JP3332063B2 - Method for forming SiNx / PSG laminated structure - Google Patents

Method for forming SiNx / PSG laminated structure

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JP3332063B2
JP3332063B2 JP29625695A JP29625695A JP3332063B2 JP 3332063 B2 JP3332063 B2 JP 3332063B2 JP 29625695 A JP29625695 A JP 29625695A JP 29625695 A JP29625695 A JP 29625695A JP 3332063 B2 JP3332063 B2 JP 3332063B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上にS
iNx/PSG積層構造を形成する方法に関し、更に詳
細には、SiNx膜上にPSG層を成膜する際にCVD
−SiO2 膜が局部的に増速成長しないように改良され
たSiNx/PSG積層構造の形成方法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a method for forming an iNx / PSG laminated structure, and more particularly, to a method for forming a PSG layer on a SiNx film by CVD.
The present invention relates to a method for forming a SiNx / PSG laminated structure improved so that a SiO 2 film is not locally locally grown.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの層間絶縁膜としてPS
G(Phospho-Silicate Glass)膜を使用した場合、スト
レスがPSG膜に生じてクラックが発生したり、下層の
アルミニム(Al−Si1%合金)配線層にヒロックが
発生することが多かった。そこで、これらの問題を解決
するために、層間絶縁膜としてSiNx膜とその上に成
膜されたPSG膜とからなるSiNx/PSG積層構造
が開発された。SiNx膜としては、例えばSi3 4
がある。従来のSiNx/PSG積層構造の形成方法で
は、先ず、半導体基板上に絶縁膜として形成されたリフ
ロー酸化膜上に、従ってリフロー酸化膜の上に形成され
ているアルミニム配線層を介してプラズマCVD法によ
りSiH4(シラン)系のガスとNH3(アンモニア)等
の窒素含有ガスとを化学反応させ、SiNx膜を成膜す
る。次いで、SiNx膜上に常圧CVD法によりSiH
4ガス、PH3ガス、及びO2ガスを化学反応させてPS
G膜を成膜している。
2. Description of the Related Art PS is used as an interlayer insulating film of a semiconductor device.
When a G (Phospho-Silicate Glass) film was used, stress often occurred in the PSG film, causing cracks and hillocks in the lower aluminum (Al-Si 1% alloy) wiring layer in many cases. Therefore, in order to solve these problems, a SiNx / PSG stacked structure including a SiNx film as an interlayer insulating film and a PSG film formed thereon has been developed. As the SiNx film, for example, Si 3 N 4
There is. In a conventional method for forming a SiNx / PSG laminated structure, first, a plasma CVD method is performed on an aluminum wiring layer formed on a reflow oxide film formed as an insulating film on a semiconductor substrate, and thus on the reflow oxide film. Causes a chemical reaction between a SiH 4 (silane) -based gas and a nitrogen-containing gas such as NH 3 (ammonia) to form a SiNx film. Next, SiH is formed on the SiNx film by a normal pressure CVD method.
Chemical reaction between 4 gas, PH 3 gas and O 2 gas
A G film is formed.

【0003】また、PSG膜のストレス発生の防止及び
アルミニム配線層のヒロック発生の防止のためには、S
iNx膜及びPSG膜の成膜時の加熱時間を短くし、か
つ加熱温度を低く抑える必要がある。そのために、PS
G膜の緻密さはある程度犠牲にされていた。
In order to prevent the occurrence of stress in the PSG film and the occurrence of hillocks in the aluminum wiring layer, an S
It is necessary to shorten the heating time when forming the iNx film and the PSG film, and to keep the heating temperature low. For that, PS
The density of the G film was sacrificed to some extent.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のSi
Nx/PSG積層構造の形成方法では、下層のSiNx
膜成膜時に、未反応のSi−H基の濃度が局部的に高く
なり、そのために上層のPSG膜が局部的に増速成長す
ると言う現象が生じる。そのために、PSG膜上に形成
する配線層の平坦性が悪くなり、また線径に変動が生じ
て、或る領域では太く、或る領域では細くなったりす
る。この結果、製品歩留りが低下し、製品の信頼性が低
下する。未反応のSi−H基の濃度の局部的上昇は、S
iNx膜の成膜に付随するものであって、具体的には、
例えば、SiNx膜の形成時に未反応のSiH4からな
るシリコン水素化合物がパーティクルとして下地基板の
リフロー酸化膜の表面や、形成途中のSiNx膜表面に
付着したりすることに因る。
By the way, the conventional Si
In the method of forming the Nx / PSG laminated structure, the underlying SiNx
At the time of film formation, the concentration of unreacted Si—H groups locally increases, which causes a phenomenon that the upper PSG film locally grows at an increased rate. For this reason, the flatness of the wiring layer formed on the PSG film is deteriorated, and the diameter of the wiring is changed, so that a certain region becomes thick and a certain region becomes thin. As a result, the product yield decreases, and the product reliability decreases. The local increase in the concentration of unreacted Si-H groups is
It accompanies the formation of the iNx film, and specifically,
For example, a silicon hydride compound of unreacted SiH 4 at the time of forming the SiNx film adheres as particles to the surface of the reflow oxide film on the base substrate or the surface of the SiNx film during formation.

【0005】以下に、図3を参照して、この現象を更に
詳しく説明する。図3(a)、(b)及び(c)は、従
来のSiNx/PSG積層構造の形成方法の工程毎の基
板の断面図である。SiNx/PSG積層構造を形成す
るには、先ず、半導体基板(図示せず)上に形成された
リフロー酸化膜上にプラズマCVD法によりSiNx膜
を成膜する。その際、シリコン水素化合物パーティクル
12が、例えば図3(a)に示すように、リフロー酸化
膜14上に付着する。このシリコン水素化合物パーティ
クル12は過剰な水素を含有しているので、その過剰水
素がSiNx膜成膜工程中に脱ガスする。その結果、シ
リコン水素化合物パーティクル12の表面にはSiNx
膜16が形成されないので、SiNx膜16の成膜終了
時になっても、付着したシリコン水素化合物パーティク
ル12の一部が表面に露出している。図3(b)は上記
の状態を示す断面図である。
Hereinafter, this phenomenon will be described in more detail with reference to FIG. FIGS. 3A, 3B, and 3C are cross-sectional views of a substrate for each step of a conventional method for forming a SiNx / PSG stacked structure. To form the SiNx / PSG laminated structure, first, a SiNx film is formed on a reflow oxide film formed on a semiconductor substrate (not shown) by a plasma CVD method. At this time, the silicon hydride compound particles 12 adhere to the reflow oxide film 14, for example, as shown in FIG. Since the silicon hydride compound particles 12 contain excess hydrogen, the excess hydrogen is degassed during the SiNx film forming process. As a result, the surface of the silicon hydride particles 12 is SiNx
Since the film 16 is not formed, even when the formation of the SiNx film 16 is completed, a part of the attached silicon hydride compound particles 12 is exposed on the surface. FIG. 3B is a cross-sectional view showing the above state.

【0006】しかし、従来のSiNx/PSG積層構造
の形成方法では、シリコン水素化合物パーティクル12
が露出したままのSiNx膜16上にPSG膜18を図
3(c)に示すように成膜している。PSG膜18は、
例えば常圧CVD法により成膜される。そのために、P
SG膜18の成膜中に、反応ガス中のO2が露出してい
るシリコン水素化合物パーティクル12を酸化して、シ
リコン水素化合物パーティクル12の体積を1.5倍か
ら2倍程度に膨張させる。この結果、SiNx膜16上
に成膜されたPSG膜18は、図3(c)に示すよう
に、シリコン水素化合物パーティクル12の付着部分の
上の領域のみが突起状に膨らむ。この突起状膨らみ部1
9が、この後にPSG膜上に形成されるアルミニム配線
層形成工程で、アルミ配線層を持ち上げて配線の平坦性
を悪化させ、また線径の変動を招いている。
However, in the conventional method of forming a SiNx / PSG laminated structure, the silicon hydride particles 12
The PSG film 18 is formed on the SiNx film 16 with the exposed portions as shown in FIG. The PSG film 18
For example, it is formed by a normal pressure CVD method. Therefore, P
During the formation of the SG film 18, the silicon hydride compound particles 12 in which O 2 in the reaction gas is exposed are oxidized to expand the volume of the silicon hydride compound particles 12 from about 1.5 to 2 times. As a result, in the PSG film 18 formed on the SiNx film 16, as shown in FIG. 3C, only the region above the portion where the silicon hydride compound particles 12 adhere is swelled like a protrusion. This protruding bulge 1
No. 9 raises the aluminum wiring layer in a step of forming an aluminum wiring layer to be formed on the PSG film thereafter, thereby deteriorating the flatness of the wiring and causing a variation in the wire diameter.

【0007】以上のような事情に照らして、本発明の目
的は、半導体基板上に順次SiNx膜及びPSG層を成
膜して、SiNx/PSG積層構造を形成するに際し、
CVD−SiO2 が局部的に増速成長しないように改良
されたSiNx/PSG積層構造の形成方法を提供する
ことである。
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to form a SiNx / PSG laminated structure by forming a SiNx film and a PSG layer sequentially on a semiconductor substrate.
CVD-SiO 2 is to provide a method of forming a locally accelerated growth not improved SiNx / PSG laminate structure as.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
解決するために、種々の対策を試みた。例えば、本発明
者は、シリコン水素化合物パーティクルが発生し難いプ
ラズマCVD製造装置を求めて調査したが、かかる装置
を使用した場合、SiNx/PSG積層構造の形成能力
が低下し、生産性が低いことが判った。また、SiNx
膜を厚くすることも試みたが、層間容量が増加するため
にデバイススピードが低下した。また、PSG膜の成膜
速度を低くすることにより突起状膨らみの発生量を抑え
ようとしたが、下層のアルミニム配線層にヒロックの成
長増大が生じ、好ましくなかった。そこで、本発明者
は、SiNx膜の表面窒化に着目し、実験を重ねた末
に、本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems The present inventor has attempted various measures to solve the above-mentioned object. For example, the present inventor has searched for a plasma CVD manufacturing apparatus in which silicon hydride compound particles are unlikely to be generated. However, when such an apparatus is used, the ability to form a SiNx / PSG laminated structure is reduced and productivity is low. I understood. Also, SiNx
An attempt was made to increase the thickness of the film, but the device speed was reduced due to an increase in interlayer capacitance. Further, an attempt was made to reduce the amount of protrusion-like swelling by lowering the deposition rate of the PSG film, but this was not preferable because hillock growth increased in the lower aluminum wiring layer. Then, the inventor focused on the surface nitridation of the SiNx film, and completed the present invention after repeated experiments.

【0009】上記目的を解決するために本発明に係るS
iNx/PSG積層構造の形成方法(以下、第1発明方
法と言う)は、プラズマCVD法によりSiNx膜を成
膜する工程と、PSG膜を成膜する工程とを有し、基板
上に、順次、SiNx膜及びPSG膜を成膜してSiN
x/PSG積層構造を形成する方法において、SiNx
膜を成膜する工程に引き続き、PSG膜を成膜する工程
の前に、SiNx膜の表面を窒化する工程を有すること
を特徴としている。
[0009] In order to solve the above-mentioned object, according to the present invention, the S
A method for forming an iNx / PSG laminated structure (hereinafter, referred to as a first invention method) includes a step of forming a SiNx film by a plasma CVD method and a step of forming a PSG film. , SiNx film and PSG film to form SiN
x / PSG lamination structure, a method of forming a SiNx
The method is characterized in that a step of nitriding the surface of the SiNx film is provided after the step of forming the film and before the step of forming the PSG film.

【0010】本発明方法において、SiNx膜を成膜す
る工程は既知のプラズマCVD装置を使用して、PSG
膜を成膜する工程は既知の常圧CVD装置を使用して、
それぞれ従来の方法と同じ成膜条件で実施される。本発
明では、SiNx膜とは窒化シリコン膜を意味し、例え
ばSi3 4 がある。SiNx膜の表面を窒化すること
により、局部的に上昇したSi−H基の濃度を低下させ
ることができるので、SiNx膜上に成膜されるPSG
膜の増速成長が防止される。
In the method of the present invention, the step of forming a SiNx film is performed by using a known plasma CVD apparatus to form a PSG.
The process of forming the film uses a known atmospheric pressure CVD device,
Each is performed under the same film forming conditions as the conventional method. In the present invention, the SiNx film means a silicon nitride film, for example, Si 3 N 4 . By nitriding the surface of the SiNx film, the locally increased concentration of the Si—H group can be reduced, and thus the PSG film formed on the SiNx film can be reduced.
Accelerated growth of the film is prevented.

【0011】本発明の好適な実施態様は、SiNx膜の
表面を窒化する工程では、SiNx膜の成膜温度より5
0°C ないし150°C 低い温度で窒素プラズマ処理又
はアンモニアプラズマ処理してSiNx膜表面を窒化す
ることを特徴としている。これにより、SiNx膜及び
下層のアルミニム配線層に与える影響を小さくして、S
iNx膜でのストレス発生、アルミニム配線層でのヒロ
ック等の発生を防止することができる。
According to a preferred embodiment of the present invention, in the step of nitriding the surface of the SiNx film, the temperature of the SiNx film is set at 5 ° C.
It is characterized in that the surface of the SiNx film is nitrided by nitrogen plasma treatment or ammonia plasma treatment at a low temperature of 0 ° C. to 150 ° C. Thereby, the influence on the SiNx film and the lower aluminum wiring layer is reduced, and
The occurrence of stress in the iNx film and the occurrence of hillocks in the aluminum wiring layer can be prevented.

【0012】また、本発明に係る別のSiNx/PSG
積層構造の形成方法(以下、第2発明方法と言う)は、
プラズマCVD法によりSiNx膜を成膜する工程と、
PSG膜を成膜する工程とを有し、基板上に、順次、S
iNx膜及びPSG膜を成膜してSiNx/PSG積層
構造を形成する方法において、SiNx膜を成膜する工
程では、SiNx膜の膜厚を10nm〜70nmの範囲
に抑制し、次いで、700°C 以下の温度で、窒素アニ
ール法又はアンモニアアニール法によりSiNx膜の表
面を熱窒化する工程を有することを特徴としている。
Also, another SiNx / PSG according to the present invention
A method for forming a laminated structure (hereinafter, referred to as a second invention method) is as follows.
Forming a SiNx film by a plasma CVD method;
And forming a PSG film on the substrate.
In the method of forming the SiNx / PSG stacked structure by forming the iNx film and the PSG film, in the step of forming the SiNx film, the thickness of the SiNx film is suppressed to a range of 10 nm to 70 nm, and then 700 ° C. The method is characterized in that a step of thermally nitriding the surface of the SiNx film by a nitrogen annealing method or an ammonia annealing method at the following temperature is provided.

【0013】本発明方法では、表面窒化方法として急速
熱窒化(RTN)等の窒素アニール法又はアンモニアア
ニール法を使用している。本発明では、SiNx膜の膜
厚を小さくして、成膜時間を短くし、かつ熱窒化処理の
温度を低くしているので、SiNx膜及び下層のアルミ
ニム配線層に与える影響が小さい。
In the method of the present invention, a nitrogen annealing method such as rapid thermal nitridation (RTN) or an ammonia annealing method is used as a surface nitriding method. In the present invention, since the film thickness of the SiNx film is reduced, the film forming time is shortened, and the temperature of the thermal nitridation treatment is lowered, the influence on the SiNx film and the lower aluminum wiring layer is small.

【0014】上記のいずれの方法を用いても、SiNx
膜の表面に露出しているシリコン水素化合物パーティク
ルを窒化して、Si−H基の濃度を低下させ、PSG膜
を形成する際に、反応ガス中のO2がパーティクルを酸
化して体積を膨張させることを防止できる。よって、P
SG膜形成時に、パーティクルの体積膨張が生じないの
で、従来のようなPSG膜上の突起状膨らみの発生を防
止できる。
In any of the above methods, SiNx
The silicon hydride compound particles exposed on the surface of the film are nitrided to reduce the concentration of Si-H groups, and when forming the PSG film, O 2 in the reaction gas oxidizes the particles and expands the volume. Can be prevented. Therefore, P
Since no volume expansion of the particles occurs during the formation of the SG film, it is possible to prevent the occurrence of the projection-like swelling on the PSG film as in the related art.

【0015】また、本発明に係る更に別のSiNx/P
SG積層構造の形成方法(以下、第3発明方法と言う)
は、プラズマCVD法によりSiNx膜を成膜する工程
と、PSG膜を成膜する工程とを有し、基板上に、順
次、SiNx膜及びPSG膜を成膜してSiNx/PS
G積層構造を形成する方法において、SiNx膜を成膜
する工程に引き続き、PSG膜を成膜する工程の前に、
SiNx膜を洗浄液で洗浄して表面エッチング及び表面
酸化を施す工程を有することを特徴としている。
Further, still another SiNx / P according to the present invention
Method for forming SG laminated structure (hereinafter, referred to as a third invention method)
Has a step of forming a SiNx film by a plasma CVD method and a step of forming a PSG film, and sequentially forms a SiNx film and a PSG film on a substrate to form a SiNx / PS
In the method of forming the G laminated structure, following the step of forming the SiNx film, before the step of forming the PSG film,
The method is characterized by including a step of cleaning the SiNx film with a cleaning liquid and performing surface etching and surface oxidation.

【0016】本発明方法では、SiNx膜表面に露出し
ている高濃度のSi−H基を洗浄液で洗浄して、表面エ
ッチング及び表面酸化を施すことにより、Si−H基の
濃度を低下させている。本発明で使用する洗浄液は、洗
浄により表面エッチング処理及び表面酸化処理を行い、
Si−H基の濃度を低下できる限り特に限定はなく、例
えば硫酸過水、フッ酸過水等を使用できる。
In the method of the present invention, the high-concentration Si-H groups exposed on the surface of the SiNx film are washed with a cleaning solution, and the surface is etched and oxidized to reduce the concentration of the Si-H groups. I have. The cleaning liquid used in the present invention performs a surface etching treatment and a surface oxidation treatment by cleaning,
There is no particular limitation as long as the concentration of the Si-H group can be reduced.

【0017】[0017]

【実施例】以下に図面を参照し、実施例に基づいて本発
明をより詳細に説明する。実施例1 実施例1は第1発明方法の実施例であって、図1
(a)、(b)及び(c)は、実施例1の工程毎の基板
の断面図である。本実施例では、先ず、半導体基板に形
成されたリフロー酸化膜20の上に、プラズマCVD法
によりSiNx膜22を成膜した。その際、図1(a)
に示すように、SiNx膜22の成膜時の初期にシリコ
ン水素化合物パーティクル24がリフロー酸化膜20の
上に付着し、付着したままの状態でSiNx膜22の形
成が終了したとする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in more detail below with reference to the drawings. Embodiment 1 Embodiment 1 is an embodiment of the first invention method.
(A), (b), and (c) are sectional views of the substrate in each step of Example 1. In this embodiment, first, a SiNx film 22 was formed on a reflow oxide film 20 formed on a semiconductor substrate by a plasma CVD method. At that time, FIG.
It is assumed that the silicon hydride compound particles 24 adhere to the reflow oxide film 20 at the initial stage when the SiNx film 22 is formed, and the formation of the SiNx film 22 ends with the silicon hydride compound particles 24 remaining attached.

【0018】SiNx膜22の成膜に当たっては、8枚
同時にバッチ処理できる平行平板型のプラズマCVD装
置を使用して温度、250℃で、圧力100Paの成膜
条件でSiNx膜22を成膜した。使用したガスの種類
及び流量は、SiH4が100sccm、NH3が300
sccm、N2が4000sccmであった。プラズマ
CVD装置のRF出力は500W、形成に要した時間は
420秒であった。この結果、形成されたSiNx膜2
2の膜厚は100nm、膜中の水素成分は原子パーセン
トで20から25であった。
In forming the SiNx film 22, a parallel plate type plasma CVD apparatus capable of batch processing eight sheets simultaneously was used to form the SiNx film 22 at a temperature of 250 ° C. and a pressure of 100 Pa. The kind and flow rate of the gas used were 100 sccm for SiH 4 and 300 for NH 3.
sccm and N 2 were 4000 sccm. The RF output of the plasma CVD apparatus was 500 W, and the time required for formation was 420 seconds. As a result, the formed SiNx film 2
2 had a thickness of 100 nm, and the hydrogen component in the film was 20 to 25 in atomic percent.

【0019】次いで、直ぐに別の8枚バッチ処理式平行
平板型プラズマCVD装置のチャンバーに基板を移送
し、SiNx膜22の表面に窒素プラズマ処理を施して
SiNx膜22の表面を窒化した。処理圧力は100P
a、処理温度は、SiNx膜形成時の温度よりも50℃
から150℃程度低い150℃とした。窒素流量は10
00sccm,処理時のRF出力は120W,処理時間
は120秒であった。以上の処理により、SiNx膜2
2の内部の成分構成が変化することなく、SiNx膜2
2の表面のみが窒化されて窒化層26が形成される。ま
た、本実施例では、SiNx膜22の表面窒化を促進す
るために、SiNx膜22を形成後、その場で直ぐに窒
素プラズマ処理を行った。
Next, the substrate was immediately transferred to a chamber of another 8-plate batch processing type parallel plate type plasma CVD apparatus, and the surface of the SiNx film 22 was subjected to nitrogen plasma treatment to nitride the surface of the SiNx film 22. Processing pressure is 100P
a, the processing temperature is 50 ° C. lower than the temperature at the time of forming the SiNx film.
To 150 ° C. which is lower by about 150 ° C. Nitrogen flow is 10
00 sccm, the RF output during processing was 120 W, and the processing time was 120 seconds. By the above processing, the SiNx film 2
The SiNx film 2 is kept
2 is nitrided to form a nitrided layer 26. Further, in this embodiment, in order to promote the surface nitridation of the SiNx film 22, the nitrogen plasma treatment was performed immediately after the SiNx film 22 was formed.

【0020】窒素プラズマ処理後、SiNx膜22上に
PSG膜28を成膜した。8枚バッチ処理式の平行平板
型常圧CVD装置を使用し、圧力は常圧で温度は450
℃であった。使用したガスは、SiH4が100scc
m、0.05%PH3(ホスフィン)が300scc
m、O2が4000sccm、N2が4000sccmで
あった。PSG膜形成に要した時間は300秒であっ
た。形成されたPSG膜28の膜厚は350nm、膜中
のリン成分は4.5重量%であった。
After the nitrogen plasma treatment, a PSG film 28 was formed on the SiNx film 22. Using a parallel plate type normal pressure CVD apparatus of 8 batch processing type, the pressure is normal pressure and the temperature is 450
° C. The gas used was 100 scc of SiH 4
m, 0.05% PH 3 (phosphine) 300 scc
m and O 2 were 4000 sccm and N 2 was 4000 sccm. The time required for forming the PSG film was 300 seconds. The thickness of the formed PSG film 28 was 350 nm, and the phosphorus component in the film was 4.5% by weight.

【0021】上記のようにして形成された実施例1のS
iNx/PSG積層構造では、PSG膜28の膨らみ部
30は、図1(c)に示すように、従来の膨らみ部19
(図3(c)参照)に比べて遙に小さいことが確認でき
た。
The S of Example 1 formed as described above
In the iNx / PSG laminated structure, the bulging part 30 of the PSG film 28 is formed as shown in FIG.
(See FIG. 3 (c)).

【0022】実施例2 本実施例は、第2発明方法の実施例であって、実施例2
の工程毎の基板の断面は実施例1と同様に図1(a)、
(b)及び(c)により示される。本実施例では、先
ず、実施例1と同じプラズマCVD装置を使用し、蒸着
時間を除いて同じ成膜条件で、リフロー酸化膜20上に
SiNx膜22を成膜した。その際、図1(a)に示す
ように、SiNx膜22の成膜時の初期にシリコン水素
化合物パーティクル24がリフロー酸化膜20の上に付
着し、付着した儘の状態で、SiNx膜22の形成が終
了したとする。但し、実施例1とは異なり、SiNx膜
22の膜厚を50nmとするために、蒸着時間を100
秒とした。尚、SiNx膜22の水素濃度は、実施例1
と同じであった。
Embodiment 2 This embodiment is an embodiment of the second invention method.
The cross section of the substrate in each step of FIG.
Shown by (b) and (c). In the present embodiment, first, the SiNx film 22 was formed on the reflow oxide film 20 under the same film forming conditions except for the deposition time, using the same plasma CVD apparatus as in the first embodiment. At this time, as shown in FIG. 1A, the silicon hydride compound particles 24 adhere to the reflow oxide film 20 at the initial stage of the formation of the SiNx film 22, and the SiNx film 22 It is assumed that the formation is completed. However, unlike the first embodiment, the deposition time is set to 100 to make the thickness of the SiNx film 22 50 nm.
Seconds. Note that the hydrogen concentration of the SiNx film 22 was determined in Example 1.
Was the same as

【0023】次いで、枚葉式ランプ加熱型窒化アニール
装置を使用して、SiNx膜22の膜表面に急速熱窒化
処理を施した。圧力は常圧よりも僅かに高い1400m
bar、処理温度は550℃とした。使用したガスの種
類及び流量は、NH3が400sccm,N2 が100
0sccmであった。処理時間は30秒であった。これ
により、SiNx膜22は、図1(b)に示すように、
表面のみが窒化されて窒化層26が形成され、SiNx
膜内部の成分構成は変化しなかった。
Next, a rapid thermal nitridation treatment was performed on the surface of the SiNx film 22 using a single-wafer lamp heating type nitriding annealing apparatus. The pressure is 1400m, slightly higher than normal pressure
Bar and the processing temperature were 550 ° C. The kind and flow rate of the gas used were 400 sccm for NH 3 and 100 for N 2.
It was 0 sccm. Processing time was 30 seconds. Thereby, the SiNx film 22 becomes, as shown in FIG.
Only the surface is nitrided to form a nitrided layer 26, SiNx
The composition of the components inside the film did not change.

【0024】急速熱窒化処理後、常圧CVD装置を使用
し、実施例1と同様にしてSiNx膜22上にPSG膜
28を形成を行った。但し、形成時間は実施例1とは異
なり、少し長く275秒で、形成したPSG膜28の膜
厚は実施例1よりは厚く400nmであった。
After the rapid thermal nitridation, a PSG film 28 was formed on the SiNx film 22 in the same manner as in Example 1 using an atmospheric pressure CVD apparatus. However, the forming time was slightly longer than that of the first embodiment and was 275 seconds, and the thickness of the formed PSG film 28 was 400 nm, which was thicker than that of the first embodiment.

【0025】上記のようにして形成された実施例2のS
iNx/PSG積層構造では、PSG膜28の膨らみ部
30は、図1(c)に示すように、従来の膨らみ部19
(図3(c)参照)に比べて遙に小さいことが確認でき
た。
The S of Example 2 formed as described above
In the iNx / PSG laminated structure, the bulging part 30 of the PSG film 28 is formed as shown in FIG.
(See FIG. 3 (c)).

【0026】実施例3 本実施例は第3発明方法の実施例であって、図2
(a)、(b)及び(c)は実施例3における積層構造
形成方法の工程毎の基板の断面図である。本実施例で
は、先ず、実施例1と同様にして、リフロー酸化膜40
上にSiNx膜42を成膜する。その際、図2(a)に
示すように、SiNx膜42の成膜時の初期にシリコン
水素化合物パーティクル44がリフロー酸化膜40の上
に付着し、付着した儘の状態で、SiNx膜42の形成
が終了したとする。SiNx膜42の膜厚及び水素濃度
は、実施例1と同じであった。
Embodiment 3 This embodiment is an embodiment of the third invention method.
FIGS. 9A, 9B, and 9C are cross-sectional views of the substrate in each step of the method for forming a laminated structure in Example 3. FIGS. In this embodiment, first, as in the first embodiment, the reflow oxide film 40
An SiNx film 42 is formed thereon. At this time, as shown in FIG. 2A, silicon hydride compound particles 44 adhere to the reflow oxide film 40 at the initial stage of the formation of the SiNx film 42, and the SiNx film 42 It is assumed that the formation is completed. The thickness and the hydrogen concentration of the SiNx film 42 were the same as in Example 1.

【0027】次いで、硫酸過水洗浄装置を用い、SiN
x膜42の表面に処理温度80°Cで硫酸過水洗浄処理
を300秒間施した。硫酸過水は、硫酸と過酸化水素水
との体積比が15対1であった。この処理によりシリコ
ン水素化合物パーティクルが、図2(b)に示すよう
に、除去され、その跡がSiNx膜42上に窪み部46
として残った。
Next, using a sulfuric acid / hydrogen peroxide cleaning apparatus, the SiN
The surface of the x film 42 was subjected to a sulfuric acid / hydrogen peroxide cleaning treatment at a treatment temperature of 80 ° C. for 300 seconds. Sulfuric acid peroxide had a volume ratio of sulfuric acid to hydrogen peroxide solution of 15: 1. By this process, silicon hydride compound particles are removed as shown in FIG.
Remained.

【0028】硫酸過水洗浄処理の後、実施例1と同じ常
圧CVD装置を使用し、同じ成膜条件で、SiNx膜4
2上にPSG膜48を成膜した。PSG膜48の膜厚、
リン濃度は、実施例1と同じであった。
After the sulfuric acid / hydrogen peroxide cleaning treatment, the SiNx film 4 was formed using the same atmospheric pressure CVD apparatus as in Example 1 under the same film forming conditions.
A PSG film 48 was formed on 2. The thickness of the PSG film 48,
The phosphorus concentration was the same as in Example 1.

【0029】上記のようにして形成された実施例3のS
iNx/PSG積層構造では、PSG膜48上に膨らみ
部が形成されず、寧ろアルミニム配線層の形成に影響を
与えない程度の浅い凹部50が、図2(c)に示すよう
に、生じていることが確認できた。
The S of Example 3 formed as described above
In the iNx / PSG laminated structure, no bulge is formed on the PSG film 48, and rather a shallow recess 50 that does not affect the formation of the aluminum wiring layer is formed as shown in FIG. 2C. That was confirmed.

【0030】以上、本発明をその好適な実施例に基づい
て説明したが、本発明の形成方法は、上記実施例の構成
にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない限り、上記実施例の構成から種々の修正及び変更を
施した形成方法も、本発明の範囲に含まれる。
Although the present invention has been described based on the preferred embodiments, the method of forming the present invention is not limited only to the configuration of the above-described embodiments. Forming methods in which various modifications and changes have been made from the configuration of the above embodiment are also included in the scope of the present invention.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明によれば、SiNx/PSG積層
構造の形成に際し、窒素プラズマ処理、熱窒化処理及び
洗浄によるエッチング/酸化処理のうちのいずれかの処
理をSiNx膜の表面に施すことにより、PSG膜の成
膜時にPSG膜が局所的に増速成長するのを経済的な手
段で防止することができる。これにより、デバイス構造
を変更することなく、更には従来のSiNx/PSG積
層構造の形成手順を維持したまま、層間膜上に突起状の
形状欠陥が発生することを防止できる。また、アルミニ
ム配線層の平坦化を向上させ、更には線径の変動を防止
できるので、製品歩留り及び製品の信頼性が向上する。
また、製造工程を少し変更するだけで本発明方法を実施
できるので、本発明方法の実施に伴うコストの増加が殆
ど無い。
According to the present invention, when forming a SiNx / PSG laminated structure, any one of nitrogen plasma treatment, thermal nitridation treatment, and etching / oxidation treatment by cleaning is performed on the surface of the SiNx film. In addition, when the PSG film is formed, it is possible to prevent the PSG film from locally growing at a high speed by economic means. As a result, it is possible to prevent the occurrence of a protruding shape defect on the interlayer film without changing the device structure and maintaining the conventional procedure for forming the SiNx / PSG laminated structure. In addition, the flattening of the aluminum wiring layer can be improved, and the fluctuation of the wire diameter can be prevented, so that the product yield and the product reliability can be improved.
Further, since the method of the present invention can be carried out by only slightly changing the manufacturing process, there is almost no increase in cost associated with the implementation of the method of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1(a)、(b)及び(c)は、本発明に係
る積層構造形成方法の実施例1及び2の工程毎の基板断
面図である。
FIGS. 1A, 1B, and 1C are cross-sectional views of a substrate in each step of Embodiments 1 and 2 of a method for forming a laminated structure according to the present invention.

【図2】図2(a)、(b)及び(c)は、本発明に係
る積層構造形成方法の実施例3の工程毎の基板断面図で
ある。
FIGS. 2A, 2B, and 2C are cross-sectional views of a substrate in each step of a third embodiment of the method of forming a laminated structure according to the present invention.

【図3】図3(a)、(b)及び(c)は、従来の積層
構造形成方法の工程毎の基板断面図である。
3 (a), 3 (b) and 3 (c) are cross-sectional views of a substrate in each step of a conventional laminated structure forming method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 シリコン水素化合物パーティクル 14 リフロー酸化膜 16 SiNx膜 18 PSG膜 19 膨らみ部 20 リフロー酸化膜 22 SiNx膜 24 シリコン水素化合物パーティクル 26 窒化層 28 PSG膜(リン珪素ガラス膜) 30 膨らみ部 40 リフロー酸化膜 42 SiNx膜 44 シリコン水素化合物パーティクル 46 窪み部 48 PSG膜 50 凹部 REFERENCE SIGNS LIST 12 silicon hydride compound particles 14 reflow oxide film 16 SiNx film 18 PSG film 19 bulging portion 20 reflow oxide film 22 SiNx film 24 silicon hydride compound particles 26 nitride layer 28 PSG film (phosphorus silicon glass film) 30 bulging portion 40 reflow oxide film 42 SiNx film 44 Silicon hydride compound particles 46 Depression 48 PSG film 50 Depression

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 プラズマCVD法によりSiNx膜を成
膜する工程と、PSG膜を成膜する工程とを有し、基板
上に、順次、SiNx膜及びPSG膜を成膜してSiN
x/PSG積層構造を形成する方法において、 SiNx膜を成膜する工程に引き続き、PSG膜を成膜
する工程の前に、SiNx膜の表面を窒化する工程を有
することを特徴とするSiNx/PSG積層構造の形成
方法。
A step of forming a SiNx film by a plasma CVD method and a step of forming a PSG film, wherein a SiNx film and a PSG film are sequentially formed on a substrate to form a SiNx film.
In the method for forming an x / PSG laminated structure, a step of nitriding the surface of the SiNx film is provided after the step of forming the SiNx film and before the step of forming the PSG film. A method for forming a laminated structure.
【請求項2】 SiNx膜の表面を窒化する工程では、
SiNx膜の成膜温度より50°C ないし150°C 低
い温度で窒素プラズマ処理又はアンモニアプラズマ処理
してSiNx膜表面を窒化することを特徴とする請求項
1に記載のSiNx/PSG積層構造の形成方法。
2. The step of nitriding the surface of the SiNx film,
2. The SiNx / PSG multilayer structure according to claim 1, wherein the surface of the SiNx film is nitrided by performing a nitrogen plasma treatment or an ammonia plasma treatment at a temperature lower than the deposition temperature of the SiNx film by 50 to 150 [deg.] C. Method.
【請求項3】 プラズマCVD法によりSiNx膜を成
膜する工程と、PSG膜を成膜する工程とを有し、基板
上に、順次、SiNx膜及びPSG膜を成膜してSiN
x/PSG積層構造を形成する方法において、 SiNx膜を成膜する工程では、SiNx膜の膜厚を1
0nm〜70nmの範囲に抑制し、次いで、700°C
以下の温度で、窒素アニール法又はアンモニアアニール
法によりSiNx膜の表面を熱窒化する工程を有するこ
とを特徴とするSiNx/PSG積層構造の形成方法。
A step of forming a SiNx film by a plasma CVD method and a step of forming a PSG film, wherein a SiNx film and a PSG film are sequentially formed on a substrate to form a SiNx film.
In the method of forming the x / PSG laminated structure, in the step of forming the SiNx film, the thickness of the SiNx film is set to 1
0 nm to 70 nm range, then 700 ° C
A method for forming a SiNx / PSG laminated structure, comprising a step of thermally nitriding the surface of a SiNx film by a nitrogen annealing method or an ammonia annealing method at the following temperature.
【請求項4】 プラズマCVD法によりSiNx膜を成
膜する工程と、PSG膜を成膜する工程とを有し、基板
上に、順次、SiNx膜及びPSG膜を成膜してSiN
x/PSG積層構造を形成する方法において、 SiNx膜を成膜する工程に引き続き、PSG膜を成膜
する工程の前に、SiNx膜を洗浄液で洗浄して表面エ
ッチング及び表面酸化を施す工程を有することを特徴と
するSiNx/PSG積層構造の形成方法。
4. A step of forming a SiNx film by a plasma CVD method and a step of forming a PSG film, wherein a SiNx film and a PSG film are sequentially formed on a substrate to form a SiNx film.
The method for forming an x / PSG laminated structure includes a step of performing a surface etching and a surface oxidation by cleaning the SiNx film with a cleaning liquid before the step of forming the PSG film, following the step of forming the SiNx film. A method for forming a SiNx / PSG laminated structure, characterized in that:
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