JP3208376B2 - 成膜方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
成膜方法及び半導体装置の製造方法Info
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、成膜方法及び半導
体装置の製造方法に関し、より詳しくは、TEOSとオ
ゾンとを含む混合ガスを用いたCVD法により凹部を有
する被成膜基板上にシリコン酸化膜(NSG膜:Non-dop
ed Silicate Glass )を形成する際に、被成膜基板の表
面依存性を消去してその表面の凹部内にシリコン酸化膜
を埋め込む成膜方法及び半導体装置の製造方法に関す
る。
体装置の製造方法に関し、より詳しくは、TEOSとオ
ゾンとを含む混合ガスを用いたCVD法により凹部を有
する被成膜基板上にシリコン酸化膜(NSG膜:Non-dop
ed Silicate Glass )を形成する際に、被成膜基板の表
面依存性を消去してその表面の凹部内にシリコン酸化膜
を埋め込む成膜方法及び半導体装置の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体デバイスにおいては、微細
化の進展に伴い、配線間の凹部や絶縁素子分離のための
絶縁物を埋め込む凹部等、幅が狭く、かつより深い凹部
が半導体基板の表面に形成されるようになっている。こ
のような半導体装置では、凹部に絶縁膜を埋め込む必要
がある。そのために、O2 中のO3 濃度が1%以上の高
濃度のO3 を含むオゾン含有ガスとTEOS(テトラエ
チルオルソシリケート)を含む混合ガスを用いたCVD
法により、膜質の優れたシリコン酸化膜(以下、High O
3/TEOS SiO2 膜と称する。)を形成して狭い凹部に隙間
なく埋め込む必要がある。
化の進展に伴い、配線間の凹部や絶縁素子分離のための
絶縁物を埋め込む凹部等、幅が狭く、かつより深い凹部
が半導体基板の表面に形成されるようになっている。こ
のような半導体装置では、凹部に絶縁膜を埋め込む必要
がある。そのために、O2 中のO3 濃度が1%以上の高
濃度のO3 を含むオゾン含有ガスとTEOS(テトラエ
チルオルソシリケート)を含む混合ガスを用いたCVD
法により、膜質の優れたシリコン酸化膜(以下、High O
3/TEOS SiO2 膜と称する。)を形成して狭い凹部に隙間
なく埋め込む必要がある。
【0003】しかし、High O3/TEOS SiO2 膜の成膜は、
被成膜基板の表面の性質に敏感であり、成膜の膜質が左
右されやすい。表面依存性による影響は、成膜速度の低
下、成膜の表面荒れ、膜質の低下という形で現れる。従
って、シリコン基板上に成膜するときと同じ成膜速度、
成膜の表面状態及び成膜の膜質等を有するようなHigh O
3/TEOS SiO2 膜を成膜するためには、被成膜基板の表面
に対してHigh O3/TEOS SiO2 膜の成膜が表面依存性の影
響を受けないようにすることが要求される。そのような
表面依存性を消去するために、従来以下のような対策を
施している。
被成膜基板の表面の性質に敏感であり、成膜の膜質が左
右されやすい。表面依存性による影響は、成膜速度の低
下、成膜の表面荒れ、膜質の低下という形で現れる。従
って、シリコン基板上に成膜するときと同じ成膜速度、
成膜の表面状態及び成膜の膜質等を有するようなHigh O
3/TEOS SiO2 膜を成膜するためには、被成膜基板の表面
に対してHigh O3/TEOS SiO2 膜の成膜が表面依存性の影
響を受けないようにすることが要求される。そのような
表面依存性を消去するために、従来以下のような対策を
施している。
【0004】被成膜基板の表面に下地層としてプラズ
マCVD法によりシリコン酸化膜を形成する。これは、
特開平7−211712号公報に開示されている。 被成膜基板の表面をプラズマガスに曝す。これは、特
開平4−94539号公報に開示されている。 被成膜基板の表面に下地層としてO2 中のO3 濃度が
1%以下の低濃度のO 3 を含むオゾン含有ガスとTEO
Sとを含む反応ガスを用いたCVD法によりシリコン酸
化膜(以下、Low O3/TEOS SiO2膜と称する。)を形成す
る。これは、特開平3−198340号公報に開示され
ている。
マCVD法によりシリコン酸化膜を形成する。これは、
特開平7−211712号公報に開示されている。 被成膜基板の表面をプラズマガスに曝す。これは、特
開平4−94539号公報に開示されている。 被成膜基板の表面に下地層としてO2 中のO3 濃度が
1%以下の低濃度のO 3 を含むオゾン含有ガスとTEO
Sとを含む反応ガスを用いたCVD法によりシリコン酸
化膜(以下、Low O3/TEOS SiO2膜と称する。)を形成す
る。これは、特開平3−198340号公報に開示され
ている。
【0005】さらに、上記の方法を組み合わせたもの、
即ち、 被成膜基板の表面に下地層としてO2 中のO3 濃度が
1%以下の低濃度のO 3 を含むオゾン含有ガスとTEO
Sとを含む反応ガスを用いたCVD法によりLow O3/TEO
S SiO2膜を形成し、次いでそのLow O3/TEOS SiO2膜をプ
ラズマガスに曝す。
即ち、 被成膜基板の表面に下地層としてO2 中のO3 濃度が
1%以下の低濃度のO 3 を含むオゾン含有ガスとTEO
Sとを含む反応ガスを用いたCVD法によりLow O3/TEO
S SiO2膜を形成し、次いでそのLow O3/TEOS SiO2膜をプ
ラズマガスに曝す。
【0006】被成膜基板の表面に下地層としてO2 中
のO3 濃度が1%以上の高濃度のO 3 を含むオゾン含有
ガスとTEOSとを含む反応ガスを用いたCVD法によ
りHigh O3/TEOS SiO2 膜を形成し、そのHigh O3/TEOS S
iO2 膜をTEOS蒸気に曝す。 その他、被成膜基板の表面依存性を消去する方法は、特
開平7−66131号公報等に開示されている。
のO3 濃度が1%以上の高濃度のO 3 を含むオゾン含有
ガスとTEOSとを含む反応ガスを用いたCVD法によ
りHigh O3/TEOS SiO2 膜を形成し、そのHigh O3/TEOS S
iO2 膜をTEOS蒸気に曝す。 その他、被成膜基板の表面依存性を消去する方法は、特
開平7−66131号公報等に開示されている。
【0007】このような方法により、成膜が被成膜基板
の表面に依存せず、十分な流動性を有するO3/TEOS SiO2
膜を形成することができる。
の表面に依存せず、十分な流動性を有するO3/TEOS SiO2
膜を形成することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
表面依存性の消去方法では、以下のような問題がある。
即ち、上記項の被成膜基板の表面に下地層としてプラ
ズマCVD法によりシリコン酸化膜を形成する方法で
は、プラズマCVD法によるシリコン酸化膜はステップ
カバレージがあまりよくないため、幅が狭く、かつ深い
凹部を埋めるためには適当でない。
表面依存性の消去方法では、以下のような問題がある。
即ち、上記項の被成膜基板の表面に下地層としてプラ
ズマCVD法によりシリコン酸化膜を形成する方法で
は、プラズマCVD法によるシリコン酸化膜はステップ
カバレージがあまりよくないため、幅が狭く、かつ深い
凹部を埋めるためには適当でない。
【0009】また、上記項の被成膜基板の表面をプラ
ズマガスに曝す方法では、プラズマ装置が必要であるた
め装置が大がかりになり、またコスト高を招くこと、プ
ラズマによって幅が狭く、深い凹部の底まで改質できる
か否か疑問があること等がある。さらに、項の方法で
は、Low O3/TEOS SiO2膜の膜厚が少なくとも50nm以
上必要であり、幅が狭く、かつ深い凹部への埋め込みに
は適していない。
ズマガスに曝す方法では、プラズマ装置が必要であるた
め装置が大がかりになり、またコスト高を招くこと、プ
ラズマによって幅が狭く、深い凹部の底まで改質できる
か否か疑問があること等がある。さらに、項の方法で
は、Low O3/TEOS SiO2膜の膜厚が少なくとも50nm以
上必要であり、幅が狭く、かつ深い凹部への埋め込みに
は適していない。
【0010】また、項及び項についてもそれぞれ
項及び項と同じような問題がある。本発明は、上記の
従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、被成膜
基板に対する成膜の表面依存性を確実に消去して膜質の
優れた絶縁膜を形成するとともに、幅が狭く、かつ深い
凹部を有する被成膜基板の凹部内に隙間なく絶縁膜を埋
め込むことが可能な成膜方法及び半導体装置の製造方法
を提供するものである。
項及び項と同じような問題がある。本発明は、上記の
従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、被成膜
基板に対する成膜の表面依存性を確実に消去して膜質の
優れた絶縁膜を形成するとともに、幅が狭く、かつ深い
凹部を有する被成膜基板の凹部内に隙間なく絶縁膜を埋
め込むことが可能な成膜方法及び半導体装置の製造方法
を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1に係る発明は、成膜方法に係り、被成膜基
板の表面に下地層としてリン含有絶縁膜を化学気相成長
法により形成する工程と、前記リン含有絶縁膜の表面を
大気に曝すこと、又は前記リン含有絶縁膜を加熱しつ
つ、前記リン含有絶縁膜の表面を水蒸気に曝すことの何
れか一方を行う工程と、オゾン含有ガスとシリコン含有
ガスを含む混合ガスを用いた化学気相成長法により前記
リン含有絶縁膜上にシリコン含有絶縁膜を形成する工程
とを有することを特徴としている。
め、請求項1に係る発明は、成膜方法に係り、被成膜基
板の表面に下地層としてリン含有絶縁膜を化学気相成長
法により形成する工程と、前記リン含有絶縁膜の表面を
大気に曝すこと、又は前記リン含有絶縁膜を加熱しつ
つ、前記リン含有絶縁膜の表面を水蒸気に曝すことの何
れか一方を行う工程と、オゾン含有ガスとシリコン含有
ガスを含む混合ガスを用いた化学気相成長法により前記
リン含有絶縁膜上にシリコン含有絶縁膜を形成する工程
とを有することを特徴としている。
【0012】請求項2記載の発明は、請求項1記載の成
膜方法に係り、前記リン含有絶縁膜を形成する際に第1
のガス放出手段によりオゾン含有ガスとシリコン含有ガ
スとリン含有ガスとを放出し、前記シリコン含有絶縁膜
を形成する際に前記第1のガス放出手段と異なる第2の
ガス放出手段によりオゾン含有ガスとシリコン含有ガス
とを放出することを特徴としている。
膜方法に係り、前記リン含有絶縁膜を形成する際に第1
のガス放出手段によりオゾン含有ガスとシリコン含有ガ
スとリン含有ガスとを放出し、前記シリコン含有絶縁膜
を形成する際に前記第1のガス放出手段と異なる第2の
ガス放出手段によりオゾン含有ガスとシリコン含有ガス
とを放出することを特徴としている。
【0013】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の成膜方法に係り、成膜された前記リン含有絶縁膜の
膜厚は10nm以上、100nm以下であることを特徴
としている。
載の成膜方法に係り、成膜された前記リン含有絶縁膜の
膜厚は10nm以上、100nm以下であることを特徴
としている。
【0014】請求項4記載の発明は、請求項1乃至3の
何れか一に記載の成膜方法に係り、前記オゾン含有ガス
は酸素中に10%以下の濃度のオゾンを含むガスである
ことを特徴としている。請求項5記載の発明は、請求項
1乃至4の何れか一に記載の成膜方法に係り、前記シリ
コン含有ガスはテトラエチルオルソシリケート(TEO
S)を含むガスであることを特徴としている。
何れか一に記載の成膜方法に係り、前記オゾン含有ガス
は酸素中に10%以下の濃度のオゾンを含むガスである
ことを特徴としている。請求項5記載の発明は、請求項
1乃至4の何れか一に記載の成膜方法に係り、前記シリ
コン含有ガスはテトラエチルオルソシリケート(TEO
S)を含むガスであることを特徴としている。
【0015】請求項6に係る発明は、請求項1乃至5の
何れか一に記載の成膜方法に係り、前記シリコン含有絶
縁膜を形成するときの成膜温度は350℃以上、550
℃以下であることを特徴としている。請求項7に係る発
明は、請求項6記載の成膜方法に係り、前記シリコン含
有絶縁膜を形成するときの成膜温度は375℃以上、4
25℃以下であることを特徴としている。
何れか一に記載の成膜方法に係り、前記シリコン含有絶
縁膜を形成するときの成膜温度は350℃以上、550
℃以下であることを特徴としている。請求項7に係る発
明は、請求項6記載の成膜方法に係り、前記シリコン含
有絶縁膜を形成するときの成膜温度は375℃以上、4
25℃以下であることを特徴としている。
【0016】請求項8記載の発明は、請求項1乃至請求
項7の何れか一に記載の成膜方法に係り、前記リン含有
絶縁膜はリンガラス膜(PSG膜)又はボロンリンガラ
ス膜(BPSG膜)のうち何れか一であることを特徴と
している。請求項9記載の発明は、請求項8記載の成膜
方法に係り、前記リンガラス膜中のリン濃度は10モル
%以下であることを特徴としている。
項7の何れか一に記載の成膜方法に係り、前記リン含有
絶縁膜はリンガラス膜(PSG膜)又はボロンリンガラ
ス膜(BPSG膜)のうち何れか一であることを特徴と
している。請求項9記載の発明は、請求項8記載の成膜
方法に係り、前記リンガラス膜中のリン濃度は10モル
%以下であることを特徴としている。
【0017】請求項10記載の発明は、半導体装置の製
造方法に係り、請求項1乃至請求項9の何れか一に記載
の成膜方法を用いて、凹部を有する被成膜基板の表面
に、下地層として前記凹部を被覆するリン含有絶縁膜を
形成し、その後前記リン含有絶縁膜上にシリコン含有絶
縁膜を形成して該シリコン含有絶縁膜により前記凹部を
埋めることを特徴としている。
造方法に係り、請求項1乃至請求項9の何れか一に記載
の成膜方法を用いて、凹部を有する被成膜基板の表面
に、下地層として前記凹部を被覆するリン含有絶縁膜を
形成し、その後前記リン含有絶縁膜上にシリコン含有絶
縁膜を形成して該シリコン含有絶縁膜により前記凹部を
埋めることを特徴としている。
【0018】ところで、高濃度のオゾン(酸素中のオゾ
ン濃度が1%以上とする。)を含むオゾン含有ガスとシ
リコン含有ガスとを用いた化学気相成長法によりシリコ
ン酸化膜(High O3/TEOS SiO2 膜) を成膜するとき、被
成膜基板において成膜の表面依存性が顕著に現れるとさ
れる。
ン濃度が1%以上とする。)を含むオゾン含有ガスとシ
リコン含有ガスとを用いた化学気相成長法によりシリコ
ン酸化膜(High O3/TEOS SiO2 膜) を成膜するとき、被
成膜基板において成膜の表面依存性が顕著に現れるとさ
れる。
【0019】本願発明者の実験によれば、リンガラス膜
(PSG膜)又はボロンリンガラス膜(BPSG膜)等
のリン含有絶縁膜により被成膜基板の表面を被覆するこ
とにより、オゾン含有ガスとシリコン含有ガスとを含む
混合ガスを用いた化学気相成長法により成膜されるシリ
コン含有絶縁膜を被成膜基板上に成膜する際に、被成膜
基板における成膜の表面依存性を消去することができ
る。更に、シリコン含有絶縁膜を形成する前にリン含有
絶縁膜の表面を大気に曝すこと、又は加熱しつつ、水蒸
気に曝すことの何れか一方を行うことにより、図4に示
すように、リン含有絶縁膜の表面における水滴の接触角
が45°を超える角度となること、かつ被成膜表面にお
ける水滴の接触角が45°を超える角度となれば、オゾ
ン含有ガスとシリコン含有ガスを含む混合ガスを用いた
化学気相成長法によるシリコン含有絶縁膜の成膜におけ
る表面依存性が抑制されて成膜レートの均一性が得られ
ることが確かめられている。特に、表面依存性の影響を
受けやすいHigh O3/TEOS SiO2 膜を成膜する場合にその
ような表面処理をすることが望ましい。
(PSG膜)又はボロンリンガラス膜(BPSG膜)等
のリン含有絶縁膜により被成膜基板の表面を被覆するこ
とにより、オゾン含有ガスとシリコン含有ガスとを含む
混合ガスを用いた化学気相成長法により成膜されるシリ
コン含有絶縁膜を被成膜基板上に成膜する際に、被成膜
基板における成膜の表面依存性を消去することができ
る。更に、シリコン含有絶縁膜を形成する前にリン含有
絶縁膜の表面を大気に曝すこと、又は加熱しつつ、水蒸
気に曝すことの何れか一方を行うことにより、図4に示
すように、リン含有絶縁膜の表面における水滴の接触角
が45°を超える角度となること、かつ被成膜表面にお
ける水滴の接触角が45°を超える角度となれば、オゾ
ン含有ガスとシリコン含有ガスを含む混合ガスを用いた
化学気相成長法によるシリコン含有絶縁膜の成膜におけ
る表面依存性が抑制されて成膜レートの均一性が得られ
ることが確かめられている。特に、表面依存性の影響を
受けやすいHigh O3/TEOS SiO2 膜を成膜する場合にその
ような表面処理をすることが望ましい。
【0020】この発明においては、被成膜基板の表面に
下地層としてリンガラス膜等のリン含有絶縁膜を成膜し
た後、シリコン含有絶縁膜を成膜する前に、リン含有絶
縁膜の表面を大気に曝すか、或いは水蒸気に曝してい
る。これにより、成膜の表面依存性を消去することがで
きるため、表面依存性の影響を受けやすいHigh O3/TEOS
SiO2 膜を成膜するときでも十分な流動性を得ることが
できる。
下地層としてリンガラス膜等のリン含有絶縁膜を成膜し
た後、シリコン含有絶縁膜を成膜する前に、リン含有絶
縁膜の表面を大気に曝すか、或いは水蒸気に曝してい
る。これにより、成膜の表面依存性を消去することがで
きるため、表面依存性の影響を受けやすいHigh O3/TEOS
SiO2 膜を成膜するときでも十分な流動性を得ることが
できる。
【0021】また、膜厚10nm程度の薄い膜厚のリン
含有絶縁膜により成膜の表面依存性を十分に消去するこ
とができる。このため、少なくとも凡そ20nm以上の
幅の狭い凹部の内面でも十分に被覆することができる。
なお、リン含有絶縁膜の膜厚の上限については、下地層
としてのリン含有絶縁膜とその上のシリコン含有絶縁膜
からなる層間絶縁膜の全膜厚中、シリコン含有絶縁膜の
膜厚に比べてリン含有絶縁膜の膜厚が十分に薄くなるよ
うな膜厚とすることが望ましい。通常、それが100n
m程度であれば十分に薄いといえる。
含有絶縁膜により成膜の表面依存性を十分に消去するこ
とができる。このため、少なくとも凡そ20nm以上の
幅の狭い凹部の内面でも十分に被覆することができる。
なお、リン含有絶縁膜の膜厚の上限については、下地層
としてのリン含有絶縁膜とその上のシリコン含有絶縁膜
からなる層間絶縁膜の全膜厚中、シリコン含有絶縁膜の
膜厚に比べてリン含有絶縁膜の膜厚が十分に薄くなるよ
うな膜厚とすることが望ましい。通常、それが100n
m程度であれば十分に薄いといえる。
【0022】これにより、被成膜基板の表面に幅の狭い
凹部を有している場合、凹部内に成膜されたシリコン酸
化膜にボイドやシームを生じさせることなく、シリコン
酸化膜により凹部を隙間なく埋めることができる。この
場合、第1のガス放出手段によりオゾン含有ガスとシリ
コン含有ガスとリン含有ガスとを放出してリン含有絶縁
膜を形成し、その後リン含有絶縁膜の表面を水蒸気に曝
す等した後、第2のガス放出手段によりオゾン含有ガス
とシリコン含有ガスとを放出してシリコン酸化膜を形成
している。ところで、成膜されたリン含有絶縁膜の表面
での表面依存性を消去するためには、実験により、リン
含有絶縁膜上に次のシリコン含有絶縁膜を形成するとき
に反応ガス中にリン含有絶縁膜を形成したときのガス放
出手段と異なるガス放出手段を用いてシリコン含有絶縁
膜を形成すれば、リン含有絶縁膜の表面での表面依存性
を消去することができる。リン含有絶縁膜の成膜チャン
バとシリコン含有絶縁膜の成膜チャンバを変えてもよい
し、成膜のときにそれぞれ別のガス放出手段に切り換え
てもよい。
凹部を有している場合、凹部内に成膜されたシリコン酸
化膜にボイドやシームを生じさせることなく、シリコン
酸化膜により凹部を隙間なく埋めることができる。この
場合、第1のガス放出手段によりオゾン含有ガスとシリ
コン含有ガスとリン含有ガスとを放出してリン含有絶縁
膜を形成し、その後リン含有絶縁膜の表面を水蒸気に曝
す等した後、第2のガス放出手段によりオゾン含有ガス
とシリコン含有ガスとを放出してシリコン酸化膜を形成
している。ところで、成膜されたリン含有絶縁膜の表面
での表面依存性を消去するためには、実験により、リン
含有絶縁膜上に次のシリコン含有絶縁膜を形成するとき
に反応ガス中にリン含有絶縁膜を形成したときのガス放
出手段と異なるガス放出手段を用いてシリコン含有絶縁
膜を形成すれば、リン含有絶縁膜の表面での表面依存性
を消去することができる。リン含有絶縁膜の成膜チャン
バとシリコン含有絶縁膜の成膜チャンバを変えてもよい
し、成膜のときにそれぞれ別のガス放出手段に切り換え
てもよい。
【0023】さらに、シリコン含有絶縁膜の成膜に用い
られるオゾン含有ガスは酸素中に10%以下の濃度のオ
ゾンを含むガスである。上記したように、酸素中のオゾ
ン濃度が1%以上である高濃度のオゾンを含むオゾン含
有ガスを用いて、表面依存性の影響を受けやすいHigh O
3/TEOS SiO2 膜を成膜するときに特に有効であるが、勿
論、酸素中のオゾン濃度が1%以下である低濃度のオゾ
ンを含むオゾン含有ガスを用いて、表面依存性の影響を
受けにくいシリコン酸化膜(Low O3/TEOS SiO2膜)を形
成する場合も、リン含有絶縁膜を下地層として用いるこ
とが有効である。これにより、Low O3/TEOS SiO2膜から
被成膜基板への水分の透過防止やアルカリイオンの移動
等を防止することができるからである。
られるオゾン含有ガスは酸素中に10%以下の濃度のオ
ゾンを含むガスである。上記したように、酸素中のオゾ
ン濃度が1%以上である高濃度のオゾンを含むオゾン含
有ガスを用いて、表面依存性の影響を受けやすいHigh O
3/TEOS SiO2 膜を成膜するときに特に有効であるが、勿
論、酸素中のオゾン濃度が1%以下である低濃度のオゾ
ンを含むオゾン含有ガスを用いて、表面依存性の影響を
受けにくいシリコン酸化膜(Low O3/TEOS SiO2膜)を形
成する場合も、リン含有絶縁膜を下地層として用いるこ
とが有効である。これにより、Low O3/TEOS SiO2膜から
被成膜基板への水分の透過防止やアルカリイオンの移動
等を防止することができるからである。
【0024】また、シリコン含有絶縁膜を形成するとき
の成膜温度を350℃〜550℃の範囲とすることによ
り、O3/TEOS の混合ガスを用いたCVD法によりシリコ
ン含有絶縁膜を成膜する際に成膜の流動性を増すことが
できる。上記成膜温度の範囲のうちでも、特に、十分な
成膜の流動性を得るには、成膜温度は375℃〜425
℃の範囲が好ましい。
の成膜温度を350℃〜550℃の範囲とすることによ
り、O3/TEOS の混合ガスを用いたCVD法によりシリコ
ン含有絶縁膜を成膜する際に成膜の流動性を増すことが
できる。上記成膜温度の範囲のうちでも、特に、十分な
成膜の流動性を得るには、成膜温度は375℃〜425
℃の範囲が好ましい。
【0025】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しながらこの
発明の実施の形態について説明する。 (1)この発明の基礎データ この発明は、以下の(i)〜(iv)項に説明するような
化学気相成長法(CVD法)を用いた場合のO3/TEOS Si
O2膜の成膜反応における知見を基礎としている。
発明の実施の形態について説明する。 (1)この発明の基礎データ この発明は、以下の(i)〜(iv)項に説明するような
化学気相成長法(CVD法)を用いた場合のO3/TEOS Si
O2膜の成膜反応における知見を基礎としている。
【0026】(i)O3/TEOS SiO2膜を成膜する際の流動
性は、375〜425℃の範囲の成膜温度で最も顕著に
現れる。一方、成膜温度が450℃を越えると等方的成
長を示す。特に500℃以上では、O3+TEOSの混合ガス
(以下、O3/TEOS のように記す。)を用いたCVD法に
よるシリコン含有絶縁膜の成膜は完全に等方的な成膜で
ある。
性は、375〜425℃の範囲の成膜温度で最も顕著に
現れる。一方、成膜温度が450℃を越えると等方的成
長を示す。特に500℃以上では、O3+TEOSの混合ガス
(以下、O3/TEOS のように記す。)を用いたCVD法に
よるシリコン含有絶縁膜の成膜は完全に等方的な成膜で
ある。
【0027】(ii)図4は、下地層表面に付着した水滴
の接触角(θ)と、下地層上に形成される各種の膜の成
膜レート比との間の関係を示す図である。ここで、接触
角(θ)とは、図4に示すように、下地層表面に付着し
た水が表面張力により凝集して水玉ができたとき、下地
層表面との接触面における水玉への接線と下地表面との
なす角度のことをいう。成膜レート比とは、各種の膜を
シリコン表面に直接成膜したときのレートを基準として
同じ膜を種々の下地層上に成膜したときの成膜レート比
をいう。成膜レートが1に近いほど、表面依存性が抑制
されていることを示している。
の接触角(θ)と、下地層上に形成される各種の膜の成
膜レート比との間の関係を示す図である。ここで、接触
角(θ)とは、図4に示すように、下地層表面に付着し
た水が表面張力により凝集して水玉ができたとき、下地
層表面との接触面における水玉への接線と下地表面との
なす角度のことをいう。成膜レート比とは、各種の膜を
シリコン表面に直接成膜したときのレートを基準として
同じ膜を種々の下地層上に成膜したときの成膜レート比
をいう。成膜レートが1に近いほど、表面依存性が抑制
されていることを示している。
【0028】なお、図4中、「Th.SiO2 」とは、熱酸化
により形成されたシリコン酸化膜のことをいう。「A
D」とは、「as deposited」、即ち成膜直後のことをい
う。「EX」とは、「after exposure」、即ち大気中に
放置した後のことをいう。成膜レート比の比較データに
おいて、各種の膜のうち、リンガラス(PSG)(A
D),不純物非含有シリコン酸化膜(NSG),ボロン
リンガラス(BPSG),及びPSG(EX)の成膜に
用いた酸化性ガスとして酸素中のオゾン濃度が5%であ
るオゾン含有ガスを用いた。
により形成されたシリコン酸化膜のことをいう。「A
D」とは、「as deposited」、即ち成膜直後のことをい
う。「EX」とは、「after exposure」、即ち大気中に
放置した後のことをいう。成膜レート比の比較データに
おいて、各種の膜のうち、リンガラス(PSG)(A
D),不純物非含有シリコン酸化膜(NSG),ボロン
リンガラス(BPSG),及びPSG(EX)の成膜に
用いた酸化性ガスとして酸素中のオゾン濃度が5%であ
るオゾン含有ガスを用いた。
【0029】図4に示すように、下地層に対するO3/TEO
S SiO2膜の表面依存性は、下地層の表面に付着した水滴
の接触角(θ)によって左右される。即ち、下地層の表
面における水滴の接触角(θ)が45°以下であれば成
膜の表面依存性は大きく、45°を超える角度であれば
成膜の表面依存性は小さい。なお、図4において、NS
Gは水滴の接触角(θ)が45°以下であるにもかかわ
らず、下地層に対する成膜の表面依存性が小さい理由
は、現状では不明である。
S SiO2膜の表面依存性は、下地層の表面に付着した水滴
の接触角(θ)によって左右される。即ち、下地層の表
面における水滴の接触角(θ)が45°以下であれば成
膜の表面依存性は大きく、45°を超える角度であれば
成膜の表面依存性は小さい。なお、図4において、NS
Gは水滴の接触角(θ)が45°以下であるにもかかわ
らず、下地層に対する成膜の表面依存性が小さい理由
は、現状では不明である。
【0030】(iii )図5は、下地層上に堆積したNS
G膜の成膜に用いたオゾン含有ガス中のオゾン濃度とN
SG膜の成膜レート比との関係を示すグラフである。下
地層としての各種の膜をパラメータとしている。縦軸
は、線形目盛りで表した成膜レート比を示し、横軸は線
形目盛りで表した酸素中のオゾン濃度(%)を示す。
G膜の成膜に用いたオゾン含有ガス中のオゾン濃度とN
SG膜の成膜レート比との関係を示すグラフである。下
地層としての各種の膜をパラメータとしている。縦軸
は、線形目盛りで表した成膜レート比を示し、横軸は線
形目盛りで表した酸素中のオゾン濃度(%)を示す。
【0031】また、下地層としての各種の膜の表示にお
いて、「NSG4%AD」の表示は、オゾン濃度4%の
オゾン含有ガスを用いて形成したNSG膜であって、そ
の成膜直後にその上に成膜したことを表している。「P
SG2mol %EX」の表示は、リン含有量2mol %のP
SG膜であって、大気中に放置後にその上に成膜したこ
とを表している。「PSG4〜6mol %EX」の表示
は、リン含有量4乃至6mol %のPSG膜のことであ
る。「BPSG8-8mol%AD」の表示は、ボロン含有量
8mol %、リン含有量8mol %のBPSG膜であって、
その成膜直後にその上に成膜したことを表している。そ
の他の表示は、上記表示に準ずる。また、PSG膜、及
びBPSG膜の成膜に用いたオゾン含有ガス中のオゾン
濃度はいずれも4%としている。
いて、「NSG4%AD」の表示は、オゾン濃度4%の
オゾン含有ガスを用いて形成したNSG膜であって、そ
の成膜直後にその上に成膜したことを表している。「P
SG2mol %EX」の表示は、リン含有量2mol %のP
SG膜であって、大気中に放置後にその上に成膜したこ
とを表している。「PSG4〜6mol %EX」の表示
は、リン含有量4乃至6mol %のPSG膜のことであ
る。「BPSG8-8mol%AD」の表示は、ボロン含有量
8mol %、リン含有量8mol %のBPSG膜であって、
その成膜直後にその上に成膜したことを表している。そ
の他の表示は、上記表示に準ずる。また、PSG膜、及
びBPSG膜の成膜に用いたオゾン含有ガス中のオゾン
濃度はいずれも4%としている。
【0032】図5に示すように、シリコン含有絶縁膜の
形成に用いられるオゾン含有ガス中のオゾン濃度と表面
依存性との間には著しい相関がある。また、下地層がP
SGの場合、下地層の表面依存性は下地層の成膜直後
(AD)では大きいが、空気中に放置する(EX)と、
下地層の表面が親水性から疎水性に変換されて成膜の表
面依存性は小さくなることがわかる。
形成に用いられるオゾン含有ガス中のオゾン濃度と表面
依存性との間には著しい相関がある。また、下地層がP
SGの場合、下地層の表面依存性は下地層の成膜直後
(AD)では大きいが、空気中に放置する(EX)と、
下地層の表面が親水性から疎水性に変換されて成膜の表
面依存性は小さくなることがわかる。
【0033】次に、下地層の種類による表面依存性の程
度の比較を表1に示す。
度の比較を表1に示す。
【0034】
【表1】
【0035】表1は、下地層としての各種の膜の上にLo
w O3 NSG膜(Low O3/TEOS SiO2膜のこと)、High O3 NS
G 膜(High O3/TEOS SiO2 膜のこと)、BSG膜、PS
G膜、又はBPSG膜を成膜したときの表面依存性の程
度を比較した表である。表1によれば、High O3 NSG 膜
は、下地層としてのTh.SiO2 、HDPSG膜(AD)
(高濃度リン含有PSG膜(AD)のこと)又はSOG
(Spin-On-Glass)の上に成膜したとき表面依存性の影響
を強く受ける。即ち、成膜レート比(DR)で0.7以
下となる。
w O3 NSG膜(Low O3/TEOS SiO2膜のこと)、High O3 NS
G 膜(High O3/TEOS SiO2 膜のこと)、BSG膜、PS
G膜、又はBPSG膜を成膜したときの表面依存性の程
度を比較した表である。表1によれば、High O3 NSG 膜
は、下地層としてのTh.SiO2 、HDPSG膜(AD)
(高濃度リン含有PSG膜(AD)のこと)又はSOG
(Spin-On-Glass)の上に成膜したとき表面依存性の影響
を強く受ける。即ち、成膜レート比(DR)で0.7以
下となる。
【0036】これに対して、下地層としてのBPSG、
BSG、PSG(EX)、又はP-SiO の上にHigh O3 NS
G 膜を成膜する場合、表面依存性の影響は中程度であ
る。即ち、成膜レート比(DR)で0.7以上、1以下
となる。また、P-SiO を下地層として成膜した場合には
表面依存性の影響を全く受けない。さらに、Low O3 NSG
膜をはじめとしてPSG膜やBPSG膜は、いかなる種
類の下地層上に成膜した場合であっても表面依存性の影
響を全く受けない。
BSG、PSG(EX)、又はP-SiO の上にHigh O3 NS
G 膜を成膜する場合、表面依存性の影響は中程度であ
る。即ち、成膜レート比(DR)で0.7以上、1以下
となる。また、P-SiO を下地層として成膜した場合には
表面依存性の影響を全く受けない。さらに、Low O3 NSG
膜をはじめとしてPSG膜やBPSG膜は、いかなる種
類の下地層上に成膜した場合であっても表面依存性の影
響を全く受けない。
【0037】なお、P-SiO とは、TEOSを含むガスのプラ
ズマを用いて成膜されたシリコン酸化膜である。また、
「SiN膜」はシリコン窒化膜を表す。その他の膜につ
いては上記説明に準じて解釈することができる。 (iv)下地層上にO3/TEOS SiO2膜を成膜する場合、下地
層とO3/TEOS SiO2膜の間にいわゆるバリア層或いはシー
ド層が必要である。バリア層或いはシード層はO3/TEOS
SiO2膜と下地層表面とを遮断し、水分の透過を防止し、
下地層に対する成膜の表面依存性を消去する等のために
必要である。また、何種類かの材料が露出した下地層表
面を均一化する必要もある。
ズマを用いて成膜されたシリコン酸化膜である。また、
「SiN膜」はシリコン窒化膜を表す。その他の膜につ
いては上記説明に準じて解釈することができる。 (iv)下地層上にO3/TEOS SiO2膜を成膜する場合、下地
層とO3/TEOS SiO2膜の間にいわゆるバリア層或いはシー
ド層が必要である。バリア層或いはシード層はO3/TEOS
SiO2膜と下地層表面とを遮断し、水分の透過を防止し、
下地層に対する成膜の表面依存性を消去する等のために
必要である。また、何種類かの材料が露出した下地層表
面を均一化する必要もある。
【0038】本発明は以上の知見に基づいて創作された
ものであり、以下にその発明の実施の形態について詳細
に説明する。 (2)本発明の実施の形態 図1(a)〜(c)はこの発明の実施の形態について説
明する断面図である。まず、図示しない成膜チャンバ内
に図1(a)に示す被成膜基板11を置く。被成膜基板
11の表面には、段差(凹部)12や溝(凹部)13に
より凹凸が生じている。例えば、図3(a),(b)に
示すように、半導体基板21の表面に形成されたトレン
チ溝22や、下地絶縁層23上に形成された配線24
a、24bにより生じている凹凸である。
ものであり、以下にその発明の実施の形態について詳細
に説明する。 (2)本発明の実施の形態 図1(a)〜(c)はこの発明の実施の形態について説
明する断面図である。まず、図示しない成膜チャンバ内
に図1(a)に示す被成膜基板11を置く。被成膜基板
11の表面には、段差(凹部)12や溝(凹部)13に
より凹凸が生じている。例えば、図3(a),(b)に
示すように、半導体基板21の表面に形成されたトレン
チ溝22や、下地絶縁層23上に形成された配線24
a、24bにより生じている凹凸である。
【0039】次いで、被成膜基板11を加熱し、温度3
50℃〜550℃の範囲に保つ。好ましくは温度375
℃〜425℃の範囲に保つ。この実施の形態では、例え
ば、400℃とする。次に、図1(b)に示すように、
CVD法により被成膜基板11の表面に下地層として薄
い膜厚のリンガラス膜(リン含有絶縁膜)14を成膜す
る。このため、酸素中のオゾン濃度が5%のオゾン含有
ガスと、TEOS(シリコン含有ガス)と、TMOP
(トリメチルフォスフェイト(PO(OCH3)3) :リン含有ガ
ス)を含む窒素ガスとを被成膜基板11上に導く。加熱
により上昇している被成膜基板11の温度により成膜ガ
スが反応し、被成膜基板11上にリンガラス膜14が堆
積する。
50℃〜550℃の範囲に保つ。好ましくは温度375
℃〜425℃の範囲に保つ。この実施の形態では、例え
ば、400℃とする。次に、図1(b)に示すように、
CVD法により被成膜基板11の表面に下地層として薄
い膜厚のリンガラス膜(リン含有絶縁膜)14を成膜す
る。このため、酸素中のオゾン濃度が5%のオゾン含有
ガスと、TEOS(シリコン含有ガス)と、TMOP
(トリメチルフォスフェイト(PO(OCH3)3) :リン含有ガ
ス)を含む窒素ガスとを被成膜基板11上に導く。加熱
により上昇している被成膜基板11の温度により成膜ガ
スが反応し、被成膜基板11上にリンガラス膜14が堆
積する。
【0040】このとき、リンガラス膜14中のリンの含
有量が10%以下となるように、TMOPの流量を調整
しておく。また、リンガラス膜14の膜厚は、表面依存
性の消去に十分な厚さとなるように、かつ凹部12,1
3の幅や深さを考慮して決められる。即ち、表面依存性
の消去に十分な膜厚は実験により凡そ10nm以上であ
ることが分かっている。また、リンガラス膜14のみで
凹部13内を満たさないように、かつできるだけ薄くす
ることが望ましい。一般に、下地層としてのリンガラス
膜14とその上のシリコン酸化膜15とで構成される層
間絶縁膜の全膜厚中、シリコン酸化膜15の膜厚に比べ
てリンガラス膜14の膜厚が十分に薄くなるような膜厚
とすることが望ましく、通常、リンガラス膜14の膜厚
が100nm程度であれば十分に薄いといえる。この実
施の形態では、例えば、リンガラス膜14の膜厚を10
nm以上、100nm以下となるように成膜時間を設定
する。
有量が10%以下となるように、TMOPの流量を調整
しておく。また、リンガラス膜14の膜厚は、表面依存
性の消去に十分な厚さとなるように、かつ凹部12,1
3の幅や深さを考慮して決められる。即ち、表面依存性
の消去に十分な膜厚は実験により凡そ10nm以上であ
ることが分かっている。また、リンガラス膜14のみで
凹部13内を満たさないように、かつできるだけ薄くす
ることが望ましい。一般に、下地層としてのリンガラス
膜14とその上のシリコン酸化膜15とで構成される層
間絶縁膜の全膜厚中、シリコン酸化膜15の膜厚に比べ
てリンガラス膜14の膜厚が十分に薄くなるような膜厚
とすることが望ましく、通常、リンガラス膜14の膜厚
が100nm程度であれば十分に薄いといえる。この実
施の形態では、例えば、リンガラス膜14の膜厚を10
nm以上、100nm以下となるように成膜時間を設定
する。
【0041】上記により設定された成膜時間の経過のの
ち、膜厚10〜100nmの範囲のリンガラス膜14が
被成膜基板11上に形成される。リンガラス膜14の成
膜温度は375℃〜425℃の範囲であるので、被成膜
基板11に露出する材料の種類に関わらず、リンガラス
膜14は平滑であり、ほぼ等方的に成長する。また、成
膜の表面依存性はリンガラス膜14により消去される。
ち、膜厚10〜100nmの範囲のリンガラス膜14が
被成膜基板11上に形成される。リンガラス膜14の成
膜温度は375℃〜425℃の範囲であるので、被成膜
基板11に露出する材料の種類に関わらず、リンガラス
膜14は平滑であり、ほぼ等方的に成長する。また、成
膜の表面依存性はリンガラス膜14により消去される。
【0042】なお、リンガラス膜14の上にシリコン酸
化膜(シリコン含有絶縁膜)15を形成する前に、成膜
チャンバ内で成膜温度と同じ温度に加熱した状態で水蒸
気に曝す処理を行う。これにより、リンガラス膜14の
表面における水滴の接触角(θ)を45°以下から45
°を超える角度に変換することができる。次いで、TM
OPを停止し、かつTMOPを流したガス供給系とは別
のガス供給系に切り換えて、連続して同じ成膜チャンバ
内にリンガラス膜14を成膜したときと同じ濃度のオゾ
ンを酸素中に含むオゾン含有ガスと、TEOS(シリコ
ン含有ガス)とを流し続けるとともに、被成膜基板の温
度と同じように、温度350℃〜550℃の範囲、好ま
しくは温度375℃〜425℃の範囲に保つ。
化膜(シリコン含有絶縁膜)15を形成する前に、成膜
チャンバ内で成膜温度と同じ温度に加熱した状態で水蒸
気に曝す処理を行う。これにより、リンガラス膜14の
表面における水滴の接触角(θ)を45°以下から45
°を超える角度に変換することができる。次いで、TM
OPを停止し、かつTMOPを流したガス供給系とは別
のガス供給系に切り換えて、連続して同じ成膜チャンバ
内にリンガラス膜14を成膜したときと同じ濃度のオゾ
ンを酸素中に含むオゾン含有ガスと、TEOS(シリコ
ン含有ガス)とを流し続けるとともに、被成膜基板の温
度と同じように、温度350℃〜550℃の範囲、好ま
しくは温度375℃〜425℃の範囲に保つ。
【0043】図1(c)に示すように、この状態を保持
し、リンガラス膜14上にシリコン酸化膜(High O3/TE
OS SiO2 膜:シリコン含有絶縁膜)15を形成する。こ
のとき、下地層に対する成膜の表面依存性が消去されて
いるため、成膜されるHigh O 3/TEOS SiO2 膜15は著し
い流動性を示し、幅が狭い凹部13内に流入する。図2
(a),(b)はそれぞれ、被成膜基板11上、幅が広
い凹部12と幅が狭い凹部13に形成されたHigh O3/TE
OS SiO2 膜15の断面を示す写真である。なお、写真中
のHigh O3/TEOS SiO2 膜15に見られる縞模様は成膜が
どのように堆積していくかを観察しやすくするために、
所定の膜厚のHigh O3/TEOS SiO2 膜15の成膜ごとに異
なる層を形成したものである。
し、リンガラス膜14上にシリコン酸化膜(High O3/TE
OS SiO2 膜:シリコン含有絶縁膜)15を形成する。こ
のとき、下地層に対する成膜の表面依存性が消去されて
いるため、成膜されるHigh O 3/TEOS SiO2 膜15は著し
い流動性を示し、幅が狭い凹部13内に流入する。図2
(a),(b)はそれぞれ、被成膜基板11上、幅が広
い凹部12と幅が狭い凹部13に形成されたHigh O3/TE
OS SiO2 膜15の断面を示す写真である。なお、写真中
のHigh O3/TEOS SiO2 膜15に見られる縞模様は成膜が
どのように堆積していくかを観察しやすくするために、
所定の膜厚のHigh O3/TEOS SiO2 膜15の成膜ごとに異
なる層を形成したものである。
【0044】図2(a)に示すように、幅の広い凹部1
2では、流動性形状となっていることが確認され、ま
た、図2(b)に示すように、幅の狭い凹部13では、
凹部13内のHigh O3/TEOS SiO2 膜15にボイドやシー
ムが生じるのを抑制して、HighO3/TEOS SiO2膜15を凹
部13内に隙間なく埋め込むことができる。以上のよう
に、この発明の実施の形態によれば、被成膜基板11表
面をリンガラス膜14で被覆することにより成膜の表面
依存性を消去することができるため、表面依存性の影響
を受けやすいHigh O3/TEOS SiO2 膜15を成膜するとき
でも十分な流動性を得ることができる。
2では、流動性形状となっていることが確認され、ま
た、図2(b)に示すように、幅の狭い凹部13では、
凹部13内のHigh O3/TEOS SiO2 膜15にボイドやシー
ムが生じるのを抑制して、HighO3/TEOS SiO2膜15を凹
部13内に隙間なく埋め込むことができる。以上のよう
に、この発明の実施の形態によれば、被成膜基板11表
面をリンガラス膜14で被覆することにより成膜の表面
依存性を消去することができるため、表面依存性の影響
を受けやすいHigh O3/TEOS SiO2 膜15を成膜するとき
でも十分な流動性を得ることができる。
【0045】また、薄い膜厚のリンガラス膜14により
成膜の表面依存性を十分に消去することができるため、
幅の狭い凹部13の内面でも十分に被覆することができ
る。これにより、被成膜基板11の表面に幅の狭い凹部
13を有している場合、凹部13内のHigh O3/TEOS SiO
2 膜15にボイドやシームを生じさせることなく、High
O3/TEOS SiO2 膜15を凹部13内に隙間なく埋め込む
ことができる。
成膜の表面依存性を十分に消去することができるため、
幅の狭い凹部13の内面でも十分に被覆することができ
る。これにより、被成膜基板11の表面に幅の狭い凹部
13を有している場合、凹部13内のHigh O3/TEOS SiO
2 膜15にボイドやシームを生じさせることなく、High
O3/TEOS SiO2 膜15を凹部13内に隙間なく埋め込む
ことができる。
【0046】さらに、High O3/TEOS SiO2 膜15を形成
するときの成膜温度を、350℃〜550℃の範囲、好
ましくは375℃〜425℃の範囲としているので、O3
/TEOS の混合ガスを用いたCVD法によりHigh O3/TEOS
SiO2 膜15を成膜する際に成膜の流動性を増すことが
できる。なお、上記実施の形態では、PSG膜を下地層
14として用いているが、PSG膜の代わりにBPSG
膜を用いてもよい。
するときの成膜温度を、350℃〜550℃の範囲、好
ましくは375℃〜425℃の範囲としているので、O3
/TEOS の混合ガスを用いたCVD法によりHigh O3/TEOS
SiO2 膜15を成膜する際に成膜の流動性を増すことが
できる。なお、上記実施の形態では、PSG膜を下地層
14として用いているが、PSG膜の代わりにBPSG
膜を用いてもよい。
【0047】また、下地層14上のシリコン含有絶縁膜
15の成膜に用いられるオゾン含有ガスとして、酸素中
にオゾン濃度が1%以上、10%以下の高濃度のオゾン
を含むものを用いてHigh O3/TEOS SiO2 膜を形成してい
るが、酸素中のオゾン濃度が1%以下である低濃度のオ
ゾンを含むオゾン含有ガスを用いて、表面依存性の影響
を受けにくいシリコン酸化膜(Low O3/TEOS SiO2膜)を
成膜する場合にも適用することができる。この場合、リ
ンガラス膜等のリン含有絶縁膜14を用いることによ
り、成膜の表面依存性の消去の他に、特に、Low O3/TEO
S SiO2膜から被成膜基板への水分の透過防止やアルカリ
イオンの移動等を防止することができる。
15の成膜に用いられるオゾン含有ガスとして、酸素中
にオゾン濃度が1%以上、10%以下の高濃度のオゾン
を含むものを用いてHigh O3/TEOS SiO2 膜を形成してい
るが、酸素中のオゾン濃度が1%以下である低濃度のオ
ゾンを含むオゾン含有ガスを用いて、表面依存性の影響
を受けにくいシリコン酸化膜(Low O3/TEOS SiO2膜)を
成膜する場合にも適用することができる。この場合、リ
ンガラス膜等のリン含有絶縁膜14を用いることによ
り、成膜の表面依存性の消去の他に、特に、Low O3/TEO
S SiO2膜から被成膜基板への水分の透過防止やアルカリ
イオンの移動等を防止することができる。
【0048】さらに、上記では、リンガラス膜14を成
膜した後、シリコン酸化膜15を形成する前に、リンガ
ラス膜14の表面を水蒸気に曝してリンガラス膜14の
表面における水滴の接触角(θ)が45°を超える角度
となるように表面改質しているが、リンガラス膜14を
形成したときに用いたガス放出手段をリンの付着が全く
ない別のガス放出手段に切り換えてもよい。或いは、被
成膜基板11を成膜チャンバの外に取り出して大気に曝
してもよい。これにより、リンガラス膜14の表面での
表面依存性を消去することができる。
膜した後、シリコン酸化膜15を形成する前に、リンガ
ラス膜14の表面を水蒸気に曝してリンガラス膜14の
表面における水滴の接触角(θ)が45°を超える角度
となるように表面改質しているが、リンガラス膜14を
形成したときに用いたガス放出手段をリンの付着が全く
ない別のガス放出手段に切り換えてもよい。或いは、被
成膜基板11を成膜チャンバの外に取り出して大気に曝
してもよい。これにより、リンガラス膜14の表面での
表面依存性を消去することができる。
【0049】また、上記で、リンガラス膜(リン含有絶
縁膜)14を膜厚10〜100nmの範囲で形成してい
るが、これに限られるものではない。理論的にはリン含
有絶縁膜の膜厚は凹部の幅の1/2以下で有ればよい。
従って、リン含有絶縁膜の膜厚の上限については、凹部
の幅によって左右されることになる。
縁膜)14を膜厚10〜100nmの範囲で形成してい
るが、これに限られるものではない。理論的にはリン含
有絶縁膜の膜厚は凹部の幅の1/2以下で有ればよい。
従って、リン含有絶縁膜の膜厚の上限については、凹部
の幅によって左右されることになる。
【0050】
【発明の効果】以上のように、この発明においては、被
成膜基板表面をリンガラス膜等のリン含有絶縁膜で被覆
し、かつ、リン含有絶縁膜上にシリコン含有絶縁膜を成
膜する前に、リン含有絶縁膜の表面を大気に曝すこと、
又は加熱しつつ、水蒸気に曝すことの何れか一方を行っ
ている。これにより、被成膜基板において成膜の表面依
存性を消去して成膜のときに十分な流動性を得ることが
できる。また、シリコン含有絶縁膜の成膜に用いられる
オゾン含有ガスとして酸素中に10%以下の濃度のオゾ
ンを含むガスを用いている。即ち、酸素中のオゾン濃度
が1%以上である高濃度のオゾンを含むオゾン含有ガス
を用いて成膜された、表面依存の影響を受けやすいHigh
O3/TEOS SiO2 膜、或いは酸素中のオゾン濃度が1%以
下である低濃度のオゾンを含むオゾン含有ガスを用いて
成膜された、表面依存性を受けにくいシリコン酸化膜
(Low O3/TEOS SiO2膜) に適用している。
成膜基板表面をリンガラス膜等のリン含有絶縁膜で被覆
し、かつ、リン含有絶縁膜上にシリコン含有絶縁膜を成
膜する前に、リン含有絶縁膜の表面を大気に曝すこと、
又は加熱しつつ、水蒸気に曝すことの何れか一方を行っ
ている。これにより、被成膜基板において成膜の表面依
存性を消去して成膜のときに十分な流動性を得ることが
できる。また、シリコン含有絶縁膜の成膜に用いられる
オゾン含有ガスとして酸素中に10%以下の濃度のオゾ
ンを含むガスを用いている。即ち、酸素中のオゾン濃度
が1%以上である高濃度のオゾンを含むオゾン含有ガス
を用いて成膜された、表面依存の影響を受けやすいHigh
O3/TEOS SiO2 膜、或いは酸素中のオゾン濃度が1%以
下である低濃度のオゾンを含むオゾン含有ガスを用いて
成膜された、表面依存性を受けにくいシリコン酸化膜
(Low O3/TEOS SiO2膜) に適用している。
【0051】High O3/TEOS SiO2 膜の成膜に適用する場
合には、表面依存性を消去するために有効であり、Low
O3/TEOS SiO2膜の成膜に適用する場合には、表面依存性
を消去するためよりも、Low O3/TEOS SiO2膜から被成膜
基板への水分の透過防止やアルカリイオンの移動等を防
止するために有効である。また、下地層としてリンガラ
ス膜等のリン含有絶縁膜を用いることで薄い膜厚でも成
膜の表面依存性を十分に消去することができるため、幅
の狭い凹部の内面でも十分に被覆することができる。
合には、表面依存性を消去するために有効であり、Low
O3/TEOS SiO2膜の成膜に適用する場合には、表面依存性
を消去するためよりも、Low O3/TEOS SiO2膜から被成膜
基板への水分の透過防止やアルカリイオンの移動等を防
止するために有効である。また、下地層としてリンガラ
ス膜等のリン含有絶縁膜を用いることで薄い膜厚でも成
膜の表面依存性を十分に消去することができるため、幅
の狭い凹部の内面でも十分に被覆することができる。
【0052】これにより、被成膜基板の表面に幅の狭い
凹部を有している場合、凹部内に成膜されたシリコン酸
化膜にボイドやシームを生じさせることなく、シリコン
酸化膜により凹部を隙間なく埋めることができる。ま
た、シリコン含有絶縁膜を形成するときの成膜温度を3
50℃〜550℃の範囲、好ましくは375℃〜425
℃の範囲とすることにより、O3/TEOS の混合ガスを用い
たCVD法によりシリコン含有絶縁膜を成膜する際に成
膜の流動性を一層増すことができる。
凹部を有している場合、凹部内に成膜されたシリコン酸
化膜にボイドやシームを生じさせることなく、シリコン
酸化膜により凹部を隙間なく埋めることができる。ま
た、シリコン含有絶縁膜を形成するときの成膜温度を3
50℃〜550℃の範囲、好ましくは375℃〜425
℃の範囲とすることにより、O3/TEOS の混合ガスを用い
たCVD法によりシリコン含有絶縁膜を成膜する際に成
膜の流動性を一層増すことができる。
【図1】図1(a)〜(c)は、本発明の実施の形態に
係る成膜方法及び半導体装置の製造方法について示すフ
ローチャートである。
係る成膜方法及び半導体装置の製造方法について示すフ
ローチャートである。
【図2】図2(a),(b)は、本発明の実施の形態に
係る成膜方法及び半導体装置の製造方法により段差及び
溝を有する被成膜基板に形成されたシリコン含有絶縁膜
の断面形状を示す写真である。
係る成膜方法及び半導体装置の製造方法により段差及び
溝を有する被成膜基板に形成されたシリコン含有絶縁膜
の断面形状を示す写真である。
【図3】図3(a)は、本発明の実施の形態に係る成膜
方法及び半導体装置の製造方法に用いられる段差を有す
る被成膜基板について示す断面図である。図3(b)
は、本発明の実施の形態に係る成膜方法及び半導体装置
の製造方法に用いられるトレンチ溝を有する被成膜基板
について示す断面図である。
方法及び半導体装置の製造方法に用いられる段差を有す
る被成膜基板について示す断面図である。図3(b)
は、本発明の実施の形態に係る成膜方法及び半導体装置
の製造方法に用いられるトレンチ溝を有する被成膜基板
について示す断面図である。
【図4】図4は、本発明の実施の形態に係る成膜方法に
より形成されるO3/TEOS NSG 膜の成膜レートの表面依存
性と接触角との相関を示す図である。
より形成されるO3/TEOS NSG 膜の成膜レートの表面依存
性と接触角との相関を示す図である。
【図5】図5は、本発明の実施の形態に係る成膜方法に
より形成されるO3/TEOS NSG 膜の成膜レート比とオゾン
濃度との相関を、下地層の種類をパラメータとして調査
したグラフである。
より形成されるO3/TEOS NSG 膜の成膜レート比とオゾン
濃度との相関を、下地層の種類をパラメータとして調査
したグラフである。
【図6】図6(a),(b)は、第1の比較例に係る成
膜方法により段差や溝を有する被成膜基板上に形成され
たシリコン含有絶縁膜の断面形状について示す断面図で
ある。
膜方法により段差や溝を有する被成膜基板上に形成され
たシリコン含有絶縁膜の断面形状について示す断面図で
ある。
【図7】図7(a),(b)は、第2の比較例に係る成
膜方法により段差や溝を有する被成膜基板上に形成され
たシリコン含有絶縁膜の断面形状について示す断面図で
ある。
膜方法により段差や溝を有する被成膜基板上に形成され
たシリコン含有絶縁膜の断面形状について示す断面図で
ある。
11 被成膜基板、 12 段差(凹部)、 13 溝(凹部)、 14 リン含有絶縁膜(下地層)、 15 シリコン酸化膜(シリコン含有絶縁膜)、 21 シリコン基板(半導体基板)、 22 トレンチ溝(凹部)、 23 下地絶縁層、 24a,24b 配線、 25 凹部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/316
Claims (10)
- 【請求項1】 被成膜基板の表面に下地層としてリン含
有絶縁膜を化学気相成長法により形成する工程と、 前記リン含有絶縁膜の表面を大気に曝すこと、又は前記
リン含有絶縁膜を加熱しつつ、前記リン含有絶縁膜の表
面を水蒸気に曝すことの何れか一方を行う工程と、 オゾン含有ガスとシリコン含有ガスを含む混合ガスを用
いた化学気相成長法により前記リン含有絶縁膜上にシリ
コン含有絶縁膜を形成する工程とを有することを特徴と
する成膜方法。 - 【請求項2】 前記リン含有絶縁膜を形成する際に第1
のガス放出手段によりオゾン含有ガスとシリコン含有ガ
スとリン含有ガスとを放出し、前記シリコン含有絶縁膜
を形成する際に前記第1のガス放出手段と異なる第2の
ガス放出手段によりオゾン含有ガスとシリコン含有ガス
とを放出することを特徴とする請求項1記載の成膜方
法。 - 【請求項3】 成膜された前記リン含有絶縁膜の膜厚は
10nm以上、100nm以下であることを特徴とする
請求項1又は2記載の成膜方法。 - 【請求項4】 前記オゾン含有ガスは酸素中に10%以
下の濃度のオゾンを含むガスであることを特徴とする請
求項1乃至3の何れか一に記載の成膜方法。 - 【請求項5】 前記シリコン含有ガスはテトラエチルオ
ルソシリケート(TEOS)を含むガスであることを特
徴とする請求項1乃至4の何れか一に記載の成膜方法。 - 【請求項6】 前記シリコン含有絶縁膜を形成するとき
の成膜温度は350℃以上、550℃以下であることを
特徴とする請求項1乃至5の何れか一に記載の成膜方
法。 - 【請求項7】 前記シリコン含有絶縁膜を形成するとき
の成膜温度は375℃以上、425℃以下であることを
特徴とする請求項6記載の成膜方法。 - 【請求項8】 前記リン含有絶縁膜はリンガラス膜(P
SG膜)又はボロンリンガラス膜(BPSG膜)のうち
何れか一であることを特徴とする請求項1乃至請求項7
の何れか一に記載の成膜方法。 - 【請求項9】 前記リンガラス膜中のリン濃度は10モ
ル%以下であることを特徴とする請求項8記載の成膜方
法。 - 【請求項10】 請求項1乃至請求項9の何れか一に記
載の成膜方法を用いて、凹部を有する被成膜基板の表面
に、下地層として前記凹部を被覆するリン含有絶縁膜を
形成し、その後前記リン含有絶縁膜上にシリコン含有絶
縁膜を形成して該シリコン含有絶縁膜により前記凹部を
埋めることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13804098A JP3208376B2 (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 成膜方法及び半導体装置の製造方法 |
US09/157,936 US6352943B2 (en) | 1998-05-20 | 1998-09-22 | Method of film formation and method for manufacturing semiconductor device |
EP98118024A EP0959493A3 (en) | 1998-05-20 | 1998-09-23 | Deposition of insulating films by CVD |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13804098A JP3208376B2 (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 成膜方法及び半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11330068A JPH11330068A (ja) | 1999-11-30 |
JP3208376B2 true JP3208376B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=15212626
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13804098A Expired - Fee Related JP3208376B2 (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 成膜方法及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6352943B2 (ja) |
EP (1) | EP0959493A3 (ja) |
JP (1) | JP3208376B2 (ja) |
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US20070014801A1 (en) * | 2001-01-24 | 2007-01-18 | Gish Kurt C | Methods of diagnosis of prostate cancer, compositions and methods of screening for modulators of prostate cancer |
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