(57)【要約】  本発明はリンでドープした二酸化ケイ素含有層の形成方法及び集積回路の作製におけるトレンチ分離の形成方法を含む。一実施において、リンでドープした二酸化ケイ素含有層の形成方法は堆積チャンバー中で基板の位置決めをすることを含む。第1及び第2気相反応物をリンでドープした二酸化ケイ素含有層を該基板上に堆積するために有効な条件下で交互の且つ時間を置いたパルスで複数の堆積サイクルで該チャンバー中の該基板へ導入する。該第1及び第2気相反応物の一つはRがヒドロカルビルであるPO(OR)3であり、そして該第1及び第2気相反応物の他の反応物はRがヒドロカルビルであるSi(OR)3OHである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
堆積チャンバー内で基板の位置決めを行い；そしてリンでドープした二酸化ケイ素含有層を該基板上に堆積させるために有効な条件下で該チャンバー中で第1及び第2気相反応物であって、該第1及び第2気相反応物の一つがRがヒドロカルビルであるPO(OR)3であり、そして該第1及び第2気相反応物の他の反応物がRがヒドロカルビルであるSi(OR)3OHである反応物を交互の且つ時間を置いたパルスで複数の堆積サイクルで該基板へ導入することを含有する、リンでドープした二酸化ケイ素含有層の形成方法。
【請求項２】
該条件が原子層堆積を含有する、請求項1の方法。
【請求項３】
該条件が0.5原子％以下のリンを有する該二酸化ケイ素含有層の形成に有効である、請求項1の方法。
【請求項４】
該条件が少なくとも1.0原子％のリンを有する該二酸化ケイ素含有層の形成に有効である、請求項1の方法。
【請求項５】
前記リンでドープした二酸化ケイ素含有層の形成において前記第1及び第2気相反応物以外の任意の気相反応物を該チャンバーへ導入することを欠く、請求項1の方法。
【請求項６】
該第1及び第2気相反応物の前記時間を置いたパルスの少なくともいくつかの間に該第1及び第2気相反応物と異なる別の気相反応物を導入することを含有する、請求項１の方法。
【請求項７】
該別の気相反応物が酸素を含む、請求項6の方法。
【請求項８】
該別の気相反応物がO3を含有する、請求項7の方法。
【請求項９】
該別の気相反応物がホウ素を含有し、該リンでドープした二酸化ケイ素含有層がホウ素をを含有する、請求項6の方法。
【請求項１０】
該PO(OR)3の該Rヒドロカルビルが1乃至5個の炭素原子のみを含有する、請求項1の方法。
【請求項１１】
該Si(OR)3OHの該Rヒドロカルビルが1乃至5個の炭素原子のみを含有する、請求項1の方法。
【請求項１２】
該PO(OR)3がトリエチルホスフェートを含有する、請求項1の方法。
【請求項１３】
該Si(OR)3OHがトリス(tert-ブトキシ)シラノールを含有する、請求項1の方法。
【請求項１４】
該PO(OR)3がトリエチルホスフェートを含有し且つ該Si(OR)3OHがトリス(tert-ブトキシ)シラノールを含有する、請求項1の方法。
【請求項１５】
該条件が約50℃乃至約500℃の温度を含む、請求項1の方法。
【請求項１６】
該条件が約100℃乃至約300℃の温度を含む、請求項15の方法。
【請求項１７】
該条件が約10-7 Torr乃至約10 Torrの圧力を含む、請求項1の方法。
【請求項１８】
該条件が該第1及び第2反応物の少なくとも一つのプラズマ発生を含む、請求項1の方法。
【請求項１９】
該条件が該第1及び第2反応物のプラズマ発生を欠く、請求項1の方法。
【請求項２０】
該時間を置いたパルスの間に不活性ガスで該チャンバーをパージすることを含有する、請求項1の方法。
【請求項２１】
該リンでドープした二酸化ケイ素含有層の前記形成において該基板上にアルミニウムを欠く、請求項1の方法。
【請求項２２】
該リンでドープした二酸化ケイ素含有層の前記形成において任意の気相アルミニウム含有反応物を該チャンバー中へ導入することを欠く、請求項1の方法。
【請求項２３】
堆積チャンバー内で基板の位置決めを行い；該基板の表面に第1化学種を化学吸着させて該チャンバー中の該表面上に第1化学種の単層をRがヒドロカルビルであるPO(OR)3を含有する第1気相反応物から形成し；該化学吸着した第1化学種をRがヒドロカルビルであるSi(OR)3OHを含有する第2気相反応物と接触させてSi及びOを含有する単層を形成し；そして続いてリンでドープした二酸化ケイ素含有層を該基板上に堆積させるために有効な条件下で該第1化学種を化学吸着させること及び該化学吸着した第1化学種を該第2反応物と接触させることを繰り返すことを含有する、リンでドープした二酸化ケイ素含有層を形成する方法。
【請求項２４】
該第1化学種が少なくとも最初に化学吸着される該基板表面はヒドロキシル化が施された表面である、請求項23の方法。
【請求項２５】
該条件が0.5原子％以下のリンを有する該二酸化ケイ素含有層の形成に有効である、請求項23の方法。
【請求項２６】
該条件が少なくとも1.0原子％のリンを有する該二酸化ケイ素含有層の形成に有効である、請求項23の方法。
【請求項２７】
該リンでドープした二酸化ケイ素含有層の前記形成において少なくとも該ヒドロキシル化された表面を与えた後に前記第1及び第2気相反応物以外の任意の気相反応物を該チャンバーへ導入することを欠く、請求項24の方法。
【請求項２８】
前記繰り返された化学吸着及び接触の少なくともいくつかの間に第1及び第2気相反応物と異なる別の気相反応物を導入することを含有する、該請求項23の方法。
【請求項２９】
該別の気相反応物が酸素を含有する、請求項28の方法。
【請求項３０】
該別の気相反応物がO3を含有する、請求項29の方法。
【請求項３１】
該別の気相反応物がホウ素を含有し、該リンでドープした二酸化ケイ素含有層がホウ素をを含有する、請求項28の方法。
【請求項３２】
該PO(OR)3の該Rヒドロカルビルが1乃至5個の炭素原子のみを含有する、請求項23の方法。
【請求項３３】
該Si(OR)3OHの該Rヒドロカルビルが1乃至5個の炭素原子のみを含有する、請求項23の方法。
【請求項３４】
該PO(OR)3がトリエチルホスフェートを含有する、請求項23の方法。
【請求項３５】
該Si(OR)3OHがトリス(tert-ブトキシ)シラノールを含有する、請求項23の方法。
【請求項３６】
該PO(OR)3がトリエチルホスフェートを含有し且つ該Si(OR)3OHがトリス(tert-ブトキシ)シラノールを含有する、請求項23の方法。
【請求項３７】
前記繰り返された化学吸着及び接触の間に不活性ガスで該チャンバーをパージすることを含有する、請求項23の方法。
【請求項３８】
該リンでドープした二酸化ケイ素含有層の前記形成において該基板上にアルミニウムを欠く、請求項23の方法。
【請求項３９】
該リンでドープした二酸化ケイ素含有層の前記形成において任意の気相アルミニウム含有反応物を該チャンバーへ導入することを欠く、請求項23の方法。
【請求項４０】
該基板に形成された半導体材料分離トレンチ中に該リンでドープした二酸化ケイ素含有層を堆積することを含有する、請求項23の方法。
【請求項４１】
半導体基板にわたってマスキング層を形成し；分離トレンチを該マスキング層を通して該半導体基板の半導体材料中にエッチングし；そして該分離トレンチをエッチングした後にリンでドープした二酸化ケイ素含有層を該分離トレンチ中に堆積させるために有効な複数の堆積サイクルで該チャンバー中で第1及び第2気相反応物であって、該第1及び第2気相反応物の一つがRがヒドロカルビルであるPO(OR)3であり且つ該第1及び第2気相反応物の他の反応物がRがヒドロカルビルであるSi(OR)3OHである反応物を交互の且つ時間を置いたパルスで該基板へ導入することを含有する、集積回路の作製におけるトレンチ分離の形成方法。
【請求項４２】
該堆積が該分離トレンチを埋めるために有効である、請求項41の方法。
【請求項４３】
該堆積が該分離トレンチを埋めない、請求項41の方法。
【請求項４４】
該堆積サイクルが該マスキング層上に該リンでドープした二酸化ケイ素含有層を堆積するために有効である、請求項41の方法。
【請求項４５】
該堆積サイクルが該分離トレンチ内に選択的に該リンでドープした二酸化ケイ素含有層を堆積するためには有効でない、請求項41の方法。
【請求項４６】
該条件が0.5原子％以下のリンを有する該二酸化ケイ素含有層を形成するために有効である、請求項41の方法。
【請求項４７】
該条件が少なくとも1.0原子％のリンを有する該二酸化ケイ素含有層を形成するために有効である、請求項41の方法。
【請求項４８】
該リンでドープした二酸化ケイ素含有層の前記形成において前記第1及び第2気相反応物以外の任意の気相反応物を該チャンバーへ導入することを欠く、請求項41の方法。
【請求項４９】
該第1及び第2気相反応物の前記時間を置いたパルスの少なくともいくつかの間に該第1及び第2気相反応物と異なる別の気相反応物を導入することを含有する、請求項41の方法。
【請求項５０】
該別の気相反応物が酸素を含む、請求項49の方法。
【請求項５１】
該別の気相反応物がO3を含有する、請求項50の方法。
【請求項５２】
該別の気相反応物がホウ素を含み、該リンでドープした二酸化ケイ素層がホウ素を含有する、請求項49の方法。
【請求項５３】
該PO(OR)3がトリエチルホスフェートを含有する、請求項41の方法。
【請求項５４】
該Si(OR)3OHがトリス(tert-ブトキシ)シラノールを含有する、請求項41の方法。
【請求項５５】
該PO(OR)3がトリエチルホスフェートを含有し且つ該Si(OR)3OHがトリス(tert-ブトキシ)シラノールを含有する、請求項41の方法。
【請求項５６】
該時間を置いたパルスの間に不活性ガスで該チャンバーをパージすることを含有する、請求項41の方法。
【請求項５７】
該リンでドープした二酸化ケイ素含有層の前記形成において該基板上にアルミニウムを欠く、請求項41の方法。
【請求項５８】
該リンでドープした二酸化ケイ素含有層の前記形成において任意の気相アルミニウム含有反応物を該チャンバーへ導入することを欠く、請求項41の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明はリンでドープした二酸化ケイ素含有層の形成方法及び集積回路の作製におけるトレンチ分離の形成方法に関する。
【０００２】
発明の背景
集積回路の作製において普通用いられる一つの材料は二酸化ケイ素である。二酸化ケイ素は本質的に100％純粋なものとして、或いは物性修飾用ドーパントを含む他の物質と組合せて用いられる。従って、二酸化ケイ素は一つの層または複数の層を形成する場合、他の物質との混合物として利用され、そしてその与えられた層の主要部分を構成しても、或いはしなくてもよい。典型的な物質はホウリン酸ガラス(BPSG)、リンケイ酸ガラス(PSG)及びホウケイ酸ガラス (BSG)である。このような物質はホウ素及び/またはリン原子の各々が5％を超える原子％濃度でも用いられているがほぼ1％乃至4％の原子濃度の範囲ぐらいを有する。
【０００３】
半導体素子は幾何学的に収縮し続けるので、半導体素子は縦寸法におけるよりも横寸法においてより大きく収縮することになる傾向を有する。時には縦方向の収縮が増加する場合もある。とにかく、該素子のアスペクト(幅に対する高さの)比が増加する場合、誘電体及び他の材料が高アスペクトまたは増加するアスペクト比のトレンチ、ビア及び他のステップまたは構造体を埋めることができるようにする工程を開発することが益々重要となる。好んで用いられる典型的な誘電体は、ドープした及び/または未ドープの二酸化ケイ素含有材料であり、例えば上に記載したものである。ホウ素及び燐等のドーパントは高温度で該堆積層のリフローを容易にして基板上でより完全に開口を埋め易くする。例えば米国特許第6,300,219号に記載されているシラノール類のような種々の反応物前駆体が二酸化ケイ素層の形成に利用できる。
【０００４】
発明の概要
本発明はリンでドープした二酸化ケイ素含有層の形成方法及び集積回路の作製におけるトレンチ分離の形成方法を含む。一実施において、リンでドープした二酸化ケイ素含有層の形成方法は堆積チャンバー中で基板の位置決めをすることを含む。第1及び第2気相反応物がリンでドープした二酸化ケイ素含有層を該基板上に堆積するために有効な条件下で交互の且つ時間を置いたパルスで複数の堆積サイクルで該チャンバー中の該基板へ導入される。該第1及び第2気相反応物の一つがRがヒドロカルビルであるPO(OR)3であり、そして該第1及び第2気相反応物の他の反応物がRがヒドロカルビルであるSi(OR)3OHである。
【０００５】
一実施において、リンでドープした二酸化ケイ素含有層の形成方法は堆積チャンバー中で基板の位置決めをすることを含む。第1化学種を該基板の表面に化学吸着させてRがヒドロカルビルであるPO(OR)3を含有する第1気相反応物から該チャンバー中の該基板上に第1化学種の単層を形成する。該化学吸着した第一化学種をRがヒドロカルビルであるSi(OR)3OHを含有する第2気相反応物に接触させてSi及びOを含有する単層を形成する。リンでドープした二酸化ケイ素含有層を該基板上に堆積させるための有効な条件下で該第1化学種を化学吸着させること及び該化学吸着した第1化学種を該第2反応物と接触させることを続けて繰り返す。
【０００６】
他の側面及び実施が考えられている。
本発明の好ましい態様を添付図面を参照して以下に説明する。
好ましい態様の詳細な説明
一実施において、リンでドープした二酸化ケイ素含有層の形成方法は堆積チャンバー中でその上に堆積される基板の位置決めをすることを含む。第1及び第2気相反応物をリンでドープした二酸化ケイ素含有層を該基板上に堆積するために有効な条件下で交互の且つ時間を置いたパルスで複数の堆積サイクルで該チャンバー中の該基板へ導入する。該第1及び第2気相反応物の一つはRがヒドロカルビルであるPO(OR)3である。該第1及び第2気相反応物の他の反応物はRがヒドロカルビルであるSi(OR)3OHである。この方法は、原子層堆積(ALD)法(例えば化学吸着と接触の方法を含む)、化学気相成長(CVD)法及び他の方法並びにこれらの方法と他の方法の組合せにより行われる。同時係属の2002年4月25日に出願した米国特許出願通し番号第10/133,947号で発明者としてBrian A.Vaartstraを挙げている名称“原子層堆積方法及び化学気相成長法(Atomic Layer Deposition Methods and Chemical Vapor Deposition Method)”に言及されているような化学気相成長及び原子層堆積が本明細書において用いられる。この10/133,947号は本明細書にあたかもそのままそっくり提示されているごとく参照として完全に本明細書に組入れられる。本明細書で提供される好ましい理解された実施例は主として原子層堆積によるものとする。
【０００７】
該PO(OR)3のRヒドロカルビル及び該Si(OR)3OHのRヒドロカルビルは同一であっても異なってもよく、とにもかく一好ましい態様において、該Rヒドロカルビルの各々は１乃至５の炭素原子のみを含む。好ましい実施例のPO(OR)3物質はトリエチルホスフェートである。一好ましい典型的な実施例のSi(OR)3OH物質はトリスtert-ブチルシラノールである。典型的な好ましい条件は約50℃乃至約500℃、そしてより好ましくは約100℃乃至300℃の温度を含有する。典型的な圧力条件は減圧、好ましくは約10-7 Torr乃至約10 Torr、そしてより好ましくは約10-4 Torr乃至約1 Torrである。この条件は該第1及び第2反応体の少なくとも一つプラズマの発生を含有してもよく、或いは該第1及び第2反応体のプラズマ発生を欠いてもよい。プラズマ発生を利用するならば、プラズマ発生は堆積チャンバー内及び/またはその外で起きてもよい。最も好ましいのは、該第1及び第2反応体のプラズマ発生を欠いている反応条件であると考えられる。
【０００８】
該条件は、非常に低いリン含有量、例えば、0.5原子％以下のリンでそれより少ない量のリンを有する二酸化ケイ素含有層の形成に有効なものである。代わりに、該条件は少なくとも1.0原子％のリン、例えば 5.0原子％以上のリンを有する二酸化ケイ素含有層の形成に有効である。
【０００９】
該リンでドープした二酸化ケイ素含有層の形成において該方法が第1及び第2気相反応体以外の任意の気相反応体を該チャンバーに導入することに欠けている。代わりに、該方法は該第1及び第2気相反応体と異なる別の気相反応体を該第1及び第2気相反応体の時間を置いたパルスの少なくともいくつかの間に導入することを含む。例としてだけであるが典型的な別の気相反応体は例えばO2、O3及び/または任意の気相酸素含有化合物を含む酸素である。多量のリン配合が望まれる場合、例えば約5原子％以上の配合を容易にするために、該PO(OR)3の流れに加えて、例えばO2とO3の混合物としてのオゾンパルスが選定されている。
【００１０】
別の典型的な気相反応物はホウを含有するものであって、それにより例えばホウ素リン酸ケイ酸塩ガラス(BPSG)またはホウ素リン酸ケイ酸塩ガラス様材料の作製において、次いで該リンでドープした二酸化ケイ素含有層もまたホウ素を含有するものとなる。典型的なホウ素含有物質反応体はB(OR)3である。
【００１１】
該交互の時間を置いたパルスは、未反応先駆体/反応体を除去するために該時間を置いたパルスの間にチャンバーのポンプダウン(pump down)及び/または不活性ガスによる該チャンバーのパージのいずれか、或いはその組合せを含む。
【００１２】
二酸化ケイ素含有層の形成の一先行技術技法がHausmannらの“高度に共形的なナノ積層物の急速気相堆積(Rapid Vapor Deposition of Highly Conformal Silica Nanolaminates)”、サイエンス マガジン、第298巻、第402乃至406頁(2002年)に記載されている。このような方法は最初にメチルアルミニウム反応体前駆体、例えばトリエチルアルミニウムまたはアルミニウムジメチルアミドを利用して該基板上に最初のアルミニウム含有層を形成する。その後、アルコキシシラノール、例えばトリス(tert-ブトキシ)シラノールを該基板に流す。明らかなことであるが、該アルニニウムの存在は自己制限触媒反応を与え、それにより二酸化ケイ素含有層が100Å乃至700Åの範囲のどこにある自己制限厚みで堆積する。言い換えると、該アルキルシラノールへ連続暴露しても該二酸化ケイ素含有層は連続して成長しない。明らかのことであるが、数個を超える単層が該シラノール暴露/パルス送出により有意に形成されるので、該二酸化ケイ素の自己制限成長が単純な原子層堆積様な方法に反して何らかの接触方法で生起している。とにかく、望ましいことではないがアルミニウムが得られる層に配合されている。
【００１３】
この明細書に記載された本発明はこのHausmannらのよう方法を排除しないが本発明方法は最も好ましくは該リンでドープした二酸化ケイ素含有層の形成において任意の気相アルミニウム含有反応物を該チャンバーに導入することに欠ける。本発明により更に好ましくは、該基板は該リンでドープした二酸化ケイ素含有層の形成においてアルミニウムが欠けていることである。
【００１４】
一実施において、リンでドープした二酸化ケイ素含有層の形成方法は少なくともなんらかの原子層堆積(ALD)工程を含む。例としてのみであるが典型的なこのような方法は図1乃至3に引き当てて記載されている。図1を参照し、基板10を任意の適当な堆積チャンバー(示されていない)中で位置決めをする。一典型的な態様おいて、基板10は、例えば好ましくは少なくとも何らかの半導体材料を含み、そして無論多数の物質及び層を含んでも良い何らかの物質12を含有する半導体基板である。本明細書の文脈において、用語“半導体基板”または“半導体性基板”は半導体性ウエハー(単独で、或いは他の物質をその上に含有する集成体での)等の本体半導体性材料及び半導体性材料層(単独で、或いは他の材料を含有する集成体での) 等を含むがそれらに限定されない半導体性材料を含有する任意の構成を意味すると定義される。用語“基板”は前記半導体性基板を含むがそれらに限定されない任意の支持構造体を言う。基板10は図示されているようにヒドロキシル化(懸垂（pending）水酸基を有する)が施された表面14を有する。他の表面末端もまた本明細書に記載されている方法において有効であると考えられる。ヒドロキシル化がなされる場合、このようなヒドロキシル化された表面は該堆積チャンバー中へ供給する前にヒドロキシル化されてもよく、或いは該堆積チャンバー内でヒドロキシル化されてもよい。表面ヒドロキシル化の一典型的技法は該表面を水蒸気に暴露することを含む。また、該表面を単に周囲の雰囲気に暴露して自然にヒドロキシル化してもよい。
【００１５】
図2を参照し、第1化学種が化学吸着されて例えば上記のごとくRがヒドロカルビルであるPO(OR)3を含有する第一気相反応物から該チャンバー中の該ヒドロキシル化された表面上に第1化学種の単層を形成する。この化学吸着は図2において少なくとも層16の一部を構成するような変数“A”を含んでなるように描かれている。好ましい条件及び属性は最初に記載した実施に関して上に記載したものと同じである。
【００１６】
図3を参照し、該化学吸着した第1化学種をRがヒドロカルビルであるSi(OR)3OHを含有する第2気相反応物に接触させてSi及びOを含有する単層18を形成している。再び条件は好ましくは最初の実施に関して記載したものと同じである。図3は、正にその好ましい典型的な化学種A及びBを決定していないがAに対するBの化学吸着における化学種Aの何らかの修飾判例であるA’として描かれている該化学吸着した第1化学種単層を有する変数“B”を含有する層18を描いている。とにかく、該第1化学種を化学吸着させること及び該化学吸着した第1化学種を該第2反応物と接触させることをリンでドープした二酸化ケイ素含有層を該基板上に堆積するための有効な条件下で続けて繰り返す。  典型的に且つ好ましくは、例えばこの最初に記載した実施において上に記載されているようにこのような複数の化学吸着及び複数の接触が交互の且つ時間を置いたパルスで該基板に対して行われる。
【００１７】
この直ぐ上に記載した実施は表面をPO(OR)3で化学吸着させ、次いでSi(OR)3OHを含有する第2気相反応物に暴露することに関するものであって、それにより本発明の一側面が実施されたのであるが、本発明の諸側面は必ずしもそのようには限定されない。
【００１８】
とにかく、本発明の諸側面は好ましくは、例えば図4乃至7に引き当てて示され記載されているような集積回路の製作におけるトレンチ分離の形成方法に利用される。図4は本体の単結晶ケイ素または他の半導体材料基板28を含有する半導体基板26を示す。マスキング層30が半導体基板28を覆って形成されている。これはパッド酸化膜層32と例えば窒化ケイ素であって上に横たわる窒化物含有層34を含有するように描かれている。
【００１９】
図5に引き当てて、分離トレンチ36及び38はマスキング層38を通して基板28/26の該半導体材料中へエッチングされたものである。例えば(図示されていない)窒化ケイ素である熱酸化物層または他の層が現時点で、或いは次いで例えば二酸化ケイ素に関して基板26を熱酸化条件にさらすことにより付与される。
【００２０】
図6に引き当てて、リンでドープした二酸化ケイ素含有層40が半導体材料分離トレンチ36及び38中に形成されている。その典型的技法は、上に記載したごとく第1及び第2気相反応物を交互の且つ時間を置いたパルスで複数の堆積サイクルで該チャンバー中の該基板へ導入することを含み、そしてそれがまた上に記載したごとく化学吸着と接触の方法によるものであることを含む。描かれているごとく、該堆積はリンでドープした二酸化ケイ素含有層40をマスキング層30の上に堆積するために有効であり、そして分離トレンチ36及び38中に選択的にリンでドープした二酸化ケイ素含有層を堆積するためには有効なものとしてではなく描かれている。本明細書の文脈において、“選択的堆積/選択的に堆積すること”とは物質を基板の一領域上に別の領域と比べて堆積厚さ比が少なくとも2:1で堆積することである。
【００２１】
この堆積は、例えば図6で示されたように分離トレンチ36及び38を完全に埋めるために、或いはこの分離トレンチをそのように埋めないために有効である。例えば上記のいずれかに記載されているように、堆積工程は  例えば図7に示されているようにこのようトレンチを完全に埋めるまで継続することもできる。代わりに例としてのみであるが、図6の構成はマスキング層30上の物質の除去前に、或いは除去後に別の物質で埋めることもできる。
【００２２】
一典型的な実施例は第1及び第2気相反応物としてトリエチルホスフェート及びトリス(tert-ブトキシ)シラノールを利用した。ホスフォシリケートガラス[PSG(8原子％のリン)]の厚さ650Åの共形層を窒化ケイ素でライニングを施したトレンチ上に、各反応体のそれぞれ2秒反応パルスを用い、1秒間のアルゴンでパージし、次いで該反応物パルスの間にアルゴンを流さず3秒間のポンプダウンを行って堆積した。これは300℃で600完全サイクル行った。オゾンは利用しなかった。該トリエチルホスフェート及びトリス(tert-ブトキシ)シラノールの供給用通気瓶/アンプルのそれぞれの温度は50℃及び40℃であった。
【００２３】
また、この作業を60℃の温度を有する該トリエチルホスフェートと70℃のトリス(tert-ブトキシ)シラノールを用いて行った。このトリエチルホスフェートと該トリス(tert-ブトキシ)シラノールの1秒間及び0.5秒間のそれぞれのパルスで300完全サイクル後には、堆積サイクル割合当たりおよそ2.2Åを与え、650Å厚のフィルムを形成した。これはサイクル当たり1.1Åであった最初の実施例の堆積よりも幾分高かった。堆積したフィルムは実質的に炭素を含まず、そしてそのリン含有量は0.5原子％未満であった。このような反応物温度でより長くトリエチルホスフェートに暴露すると、より高い成長率を生み出して該堆積フィルム中のリン含有量を増すことが期待される。
【００２４】
別の実施例において、60℃の通気瓶/アンプルからトリエチルホスフェートを1秒間堆積チャンバー内の基板へ供給した。これに続き30 sccmのアルゴン流を1秒間流し、次いでいかなるガスもそこへ流さず3秒間の該チャンバーのポンプダウンをした。その後、O2/O3の合体流(5体積%乃至12体積％のO3)を25 sccmで2秒間該チャンバーへ流した。これに続き30 sccmのアルゴン流を1秒間流し、いかなるガスも該チャンバーへ供給せず3秒間のポンプダウンをした。それから2秒間トリス(tert-ブトキシ)シラノールを60℃の通気瓶/アンプルから流した。これに続きアルゴン流を30 sccmで1秒間流し、次に再びいかなるガスも該チャンバーに流さず3秒間のポンプダウンをした。これは全ての作業の間、0.24 Torr から10-6  Torrへ変化する圧力で以って400回完全サイクルで行われた。こうして5.7原子％のリンを含有する1,000Å厚さの層が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の側面による工程中の半導体ウエハー断片の線図式断面図である。
【図２】図1により示される工程に続く加工工程での図1のウエハー断片の図である。
【図３】図2により示される工程に続く加工工程での図2のウエハー断片の図である。
【図４】本発明の側面による工程中の半導体ウエハー断片の線図式断面図である。
【図５】図4により示される工程に続く加工工程での図4のウエハー断片の図である。
【図６】図5により示される工程に続く加工工程での図5のウエハー断片の図である。
【図７】図6により示される工程に続く加工工程での図6のウエハー断片の図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年3月3日(2006.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
堆積チャンバー内で基板の位置決めを行い；そしてリンでドープした二酸化ケイ素含有層を該基板上に堆積させるために有効な条件下で該チャンバー中で第1及び第2気相反応物であって、該第1及び第2気相反応物の一つがRがヒドロカルビルであるPO(OR)3であり、そして該第1及び第2気相反応物の他の反応物がRがヒドロカルビルであるSi(OR)3OHである反応物を交互の且つ時間を置いたパルスで複数の堆積サイクルで該基板へ導入することを含有する、リンでドープした二酸化ケイ素含有層の形成方法。
【請求項２】
該条件が原子層堆積を含有する、請求項1の方法。
【請求項３】
前記リンでドープした二酸化ケイ素含有層の形成において前記第1及び第2気相反応物以外の任意の気相反応物を該チャンバーへ導入することを欠く、請求項1の方法。
【請求項４】
該第1及び第2気相反応物の前記時間を置いたパルスの少なくともいくつかの間に該第1及び第2気相反応物と異なる別の気相反応物を導入することを含有する、請求項１の方法。
【請求項５】
該PO(OR)3がトリエチルホスフェートを含有する、請求項1の方法。
【請求項６】
該Si(OR)3OHがトリス(tert-ブトキシ)シラノールを含有する、請求項1の方法。
【請求項７】
堆積チャンバー内で基板の位置決めを行い；該基板の表面に第1化学種を化学吸着させて該チャンバー中の該表面上に第1化学種の単層をRがヒドロカルビルであるPO(OR)3を含有する第1気相反応物から形成し；該化学吸着した第1化学種をRがヒドロカルビルであるSi(OR)3OHを含有する第2気相反応物と接触させてSi及びOを含有する単層を形成し；そして続いてリンでドープした二酸化ケイ素含有層を該基板上に堆積させるために有効な条件下で該第1化学種を化学吸着させること及び該化学吸着した第1化学種を該第2反応物と接触させることを繰り返すことを含有する、リンでドープした二酸化ケイ素含有層を形成する方法。
【請求項８】
該第1化学種が少なくとも最初に化学吸着される該基板表面はヒドロキシル化が施された表面である、請求項７の方法。
【請求項９】
該PO(OR)3の該Rヒドロカルビルが1乃至5個の炭素原子のみを含有する、請求項７の方法。
【請求項１０】
該Si(OR)3OHの該Rヒドロカルビルが1乃至5個の炭素原子のみを含有する、請求項７の方法。
【請求項１１】
半導体基板にわたってマスキング層を形成し；分離トレンチを該マスキング層を通して該半導体基板の半導体材料中にエッチングし；そして該分離トレンチをエッチングした後にリンでドープした二酸化ケイ素含有層を該分離トレンチ中に堆積させるために有効な複数の堆積サイクルで該チャンバー中で第1及び第2気相反応物であって、該第1及び第2気相反応物の一つがRがヒドロカルビルであるPO(OR)3であり且つ該第1及び第2気相反応物の他の反応物がRがヒドロカルビルであるSi(OR)3OHである反応物を交互の且つ時間を置いたパルスで該基板へ導入することを含有する、集積回路の作製におけるトレンチ分離の形成方法。
【請求項１２】
該堆積が該分離トレンチを埋めるために有効である、請求項１１の方法。
【請求項１３】
該堆積が該分離トレンチを埋めない、請求項１１の方法。
【請求項１４】
該堆積サイクルが該マスキング層上に該リンでドープした二酸化ケイ素含有層を堆積するために有効である、請求項１１の方法。
【請求項１５】
該リンでドープした二酸化ケイ素含有層の前記形成において該基板上にアルミニウムを欠く、請求項１１の方法。
【請求項１６】
該リンでドープした二酸化ケイ素含有層の前記形成において任意の気相アルミニウム含有反応物を該チャンバーへ導入することを欠く、請求項１１の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
別の実施例において、60℃の通気瓶/アンプルからトリエチルホスフェートを1秒間堆積チャンバー内の基板へ供給した。これに続き30 sccmのアルゴン流を1秒間流し、次いでいかなるガスもそこへ流さず3秒間の該チャンバーのポンプダウンをした。その後、O2/O3の合体流(5体積%乃至12体積％のO3)を25 sccmで2秒間該チャンバーへ流した。これに続き30 sccmのアルゴン流を1秒間流し、いかなるガスも該チャンバーへ供給せず3秒間のポンプダウンをした。それから2秒間トリス(tert-ブトキシ)シラノールを60℃の通気瓶/アンプルから流した。これに続きアルゴン流を30 sccmで1秒間流し、次に再びいかなるガスも該チャンバーに流さず3秒間のポンプダウンをした。これは全ての作業の間、0.24 Torr から10-6  Torrへ変化する圧力で以って400回完全サイクルで行われた。こうして5.7原子％のリンを含有する1,000Å厚さの層が得られた。
本発明は以下の態様を含む。
［１］  堆積チャンバー内で基板の位置決めを行い；そしてリンでドープした二酸化ケイ素含有層を該基板上に堆積させるために有効な条件下で該チャンバー中で第1及び第2気相反応物であって、該第1及び第2気相反応物の一つがRがヒドロカルビルであるPO(OR)3であり、そして該第1及び第2気相反応物の他の反応物がRがヒドロカルビルであるSi(OR)3OHである反応物を交互の且つ時間を置いたパルスで複数の堆積サイクルで該基板へ導入することを含有する、リンでドープした二酸化ケイ素含有層の形成方法。
［２］  該条件が原子層堆積を含有する、［1］の方法。
［３］  該条件が0.5原子％以下のリンを有する該二酸化ケイ素含有層の形成に有効である、［1］の方法。
［４］  該条件が少なくとも1.0原子％のリンを有する該二酸化ケイ素含有層の形成に有効である、［1］の方法。
［５］  前記リンでドープした二酸化ケイ素含有層の形成において前記第1及び第2気相反応物以外の任意の気相反応物を該チャンバーへ導入することを欠く、［1］の方法。
［６］  該第1及び第2気相反応物の前記時間を置いたパルスの少なくともいくつかの間に該第1及び第2気相反応物と異なる別の気相反応物を導入することを含有する、［１］の方法。
［７］  該別の気相反応物が酸素を含む、［6］の方法。
［８］  該別の気相反応物がO3を含有する、［7］の方法。
［９］  該別の気相反応物がホウ素を含有し、該リンでドープした二酸化ケイ素含有層がホウ素をを含有する、［6］の方法。
［１０］  該PO(OR)3の該Rヒドロカルビルが1乃至5個の炭素原子のみを含有する、［1］の方法。
［１１］  該Si(OR)3OHの該Rヒドロカルビルが1乃至5個の炭素原子のみを含有する、［1］の方法。
［１２］  該PO(OR)3がトリエチルホスフェートを含有する、［1］の方法。
［１３］  該Si(OR)3OHがトリス(tert-ブトキシ)シラノールを含有する、［1］の方法。
［１４］  該PO(OR)3がトリエチルホスフェートを含有し且つ該Si(OR)3OHがトリス(tert-ブトキシ)シラノールを含有する、［1］の方法。
［１５］  該条件が約50℃乃至約500℃の温度を含む、［1］の方法。
［１６］  該条件が約100℃乃至約300℃の温度を含む、［15］の方法。
［１７］  該条件が約10-7 Torr乃至約10 Torrの圧力を含む、［1］の方法。
［１８］  該条件が該第1及び第2反応物の少なくとも一つのプラズマ発生を含む、［1］の方法。
［１９］  該条件が該第1及び第2反応物のプラズマ発生を欠く、［1］の方法。
［２０］  該時間を置いたパルスの間に不活性ガスで該チャンバーをパージすることを含有する、［1］の方法。
［２１］  該リンでドープした二酸化ケイ素含有層の前記形成において該基板上にアルミニウムを欠く、［1］の方法。
［２２］  該リンでドープした二酸化ケイ素含有層の前記形成において任意の気相アルミニウム含有反応物を該チャンバー中へ導入することを欠く、［1］の方法。
［２３］  堆積チャンバー内で基板の位置決めを行い；該基板の表面に第1化学種を化学吸着させて該チャンバー中の該表面上に第1化学種の単層をRがヒドロカルビルであるPO(OR)3を含有する第1気相反応物から形成し；該化学吸着した第1化学種をRがヒドロカルビルであるSi(OR)3OHを含有する第2気相反応物と接触させてSi及びOを含有する単層を形成し；そして続いてリンでドープした二酸化ケイ素含有層を該基板上に堆積させるために有効な条件下で該第1化学種を化学吸着させること及び該化学吸着した第1化学種を該第2反応物と接触させることを繰り返すことを含有する、リンでドープした二酸化ケイ素含有層を形成する方法。
［２４］  該第1化学種が少なくとも最初に化学吸着される該基板表面はヒドロキシル化が施された表面である、［23］の方法。
［２５］  該条件が0.5原子％以下のリンを有する該二酸化ケイ素含有層の形成に有効である、［23］の方法。
［２６］  該条件が少なくとも1.0原子％のリンを有する該二酸化ケイ素含有層の形成に有効である、［23］の方法。
［２７］  該リンでドープした二酸化ケイ素含有層の前記形成において少なくとも該ヒドロキシル化された表面を与えた後に前記第1及び第2気相反応物以外の任意の気相反応物を該チャンバーへ導入することを欠く、［24］の方法。
［２８］  前記繰り返された化学吸着及び接触の少なくともいくつかの間に第1及び第2気相反応物と異なる別の気相反応物を導入することを含有する、該［23］の方法。
［２９］  該別の気相反応物が酸素を含有する、［28］の方法。
［３０］  該別の気相反応物がO3を含有する、［29］の方法。
［３１］  該別の気相反応物がホウ素を含有し、該リンでドープした二酸化ケイ素含有層がホウ素をを含有する、［28］の方法。
［３２］  該PO(OR)3の該Rヒドロカルビルが1乃至5個の炭素原子のみを含有する、［23］の方法。
［３３］  該Si(OR)3OHの該Rヒドロカルビルが1乃至5個の炭素原子のみを含有する、［23］の方法。
［３４］  該PO(OR)3がトリエチルホスフェートを含有する、［23］の方法。
［３５］  該Si(OR)3OHがトリス(tert-ブトキシ)シラノールを含有する、［23］の方法。
［３６］  該PO(OR)3がトリエチルホスフェートを含有し且つ該Si(OR)3OHがトリス(tert-ブトキシ)シラノールを含有する、［23］の方法。
［３７］  前記繰り返された化学吸着及び接触の間に不活性ガスで該チャンバーをパージすることを含有する、［23］の方法。
［３８］  該リンでドープした二酸化ケイ素含有層の前記形成において該基板上にアルミニウムを欠く、［23］の方法。
［３９］  該リンでドープした二酸化ケイ素含有層の前記形成において任意の気相アルミニウム含有反応物を該チャンバーへ導入することを欠く、［23］の方法。
［４０］  該基板に形成された半導体材料分離トレンチ中に該リンでドープした二酸化ケイ素含有層を堆積することを含有する、［23］の方法。
［４１］  半導体基板にわたってマスキング層を形成し；分離トレンチを該マスキング層を通して該半導体基板の半導体材料中にエッチングし；そして該分離トレンチをエッチングした後にリンでドープした二酸化ケイ素含有層を該分離トレンチ中に堆積させるために有効な複数の堆積サイクルで該チャンバー中で第1及び第2気相反応物であって、該第1及び第2気相反応物の一つがRがヒドロカルビルであるPO(OR)3であり且つ該第1及び第2気相反応物の他の反応物がRがヒドロカルビルであるSi(OR)3OHである反応物を交互の且つ時間を置いたパルスで該基板へ導入することを含有する、集積回路の作製におけるトレンチ分離の形成方法。
［４２］  該堆積が該分離トレンチを埋めるために有効である、［41］の方法。
［４３］  該堆積が該分離トレンチを埋めない、［41］の方法。
［４４］  該堆積サイクルが該マスキング層上に該リンでドープした二酸化ケイ素含有層を堆積するために有効である、［41］の方法。
［４５］  該堆積サイクルが該分離トレンチ内に選択的に該リンでドープした二酸化ケイ素含有層を堆積するためには有効でない、［41］の方法。
［４６］  該条件が0.5原子％以下のリンを有する該二酸化ケイ素含有層を形成するために有効である、［41］の方法。
［４７］  該条件が少なくとも1.0原子％のリンを有する該二酸化ケイ素含有層を形成するために有効である、［41］の方法。
［４８］  該リンでドープした二酸化ケイ素含有層の前記形成において前記第1及び第2気相反応物以外の任意の気相反応物を該チャンバーへ導入することを欠く、［41］の方法。
［４９］  該第1及び第2気相反応物の前記時間を置いたパルスの少なくともいくつかの間に該第1及び第2気相反応物と異なる別の気相反応物を導入することを含有する、［41］の方法。
［５０］  該別の気相反応物が酸素を含む、［49］の方法。
［５１］  該別の気相反応物がO3を含有する、［50］の方法。
［５２］  該別の気相反応物がホウ素を含み、該リンでドープした二酸化ケイ素層がホウ素を含有する、［49］の方法。
［５３］  該PO(OR)3がトリエチルホスフェートを含有する、［41］の方法。
［５４］  該Si(OR)3OHがトリス(tert-ブトキシ)シラノールを含有する、［41］の方法。
［５５］  該PO(OR)3がトリエチルホスフェートを含有し且つ該Si(OR)3OHがトリス(tert-ブトキシ)シラノールを含有する、［41］の方法。
［５６］  該時間を置いたパルスの間に不活性ガスで該チャンバーをパージすることを含有する、［41］の方法。
［５７］  該リンでドープした二酸化ケイ素含有層の前記形成において該基板上にアルミニウムを欠く、［41］の方法。
［５８］  該リンでドープした二酸化ケイ素含有層の前記形成において任意の気相アルミニウム含有反応物を該チャンバーへ導入することを欠く、［41］の方法。
【国際調査報告】
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