JP2010171231A - Method of forming silicon oxide film - Google Patents

Method of forming silicon oxide film Download PDF

Info

Publication number
JP2010171231A
JP2010171231A JP2009012736A JP2009012736A JP2010171231A JP 2010171231 A JP2010171231 A JP 2010171231A JP 2009012736 A JP2009012736 A JP 2009012736A JP 2009012736 A JP2009012736 A JP 2009012736A JP 2010171231 A JP2010171231 A JP 2010171231A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
silicon oxide
oxide film
semiconductor substrate
lamp
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009012736A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Hoshi
岳 志 星
Kazuaki Iwazawa
澤 和 明 岩
Keisuke Nakazawa
澤 啓 輔 中
Shogo Matsuo
尾 省 吾 松
Takashi Nakao
尾 隆 中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2009012736A priority Critical patent/JP2010171231A/en
Priority to US12/691,483 priority patent/US8080463B2/en
Publication of JP2010171231A publication Critical patent/JP2010171231A/en
Priority to US13/272,457 priority patent/US20120034754A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of forming a silicon oxide film that can improve the film quality of the silicon oxide film while suppressing the generation of a crystal defect of a semiconductor substrate. <P>SOLUTION: By a spin coating method, a perhydrogenated silazane polymer solution is applied over a surface of the semiconductor substrate 101. A solvent in the applied perhydrogenated silazane polymer solution is vaporized through heat treatment to change a perhydrogenated silazane polymer on the semiconductor substrate surface into a polysilazane film. In an atmosphere containing oxygen (O<SB>2</SB>), a UV lamp 1 is made to emit UV light to generate ozone (O<SB>3</SB>) in the atmosphere, and a surface of the polysilazane film is oxidized with the generated ozone in a state wherein a shield plate 4 prevents the polysilazane film from being cured with the heat of the UV lamp 1. The polysilazane film is subjected to steam oxidation to remove impurities in the polysilazane film. The polysilazane film is annealed to change the polysilazane film into a silicon oxide film. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は半導体装置の製造工程におけるシリコン酸化膜の成膜方法に関する。   The present invention relates to a method for forming a silicon oxide film in a manufacturing process of a semiconductor device.

微細化の進んだＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）、ＰＭＤ（Ｐｒｅ Ｍｅｔａｌ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）等への絶縁膜埋め込み技術としては、複数の技術が挙げられる。例えば、スピンコーティング法で形成するＳＯＧ（Ｓｐｉｎ−ｏｎ−Ｇｌａｓｓ）膜、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ Ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）膜等の流動性のある膜で埋め込みを行う技術や、ＨＤＰ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ）−ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）シリコン酸化膜と前述の流動性のある膜とを組み合わせて埋め込む技術等が、有望になると考えられる。   There are a plurality of techniques for embedding an insulating film in STI (Shallow Trench Isolation), PMD (Pre Metal Dielectric), etc., which have been miniaturized. For example, a technique of embedding with a fluid film such as an SOG (Spin-on-Glass) film or a TEOS (Tetraethyl Orthosilicate) film formed by a spin coating method, HDP (High Density Plasma) -CVD (Chemical Vapor Deposition). It is considered promising is a technique of embedding a combination of a silicon oxide film and the aforementioned fluid film.

そのひとつの手法として、過水素化シラザン重合体（ポリシラザン）溶液を半導体基板に形成されたＳＴＩ溝等に埋め込み、該半導体基板を拡散炉などにて水蒸気雰囲気で酸化することにより、該ＳＴＩ溝にシリコン酸化膜を形成する方法がある（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。   As one of the methods, a perhydrogenated silazane polymer (polysilazane) solution is embedded in an STI groove formed on a semiconductor substrate, and the semiconductor substrate is oxidized in a water vapor atmosphere in a diffusion furnace or the like. There is a method of forming a silicon oxide film (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

ここで、塗布されたポリシラザン膜には、原料に含まれる窒素（Ｎ）、およびジブチルエーテル等の有機溶媒に含まれる炭素（Ｃ）が膜中に不純物として残留してしまう。このため、膜質のよいシリコン酸化膜にするためには、酸化量を多くして、これらの不純物を除去する必要がある。   Here, in the applied polysilazane film, nitrogen (N) contained in the raw material and carbon (C) contained in an organic solvent such as dibutyl ether remain as impurities in the film. For this reason, in order to obtain a silicon oxide film with good film quality, it is necessary to remove these impurities by increasing the amount of oxidation.

ポリシラザン膜を良質なシリコン酸化膜への変換するために、例えば、水蒸気酸化により酸化したポリシラザン膜を緻密化するために、窒素などの不活性ガス雰囲気で、アニールを行う。   In order to convert the polysilazane film into a high-quality silicon oxide film, for example, annealing is performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen in order to densify the polysilazane film oxidized by steam oxidation.

しかし、このアニールの際、ポリシラザン膜に膜収縮が起こる。この膜収縮により、下地（半導体基板）に応力が加わり、半導体基板に結晶欠陥等を発生させる原因となる。
特開２００４−１７９６１４号公報 特開２００２−３６７９８０号公報 However, during this annealing, film shrinkage occurs in the polysilazane film. Due to this film shrinkage, stress is applied to the base (semiconductor substrate), which causes crystal defects and the like in the semiconductor substrate.
JP 2004-179614 A JP 2002-367980 A

本発明は、半導体基板の結晶欠陥の発生を抑えつつ、シリコン酸化膜の膜質を向上させることが可能なシリコン酸化膜の形成方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a silicon oxide film forming method capable of improving the film quality of a silicon oxide film while suppressing the occurrence of crystal defects in a semiconductor substrate.

本発明の一態様に係るシリコン酸化膜の形成方法は、
スピンコーティング法により、シリコンを含む溶液を半導体基板の表面上に塗布する工程と、
塗布された前記溶液中の溶媒を加熱処理で揮発させることにより、前記半導体基板の表面上にシリコンを含む膜を形成する工程と、
前記膜を前記ＵＶランプの熱で硬化させないようにした状態で、酸素（Ｏ２）を含む雰囲気中において、ＵＶランプにＵＶ光を発光させることにより、前記雰囲気中にオゾン（Ｏ３）を発生させ、発生した前記オゾンにより前記膜の表面を酸化する工程と、
前記膜を水蒸気酸化することにより、前記膜中の不純物を除去する工程と、
前記水蒸気酸化後、前記膜をアニールすることにより、前記膜をシリコン酸化膜に変化させる工程と、を備える
ことを特徴とする。 A method for forming a silicon oxide film according to one embodiment of the present invention includes:
Applying a solution containing silicon on the surface of the semiconductor substrate by spin coating;
Forming a film containing silicon on the surface of the semiconductor substrate by volatilizing the solvent in the applied solution by heat treatment;
Ozone (O 3 ) is generated in the atmosphere by causing the UV lamp to emit UV light in an atmosphere containing oxygen (O 2 ) in a state where the film is not cured by the heat of the UV lamp. And oxidizing the surface of the film with the generated ozone,
Removing the impurities in the film by subjecting the film to steam oxidation;
And a step of changing the film to a silicon oxide film by annealing the film after the steam oxidation.

本発明の一態様に係るシリコン酸化膜の形成方法によれば、半導体基板の結晶欠陥の発生を抑えつつ、シリコン酸化膜の膜質を向上させることができる。   According to the method for forming a silicon oxide film of one embodiment of the present invention, the film quality of the silicon oxide film can be improved while suppressing generation of crystal defects in the semiconductor substrate.

既述の従来技術では、ポリシラザン膜を良質なシリコン酸化膜への変換するために、例えば、水蒸気酸化により酸化したポリシラザン膜を緻密化するために、窒素などの不活性ガス雰囲気で、アニールを行う。   In the conventional technique described above, annealing is performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen in order to convert the polysilazane film into a high-quality silicon oxide film, for example, to densify the polysilazane film oxidized by steam oxidation. .

既述のように、このアニールの際、ポリシラザン膜に膜収縮が起こる。このため、下地に応力が加わり、半導体基板に結晶欠陥等を発生させる原因となる。   As described above, during this annealing, film shrinkage occurs in the polysilazane film. For this reason, stress is applied to the base, causing crystal defects and the like in the semiconductor substrate.

ここで、例えば、ＵＶランプのＵＶ光の発光により発生するオゾン（Ｏ３）により、塗布されたポリシラザン膜の表面を酸化することにより、後のアニール時においてポリシラザン膜の膜収縮を抑制することができる。 Here, for example, by oxidizing the surface of the applied polysilazane film with ozone (O 3 ) generated by the emission of UV light from a UV lamp, film shrinkage of the polysilazane film can be suppressed during subsequent annealing. it can.

しかし、ＵＶランプのＵＶ光の発光により生じる熱により、塗布されたポリシラザン膜が硬化する。   However, the applied polysilazane film is cured by heat generated by the emission of UV light from the UV lamp.

そして、本発明者らは、このポリシラザン膜の硬化が生じた場合に、後の水蒸気酸化、アニールを施しても、ポリシラザン膜が十分酸化されず、所望の特性を有するシリコン酸化膜を形成することができないことを、発見した。   Then, when the polysilazane film is cured, the present inventors do not sufficiently oxidize the polysilazane film even if the subsequent steam oxidation and annealing are performed, and form a silicon oxide film having desired characteristics. I discovered that I can't.

そこで、本発明者らは、半導体基板の結晶欠陥の発生を抑えつつ、シリコン酸化膜の膜質を向上させるシリコン酸化膜の形成方法を提案する。   Therefore, the present inventors propose a method for forming a silicon oxide film that improves the quality of the silicon oxide film while suppressing the occurrence of crystal defects in the semiconductor substrate.

以下、本発明を適用した実施例について図面を参照しながら説明する。なお、以下では、一例として、シリコンを含む溶液として、ポリシラザン溶液を用いた場合について説明する。この場合、該溶液の溶媒を揮発して得られたポリシラザン膜（シリコンを含む膜）を酸化処理することにより、シリコン酸化膜が形成される。   Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings. In the following, a case where a polysilazane solution is used as a solution containing silicon will be described as an example. In this case, a silicon oxide film is formed by oxidizing the polysilazane film (film containing silicon) obtained by volatilizing the solvent of the solution.

しかし、シリコンを含む溶液として、ポリシラン溶液またはヒドロシロキサン溶液等の溶液について適用してもよい。この場合、該溶液の溶媒を揮発して得られたシリコンを含む膜であるポリシラン膜またはヒドロシロキサン膜を酸化処理することにより、シリコン酸化膜が形成される。   However, the solution containing silicon may be applied to a solution such as a polysilane solution or a hydrosiloxane solution. In this case, a silicon oxide film is formed by oxidizing a polysilane film or a hydrosiloxane film that is a film containing silicon obtained by volatilizing the solvent of the solution.

本実施例では、特に、半導体基板上に形成されたＳＴＩ溝にシリコン酸化膜を埋め込む場合の一例について説明する。   In this embodiment, an example in which a silicon oxide film is embedded in an STI trench formed on a semiconductor substrate will be described.

図１Ａないし図１Ｄは、本発明の実施例１に係るシリコン酸化膜の形成方法の各工程における断面図である。また、図２は、ＵＶ光によりオゾンを発生させて半導体基板上のポリシラザン膜の表面を酸化させる装置の一例を示す図である。また、図３は、ＵＶ光によりオゾンを発生させて半導体基板上のポリシラザン膜の表面を酸化させる装置の他の例を示す図である。   1A to 1D are cross-sectional views in each step of the method for forming a silicon oxide film according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view showing an example of an apparatus for generating ozone by UV light to oxidize the surface of the polysilazane film on the semiconductor substrate. FIG. 3 is a diagram showing another example of an apparatus that oxidizes the surface of a polysilazane film on a semiconductor substrate by generating ozone by UV light.

まず、半導体基板１０１上に、熱酸化法により熱酸化膜１０２を例えば、５ｎｍ程度形成する。そして、この熱酸化膜１０２上に、後のＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）の研磨ストッパ膜となるシリコン窒化膜１０３を、例えば、１５０ｎｍ程度形成する。   First, a thermal oxide film 102 is formed on the semiconductor substrate 101 by, for example, about 5 nm by a thermal oxidation method. Then, a silicon nitride film 103 to be a polishing stopper film for later CMP (Chemical Mechanical Polishing) is formed on the thermal oxide film 102, for example, about 150 nm.

次に、半導体基板１０１の全面に、反応性イオンエッチングＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）のハードマスクとなるシリコン酸化膜等のマスク膜（図示せず）をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成する。更に、このマスク膜上にフォトレジスト膜（図示せず）を塗布する。   Next, a mask film (not shown) such as a silicon oxide film serving as a hard mask for reactive ion etching RIE (Reactive Ion Etching) is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 101 by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. Further, a photoresist film (not shown) is applied on the mask film.

次に、通常のリソグラフィ技術により、該フォトレジスト膜を加工する。そして、該フォトレジスト膜をマスクとしてＲＩＥにより、該マスク膜を加工する。その後、該フォトレジスト膜を、アッシャー、及び硫酸過酸化水素水混合液のエッチングにより、除去する。   Next, the photoresist film is processed by a normal lithography technique. Then, the mask film is processed by RIE using the photoresist film as a mask. Thereafter, the photoresist film is removed by etching with an asher and a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide.

次に、該マスク膜をハードマスクとして、ＲＩＥにより、シリコン窒化膜１０３、熱酸化膜１０２、半導体基板１０１を順次加工して、半導体基板１０１にエッチング深さ３００ｎｍの溝を形成する。   Next, using the mask film as a hard mask, the silicon nitride film 103, the thermal oxide film 102, and the semiconductor substrate 101 are sequentially processed by RIE to form a groove having an etching depth of 300 nm in the semiconductor substrate 101.

次に、例えば、弗酸蒸気によって、該マスク膜を選択的に除去する。続いて、該溝内面を熱酸化して４ｎｍの熱酸化膜１０４を形成する。   Next, the mask film is selectively removed by, for example, hydrofluoric acid vapor. Subsequently, the inner surface of the groove is thermally oxidized to form a 4 nm thermal oxide film 104.

これにより、半導体基板１０１にＳＴＩとなるＳＴＩ溝１０５が形成される（図１Ａ）。   As a result, an STI trench 105 serving as an STI is formed in the semiconductor substrate 101 (FIG. 1A).

次に、ＳＴＩ溝１０５を形成した半導体基板１０１の全面に、ポリシラザン膜１０６を形成する（図１Ｂ）。このポリシラザン膜１０６の形成は、詳細には、以下のように行う。   Next, a polysilazane film 106 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 101 in which the STI trench 105 is formed (FIG. 1B). In detail, the polysilazane film 106 is formed as follows.

例えば、過水素化シラザン（パーハイドロシラザン）重合体［（ＳｉＨ２ＮＨ）ｎ］をキシレン、ジブチルエーテル等に分散して過水素化シラザン重合体溶液（ポリシラザン溶液）を生成する。スピンコーティング法により、この過水素化シラザン重合体溶液（シリコンを含む溶液）を、半導体基板１０１表面上に塗布する。 For example, a perhydrogenated silazane (perhydrosilazane) polymer [(SiH 2 NH) n ] is dispersed in xylene, dibutyl ether or the like to produce a perhydrogenated silazane polymer solution (polysilazane solution). This perhydrogenated silazane polymer solution (solution containing silicon) is applied onto the surface of the semiconductor substrate 101 by spin coating.

ここで、上述のように、過水素化シラザン重合体溶液を塗布することより、過水素化シラザン重合体が、高アスペクト比の溝内部に、ボイド（未充填）やシーム（継ぎ目状の未充填）を生じることなく、埋め込まれる。   Here, as described above, by applying the perhydrogenated silazane polymer solution, the perhydrogenated silazane polymer is formed into voids (unfilled) and seams (seamless unfilled) inside the grooves having a high aspect ratio. It is embedded without generating).

そして、塗布された過水素化シラザン重合体溶液中の溶媒を加熱処理で揮発させることにより、半導体基板１０１の表面上の前記過水素化シラザン重合体からポリシラザン膜（シリコンを含む膜）を形成する。   And the polysilazane film | membrane (film | membrane containing silicon) is formed from the said perhydrogenated silazane polymer on the surface of the semiconductor substrate 101 by volatilizing the solvent in the apply | coated perhydrogenated silazane polymer solution by heat processing. .

すなわち、例えば、塗膜を形成した半導体基板をホットプレート上で例えば１５０℃以上に加熱し、数分間ベークする。これにより、過水素化シラザン重合体溶液中の溶媒を揮発させる。   That is, for example, a semiconductor substrate on which a coating film has been formed is heated to, for example, 150 ° C. or higher on a hot plate and baked for several minutes. Thereby, the solvent in the perhydrogenated silazane polymer solution is volatilized.

以上により、半導体基板１０１上に、ポリシラザン膜１０６が形成される（図１Ｂ）。   Thus, the polysilazane film 106 is formed on the semiconductor substrate 101 (FIG. 1B).

次に、図２に示す装置により、支持部３で支持された半導体基板１０１に形成されたポリシラザン膜１０６をＵＶランプ１の熱で硬化させないようにした状態にする。この状態で、酸素（Ｏ２）を含む雰囲気中において、ＵＶランプ１にＵＶ光を発光させることにより、該雰囲気中にオゾン（Ｏ３）を発生させる。そして、ポリシラザン膜１０６の表面を発生した該オゾンにより酸化する。 Next, with the apparatus shown in FIG. 2, the polysilazane film 106 formed on the semiconductor substrate 101 supported by the support portion 3 is brought into a state where it is not cured by the heat of the UV lamp 1. In this state, ozone (O 3 ) is generated in the atmosphere by causing the UV lamp 1 to emit UV light in an atmosphere containing oxygen (O 2 ). Then, the surface of the polysilazane film 106 is oxidized by the generated ozone.

本実施例では、図２に示すように、ＵＶランプ１とポリシラザン膜１０６が形成された半導体基板１０１の表面との間に、ＵＶランプ１がＵＶ光を発光するときに発生する熱を遮蔽する遮蔽板４を配置する。これにより、ＵＶランプ１の熱が遮蔽板４により遮蔽され、ポリシラザン膜１０６をＵＶランプ１の熱で硬化しないようになっている。なお、ＵＶランプ１にはＵＶ光の照射方向を決定するカバー２が備えられており、ＵＶ光の照射方向は、遮蔽板４に向かっている。   In this embodiment, as shown in FIG. 2, the heat generated when the UV lamp 1 emits UV light is shielded between the UV lamp 1 and the surface of the semiconductor substrate 101 on which the polysilazane film 106 is formed. A shielding plate 4 is arranged. Thereby, the heat of the UV lamp 1 is shielded by the shielding plate 4, and the polysilazane film 106 is not cured by the heat of the UV lamp 1. The UV lamp 1 is provided with a cover 2 that determines the irradiation direction of the UV light, and the irradiation direction of the UV light is directed toward the shielding plate 4.

また、図３に示すように、ＵＶランプ１がＵＶ光を発光する場合には、カバー２により、ＵＶランプの照射方向を半導体基板１０１の基板面と平行にするようにしもよい。これにより、ＵＶランプ１の熱がカバー２により遮蔽され、ポリシラザン膜１０６をＵＶランプ１の熱で硬化しないようにできる。   As shown in FIG. 3, when the UV lamp 1 emits UV light, the irradiation direction of the UV lamp may be made parallel to the substrate surface of the semiconductor substrate 101 by the cover 2. Thereby, the heat of the UV lamp 1 is shielded by the cover 2, and the polysilazane film 106 can be prevented from being cured by the heat of the UV lamp 1.

なお、ＵＶランプ１の熱によりポリシラザン膜１０６が硬化しないように、ＵＶランプ１を、半導体基板１０１との間に所定の距離を隔てて、配置するようにしてもよい。   Note that the UV lamp 1 may be arranged at a predetermined distance from the semiconductor substrate 101 so that the polysilazane film 106 is not cured by the heat of the UV lamp 1.

また、酸素を含む該雰囲気は、少なくとも酸素（Ｏ２）が含まれていればよく、例えば、大気や、この大気よりも酸素濃度が高い雰囲気等であってもよい。 In addition, the atmosphere containing oxygen only needs to contain at least oxygen (O 2 ), and may be, for example, the atmosphere, an atmosphere having an oxygen concentration higher than the atmosphere, or the like.

また、例えば、半導体基板１０１付近を減圧することにより、ＵＶランプ１のＵＶ光の発光により発生した該オゾンを、ポリシラザン膜１０６の表面近傍まで流動させるようにしもよい。これにより、より効率よくポリシラザン膜１０６の表面を酸化することができる。   Further, for example, by reducing the pressure in the vicinity of the semiconductor substrate 101, the ozone generated by the emission of UV light from the UV lamp 1 may flow to the vicinity of the surface of the polysilazane film 106. Thereby, the surface of the polysilazane film 106 can be oxidized more efficiently.

次に、例えば、拡散炉により、ポリシラザン膜１０６を水蒸気酸化することにより、ポリシラザン膜中の不純物を除去する。   Next, impurities in the polysilazane film are removed by, for example, subjecting the polysilazane film 106 to steam oxidation in a diffusion furnace.

次に、膜の緻密化を目的として、ポリシラザン膜１０６をアニールする。このアニールの条件は、例えば、乾燥酸素中で、加熱温度９００℃、３０分である。これにより、ポリシラザン膜１０６をシリコン酸化膜１０６ａに変化（改質）させる（図１Ｃ）。   Next, the polysilazane film 106 is annealed for the purpose of densifying the film. The annealing conditions are, for example, a dry temperature of 900 ° C. and 30 minutes in dry oxygen. Thereby, the polysilazane film 106 is changed (modified) to the silicon oxide film 106a (FIG. 1C).

次に、ＣＭＰ技術により、シリコン窒化膜１０３をストッパとして、シリコン酸化膜１０６ａを研磨する。これにより、シリコン酸化膜１０６ａを、ＳＴＩ溝１０５内部にのみ残存させる（図１Ｄ）。   Next, the silicon oxide film 106a is polished by CMP technology using the silicon nitride film 103 as a stopper. As a result, the silicon oxide film 106a is left only in the STI trench 105 (FIG. 1D).

以降は、例えば、ホット燐酸中でシリコン窒化膜１０３を除去し、トランジスタ等の素子を形成する工程等が続くことになる。   Thereafter, for example, a process of removing the silicon nitride film 103 in hot phosphoric acid and forming an element such as a transistor continues.

以上の工程により、半導体基板の結晶欠陥の発生を抑えつつ、ＳＴＩ溝に形成するシリコン酸化膜の膜質を向上させることができる。   Through the above steps, the quality of the silicon oxide film formed in the STI trench can be improved while suppressing the occurrence of crystal defects in the semiconductor substrate.

以上のように、本実施例に係るシリコン酸化膜の形成方法によれば、半導体基板の結晶欠陥の発生を抑えつつ、シリコン酸化膜の膜質を向上させることができる。   As described above, according to the method for forming a silicon oxide film according to this embodiment, the film quality of the silicon oxide film can be improved while suppressing the occurrence of crystal defects in the semiconductor substrate.

なお、上記実施例１では、ＳＴＩ溝に埋めるシリコン酸化膜を形成する場合について説明した。しかし、本発明は、層間絶縁膜としてシリコン酸化膜を形成する場合についても適用してもよい。   In the first embodiment, the case where the silicon oxide film filling the STI trench is formed has been described. However, the present invention may also be applied to the case where a silicon oxide film is formed as an interlayer insulating film.

また、上記実施例１では、埋め込み膜として、ポリシラザン膜を単独で用いた例を示した。しかし、例えば、ＣＶＤ法によりＳＴＩ溝に形成したシリコン酸化膜を形成し、その後、スピンコーティング法によりポリシラザン膜を形成するようにしても、同様の作用効果を奏することができる。   In the first embodiment, an example in which a polysilazane film is used alone as a buried film is shown. However, for example, a similar effect can be obtained by forming a silicon oxide film formed in the STI trench by a CVD method and then forming a polysilazane film by a spin coating method.

また、既述のように、本実施例では、シリコンを含む溶液として、ポリシラザン溶液を用いた場合について説明した。この場合、該溶液の溶媒を揮発して得られたポリシラザン膜（シリコンを含む膜）を酸化処理することにより、シリコン酸化膜が形成された。   Further, as described above, in this example, the case where a polysilazane solution is used as the solution containing silicon has been described. In this case, the silicon oxide film was formed by oxidizing the polysilazane film (film containing silicon) obtained by volatilizing the solvent of the solution.

しかし、シリコンを含む溶液として、ポリシラン溶液またはヒドロシロキサン溶液等の溶液について適用してもよい。この場合も、該溶液の溶媒を揮発して得られたシリコンを含む膜であるポリシラン膜またはヒドロシロキサン膜を酸化処理する。これにより、シリコン酸化膜が形成される。   However, the solution containing silicon may be applied to a solution such as a polysilane solution or a hydrosiloxane solution. Also in this case, the polysilane film or the hydrosiloxane film which is a film containing silicon obtained by volatilizing the solvent of the solution is oxidized. Thereby, a silicon oxide film is formed.

本発明の実施例１に係るシリコン酸化膜の形成方法の工程における断面図である。It is sectional drawing in the process of the formation method of the silicon oxide film which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例１に係るシリコン酸化膜の形成方法の、図１Ａに続く工程における断面図である。It is sectional drawing in the process following FIG. 1A of the formation method of the silicon oxide film which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例１に係るシリコン酸化膜の形成方法の、図１Ｂに続く工程における断面図である。It is sectional drawing in the process following FIG. 1B of the formation method of the silicon oxide film which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例１に係るシリコン酸化膜の形成方法の、図１Ｃに続く工程における断面図である。It is sectional drawing in the process following FIG. 1C of the formation method of the silicon oxide film which concerns on Example 1 of this invention. ＵＶ光によりオゾンを発生させて半導体基板上のポリシラザン膜の表面を酸化させる装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the apparatus which generate | occur | produces ozone with UV light and oxidizes the surface of the polysilazane film | membrane on a semiconductor substrate. ＵＶ光によりオゾンを発生させて半導体基板上のポリシラザン膜の表面を酸化させる装置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the apparatus which generate | occur | produces ozone with UV light and oxidizes the surface of the polysilazane film | membrane on a semiconductor substrate.

１ ＵＶランプ
２ カバー
３ 支持部
４ 遮蔽板
１０１ 半導体基板
１０２ 熱酸化膜
１０３ シリコン窒化膜
１０４ 熱酸化膜
１０５ ＳＴＩ溝
１０６ ポリシラザン膜
１０６ａ シリコン酸化膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 UV lamp 2 Cover 3 Support part 4 Shielding plate 101 Semiconductor substrate 102 Thermal oxide film 103 Silicon nitride film 104 Thermal oxide film 105 STI groove 106 Polysilazane film 106a Silicon oxide film

Claims (5)

スピンコーティング法により、シリコンを含む溶液を半導体基板の表面上に塗布する工程と、
塗布された前記溶液中の溶媒を加熱処理で揮発させることにより、前記半導体基板の表面上にシリコンを含む膜を形成する工程と、
前記膜を前記ＵＶランプの熱で硬化させないようにした状態で、酸素（Ｏ２）を含む雰囲気中において、ＵＶランプにＵＶ光を発光させることにより、前記雰囲気中にオゾン（Ｏ３）を発生させ、発生した前記オゾンにより前記膜の表面を酸化する工程と、
前記膜を水蒸気酸化することにより、前記膜中の不純物を除去する工程と、
前記水蒸気酸化後、前記膜をアニールすることにより、前記膜をシリコン酸化膜に変化させる工程と、を備える
ことを特徴とするシリコン酸化膜の形成方法。 Applying a solution containing silicon on the surface of the semiconductor substrate by spin coating;
Forming a film containing silicon on the surface of the semiconductor substrate by volatilizing the solvent in the applied solution by heat treatment;
Ozone (O 3 ) is generated in the atmosphere by causing the UV lamp to emit UV light in an atmosphere containing oxygen (O 2 ) in a state where the film is not cured by the heat of the UV lamp. And oxidizing the surface of the film with the generated ozone,
Removing the impurities in the film by subjecting the film to steam oxidation;
And a step of changing the film to a silicon oxide film by annealing the film after the steam oxidation. A method for forming a silicon oxide film, comprising: 前記ＵＶランプと前記膜が形成された前記半導体基板の表面との間に、前記ＵＶランプがＵＶ光を発光するときに発生する熱を遮蔽する遮蔽板を配置する
ことを特徴とする請求項１に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 The shielding plate which shields the heat generated when the UV lamp emits UV light is disposed between the UV lamp and the surface of the semiconductor substrate on which the film is formed. A method for forming a silicon oxide film according to claim 1. 前記ＵＶランプのＵＶ光の発光により発生した前記オゾンを、前記膜の表面近傍まで流動させる
ことを特徴とする請求項１または２に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 The method for forming a silicon oxide film according to claim 1, wherein the ozone generated by the emission of UV light from the UV lamp is caused to flow to the vicinity of the surface of the film. 前記酸素を含む雰囲気は、大気であることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のシリコン酸化膜の形成方法。   4. The method for forming a silicon oxide film according to claim 1, wherein the atmosphere containing oxygen is air. 前記ＵＶランプにはＵＶ光の照射方向を決定するカバーが備えられ、前記ＵＶランプがＵＶ光を発光する場合には、前記カバーにより、前記ＵＶランプの照射方向を前記半導体基板の基板面と平行にすることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載のシリコン酸化膜の形成方法。   The UV lamp is provided with a cover for determining the irradiation direction of the UV light. When the UV lamp emits UV light, the irradiation direction of the UV lamp is parallel to the substrate surface of the semiconductor substrate by the cover. 5. The method for forming a silicon oxide film according to claim 1, wherein:
JP2009012736A 2009-01-23 2009-01-23 Method of forming silicon oxide film Pending JP2010171231A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009012736A JP2010171231A (en) 2009-01-23 2009-01-23 Method of forming silicon oxide film
US12/691,483 US8080463B2 (en) 2009-01-23 2010-01-21 Semiconductor device manufacturing method and silicon oxide film forming method
US13/272,457 US20120034754A1 (en) 2009-01-23 2011-10-13 Semiconductor device manufacaturing method and silicon oxide film forming method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009012736A JP2010171231A (en) 2009-01-23 2009-01-23 Method of forming silicon oxide film

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010171231A true JP2010171231A (en) 2010-08-05

Family

ID=42703067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009012736A Pending JP2010171231A (en) 2009-01-23 2009-01-23 Method of forming silicon oxide film

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010171231A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120036732A1 (en) * 2009-11-12 2012-02-16 Varadarajan Bhadri N Systems and methods for at least partially converting films to silicon oxide and/or improving film quality using ultraviolet curing in steam and densification of films using uv curing in ammonia
JP2012134302A (en) * 2010-12-21 2012-07-12 Jsr Corp Method of filling trench, and composition for filling trench
KR101823572B1 (en) * 2011-08-26 2018-01-30 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 Ozone gas generation treatment device, silicon oxide film formation method, and silicon single crystal wafer evaluation method

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07273104A (en) * 1994-03-30 1995-10-20 Asahi Kasei Micro Syst Kk Hardening method for sog film
JPH09129632A (en) * 1995-11-06 1997-05-16 Fujitsu Ltd Manufacture of semiconductor device
JP2002083803A (en) * 2000-09-07 2002-03-22 Yac Co Ltd Dry processing device such as etching device and ashing device
JP2008159824A (en) * 2006-12-25 2008-07-10 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Device for manufacturing silicon-oxide thin-film, and method for forming it
JP2008305974A (en) * 2007-06-07 2008-12-18 Elpida Memory Inc Oxide film forming application composition and manufacturing method of semiconductor device using the same
JP2009224456A (en) * 2008-03-14 2009-10-01 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Oxide thin-film forming apparatus
JP2010003983A (en) * 2008-06-23 2010-01-07 Az Electronic Materials Kk Shallow trench isolation structure, and formation method thereof

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07273104A (en) * 1994-03-30 1995-10-20 Asahi Kasei Micro Syst Kk Hardening method for sog film
JPH09129632A (en) * 1995-11-06 1997-05-16 Fujitsu Ltd Manufacture of semiconductor device
JP2002083803A (en) * 2000-09-07 2002-03-22 Yac Co Ltd Dry processing device such as etching device and ashing device
JP2008159824A (en) * 2006-12-25 2008-07-10 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Device for manufacturing silicon-oxide thin-film, and method for forming it
JP2008305974A (en) * 2007-06-07 2008-12-18 Elpida Memory Inc Oxide film forming application composition and manufacturing method of semiconductor device using the same
JP2009224456A (en) * 2008-03-14 2009-10-01 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Oxide thin-film forming apparatus
JP2010003983A (en) * 2008-06-23 2010-01-07 Az Electronic Materials Kk Shallow trench isolation structure, and formation method thereof

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120036732A1 (en) * 2009-11-12 2012-02-16 Varadarajan Bhadri N Systems and methods for at least partially converting films to silicon oxide and/or improving film quality using ultraviolet curing in steam and densification of films using uv curing in ammonia
US8528224B2 (en) * 2009-11-12 2013-09-10 Novellus Systems, Inc. Systems and methods for at least partially converting films to silicon oxide and/or improving film quality using ultraviolet curing in steam and densification of films using UV curing in ammonia
US9147589B2 (en) 2009-11-12 2015-09-29 Novellus Systems, Inc. Systems and methods for at least partially converting films to silicon oxide and/or improving film quality using ultraviolet curing in steam and densification of films using UV curing in ammonia
JP2012134302A (en) * 2010-12-21 2012-07-12 Jsr Corp Method of filling trench, and composition for filling trench
KR101823572B1 (en) * 2011-08-26 2018-01-30 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 Ozone gas generation treatment device, silicon oxide film formation method, and silicon single crystal wafer evaluation method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7538047B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device
TWI400755B (en) Dielectric deposition and etch back processes for bottom up gapfill
KR100800495B1 (en) Method of fabricating semiconductor device
US8080463B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and silicon oxide film forming method
JP2007221058A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2007214278A (en) Semiconductor device and manufacturing method therefor
JP2008305974A (en) Oxide film forming application composition and manufacturing method of semiconductor device using the same
JP2006222220A (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP5329825B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2010171231A (en) Method of forming silicon oxide film
TW201715566A (en) Systems and methods for eliminating seams in atomic layer deposition of silicon dioxide film in gap fill applications
JP2005150500A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP2008199015A (en) Method for heat treating psz film, and method for forming element isolation film of semiconductor element to which its method is applied
US20080009143A1 (en) Method of forming silicon oxide layer
JP2006269899A (en) Method of manufacturing semiconductor apparatus
KR20130042304A (en) Method for fabricating semiconductor device
JP2010050145A (en) Method for manufacturing element isolation structure, and element isolation structure
JP4987898B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2007142311A (en) Semiconductor device, and method for manufacturing same
JP2008135504A (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2008034624A (en) Semiconductor device, and its manufacturing method
KR20060119197A (en) Method for fabricating trench isolation in semiconductor device
KR100779370B1 (en) Method for forming the isolation layer in semiconductor device
JP2007115763A (en) Semiconductor manufacturing method
KR20020061481A (en) Method of manufacturing semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110310

A977 Report on retrieval

Effective date: 20110830

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121204

A02 Decision of refusal

Effective date: 20130531

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02