JP2000294551A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2000294551A
JP2000294551A JP11099037A JP9903799A JP2000294551A JP 2000294551 A JP2000294551 A JP 2000294551A JP 11099037 A JP11099037 A JP 11099037A JP 9903799 A JP9903799 A JP 9903799A JP 2000294551 A JP2000294551 A JP 2000294551A
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film
furnace
semiconductor device
manufacturing
interlayer insulating
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JP11099037A
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English (en)
Inventor
Haruko Shimaoka
晴子 嶋岡
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 下地膜表面に付着している有機物を除去する
ことにより、該下地膜上に膜ムラのない層間絶縁膜を堆
積できる半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明に係る半導体装置の製造方法は、
ポリシリコン膜(下地膜)3が形成されたシリコン基板
1を準備し、このシリコン基板1をCVD炉内に挿入す
る工程と、該CVD炉内の温度を250℃以上800℃
以下とし、該CVD炉内に酸素を含有する不活性ガスを
大気圧下で導入している状態を所定時間保持することに
より、該シリコン基板1を熱処理する工程と、該ポリシ
リコン膜3上に層間絶縁膜を堆積する工程と、を具備す
るものである。これにより、下地膜上に膜ムラのない層
間絶縁膜を堆積できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に係わり、特に、下地膜上に膜ムラのない層間絶縁
膜を堆積できる半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置の製造方法について説
明する。
【0003】まず、シリコン基板(シリコンウエハー)
を準備する。このシリコン基板には種々の半導体素子が
形成されている。次に、このシリコン基板の表面上にポ
リシリコン膜を形成する。このポリシリコン膜は、後述
するCVD(Chemical VaporDeposition)法により堆積
される層間絶縁膜の下地となる膜であり、例えばゲート
電極である。
【0004】この後、このシリコン基板をウエハーボッ
クス等で保管する。この保管している時などに、ポリシ
リコン膜の表面には僅かではあるが有機物が付着する。
次に、シリコン基板をウエハーボックスから取り出した
後、該シリコン基板をボートに載置する。これと共に、
CVD装置の炉内にN2ガスもしくはArガスを導入す
る。この状態の炉内に該ボートを挿入する(ローディン
グ)。
【0005】次に、炉の蓋を閉め、炉内温度を所定温度
とし、N2ガスもしくはArガスを炉内に導入したまま
とする。この状態でシリコン基板を所定時間保持するこ
とにより熱処理を行う。これにより、ポリシリコン膜の
表面に付着していた有機物が炭化され、その結果、ポリ
シリコン膜の表面には炭化物が残留する。この後、ポリ
シリコン膜の上にCVD法により層間絶縁膜を堆積す
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
半導体装置の製造方法では、N2ガスもしくはArガス
の雰囲気下でシリコン基板に熱処理を施しているため、
ポリシリコン膜表面の有機物は炭化され、その炭化物が
残留することがある。この炭化物によってポリシリコン
膜上に堆積した層間絶縁膜に膜ムラが発生してしまう。
その結果、シリコン基板に形成されている半導体素子は
不均一な電気特性を有することとなる。
【0007】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたものであり、その目的は、下地膜表面に付着してい
る有機物を除去することにより、該下地膜上に膜ムラの
ない層間絶縁膜を堆積できる半導体装置の製造方法を提
供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る半導体装置の製造方法は、下地膜が形
成された半導体基板を準備し、この半導体基板をCVD
炉内に挿入する工程と、該CVD炉内の温度を250℃
以上800℃以下とし、該CVD炉内に酸素を含有する
不活性ガスを大気圧下で導入し、この状態を所定時間保
持することにより、該半導体基板を熱処理する工程と、
該下地膜上に層間絶縁膜を堆積する工程と、を具備する
ことを特徴とする。
【0009】上記半導体装置の製造方法では、下地膜上
に層間絶縁膜を堆積する前に、下地膜が形成された半導
体基板をCVD炉内で酸素を含有する不活性ガスの雰囲
気中で250℃以上800℃以下の温度で熱処理する。
これにより、該下地膜表面に付着している有機物を剥離
させ、下地膜から該有機物を除去することができる。従
って、膜ムラのない層間絶縁膜を下地膜上に堆積するこ
とができる。
【0010】また、上記半導体装置の製造方法において
下地膜を熱処理する際の温度の下限を250℃とする理
由は、有機物が下地膜表面から剥離する温度が250℃
からであるためである。また、熱処理温度の上限を80
0℃とする理由は、半導体基板内のドナーやアクセプタ
ーが拡散しない温度の上限が800℃付近であり、且
つ、Siが酸化し得る温度が800℃より高い温度であ
るためである。つまり、下地膜を熱処理して有機物を除
去する際に、半導体基板内のドナーやアクセプターを拡
散させず、且つ、Siを酸化させないようにするためで
ある。
【0011】また、上記半導体装置の製造方法におい
て、上記半導体基板を熱処理する工程の炉内温度は25
0℃以上で層間絶縁膜を堆積する際の温度以下がより好
ましい。これにより、熱処理工程後に層間絶縁膜を堆積
する工程に移行することが容易となる。
【0012】また、上記半導体装置の製造方法におい
て、上記CVD炉内に挿入する工程は、該CVD炉内の
温度を250以上800℃以下とし、該CVD炉内に酸
素を含有する不活性ガスを大気圧下で導入している状態
で行われることが好ましい。これにより、下地膜表面に
付着している有機物の脱着・除去がより促進される。
【0013】また、上記半導体装置の製造方法におい
て、上記不活性ガスにおける酸素含有量が10%以下で
あることが好ましい。また、上記下地膜がポリシリコン
膜、SiO2膜又はWSi膜であることが好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施の形態について説明する。
【0015】図1〜図7は、本発明の実施の形態による
半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【0016】まず、図1に示すように、シリコン基板
(シリコンウエハー)1を準備する。このシリコン基板
1には種々の半導体素子(図示せず)が形成されていても
良い。
【0017】次に、図2に示すように、シリコン基板1
の表面上にポリシリコン膜3を形成する。このポリシリ
コン膜3は、後述するCVD法により堆積される層間絶
縁膜の下地となる膜であり、例えばゲート電極である。
【0018】この後、このシリコン基板1をウエハーボ
ックス等で保管する。この保管している時などに、図3
に示すように、ポリシリコン膜3の表面には僅かではあ
るが有機物5が付着する。この有機物5は、そのまま放
置して除去する対策を講じないと、ポリシリコン膜3上
に形成する層間絶縁膜に膜ムラが生じたり、耐圧が低下
する原因となる。
【0019】次に、図4に示すウエハーをウエハーボッ
クスから取り出した後、該ウエハーをボート(図示せず)
に載置する。これと共に、CVD装置(図示せず)の炉内
の温度を例えば680℃(CVD膜を堆積する温度)と
し、炉内の圧力を大気圧とし、例えば8%の酸素を含有
したN2ガスもしくはArガス等の不活性ガスを炉内に
導入する。この状態の炉内に該ボートを挿入する(ロー
ディング)。この際の所要時間は12分程度である。
【0020】この後、炉の蓋を閉め、炉内圧力を大気
圧、炉内温度を例えば680℃とし、炉内に例えば8%
の酸素を含有したN2ガスもしくはArガスを導入した
ままとする。この状態でウエハーを30分間保持する。
このように8%の酸素雰囲気でウエハーローディング及
び熱処理を行うことにより、図5に示すように、ポリシ
リコン膜3の表面に付着していた有機物5を脱着・燃焼
することができ、その結果、ポリシリコン膜3の表面に
は燃焼物7が付着した状態となる。この燃焼物7は、上
記のN2ガスもしくはArガスにより吹き飛ばされ、炉
外に放出される。
【0021】次に、炉内に導入していた上記のN2ガス
もしくはArガスを停止した後、炉内の真空引きを行
う。この際の炉内温度を680℃とし、真空引きを行う
時間は50分とする。この後、炉内にN2ガスを50分
間導入し、N2パージを行う。この際の炉内温度は68
0℃とする。この時のポリシリコン膜3の表面は図6に
示すような状態となる。
【0022】この後、図6に示すポリシリコン膜3の上
にCVD法により層間絶縁膜を堆積する。この際の堆積
条件は、炉内温度が680℃、炉内雰囲気が窒素雰囲
気、堆積時間が120分とする。これにより、図7に示
すように、ポリシリコン膜3上に層間絶縁膜9が堆積さ
れる。次に、炉内を大気圧に戻し、その後、ウエハーを
載置しているボートを炉内から取り出す(アンローディ
ング)。
【0023】上記実施の形態によれば、ポリシリコン膜
3上に層間絶縁膜9を堆積する前に、ポリシリコン膜3
が形成されたシリコン基板1をCVD炉内で酸素を含有
するN2ガス又はArガス等の不活性ガスの雰囲気中で
熱処理する。これにより、ポリシリコン3表面に付着し
ている有機物を脱着・燃焼させ、この燃焼物7をポリシ
リコン膜3から除去することができる。従って、膜ムラ
のない層間絶縁膜9をポリシリコン膜3上に堆積するこ
とができる。その結果、シリコン基板1に形成されてい
る半導体素子は均一な電気特性を有することとなる。
【0024】また、ウエハーをCVD装置の炉内にロー
ディングする際、該炉内を加熱し、酸素を含有したN2
ガスもしくはArガスを炉内に導入している。これによ
り、ポリシリコン3表面に付着している有機物の脱着・
燃焼・除去がより促進される。
【0025】本発明は上記実施の形態に限定されず、種
々変更して実施することが可能である。例えば、本実施
の形態では、層間絶縁膜9の下地膜としてポリシリコン
膜3を用いているが、他の下地膜を用いることも可能で
あり、シリコン基板1上に例えば熱酸化によるSiO2
膜又はWSi膜等を形成することも可能である。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、下
地膜上に層間絶縁膜を堆積する前に、下地膜が形成され
た半導体基板をCVD炉内で酸素を含有する不活性ガス
の雰囲気中で熱処理する。したがって、下地膜表面に付
着している有機物を剥離させ、除去することができ、そ
れにより、該下地膜上に膜ムラのない層間絶縁膜を堆積
できる半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による半導体装置の製造方
法を説明するための断面図である。
【図2】本発明の実施の形態による半導体装置の製造方
法を説明するものであり、図1の次の工程であってCV
D膜の下地を形成する工程を示す断面図である。
【図3】本発明の実施の形態による半導体装置の製造方
法を説明するものであり、図2の次の工程であってウエ
ハーを保管する工程を示す断面図である。
【図4】本発明の実施の形態による半導体装置の製造方
法を説明するものであり、図3の次の工程であってCV
D装置にウエハーをローディングする工程を示す断面図
である。
【図5】本発明の実施の形態による半導体装置の製造方
法を説明するものであり、図4の次の工程であって有機
物を燃焼させる工程を示す断面図である。
【図6】本発明の実施の形態による半導体装置の製造方
法を説明するものであり、図5の次の工程であって層間
絶縁膜を堆積する前のウエハーを示す断面図である。
【図7】本発明の実施の形態による半導体装置の製造方
法を説明するものであり、層間絶縁膜を堆積した後のウ
エハーを示す断面図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板(シリコンウエハー) 3 ポリシリ
コン膜 5 有機物 7 燃焼物 9 層間絶縁膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下地膜が形成された半導体基板を準備
    し、この半導体基板をCVD炉内に挿入する工程と、 該CVD炉内の温度を250℃以上800℃以下とし、
    該CVD炉内に酸素を含有する不活性ガスを大気圧下で
    導入し、この状態を所定時間保持することにより、該半
    導体基板を熱処理する工程と、 該下地膜上に層間絶縁膜を堆積する工程と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 上記CVD炉内に挿入する工程は、該C
    VD炉内の温度を250℃以上800℃以下とし、該C
    VD炉内に酸素を含有する不活性ガスを大気圧下で導入
    している状態で行われることを特徴とする請求項1記載
    の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 上記不活性ガスにおける酸素含有量が1
    0%以下であることを特徴とする請求項1記載の半導体
    装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 上記下地膜がポリシリコン膜、SiO2
    膜又はWSi膜であることを特徴とする請求項1記載の
    半導体装置の製造方法。
JP11099037A 1999-04-06 1999-04-06 半導体装置の製造方法 Withdrawn JP2000294551A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6716740B2 (en) * 2001-10-09 2004-04-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method for depositing silicon oxide incorporating an outgassing step
JP2011222630A (ja) * 2010-04-06 2011-11-04 Mitsubishi Electric Corp 光起電力装置の製造方法

Cited By (2)

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US6716740B2 (en) * 2001-10-09 2004-04-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method for depositing silicon oxide incorporating an outgassing step
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Effective date: 20060606