JP2758860B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Description
法に関し、特に有機系原料ガスを用いるプラズマＣＶＤ
法による酸化シリコン膜の形成方法に関する。
絶縁膜が用いられている。半導体装置の高集積化により
配線間隔の縮小や多層化が進められるに伴ない、段差部
の平坦化の為に層間絶縁膜としては低温で形成できしか
もカバレッジに優れたものが要求されてきている。この
条件を満たす絶縁膜としては、有機系原料ガス、例えば
ＴＥＯＳ（テトラ エチル オルソ シリケート）を用
いるプラズマＣＶＤ法による酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）
膜がある。
（ＴＥＯＳ及びＯ2 ）をチャンバ内に導入し、約３５０
℃の成膜温度に基板を加熱すると共にチャンバ内の圧力
を所定圧にした状態でＲＦ放電により原料ガスをプラズ
マ状態にして、基板上にＳｉＯ2 膜を堆積させる方法で
ある。以下図面を用いて更に説明する。
する場合のガス導入とＲＦ放電のタイミング図である。
ＳｉＯ2 膜の成膜は、まずチャンバ内に、副原料ガスで
あるＯ2 と希釈用ガスであるＨｅを導入し、この後チャ
ンバ内の圧力を所定の圧力に調整する。チャンバ内の圧
力が安定した後、ＴＥＯＳをチャンバ内に導入すると同
時にＲＦ放電を開始する。なお、チャンバ内圧力の調整
及びその安定に要する時間は、ＣＶＤ装置の種類によっ
て異なるが、枚葉式装置で５秒程度は必要である為ＴＥ
ＯＳ導入及びＲＦ放電はＯ2 及びＨｅ導入後約５秒を経
過した時点で開始されている。ＳｉＯ2 の成膜中は、ガ
ス導入とＲＦ放電が連続的に行なわれており、成膜時間
が経過したときに、ＲＦ放電と全てのガス導入を同時に
停止させている。
原料ガスを用いるプラズマＣＶＤ法で形成されたＳｉＯ
2 膜は、深さ方向の膜質が均一でなく、特に成長初期に
形成された膜は膜質が粗になっている。この為、例えば
このＳｉＯ2 膜を配線間の層間絶縁膜として用いスルー
ホールを形成した場合、良好なスルーホール形状が得ら
れないという問題点がある。又、ＳｉＯ2 間を薄く形成
した場合、膜質が不均一な為ピンホールやウィークスポ
ット等の欠陥が生じ、絶縁破壊耐圧の劣化が生じる。
粗になるのは、成長初期（ＲＦ放電開始時）は、反応温
度が上昇する過渡期にある為、有機原料ガスの分解とＯ
2 による酸化が不十分な為と考えられる。又膜成長の初
期においては導入するＴＥＯＳの流量が設定流量に対し
て、オーバーシュートする為にＳｉＯ2 膜は粗膜にな
る。
りシリコン系薄膜（酸化シリコン，窒化シリコン，水素
化アモルファスシリコン）を形成する際に、下層部分の
膜質の異なりをなくし、全体の膜質を均一にする為に、
まず希釈用のガスをチャンバー内に導入し基板温度と圧
力を調整した後にＲＦ放電を開始し、次で原料ガスをチ
ャンバー内に導入する方法が特開平４−１２３４２４号
公報に記載されている。
るＣＶＤ法で試みたが、十分均一なＳｉＯ2 膜は得られ
なかった。しかもこの方法では、基板温度が一定になる
迄膜成長ができない為、スループットが低下するという
欠点がある。又ＳｉＨ4 を主原料ガスとするＳｉＯ2 膜
はカバレッジが悪い為層間絶縁膜としては不適当であ
る。
しかも層間絶縁膜としてカバレッジに優れた酸化シリコ
ン膜を有する半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
造方法は、有機系原料ガスを用いるプラズマＣＶＤ法に
よりチャンバー内の半導体基板上に酸化シリコン膜を形
成する半導体装置の製造方法において、前記チャンバー
内の前記基板の温度が設定温度になる迄前記原料ガスの
流量を徐々に増加させながら成膜することを特徴とする
ものである。
副原料ガスであるＯ2 と希釈用ガスであるＨｅを導入
し、圧力を安定させた後、ＴＥＯＳを導入し、同時にＲ
Ｆ放電を行なっている為に、ウェハー表面温度（反応温
度）は、プラズマ放電開始とともに上昇し、ある温度で
飽和する。このウェハー表面温度上昇中も成膜を行なっ
ている為に成長初期のウェーハ温度上昇領域とその後の
ウェーハ温度飽和領域とではＳｉＯ2 膜の膜質が異なっ
てくる。すなわち成長初期の膜は、成長温度が低い為
に、粗膜となり、このＳｉＯ2 膜にスルーホールを形成
した場合その形状が悪化し、又ピンホールやウィークス
ポット等の欠陥発生により半導体装置の特性が不安定と
なる。
び希釈用ガスであるＨｅをチャンバ内に導入し、圧力調
整を行う。その後、ＲＦ放電と同時に主原料であるＴＥ
ＯＳ流量を徐々に増加（ランプアップ）しながら導入す
ることにより、成長初期に生じるチャンバー内の温度上
昇に伴う膜質変化を補正するものである。
量が多くなる程、堆積されたＳｉＯ2 膜の膜質は粗にな
る為エッチング速度は大きくなる。すなわち、導入する
ＴＥＯＳの流量に関して云えば、流量が少い方がＳｉＯ
2 膜の膜質を密にできる為、低温による膜質の粗を補正
できる。従ってウェーハの温度が上昇し一定になる迄Ｔ
ＥＯＳの流量を徐々に増加させることにより、成膜初期
におけるＳｉＯ2 膜の膜質をウェーハ温度が一定になっ
た時のＳｉＯ2 膜のものとほぼ同一にすることができ
る。尚、主原料であるＴＥＯＳの流量を徐々に増加させ
ることによりオーバーシュートを防止することが可能で
ある。
て説明する。図１は本発明の一実施の形態を説明する為
のガス導入とＲＦ放電のタイミング図、図２は本実施の
形態に用いるプラズマＣＶＤ装置の構成図である。以下
装置の構成と共に説明する。
る為のヒータ付きサセプタ３と、このサセプタ３に対向
して原料ガスを導入するシャワープレート２が設けられ
ている。そしてチャンバー１内は真空ポンプ４により真
空状態（３〜４Ｔｏｒｒ）に保持される。主原料ガスで
あるＴＥＯＳはヒータにより約８０℃に加熱されたＴＥ
ＯＳ供給器７よりマスフローコントローラ６により流量
が制御されてシャワープレート２に供給される。ＴＥＯ
Ｓと同様に副原料ガスであるＯ2 及びキャリア（希釈
用）ガスであるＨｅも同時にチャンバー１内に導入され
る。尚、バルブ８，９とマスフローコントローラ６及び
これらに接続するチャンバー１までの配管１０はＴＥＯ
Ｓの液化防止の為にヒータにより加熱されている。又５
はＲＦ発振器であり、シャワープレート２とサセプタ３
間にプラズマを発生させる。
ェーハ１１上にＳｉＯ2 膜を形成する場合は、図１に示
したように、まず、チャンバ内１に希釈用ガスであるＨ
ｅと副原料ガスであるＯ2 を導入し、チャンバ１内を所
定の圧力に調整する。ＨｅとＯ2 を導入してから圧力が
安定するまでの時間は、装置の種類により異なってくる
が、本実施の形態例の枚葉式プラズマＣＶＤ装置の場合
は５秒程度必要である。従ってＴＥＯＳ導入及びＲＦ放
電は、Ｏ2 及びＨｅガス導入後５秒を経過した時点で開
始される。
か、又はＲＦ放電の開始後にＴＥＯＳを導入する。ＴＥ
ＯＳ流量は設定流量に達するまでランプアップ方式を用
いて調整される。例えば、このランプアップの勾配は、
１秒間にＴＥＯＳ設定流量×０．１程度で十分であり、
この時のランプアップ時間は、１０秒程度必要である。
この時間は、成長初期のウェーハの温度が飽和温度に達
する迄の時間とほぼ同一である。
入とＲＦ放電が連続的に行なわれており、所定の成膜時
間が経過したとき、まず主原料ガスであるＴＥＯＳ流量
をエアオペレーションバルブ９で停止し、配管１０内の
残留ＴＥＯＳを排出した後にＯ2 とＨｅ及びＲＦ放電を
同時に停止する事が望ましい。主原料ガスであるＴＥＯ
Ｓ流量を停止してから、ＲＦ放電停止までの時間は、配
管長により異なってくるが、５秒程度で十分である。
のＳｉＯ2 膜が硬質化し、成長初期の低温度による膜質
の粗を補正する事ができ、深さ方向での膜質が均一にな
る。この為、このＳｉＯ2 を層間絶縁膜として用いても
良好なスルーホールの形状が得られる。更にピンホール
やウィークスポットの欠陥を生じることがなく、絶縁破
壊耐圧も十分な酸化膜を成膜することができる。しかも
低温状態から成膜可能な為、スループットは向上したも
のとなる。
したＴＥＯＳを用いた場合について説明したが、ＯＭＣ
ＴＳ（オクタ メチル シクロ テトラ シロキサン：
Ｓｉ4 Ｃ8 Ｈ24Ｏ4 ）をＴＥＯＳと同様に用いることも
できる。又副原料ガスとしてＯ2 を用いたが、Ｏ3 を用
いても同様の効果が得られる。
料ガスを用いるプラズマＣＶＤ法により酸化シリコン膜
を形成する場合に、基板の温度が設定温度になる迄原料
ガスの流量を徐々に増加させて成膜することにより、成
膜初期における膜質を密にできる為、スループットを低
下させることなく深さ方向の膜質を均一にすることがで
きるという効果がある。従ってこの酸化シリコン膜を層
間絶縁膜として用いた場合、カバレッジに優れスルーホ
ールを形成した場合でも良好な形状を得ることができ
る。
とＲＦ放電のタイミング図。
図。
存性を示す図。
ガス導入とＲＦ放電のタイミング図。
Claims (3)
- 【請求項１】 有機系原料ガスを用いるプラズマＣＶＤ
法によりチャンバー内の半導体基板上に酸化シリコン膜
を形成する半導体装置の製造方法において、前記チャン
バー内の前記基板の温度が設定温度になる迄前記原料ガ
スの流量を徐々に増加させながら成膜することを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 有機系原料ガスの導入はＲＦ放電の開始
と同時か又はＲＦ放電の開始以降とする請求項１記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 有機系原料ガスはテトラ エチル オル
ソ シリケート又はオクタ メチル シクロ テトラ
シロキサンである請求項１記載の半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22188695A JP2758860B2 (ja) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22188695A JP2758860B2 (ja) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0964025A JPH0964025A (ja) | 1997-03-07 |
| JP2758860B2 true JP2758860B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=16773725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22188695A Expired - Lifetime JP2758860B2 (ja) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2758860B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022086803A1 (en) * | 2020-10-20 | 2022-04-28 | Applied Materials, Inc. | Method of reducing defects in a multi-layer pecvd teos oxide film |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6817381B2 (en) | 1999-08-24 | 2004-11-16 | Tokyo Electron Limited | Gas processing apparatus, gas processing method and integrated valve unit for gas processing apparatus |
| WO2007061134A1 (ja) * | 2005-11-24 | 2007-05-31 | Nec Corporation | 多孔質絶縁膜の形成方法、半導体装置の製造装置、半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| CN114467164A (zh) * | 2019-09-12 | 2022-05-10 | 应用材料公司 | 排斥网和沉积方法 |
-
1995
- 1995-08-30 JP JP22188695A patent/JP2758860B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| WO2022086803A1 (en) * | 2020-10-20 | 2022-04-28 | Applied Materials, Inc. | Method of reducing defects in a multi-layer pecvd teos oxide film |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0964025A (ja) | 1997-03-07 |
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