JP3401322B2 - 絶縁膜を有する半導体装置の製造方法 - Google Patents
絶縁膜を有する半導体装置の製造方法Info
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- sir
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁膜の製造に関し、
特に絶縁膜を有する半導体装置の製造方法と製造装置に
関する。
特に絶縁膜を有する半導体装置の製造方法と製造装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路装置に対する高集積度、
高速動作の要求はますます高まっている。高集積度を満
たす多くの半導体素子を集積化し、かつ高速動作させる
には、狭いチップ面積内に多くの半導体素子を配置する
ことが必要であり、多層配線で素子間を接続することも
必要となる。配線層数も増加する。また、各配線の幅を
狭くすることが望まれ、同一抵抗値の配線を幅の狭い配
線で作ろうとすると配線の高さは高くなる。
高速動作の要求はますます高まっている。高集積度を満
たす多くの半導体素子を集積化し、かつ高速動作させる
には、狭いチップ面積内に多くの半導体素子を配置する
ことが必要であり、多層配線で素子間を接続することも
必要となる。配線層数も増加する。また、各配線の幅を
狭くすることが望まれ、同一抵抗値の配線を幅の狭い配
線で作ろうとすると配線の高さは高くなる。
【０００３】このような多層配線を形成したチップ表面
は、激しい凹凸を示すようになる。表面の凹凸が激しく
なると、その上に形成する配線層等のステップカバレー
ジが悪くなるのみでなく、ホトリソグラフィ精度も低下
する。従って、多層配線を作成する場合、配線層を形成
する前の、層間絶縁膜等の下地の表面を平坦化する技術
が重要度を増している。
は、激しい凹凸を示すようになる。表面の凹凸が激しく
なると、その上に形成する配線層等のステップカバレー
ジが悪くなるのみでなく、ホトリソグラフィ精度も低下
する。従って、多層配線を作成する場合、配線層を形成
する前の、層間絶縁膜等の下地の表面を平坦化する技術
が重要度を増している。
【０００４】絶縁層の平坦化技術としては、ホスホシリ
ケートガラス（ＰＳＧ）、ボロンシリケートガラス（Ｂ
ＳＧ）、ボロンホスホシリケートガラス（ＢＰＳＧ）
等、不純物を添加して軟化点を下げたガラスのリフロー
が知られている。しかし、これらのリフローも比較的高
い温度を必要とし、Ａｌ等の耐熱性の低い配線層や高精
度の不純物プロフィールを有する半導体チップに適用す
るには制限がある。
ケートガラス（ＰＳＧ）、ボロンシリケートガラス（Ｂ
ＳＧ）、ボロンホスホシリケートガラス（ＢＰＳＧ）
等、不純物を添加して軟化点を下げたガラスのリフロー
が知られている。しかし、これらのリフローも比較的高
い温度を必要とし、Ａｌ等の耐熱性の低い配線層や高精
度の不純物プロフィールを有する半導体チップに適用す
るには制限がある。
【０００５】より低温度で平坦化を実現する技術が求め
られている。テトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯ
Ｓ）とオゾンとを反応させてシリコン酸化膜を堆積する
技術は、比較的低温で行なうことができ、下地表面の段
差を低減する自己平坦化機能を有する。但し、オゾン−
ＴＥＯＳ酸化膜は比較的間隔の狭い凸部間の領域は効率
的に埋め戻すことができるが、凸部間の間隔が広くなる
と平坦化の性能は低下する。
られている。テトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯ
Ｓ）とオゾンとを反応させてシリコン酸化膜を堆積する
技術は、比較的低温で行なうことができ、下地表面の段
差を低減する自己平坦化機能を有する。但し、オゾン−
ＴＥＯＳ酸化膜は比較的間隔の狭い凸部間の領域は効率
的に埋め戻すことができるが、凸部間の間隔が広くなる
と平坦化の性能は低下する。
【０００６】液相のシリコン化合物をスピン塗布した
後、アニールして酸化シリコン膜を得るスピンオングラ
ス（ＳＯＧ）は、常温でスピンオンができ、液相である
ため平坦化機能に優れている。但し、基板を大気に露出
すること等により、得られる酸化膜中に水分等酸化シリ
コン以外の成分を吸着や残留によって含み易い。これら
不要成分を低減するにはアニール温度を上げる必要があ
る。また、スピン塗布はスピンコータを用いたプロセス
であり、ドライプロセスとの整合性は良くない。
後、アニールして酸化シリコン膜を得るスピンオングラ
ス（ＳＯＧ）は、常温でスピンオンができ、液相である
ため平坦化機能に優れている。但し、基板を大気に露出
すること等により、得られる酸化膜中に水分等酸化シリ
コン以外の成分を吸着や残留によって含み易い。これら
不要成分を低減するにはアニール温度を上げる必要があ
る。また、スピン塗布はスピンコータを用いたプロセス
であり、ドライプロセスとの整合性は良くない。
【０００７】これら自己平坦化機能を有する酸化膜の絶
縁特性は、通常の化学気相堆積（ＣＶＤ）で形成した酸
化シリコン膜の絶縁特性より一般的に悪い。但し、通常
のＣＶＤで形成した酸化シリコン膜は、下地上に下地の
形状に従ってコンフォーマルに堆積し、段差を低減する
ことは困難である。
縁特性は、通常の化学気相堆積（ＣＶＤ）で形成した酸
化シリコン膜の絶縁特性より一般的に悪い。但し、通常
のＣＶＤで形成した酸化シリコン膜は、下地上に下地の
形状に従ってコンフォーマルに堆積し、段差を低減する
ことは困難である。
【０００８】そこで、配線パターンによって段差の生じ
た基板表面を、一旦通常のＣＶＤ酸化膜でコンフォーマ
ルに覆い、さらにその上にＳＯＧ等の自己平坦化機能を
有する酸化膜を形成することも行なわれている。本明細
書では通常のＣＶＤ絶縁膜のように、側面上にも形成さ
れるが、平坦化機能のない、又は極めて乏しい絶縁膜を
コンフォーマル絶縁膜と呼ぶ。
た基板表面を、一旦通常のＣＶＤ酸化膜でコンフォーマ
ルに覆い、さらにその上にＳＯＧ等の自己平坦化機能を
有する酸化膜を形成することも行なわれている。本明細
書では通常のＣＶＤ絶縁膜のように、側面上にも形成さ
れるが、平坦化機能のない、又は極めて乏しい絶縁膜を
コンフォーマル絶縁膜と呼ぶ。
【０００９】一旦、ＣＶＤ酸化膜上に自己平坦化機能を
有する酸化膜を形成して表面を平坦化した後、自己平坦
化機能を有する酸化膜をエッチバック等で少なくとも部
分的に除去し、品質の劣る酸化膜の量を減少させること
も行なわれている。さらに、エッチバックした表面にＣ
ＶＤ酸化膜を堆積してＳＯＧ酸化膜等の品質の劣る酸化
膜を封じ込めることも行なわれている。
有する酸化膜を形成して表面を平坦化した後、自己平坦
化機能を有する酸化膜をエッチバック等で少なくとも部
分的に除去し、品質の劣る酸化膜の量を減少させること
も行なわれている。さらに、エッチバックした表面にＣ
ＶＤ酸化膜を堆積してＳＯＧ酸化膜等の品質の劣る酸化
膜を封じ込めることも行なわれている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】オゾン−ＴＥＯＳ酸化
膜で段差基板表面を平坦化する方法は、配線パターン等
に起因する凸部間の間隔が広い場合、十分な平坦化を実
現することが困難である。
膜で段差基板表面を平坦化する方法は、配線パターン等
に起因する凸部間の間隔が広い場合、十分な平坦化を実
現することが困難である。
【００１１】ＳＯＧ酸化膜を用いて平坦化を行ない、良
好な品質の酸化膜を得ようとする場合は、ＳＯＧ酸化膜
を塗布、アニール、エッチバックしてさらにその上にＣ
ＶＤ酸化膜を形成することが望まれるが、複数のプロセ
スを組み合わせると、ターンアラウンドタイム（ＴＡ
Ｔ）が長くなり、コスト面で不利となる。
好な品質の酸化膜を得ようとする場合は、ＳＯＧ酸化膜
を塗布、アニール、エッチバックしてさらにその上にＣ
ＶＤ酸化膜を形成することが望まれるが、複数のプロセ
スを組み合わせると、ターンアラウンドタイム（ＴＡ
Ｔ）が長くなり、コスト面で不利となる。
【００１２】また、スピンコータとＣＶＤ装置の２種類
の装置を必要とし、かつこの２種類の装置は整合性が低
いため、単一構成に合体化することが困難である。ま
た、ＳＯＧ酸化膜は、アウトガスを防止することが困難
である。アウトガスは後の工程における電気的コンタク
トや選択成長の妨げとなる。
の装置を必要とし、かつこの２種類の装置は整合性が低
いため、単一構成に合体化することが困難である。ま
た、ＳＯＧ酸化膜は、アウトガスを防止することが困難
である。アウトガスは後の工程における電気的コンタク
トや選択成長の妨げとなる。
【００１３】本発明の目的は、ドライプロセスのみで幅
広の段差部を含めて平坦化することの可能な絶縁膜を有
する半導体装置の製造方法を提供することである。本発
明の他の目的は、幅広の段差部を含めて平坦化すること
の可能な絶縁膜を作成することができる半導体装置の製
造装置を提供することである。
広の段差部を含めて平坦化することの可能な絶縁膜を有
する半導体装置の製造方法を提供することである。本発
明の他の目的は、幅広の段差部を含めて平坦化すること
の可能な絶縁膜を作成することができる半導体装置の製
造装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点によれ
ば、表面に凹凸のある構造を有する半導体基板を準備す
る工程と、前記半導体基板の温度を１００℃以下に保持
する工程と、シラザン結合を有する有機シリコンと酸化
剤を用いてプラズマを発生させ、プラズマ化学気相堆積
（ＣＶＤ）によって前記半導体基板上に下地の凹凸を反
映しない絶縁膜を堆積する工程とを含む絶縁膜を有する
半導体装置の製造方法が提供される。
ば、表面に凹凸のある構造を有する半導体基板を準備す
る工程と、前記半導体基板の温度を１００℃以下に保持
する工程と、シラザン結合を有する有機シリコンと酸化
剤を用いてプラズマを発生させ、プラズマ化学気相堆積
（ＣＶＤ）によって前記半導体基板上に下地の凹凸を反
映しない絶縁膜を堆積する工程とを含む絶縁膜を有する
半導体装置の製造方法が提供される。
【００１５】本発明の他の観点によれば、（ＳｉＲ3 ）
2 ＮＲまたは（ＳｉＲ2 ＮＲ）3 または（ＳｉＲ2 Ｎ
Ｒ）4 、但し、ＲはＣn Ｈ2n+1（ｎ＝０，１，２，３，
…ｎ）で表される任意の原子団、で表される有機シリコ
ンと酸素とを含む混合ガスをプラズマ反応させ、プラズ
マ化学気相堆積法を使用して、温度を１００℃以下に保
持した基板上へ絶縁膜を堆積する絶縁膜の製造方法が提
供される。
2 ＮＲまたは（ＳｉＲ2 ＮＲ）3 または（ＳｉＲ2 Ｎ
Ｒ）4 、但し、ＲはＣn Ｈ2n+1（ｎ＝０，１，２，３，
…ｎ）で表される任意の原子団、で表される有機シリコ
ンと酸素とを含む混合ガスをプラズマ反応させ、プラズ
マ化学気相堆積法を使用して、温度を１００℃以下に保
持した基板上へ絶縁膜を堆積する絶縁膜の製造方法が提
供される。
【００１６】
【作用】シラザン結合を有する有機シリコンと酸化剤を
用いてプラズマを発生させ、絶縁膜を成膜すると、幅広
の段差部を含めて凹凸を低減化することが可能であるこ
とが実験的に発見された。下地に凹凸があっても、下地
の凹凸を反映しない絶縁膜を形成できる。
用いてプラズマを発生させ、絶縁膜を成膜すると、幅広
の段差部を含めて凹凸を低減化することが可能であるこ
とが実験的に発見された。下地に凹凸があっても、下地
の凹凸を反映しない絶縁膜を形成できる。
【００１７】
【実施例】図１Ａ、１Ｂを参照して本発明の実施例によ
る絶縁膜の作成方法を説明する。図１Ａに示すように、
拡散層等の素子領域を形成したシリコン基板１の表面上
に、ＢＰＳＧ膜２をＣＶＤにより厚さ約０．５〜１μｍ
堆積する。ＢＰＳＧ膜２の上に、スパッタリングを用い
てアルミニウム合金層を厚さ約１μｍ堆積する。アルミ
ニウム合金膜上にレジスト層を塗布し、露光、現像して
レジストパターンを作成する。レジストパターンをエッ
チングマスクとし、アルミニウム合金膜をパターニング
し、アルミニウム合金配線３を形成する。アルミニウム
合金配線３を形成すると、シリコン基板表面は段差を有
することになる。
る絶縁膜の作成方法を説明する。図１Ａに示すように、
拡散層等の素子領域を形成したシリコン基板１の表面上
に、ＢＰＳＧ膜２をＣＶＤにより厚さ約０．５〜１μｍ
堆積する。ＢＰＳＧ膜２の上に、スパッタリングを用い
てアルミニウム合金層を厚さ約１μｍ堆積する。アルミ
ニウム合金膜上にレジスト層を塗布し、露光、現像して
レジストパターンを作成する。レジストパターンをエッ
チングマスクとし、アルミニウム合金膜をパターニング
し、アルミニウム合金配線３を形成する。アルミニウム
合金配線３を形成すると、シリコン基板表面は段差を有
することになる。
【００１８】このようなシリコン基板を、図１Ｂに示す
ような平行平板型プラズマＣＶＤ装置に搬入し、段差を
平坦化するシリコン系絶縁膜を形成する。図１Ｂにおい
て、気密チャンバ１１は、内部に平行平板電極１４、１
５を有し、バルブ１２を介して真空排気装置１３に接続
されている。上側平板電極１４は、内部にガス流路１８
が形成されており、下面に多くの開口を有するガス出口
板１９が設けられている。上部のガス導入口２０から反
応ガスを導入すると、ガス出口板１９から下側平板電極
１５に向かってガスを供給することができる。
ような平行平板型プラズマＣＶＤ装置に搬入し、段差を
平坦化するシリコン系絶縁膜を形成する。図１Ｂにおい
て、気密チャンバ１１は、内部に平行平板電極１４、１
５を有し、バルブ１２を介して真空排気装置１３に接続
されている。上側平板電極１４は、内部にガス流路１８
が形成されており、下面に多くの開口を有するガス出口
板１９が設けられている。上部のガス導入口２０から反
応ガスを導入すると、ガス出口板１９から下側平板電極
１５に向かってガスを供給することができる。
【００１９】下側平板電極１５は、温度調整手段を有す
る。たとえば、内部にガス流路１７が形成され、Ａｒ等
の温度調節したガスを流すことにより、所望の温度に温
度調整することができる。また、ヒータを有することに
より温度調節が可能となる。下側平板電極１５上にシリ
コン基板１６を載置する。下側平板電極１５は接地さ
れ、上側平板電極１４はＲＦ電源２１に接続される。
る。たとえば、内部にガス流路１７が形成され、Ａｒ等
の温度調節したガスを流すことにより、所望の温度に温
度調整することができる。また、ヒータを有することに
より温度調節が可能となる。下側平板電極１５上にシリ
コン基板１６を載置する。下側平板電極１５は接地さ
れ、上側平板電極１４はＲＦ電源２１に接続される。
【００２０】上側平板電極１４のガス導入口２０には、
ガス流路２２、２５が接続されている。ガス流路２２は
Ｏ2 またはＮＯ、Ｎ2 Ｏ等の酸化剤が供給される。ガス
流路２５には、容器２３内に収容された有機シリコン中
をバブリングしたＨｅガスが供給される。容器２３は、
温度調節器２４によって一定温度に保持される。
ガス流路２２、２５が接続されている。ガス流路２２は
Ｏ2 またはＮＯ、Ｎ2 Ｏ等の酸化剤が供給される。ガス
流路２５には、容器２３内に収容された有機シリコン中
をバブリングしたＨｅガスが供給される。容器２３は、
温度調節器２４によって一定温度に保持される。
【００２１】有機シリコンとしては、（ＳｉＲ2 ＮＲ）
3 、（但し、ＲはＣn Ｈ2n+1（ｎ＝０，１，２，３，…
で表される任意の原子団）の１種であり、図２Ａの構造
式で表される構造を有するヘキサメチルシクロトリシラ
ザン（ＨＭＣＴＳＺ）Ｓｉ3Ｃ6 Ｈ21Ｎ3 を用いた。容
器２３の温度は、たとえば３５℃に保持される。ＨＭＣ
ＴＳＺは常温で液相であり、バブリングに適した蒸気圧
を有する。
3 、（但し、ＲはＣn Ｈ2n+1（ｎ＝０，１，２，３，…
で表される任意の原子団）の１種であり、図２Ａの構造
式で表される構造を有するヘキサメチルシクロトリシラ
ザン（ＨＭＣＴＳＺ）Ｓｉ3Ｃ6 Ｈ21Ｎ3 を用いた。容
器２３の温度は、たとえば３５℃に保持される。ＨＭＣ
ＴＳＺは常温で液相であり、バブリングに適した蒸気圧
を有する。
【００２２】シリコン基板１６の温度は約１００℃以
下、たとえば約５０℃に保持する。なお、ＨＭＣＴＳＺ
の堆積においては、温度が高くなると堆積膜の粘度が上
がる傾向がある。堆積膜の流動性を増し、平坦化機能を
高めるためには基板温度は低い方が好ましい。
下、たとえば約５０℃に保持する。なお、ＨＭＣＴＳＺ
の堆積においては、温度が高くなると堆積膜の粘度が上
がる傾向がある。堆積膜の流動性を増し、平坦化機能を
高めるためには基板温度は低い方が好ましい。
【００２３】Ｏ2 とＨｅの流量比が約１：１０〜２０に
なるように設定し、Ｏ2 とＨｅ希釈のＨＭＣＴＳＺをチ
ャンバ１１内に導入する。ＲＦ電源２１から周波数１
３．５６ＭＨｚの高周波電力を電力密度が約０．４Ｗ／
ｃｍ2 となるように平行平板電極１４、１５に印加す
る。ＲＦ電力により、Ｏ2 とＨｅ希釈のＨＭＣＴＳＺの
プラズマを発生し、有機シリコンの酸化膜をシリコン基
板１６上に堆積させる。たとえば、厚さ約０．７μｍの
有機シリコン酸化膜を堆積する。
なるように設定し、Ｏ2 とＨｅ希釈のＨＭＣＴＳＺをチ
ャンバ１１内に導入する。ＲＦ電源２１から周波数１
３．５６ＭＨｚの高周波電力を電力密度が約０．４Ｗ／
ｃｍ2 となるように平行平板電極１４、１５に印加す
る。ＲＦ電力により、Ｏ2 とＨｅ希釈のＨＭＣＴＳＺの
プラズマを発生し、有機シリコンの酸化膜をシリコン基
板１６上に堆積させる。たとえば、厚さ約０．７μｍの
有機シリコン酸化膜を堆積する。
【００２４】ＨＭＣＴＳＺを用いた有機シリコン酸化膜
は、自己平坦化機能に優れ、約１００μｍ幅程度までの
段差を平坦に埋めることができた。上述の実施例におい
ては、配線パターン３の間隔が約１００μｍ以下であれ
ば、段差を有効に平坦化することができる。
は、自己平坦化機能に優れ、約１００μｍ幅程度までの
段差を平坦に埋めることができた。上述の実施例におい
ては、配線パターン３の間隔が約１００μｍ以下であれ
ば、段差を有効に平坦化することができる。
【００２５】なお、ＨＭＣＴＳＺを酸化すると、シラザ
ン結合が離れ、ＮＨの代わりにＯが結合し、ポリジメチ
ルシロキサンが形成されるのであろうと考えられる。ポ
リジメチルシロキサンは重合度に依存して変化する粘度
（流動性）を有することが知られている。このようなシ
ラザン結合を有する有機シリコンとして、図２Ｃに示す
構造を有し、（ＳｉＲ2 ＮＲ）3 で表される他の有機シ
リコンを用いることもできると考えられる。さらに、
（ＳｉＲ2 ＮＲ）3 に代え、図２Ｂの構造を有し、（Ｓ
ｉＲ3 ）2 ＮＲで表されるヘキサメチルジシラザン等の
有機シリコンや、図２Ｄの構造を有し、（ＳｉＲ2 Ｎ
Ｒ）4 で表されるオクタメチルシクロテトラシラザン等
の有機シリコンを用いることもできると考えられる。
ン結合が離れ、ＮＨの代わりにＯが結合し、ポリジメチ
ルシロキサンが形成されるのであろうと考えられる。ポ
リジメチルシロキサンは重合度に依存して変化する粘度
（流動性）を有することが知られている。このようなシ
ラザン結合を有する有機シリコンとして、図２Ｃに示す
構造を有し、（ＳｉＲ2 ＮＲ）3 で表される他の有機シ
リコンを用いることもできると考えられる。さらに、
（ＳｉＲ2 ＮＲ）3 に代え、図２Ｂの構造を有し、（Ｓ
ｉＲ3 ）2 ＮＲで表されるヘキサメチルジシラザン等の
有機シリコンや、図２Ｄの構造を有し、（ＳｉＲ2 Ｎ
Ｒ）4 で表されるオクタメチルシクロテトラシラザン等
の有機シリコンを用いることもできると考えられる。
【００２６】なお、図２Ａ〜２Ｄにおいて、Ｒはフェニ
ル基、ビニル基、Ｃn Ｈ2n+1（ｎ＝０，１，２，３…）
である。特に、Ｒは耐熱性が良好なメチル基、フェニル
基または水素基であることが好ましい。
ル基、ビニル基、Ｃn Ｈ2n+1（ｎ＝０，１，２，３…）
である。特に、Ｒは耐熱性が良好なメチル基、フェニル
基または水素基であることが好ましい。
【００２７】さらに、シラザン結合を有する有機シリコ
ンを広く用いることが可能であろう。所望の重合度を実
現するには、環状のシラザンを用いることが好ましいで
あろう。
ンを広く用いることが可能であろう。所望の重合度を実
現するには、環状のシラザンを用いることが好ましいで
あろう。
【００２８】酸化剤としてＯ2 を用いる場合を説明した
が、Ｏ2 に代え、一酸化窒素、一酸化二窒素等の他の酸
化剤を用いてもよいと考えられる。さらに、酸化剤に加
え、アンモニア（ＮＨ3 ）やＮＦ3 等を添加することも
できる。これらの添加剤を混入すると反応条件が変化す
る。ＮＦ3 を添加した場合、条件を調整してほぼ同様の
平坦性が得られた。シラザン結合を有する有機シリコン
と、酸化剤を含む混合ガスをプラズマ化し、酸化シリコ
ン絶縁膜を形成することにより、幅広の段差部も含めて
平坦化を行なうことができるであろう。平坦化により多
層配線のカバレージ不良を良好に防止することができ
る。
が、Ｏ2 に代え、一酸化窒素、一酸化二窒素等の他の酸
化剤を用いてもよいと考えられる。さらに、酸化剤に加
え、アンモニア（ＮＨ3 ）やＮＦ3 等を添加することも
できる。これらの添加剤を混入すると反応条件が変化す
る。ＮＦ3 を添加した場合、条件を調整してほぼ同様の
平坦性が得られた。シラザン結合を有する有機シリコン
と、酸化剤を含む混合ガスをプラズマ化し、酸化シリコ
ン絶縁膜を形成することにより、幅広の段差部も含めて
平坦化を行なうことができるであろう。平坦化により多
層配線のカバレージ不良を良好に防止することができ
る。
【００２９】図３Ａ〜３Ｄは、本発明の他の実施例によ
る半導体装置の製造方法を示す。図３Ａにおいて、シリ
コン基板３０の活性領域３１を囲むように、フィールド
酸化膜３２をＬＯＣＯＳ（local oxidation of silico
n）によって作成する。フィールド酸化膜３２形成後、
酸化マスクとして用いた窒化膜およびその下の酸化膜を
除去し、薄いゲート酸化膜を熱酸化等によって形成す
る。
る半導体装置の製造方法を示す。図３Ａにおいて、シリ
コン基板３０の活性領域３１を囲むように、フィールド
酸化膜３２をＬＯＣＯＳ（local oxidation of silico
n）によって作成する。フィールド酸化膜３２形成後、
酸化マスクとして用いた窒化膜およびその下の酸化膜を
除去し、薄いゲート酸化膜を熱酸化等によって形成す
る。
【００３０】その後、多結晶シリコン層を表面上に堆積
し、ホトリソグラフィを用いてパターニングすることに
より、ゲート電極３３およびゲート配線３３ａを作成す
る。イオン注入を行なって、ＭＯＳＦＥＴのソース／ド
レイン領域や抵抗領域等を形成する。これら素子構造を
形成した後、ゲート電極３３、ゲート配線３３ａを覆う
ように、ボロンホスホシリケートガラス（ＢＰＳＧ）膜
３４を厚さ約５００ｎｍ形成する。このＢＰＳＧ膜３４
は、たとえばソースガスとしてＳｉＨ4 、Ｏ2、Ｂ2 Ｈ
6 、ＰＨ3 を希釈用ガスＮ2 と共に用い、常圧で約３８
０℃のＣＶＤによって形成する。ＢＰＳＧ膜３４をリフ
ローして平坦化する。ＢＰＳＧ膜３４は、ゲート配線と
その上の配線との間の層間絶縁膜として機能する。
し、ホトリソグラフィを用いてパターニングすることに
より、ゲート電極３３およびゲート配線３３ａを作成す
る。イオン注入を行なって、ＭＯＳＦＥＴのソース／ド
レイン領域や抵抗領域等を形成する。これら素子構造を
形成した後、ゲート電極３３、ゲート配線３３ａを覆う
ように、ボロンホスホシリケートガラス（ＢＰＳＧ）膜
３４を厚さ約５００ｎｍ形成する。このＢＰＳＧ膜３４
は、たとえばソースガスとしてＳｉＨ4 、Ｏ2、Ｂ2 Ｈ
6 、ＰＨ3 を希釈用ガスＮ2 と共に用い、常圧で約３８
０℃のＣＶＤによって形成する。ＢＰＳＧ膜３４をリフ
ローして平坦化する。ＢＰＳＧ膜３４は、ゲート配線と
その上の配線との間の層間絶縁膜として機能する。
【００３１】ＢＰＳＧ膜３４の上に、Ｓｉ１％を含むＡ
ｌ合金をスパッタし、厚さ約７００ｎｍのＡｌ合金層を
形成し、ホトリソグラフィによってパターニングするこ
とにより、Ａｌ配線３５を形成する。このＡｌ配線を下
層配線と呼ぶ。Ａｌ配線をパターニングした結果、表面
上には厚さ約７００ｎｍの凹凸が発生する。
ｌ合金をスパッタし、厚さ約７００ｎｍのＡｌ合金層を
形成し、ホトリソグラフィによってパターニングするこ
とにより、Ａｌ配線３５を形成する。このＡｌ配線を下
層配線と呼ぶ。Ａｌ配線をパターニングした結果、表面
上には厚さ約７００ｎｍの凹凸が発生する。
【００３２】下層配線層を覆って、ＳｉＨ4 とＮ2 Ｏを
ソースガスとし、３００℃程度のプラズマＣＶＤを行な
うことにより、酸化シリコン膜３６を厚さ約５００ｎｍ
堆積する。この酸化シリコン膜は、下地表面上にその形
状に従ってコンフォーマルに形成される。但し、側面上
の膜厚は平坦面上の膜厚より小さい。Ａｌ配線３間の凹
所が１以下のアスペクト比を有すれば、隣接する側面上
の酸化シリコン膜が接することがない。従って、下に空
洞を形成することなく良好な酸化シリコン膜を形成でき
る。
ソースガスとし、３００℃程度のプラズマＣＶＤを行な
うことにより、酸化シリコン膜３６を厚さ約５００ｎｍ
堆積する。この酸化シリコン膜は、下地表面上にその形
状に従ってコンフォーマルに形成される。但し、側面上
の膜厚は平坦面上の膜厚より小さい。Ａｌ配線３間の凹
所が１以下のアスペクト比を有すれば、隣接する側面上
の酸化シリコン膜が接することがない。従って、下に空
洞を形成することなく良好な酸化シリコン膜を形成でき
る。
【００３３】図３Ｂに示すように、ヘキサメチルシクロ
トリシラザン（ＨＭＣＴＳＺ）とＯ 2 を用いたプラズマ
ＣＶＤにより、有機シリコンの酸化膜である絶縁膜３７
を厚さ約５００ｎｍ形成する。但し、厚さは場所によっ
て変化するので、厳密なものではない。少なくとも凹所
を埋めてさらに表面を覆うようにする。
トリシラザン（ＨＭＣＴＳＺ）とＯ 2 を用いたプラズマ
ＣＶＤにより、有機シリコンの酸化膜である絶縁膜３７
を厚さ約５００ｎｍ形成する。但し、厚さは場所によっ
て変化するので、厳密なものではない。少なくとも凹所
を埋めてさらに表面を覆うようにする。
【００３４】このプラズマＣＶＤは、約１００℃以下の
基板温度、たとえば約５０℃の基板温度、１３．５６Ｍ
ＨｚのＲＦ周波数、ＲＦ電力約０．４Ｗ／ｃｍ2 、ＨＭ
ＣＴＳＺのバブリングをＨｅで行ない、Ｏ2 ／Ｈｅ流量
比約０．１とする条件で行なう。
基板温度、たとえば約５０℃の基板温度、１３．５６Ｍ
ＨｚのＲＦ周波数、ＲＦ電力約０．４Ｗ／ｃｍ2 、ＨＭ
ＣＴＳＺのバブリングをＨｅで行ない、Ｏ2 ／Ｈｅ流量
比約０．１とする条件で行なう。
【００３５】このような条件で形成したＨＭＣＴＳＺの
酸化膜は、図に示すようにほぼ平坦な表面を有する。下
地凸部の間隔が約１００μｍ程度までは、平坦な表面を
得ることが可能である。
酸化膜は、図に示すようにほぼ平坦な表面を有する。下
地凸部の間隔が約１００μｍ程度までは、平坦な表面を
得ることが可能である。
【００３６】下地凸部の間隔が約１００μｍ程度存在す
る場合、ＳＯＧによる平坦化を行なうと、段差が約１μ
ｍの場合、ＳＯＧ表面には約１００ｎｍ程度の段差が生
じることを避けがたかった。従って、ＨＭＣＴＳＺを用
いたプラズマ酸化膜は、優れた自己平坦化機能を有する
ことが判る。
る場合、ＳＯＧによる平坦化を行なうと、段差が約１μ
ｍの場合、ＳＯＧ表面には約１００ｎｍ程度の段差が生
じることを避けがたかった。従って、ＨＭＣＴＳＺを用
いたプラズマ酸化膜は、優れた自己平坦化機能を有する
ことが判る。
【００３７】ＨＭＣＴＳＺから作成した有機シリコン酸
化膜は、原料、製法による影響を受け継いでおり、たと
えばシラン系材料を用い、ＣＶＤによって作成した酸化
シリコン膜とは異なる性能を示すことがある。従って、
ＨＭＣＴＳＺで形成した酸化膜の量をなるべく減少させ
たり、ＣＶＤ酸化膜によって覆うことが望まれることも
ある。
化膜は、原料、製法による影響を受け継いでおり、たと
えばシラン系材料を用い、ＣＶＤによって作成した酸化
シリコン膜とは異なる性能を示すことがある。従って、
ＨＭＣＴＳＺで形成した酸化膜の量をなるべく減少させ
たり、ＣＶＤ酸化膜によって覆うことが望まれることも
ある。
【００３８】図３Ｃに示すように、シリコン基板を反応
性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置内に搬入し、ＲＩＥ
により約７００ｎｍのエッチバックを行なう。このエッ
チバックにより下地凸部上の絶縁膜３７は除去され、さ
らに凸部上の酸化シリコン膜３６が約２００ｎｍ厚エッ
チされ、下地凹部上のみにわずかに絶縁膜３７ａが残
る。図３Ｂの段階で、表面がほぼ完全に平坦化されてい
るため、エッチバックされた後の表面もほぼ平坦とな
る。
性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置内に搬入し、ＲＩＥ
により約７００ｎｍのエッチバックを行なう。このエッ
チバックにより下地凸部上の絶縁膜３７は除去され、さ
らに凸部上の酸化シリコン膜３６が約２００ｎｍ厚エッ
チされ、下地凹部上のみにわずかに絶縁膜３７ａが残
る。図３Ｂの段階で、表面がほぼ完全に平坦化されてい
るため、エッチバックされた後の表面もほぼ平坦とな
る。
【００３９】なお、エッチバックのエッチング条件は、
エッチャントガスとしてＣＦ4 、ＣＨＦ3 を流量比ＣＦ
4 ／ＣＨＦ3 ＝１、ＲＦ電力約３５０Ｗ、圧力約１５０
ｍＴｏｒｒで行なう。この条件の時、エッチングは異方
性であり、ＣＶＤ酸化膜３６と、ＨＭＣＴＳＺ酸化膜３
７とのエッチングレート比は約１である。
エッチャントガスとしてＣＦ4 、ＣＨＦ3 を流量比ＣＦ
4 ／ＣＨＦ3 ＝１、ＲＦ電力約３５０Ｗ、圧力約１５０
ｍＴｏｒｒで行なう。この条件の時、エッチングは異方
性であり、ＣＶＤ酸化膜３６と、ＨＭＣＴＳＺ酸化膜３
７とのエッチングレート比は約１である。
【００４０】図３Ｄに示すように、エッチバックした表
面上に、図３Ａで作成したＣＶＤ酸化膜３６と同様の工
程により、酸化シリコン膜３８を堆積する。このように
して、ＣＶＤ酸化膜の有する段差をシラザン結合を有す
る有機シリコンの酸化膜で効率的に平坦化し、さらに平
坦化された表面を覆って平坦なキャップ層を形成するこ
とができる。
面上に、図３Ａで作成したＣＶＤ酸化膜３６と同様の工
程により、酸化シリコン膜３８を堆積する。このように
して、ＣＶＤ酸化膜の有する段差をシラザン結合を有す
る有機シリコンの酸化膜で効率的に平坦化し、さらに平
坦化された表面を覆って平坦なキャップ層を形成するこ
とができる。
【００４１】なお、ＨＭＣＴＳＺを用いた絶縁膜は、堆
積時の基板温度が高くなると粘度が上がる。たとえば、
約１５０℃以上の基板温度では、粘度が高くなり過ぎ
（流動性が低くなり過ぎ）、良好な平坦化を行なうこと
は困難である。従って、約１５０℃以下、好ましいは約
１００℃以下の基板温度で平坦化絶縁膜を堆積する。ま
た、基板温度は、用いるシラザン化合物の融点以上とす
ることが好ましい。
積時の基板温度が高くなると粘度が上がる。たとえば、
約１５０℃以上の基板温度では、粘度が高くなり過ぎ
（流動性が低くなり過ぎ）、良好な平坦化を行なうこと
は困難である。従って、約１５０℃以下、好ましいは約
１００℃以下の基板温度で平坦化絶縁膜を堆積する。ま
た、基板温度は、用いるシラザン化合物の融点以上とす
ることが好ましい。
【００４２】図４は、図３Ａ〜３Ｄに示す製造方法を実
施するのに適した製造装置の構成を概略的に示す。ウエ
ハ駆動機構Ｒを収容するロードロック室４１に、ゲート
バルブＧＶを介して３つの処理室４２、４３、４４が接
続され、さらにゲートバルブＧＶ１を介して予備室４０
が接続されている。以上説明した各室は、独立に真空排
気することができる。
施するのに適した製造装置の構成を概略的に示す。ウエ
ハ駆動機構Ｒを収容するロードロック室４１に、ゲート
バルブＧＶを介して３つの処理室４２、４３、４４が接
続され、さらにゲートバルブＧＶ１を介して予備室４０
が接続されている。以上説明した各室は、独立に真空排
気することができる。
【００４３】シリコンウエハは、ウエハカセットを導入
する予備室４０からロードロック室４１に搬入され、処
理室４２〜４４のいずれにも搬入することができる。処
理室４２は、たとえばプラズマＣＶＤ用の処理室であ
り、所望温度に加熱したサセプタ状に半導体ウエハを載
置し、プラズマＣＶＤ膜を堆積することができる。な
お、図４には図示しないが、図１Ｂ同様にＲＦ電力源や
ガス供給源が備えられている。
する予備室４０からロードロック室４１に搬入され、処
理室４２〜４４のいずれにも搬入することができる。処
理室４２は、たとえばプラズマＣＶＤ用の処理室であ
り、所望温度に加熱したサセプタ状に半導体ウエハを載
置し、プラズマＣＶＤ膜を堆積することができる。な
お、図４には図示しないが、図１Ｂ同様にＲＦ電力源や
ガス供給源が備えられている。
【００４４】処理室４３は、シラザン結合を有する有機
シリコンと酸化剤を用いて絶縁膜を形成するためのチャ
ンバである。その構成は図１Ｂに示すものと同等であ
る。処理室４４は、エッチバック用のチャンバであり、
ＲＩＥを行なうことができるように平行平板電極が備え
られている。下側電極にＲＦ電源が接続されている場合
を示すが、上側電極または両電極にＲＦ電源を接続して
もよい。各処理室には、図１Ｂに示すようなガス供給源
が備えられている。
シリコンと酸化剤を用いて絶縁膜を形成するためのチャ
ンバである。その構成は図１Ｂに示すものと同等であ
る。処理室４４は、エッチバック用のチャンバであり、
ＲＩＥを行なうことができるように平行平板電極が備え
られている。下側電極にＲＦ電源が接続されている場合
を示すが、上側電極または両電極にＲＦ電源を接続して
もよい。各処理室には、図１Ｂに示すようなガス供給源
が備えられている。
【００４５】図４に示すような装置を用いると、ウエハ
を大気に露出することなく、図３Ａの酸化シリコン膜堆
積から、図３Ｄの酸化シリコン膜堆積までの工程を順次
行なうことができる。
を大気に露出することなく、図３Ａの酸化シリコン膜堆
積から、図３Ｄの酸化シリコン膜堆積までの工程を順次
行なうことができる。
【００４６】次に、前述の実施例同様に図３Ａ〜３Ｄを
参照し、他の実施例を説明する。Ａｌの下層配線３５形
成までの工程は前述の実施例と同様である。下層配線３
５形成後、ソースガスとしてＳｉＨ4 、Ｎ2 Ｏを用い、
酸化剤Ｎ2 Ｏを不足気味に供給することにより、プラズ
マＣＶＤにより窒化酸化膜３６を形成する。なお、必要
に応じＮＨ3 を添加する。このようにして、屈折率約
１．７５の酸化窒化膜を厚さ約５００ｎｍ堆積する。
参照し、他の実施例を説明する。Ａｌの下層配線３５形
成までの工程は前述の実施例と同様である。下層配線３
５形成後、ソースガスとしてＳｉＨ4 、Ｎ2 Ｏを用い、
酸化剤Ｎ2 Ｏを不足気味に供給することにより、プラズ
マＣＶＤにより窒化酸化膜３６を形成する。なお、必要
に応じＮＨ3 を添加する。このようにして、屈折率約
１．７５の酸化窒化膜を厚さ約５００ｎｍ堆積する。
【００４７】その後、図３Ｂに示した工程と同様の工程
により、ＨＭＣＴＳＺを用いた絶縁膜３７を厚さ約５０
０ｎｍ堆積する。その後、図３Ｃに示す工程により、約
７００ｎｍのエッチバックを行なう。この時のエッチン
グ条件は、エッチャントガスとしてＣＦ4 ＋Ｏ2 を用
い、ＣＦ4 ／Ｏ2 の流量比＝１０、ＲＦ電力１ｋＷ、圧
力１．０Ｔｏｒｒとする。
により、ＨＭＣＴＳＺを用いた絶縁膜３７を厚さ約５０
０ｎｍ堆積する。その後、図３Ｃに示す工程により、約
７００ｎｍのエッチバックを行なう。この時のエッチン
グ条件は、エッチャントガスとしてＣＦ4 ＋Ｏ2 を用
い、ＣＦ4 ／Ｏ2 の流量比＝１０、ＲＦ電力１ｋＷ、圧
力１．０Ｔｏｒｒとする。
【００４８】この条件下でＣＶＤ窒化酸化膜３６と絶縁
膜３７のエッチングレート比は約１である。このエッチ
ングは、等方性エッチングであるが、表面が平坦化され
ているため、平坦な表面を維持したままエッチングが進
む。エッチバック後、図３Ｄに示す工程により、絶縁膜
表面を覆うＣＶＤ酸化膜３８を形成してもよい。
膜３７のエッチングレート比は約１である。このエッチ
ングは、等方性エッチングであるが、表面が平坦化され
ているため、平坦な表面を維持したままエッチングが進
む。エッチバック後、図３Ｄに示す工程により、絶縁膜
表面を覆うＣＶＤ酸化膜３８を形成してもよい。
【００４９】なお、図３Ａ〜３Ｄを参照して説明した実
施例において、ＨＭＣＴＳＺの他、シラザン結合を有す
る他の有機シリコンを用いてもよい。たとえば、図２Ｂ
に示す構造式を有する有機シリコンを用いることができ
る。この例としては、ＲがＣＨ3 であるヘキサメチルジ
シラザンがある。また、図２Ｃに示す構造式を有する有
機シリコンを用いることもできる。ＲをＣＨ3 とした時
には、実施例のＨＭＣＴＳＺとなる。
施例において、ＨＭＣＴＳＺの他、シラザン結合を有す
る他の有機シリコンを用いてもよい。たとえば、図２Ｂ
に示す構造式を有する有機シリコンを用いることができ
る。この例としては、ＲがＣＨ3 であるヘキサメチルジ
シラザンがある。また、図２Ｃに示す構造式を有する有
機シリコンを用いることもできる。ＲをＣＨ3 とした時
には、実施例のＨＭＣＴＳＺとなる。
【００５０】また、図２Ｄに示すような構造式を有する
有機シリコンを用いることもできる。この例としては、
ＲがＣＨ3 であるオクタメチルシクロテトラシラザンが
ある。なお、前述のように環状構造を有するシラザンを
用いることがより好ましいであろう。
有機シリコンを用いることもできる。この例としては、
ＲがＣＨ3 であるオクタメチルシクロテトラシラザンが
ある。なお、前述のように環状構造を有するシラザンを
用いることがより好ましいであろう。
【００５１】また、酸化剤としてはＯ2 以外に、Ｎ
2 Ｏ、ＮＯ等を用いてもよい。これらの酸化剤に加え、
さらにＮＦ3 やＮＨ3 を添加してもよい。以上説明した
構成によれば、層間絶縁膜を全てＣＶＤによって形成で
きるため、プロセスの整合性がよく、かつ設計変更に容
易に対応することができる。ＡＳＩＣのような多品種少
量生産に特に適している。
2 Ｏ、ＮＯ等を用いてもよい。これらの酸化剤に加え、
さらにＮＦ3 やＮＨ3 を添加してもよい。以上説明した
構成によれば、層間絶縁膜を全てＣＶＤによって形成で
きるため、プロセスの整合性がよく、かつ設計変更に容
易に対応することができる。ＡＳＩＣのような多品種少
量生産に特に適している。
【００５２】次に、図５Ａ〜５Ｃを参照して本発明の他
の実施例による半導体装置の製造方法を説明する。図５
Ａに示すように、シリコン基板５０の表面部分５１に、
トランジスタ、抵抗等の素子を形成し、その上に形成す
る配線層との間の層間絶縁膜としてＢＰＳＧ膜５２を厚
さ５００ｎｍ程度前述同様の工程によって形成する。
の実施例による半導体装置の製造方法を説明する。図５
Ａに示すように、シリコン基板５０の表面部分５１に、
トランジスタ、抵抗等の素子を形成し、その上に形成す
る配線層との間の層間絶縁膜としてＢＰＳＧ膜５２を厚
さ５００ｎｍ程度前述同様の工程によって形成する。
【００５３】ＢＰＳＧ膜５２の上に、Ｓｉ１％を含むＡ
ｌ合金層を厚さ約７００ｎｍスパッタリングし、さらに
その上にＴｉＮ層を厚さ約１００ｎｍスパッタリングす
る。ＴｉＮ層の上にレジスト層を塗布し、パターニング
してエッチングマスクを形成する。このマスクを用いて
エッチングすることにより、Ａｌ合金層５３、ＴｉＮ層
５４からなる下層配線層を形成する。
ｌ合金層を厚さ約７００ｎｍスパッタリングし、さらに
その上にＴｉＮ層を厚さ約１００ｎｍスパッタリングす
る。ＴｉＮ層の上にレジスト層を塗布し、パターニング
してエッチングマスクを形成する。このマスクを用いて
エッチングすることにより、Ａｌ合金層５３、ＴｉＮ層
５４からなる下層配線層を形成する。
【００５４】次に、図５Ｂに示すように、前述同様のシ
ラン系材料を用いたプラズマＣＶＤにより、シリコン酸
化膜５５を厚さ約５００ｎｍ堆積する。ＴＥＯＳと酸素
を用いたＣＶＤを用いてもよい。
ラン系材料を用いたプラズマＣＶＤにより、シリコン酸
化膜５５を厚さ約５００ｎｍ堆積する。ＴＥＯＳと酸素
を用いたＣＶＤを用いてもよい。
【００５５】次に、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用
い、ソースガスとしてヘキサメチルシクロトリシラザン
（ＨＭＣＴＳＺ）を用い、酸化剤としてＯ2 を用いて、
絶縁膜５６を凸部上で厚さ約２００ｎｍになるように形
成する。この時の膜堆積条件は、基板温度１００℃以
下、たとえば５０℃、ＲＦ周波数１３．５６ＭＨｚ、Ｒ
Ｆ電力密度０．４Ｗ／ｃｍ2 、ＨＭＣＲＳＺはＨｅバブ
リング、ＨｅとＯ2 の流量比はＯ2 ／Ｈｅ＝０．１とす
る。このような条件によれば、自己平坦化機能の優れた
絶縁膜５６を得ることができる。
い、ソースガスとしてヘキサメチルシクロトリシラザン
（ＨＭＣＴＳＺ）を用い、酸化剤としてＯ2 を用いて、
絶縁膜５６を凸部上で厚さ約２００ｎｍになるように形
成する。この時の膜堆積条件は、基板温度１００℃以
下、たとえば５０℃、ＲＦ周波数１３．５６ＭＨｚ、Ｒ
Ｆ電力密度０．４Ｗ／ｃｍ2 、ＨＭＣＲＳＺはＨｅバブ
リング、ＨｅとＯ2 の流量比はＯ2 ／Ｈｅ＝０．１とす
る。このような条件によれば、自己平坦化機能の優れた
絶縁膜５６を得ることができる。
【００５６】図５Ｃに示すように、レジストマスクを用
いたホトリソグラフィにより、コンタクトホール５８を
絶縁膜５６、シリコン酸化膜５５を貫通して形成する。
このコンタクトホール５８内に露出したＴｉＮ層５４表
面上にＷ層を選択的に厚さ約５００ｎｍ成長する。
いたホトリソグラフィにより、コンタクトホール５８を
絶縁膜５６、シリコン酸化膜５５を貫通して形成する。
このコンタクトホール５８内に露出したＴｉＮ層５４表
面上にＷ層を選択的に厚さ約５００ｎｍ成長する。
【００５７】この選択成長の条件は、基板温度約３００
℃、成長圧力０．１Ｔｏｒｒ、使用ガスＷＦ6 、ＳｉＨ
4 、Ｈ2 、流量比ＷＦ6 ／ＳｉＨ4 ／Ｈ2 ＝５／２／８
０である。選択Ｗは、コンタクトホール内に露出した金
属層表面上にのみ成長し、絶縁膜上には成長しない。な
お、Ｗの選択成長を、Ａｌ、Ｃｕ等の他の金属の選択成
長に置き換えることも可能である。
℃、成長圧力０．１Ｔｏｒｒ、使用ガスＷＦ6 、ＳｉＨ
4 、Ｈ2 、流量比ＷＦ6 ／ＳｉＨ4 ／Ｈ2 ＝５／２／８
０である。選択Ｗは、コンタクトホール内に露出した金
属層表面上にのみ成長し、絶縁膜上には成長しない。な
お、Ｗの選択成長を、Ａｌ、Ｃｕ等の他の金属の選択成
長に置き換えることも可能である。
【００５８】なお、ＨＭＣＴＳＺを用いた絶縁膜の代わ
りに、市販の無機ＳＯＧを厚さ約８０ｎｍ塗布し、４５
０℃、Ｎ2 雰囲気中で約３０分間キュアリングし、コン
タクトホールを形成して同様の選択Ｗの成長を行なう
と、絶縁膜上にはアウトガスに起因すると考えられる無
数のパーティクル状の異常Ｗ成長が生じてしまう。すな
わち、ＳＯＧ酸化膜と比較し、ＨＭＣＴＳＺを用いた絶
縁膜はアウトガスが少ないことがわかる。
りに、市販の無機ＳＯＧを厚さ約８０ｎｍ塗布し、４５
０℃、Ｎ2 雰囲気中で約３０分間キュアリングし、コン
タクトホールを形成して同様の選択Ｗの成長を行なう
と、絶縁膜上にはアウトガスに起因すると考えられる無
数のパーティクル状の異常Ｗ成長が生じてしまう。すな
わち、ＳＯＧ酸化膜と比較し、ＨＭＣＴＳＺを用いた絶
縁膜はアウトガスが少ないことがわかる。
【００５９】なお、図５Ａ〜５Ｃの実施例においては、
ＣＶＤ酸化膜を堆積した後、シラザン結合を有する有機
シリコンの絶縁膜を形成したが、配線層上に直接シラザ
ン結合を有する有機シリコンの絶縁膜を形成することも
できる。
ＣＶＤ酸化膜を堆積した後、シラザン結合を有する有機
シリコンの絶縁膜を形成したが、配線層上に直接シラザ
ン結合を有する有機シリコンの絶縁膜を形成することも
できる。
【００６０】図６は、本発明の他の実施例による半導体
装置の製造方法を説明するための断面図である。シリコ
ン基板５０上にＢＰＳＧ膜５２、下層配線層５３、５４
を形成し、パターニングする点までは図５Ａ〜５Ｃに示
す実施例と同様である。
装置の製造方法を説明するための断面図である。シリコ
ン基板５０上にＢＰＳＧ膜５２、下層配線層５３、５４
を形成し、パターニングする点までは図５Ａ〜５Ｃに示
す実施例と同様である。
【００６１】下層配線層５３、５４を形成した後、直接
ＨＭＣＴＳＺを用いた絶縁膜５７を前述の実施例同様の
工程により厚さ約８００ｎｍ堆積する。この絶縁膜５７
の表面は平坦になる。その後、図５Ａ〜５Ｃに示す実施
例と同様、コンタクトホール５８を形成し、コンタクト
ホール内にＷの選択成長を行なってＷプラグ５９を形成
する。なお、プラグの選択成長はＷに限らない。Ｗ、Ａ
ｌ、Ｃｕ等の金属の選択成長から任意のものを採用する
ことが可能である。
ＨＭＣＴＳＺを用いた絶縁膜５７を前述の実施例同様の
工程により厚さ約８００ｎｍ堆積する。この絶縁膜５７
の表面は平坦になる。その後、図５Ａ〜５Ｃに示す実施
例と同様、コンタクトホール５８を形成し、コンタクト
ホール内にＷの選択成長を行なってＷプラグ５９を形成
する。なお、プラグの選択成長はＷに限らない。Ｗ、Ａ
ｌ、Ｃｕ等の金属の選択成長から任意のものを採用する
ことが可能である。
【００６２】図５Ａ〜５Ｃ、図６の実施例においても、
前述の実施例同様、他のシラザン結合を有する有機シリ
コンや他の酸化剤を用いてもよい。特に、Ｒとして耐熱
性の良いメチル基、フェニル基を有するものや水素基を
有する図２Ａ、２Ｃ、２Ｄに示すような環状シラザン化
合物を用いることが好ましい。
前述の実施例同様、他のシラザン結合を有する有機シリ
コンや他の酸化剤を用いてもよい。特に、Ｒとして耐熱
性の良いメチル基、フェニル基を有するものや水素基を
有する図２Ａ、２Ｃ、２Ｄに示すような環状シラザン化
合物を用いることが好ましい。
【００６３】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。絶縁膜を作
成する原料として、ヘキサメチルシクロトリシラザン
（ＨＭＣＴＳＺ）を用いる場合を主として説明したが、
シリコン原料としてはシラザン結合を有する有機シリコ
ンを用いることができる。たとえば、図２Ａ〜２Ｄに示
すような構造を有する有機シリコンを用いることができ
る。特に、環状構造を有するシラザンを用いることが好
ましい。
本発明はこれらに制限されるものではない。絶縁膜を作
成する原料として、ヘキサメチルシクロトリシラザン
（ＨＭＣＴＳＺ）を用いる場合を主として説明したが、
シリコン原料としてはシラザン結合を有する有機シリコ
ンを用いることができる。たとえば、図２Ａ〜２Ｄに示
すような構造を有する有機シリコンを用いることができ
る。特に、環状構造を有するシラザンを用いることが好
ましい。
【００６４】酸化剤としては、Ｏ2 、Ｎ2 Ｏ、ＮＯを用
いることができるが、これに制限されるものではない。
酸化剤と共にＮＦ3 、ＮＨ3 を用いることもできる。そ
の他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは
当業者に自明であろう。
いることができるが、これに制限されるものではない。
酸化剤と共にＮＦ3 、ＮＨ3 を用いることもできる。そ
の他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは
当業者に自明であろう。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように、シラザン結合を有
する有機シリコンと酸化剤を用いた絶縁膜を形成するこ
とにより、段差基板表面に下地の凹凸を反映しない絶縁
膜表面を形成することが可能となる。
する有機シリコンと酸化剤を用いた絶縁膜を形成するこ
とにより、段差基板表面に下地の凹凸を反映しない絶縁
膜表面を形成することが可能となる。
【図１】本発明の実施例による半導体装置の製造方法を
説明するための断面図およびブロック図である。
説明するための断面図およびブロック図である。
【図２】本発明の実施例に用いる有機シリコンの構造を
示す概略図である。
示す概略図である。
【図３】本発明の実施例による半導体装置の製造方法を
説明するための概略断面図である。
説明するための概略断面図である。
【図４】本発明の実施例に用いる半導体装置の製造装置
を示す概略ブロック図である。
を示す概略ブロック図である。
【図５】本発明の実施例による半導体装置の製造方法を
説明するための断面図である。
説明するための断面図である。
【図６】本発明の実施例による半導体装置の製造方法を
説明するための断面図である。
説明するための断面図である。
１、３０、５０ シリコン基板
２、３４、５２ ＢＰＳＧ膜
３５、５３、５４ 下層配線
３６、５５ ＣＶＤ（窒化）酸化膜
３７、５６、５７ 有機シリコンと酸化剤を用いた絶縁
膜 ２２ 酸化剤配管 ２５ 有機シリコン配管
膜 ２２ 酸化剤配管 ２５ 有機シリコン配管
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(56)参考文献 特開 平４−359515（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−263255（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−281627（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−82769（ＪＰ，Ａ)
国際公開92／012535（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/312
H01L 21/314
H01L 21/316
H01L 21/318
C23C 16/50
Claims (11)
- 【請求項１】 表面に凹凸のある構造を有する半導体基
板を準備する工程と、 前記半導体基板の温度を１００℃以下に保持する工程
と、 シラザン結合を有する有機シリコンと酸化剤を用いてプ
ラズマを発生させ、プラズマ化学気相堆積（ＣＶＤ）に
よって前記半導体基板上に下地の凹凸を反映しない絶縁
膜を堆積する工程とを含む絶縁膜を有する半導体装置の
製造方法。 - 【請求項２】 前記有機シリコンは、環状のシラザン結
合を有する請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記有機シリコンは、（ＳｉＲ3 ）2 Ｎ
Ｒ、（ＳｉＲ2 ＮＲ）3 、（ＳｉＲ2 ＮＲ）4 、但し、
Ｒはフェニル基、ビニル基、Ｃn Ｈ2n+1（ｎは０または
正の整数）の少なくとも１種である請求項１記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記酸化剤は、Ｏ2 、Ｎ2 Ｏ、ＮＯの少
なくとも１種である請求項１〜３のいずれかに記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記堆積工程において、さらにＮＨ3 ま
たはＮＦ3 を添加してプラズマを発生させる請求項１〜
４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記半導体基板を準備する工程が、半導
体基板上に配線パターンを形成する工程を含む請求項１
〜５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記半導体基板を準備する工程が、さら
にＣＶＤによって配線パターン上に下地の凹凸を反映す
るコンフォーマル絶縁膜を形成する工程を含む請求項６
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 さらに、少なくとも下地の凸部上の前記
下地の凹凸を反映しない絶縁膜をエッチバックする工程
を含む請求項１〜７のいずれかに記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項９】 さらに、前記下地の凹凸を反映しない絶
縁膜を貫通して、前記配線パターンを露出するコンタク
トホールを形成する工程と、 前記コンタクトホール内に露出された配線パターン上に
金属を選択成長する工程とを含む請求項６または７記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 （ＳｉＲ3 ）2 ＮＲまたは（ＳｉＲ2
ＮＲ）3 または（ＳｉＲ2 ＮＲ）4 、但し、ＲはＣn Ｈ
2n+1（ｎ＝０，１，２，３，…ｎ）で表される任意の原
子団、で表される有機シリコンと酸素とを含む混合ガス
をプラズマ反応させ、プラズマ化学気相堆積法を使用し
て、温度を１００℃以下に保持した基板上へ絶縁膜を堆
積する絶縁膜の製造方法。 - 【請求項１１】 さらに、アンモニアを添加して前記混
合ガスを形成する請求項１０記載の絶縁膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11479994A JP3401322B2 (ja) | 1993-08-26 | 1994-05-27 | 絶縁膜を有する半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21120093 | 1993-08-26 | ||
| JP5-211200 | 1993-08-26 | ||
| JP11479994A JP3401322B2 (ja) | 1993-08-26 | 1994-05-27 | 絶縁膜を有する半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07115092A JPH07115092A (ja) | 1995-05-02 |
| JP3401322B2 true JP3401322B2 (ja) | 2003-04-28 |
Family
ID=26453466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11479994A Expired - Lifetime JP3401322B2 (ja) | 1993-08-26 | 1994-05-27 | 絶縁膜を有する半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3401322B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030018134A (ko) * | 2001-08-27 | 2003-03-06 | 한국전자통신연구원 | 조성과 도핑 농도의 제어를 위한 반도체 소자의 절연막형성 방법 |
| TW201001543A (en) * | 2008-02-08 | 2010-01-01 | Tokyo Electron Ltd | Method for modifying insulating film with plasma |
| KR102079501B1 (ko) | 2014-10-24 | 2020-02-20 | 버슘머트리얼즈 유에스, 엘엘씨 | 규소-함유 필름의 증착을 위한 조성물 및 이를 사용하는 방법 |
-
1994
- 1994-05-27 JP JP11479994A patent/JP3401322B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07115092A (ja) | 1995-05-02 |
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