JP2819774B2 - 絶縁膜の形成方法 - Google Patents
絶縁膜の形成方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ECRプラズマCVD装置を用いて基板表面の
Al配線等による凹凸表面を被覆するとともに凹部を埋め
て平坦な層間絶縁膜あるいは表面保護膜を形成する際の
絶縁膜の形成方法に関する。
Al配線等による凹凸表面を被覆するとともに凹部を埋め
て平坦な層間絶縁膜あるいは表面保護膜を形成する際の
絶縁膜の形成方法に関する。
通常、半導体集積回路における層間絶縁膜や表面保護
膜は、膜成分を含む原料ガスの熱分解反応を利用した熱
CVD法や、減圧下で原料ガスの高周波グロー放電を生じ
させてガスを分解させて基板上に薄膜を形成させる高周
波プラズマCVD法により形成されていたが、近年、集積
回路の微細化，高密度化が進み、配線間隔や配線幅がミ
クロンからサブミクロンへと移行し、CVD法による絶縁
間形成にも、これに対応する装置としてECRプラズマCVD
装置の開発が進んでいる。ECRプラズマCVD装置は、マイ
クロ波が導入されるとともに励磁ソレノイドによりほぼ
同軸に包囲され、導入されたガスをマイクロ波と励磁ソ
レノイドが作る磁界との共鳴効果によりプラズマ化する
プラズマ生成室と、該プラズマ生成室と連通し内部に基
板が載置される試料台を備えた反応室とを備えてなるも
のであり、近年では、以下に説明する膜室の向上，平坦
な絶縁膜形成などのために、さらに、試料台にRFパワー
（RFは数十kHzないし数十MHzの周波数を意味し、通常1
3.56MHzが用いられる）を供給するRF電源を備えたもの
が用いられるようになり、試料台にRFパワーを供給しつ
つ反応室に導入された反応性ガスを前記プラズマ室から
励磁ソレノイドが作る磁力線に沿って反応室へ移動する
プラズマで活性化して、基板表面への薄膜形成が行われ
ている。さらに、前記励磁ソレノイドと同軸にかつ基板
を挟む軸方向の位置に第２の励磁ソレノイド（以下サブ
ソレノイドと記す）を配置し、このサブソレノイドに前
記励磁ソレノイドと逆方向の磁界を生じさせるように電
流を流して基板近傍で双方の磁界が急激に外方へ広が
る，いわゆるカスプ磁界を形成させ、基板に形成する薄
膜の膜厚分布を均一にするカスプ磁界型ECRプラズマCVD
装置の使用がさかんになりつつある。
膜は、膜成分を含む原料ガスの熱分解反応を利用した熱
CVD法や、減圧下で原料ガスの高周波グロー放電を生じ
させてガスを分解させて基板上に薄膜を形成させる高周
波プラズマCVD法により形成されていたが、近年、集積
回路の微細化，高密度化が進み、配線間隔や配線幅がミ
クロンからサブミクロンへと移行し、CVD法による絶縁
間形成にも、これに対応する装置としてECRプラズマCVD
装置の開発が進んでいる。ECRプラズマCVD装置は、マイ
クロ波が導入されるとともに励磁ソレノイドによりほぼ
同軸に包囲され、導入されたガスをマイクロ波と励磁ソ
レノイドが作る磁界との共鳴効果によりプラズマ化する
プラズマ生成室と、該プラズマ生成室と連通し内部に基
板が載置される試料台を備えた反応室とを備えてなるも
のであり、近年では、以下に説明する膜室の向上，平坦
な絶縁膜形成などのために、さらに、試料台にRFパワー
（RFは数十kHzないし数十MHzの周波数を意味し、通常1
3.56MHzが用いられる）を供給するRF電源を備えたもの
が用いられるようになり、試料台にRFパワーを供給しつ
つ反応室に導入された反応性ガスを前記プラズマ室から
励磁ソレノイドが作る磁力線に沿って反応室へ移動する
プラズマで活性化して、基板表面への薄膜形成が行われ
ている。さらに、前記励磁ソレノイドと同軸にかつ基板
を挟む軸方向の位置に第２の励磁ソレノイド（以下サブ
ソレノイドと記す）を配置し、このサブソレノイドに前
記励磁ソレノイドと逆方向の磁界を生じさせるように電
流を流して基板近傍で双方の磁界が急激に外方へ広が
る，いわゆるカスプ磁界を形成させ、基板に形成する薄
膜の膜厚分布を均一にするカスプ磁界型ECRプラズマCVD
装置の使用がさかんになりつつある。
このように、ECRプラズマCVD装置では、プラズマ生成
部と反応部とが分離され、高温のプラズマ生成室から低
温の反応室へ移動したプラズマで反応室内に導入された
反応性ガスを活性化して基板表面に薄膜が形成されるか
ら、低温成膜が可能であり、かつ低ガス圧で高活性，高
密度のプラズマが得られるとともに、低ガス圧に基づ
く，緻密性，耐酸性にすぐれた膜の形成が可能である。
また、試料台，従って基板にRFパワーを供給すると、基
板表面に生じたRFプラズマ中の電子とイオンとの移動度
の差により基板表面に負の電位が生じ、この負電位によ
る基板表面へのイオン衝撃により膜がさらに緻密化さ
れ、また配線等による凹凸表面に例えば絶縁膜としてシ
リコン酸化膜を形成する場合、凹凸表面の凸部頂面の横
方向に張り出した膜をO2ガスイオンでエッチング除去し
つつ凹部を開放状態として成膜して、凹凸表面に膜厚，
膜質の均一な段差被膜を得ることができる。さらに、プ
ラズマ生成室にArガスを追加供給し、生成されたArガス
イオンの強いエッチング作用を利用して、表面電界の高
い凸部頂面の膜の成長速度を凹部より小さくしながら平
坦な絶縁膜を形成することができる。前述のカスプ磁界
型プラズマCVD装置の場合には、カスプ磁界を形成する
磁力線の形状から、基板に到達する電子量が減り（イオ
ンは電子と比べて質量が大きく、その慣性で基板に到達
する）、基板の表面電位が小さくなるため、供給するRF
パワーを増して所望の負電位が維持される。
部と反応部とが分離され、高温のプラズマ生成室から低
温の反応室へ移動したプラズマで反応室内に導入された
反応性ガスを活性化して基板表面に薄膜が形成されるか
ら、低温成膜が可能であり、かつ低ガス圧で高活性，高
密度のプラズマが得られるとともに、低ガス圧に基づ
く，緻密性，耐酸性にすぐれた膜の形成が可能である。
また、試料台，従って基板にRFパワーを供給すると、基
板表面に生じたRFプラズマ中の電子とイオンとの移動度
の差により基板表面に負の電位が生じ、この負電位によ
る基板表面へのイオン衝撃により膜がさらに緻密化さ
れ、また配線等による凹凸表面に例えば絶縁膜としてシ
リコン酸化膜を形成する場合、凹凸表面の凸部頂面の横
方向に張り出した膜をO2ガスイオンでエッチング除去し
つつ凹部を開放状態として成膜して、凹凸表面に膜厚，
膜質の均一な段差被膜を得ることができる。さらに、プ
ラズマ生成室にArガスを追加供給し、生成されたArガス
イオンの強いエッチング作用を利用して、表面電界の高
い凸部頂面の膜の成長速度を凹部より小さくしながら平
坦な絶縁膜を形成することができる。前述のカスプ磁界
型プラズマCVD装置の場合には、カスプ磁界を形成する
磁力線の形状から、基板に到達する電子量が減り（イオ
ンは電子と比べて質量が大きく、その慣性で基板に到達
する）、基板の表面電位が小さくなるため、供給するRF
パワーを増して所望の負電位が維持される。
〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、配線等による凹凸表面に形成する絶縁
膜が例えばシリコン窒化膜である場合には、凸部頂面の
横方向に張り出した膜に対するN2ガスイオンのエッチン
グ効果が、シリコン酸化膜におけるO2ガスイオンほど大
きくなく、凸部頂面の横方向の張り出しが除去されない
まま成膜が行われる結果、凸部側壁の膜が緻密性に欠
け、第４図（ａ）に示すように、側壁の膜23と凹部底面
の膜との間に不連続線24が発生し、同図（ｂ）のような
平坦化への途上で空洞が発生してしまい、エッチング時
に配線22までも侵されてしまうという問題があった。そ
こで、N2ガスイオンのエッチングが効果を高めるために
RFパワーを大きくすると、イオン衝撃によりヒロックが
発生したり、あるいはこのイオン衝撃により凹凸表面の
温度が上昇し、配線と絶縁膜との熱膨張係数の差に基づ
く断線が生じる。また、凹凸表面の電界分布の不均一に
基づく膜厚分布や膜質分布の不均一が大きくなり、この
不均一に基づく膜のストレスが配線に伝わり、いわゆる
ストレスマイグレーションによる断線が生じてしまう。
膜が例えばシリコン窒化膜である場合には、凸部頂面の
横方向に張り出した膜に対するN2ガスイオンのエッチン
グ効果が、シリコン酸化膜におけるO2ガスイオンほど大
きくなく、凸部頂面の横方向の張り出しが除去されない
まま成膜が行われる結果、凸部側壁の膜が緻密性に欠
け、第４図（ａ）に示すように、側壁の膜23と凹部底面
の膜との間に不連続線24が発生し、同図（ｂ）のような
平坦化への途上で空洞が発生してしまい、エッチング時
に配線22までも侵されてしまうという問題があった。そ
こで、N2ガスイオンのエッチングが効果を高めるために
RFパワーを大きくすると、イオン衝撃によりヒロックが
発生したり、あるいはこのイオン衝撃により凹凸表面の
温度が上昇し、配線と絶縁膜との熱膨張係数の差に基づ
く断線が生じる。また、凹凸表面の電界分布の不均一に
基づく膜厚分布や膜質分布の不均一が大きくなり、この
不均一に基づく膜のストレスが配線に伝わり、いわゆる
ストレスマイグレーションによる断線が生じてしまう。
この発明の目的は、試料台にRFパワーを供給しながら
凹凸表面に成膜しても膜厚分布，膜質分布の均一性が得
られ、かつ配線のダメージが起こりにくい，段差被膜性
や平坦化のすぐれた絶縁膜の形成方法を提供することで
ある。
凹凸表面に成膜しても膜厚分布，膜質分布の均一性が得
られ、かつ配線のダメージが起こりにくい，段差被膜性
や平坦化のすぐれた絶縁膜の形成方法を提供することで
ある。
上記課題を解決するために、この発明においては、絶
縁層を、各層が絶縁膜からなる多層構造の絶縁膜とする
とともに、その第１層は試料台に供給するRFパワーを小
さく、第２層以降はRFパワーをより大きくして形成しか
つ最終層はプラズマ生成室にArガスを追加供給して形成
する絶縁膜形成方法をとるものとする。
縁層を、各層が絶縁膜からなる多層構造の絶縁膜とする
とともに、その第１層は試料台に供給するRFパワーを小
さく、第２層以降はRFパワーをより大きくして形成しか
つ最終層はプラズマ生成室にArガスを追加供給して形成
する絶縁膜形成方法をとるものとする。
このように、絶縁膜を多層構造とし、その第１層の形
成を比較的低いRFパワーを用いて行うことにより、膜質
が比較的柔らかな，配線に伝わろうとするストレスを緩
和する作用をもつ薄膜が形成されるとともに、膜厚が薄
いことから、第１層がシリコン窒化膜であっても、配線
頂面での膜の横方向張り出しが小さく、配線側壁の膜質
に頂面や溝の底面の膜と比べてさほど差異が生ぜず、側
壁の膜と底面の膜との間に不連続線が生じにくくなる。
また、RFパワーが小さいから、イオン衝撃によるヒロッ
クの発生が困難になる。そして、第２層以降をより高い
RFパワーを用いて形成することにより、緻密性が第２層
以降の層のそれぞれ全面にわたって高い多層絶縁膜が形
成される。また、各層の絶縁膜は、SiO膜,SiN膜あるい
はSiON膜のいずれかを任意に選択して形成することがで
きるから、これらを適宜に組み合わせることにより所望
の特性を有する多層絶縁膜を得ることができる。そし
て、最終層形成時には、プラズマ生成室内にArガスが追
加供給されるから、Arガスイオンの強いエッチング作用
により、最終層の直前までに形成された多層膜の，電界
強度の高い凸部のエッチング速度と成膜速度の割合と、
電界強度の低い凹部のエッチング速度と成膜速度の割合
との間には差が生じ、凸部より膜成長の速い凹部がさき
に埋められながら平坦な膜が形成される。
成を比較的低いRFパワーを用いて行うことにより、膜質
が比較的柔らかな，配線に伝わろうとするストレスを緩
和する作用をもつ薄膜が形成されるとともに、膜厚が薄
いことから、第１層がシリコン窒化膜であっても、配線
頂面での膜の横方向張り出しが小さく、配線側壁の膜質
に頂面や溝の底面の膜と比べてさほど差異が生ぜず、側
壁の膜と底面の膜との間に不連続線が生じにくくなる。
また、RFパワーが小さいから、イオン衝撃によるヒロッ
クの発生が困難になる。そして、第２層以降をより高い
RFパワーを用いて形成することにより、緻密性が第２層
以降の層のそれぞれ全面にわたって高い多層絶縁膜が形
成される。また、各層の絶縁膜は、SiO膜,SiN膜あるい
はSiON膜のいずれかを任意に選択して形成することがで
きるから、これらを適宜に組み合わせることにより所望
の特性を有する多層絶縁膜を得ることができる。そし
て、最終層形成時には、プラズマ生成室内にArガスが追
加供給されるから、Arガスイオンの強いエッチング作用
により、最終層の直前までに形成された多層膜の，電界
強度の高い凸部のエッチング速度と成膜速度の割合と、
電界強度の低い凹部のエッチング速度と成膜速度の割合
との間には差が生じ、凸部より膜成長の速い凹部がさき
に埋められながら平坦な膜が形成される。
このように、絶縁膜を、各層形成時のRFパワーを変え
た多層絶縁膜として形成し、かつ最終層の形成時にArガ
スをプラズマ生成室内に追加供給する絶縁膜形成方法と
することにより、ヒロックの発生や配線の熱的，機械的
断線を防止しながら全体として緻密な膜を形成すること
ができる。そして、段差被膜では、第１層が熱的，機械
的に配線を遮蔽していることから、第２層以降のRFパワ
ーを大きくして均一な膜厚，膜質を得ることができ、つ
づく平坦化では、Arガスの追加供給作業を必要とするの
みであり、全体としてプラズマ生成室に供給するガスの
種類を変えるのみの簡単な作業により、配線のダメージ
を生じさせない良質の絶縁膜を簡易に形成することがで
きる。
た多層絶縁膜として形成し、かつ最終層の形成時にArガ
スをプラズマ生成室内に追加供給する絶縁膜形成方法と
することにより、ヒロックの発生や配線の熱的，機械的
断線を防止しながら全体として緻密な膜を形成すること
ができる。そして、段差被膜では、第１層が熱的，機械
的に配線を遮蔽していることから、第２層以降のRFパワ
ーを大きくして均一な膜厚，膜質を得ることができ、つ
づく平坦化では、Arガスの追加供給作業を必要とするの
みであり、全体としてプラズマ生成室に供給するガスの
種類を変えるのみの簡単な作業により、配線のダメージ
を生じさせない良質の絶縁膜を簡易に形成することがで
きる。
第３図に本発明による絶縁膜形成方法が適用されるEC
RプラズマCVD装置の構成例を示す。この装置は、図示さ
れないマイクロ波源と、マイクロ波源で発振されたマイ
クロ波う伝達する導波管１と、導波管１を通ったマイク
ロ波が導入されるプラズマ生成室５と、導波管１側の大
気圧とプラズマ生成室５側の真空とを隔離する，誘電体
からなるマイクロ波導入窓２と、プラズマ生成室５をほ
ぼ同軸に囲む励磁ソレノイド４と、プラズマ生成室５の
下端部の開口5aを介してプラズマ生成室５と連通する，
内部に被成膜基板９が載置される試料台10を備えた反応
室６と、試料台10の背面側に前記励磁ソレノイド４と同
軸に配されたサブソレノイド11と、試料台10にRFパワー
を供給するRF電源12と、試料台10に供給されるRFパワー
を調整する可変コンデンサ13とを主要構成部材として形
成されている。プラズマ生成室５はマイクロ波の所望共
振モードを形成させる空洞共振器として形成され、第１
ガス導入系３からO2,N2等、膜成分を有するガスを導入
しつつマイクロ波源からマイクロ波を導入するととも
に、励磁ソレノイド４に流す電流を調整して、プラズマ
生成室５内にマイクロ波と共鳴する磁束密度（マイクロ
波の周波数を工業的に用いられる標準周波数2.45GHzと
した場合には875ガウス）を有する磁場領域を形成し、
プラズマ生成室５内に高密度のプラズマを形成する。
RプラズマCVD装置の構成例を示す。この装置は、図示さ
れないマイクロ波源と、マイクロ波源で発振されたマイ
クロ波う伝達する導波管１と、導波管１を通ったマイク
ロ波が導入されるプラズマ生成室５と、導波管１側の大
気圧とプラズマ生成室５側の真空とを隔離する，誘電体
からなるマイクロ波導入窓２と、プラズマ生成室５をほ
ぼ同軸に囲む励磁ソレノイド４と、プラズマ生成室５の
下端部の開口5aを介してプラズマ生成室５と連通する，
内部に被成膜基板９が載置される試料台10を備えた反応
室６と、試料台10の背面側に前記励磁ソレノイド４と同
軸に配されたサブソレノイド11と、試料台10にRFパワー
を供給するRF電源12と、試料台10に供給されるRFパワー
を調整する可変コンデンサ13とを主要構成部材として形
成されている。プラズマ生成室５はマイクロ波の所望共
振モードを形成させる空洞共振器として形成され、第１
ガス導入系３からO2,N2等、膜成分を有するガスを導入
しつつマイクロ波源からマイクロ波を導入するととも
に、励磁ソレノイド４に流す電流を調整して、プラズマ
生成室５内にマイクロ波と共鳴する磁束密度（マイクロ
波の周波数を工業的に用いられる標準周波数2.45GHzと
した場合には875ガウス）を有する磁場領域を形成し、
プラズマ生成室５内に高密度のプラズマを形成する。
このプラズマは、開口5aから、励磁ソレノイド４が形
成する磁力線に沿い、第２ガス導入系７から反応室６内
に導入された，膜成分を有する反応性ガスSiH4（シラ
ン）をプラズマエネルギーで分解しながら試料台方向へ
向かい、励磁ソレノイド４とサブソレノイド11とにより
基板９の近傍に形成されたカスプ磁界領域でプラズマ中
の電子の多くが、カスプ磁界を形成する磁力線に沿って
反応室の周壁方向へ向かい、イオンの多くが電子ととも
にその方向を曲げながら、その大きい慣性で基板９に到
達する。カスプ磁界の形状から、イオンの移動方向の曲
がりは基板の軸線近傍ほど大きく周縁側で小さいから、
基板に到達するイオン密度の面内分布は、サブソレノイ
ド11のない，励磁ソレノイド４のみによる発散磁界に沿
うプラズマ移動時と比べて大きく平均化され、基板上に
均一な膜厚分布を得ることができる。以下、このように
構成されたECRプラズマCVD装置を用い、配線による基板
上の凹凸表面に平坦な絶縁膜を本発明の絶縁膜形成方法
により形成する際の、この方法の一実施例を説明する。
なお、本発明による多層絶縁膜は、各層がそれぞれSiO
膜,SiN膜あるいはSiNO膜のいずれかの絶縁膜として形成
されるとともに、互いに接する２層は異なる組成である
ことを要しないものとしている。
成する磁力線に沿い、第２ガス導入系７から反応室６内
に導入された，膜成分を有する反応性ガスSiH4（シラ
ン）をプラズマエネルギーで分解しながら試料台方向へ
向かい、励磁ソレノイド４とサブソレノイド11とにより
基板９の近傍に形成されたカスプ磁界領域でプラズマ中
の電子の多くが、カスプ磁界を形成する磁力線に沿って
反応室の周壁方向へ向かい、イオンの多くが電子ととも
にその方向を曲げながら、その大きい慣性で基板９に到
達する。カスプ磁界の形状から、イオンの移動方向の曲
がりは基板の軸線近傍ほど大きく周縁側で小さいから、
基板に到達するイオン密度の面内分布は、サブソレノイ
ド11のない，励磁ソレノイド４のみによる発散磁界に沿
うプラズマ移動時と比べて大きく平均化され、基板上に
均一な膜厚分布を得ることができる。以下、このように
構成されたECRプラズマCVD装置を用い、配線による基板
上の凹凸表面に平坦な絶縁膜を本発明の絶縁膜形成方法
により形成する際の、この方法の一実施例を説明する。
なお、本発明による多層絶縁膜は、各層がそれぞれSiO
膜,SiN膜あるいはSiNO膜のいずれかの絶縁膜として形成
されるとともに、互いに接する２層は異なる組成である
ことを要しないものとしている。
第１図は本発明の第１の実施例として、本発明の絶縁
膜形成方法による絶縁膜形成の工程を、絶縁膜を構成す
る各層の絶縁膜が異なる組成を有する場合について示す
ものである。絶縁膜は３層構造として、成膜条件を次の
通りとした。
膜形成方法による絶縁膜形成の工程を、絶縁膜を構成す
る各層の絶縁膜が異なる組成を有する場合について示す
ものである。絶縁膜は３層構造として、成膜条件を次の
通りとした。
（１）第１層膜15形成時のRFパワーを０〜200Wとし、膜
厚を1000Å〜2000Åとする。
厚を1000Å〜2000Åとする。
（２）第２層膜16形成時のRFパワーを400〜750Wとす
る。
る。
（３）第３層膜17形成時のRFパワーを400〜750Wとする
とともに、プラズマ生成室にArガスを10〜100SCCM（標
準状態に換算したときのcc/min）の流量で追加供給す
る。
とともに、プラズマ生成室にArガスを10〜100SCCM（標
準状態に換算したときのcc/min）の流量で追加供給す
る。
上記各項共通に、 （ａ）マイクロ波パワーを300〜1400Wとする。
（ｂ）装置内ガス内圧を５×10-3〜１×10-4Torrとす
る。
る。
（ｃ）ガス流量比をSiH4/O2＝0.3〜0.8 SiH4/N2＝0.5〜1.2 SiH4/O2＋N2＝0.3〜1.0 とする。
上記成膜条件で絶縁膜を形成すると、第１層を構成す
る絶縁間は０〜200Wの低RFパワーを用いて形成されるか
ら、O2プラズマやN2プラズマの有する配線パターン表面
の活性化とクリーニング効果とを維持しつつ、プラズマ
中のイオンによるイオン衝撃に基づく配線パターン表面
のヒロック形成や配線の熱的断線が防止され、また膜質
が柔らかで、ストレスマイグレーションを緩和する作用
を有し、第２層以降に形成される緻密な膜からのストレ
ス伝達が生じた場合にも、配線を機械的断線から守るこ
とができる。また、膜厚が薄いから、配線頂面に堆積し
た膜の横方向張り出しが小さく、配線側壁の膜は溝底面
の膜とさほど差異のない膜質を有し、両者の間には不連
続線が発生しにくくなり、以後のエッチング時の配線侵
蝕が起こりにくくなる。
る絶縁間は０〜200Wの低RFパワーを用いて形成されるか
ら、O2プラズマやN2プラズマの有する配線パターン表面
の活性化とクリーニング効果とを維持しつつ、プラズマ
中のイオンによるイオン衝撃に基づく配線パターン表面
のヒロック形成や配線の熱的断線が防止され、また膜質
が柔らかで、ストレスマイグレーションを緩和する作用
を有し、第２層以降に形成される緻密な膜からのストレ
ス伝達が生じた場合にも、配線を機械的断線から守るこ
とができる。また、膜厚が薄いから、配線頂面に堆積し
た膜の横方向張り出しが小さく、配線側壁の膜は溝底面
の膜とさほど差異のない膜質を有し、両者の間には不連
続線が発生しにくくなり、以後のエッチング時の配線侵
蝕が起こりにくくなる。
第２層はRFパワーを大きくして形成されるから、緻密
な，所望の特性を有する，膜厚，膜質の均一な絶縁膜と
して形成される。
な，所望の特性を有する，膜厚，膜質の均一な絶縁膜と
して形成される。
第３層はRFパワーを大きくするとともに、プラズマ生
成質にArガスを追加供給して形成されるから、Arプラズ
マの強いエッチング作用により、第１図（ｃ）のよう
に、電界強度の強い配線頂面端部に面してテーパ状に第
２層をエッチングしながら成膜が進行する。このとき溝
底面の電界強度は配線頂面より小さいから膜の成長速度
が頂面より速く、RFパワーを適宜の大きさに制御するこ
とより、溝を埋めながら平坦な膜を形成することができ
る。
成質にArガスを追加供給して形成されるから、Arプラズ
マの強いエッチング作用により、第１図（ｃ）のよう
に、電界強度の強い配線頂面端部に面してテーパ状に第
２層をエッチングしながら成膜が進行する。このとき溝
底面の電界強度は配線頂面より小さいから膜の成長速度
が頂面より速く、RFパワーを適宜の大きさに制御するこ
とより、溝を埋めながら平坦な膜を形成することができ
る。
第２図は、第１図の場合と同一成膜条件とし、各層を
同一組成の膜とした場合の絶縁膜の構造を示すものであ
り、同図（ａ）は２層形成後の絶縁膜20の段差被膜の断
面を、また同図（ｃ）は段差被膜の頂面端部をエッチン
グしながら段差被膜の溝を埋めて平坦化した絶縁膜21の
断面を示す。
同一組成の膜とした場合の絶縁膜の構造を示すものであ
り、同図（ａ）は２層形成後の絶縁膜20の段差被膜の断
面を、また同図（ｃ）は段差被膜の頂面端部をエッチン
グしながら段差被膜の溝を埋めて平坦化した絶縁膜21の
断面を示す。
以上に述べたように、本発明においては、基板上の配
線による凹凸表面に形成する平坦な絶縁膜を、各層が絶
縁膜からなる多層構造の絶縁膜とするとともに、その第
１層は試料台に供給するRFパワーを小さく、第２層以降
はRFパワーをより大きくして形成しかつ最終層はプラズ
マ生成室にArガスを追加供給して形成する絶縁膜形成方
法で形成することとしたので、配線表面のヒロック形
成，配線の熱的，機械的な断線を防止しながら緻密な膜
を、プラズマ生成室に導入するガスの種類を順に変える
のみの単純な作業で形成させることができる。また、第
２層以降の高RFパワーにより膜厚，膜室の均一な段差被
膜が可能になるとともに、段差被膜につづく平坦化を、
プラズマ生成室にArガスを追加供給し、Arガスイオンの
強いエッチング作用と、凹凸表面の電界の差によるエッ
チング速度の差とを利用して行うようにしたので、工程
の複雑化を招くことなく配線の幅と比べて深さが深い高
アスペクト比の溝の埋め込みや平坦化が可能になった。
線による凹凸表面に形成する平坦な絶縁膜を、各層が絶
縁膜からなる多層構造の絶縁膜とするとともに、その第
１層は試料台に供給するRFパワーを小さく、第２層以降
はRFパワーをより大きくして形成しかつ最終層はプラズ
マ生成室にArガスを追加供給して形成する絶縁膜形成方
法で形成することとしたので、配線表面のヒロック形
成，配線の熱的，機械的な断線を防止しながら緻密な膜
を、プラズマ生成室に導入するガスの種類を順に変える
のみの単純な作業で形成させることができる。また、第
２層以降の高RFパワーにより膜厚，膜室の均一な段差被
膜が可能になるとともに、段差被膜につづく平坦化を、
プラズマ生成室にArガスを追加供給し、Arガスイオンの
強いエッチング作用と、凹凸表面の電界の差によるエッ
チング速度の差とを利用して行うようにしたので、工程
の複雑化を招くことなく配線の幅と比べて深さが深い高
アスペクト比の溝の埋め込みや平坦化が可能になった。
第１図は本発明の絶縁膜形成方法による絶縁膜形成の工
程を、絶縁膜を構成する各層絶縁膜が異なる組成を有す
る場合について示す説明図、第２図は本発明の絶縁膜形
成方法による絶縁膜形成の工程を、絶縁膜を構成する各
層絶縁膜が同一組成を有する場合につき、段差被膜完了
の段階（同図（ａ））と平坦化完了の段階（同図
（ｂ））とで示す説明図、第３図は本発明の絶縁膜形成
方法が適用されるECRプラズマCVD装置の構成例を示す縦
断面図、第４図は従来の絶縁膜形成方法を、絶縁膜をSi
N膜とした場合の段差被膜完了の段階（同図（ａ））と
平坦化途上の段階（同図（ｂ））とで示す説明図であ
る。 4:励磁ソレノイド、5:プラズマ生成室、6:反応室、9:基
板、10:試料台、12:RF電源、15:第１層膜（第１層）、1
6:第２層膜（第２層）、17:第３層膜（最終層）、21:絶
縁膜、22:配線。
程を、絶縁膜を構成する各層絶縁膜が異なる組成を有す
る場合について示す説明図、第２図は本発明の絶縁膜形
成方法による絶縁膜形成の工程を、絶縁膜を構成する各
層絶縁膜が同一組成を有する場合につき、段差被膜完了
の段階（同図（ａ））と平坦化完了の段階（同図
（ｂ））とで示す説明図、第３図は本発明の絶縁膜形成
方法が適用されるECRプラズマCVD装置の構成例を示す縦
断面図、第４図は従来の絶縁膜形成方法を、絶縁膜をSi
N膜とした場合の段差被膜完了の段階（同図（ａ））と
平坦化途上の段階（同図（ｂ））とで示す説明図であ
る。 4:励磁ソレノイド、5:プラズマ生成室、6:反応室、9:基
板、10:試料台、12:RF電源、15:第１層膜（第１層）、1
6:第２層膜（第２層）、17:第３層膜（最終層）、21:絶
縁膜、22:配線。
Claims (1)
- 【請求項１】マイクロ波が導入されるとともに励磁ソレ
ノイドによりほぼ同軸に包囲され、導入されたガスをマ
イクロ波と励磁ソレノイドが作る磁界との共鳴効果によ
りプラズマ化するプラズマ生成室と、該プラズマ生成室
と連通し内部に基板が載置される試料台を備えた反応室
と、該試料台にRFパワーを供給するRF電源とを備えたEC
RプラズマCVD装置を用い、試料台にRFパワーを供給しつ
つ反応室に導入された反応性ガスを前記プラズマ室から
励磁ソレノイドが作る磁力線に沿って反応室へ移動する
プラズマで活性化して、基板表面の配線等による凹凸表
面に平坦な絶縁膜を形成する際の該絶縁膜の形成方法で
あって、該絶縁膜を、各層が絶縁膜からなる多層構造の
絶縁膜とするとともに、その第１層は試料台に供給する
RFパワーを小さく、第２層以降はRFパワーをより大きく
して形成しかつ最終層はプラズマ生成室にArガスを追加
供給して形成することを特徴とする絶縁膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13070390A JP2819774B2 (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 絶縁膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13070390A JP2819774B2 (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 絶縁膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0425128A JPH0425128A (ja) | 1992-01-28 |
| JP2819774B2 true JP2819774B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=15040603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13070390A Expired - Fee Related JP2819774B2 (ja) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | 絶縁膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2819774B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8183109B2 (en) | 2006-01-26 | 2012-05-22 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2704575B2 (ja) * | 1992-04-20 | 1998-01-26 | 日本電信電話株式会社 | 容量素子の製造方法 |
| JP2707017B2 (ja) * | 1992-04-20 | 1998-01-28 | 日本電信電話株式会社 | 容量素子 |
-
1990
- 1990-05-21 JP JP13070390A patent/JP2819774B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8183109B2 (en) | 2006-01-26 | 2012-05-22 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0425128A (ja) | 1992-01-28 |
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Legal Events
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