JP2005019623A - Method and apparatus of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【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および製造装置に関し、特に半導体素子の結晶欠陥を終端する方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、半導体装置の高密度化を達成するために、各素子間を電気的に結合する配線を多層化する多層配線技術が有効な技術として広く一般的に活用されている。
多層配線に用いられる薄膜材料には、各素子間を電気的に結合させるための電極膜および積層される複数の電極膜同士の間を絶縁するための絶縁膜とに分けると、代表的に以下に示すような特性が要求される。
【0003】
電極膜には、低抵抗値であること、SiO2などの絶縁膜下地への密着性が高いこと、パターン加工性が高いこと、均質な膜形成が容易であること、化学的および熱的安定性が高いことなどが挙げられる。
また、絶縁膜には、絶縁性が高いこと、電極膜への密着性が高いこと、電極膜材料との反応性が低いこと、パターン加工性が高いこと、均質な膜形成が容易であること、化学的および熱的安定性が高いことなどが挙げられる。
【0004】
上記に列挙した特性から、電極膜の材料としては、アルミニウムが広く多用されており、絶縁膜の材料としては、アルミニウムとの適合性からSiO2が広く多用されているが、リンガラス(PSG)やSi3N4も用いられている。
しかしながら、上述のような半導体装置製造における高密度化技術の進歩の一方で、シリコン膜、絶縁膜およびシリコン膜と絶縁膜との界面には、種々の工程を経ることで種々の要因により、未結合手(ダングリングボンド)を有するシリコン原子の存在に基づく結晶欠陥を生じるなどの不具合もある。
【0005】
上記のような課題を解決するための技術として、従来から、薄膜トランジスタの動作特性を改善するために、PSGなどの含水性の層間絶縁膜に覆われた半導体薄膜が形成された絶縁基板をランプによる急速加熱法(RTA)により350℃以上600℃以下に加熱して水素を拡散させる方法がある(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−36601号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術では、絶縁基板を加熱しなければならず、600℃を超えた場合、アルミニウムなどの低融点金属から構成される電極にダメージが加わるおそれがあったり、350℃未満では特性改善が不十分であったり、絶縁基板の温度および加熱時間の管理が難しいという未解決の課題がある。
【0008】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、低融点金属から構成される電極へのダメージを防止し、半導体素子の結晶欠陥を効率よく終端させることが可能な半導体装置の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る第1の発明は、半導体基板の一方の面上に半導体素子を形成し、その半導体素子に導通する複数の電極層をそれら電極層同士の間にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜を挟んで順次積層形成してなる半導体装置の製造方法であって、前記層間絶縁膜のうち最上部の層間絶縁膜を積層形成する最終層間絶縁膜積層形成工程と、前記最終層間絶縁膜積層形成工程により前記最上部の層間絶縁膜が積層形成された前記半導体基板上に分子状水素を解離させた原子状水素を照射する原子状水素照射工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【0010】
上記の構成によれば、原子状水素照射工程では、最終層間絶縁膜積層形成工程において最上部の層間絶縁膜が積層形成された半導体基板上に、分子状水素を解離させた原子状水素を照射するようになっている。
上記によれば、半導体基板そのものを加熱する必要がなく、低融点金属から構成される電極層への加熱によるダメージを生じさせることなく半導体素子の結晶欠陥を終端させることが可能となる。また、原子状水素照射工程を最上部の層間絶縁膜を積層形成する最終層間絶縁膜積層形成工程の後に設けることにより、半導体素子形成、電極層形成および層間絶縁膜形成の際に発生した半導体素子の結晶欠陥を効率よく原子状水素で終端させることが可能となる。
【0011】
また、第2の発明は、第1の発明において、前記原子状水素照射工程は、高温発熱体に水素ガスを接触させて前記原子状水素を解離させるようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
上記の構成によれば、不安定状態にある原子状水素同士が再結合して水素分子に変化する前に、原子状水素を効率よく半導体基板上に照射することが可能となる。
【0012】
また、第3の発明は、第2の発明において、前記発熱体はタングステンフィラメントで構成され、通電によって2000℃に加熱されることを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
上記の構成によれば、発熱体を高融点金属であるタングステンからなるフィラメントで構成することにより、原子状水素を解離させるのに十分な温度にまで発熱することが可能となる。また、安価な素材で、通電により加熱されるという簡易な方法で発熱体を構成することが可能となり、安価且つ簡易な方法で原子状水素を解離させることが可能となる。
【0013】
また、第4の発明は、半導体基板の一方の面上に半導体素子を形成し、その半導体素子に導通する複数の電極層をそれら電極層同士の間にシリコン酸化膜で構成される層間絶縁膜を挟んで順次積層形成してなる半導体装置の製造装置であって、前記半導体基板に前記層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成室と、前記層間絶縁膜形成室に前記半導体基板を搬入または搬出するためのロードロック室と、前記ロードロック室内に水素ガスを供給する水素ガス供給系統と、前記ロードロック室内で通電により発熱して、供給された前記水素ガスを原子状水素に解離するタングステンフィラメントと、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造装置を提供する。
【0014】
上記の構成によれば、半導体装置の製造装置は、層間絶縁膜形成室にて最上部の層間絶縁膜が積層形成された半導体基板をロードロック室に搬送した後、ロードロック室内で通電により発熱したタングステンフィラメントの発熱部に向けて水素ガスを供給し、原子状水素を解離させて半導体基板上に照射することが可能となる。
【0015】
上記により、半導体装置の製造装置は、従来からある半導体装置の製造装置に、タングステンフィラメントをロードロック室内で通電により発熱可能なように設け、水素ガスをタングステンフィラメントの発熱部に向けて供給可能なように水素ガス供給系統を設けることで、簡易で安価な付加構成とすることができる。また、第5の発明は、半導体基板の一方の面上に半導体素子を形成し、その半導体素子に導通する複数の電極層をそれら電極層同士の間にシリコン酸化膜で構成される層間絶縁膜を挟んで順次積層形成してなる半導体装置の製造装置であって、前記半導体基板に前記層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成室と、前記層間絶縁膜が積層形成された前記半導体基板を徐冷するためのクーリングステージ室と、前記クーリングステージ室内に水素ガスを供給する水素ガス供給系統と、前記クーリングステージ室内で通電により発熱して、供給された前記水素ガスを原子状水素に解離するタングステンフィラメントと、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造装置を提供する。
【0016】
上記の構成によれば、半導体装置の製造装置は、層間絶縁膜形成室にて最上部の層間絶縁膜が積層形成された半導体基板をクーリングステージ室に搬送した後、クーリングステージ室内で通電により発熱したタングステンフィラメントの発熱部に向けて水素ガスを供給し、原子状水素を解離させて半導体基板上に照射することが可能となる。
【0017】
上記により、半導体装置の製造装置は、従来からある半導体装置の製造装置に、タングステンフィラメントをクーリングステージ室内で通電により発熱可能なように設け、水素ガスをタングステンフィラメントの発熱部に向けて供給可能なように水素ガス供給系統を設けることで、簡易で安価な付加構成とすることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の実施の形態を、図1〜図3を用いて説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の流れを示す工程図である。
本発明の実施の形態に係る製造方法により製造される半導体装置の断面構成を示す図である図2(c)に示すように、半導体装置200は、ソース領域202およびドレイン領域203を有する半導体基板201上に設けられたゲート絶縁膜205およびゲート電極部206を覆うように、第一の層間絶縁膜207が形成され、コンタクトホール204を介してソース領域202およびドレイン領域203に導通する第一の電極220が形成されている。そして、その上から最上部の層間絶縁膜である第二の層間絶縁膜221を設け、コンタクトホール240を介して第一の電極220に導通する第二の電極230が形成され、その上から保護膜231が覆っている構成となっている。
【0019】
この半導体装置200を製造するには、図1に示すように、先ず、半導体素子形成工程(ステップS110)で、図2(a)に示すように、半導体基板201上に、CVD技術、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術などによりゲート絶縁膜205およびゲート電極部206の成膜および除去を行い、第一の層間絶縁膜207を積層形成して、ソース領域202またはドレイン領域203に至るコンタクトホール204を開口して半導体素子250を形成する。
【0020】
次いで、電極配線形成工程(ステップS120)で、図2(b)に示すように、ソース領域202またはドレイン領域203に導通する例えば、アルミニウムなどの金属からなる第一の電極220を、PVD技術およびエッチング技術などによりコンタクトホール内から半導体装置200上に設けて配線して、層間絶縁膜積層形成工程(ステップS130)に移行する。
【0021】
次いで、層間絶縁膜積層形成工程(ステップS130)で、図2(b)に示すように、CVD技術により例えば、SiO2などの層間絶縁膜221を積層形成し、最上部の層間絶縁膜を積層形成する最終層間絶縁膜積層形成工程(ステップS140)まで、コンタクトホールの開口および電極配線形成工程を繰り返してステップS150に移行する。
【0022】
次いで、半導体素子特性改善工程(ステップS150)で、熱エネルギにより水素ガスを解離して原子状水素222に変化させ、原子状水素を半導体装置200に照射する。なお、前記原子状水素照射工程がステップS150に相当する。次いで、最終電極配線形成工程(ステップS160)で、図2(c)に示すように、最上部の電極である第二の電極配線230を形成し、保護膜形成工程(ステップS170)へ移行する。
【0023】
次いで、保護膜形成工程(ステップS170)で、図2(c)に示すように、半導体装置200の半導体素子250が形成されている側の面を覆って保護するための例えばSi3N4、PSG、ポリイミドなどからなる保護膜231を形成して半導体装置200の製造を終了する。
上記によれば、半導体素子特性改善工程を電極配線形成工程および層間絶縁膜形成工程後かつ保護膜形成工程前に設けているため、半導体素子形成工程のみならず電極配線形成工程および層間絶縁膜形成工程においても発生した半導体素子250の結晶欠陥を原子状水素で終端させることが可能となり、かつ水素に対するバリア性を有するSi3N4などから成る保護膜を形成する前に効率よく結晶欠陥を終端させることが可能となる。
【0024】
図3は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造装置の断面構成を示す概略正面図である。本実施の形態に係る半導体装置の製造装置300は、従来からある縦型のCVD処理装置に、通電により発熱するタングステンフィラメントと、そのタングステンフィラメントの発熱部に向けて水素ガスを供給する水素ガス供給系統と、を付加して構成される。
【0025】
図3に示すように、製造装置300は、半導体装置200を製造装置300内および外に搬入および搬出するためのロードロック室LLと、半導体装置200にCVD処理を施すための処理室F1と、処理室F1を取り囲むようにして設けられるヒーターHTと、を備えている。
そして、ロードロック室LLは減圧状態を良好に保つためのゲートバルブGV32を介して処理室F1に連結している。
【0026】
また、ロードロック室LLは、半導体装置200をロードロック室LL内および外に搬入および搬出するためのゲートバルブGV31と、複数の半導体装置200を収納可能で、ロードロック室LLと処理室F1との間を往復移動して、収納された半導体装置200を搬送するウェハボート330と、を備え、ロードロック室LL内を減圧するための図示しない真空ポンプが連結されている。
【0027】
さらに、ロードロック室LLは、室内に通電により発熱するタングステンフィラメント323を有し、水素ガス322を室内のタングステンフィラメント323の発熱部に向けて供給する水素ガス供給官20が連結されている。
次に製造装置300の動作について説明する。
ロードロック室LL内に通じるゲートバルブGV31を開け、半導体素子形成工程(ステップS110)および電極配線形成工程(ステップS120)を経た半導体装置200を、ウェハボート330に収納してゲートバルブGV31を閉じ、図示しない真空ポンプを作動させてロードロック室LL内を減圧する。
【0028】
ロードロック室LLと処理室F1との間のゲートバルブGV32を開けて、ウェハボート330を処理室F1内に移動させ、ゲートバルブGV32を閉じる。
そして、半導体装置200上に最上部の層間絶縁膜221を形成して最終層間絶縁膜形成工程(ステップS140)を終了し、ゲートバルブGV32を開け、ウェハボート330をロードロック室LL内に移動させ、ゲートバルブGV32を閉じて半導体素子特性改善工程(ステップS150)に移行する。
【0029】
ロードロック室LL内では、通電し発熱したタングステンフィラメント323の発熱部に向けて、マスクフローコントローラ321で所定の流量に制御された水素ガス322が水素ガス供給管320から供給される。そして、タングステンフィラメント323の約2000℃の発熱部に接触した水素ガスは、熱エネルギにより解離して原子状水素に変化し、半導体装置200に照射されて半導体素子特性改善工程(ステップS150)を終了する。
【0030】
そして、ゲートバルブGV31を開け、ウェハボート330に収納されている半導体装置200を製造装置300の外に搬出する。
上記によれば、製造装置300は、既存の縦型CVD装置のロードロック室に水素ガス供給系統とタングステンフィラメントとを付加して構成されるため、既存の製造装置を改造することで対応することができ、大掛かりな装置を新たに導入する必要はなく、設備コストを低く抑えることが可能となる。
【0031】
本実施の形態に係る半導体装置の製造装置300では、ロードロック室LLおよび処理室F1内を減圧環境とするようにしたが、窒素やアルゴンなどの不活性ガスを充填した環境としても同様の効果が得られる。
本発明の第2の実施の形態を、図4を用いて説明する。
図4は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造装置の断面構成を示す概略平面図である。本実施の形態に係る半導体装置の製造装置400は、従来からある枚葉処理型のCVD処理装置に、通電により発熱するタングステンフィラメントと、そのタングステンフィラメントの発熱部に向けて水素ガスを供給する水素ガス供給系統と、を付加して構成される。
【0032】
図4に示すように、製造装置400は、半導体装置200が収納されたウェハカセット405を製造装置400内に搬入するためのウェハカセット室WF1と、半導体装置200にCVD処理を施すための処理室PM1およびPM2と、処理が終了した半導体装置200を徐冷するためのクーリングステージ室CSと、徐冷が終了した半導体装置200が収納されたウェハカセット405を製造装置400から搬出するためのウェハカセット室WF2と、半導体装置200を各室に搬入および搬出する搬送装置407を備える搬送室406と、を有している。
【0033】
ウェハカセット室WF1およびWF2、処理室PM1およびPM2ならびにクーリングステージ室CSは、各室と搬送室406との間の減圧状態を良好に保つためのゲートバルブGV1〜GV5を介して、搬送室406に連結している。
また、ウェハカセット室WF1およびWF2は、ウェハカセット405をウェハカセット室内に搬入および搬出するためのゲートバルブGV6およびGV7を有し、ウェハカセット室内を減圧するための図示しない真空ポンプが連結されている。
【0034】
さらに、クーリングステージ室CSは、室内に通電により発熱するタングステンフィラメント323を有し、水素ガス322を室内のタングステンフィラメント323の発熱部に向けて供給する水素ガス供給管320が連結されている。
次に、製造装置400の動作について説明する。
半導体素子形成工程(ステップS110)および電極配線形成工程(ステップS120)を経た半導体装置200を収納したウェハカセット405を、製造装置400のウェハカセット室WF1のゲートバルブGV6を開けてウェハカセット室WF1内に装填し、ゲートバルブGV6を閉じて、真空ポンプを作動させてウェハカセット室WF1内を減圧する。
【0035】
ウェハカセット室WF1と搬送室406との間のゲートバルブGV1を開けて、搬送装置407がウェハカセット室WF1内の半導体装置200を保持し、搬送室406内に搬送し、ゲートバルブGV1を閉じる。
搬送室406内に搬送された半導体装置200は、搬送装置407により処理室PM1またはPM2に搬送されるが、例えば、ここでは処理室PM1に搬送されるとする。搬送室406と処理室PM1との間のゲートバルブGV2を開け、搬送装置407により半導体装置200は処理室PM1内に搬送され、ゲートバルブGV2を閉じる。
【0036】
半導体装置200は、処理室PM1内で最上部の層間絶縁膜221が形成されてCVD処理による最終層間絶縁膜形成工程(ステップS140)を終了し、ゲートバルブGV2を開け、搬送装置407により搬送室406内に搬送される。そして、搬送室406とクーリングステージ室CSとの間のゲートバルブGV4を開け、搬送装置407が半導体装置200を予め減圧状態に保たれているクーリングステージ室CS内に搬送してゲートバルブGV4を閉じる。
【0037】
クーリングステージ室CS内では、通電し発熱したタングステンフィラメント323の発熱部に向けて、マスクフローコントローラ321で所定の流量に制御された水素ガス322が水素ガス供給管320から供給される。そして、タングステンフィラメント323の約2000℃の発熱部に接触した水素ガスは、熱エネルギにより解離して原子状水素に変化し、半導体装置200に照射されて半導体素子特性改善工程(ステップS150)を終了する。
【0038】
そして、搬送室406とクーリングステージ室CSとの間のゲートバルブGV4を開け、搬送装置407が半導体装置200を搬送室406へ搬送し、ゲートバルブGV4を閉じる。
搬送室406とウェハカセット室WF2との間のゲートバルブGV5を開け、搬送装置407が半導体装置200を予め減圧状態に保たれているウェハカセット室WF2内のウェハカセット405に搬送収納してゲートバルブGV5を閉じる。
【0039】
ウェハカセット室WF2のウェハカセット405に、すべての半導体装置200が収納されると、ゲートバルブGV7を開け、ウェハカセット405を製造装置400の外に搬出する。
上記によれば、製造装置400は、既存の枚葉処理型のCVD装置のクーリングステージ室に水素ガス供給系統と、タングステンフィラメントと、を付加して構成されるため、既存の製造装置を改造することで対応することができ、大掛かりな装置を新たに導入する必要はなく、設備コストを低く抑えることが可能となる。また、クーリングステージ室での半導体装置の徐冷時間を利用して半導体素子の特性を改善することができ、半導体素子の特性を改善するための余分な時間を必要とせず、製造コストも低く抑えることが可能となる。
【0040】
本実施の形態に係る半導体装置の製造装置400では、搬入用および搬出用のウェハカセット室をそれぞれ設けた形態としたが、搬入および搬出を一つのウェハカセット室で兼用するようにしてもよい。また、CVD処理を施す処理室をPM1、PM2の2室の構成としたが、1室の構成または3室以上の構成でもよく、さらに処理室PM1またはPM2のいずれかをCVD処理を施す処理室とし、残りの処理室をレジスト処理、エッチング処理、PVD処理等を施す処理室とした構成としてもよい。
【0041】
さらに、ウェハカセット室WF1およびWF2、搬送室406、処理室PM1およびPM2、クーリングステージ室CS内を減圧環境とするようにしたが、窒素やアルゴンなどの不活性ガスを充填した環境としても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の流れを示す工程図。
【図2】本発明の実施の形態に係る半導体装置の構成断面を示す図。
【図3】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造装置の断面構成を示す概略平面図。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の製造装置の断面構成を示す概略平面図。
【符号の説明】
200…半導体装置、201…半導体基板、250…半導体素子、221…最上部の層間絶縁膜、222…原子状水素、320…水素ガス供給管、322…水素ガス、323…タングステンフィラメント、CS…クーリングステージ室、LL…ロードロック室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method and an apparatus for terminating a crystal defect of a semiconductor element.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to achieve higher density of semiconductor devices, a multilayer wiring technique that multi-layers wiring that electrically couples elements has been widely used as an effective technique.
The thin film material used for the multilayer wiring is typically divided into an electrode film for electrically coupling each element and an insulating film for insulating between a plurality of laminated electrode films. The following characteristics are required.
[0003]
The electrode film has a low resistance value, high adhesion to an insulating film substrate such as SiO 2 , high pattern processability, easy formation of a uniform film, chemical and thermal stability This is because of its high nature.
In addition, the insulating film has high insulation, high adhesion to the electrode film, low reactivity with the electrode film material, high pattern workability, and easy formation of a uniform film And high chemical and thermal stability.
[0004]
From the characteristics listed above, aluminum is widely used as the material for the electrode film, and SiO 2 is widely used as the material for the insulating film because of its compatibility with aluminum, but phosphor glass (PSG). And Si 3 N 4 are also used.
However, on the other hand, the progress of high density technology in the manufacture of semiconductor devices as described above, the silicon film, the insulating film, and the interface between the silicon film and the insulating film are not yet processed due to various factors through various processes. There are also defects such as crystal defects based on the presence of silicon atoms having dangling bonds.
[0005]
As a technique for solving the above-described problems, an insulating substrate on which a semiconductor thin film covered with a water-containing interlayer insulating film such as PSG is formed by using a lamp has been conventionally used to improve the operating characteristics of the thin film transistor. There is a method of diffusing hydrogen by heating to 350 ° C. or more and 600 ° C. or less by a rapid heating method (RTA) (see, for example, Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-36601
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional technique, the insulating substrate has to be heated, and when it exceeds 600 ° C., there is a possibility that the electrode composed of a low melting point metal such as aluminum may be damaged, or when it is less than 350 ° C. There are unsolved problems such as insufficient improvement and difficulty in controlling the temperature and heating time of the insulating substrate.
[0008]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and is capable of preventing a damage to an electrode made of a low-melting-point metal and manufacturing a semiconductor device capable of efficiently terminating a crystal defect of a semiconductor element. It is an object to provide a method and a manufacturing apparatus.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, a first invention according to the present invention is a semiconductor device in which a semiconductor element is formed on one surface of a semiconductor substrate, and a plurality of electrode layers conducting to the semiconductor element are interposed between the electrode layers. A method of manufacturing a semiconductor device, which is formed by sequentially laminating an interlayer insulating film made of a silicon oxide film, comprising: a final interlayer insulating film stacking step of stacking an uppermost interlayer insulating film among the interlayer insulating films; And an atomic hydrogen irradiation step of irradiating atomic hydrogen obtained by dissociating molecular hydrogen onto the semiconductor substrate on which the uppermost interlayer insulating film is stacked by the final interlayer insulating film stacking step. A method of manufacturing a semiconductor device is provided.
[0010]
According to the above configuration, in the atomic hydrogen irradiation process, atomic hydrogen obtained by dissociating molecular hydrogen is irradiated onto the semiconductor substrate on which the uppermost interlayer insulating film is formed in the final interlayer insulating film stacking process. It is supposed to be.
According to the above, it is not necessary to heat the semiconductor substrate itself, and it becomes possible to terminate the crystal defects of the semiconductor element without causing damage to the electrode layer made of the low melting point metal. Further, by providing the atomic hydrogen irradiation step after the final interlayer insulating film stacking step for stacking the uppermost interlayer insulating film, the semiconductor element generated during the semiconductor element formation, electrode layer formation and interlayer insulating film formation It is possible to terminate the crystal defects efficiently with atomic hydrogen.
[0011]
According to a second aspect of the invention, there is provided the semiconductor device according to the first aspect, wherein the atomic hydrogen irradiation step dissociates the atomic hydrogen by bringing hydrogen gas into contact with a high-temperature heating element. A manufacturing method is provided.
According to the above configuration, the atomic hydrogen can be efficiently irradiated onto the semiconductor substrate before the atomic hydrogens in an unstable state are recombined to change into hydrogen molecules.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a semiconductor device according to the second aspect, wherein the heating element is made of a tungsten filament and is heated to 2000 ° C. by energization.
According to said structure, it becomes possible to generate | occur | produce heat to temperature sufficient to dissociate atomic hydrogen by comprising a heat generating body with the filament which consists of tungsten which is a high melting point metal. In addition, the heating element can be configured by a simple method of being heated by energization with an inexpensive material, and atomic hydrogen can be dissociated by an inexpensive and simple method.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an interlayer insulating film in which a semiconductor element is formed on one surface of a semiconductor substrate, and a plurality of electrode layers conducting to the semiconductor element are formed of silicon oxide films between the electrode layers. An apparatus for manufacturing a semiconductor device, in which a plurality of layers are sequentially stacked, an interlayer insulating film forming chamber for forming the interlayer insulating film on the semiconductor substrate, and a semiconductor substrate being carried into or out of the interlayer insulating film forming chamber A load lock chamber, a hydrogen gas supply system for supplying hydrogen gas into the load lock chamber, and a tungsten filament that generates heat by energization in the load lock chamber and dissociates the supplied hydrogen gas into atomic hydrogen And a semiconductor device manufacturing apparatus.
[0014]
According to the above configuration, the semiconductor device manufacturing apparatus generates heat by energizing the loadlock chamber after the semiconductor substrate having the uppermost interlayer insulating film formed thereon is transported to the loadlock chamber in the interlayer insulating film formation chamber. It is possible to supply hydrogen gas toward the heat generating portion of the tungsten filament, dissociate atomic hydrogen, and irradiate the semiconductor substrate.
[0015]
As described above, the semiconductor device manufacturing apparatus can be provided in a conventional semiconductor device manufacturing apparatus so that the tungsten filament can generate heat when energized in the load lock chamber, and hydrogen gas can be supplied toward the heating portion of the tungsten filament. By providing a hydrogen gas supply system as described above, a simple and inexpensive additional configuration can be obtained. According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an interlayer insulating film in which a semiconductor element is formed on one surface of a semiconductor substrate, and a plurality of electrode layers conducting to the semiconductor element are formed of silicon oxide films between the electrode layers. An apparatus for manufacturing a semiconductor device, in which layers are sequentially formed with an interlayer insulating film forming chamber for forming the interlayer insulating film on the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate on which the interlayer insulating film is formed stacked A cooling stage chamber for cooling, a hydrogen gas supply system that supplies hydrogen gas into the cooling stage chamber, and tungsten that generates heat by energization in the cooling stage chamber and dissociates the supplied hydrogen gas into atomic hydrogen There is provided a semiconductor device manufacturing apparatus comprising a filament.
[0016]
According to the above configuration, the semiconductor device manufacturing apparatus generates heat by energization in the cooling stage chamber after the semiconductor substrate on which the uppermost interlayer insulating film is stacked is transferred to the cooling stage chamber in the interlayer insulating film forming chamber. It is possible to supply hydrogen gas toward the heat generating portion of the tungsten filament, dissociate atomic hydrogen, and irradiate the semiconductor substrate.
[0017]
As described above, the semiconductor device manufacturing apparatus can be provided in a conventional semiconductor device manufacturing apparatus so that the tungsten filament can generate heat when energized in the cooling stage chamber, and hydrogen gas can be supplied toward the heating portion of the tungsten filament. By providing a hydrogen gas supply system as described above, a simple and inexpensive additional configuration can be obtained.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a process diagram showing a flow of a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2C, which shows a cross-sectional configuration of a semiconductor device manufactured by the manufacturing method according to the embodiment of the present invention, the
[0019]
In order to manufacture the
[0020]
Next, in the electrode wiring formation step (step S120), as shown in FIG. 2B, the
[0021]
Next, in the interlayer insulating film stacking step (step S130), as shown in FIG. 2B, an
[0022]
Next, in the semiconductor element characteristic improving step (step S150), the hydrogen gas is dissociated by thermal energy to change into
[0023]
Next, in the protective film forming step (step S170), as shown in FIG. 2C, for example, Si 3 N 4 for covering and protecting the surface of the
According to the above, since the semiconductor element characteristic improving process is provided after the electrode wiring forming process and the interlayer insulating film forming process and before the protective film forming process, not only the semiconductor element forming process but also the electrode wiring forming process and the interlayer insulating film forming are performed. It is possible to terminate the crystal defects of the
[0024]
FIG. 3 is a schematic front view showing a cross-sectional configuration of the semiconductor device manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention. Semiconductor
[0025]
As shown in FIG. 3, the
The load lock chamber LL is connected to the processing chamber F1 via a gate valve GV32 for maintaining a good reduced pressure state.
[0026]
In addition, the load lock chamber LL can accommodate the gate valve GV31 for carrying the
[0027]
Furthermore, the load lock chamber LL has a
Next, the operation of the
The gate valve GV31 leading to the load lock chamber LL is opened, the
[0028]
The gate valve GV32 between the load lock chamber LL and the processing chamber F1 is opened, the
Then, the uppermost
[0029]
In the load lock chamber LL, the
[0030]
Then, the gate valve GV31 is opened, and the
According to the above, since the
[0031]
In the semiconductor
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a schematic plan view showing a cross-sectional configuration of the semiconductor device manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention. Semiconductor
[0032]
As shown in FIG. 4, the
[0033]
Wafer cassette chambers WF 1 and WF 2, processing chambers PM 1 and PM 2, and cooling stage chamber CS are transferred to transfer
The wafer cassette chambers WF1 and WF2 have gate valves GV6 and GV7 for carrying the
[0034]
Furthermore, the cooling stage chamber CS has a
Next, the operation of the
The
[0035]
The gate valve GV1 between the wafer cassette chamber WF1 and the
The
[0036]
In the
[0037]
In the cooling stage chamber CS, the
[0038]
Then, the gate valve GV4 between the
The gate valve GV5 between the
[0039]
When all the
According to the above, since the
[0040]
In semiconductor
[0041]
Further, the wafer cassette chambers WF1 and WF2, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram showing a flow of a manufacturing method of a semiconductor device according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a diagram showing a cross section of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic plan view showing a cross-sectional configuration of the semiconductor device manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic plan view showing a cross-sectional configuration of a semiconductor device manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記層間絶縁膜のうち最上部の層間絶縁膜を積層形成する最終層間絶縁膜積層形成工程と、
前記最終層間絶縁膜積層形成工程により前記最上部の層間絶縁膜が積層形成された前記半導体基板上に分子状水素を解離させた原子状水素を照射する原子状水素照射工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。A semiconductor device in which a semiconductor element is formed on one surface of a semiconductor substrate, and a plurality of electrode layers electrically connected to the semiconductor element are sequentially stacked with an interlayer insulating film made of a silicon oxide film interposed between the electrode layers. A device manufacturing method comprising:
A final interlayer insulating film stacking step of stacking and forming an uppermost interlayer insulating film among the interlayer insulating films;
An atomic hydrogen irradiation step of irradiating atomic hydrogen obtained by dissociating molecular hydrogen on the semiconductor substrate on which the uppermost interlayer insulating film is formed by the final interlayer insulating layer stacking step. A method of manufacturing a semiconductor device.
前記半導体基板に前記層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成室と、
前記層間絶縁膜形成室に前記半導体基板を搬入または搬出するためのロードロック室と、
前記ロードロック室内に水素ガスを供給する水素ガス供給系統と、
前記ロードロック室内で通電により発熱して、供給された前記水素ガスを原子状水素に解離するタングステンフィラメントと、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造装置。A semiconductor element is formed on one surface of a semiconductor substrate, and a plurality of electrode layers conducting to the semiconductor element are sequentially stacked with an interlayer insulating film composed of a silicon oxide film interposed between the electrode layers. A semiconductor device manufacturing apparatus comprising:
An interlayer insulating film forming chamber for forming the interlayer insulating film on the semiconductor substrate;
A load lock chamber for carrying the semiconductor substrate into or out of the interlayer insulating film formation chamber;
A hydrogen gas supply system for supplying hydrogen gas into the load lock chamber;
An apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising: a tungsten filament that generates heat when energized in the load lock chamber and dissociates the supplied hydrogen gas into atomic hydrogen.
前記半導体基板に前記層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成室と、
前記層間絶縁膜が積層形成された前記半導体基板を徐冷するためのクーリングステージ室と、
前記クーリングステージ室内に水素ガスを供給する水素ガス供給系統と、
前記クーリングステージ室内で通電により発熱して、供給された前記水素ガスを原子状水素に解離するタングステンフィラメントと、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造装置。A semiconductor element is formed on one surface of a semiconductor substrate, and a plurality of electrode layers conducting to the semiconductor element are sequentially stacked with an interlayer insulating film composed of a silicon oxide film interposed between the electrode layers. A semiconductor device manufacturing apparatus comprising:
An interlayer insulating film forming chamber for forming the interlayer insulating film on the semiconductor substrate;
A cooling stage chamber for gradually cooling the semiconductor substrate on which the interlayer insulating film is laminated;
A hydrogen gas supply system for supplying hydrogen gas into the cooling stage chamber;
An apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising: a tungsten filament that generates heat when energized in the cooling stage chamber and dissociates the supplied hydrogen gas into atomic hydrogen.
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