JP2945217B2 - 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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の製造方
法に関し、より詳しくは、有機ソースとオゾンとを常圧
下で反応させる化学気相成長法(常圧ＣＶＤ法)に関す
る。
法に関し、より詳しくは、有機ソースとオゾンとを常圧
下で反応させる化学気相成長法(常圧ＣＶＤ法)に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】最近、半導体素子の高密度化,高集積化
に伴って多層配線を形成する必要から、層間絶縁膜形成
法として、低温(４００℃程度)で成膜ができ、かつ、優
れた埋め込み平坦性を示すＴＥＯＳ(テトラ・エトキシ
・シラン)−Ｏ3(オゾン)系常圧ＣＶＤ法が有望視されて
いる。ＴＥＯＳ−Ｏ3系常圧ＣＶＤ法は、ＴＥＯＳ(例え
ばＮ2ガスでバブリングしたもの)とＯ3(Ｏ2をキャリア
ガスとする)とを所定温度に保持した基板に導き、常圧
下で化学反応させて、上記基板にシリコン酸化膜を成長
させる方法である。
に伴って多層配線を形成する必要から、層間絶縁膜形成
法として、低温(４００℃程度)で成膜ができ、かつ、優
れた埋め込み平坦性を示すＴＥＯＳ(テトラ・エトキシ
・シラン)−Ｏ3(オゾン)系常圧ＣＶＤ法が有望視されて
いる。ＴＥＯＳ−Ｏ3系常圧ＣＶＤ法は、ＴＥＯＳ(例え
ばＮ2ガスでバブリングしたもの)とＯ3(Ｏ2をキャリア
ガスとする)とを所定温度に保持した基板に導き、常圧
下で化学反応させて、上記基板にシリコン酸化膜を成長
させる方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のＴＥＯＳ−Ｏ3系常圧ＣＶＤ法では、成長した膜中
に水分換算で１〜３wt.％の水素が含まれる(Ｓi−ＯＨ
の状態で存在する)ため、膜質が劣化したり、多層配線
間のオーミック接触が妨げられたりして、半導体素子の
信頼性が損なわれるという問題がある。なお、上記水素
は、温度７００℃以上の熱処理を行うことによってある
程度低減することができるが、金属配線層の間に設けら
れる層間絶縁膜を形成する場合は、金属の信頼性を維持
する観点から、そのような高温の熱処理を実施すること
ができない。
来のＴＥＯＳ−Ｏ3系常圧ＣＶＤ法では、成長した膜中
に水分換算で１〜３wt.％の水素が含まれる(Ｓi−ＯＨ
の状態で存在する)ため、膜質が劣化したり、多層配線
間のオーミック接触が妨げられたりして、半導体素子の
信頼性が損なわれるという問題がある。なお、上記水素
は、温度７００℃以上の熱処理を行うことによってある
程度低減することができるが、金属配線層の間に設けら
れる層間絶縁膜を形成する場合は、金属の信頼性を維持
する観点から、そのような高温の熱処理を実施すること
ができない。
【０００４】そこで、この発明の目的は、低温で成膜で
き、優れた埋め込み平坦性を示し、しかも、良好な膜質
の層間絶縁膜を形成できる半導体装置の製造方法を提供
することにある。
き、優れた埋め込み平坦性を示し、しかも、良好な膜質
の層間絶縁膜を形成できる半導体装置の製造方法を提供
することにある。
【０００５】
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の半導体装置の製造方法は、組成に
Ｓiを含む有機ソースとＯ3とを基板に導き、上記有機ソ
ースとＯ3とを常圧下で化学反応させて、上記基板にシ
リコン酸化膜を成長させる半導体装置の製造方法におい
て、上記有機ソースに、組成に窒素を含むソース(以
下、「窒素ソース」という。)である ヘプタメチルジシラ
ザン(化学式(ＣＨ3)3ＳiＮ(ＣＨ3)Ｓi(ＣＨ3)3)を添加
して成長を行うことを特徴としている。
め、請求項１に記載の半導体装置の製造方法は、組成に
Ｓiを含む有機ソースとＯ3とを基板に導き、上記有機ソ
ースとＯ3とを常圧下で化学反応させて、上記基板にシ
リコン酸化膜を成長させる半導体装置の製造方法におい
て、上記有機ソースに、組成に窒素を含むソース(以
下、「窒素ソース」という。)である ヘプタメチルジシラ
ザン(化学式(ＣＨ3)3ＳiＮ(ＣＨ3)Ｓi(ＣＨ3)3)を添加
して成長を行うことを特徴としている。
【０００７】また、請求項２に記載の半導体装置の製造
方法は、組成にＳiを含む有機ソースとＯ3とを基板に導
き、上記有機ソースとＯ3とを常圧下で化学反応させ
て、上記基板にシリコン酸化膜を成長させる半導体装置
の製造方法において、上記有機ソースに、窒素ソースで
あるＮ,Ｏ−ビス・トリメチルシリル・アセトアミド(化
学式(ＣＨ3)Ｃ(ＯＳi(ＣＨ3)3)(ＮＳi(ＣＨ3)3))を添加
して成長を行うことを特徴としている。
方法は、組成にＳiを含む有機ソースとＯ3とを基板に導
き、上記有機ソースとＯ3とを常圧下で化学反応させ
て、上記基板にシリコン酸化膜を成長させる半導体装置
の製造方法において、上記有機ソースに、窒素ソースで
あるＮ,Ｏ−ビス・トリメチルシリル・アセトアミド(化
学式(ＣＨ3)Ｃ(ＯＳi(ＣＨ3)3)(ＮＳi(ＣＨ3)3))を添加
して成長を行うことを特徴としている。
【０００８】また、請求項３に記載の半導体装置の製造
方法は、組成にＳiを含む有機ソースとＯ3とを基板に導
き、上記有機ソースとＯ3とを常圧下で化学反応させ
て、上記基板にシリコン酸化膜を成長させる半導体装置
の製造方法において、上記有機ソースに、窒素ソースで
あるトリ・ジメチルアミノ・シラン(化学式((ＣＨ3)
2Ｎ)3ＳiＮ)を添加して成長を行うことを特徴としてい
る。
方法は、組成にＳiを含む有機ソースとＯ3とを基板に導
き、上記有機ソースとＯ3とを常圧下で化学反応させ
て、上記基板にシリコン酸化膜を成長させる半導体装置
の製造方法において、上記有機ソースに、窒素ソースで
あるトリ・ジメチルアミノ・シラン(化学式((ＣＨ3)
2Ｎ)3ＳiＮ)を添加して成長を行うことを特徴としてい
る。
【０００９】
【作用】膜中に取り込まれようとするＯＨ基は、窒素ソ
ースに含まれる窒素Ｎによって置換される。すなわち、
Ｓi−ＯＨに代わってＳi−Ｎが形成され、水素はＨ2の
形で雰囲気中へ逃げる。したがって、膜中の水分量が減
少して膜質が良好なものとなる。なお、この発明の半導
体装置の製造方法は、有機ソース−Ｏ3系常圧ＣＶＤ法
に属する。したがって、上記従来のＴＥＯＳ−Ｏ3系常
圧ＣＶＤ法と同様に、低温で成膜でき、優れた埋め込み
平坦性を示すことができる。
ースに含まれる窒素Ｎによって置換される。すなわち、
Ｓi−ＯＨに代わってＳi−Ｎが形成され、水素はＨ2の
形で雰囲気中へ逃げる。したがって、膜中の水分量が減
少して膜質が良好なものとなる。なお、この発明の半導
体装置の製造方法は、有機ソース−Ｏ3系常圧ＣＶＤ法
に属する。したがって、上記従来のＴＥＯＳ−Ｏ3系常
圧ＣＶＤ法と同様に、低温で成膜でき、優れた埋め込み
平坦性を示すことができる。
【００１０】また、上記窒素ソースがヘプタメチルジシ
ラザン,Ｎ,Ｏ−ビス・トリメチルシリル・アセトアミド
またはトリ・ジメチルアミノ・シランである場合、図２
に示すように、蒸気圧がＴＥＯＳと略等しいので、ＴＥ
ＯＳソース(有機ソース)系に添加することが、バブリン
グによって簡単になされる。また、後述するように、成
長するシリコン酸化膜中から炭素を取り除く効果もあ
る。
ラザン,Ｎ,Ｏ−ビス・トリメチルシリル・アセトアミド
またはトリ・ジメチルアミノ・シランである場合、図２
に示すように、蒸気圧がＴＥＯＳと略等しいので、ＴＥ
ＯＳソース(有機ソース)系に添加することが、バブリン
グによって簡単になされる。また、後述するように、成
長するシリコン酸化膜中から炭素を取り除く効果もあ
る。
【００１１】
【実施例】以下、この発明の半導体装置の製造方法を実
施例により詳細に説明する。
施例により詳細に説明する。
【００１２】図１は、この発明によりシリコン酸化膜を
成長するためのＴＥＯＳ−Ｏ3系常圧ＣＶＤ装置を示し
ている。この装置は、基板１を所定の温度に保持できる
ヒータ２と、上記基板１に面し、カバー４に覆われたデ
スパージョン・ヘッド３を備えている。上記デスパージ
ョン・ヘッド３の基板側３aに、ガスを噴出できるスリ
ット３１,３２が交互に設けられている。ヘッド３の下
部３bでは、スリット３１に対して有機ソースを導入す
るガス系２１が接続される一方、スリット３２に対して
Ｏ3およびＯ2ガスを導入するガス系２２が接続されてい
る。上記ガス系２１は、キャリアＮ2系２１aと、ＴＥＯ
Ｓソース系２１bと、窒素ソース系２１cとが合流したも
のである。キャリアＮ2系２１aは、マスフローコントロ
ーラ９を有し、キャリアＮ2ガスを所定の流量でヘッド
３へ供給する。ＴＥＯＳソース系２１bは、マスフロー
コントローラ１０と、ＴＥＯＳソース１６を溜めたソー
ス容器６とを有し、ＴＥＯＳソース１６を所定流量のＮ
2ガスでバブリングしてヘッド３へ供給する。窒素ソー
ス系２１cは、マスフローコントローラ１１と、窒素ソ
ース１７を溜めたソース容器７とを有し、窒素ソース１
７を所定流量のＮ2ガスでバブリングしてヘッド３へ供
給する。ここで、窒素ソース１７としては、蒸気圧がＴ
ＥＯＳに近いヘプタメチルジシラザン(化学式(ＣＨ3)3
ＳiＮ(ＣＨ3)Ｓi(ＣＨ3)3)、Ｎ,Ｏ−ビス・トリメチル
シリル・アセトアミド(化学式(ＣＨ3)Ｃ(ＯＳi(Ｃ
Ｈ3)3)(ＮＳi(ＣＨ3)3))、トリ・ジメチルアミノ・シラ
ン(化学式((ＣＨ3)2Ｎ)3ＳiＮ)などを使用する。一方、
ガス系２２は、マスフローコントローラ８と、オゾン発
生装置５とを有し、Ｏ3およびＯ2ガスを所定の流量,比
率でヘッド３へ供給する。
成長するためのＴＥＯＳ−Ｏ3系常圧ＣＶＤ装置を示し
ている。この装置は、基板１を所定の温度に保持できる
ヒータ２と、上記基板１に面し、カバー４に覆われたデ
スパージョン・ヘッド３を備えている。上記デスパージ
ョン・ヘッド３の基板側３aに、ガスを噴出できるスリ
ット３１,３２が交互に設けられている。ヘッド３の下
部３bでは、スリット３１に対して有機ソースを導入す
るガス系２１が接続される一方、スリット３２に対して
Ｏ3およびＯ2ガスを導入するガス系２２が接続されてい
る。上記ガス系２１は、キャリアＮ2系２１aと、ＴＥＯ
Ｓソース系２１bと、窒素ソース系２１cとが合流したも
のである。キャリアＮ2系２１aは、マスフローコントロ
ーラ９を有し、キャリアＮ2ガスを所定の流量でヘッド
３へ供給する。ＴＥＯＳソース系２１bは、マスフロー
コントローラ１０と、ＴＥＯＳソース１６を溜めたソー
ス容器６とを有し、ＴＥＯＳソース１６を所定流量のＮ
2ガスでバブリングしてヘッド３へ供給する。窒素ソー
ス系２１cは、マスフローコントローラ１１と、窒素ソ
ース１７を溜めたソース容器７とを有し、窒素ソース１
７を所定流量のＮ2ガスでバブリングしてヘッド３へ供
給する。ここで、窒素ソース１７としては、蒸気圧がＴ
ＥＯＳに近いヘプタメチルジシラザン(化学式(ＣＨ3)3
ＳiＮ(ＣＨ3)Ｓi(ＣＨ3)3)、Ｎ,Ｏ−ビス・トリメチル
シリル・アセトアミド(化学式(ＣＨ3)Ｃ(ＯＳi(Ｃ
Ｈ3)3)(ＮＳi(ＣＨ3)3))、トリ・ジメチルアミノ・シラ
ン(化学式((ＣＨ3)2Ｎ)3ＳiＮ)などを使用する。一方、
ガス系２２は、マスフローコントローラ８と、オゾン発
生装置５とを有し、Ｏ3およびＯ2ガスを所定の流量,比
率でヘッド３へ供給する。
【００１３】実際に成長を行う場合、ヒータ２によって
基板１の温度を４００℃に設定し、ＴＥＯＳソース１
６,窒素ソース１７の温度をそれぞれ６５℃に保つ。マ
スフローコントローラ９,１０,１１によって、キャリア
Ｎ2ガスの流量を１８リットル／min.、ＴＥＯＳソース
１６をバブリングするＮ2ガスの流量を１.８〜２.２リ
ットル／min.、窒素ソース１７をバブリングするＮ2ガ
スの流量を０.１〜２.０リットル／min.にそれぞれ設定
する。また、マスフローコントローラ８によってＯ2ガ
スの流量を７.５リットル／min.に設定し、オゾン発生
装置５によってＯ2ガス中のＯ3を５wt.％に設定する。
このような成長条件で、基板１を図１において左右方向
に移動させつつ、スリット３１,３２を通して各ガスを
基板１に導いてシリコン酸化膜を成長させる。なお、反
応後のガスはヘッド３とカバー４との隙間３３を通して
排気する。成長時間２分間で、優れた埋め込み特性を示
すシリコン酸化膜を約２０００Åの厚さに成長させるこ
とができた。
基板１の温度を４００℃に設定し、ＴＥＯＳソース１
６,窒素ソース１７の温度をそれぞれ６５℃に保つ。マ
スフローコントローラ９,１０,１１によって、キャリア
Ｎ2ガスの流量を１８リットル／min.、ＴＥＯＳソース
１６をバブリングするＮ2ガスの流量を１.８〜２.２リ
ットル／min.、窒素ソース１７をバブリングするＮ2ガ
スの流量を０.１〜２.０リットル／min.にそれぞれ設定
する。また、マスフローコントローラ８によってＯ2ガ
スの流量を７.５リットル／min.に設定し、オゾン発生
装置５によってＯ2ガス中のＯ3を５wt.％に設定する。
このような成長条件で、基板１を図１において左右方向
に移動させつつ、スリット３１,３２を通して各ガスを
基板１に導いてシリコン酸化膜を成長させる。なお、反
応後のガスはヘッド３とカバー４との隙間３３を通して
排気する。成長時間２分間で、優れた埋め込み特性を示
すシリコン酸化膜を約２０００Åの厚さに成長させるこ
とができた。
【００１４】実際に、成長した膜を評価したところ、表
１に示すように、窒素ソース１７を添加した場合は、膜
中の水分量が０.１wt.％以下であり、従来(水分量１〜
３wt.％)に比して膜質を大幅に改善することができた。
また、窒素ソース１７としてヘプタメチルジシラザン、
Ｎ,Ｏ−ビス・トリメチルシリル・アセトアミド、トリ
・ジメチルアミノ・シランを用いた場合は、それぞれ膜
中の炭素濃度を１０18atm／cm3以下、すなわち、窒素ソ
ースを添加しないときのレベルにすることができた。こ
れは、これらのソースの蒸気圧がいずれもＴＥＯＳの蒸
気圧に近く(図２参照)、反応性が高いからだと考えられ
る。これに対して、窒素ソース１７として蒸気圧が低い
ヘキサメチルジシラザン(化学式(ＣＨ3)3Ｓi−(ＮＨ)−
Ｓi(ＣＨ3)3)を用いた場合は、膜中の炭素濃度が１０20
atm／cm3以下にしかならなかった。
１に示すように、窒素ソース１７を添加した場合は、膜
中の水分量が０.１wt.％以下であり、従来(水分量１〜
３wt.％)に比して膜質を大幅に改善することができた。
また、窒素ソース１７としてヘプタメチルジシラザン、
Ｎ,Ｏ−ビス・トリメチルシリル・アセトアミド、トリ
・ジメチルアミノ・シランを用いた場合は、それぞれ膜
中の炭素濃度を１０18atm／cm3以下、すなわち、窒素ソ
ースを添加しないときのレベルにすることができた。こ
れは、これらのソースの蒸気圧がいずれもＴＥＯＳの蒸
気圧に近く(図２参照)、反応性が高いからだと考えられ
る。これに対して、窒素ソース１７として蒸気圧が低い
ヘキサメチルジシラザン(化学式(ＣＨ3)3Ｓi−(ＮＨ)−
Ｓi(ＣＨ3)3)を用いた場合は、膜中の炭素濃度が１０20
atm／cm3以下にしかならなかった。
【表１】
【００１５】
【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の半
導体装置の製造方法は、有機ソース−Ｏ3系常圧ＣＶＤ
法において、有機ソースに対して窒素ソース、すなわち
組成に窒素を含むソースを添加して成長を行うので、低
温で成膜でき、優れた埋め込み平坦性を示し、しかも、
水分量が少ない良好な膜質の層間絶縁膜を形成すること
ができる。
導体装置の製造方法は、有機ソース−Ｏ3系常圧ＣＶＤ
法において、有機ソースに対して窒素ソース、すなわち
組成に窒素を含むソースを添加して成長を行うので、低
温で成膜でき、優れた埋め込み平坦性を示し、しかも、
水分量が少ない良好な膜質の層間絶縁膜を形成すること
ができる。
【００１６】また、上記窒素ソースがヘプタメチルジシ
ラザン、Ｎ,Ｏ−ビス・トリメチルシリル・アセトアミ
ドまたはトリ・ジメチルアミノ・シラン(化学式((Ｃ
Ｈ3)2Ｎ)3ＳiＮ)である場合、バブリングによって上記
有機ソースに簡単に添加することができる。しかも、反
応性を高めて膜中の炭素濃度を低減することができ、さ
らに膜質を良好にすることができる。
ラザン、Ｎ,Ｏ−ビス・トリメチルシリル・アセトアミ
ドまたはトリ・ジメチルアミノ・シラン(化学式((Ｃ
Ｈ3)2Ｎ)3ＳiＮ)である場合、バブリングによって上記
有機ソースに簡単に添加することができる。しかも、反
応性を高めて膜中の炭素濃度を低減することができ、さ
らに膜質を良好にすることができる。
【図１】 この発明によりシリコン酸化膜を成長するの
に用いるＴＥＯＳ−Ｏ3系常圧ＣＶＤ装置を示す図であ
る。
に用いるＴＥＯＳ−Ｏ3系常圧ＣＶＤ装置を示す図であ
る。
【図２】 各窒素ソースの蒸気圧と温度との関係を示す
図である。
図である。
１ 基板 ２ ヒータ ３ デスパージョン・ヘッド ４ カバー ５ オゾン発生装置 ６,７ ソース容器 ８,９,１０,１１ マスフローコントローラ ２１ 有機ソースを導入するガス系 ２１a キャリアＮ2系 ２１b 有機ソース系 ２１c 窒素ソース系 ２２ Ｏ3およびＯ2ガスを導入するガス系
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/316 C23C 16/40 C30B 25/14
Claims (3)
- 【請求項１】 組成にＳiを含む有機ソースとＯ3とを基
板に導き、上記有機ソースとＯ3とを常圧下で化学反応
させて、上記基板にシリコン酸化膜を成長させる半導体
装置の製造方法において、 上記有機ソースに、組成に窒素を含むソースであるヘプ
タメチルジシラザンを添加して成長を行うことを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 組成にＳiを含む有機ソースとＯ3とを基
板に導き、上記有機ソースとＯ3とを常圧下で化学反応
させて、上記基板にシリコン酸化膜を成長させる半導体
装置の製造方法において、 上記有機ソースに、組成に窒素を含むソースであるＮ,
Ｏ−ビス・トリメチルシリル・アセトアミドを添加して
成長を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 組成にＳiを含む有機ソースとＯ3とを基
板に導き、上記有機ソースとＯ3とを常圧下で化学反応
させて、上記基板にシリコン酸化膜を成長させる半導体
装置の製造方法において、 上記有機ソースに、組成に窒素を含むソースであるトリ
・ジメチルアミノ・シランを添加して成長を行うことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/098,927 US5459108A (en) | 1992-10-06 | 1993-07-29 | Normal pressure CVD process for manufacture of a semiconductor device through reaction of a nitrogen containing organic source with ozone |
| KR1019930015075A KR970005678B1 (ko) | 1992-10-06 | 1993-08-03 | 유기 소스와 오존의 반응을 통한 반도체 장치 제조의 상압 cvd법에 있어서의 질소 함유 소스의 추가 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-19818 | 1992-02-05 | ||
| JP1981892 | 1992-02-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05283403A JPH05283403A (ja) | 1993-10-29 |
| JP2945217B2 true JP2945217B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=12009903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26723192A Expired - Fee Related JP2945217B2 (ja) | 1992-02-05 | 1992-10-06 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2945217B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103305808A (zh) * | 2013-06-13 | 2013-09-18 | 林嘉佑 | 二氧化硅薄膜的生产设备及其生产方法 |
-
1992
- 1992-10-06 JP JP26723192A patent/JP2945217B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05283403A (ja) | 1993-10-29 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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