JP2007281180A - シリコン系絶縁膜の加工方法 - Google Patents
シリコン系絶縁膜の加工方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】シリコン基板1上に形成された、孔部kを有するシリコン系絶縁膜2の加工方法であって、不活性ガスにCxHyFz系の反応性ガス(x>0,y≧0,z>0)を添加したガスを用いたスパッタエッチングにより孔部kを変形させて、シリコン系絶縁膜2内に空間部(Void)が発生するのを抑制する工程を含む。
【選択図】図1
Description
図5に示すように、シリコン基板10上にメタル配線20を形成した後、この上に酸化シリコンや窒化シリコン等のシリコン系絶縁膜30をプラズマCVDで形成する(図5(a))。図5(a)において、シリコン系絶縁膜30を、シリコン基板10の表面と、シリコン系絶縁膜30のシリコン基板10の表面から最も遠い面との間の距離を厚みとする平坦な膜として見ると、シリコン系絶縁膜30は、メタル配線20間のシリコン基板10上方に孔部Kを有する構成となっている。
図1は、本発明の第一実施形態であるLSIの配線間に埋め込まれる絶縁膜の加工方法を説明するためのLSIの部分断面模式図である。
図1に示すように、シリコン基板1上にメタル配線2を形成した後、この上に酸化シリコンや窒化シリコン等のシリコン系絶縁膜3をプラズマCVDで形成する(図1(a))。図1(a)において、シリコン系絶縁膜3を、シリコン基板1の表面と、シリコン系絶縁膜3のシリコン基板1の表面から最も遠い面との間の距離を厚みとする平坦な膜として見ると、シリコン系絶縁膜3は、メタル配線2間のシリコン基板1上方に孔部k1を有する構成となっている。
図1(a)において、シリコン系絶縁膜3の材料を酸化シリコンとし、次のような条件でスパッタエッチングを行った。この結果、シリコン系絶縁膜3内部にVoidが発生していることが確認された。
<スパッタエッチング条件>
ガス組成:Ar(200sccm)
圧力:40mTorr
RFパワー:200W
RF周波数:13.56MHz
サセプタ温度:20℃
図1(a)において、シリコン系絶縁膜3の材料を窒化シリコンとし、次のような条件でスパッタエッチングを行った。この結果、シリコン系絶縁膜3内部にVoidが発生していることが確認された。
<スパッタエッチング条件>
ガス組成:Ar(200sccm)
圧力:40mTorr
RFパワー:200W
RF周波数:13.56MHz
サセプタ温度:20℃
比較例1において、スパッタエッチングの条件を以下のように変更した。この結果、シリコン系絶縁膜3内部にVoidは見られなかった。
<スパッタエッチング条件>
ガス組成:Ar(200sccm)、CF4(20sccm)
圧力:40mTorr
RFパワー:400W
RF周波数:13.56MHz
サセプタ温度:20℃
比較例2において、スパッタエッチングの条件を以下のように変更した。この結果、シリコン系絶縁膜3内部にVoidは見られなかった。
<スパッタエッチング条件>
ガス組成:Ar(200sccm)、CHF3(20sccm)
圧力:40mTorr
RFパワー:400W
RF周波数:13.56MHz
サセプタ温度:20℃
実施例1において、RF周波数を0.38MHzに変更してスパッタエッチングを行った。この結果、シリコン系絶縁膜3内部にVoidは見られなかった。又、孔部k1の底部に反応性生物を堆積させることができた。
実施例2において、RF周波数を0.38MHzに変更してスパッタエッチングを行った。この結果、シリコン系絶縁膜3内部にVoidは見られなかった。又、孔部k1の底部に反応性生物を堆積させることができた。
図3は、本発明の第二実施形態であるCCD型固体撮像素子のインナーレンズである下凸レンズの形成方法を説明するための固体撮像素子の部分断面模式図である。
フォトダイオード(PD)や図示しない電荷転送チャネルが形成されたシリコン基板6上に、ゲート絶縁膜7を形成し、ゲート絶縁膜7上に電荷転送電極9を形成する。次に、電荷転送電極9の周りを絶縁膜8で覆った後、PD上方に開口の形成された遮光膜11を形成する。次に、遮光膜11上にBPSG等の絶縁膜12を形成し、絶縁膜12上にシリコン系絶縁膜13を形成する(図3(a))。ここまでは、公知のプロセスである。尚、図3(a)において、シリコン系絶縁膜13を、シリコン基板6の表面と、シリコン系絶縁膜13のシリコン基板6の表面から最も遠い面との間の距離を厚みとする平坦な膜として見ると、シリコン系絶縁膜13は、PD上方に孔部k2を有する構成となっている。
図3(a)において、シリコン系絶縁膜13の材料を窒化シリコンとし、次のような条件でスパッタエッチングを行った。この結果、シリコン系絶縁膜13内部にVoidが発生していることが確認された。
<スパッタエッチング条件>
ガス組成:Ar(200sccm)
圧力:40mTorr
RFパワー:400W
RF周波数:13.56MHz
サセプタ温度:20℃
比較例3において、スパッタエッチングの条件を以下のように変更した。この結果、シリコン系絶縁膜13内部にVoidは見られなかった。
<スパッタエッチング条件>
ガス組成:Ar(750sccm)、CF4(25sccm)、CHF3(50sccm)
圧力:500Torr
RFパワー:900W
RF周波数:0.38MHz
サセプタ温度:0℃
本発明のスパッタエッチング条件を利用することで、CCD型固体撮像素子のインナーレンズである上凸レンズの形成を容易に行うことが可能である。本実施形態では、この上凸レンズの形成方法について説明する。
上凸レンズは、例えば、図3(c)に示した絶縁膜14を平坦化した平坦化膜15上に形成される。まず、平坦化膜15上に、シリコン系絶縁膜16を形成し、これをフォトリソ及びエッチングによってパターニングして、シリコン系絶縁膜16のパターンを形成する(図4(a))。図4(a)において、シリコン系絶縁膜16を、平坦化膜15の表面と、シリコン系絶縁膜16の平坦化膜15の表面から最も遠い面との間の距離を厚みとする平坦な膜として見ると、シリコン系絶縁膜16は、パターン間に孔部k3を有する構成となっている。
図4(a)において、平坦化膜15の材料を窒化シリコンとし、シリコン系絶縁膜16の材料を窒化シリコンとし、シリコン系絶縁膜16の膜厚を0.4μmとし、パターン間の距離を0.3μmとし、次のような条件でスパッタエッチングを行って上凸レンズを作製した。この結果、シリコン系絶縁膜16のパターン間にVoidが発生するのを抑制することができた。又、孔部k3の底部に反応性生物を堆積させることができ、ギャップレスの上凸レンズアレイを形成することができた。
<スパッタエッチング条件>
ガス組成:Ar(750sccm)、CF4(25sccm)、CHF3(50sccm)
圧力:500mTorr
RFパワー:900W
RF周波数:0.38MHz
サセプタ温度:0℃
シリコン系絶縁膜16の材料を酸化シリコンとし、スパッタエッチング条件を以下のように変更した以外は、実施例6と同様に上凸レンズを作製した。この結果、シリコン系絶縁膜16のパターン間にVoidが発生するのを抑制することができた。又、孔部k3の底部に反応性生物を堆積させることができ、ギャップレスの上凸レンズアレイを形成することができた。
<スパッタエッチング条件>
ガス組成:Ar(300sccm)、CHF3(40sccm)、CF4(20sccm)
圧力:500Torr
RFパワー:900W
RF周波数:0.38MHz
サセプタ温度:−10℃
2 メタル配線
3,13,16 シリコン系絶縁膜
4,14,17 絶縁膜
5 反応生成物
12 BPSG膜
k,K 孔部
Claims (4)
- 基板上に形成された、孔部を有するシリコン系絶縁膜の加工方法であって、
不活性ガスにCxHyFz系の反応性ガス(x>0,y≧0,z>0)を添加したガスを用いたスパッタエッチングにより前記孔部を変形させて、前記シリコン系絶縁膜内に空間部が発生するのを抑制する空間部発生抑制工程を含むシリコン系絶縁膜の加工方法。 - 請求項1記載のシリコン系絶縁膜の加工方法であって、
前記空間部発生抑制工程では、前記孔部を変形させると共に、前記反応性ガスと前記シリコン系絶縁膜との反応生成物を前記孔部に堆積させるシリコン系絶縁膜の加工方法。 - 請求項1又は2記載のシリコン系絶縁膜の加工方法であって、
前記シリコン系絶縁膜が、酸化シリコンと窒化シリコンを含むシリコン系絶縁膜の加工方法。 - 請求項1〜3のいずれか記載のシリコン系絶縁膜の加工方法であって、
前記不活性ガスがアルゴンガスを含むシリコン系絶縁膜の加工方法。
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2006
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