JP3315770B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、特に、スピンオングラス膜（以下、『ＳＯＧ
膜』という）を用いた平坦化工程の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a spin-on-glass film (hereinafter referred to as "SOG").
(Referred to as “film”).
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、半導体装置の微細化及び高集
積化に伴って、種種の平坦化技術が行われている。その
うちの一つとして、ＳＯＧ膜をエッチバックする方法が
ある。このエッチバック法による平坦化は、一般的に、
以下に示す工程により行われている。2. Description of the Related Art Conventionally, with the miniaturization and high integration of semiconductor devices, various flattening techniques have been used. One of them is a method of etching back the SOG film. Generally, the flattening by the etch-back method is as follows.
The following steps are performed.
【０００３】先ず、所望の処理が行われた半導体基板上
に下層配線を形成した後、全面に、第１のプラズマＣＶ
Ｄ（Chemical Vapor Deposition ）膜を形成する。次い
で、この第１のプラズマＣＶＤ膜上に、有機溶剤に溶け
たガラス溶液を回転塗布した後、熱処理を行いＳＯＧ膜
を形成する。次に、前記ＳＯＧ膜に、ＲＩＥ（Reactive
Ion Etching）を行い、当該ＳＯＧ膜をエッチバック
し、これにより露出した第１のプラズマＣＶＤ膜と共
に、さらにＳＯＧ膜をエッチバックして、表面を平坦化
する。この時、前記エッチバックは、前記第１のプラズ
マＣＶＤ膜のエッチングレートと、ＳＯＧ膜のエッチン
グレートとが、ほぼ等しくなる条件で行う。First, after a lower wiring is formed on a semiconductor substrate on which a desired process has been performed, a first plasma CV is formed on the entire surface.
A D (Chemical Vapor Deposition) film is formed. Next, a glass solution dissolved in an organic solvent is spin-coated on the first plasma CVD film, and then heat-treated to form an SOG film. Next, RIE (Reactive) is applied to the SOG film.
Then, the SOG film is etched back, and the SOG film is further etched back together with the exposed first plasma CVD film to flatten the surface. At this time, the etching back is performed under the condition that the etching rate of the first plasma CVD film and the etching rate of the SOG film are substantially equal.
【０００４】次いで、前記エッチバック後、全面に第２
のプラズマＣＶＤ膜を形成し、下層配線上に平坦化され
た層間絶縁膜を形成している。前記ＳＯＧ膜上に形成さ
れる第２のプラズマＣＶＤ膜としては、低温成長が可能
で、高周波電源出力、電極間の距離等を変化させること
によりストレスを制御することが可能であるという理由
から、プラズマＣＶＤにより形成した酸化膜が広く用い
られている。Then, after the etch back, a second
Is formed, and a planarized interlayer insulating film is formed on the lower wiring. The second plasma CVD film formed on the SOG film can be grown at a low temperature, and the stress can be controlled by changing a high frequency power output, a distance between electrodes, and the like. An oxide film formed by plasma CVD is widely used.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記平
坦化技術では、前記ＳＯＧ膜及び第１のプラズマＣＶＤ
膜をエッチバックした表面に、炭素（以下、『Ｃ』と記
す）系や弗素（以下、『Ｆ』と記す）系の堆積物が形成
され、この堆積物を残存させたまま第２のプラズマＣＶ
Ｄ膜を形成すると、第２のプラズマＣＶＤ膜と下地（第
１のプラズマＣＶＤ膜及びＳＯＧ膜）との密着性が低下
するという問題があった。However, in the planarization technique, the SOG film and the first plasma CVD are used.
A carbon (hereinafter referred to as “C”)-based or fluorine (hereinafter referred to as “F”)-based deposit is formed on the surface on which the film is etched back, and the second plasma is deposited while the deposit remains. CV
When the D film is formed, there is a problem that the adhesion between the second plasma CVD film and the base (the first plasma CVD film and the SOG film) is reduced.
【０００６】さらに、この堆積物を残存させたまま形成
した多層構造の層間絶縁膜は、例えば、温度サイクル試
験等により、ある程度の温度差の変化が生じると、前記
第２のプラズマＣＶＤ膜がＳＯＧ膜との界面で剥離する
という問題があった。なお、前記堆積物は、電子分光法
（ＸＰＳ；Ｘ-ray Photoelectronic Spoctroscopy ）に
よる分析で確認できる。また、前記ＳＯＧ膜が有機系を
多量に含んでいるような結合構造（Ｓｉ−ＣＨ3 ）であ
れば、前記第２のプラズマＣＶＤ膜との密着性が悪いと
いう問題もあった。Further, when a certain degree of change in temperature difference occurs due to, for example, a temperature cycle test or the like, the second plasma CVD film of the multi-layered inter-layer insulating film formed with the deposits remaining is SOG. There was a problem of peeling at the interface with the film. The deposit can be confirmed by analysis by electron spectroscopy (XPS; X-ray Photoelectronic Spoctroscopy). Further, if the SOG film has a bonding structure (Si—CH 3 ) containing a large amount of an organic system, there is a problem that adhesion to the second plasma CVD film is poor.
【０００７】本発明は、このような従来の問題点を解決
することを課題とするものであり、ＳＯＧ膜をエッチバ
ックした後に形成する絶縁膜の密着性を向上することが
可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of improving the adhesion of an insulating film formed after etching back an SOG film. It is intended to provide a manufacturing method.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、ＳＯＧ膜を形成する工程
と、前記ＳＯＧ膜をエッチバックする工程と、前記エッ
チバック後の表面に、アルゴン（以下、『Ａｒ』と記
す）ガス、窒素（以下、『Ｎ 2 』と記す）ガス、アンモ
ニア（以下、『ＮＨ 3 』と記す）ガス及びヘリウム（以
下、『Ｈｅ』と記す）ガスからなる群から選択される少
なくとも一種類の反応ガスを用いてプラズマを照射する
工程と、を含んだことを特徴とする半導体装置の製造方
法を提供するものである。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a step of forming an SOG film, a step of etching back the SOG film, and a step of forming a surface after the etch back are performed. , Argon (hereinafter referred to as “Ar”)
Gas, nitrogen (hereinafter referred to as “N 2 ”) gas, ammonia
Near (hereinafter referred to as “NH 3 ”) gas and helium (hereinafter “NH 3 ”)
Below, described as “He”) selected from the group consisting of gas
And a step of irradiating plasma with at least one kind of reaction gas .
【０００９】また、請求項２記載の発明は、反応ガスと
してＮ 2 ガスのみを用いて、請求項１に係るプラズマ照
射を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供
するものである。そして、請求項３記載の発明は、請求
項１又は請求項２記載の半導体装置の製造方法におい
て、前記プラズマ照射は、前記エッチバック後に残留し
ている前記スピンオングラス膜の表面に対して行うこと
を特徴とするものである。さらに、請求項４記載の発明
は、請求項３記載の半導体装置の製造方法において、前
記プラズマ照射によって、前記スピンオングラス膜の表
面に無機化されたスピンオングラス膜を形成することを
特徴とするものである。The invention according to claim 2 is characterized in that the reaction gas
In addition , the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device, wherein the plasma irradiation according to claim 1 is performed using only N 2 gas . According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first or second aspect, the plasma irradiation is performed on a surface of the spin-on-glass film remaining after the etch-back. It is characterized by the following. Further, according to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect, a spin-on glass film is formed on the surface of the spin-on glass film by the plasma irradiation. It is.
【００１０】[0010]
【作用】本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、
ＳＯＧ膜をエッチバックした後、その表面に、Ａｒガ
ス、Ｎ 2 ガス、ＮＨ 3 ガス及びＨｅガスからなる群から
選択される少なくとも一種類の反応ガスを用いてプラズ
マを照射するため、エッチバック後の表面に形成されて
いたＣ系やＦ系の堆積物（結合物）の結合が分解されて
無機化される。また、これと同時に、ＳＯＧ膜の表面が
無機化される。従って、前記堆積物が除去されると共
に、ＳＯＧ膜の表面が改質される。According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
After etching back the SOG film, an Ar gas
Gas , N 2 gas, NH 3 gas and He gas
Since plasma is irradiated using at least one selected reaction gas, bonds of C-based and F-based deposits (combinations) formed on the surface after the etch-back are decomposed. And is mineralized. At the same time, the surface of the SOG film is mineralized. Therefore, the deposit is removed and the surface of the SOG film is modified.
【００１１】[0011]
【００１２】[0012]
【実施例】次に、本発明に係る実施例について、図面を
参照して説明する。図１は、本発明の実施例に係る半導
体装置の製造工程の一部を示す部分断面図である。図１
（１）に示す工程では、所望の処理が行われた半導体基
板１上に、配線膜を堆積し、これをパターニングして配
線２を形成する。次に、全面に、膜厚が８０００Å程度
のプラズマＣＶＤ膜３を形成する。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a part of a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG.
In the step (1), a wiring film is deposited on the semiconductor substrate 1 on which a desired process has been performed, and the wiring film is patterned to form a wiring 2. Next, a plasma CVD film 3 having a thickness of about 8000 ° is formed on the entire surface.
【００１３】次いで、図１（２）に示す工程では、図１
（１）に示す工程で形成したプラズマＣＶＤ膜３上に、
有機溶剤に溶けたガラス溶液を回転塗布した後、熱処理
を行いＳＯＧ膜４を形成する。ここで、このＳＯＧ膜４
の表面をＸＰＳにより分析したところ、表１に示す組成
及び量（atomic％）の原子・分子が存在した。Next, in the step shown in FIG.
On the plasma CVD film 3 formed in the step shown in (1),
After spin-coating a glass solution dissolved in an organic solvent, heat treatment is performed to form an SOG film 4. Here, this SOG film 4
The surface of was analyzed by XPS. As a result, atoms and molecules having the composition and amount (atomic%) shown in Table 1 were present.
【００１４】次に、図１（３）に示す工程では、図１
（２）に示す工程で塗布したＳＯＧ膜４に、四弗化炭素
（ＣＦ4 ）＝２０ｓｃｃｍ、フルオロホルム（ＣＨ
Ｆ3 ）＝１５ｓｃｃｍ、Ｈｅ＝２８０ｓｃｃｍ、からな
るエッチングガスを使用し、真空度＝９００ｍＴｏｏ
ｒ、ＲＦパワー＝２８０Ｗ、の条件で、エッチバックを
行い、プラズマＣＶＤ膜３が露出したら、プラズマＣＶ
Ｄ膜３の膜厚が１０００Å程度となるまで、両者をエッ
チバックして表面を平坦化する。Next, in the step shown in FIG.
On the SOG film 4 applied in the step shown in (2), carbon tetrafluoride (CF 4 ) = 20 sccm and fluoroform (CH)
F 3 ) = 15 sccm, He = 280 sccm, and the degree of vacuum = 900 mToo.
r, RF power = 280 W, etch back is performed, and when the plasma CVD film 3 is exposed, the plasma CV
The two are etched back until the film thickness of the D film 3 becomes about 1000 ° to flatten the surface.
【００１５】このエッチバック終了後、残留しているプ
ラズマＣＶＤ膜３の露出した表面、及び同じく残留して
いるＳＯＧ膜４の表面をＸＰＳにより分析したところ、
表１に示す組成及び量（atomic％）の原子・分子が存在
した。表１から、後の工程で形成するプラズマＣＶＤ膜
７の密着性を阻害するＣ−Ｃ系及びＣ−Ｆ系の結合物を
多量に含む堆積層５が形成されていることが判る。[0015] After this etch-back ends, the exposed surface of the flop <br/> plasma CVD film 3 remaining, and also remains
When the surface of the SOG film 4 was analyzed by XPS,
There were atoms and molecules of the composition and amount (atomic%) shown in Table 1. From Table 1, it can be seen that the deposited layer 5 containing a large amount of CC-based and CF-based combined substances that inhibit the adhesion of the plasma CVD film 7 formed in a later step is formed.
【００１６】次に、図１（４）に示す工程では、図１
（３）に示す工程で形成された堆積層５に、Ｎ2 ガス＝
３００ｓｃｃｍ、Ｏ2 ガス＝５０ｓｃｃｍからなる反応
ガスを使用し、真空度＝３００ｍＴｏｏｒ、パワー＝４
００Ｗで、５〜１０秒間のプラズマ照射を行う。この工
程により、ＳＯＧ膜４の表面及び堆積層５が無機化し、
そのＳＯＧ膜４の表面に、無機化されたＳＯＧ膜６が形
成される。Next, in the step shown in FIG.
The N 2 gas =
Using a reaction gas consisting of 300 sccm and O 2 gas = 50 sccm, degree of vacuum = 300 mTool, power = 4
Plasma irradiation is performed at 00 W for 5 to 10 seconds. By this step, the surface of the SOG film 4 and the deposited layer 5 are mineralized,
On the surface of the SOG film 4 , a mineralized SOG film 6 is formed.
【００１７】ここで、この無機化されたＳＯＧ膜６の表
面をＸＰＳにより分析したところ、表１に示す組成及び
量（atomic％）の原子・分子が存在した。Here, when the surface of the mineralized SOG film 6 was analyzed by XPS, atoms and molecules having the composition and amount (atomic%) shown in Table 1 were present.
【００１８】[0018]
【表１】 [Table 1]
【００１９】表１から、無機化されたＳＯＧ膜６の表面
には、後の工程で形成するプラズマＣＶＤ膜７の密着性
を阻害するＣ−Ｃ系及びＣ−Ｆ系の結合物の存在量が極
めて少なくなったことが確認できる。これは、前記プラ
ズマ照射により、堆積層５が除去されると共に、ＳＯＧ
膜４の表面が改質されたことが立証された。従って、後
の工程で形成するプラズマＣＶＤ膜７の密着性を向上す
ることができる。From Table 1, it can be seen that the amount of the CC-based and CF-based combined substances that inhibit the adhesion of the plasma CVD film 7 formed in a later step is present on the surface of the mineralized SOG film 6. Can be confirmed to be extremely small. This is because the deposition layer 5 is removed by the plasma irradiation and the SOG
It was proved that the surface of the film 4 was modified. Therefore, the adhesion of the plasma CVD film 7 formed in a later step can be improved.
【００２０】次に、図１（５）に示す工程では、図１
（４）に示す工程で形成した無機化されたＳＯＧ膜６上
に、膜厚が４０００Å程度のプラズマＣＶＤ膜７を形成
する。その後、所望の工程を行い、半導体装置（発明
品）を完成する。次に、比較として、図１（４）に示す
工程で、プラズマ照射を行わない半導体装置（従来品）
を製造した。Next, in the step shown in FIG.
A plasma CVD film 7 having a thickness of about 4000 ° is formed on the mineralized SOG film 6 formed in the step shown in (4). Thereafter, a desired process is performed to complete a semiconductor device (an invention). Next, as a comparison, in the step shown in FIG. 1D, a semiconductor device without plasma irradiation (conventional product)
Was manufactured.
【００２１】次に、発明品及び従来品について、以下に
示す条件で温度サイクル試験を行った。 （条件） 温度変化量 −６５℃〜１５０℃ １サイクル時間 ３０分 サイクル間のインターバル １０分 この結果、発明品は、１０００サイクル行ってもプラズ
マＣＶＤ膜７が剥離することがなかったが、従来品は、
１００サイクルでプラズマＣＶＤ膜７が剥離した。これ
より、エッチバック後の表面にプラズマを照射すること
で、プラズマＣＶＤ膜７の密着性を向上させることがで
きることが立証された。Next, a temperature cycle test was performed on the invention product and the conventional product under the following conditions. (Conditions) Temperature change amount -65 ° C to 150 ° C 1 cycle time 30 minutes Interval between cycles 10 minutes As a result, the plasma CVD film 7 did not peel off even after 1000 cycles, but the conventional product Is
The plasma CVD film 7 was peeled off in 100 cycles. Thus, it was proved that the plasma CVD film 7 can be improved in adhesion by irradiating the plasma after etching back to the surface.
【００２２】なお、本実施例では、プラズマ照射時に使
用する反応ガスとしてＮ2 ガス及びＯ2 ガスを使用した
が、これに限らず、プラズマ照射時に使用する反応ガス
は、Ａｒガス、Ｏ2 ガス、Ｎ2 Ｏガス、Ｎ2 ガス、ＮＨ
3 ガス及びＨｅガスからなる群から選択される少なくと
も一種類のガスを含む反応ガスを用いればよい。また、
プラズマ照射の条件は、所望により決定してよい。In this embodiment, the N 2 gas and the O 2 gas are used as the reaction gases used for plasma irradiation. However, the present invention is not limited to this. The reaction gases used for the plasma irradiation may be Ar gas and O 2 gas. , N 2 O gas, N 2 gas, NH
A reaction gas containing at least one gas selected from the group consisting of three gases and He gas may be used. Also,
The conditions for plasma irradiation may be determined as desired.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体装置の製造方法によれば、ＳＯＧ膜をエッチバックし
た後、その表面に、Ａｒガス、Ｎ 2 ガス、ＮＨ 3 ガス及
びＨｅガスからなる群から選択される少なくとも一種類
の反応ガスを用いてプラズマを照射することで、エッチ
バック後の表面に形成されていたＣ系やＦ系の堆積物
（結合物）の結合を分解し、これを無機化することがで
きる。また、同時にＳＯＧ膜の表面を無機化することが
できる。このため、前記堆積物を除去できる共に、ＳＯ
Ｇ膜の表面を改質でき、後に、この表面上に形成する絶
縁膜の密着性を向上することができるという効果があ
る。As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after the SOG film is etched back, the surface thereof is coated with Ar gas, N 2 gas, NH 3 gas and so on.
And at least one selected from the group consisting of He gas and He gas
By irradiating the plasma using the reaction gas described above, the bonds of the C-based or F-based deposits (combined substances) formed on the surface after the etch-back can be decomposed and inorganicized. At the same time, the surface of the SOG film can be mineralized. Therefore, the deposit can be removed, and the SO
There is an effect that the surface of the G film can be modified and the adhesion of an insulating film formed on the surface can be improved later.
【００２４】[0024]
【図１】本発明の一実施例にかかる半導体装置の製造工
程の一部を示す部分断面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a part of a manufacturing process of a semiconductor device according to one embodiment of the present invention.
１ 半導体基板 ２ 配線 ３ プラズマＣＶＤ膜 ４ ＳＯＧ膜 ５ 堆積層 ６ 無機化されたＳＯＧ膜 ７ プラズマＣＶＤ膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Wiring 3 Plasma CVD film 4 SOG film 5 Deposition layer 6 Mineralized SOG film 7 Plasma CVD film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−36727（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−319942（ＪＰ，Ａ) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-3-36727 (JP, A) JP-A-1-319942 (JP, A)
Claims (4)
前記スピンオングラス膜をエッチバックする工程と、前
記エッチバック後の表面に、アルゴンガス、窒素ガス、
アンモニアガス及びヘリウムガスからなる群から選択さ
れる少なくとも一種類の反応ガスを用いてプラズマを照
射する工程と、を含んだことを特徴とする半導体装置の
製造方法。A step of forming a spin-on-glass film;
A step of etching back the spin-on-glass film, an argon gas, a nitrogen gas,
Selected from the group consisting of ammonia gas and helium gas
Irradiating plasma using at least one type of reaction gas to be produced.
ることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方
法。2. A method using only nitrogen gas as said reaction gas.
The method according to claim 1, wherein the that.
後に残留している前記スピンオングラス膜の表面に対し
て行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の半
導体装置の製造方法。3. The method according to claim 1, wherein the plasma irradiation is performed on a surface of the spin-on-glass film remaining after the etch-back.
オングラス膜の表面に無機化されたスピンオングラス膜
を形成することを特徴とする請求項３記載の半導体装置
の製造方法。4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the plasma irradiation forms a mineralized spin-on-glass film on the surface of the spin-on-glass film.
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|---|---|---|---|
| JP21294593A JP3315770B2 (en) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | Method for manufacturing semiconductor device |
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- 1993-08-27 JP JP21294593A patent/JP3315770B2/en not_active Expired - Fee Related
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