から、一般的に熱化学気相堆積（ＣＶＤ）又はプラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）プロセスにより、堆積される。一般的に、熱ＣＶＤ又はプラズマＣＶＤプロセスにおける反応速度は、温度、圧力、反応ガス流量、ＲＦパワーの一つ以上を制御することにより制御可能である。
【０００３】
[0003]シリコン酸化膜の為の一つの特定用途は、ポリシリコンゲートレベルと金属酸化膜（ＭＯＳ）トランジスタの第１金属レベルとの間の分離層としての用途である。このような分離層は、多レベル金属構造における金属レベルの前に通常、堆積されるので、プリメタル絶縁体（ＰＭＤ）層と呼ばれる。低応力、低汚染を有することに加えて、ＰＭＤ層が良好な平坦性と間隙充填性を有することが重要である。
【０００４】
[0004] シリコン酸化物膜がＰＭＤ層として使用されるとき、シリコン酸化物膜は、より低いレベルのポリシリコンゲート／相互接続層を有するシリコン基板を覆って堆積される。シリコン基板の表面は、間隙やトレンチのような隔離構成や、ポリシリコンゲートや相互接続のような隆起又は階段状の表面を含むことができる。最初に堆積された膜は、一般的に、基板の表面のトポグラフィーに適合し、典型的には平坦化されるか平らにされ、上にある金属層が堆積される前にリソグラフィステップを経験する。
【０００５】
[0005]半導体設計が進歩したので、半導体デバイスの特徴サイズは、劇的に減少した。多くの集積回路は、現在、半ミクロン径より小さいトレンチのような特徴を有する。半ミクロンデバイスの製造は、例えば、狭い間隙／トレンチをボイドなく完全に充填する性能を含む、数多くの難題を提起する。トレンチが広くて浅い場合、シリコン酸化物ガラスでトレンチを完全に充填することは比較的容易である。トレンチが狭くなり、アスペクト比（トレンチの幅に対するトレンチの高さの比）が増加するにつれて、間隙／トレンチ内にボイドが形成される可能性が出てくる。一定の条件の下で、ガラスのリフロープロセス中にボイドは充填可能であるが、トレンチが狭い、或いは、ガラスのリフローに見込まれる熱バジェットが減少すると、低温でリフロープロセス中にボイドは充填されない可能性がある。このようなボイドは、ウェーハ毎の良好なチップの歩留まり及びデバイスの信頼性を減らすので、望ましくない。
【０００６】
[0006]長年の間、テトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）のような液体源で堆積された、シリコンボロンリンガラス（ＢＰＳＧ）膜のようなボロン及びリンをドープしたシリケート膜は、ガラスリフローにおける優れた間隙充填性能の為に、酸化シリコン膜の中で優先性を増している。さらに、ＢＰＳＧ膜は、ＰＭＤ層を平坦化する為にガラスレフローステップを使用する適用例における特別な適用性が発見された。このようなドープされた酸化物ガラス層は、ガラス遷移温度を下げ、層が柔らかくなりリフローすることを許容するので、下にあるトポグラフィーをスムーズにする。
【０００７】
[0007]しかし、従来のドープされた酸化物ガラス膜堆積及び／又はリフロープロセスは、数多くの制限を持ち、例えば、サブミクロンの半導体デバイスの基板中の間隙やボイドを完全に充填しようと試みるには、膜の堆積及び／又はリフローを約８００〜９００℃という比較的に高温で実行しなければならない。従来のドープされた酸化物ガラス膜堆積及び／又はリフロープロセスの他の制限は、膜が水分に晒されるとき、表面結晶欠陥や吸湿性を避けるために、低レベルでボロン及びリンのドーパント濃度を維持することである。従来のドープされた酸化物ガラス膜堆積及び／又はリフロープロセスの他の制限は、これらのプロセスが、バルクドープシリコンガラスを覆った、アンドープシリコンガラス（ＵＳＧ）膜（又は、軽くドープされたボロン及びリンガラス膜）のキャッピング層の堆積を典型的に必要とし、当該雰囲気内に存在する水分が吸収されることを防止し、アニールやリフローにて密度が増加された膜の前の、ドープされたシリコンガラス膜内に深く入りこむことである。
【０００８】
[0008]サブミクロンデバイスにより提示される他の製造の難題は、集積回路製造プロセスにおける全体的なサーマルバジェットを最小にし、浅い接合部を維持し、他の理由の中で金属接触構成の劣化を防止することである。製造プロセスの全体のサーマルバジェットを減らす一つの方法は、ＢＰＳＧプリメタル絶縁層のリフロー温度を約７５０℃以下まで下げることである。しかし、高アスペクト比（例えば、約６：１以上）のトレンチを持つ高濃度ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）デバイスやロジックメモリデバイスのようなサブミクロン半導体デバイスにとって、現在のガラス堆積及び／又はリフロープロセスに対する、どんな変更もせずにＢＰＳＧ層のリフロー温度を減少することは、狭いトレンチにボイドが無い方式で完全に充填することは十分ではないであろう。
【発明の概要】
【０００９】
[0009] イン・シトゥーで安定した高濃度シリコンボロンリンガラス膜を半導体ウェーハ又は基板上に形成する為の方法および装置が説明されている。実施形態において、当該方法は、チャンバ内に基板を提供することにより開始する。その方法は、シリコン源、酸素源、ボロン源、リン源をチャンバ内に提供し、高濃度シリコンボロンリンガラス層を上記基板上に形成することにより、継続する。該方法は、上記基板上に形成された高濃度シリコンボロンリンガラス層をリフローすることを更に含む。
【００１０】
[0010]本発明は、一例として示されているので、添付図面に限定されるものではない。
【００１１】
発明の詳細な説明
[0018] イン・シトゥーで安定した高濃度シリコンボロンリンガラス（ＢＰＳＧ）膜を基板又は半導体ウェーハ上に形成する為の改善された方法および装置が説明されている。以下の詳細な説明では、本発明の徹底的な理解を提供する為に、数多くの具体的な細部が記述されている。しかし、本発明が関連する技術の分野で通常の知識を有する者にとって、本発明が具体的な細部を有することなく実施可能であることは明らかであろう。他の実例において、本発明の態様を不必要に不明確にしない為に、周知デバイス、方法、手順、個別の構成部品は詳細に説明されていない。
【００１２】
[0019]図１Ａは、本発明の一実施形態による、イン・シトゥーで安定した高濃度シリコンボロンリンガラス（ＢＰＳＧ）膜を基板又は半導体ウェーハ上に形成する為のマルチチャンバシステム１０のような例示的な基板処理システムの図を概略的に示す。クラスターツールとしても知られているマルチチャンバシステム１０は、真空状態を遮断することなく、かつ上記ウェーハを湿気やマルチチャンバシステム１０の外部の他の汚染物質に晒すことなく、そのチャンバ間で複数の基板を処理する能力を有する。マルチチャンバシステム１０の利点は、マルチチャンバシステム１０内の異なるチャンバ１２ａ−ｃ、１４、１６、１８を、全体のプロセスにおける異なる目的のために使用することができるということである。例えば、チャンバ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、各々、半導体ウェーハ／基板上への、ドープされたボロンリンシリコン酸化物膜の堆積の為に使用することができ、チャンバ１４は、ドープされたシリコン酸化物膜を上記基板上に堆積した後で、例えばリフローのような急速加熱処理（ＲＴＰ）に使用することができ、さらに、チャンバ１６は、ＲＴＰの後に基板冷却用チャンバとして使用可能である。他のチャンバ１８は、上記プロセス中の他の目的、例えば、補助チャンバ、例えば、マルチチャンバシステム１０に対する基板のローダ／アンローダとして機能してもよい。上記プロセスは、マルチチャンバシステム１０内で連続して進行してもよく、従って、プロセスの異なる役割のための（マルチチャンバシステム内に無い）様々な独立した個々のチャンバの間でウェーハを移送する際にしばしば起きる、ウェーハの汚染を防ぐことができる。同一のマルチチャンバシステム１０内で上記堆積及び加熱ステップを実行することで、ドープされた絶縁膜の厚さ、均一性及び湿度の良好な制御を実現できる。
【００１３】
[0020]引き続き図１Ａについて説明すると、システムコントローラ８０は、上記基板処理システム、例えば、マルチチャンバＣＶＤ装置１０の全ての動きを制御する。本発明の一実施形態においては、システムコントローラ８０は、ハードディスクドライブ（メモリ８２）と、フロッピーディスクドライブと、プロセッサ８４とを含む。プロセッサ８４は、シングルボードコンピュータ（ＳＢＣ）と、アナログ及びディジタル入力／出力基板と、インターフェース基板と、ステッパモータ制御基板とを含む。ＣＶＤ装置１０の様々な部分は、ボード、カードケージ及びコネクタの寸法及び種類を規定するＶＭＥ（Ｖｅｒｓａ  Ｍｏｄｕｌａｒ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ）規格に適合する。また、ＶＭＥ規格は、１６ビットデータバス及び２ビットアドレスバスを有するバス構造を規定する。
【００１４】
[0021]システムコントローラ８０は、メモリ８２のようなコンピュータが読み取り可能なメディアに記録されたコンピュータプログラムであるシステムコントロールソフトウェアを実行する。好ましくは、メモリ８２はハードディスクドライブであるが、メモリ８２は、他のタイプのメモリであってもよい。上記コンピュータプログラムは、タイミング、ガスの混合、チャンバの圧力、チャンバ温度、ランプ出力レベル、サセプタの位置及び特定のプロセスのその他のパラメータを命令する命令セットを含む。当然、例えば、フロッピーディスクや他の適当なドライブを含む他のメモリデバイスに記録されたプログラム等の他のコンピュータプログラムも、コントローラ８０を操作するのに用いることができる。ＣＲＴモニタ及びキーボード等の入力／出力装置８６は、ユーザとコントローラとの間をインターフェースするのに使用される。
【００１５】
[0022]図１Ｂ、１Ｃは、基板処理に使用するマルチチャンバシステム１０のチャンバ１２ａ−ｃ、１４、１６、１８の具体例としての実施形態を示す。具体的には、図１Ｂは、ドープされたシリコン酸化物層を基板上に堆積するチャンバを示し、図１Ｃは、シリコン酸化物層の堆積後の急速昇加熱処理（ＲＴＰ）のためのチャンバを示す。これら２つのチャンバについて、以下、詳細に検討する。
【００１６】
[0023]マルチチャンバシステム１０の構成、配置、ハードウェア要素等及びそれに伴って、図１Ｂ、図１Ｃに示すチャンバ１２ａ−ｃ、１４、１６、１８は、それらに限定するものではないが、実施する特定の大気中より低い化学気相成長（ＳＡＣＶＤ）プロセス、半導体製造の顧客により指定された基板プロセス仕様、技術的な進歩／最適化等を含む多くの考慮すべき事柄により、変更してもよいことに注意すべきである。従って、図１Ｂ、図１Ｃに示す全てのチャンバハードウェア要素が、マルチチャンバシステム１０の各チャンバ１２ａ−ｃ、１４、１６、１８に含まれるわけではない。
【００１７】
[0024]図１Ｂは、マルチチャンバシステム１０内の堆積チャンバ１２ａ−ｃの例示的代表例である。図１Ｂを参照すると、マルチチャンバシステム１０内の堆積チャンバ１２ａ−ｃは、ガス反応領域２４を備えた真空チャンバ２２を収容する包囲体アセンブリ２０を含む。穿孔された穴を有するガス分配用プレート２６は、ガス反応領域２４の上方に提供され、プレート２６内の穿孔された穴を通って反応ガスを、垂直方向に移動可能なヒータ２８（ウェーハサポートペデスタル又はサセプタとも呼ばれる）上に載せてある半導体ウェーハ又は基板５０に分散させる。マルチチャンバシステム１０は、ヒータ２８上で支持されたウェーハ５０を加熱する為に、ヒータ／リフトアセンブリ３０を更に含む。ヒータ／リフトアセンブリ３０は、制御できるように、下部ローディング／オフローディング一と上部処理位置との間を移動可能であるが、上部処理位置は、図１Ｂで示されるようにプレート２６に密接に隣接している点線３２で表示されている。中央ボード（図示せず）は、ウェーハ５０の位置に関する情報を提供する為のセンサを含む。ヒータ２８は、窒化アルミニウムのようなセラミック内に包囲された抵抗加熱コンポーネントを含む。ヒータ２８とウェーハ５０が処理位置３２にあるとき、これらは、マルチチャンバシステム１０の内側壁３６に沿ったチャンバライナ３４により、更に、チャンバライナ３４とチャンバ２２の上部により形成された環状ポンピングチャネル３８により囲まれている。チャンバライナ３４の表面は、抵抗加熱ヒータ２８（高温）と、ヒータ２８と比較して、かなり低い温度であるチャンバ壁３８との間の温度勾配を下げるのに役立つ。
【００１８】
[0025]反応ガス及びキャリアガスは、供給ライン４０を通ってガス混合ブロック（又はガス混合ボックス）４２内に供給されるが、ここで、これらは望ましくは一緒に混合され、プレート２６に分配される。好適な実施形態において、反応源は、液体であり、これらの液体は、最初に液体噴射システム４４により気化され、その後、ヘリウムのような不活性ガスと共に混合される。ガス混合ブロック４２は、処理ガス供給ライン４０と洗浄ガス導管４６と結合された津ある入力混合ブロックでもよい。ガス放水口に結合された少なくとも一つのポンプ４３が、通常、チャンバ圧力（すなわち、チャンバ内へのガス噴射）を制御するのに使用される。システムコントローラ８０は、バルブ（図示せず）の動作を制御し、真空チャンバ２２内に分散する為に、２つの代替えガス源の内の、どちらがプレート２６に送られるかを選択する。導管４６は、統合リモートプラズマシステム４８からクリーンガスを受ける。堆積処理中、プレート２６に供給されたガスは、ウェーハ５０の表面に向かって通気され、ここで、均一に放射状にウェーハ面を横切り、通常は層流で、分配可能である。パージガスは、入口ポート又は管（図示せず）から、包囲体アセンブリ２０の底壁を通ってチャンバ２２内に送出可能である。統合リモートプラズマシステム４８は、周期的なチャンバ洗浄、ウェーハ洗浄、堆積ステップに使用可能である点に注意されたい。
【００１９】
[0026]図１Ｃに戻ると、マルチチャンバシステム１０の一部である、絶縁膜堆積後のウェーハの急速加熱処理（ＲＴＰ）用チャンバ１４の実施形態が示されている。以下に説明されるＲＴＰチャンバの実施形態１４は、一般的に４つの主要コンポーネントを含む。第１コンポーネントは、放射熱源又はランプヘッド５２から成る。第２コンポーネント及び第３コンポーネントは、温度測定システム５４と、ランプヘッド５２を駆動するクローズドループコントロールシステム５６とから構成される。第４コンポーネントは、ウェーハ処理チャンバ５８である。半導体処理と両立できる材料を用いて、高反射コーティングがチャンバの底プレート６０に付けられている。図１ＣはＲＴＰウェーハ処理チャンバ５８、ランプヘッド５２，温度測定システム５４の部分を詳述している点に注意されたい。
【００２０】
[0027]ガスの取り扱い、低圧操作、ウェーハ交換に対する設備は、ＲＴＰウェーハ処理チャンバ５８内に提供されている。（点線で示されるように）ウェーハ５０は、ウェーハ５０の外縁だけに接触するシリコンカーバイド製支持リング６２によりチャンバ５８内で支持される。リングは、それがベアリング（図示せず）で支持されるチャンバ底内に伸びる石英製シリンダ６４上に取り付けられている。ベアリングは、磁気によって外部モータ（図示せず）に結合され、外部モータは、ウェーハ５０とアセンブリ（すなわち、リング、石英製シリンダなど）を回転させる為に使用される。ファイバ光学部品６６に接続された温度測定用プローブは、図１Ｃで示されるように、チャンバ底において取り付けられている。放射熱源、温度測定、コントロールシステムの設計は本質的に変更されないまま残るが、このＲＴＰチャンバシステムのアーキテクチャーは、プロセス要求やウェーハタイプに適合するようにチャンバの材料や設計を変更するのに柔軟性を与える。これらのコンポーネントの詳細な説明は、以下の通りである。
【００２１】
[0028]ランプヘッド５２は、ウォータジャケットハウジング又はアセンブリ７０内で、蜂の巣状の管６８で形成される。各管６８は、リフレクタと、蜂の巣状のライトパイプアレンジメント７２を形成するタングステンハロゲンランプアセンブリとを含む。この密接に詰められた集光用ライトパイプの六角形アレンジメントは、ランプ出力の良好な空間解像度を持つ高いパワー密度を備えた放射エネルギ源を提供する。ウェーハローテーションは、ランプ間の変動を円滑化するのに役立ち、そのため、ランプ性能の一致という必要性をなくしている。
【００２２】
[0029]図１Ｃを参照して続けると、石英製ウインドウ７４は、ランプヘッド５２をチャンバ５８から分離する。通常、約４ミリメートル（ｍｍ）という薄いウインドウであって、熱量吸収を最小にすることにより、「熱メモリ」を減らすものが使用される。ウインドウ７４は、ランプヘッド５２との接触により冷却される。減圧操作のために、ウインドウ７４は、アダプタプレート（図示せず）により交換されてもよい。
【００２３】
[0030]製造環境内の信頼できるウェーハ処理用ランプヘッド５２の設計の重要な態様は、放射熱源としての頑丈さである。ランプヘッドシステム５２は、十分なリザーブと共に設計されるので、ランプ７２は、適切にそれらの評価された数値以下で操作可能である。多数のランプを当該設計で使用すると（実施形態は通常、２００ｍｍウェーハサイズの為に１８７個のランプを有する。）、ランプ余剰になる。操作中にランプが一領域で故障すると、複数地点クローズドループ制御は、温度設定点を維持する。ウェーハローテーションの使用により、プロセス性能の劣化が生じないように、生じうるローカル強度の変動を平均する。
【００２４】
[0031]堆積されたＢＰＳＧ被膜層の急速加熱処理は、乾いた（例えば、窒素または酸素の）雰囲気内、湿った（例えば、水）雰囲気内、水素及び酸素のインシトゥー反応により形成された、湿った雰囲気内、或いは、これらの組合せ（エキス・シトゥー）で実行可能である。図１Ｃで表示されるように、実施形態において、水素供給部７６及び酸素供給部７８は、ＲＴＰチャンバ１４に結合されている。
【００２５】
[0032]図１Ａ、図２を参照すると、マルチチャンバシステム１０は、更に、システムコントローラ８０を含み、システムコントローラ８０は、マルチチャンバＣＶＤシステムの全ての動作を制御する。本発明の実施形態において、システムコントローラ８０は、ハードディスクドライブ（メモリ８２）、フロッピーディスクドライブ、プロセッサ８４を含む。ＣＲＴモニタ、キーボードのような入力／出力装置８６は、ユーザとコントローラ間のインターフェースする為に使用される。
【００２６】
[0033]システムコントローラ８０は、システムコントローラ用ソフトウェアを実行するが、このソフトウェアは、メモリ８２のようなコンピュータ読み取り可能な媒体に保存されたコンピュータプログラムである。好ましくは、メモリ８２はハードディスクドライブであるが、メモリ８２は他の種類のメモリでもよい。コンピュータプログラムは、複数セットの指令を含み、これらは、タイミング、ガスの混合、チャンバ圧力、チャンバ温度、ランプパワーレベル、サセプタ位置、特定プロセスの他のパラメータを指図する。もちろん、他のコンピュータプログラム（例えば、フロッピーディスク、他の適したドライブを含む他のメモリ装置に保存されたプログラム）は、同様に、コントローラ８０を操作する為に使用可能である。
【００２７】
[0034]高度にドープされたＢＰＳＧ膜の堆積及びリフロー（例えば、アニール）の為のプロセスは、メモリ８２に保存され、コントローラ８０により実行されるコンピュータプログラム製品を使用して、実施可能である。コンピュータプログラムコードは、あらゆる従来のコンピュータ読み取り可能なプログラム言語（例えば、６８０００アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、パスカル、フォートラン等）で書き込み可能である。適したプログラムコードは、従来のテキストエディタを用いて、単一ファイル或いは複数ファイルに入力され、コンピュータのメモリシステムのようなコンピュータ使用可能な媒体内に保存又は具現化される。入力されたコードテキストが高度なレベルの言語である場合、そのコードは、コンパイルされ、その結果として生じるコンパイラコードは、その後、プリコンパイルウインドウズライブラリルーチンのオブジェクトコードにリンクされる。リンクされ、コンパイルされたオブジェクトコードを実行する為に、システムユーザは、オブジェクトコードを呼び出し、コンピュータコードにメモリ内のコードをロードさせ、そこから、ＣＰＵは、当該プログラム内で識別されたタスクを実行する為にコードを読み取り、実行する。同様にメモリ８２内に保存されているのは、処理パラメータ（反応ガス流速、組成物、温度、圧力であって、本発明に従いてイン・シトゥーボロンリンドープアモルファス又は多結晶シリコン膜の堆積やリフローを行う為に必要なパラメータ）である。
【００２８】
[0035]図２は、図１Ａのマルチチャンバシステムのシステムコントローラ８０のメモリ８２内に保存されたシステムコントロールコンピュータプログラムの階層構造の例示的実施形態を示す。システムコントロールプログラムは、チャンバ管理用サブルーチン９０を含む。チャンバ管理用サブルーチン９０は、選択されたプロセスセットを実行する為に必要なチャンバコンポーネントの操作を制御する様々なチャンバコンポーネントサブルーチンの実行も制御する。チャンバコンポーネント用サブルーチンの例は、プロセス反応ガス制御用サブルーチンである。当業者は、どんなプロセスがプロセスチャンバ１２ａ−ｃ、１４、１６、１８内で実行されることが望まれるかにより他のチャンバ制御用サブルーチンも含み得ることを容易に認識するであろう。操作において、チャンバ管理用サブルーチン９０は、実行される特定プロセスセットによりプロセスコンポーネント用サブルーチンを選択的に予定または呼び出す。通常、チャンバ管理用サブルーチン９０は、様々なチャンバコンポーネントをモニタするステップと、実行されるプロセスセットの為にプロセスパラメータに基づき、どのコンポーネントが操作されるのに必要かを決定するステップと、上記モニタするステップと上記決定するステップに応答して、チャンバコンポーネント用サブルーチンを実行させるステップと、を含む。
【００２９】
[0036]反応ガス制御用サブルーチン９２は、反応ガス組成物と流量を制御する為のプログラムコードを有する。反応ガス制御用サブルーチン９２は、安全遮断バルブの開閉位置を制御し、また、所望のガス流量を得るためにマスフローコントローラを上下に傾斜を付ける。反応ガス制御用サブルーチン９２は、全てのチャンバコンポーネント用サブルーチンのように、チャンバ管理用サブルーチン９０により呼び出され、所望のガス流量に関連したプロセスパラメータをチャンバ管理用サブルーチンから受け取る。通常、反応ガス制御用サブルーチン９２は、ガス供給ラインを開くことにより動作し、反復して、（i）必要なマスフローコントローラを読み出し、（ii）チャンバ管理用サブルーチン９０から受け取った所望流量と測定値とを比較し、（iii）ガス供給ラインの流量を必要に応じて調整する。さらに、反応ガス制御用サブルーチン９２は、安全でない速度に対するガス流量をモニタするステップと、安全でない状態が検出されるときには安全遮断バルブを起動するステップと、を含む。
【００３０】
[0037]圧力制御用サブルーチン９４は、スロットルバルブの開口のサイズを調整することによりチャンバ１２ａ−ｃ、１４、１６及び／又は１８内の圧力を制御する為のプログラムコードを含み、チャンバ圧力を、全プロセスガス流、プロセスチャンバのサイズ、排気システムの為のポンピング設定地点圧力に関する所望レベルに制御するように設定される。圧力制御用サブルーチン９４が、チャンバに接続された一以上の従来の圧力マノメータを読むことにより、チャンバ１２ａ−ｃ、１４、１６及び／又は１８内の圧力を測定する為に作動するとき、測定値を目標値と比較し、目標圧力に対応して保存された圧力テーブルから、ＰＩＤ（比例的な、積分の、微分の）数値を得て、圧力テーブルから得られたＰＩＤ数値に応じてスロットルを調整する。代替え的に、圧力制御用サブルーチン９４は、チャンバ１２ａ−ｃ、１４、１６及び／又は１８を調整する為に特定の開口サイズまでスロットルバルブを開閉するように書き込むことができる。
【００３１】
[0038]ランプ制御用サブルーチン９６は、基板５０を加熱する為に使用されるチャンバ１２ａ−ｃ、１４内のランプに提供されるパワーを制御する為のプログラムコードを備える。ランプ制御用サブルーチン９６は、また、温度パラメータによって呼び出される。ランプ制御用サブルーチン９６は、サセプタ（図１Ｂの２８）に向けられた温度測定装置の電圧出力値を促成することにより温度を測定し、測定された温度を設定点の温度と比較し、その設定地点の温度を得る為にランプに印加されるパワーを増減する。
【００３２】
[0039]出願人は、プログラム内に、安定した、高濃度の、イン・シトゥーシリコンボロンリンガラス膜を形成するプロセスのコードを保存した。コンピュータが読み取り可能なプログラムは、チャンバ内に位置決めされた基板を覆って高濃度のシリコンボロンリンガラス膜を形成する為にチャンバ内に、シリコン源ガス、ボロン源ガス、リン源ガス、キャリアガスを含む反応ガス混合物を導入する為に、ガス分配システムを制御する為の指令を含む。コンピュータが読み取り可能なプログラムは、更に、基板における少なくとも一つのトレンチを充填する為に形成された高濃度シリコンボロンリンガラス層の環境、リフロー温度を制御する為の指令を含む。
【００３３】
イン・シトゥーで安定した高濃度シリコンボロンリンガラス（ＢＰＳＧ）膜の形成方法
[0040]図３は、本発明による半導体ウェーハ上にイン・シトゥーで安定した高濃度シリコンボロンリンガラス（ＢＰＳＧ）膜を形成する方法の実施形態の概説する。この方法は、一般的に複数のステップで実行され、幾つかの主要なプロセスステップと一体化される。
この方法は、一般的に、大気圧未満の化学気相堆積（ＳＡＣＶＤ）により、誘電膜（例えば、高濃度シリコンボロンリンガラス（ＢＰＳＧ）膜）を基板上に堆積することを含む（図３のステップ１００）。この方法は、オプションとして、ＢＰＳＧ膜を覆ってアンドープシリコンガラス（ＵＳＧ）のキャッピング層を堆積することを含む（図３のステップ２００）。次に、この方法は、６００℃を越えるリフロー温度まで基板を急速加熱することにより、堆積されたＢＰＳＧ膜の層を急速加熱することを含む（図３のステップ３００）。基板は、様々な目的の為に急速加熱されてもよいが、例えば、平坦化及び／又は高アスペクト比を持つ基板のトレンチの隙間充填、又は、膜の層を介して均一なドーパント濃度を形成、又は、ＢＰＳＧ膜を正しい濃度にする為のドーパント再分布における打ち込みの為に、堆積された誘電層のリフローを実施する場合がある。ＲＴＰに続き、基板は、マルチチャンバ１０から除去される前に、所定時間の間、冷却されてもよい（図３のステップ４００）。
【００３４】
[0041]好ましい実施形態において、プロセスは、複数のステップで実行されてもよいが、これらのステップには、例えば、最初に高濃度ＢＰＳＧ膜を基板／ウェーハ上に、６００℃未満の堆積温度で堆積するステップ、その後、上部にＢＰＳＧ膜を有するウェーハを（好ましくは約６００℃以上の）リフロー温度まで急速加熱するステップがある。
【００３５】
ＢＰＳＧ膜の堆積
[0042]図１Ａ、図３を参照すると、ステップ１００の一部として、高濃度ＢＰＳＧ膜は、化学気相堆積（ＣＶＤ）により、約６０〜７５０トルの圧力を有するマルチチャンバシステム１０内で基板上に堆積される。高濃度ＢＰＳＧ膜は、リン含有源とボロン含有源を、通常、酸化シリコン層を形成する為に必要なシリコン及び酸素含有源と共に、マルチチャンバシステム１０の一つのチャンバ（例えば、チャンバ１２ａ−ｃ）内に導入することにより、約３００℃を越える温度、好ましくは４８０℃で基板上に堆積される。
【００３６】
[0043]シリコン源として、この発明の方法は、テトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）を使用するが、他のシリコン含有源も本発明の範囲内で実施可能である。この発明の範囲内で実施可能な酸素含有源の例は、オゾン（Ｏ３）、酸素（Ｏ２）を含む。この発明の方法と共に実施可能なボロン含有源の例は、トリエチル硼素（ＴＥＢ）、トリメチル硼素（ＴＭＢ）、同様の化合物を含む。この発明の方法と共に実施可能なリン含有源の例は、トリエチル燐酸塩（ＴＥＰＯ）、トリエチル亜燐酸塩エステル（ＴＥＰｉ）、トリメチル燐酸塩（ＴＭＯＰ）、トリメチル亜燐酸塩エステル（ＴＭＰｉ）、同様の化合物を含む。好適な実施形態において、当該方法は、トリエチル硼素（ＴＥＢ）をボロン源として、トリエチル燐酸塩をリン源として、使用する。
【００３７】
[0044]図１Ｂ、図３を参照して、例示的なＢＰＳＧ膜／層は、チャンバ２２内で半導体ウェーハ／基板５０とヒータ２８を、約３００〜６００℃の温度範囲、好ましくは約４８０℃まで加熱し、この温度範囲を堆積を通して維持することにより、堆積される。チャンバ２２は、約６０〜７５０トルの範囲内の圧力、好ましくは約１５０〜２５０トルの範囲、より好ましくは約２００トルの圧力で維持される。ヒータ２８は、ガス分配用プレート２６から約５０〜４００ミルに位置決めされるが、好ましくは、プレート２６から約２００ミルに位置決めされる。
【００３８】
[0045]以下で詳細に検討で提示されるプロセスパラメータ及び数値は、約２リットル容積を有するＳＡＣＶＤチャンバ２２に一般的に適用可能であることに留意されたい。この発明が関係する技術において通常の知識を有する者は、これらのプロセスパラメータ及び数値が、特定の製造業者、および他の変異性に特有な、他のチャンバ容量（容積）、プロセス構成、チャンバシステム／チャンバ配置に適切に考慮されるように変更されなければならない可能性があることを認識するであろう。
【００３９】
[0046]ボロン源としてＴＥＢ、リン源としてＴＥＰＯ、シリコン源としてＴＥＯＳ、酸素ガス源としてＯ３を含むプロセスガスが形成される。液体であるため、ＴＥＢ、ＴＥＰＯ、ＴＥＯＳ源は液体噴射システム４４により気化され、その後、ガス混合ブロック（又はガス混合ボックス）４２内で、ヘリウムのような不活性キャリアガスと混合される。前述したように、他のボロン源、リン源、シリコン源、酸素源も使用可能である。２００ｍｍシステムに対し、ＴＥＢの流量は、およそ１００〜３００ミリグラム／分（mgm）の範囲、好ましくは１９０mgmである。ＴＥＰＯの流量は、およそ１０〜１５０mgmの範囲、好ましくは９０mgmであり、これは、所望のドーパント濃度に依存するが、ＴＥＯＳ流量は、およそ２００〜１０００mgmの範囲、好ましくは約６００mgmである。気化されたＴＥＯＳ、ＴＥＢ、ＴＥＰＯガスは、その後、ヘリウムキャリアガスと混合されるが、ヘリウムキャリアガスは、およそ２０００〜８０００標準立方センチメートル（sccm）の範囲内、好ましくは約６０００sccmの流速で流される。Ｏ３の形の酸素は、およそ２０００〜６０００sccmの範囲内の流量で導入され、好ましくは約４０００sccmの流量で導入される。オゾン混合物は、約５〜２０重量パーセント（wt%）の間の酸素を含む。ガス混合物は、ガス分配用プレート２６からチャンバ２２内に反応ガスを基板表面５０に供給する為に導入されるが、基板表面５０では、熱誘導化学反応が起こり、所望の膜が作られる。
【００４０】
[0047]上記条件により、高濃度ＢＰＳＧ膜が毎分２０００〜６０００オングストローム（Å／分）の割合で堆積される。堆積時間を制御することにより、堆積されるＢＰＳＧ膜の厚さを簡単に制御することができる。結果として生じる高濃度ＢＰＳＧ膜は、約１０〜１２重量パーセントのＢＰＳＧ膜／層におけるボロンとリンの混合された総重量パーセントに対し、およそ２〜７重量パーセントの範囲のボロン濃度レベル、およそ２〜９重量パーセントの範囲のリン濃度レベルを有する。一実施形態において、結果として生じるＢＰＳＧ膜は、約３重量パーセントのボロン濃度レベル、約９重量パーセントのリン濃度レベルを有する。
【００４１】
[0048]図４Ａは、製造の中間段階（図３のステップ２００）における単純化された、基板５０の横断面図である。図４Ａは、ＢＰＳＧ層５１が基板表面を覆って堆積された後の基板５０を示す。図４Ａに示されるように、製造の段階で、基板５０は、ＢＰＳＧ層／膜５１の堆積前の処理ステップ中に形成された、少なくとも一つの間隙又はトレンチ領域５３、５５を含んでもよい。ＢＰＳＧ層／膜５１の堆積後、広く、浅い間隙またはトレンチ５３は、ＢＰＳＧ膜５１により完全に充填される。しかし、高アスペクト比（すなわち、図４Ａに示されるように、高さ６３／幅６５）を有する、狭い間隙／トレンチ５５は、ＢＰＳＧ膜５１により、部分的にだけ充填されるが、これは、層５１は、領域５７内でピンチオフされ、ボイド５９を置き去りにするからである。基板５０内のボイド５９は、信頼性が高い集積回路の製造にとって許容できないので、ボイド５９は、本発明の方法のリフロー段階（図３のステップ３００）中に除去される。
【００４２】
[0049]図３、図４Ａを参照して、堆積された高濃度ＢＰＳＧ層５１は、オプションとして、薄く、別個の、アンドープシリコンガラス（ＵＳＧ）層６１で覆われてもよい（図３のステップ２００）。ＵＳＧキャッピング層６１は、高度にドープされたＢＰＳＧ層の加水分解を防ぐ。
【００４３】
[0050]ＵＳＧ層６１は、ＢＰＳＧ層５１とは別個の処理チャンバ内で堆積可能であるが、好ましくは、ＢＰＳＧ層５１の堆積も生じるチャンバ１２ａ−ｃ内でイン・シトゥーとして行われる。本発明の一実施形態において、本発明の方法のオプショナルステップの一部として、イン・シトゥーＵＳＧ又は同様のキャップ層６１は、ＳＡＣＶＤチャンバ１２ａ−ｃ内で、丁度、ＢＰＳＧ層の堆積終了前にボロン源及びリン源を遮断することにより、ドープされた誘電膜（例えば、ＢＰＳＧ膜上に形成される。この実施形態において、初期ＢＰＳＧ層５１は、前述したように形成される。ＴＥＢ及びＴＥＰＯドーパント源を真空チャンバ２２内に流し、その後、追加時間中、ＴＥＯＳ及びＯ３の熱的反応が継続する間（通常、およそ１〜６０秒の範囲で）停止される。好ましくは、熱的反応は、約３〜１０秒間、継続する。
【００４４】
[0051]形成されるＵＳＧキャップ層６１は、およそ５０〜５００Åの範囲内、好ましくは、およそ１００〜２００Åの範囲内の厚さを持つ。しかし、当業者は、異なる厚さのキャッピング層が、特定の用途及びデバイスの幾何学形状の大きさにより、使用可能であることを認識するであろう。
【００４５】
ＢＰＳＧリフローの実行
[0052]図１Ｃ、図３、図４Ａを参照すると、第３の主要なプロセスブロック（図３のブロック３００）は、高濃度ＢＰＳＧ膜５１を上部に堆積させた基板５０を（ＵＳＧ膜６１が基板５０上に堆積されている場合には、そのＵＳＧ膜６１と共に）約６００℃を越える温度まで加熱するステップを含む。基板５０は、様々な目的（例えば、図４Ａにおけるトレンチ５５のような、高アスペクト比を持つトレンチの隙間を充填及び／又は平坦化の為に、或いは、堆積されたドープされた誘電層における打ち込みの為に、堆積された誘電層のリフローを実行すること）の為に加熱可能である。
【００４６】
[0053]そのような加熱は、急速加熱処理（ＲＴＰ）法、または従来の炉のいずれか一方を用いて実行可能であるが、例えば、乾いた（例えば、Ｎ２又はＯ２）雰囲気、湿った（例えば、蒸気、水）雰囲気、Ｈ２とＯ２のイン・シトゥー反応により形成された、湿った雰囲気、又は、これらの組合せ（エクス・シトゥー）内で実行可能である。好適な実施形態において、図３のステップ３００は、Ｈ２とＯ２のイン・シトゥー反応により形成された、湿った雰囲気内で実行されるＲＴＰアプローチを用いて実行される。
【００４７】
[0054]本発明の方法の実施形態において、ＲＴＰリフローステップ３００は、上部に高濃度ＢＰＳＧ膜５１を形成させた基板５０をマルチチャンバシステム１０のＲＴＰチャンバ１４内に、或いは、その基板が加熱可能な他のタイプの基板処理用チャンバ内にロードすることにより、開始可能である。基板ローディングプロセス中、酸素源７８から酸素が、ＲＴＰチャンバ１４内に流れ込み、チャンバ１４内に酸素雰囲気を生成する。ＲＴＰチャンバ１４の温度は、最初、一般的におよそ３００℃から６５０℃の範囲で設定される。ローディング温度は、７００℃未満に設定され、蒸気雰囲気の形成前にＢＰＳＧ膜５１の高密度化を最小にする。
【００４８】
[0055]基板５０がＲＴＰチャンバ１４内にロードされた後の所定時間（一般的に、およそ３０秒から３分の範囲）の経過後、水素源７６から水素がＲＴＰチャンバ１４内に流れ込み、蒸気（Ｈ２／Ｏ２）雰囲気を提供する。チャンバ１４の温度は、その後、初期設定から、ＢＰＳＧ層５１のリフロー温度を超える第２温度まで最適速度で増加されるが、この最適速度は、数ある中で、使用されるリフロー温度、スループット問題、ひび割れに対するウェーハの影響されやすさに基づき決定される。リフロー温度は、およそ６００から１０５０℃の範囲内で一般的に設定される。一実施形態において、リフロー温度は、およそ６００〜８５０℃の範囲内、好ましくは僅かに約７００℃を越える温度に設定される。好ましい実施形態において、この温度増加は、毎秒２０から４０℃の範囲の割合で、所望の温度に達し、ＢＰＳＧ膜／層が約５分間、流れることができるまで生じる。このサブステップの為の実際の時間は、他のファクタの中でも、ＲＴＰチャンバ１４の初期温度設定、層５１のリフローの為に選択された温度、層５１のガラス遷移温度、温度傾斜率に依存する。
【００４９】
[0056]被膜層５１のような所定のＢＰＳＧ被膜層のガラス遷移温度は、当業者に理解されるように、当該層のボロンとリンのドーパント濃度に依存することに注意されたい。ＢＰＳＧ層のボロン濃度の増加は、当該層のリフロー温度を減少させる最も顕著な要因である。本発明の高濃度ＢＰＳＧ膜は、およそ２〜７重量％の範囲でボロン濃度、およそ２〜９重量％でリン濃度、約１０〜１２重量％の混合ドーパント濃度（ボロン及びリン）を有する。
【００５０】
[0057]いったんリフロー温度に到達すると、基板５０はＲＴＰチャンバ１４内に保持され、ＢＰＳＧ被膜層５１をリフロー、すなわち、平坦化する。リフロープロセスは、大気圧または高圧で一般的に行われるが、例外は、２０トル未満のような低圧が適用され、ＢＰＳＧ被膜層が流れ、この流れにより、トレンチ５５の壁からの材料がボイド５９内に引き込まれるような安全な操作が確実となる場合である。一般的にリフローステップ（図３のステップ３００）は、およそ５秒から５分間の時間だけ続くが、これは、当該層をリフローする為に使用される温度、所望の平坦化の程度に依存する。
【００５１】
[0058]代替えとして、他の実施形態において、基板５０をＲＴＰチャンバ１４からアンロードする前に、酸素だけの雰囲気内でＢＰＳＧ被膜層５１をアニールする為に、水素流を停止し、酸素流を継続する。このステップは、一般的に、「ドライアニール」ステップと呼ばれ、層５１内の水素と水分含量を最小にするのに役立つ。好ましくは、このドライアニールステップは、およそ２分から１０分間、続く。
【００５２】
[0059]図４Ｂは、本発明の方法のリフローステップ３００の後で、上部に堆積されたＢＰＳＧ膜５１を備えた基板５０の単純な、横断面図である。図４Ａに示されるようにオプションのＵＳＧ被膜層６１は、図４Ｂに示されていないことに留意されたい。図４Ｂに示されるように、本発明の方法によると、堆積されたＢＰＳＧ被膜層５１のリフローは、ＢＰＳＧ膜５１の平坦化と、高アスペクト比トレンチ５５の充填、したがって、（図４Ａに示されているような）ボイド５９の除去が生じる。
【００５３】
[0060]ＢＰＳＧ層５１がアニールされるか流れた後、ＲＴＰチャンバの温度は減少され、基板５０は、冷却ステップ（図３のステップ４００）に晒されてもよい。一実施形態において、冷却ステップ４００は、真空状況下で（図１Ａで示されるような）マルチチャンバシステム１０のチャンバ１６内で実行可能である。冷却ステップ４００は、低い数分から数時間や数日まで続けてもよい。代替え的に、冷却ステップ４００は、マルチチャンバシステム１０から基板５０を除去し、それを別個の貯蔵領域／チャンバ（図示せず）内に置くことにより、実行可能であるが、貯蔵領域／チャンバでは、ＩＣ製造において使用される準備ができるまで基板が保存される。
【００５４】
[0061]本発明の方法に従い、高濃度ＢＰＳＧ層５１を堆積しリフローすることは、およそ７：１から１０：１の範囲のアスペクト比、更に、０．０２ミクロンという小さなトレンチ幅を有する、図４Ａ−図４Ｂ内のトレンチのような狭い間隙又はトレンチを完全に充填することが期待される。
【００５５】
[0062]そのため、イン・シトゥーで安定した高濃度シリコンボロンリンガラス（ＢＯＳＧ）膜を半導体ウェーハ上に形成する為の方法および装置が説明された。特定の設備、パラメータ、方法、材料を含む、特定の実施形態が説明されたが、開示された実施形態に対する様々な変形は、当業者が当該開示を読むときに明らかになろう。したがって、そのような実施形態が広い発明の単なる例示であり、制限的なものでなく、本発明は、図示あるいは説明された特定実施形態に限定されないことが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の一実施形態による、イン・シトゥーで安定した高濃度シリコンボロンリンガラス膜を半導体ウェーハ又は基板上に形成する為の、例示的なマルチチャンバシステム１０の図を概略的に示す。
【図１Ｂ】図１Ａのマルチチャンバシステムにおける基板上のドープされたシリコン酸化物膜を堆積する為のチャンバの例示的実施形態を示す。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ａのマルチチャンバシステム内のシリコン酸化物層堆積に続く、基板のリフローを急速加熱処理する為のチャンバの例示的実施形態を示す。
【図２】図１Ａのマルチチャンバシステムの、システムコントローラのメモリに記憶されたシステムコントロールコンピュータプログラムの階層構造の例示的実施形態を示す。
【図３】図３は、イン・シトゥーで安定した高濃度シリコンボロンリンガラス膜を半導体ウェーハ上に形成する為の、方法の一実施形態の略図を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、ＢＰＳＧ膜堆積後の基板の、単純化された横断面である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図３の方法によるリフローステップ後の、上部に堆積されたＢＰＳＧ膜を持つ基板の、単純化された横断面である。
【符号の説明】
【００５７】
１０…マルチチャンバシステム、１２ａ−ｃ、１４、１６、１８…チャンバ、２０…包囲体アセンブリ、２２…真空チャンバ、２４…ガス反応領域、２６…分配プレート、２８…ヒータ、３０…ヒータ／リフトアセンブリ、３２…点線、３４…チャンバライナ、３６…内壁、３８…環状ポンピングチャネル、４０…供給ライン、４２…ガス混合ブロック、４６…洗浄ガス導管、５０…ウェーハ、基板、５１…ＢＰＳＧ被膜層、５２…ランプヘッド、５３…浅い間隙／トレンチ、５４…温度測定システム、５５…狭い間隙／トレンチ、５６…クローズドループコントロールシステム、５７…領域、５８…ウェーハ処理チャンバ、５９…ボイド、６０…チャンバ底プレート、６１…ＵＳＧキャップ層、６２…シリコンカーバイド製支持リング、６３…高さ、６４…石英シリンダ、６５…幅、６６…ファイバ光学部品、６８…管、７０…ウォータジャケットハウジング又はアセンブリ、７２…蜂の巣状光パイプアレンジメント、７４…石英製ウインドウ、８０…システムコントローラ。
【図１Ａ】
2005518087.tif 000003
【図１Ｂ】
2005518087.tif 000004
【図１Ｃ】
2005518087.tif 000005
【図２】
2005518087.tif 000006
【図３】
2005518087.tif 000007
【図４Ａ】
2005518087.tif 000008
【図４Ｂ】
2005518087.tif 000009
【国際調査報告】
2005518087.tif 000010
2005518087.tif 000011
2005518087.tif 000012