JP3508321B2 - 絶縁膜の形成方法 - Google Patents
絶縁膜の形成方法Info
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- film
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は絶縁膜の形成方法に
関し、特には半導体装置の製造工程でウエハ表面に形成
された段差形状を埋め込む絶縁膜の形成方法に関する。
関し、特には半導体装置の製造工程でウエハ表面に形成
された段差形状を埋め込む絶縁膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高集積化と高機能化をさら
に進めるために、例えば素子分離としてトレンチアイソ
レーションを用いることが考えられている。このトレン
チアイソレーションは、基板に形成した溝（トレンチ）
内に絶縁性材料を埋設してなり、ＬＯＣＯＳ（Local Ox
idation of Silicon) 法によって形成した酸化膜を素子
分離領域として用いた場合と比較してチップ内に占める
素子分離領域の面積を縮小することができる。
に進めるために、例えば素子分離としてトレンチアイソ
レーションを用いることが考えられている。このトレン
チアイソレーションは、基板に形成した溝（トレンチ）
内に絶縁性材料を埋設してなり、ＬＯＣＯＳ（Local Ox
idation of Silicon) 法によって形成した酸化膜を素子
分離領域として用いた場合と比較してチップ内に占める
素子分離領域の面積を縮小することができる。
【０００３】上記トレンチアイソレーションを形成する
場合には、例えば以下のようにする。図３（１）に示す
様に、基板１１上に酸化シリコン膜１２を介して窒化シ
リコン膜１３を成膜した後、例えばリソグラフィー法と
エッチング法とによって当該基板１１の表面側にトレン
チ（溝）１４を形成する。次いで、熱酸化によりトレン
チ１４の内壁に酸化膜１５を形成する。これによって、
基板１１にトレンチ１４を形成してなるウエハ１０を形
成する。次に、図３（２）に示す様に、トレンチ１４内
を埋め込む状態で当該ウエハ１０上に絶縁膜１６を形成
する。ここでは、基板１１に高周波電力を印加し、かつ
埋め込み特性が高い反応ガス，例えばモノシラン（Ｓｉ
Ｈ4 ）のような水素を含有するガスを用いたプラズマＣ
ＶＤ（Chemical Vapore Deposition) 法によって、酸化
シリコンからなる上記絶縁膜１６を成膜する。これによ
って、トレンチ１４内を絶縁膜１６で埋め込んでなるト
レンチアイソレーションを形成する。その後、図３
（３）に示す様に、例えば特開昭６０−３９８３５に記
載されている化学的機械研磨法によって窒化シリコン膜
（１３）をストッパにして絶縁膜１６を研磨し、トレン
チアイソレーションが形成されたウエハ１０表面を平坦
化する。
場合には、例えば以下のようにする。図３（１）に示す
様に、基板１１上に酸化シリコン膜１２を介して窒化シ
リコン膜１３を成膜した後、例えばリソグラフィー法と
エッチング法とによって当該基板１１の表面側にトレン
チ（溝）１４を形成する。次いで、熱酸化によりトレン
チ１４の内壁に酸化膜１５を形成する。これによって、
基板１１にトレンチ１４を形成してなるウエハ１０を形
成する。次に、図３（２）に示す様に、トレンチ１４内
を埋め込む状態で当該ウエハ１０上に絶縁膜１６を形成
する。ここでは、基板１１に高周波電力を印加し、かつ
埋め込み特性が高い反応ガス，例えばモノシラン（Ｓｉ
Ｈ4 ）のような水素を含有するガスを用いたプラズマＣ
ＶＤ（Chemical Vapore Deposition) 法によって、酸化
シリコンからなる上記絶縁膜１６を成膜する。これによ
って、トレンチ１４内を絶縁膜１６で埋め込んでなるト
レンチアイソレーションを形成する。その後、図３
（３）に示す様に、例えば特開昭６０−３９８３５に記
載されている化学的機械研磨法によって窒化シリコン膜
（１３）をストッパにして絶縁膜１６を研磨し、トレン
チアイソレーションが形成されたウエハ１０表面を平坦
化する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記トレンチ
アイソレーション形成の際に行われる絶縁膜の形成方法
には、以下のような課題があった。すなわち、上記方法
によって形成された絶縁膜の埋め込み特性と膜質とは、
成膜の際に用いる反応ガスの流量比に大きく依存してい
る。例えば、上記反応ガスとしてモノシラン（Ｓｉ
Ｈ4 ）と酸素（Ｏ2 ）とを用いた場合、モノシランに対
する酸素の割合が小さい程埋め込み特性が高い。一方、
上記のように埋め込み特性が良好な条件で成膜された絶
縁膜中には、膜中にＳｉＨ4 の構成成分である水素がシ
リコン（Ｓｉ）に結合した状態で多量に残留する。この
水素の残留量は、水素を含有する反応ガスの流量に対応
して増加する。このため、例えば後の工程で、この絶縁
膜を窒素雰囲気中で熱処理した場合には、当該絶縁膜中
から水素原子が脱離することによって当該絶縁膜が収縮
する。この熱収縮に起因して、絶縁膜と基板との間で剥
離が生じたり、トレンチアイソレーションの底部に応力
が集中してリーク電流が生じたりすることで、素子分離
特性が劣化する不具合が生じる。
アイソレーション形成の際に行われる絶縁膜の形成方法
には、以下のような課題があった。すなわち、上記方法
によって形成された絶縁膜の埋め込み特性と膜質とは、
成膜の際に用いる反応ガスの流量比に大きく依存してい
る。例えば、上記反応ガスとしてモノシラン（Ｓｉ
Ｈ4 ）と酸素（Ｏ2 ）とを用いた場合、モノシランに対
する酸素の割合が小さい程埋め込み特性が高い。一方、
上記のように埋め込み特性が良好な条件で成膜された絶
縁膜中には、膜中にＳｉＨ4 の構成成分である水素がシ
リコン（Ｓｉ）に結合した状態で多量に残留する。この
水素の残留量は、水素を含有する反応ガスの流量に対応
して増加する。このため、例えば後の工程で、この絶縁
膜を窒素雰囲気中で熱処理した場合には、当該絶縁膜中
から水素原子が脱離することによって当該絶縁膜が収縮
する。この熱収縮に起因して、絶縁膜と基板との間で剥
離が生じたり、トレンチアイソレーションの底部に応力
が集中してリーク電流が生じたりすることで、素子分離
特性が劣化する不具合が生じる。
【０００５】以上のように、上記絶縁膜の形成方法で
は、膜質の安定性と埋め込み特性とがトレードオフの関
係にあり、両方共に優れた絶縁膜を得ることができなか
った。また、多層配線構造を有する半導体装置の製造に
おいても、基板上に形成された下層配線間を埋め込む絶
縁膜を上記と同様の方法にて形成することから、同様の
課題が生じている。
は、膜質の安定性と埋め込み特性とがトレードオフの関
係にあり、両方共に優れた絶縁膜を得ることができなか
った。また、多層配線構造を有する半導体装置の製造に
おいても、基板上に形成された下層配線間を埋め込む絶
縁膜を上記と同様の方法にて形成することから、同様の
課題が生じている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明の絶縁膜
の形成方法は、基板表面のトレンチ内を埋め込む状態
で、当該基板上に水素を含有する反応ガスを用いて酸化
シリコンまたはフッ化酸化シリコンからなる絶縁膜を成
膜した後、この絶縁膜を酸化性雰囲気中で熱処理するこ
とにより当該絶縁膜中に残留する水素を酸素に置換して
除去する工程を行うことを上記課題を解決するための手
段としている。上記絶縁膜の形成方法によれば、水素を
含有する反応ガスを用いて成膜した絶縁膜中に水素が残
留しても、次の工程で当該絶縁膜を酸化性雰囲気中で熱
処理することによって上記水素原子が酸素原子に置換さ
れる状態で除去される。したがって、成膜時よりも水素
の含有量が少ない絶縁膜が形成される。
の形成方法は、基板表面のトレンチ内を埋め込む状態
で、当該基板上に水素を含有する反応ガスを用いて酸化
シリコンまたはフッ化酸化シリコンからなる絶縁膜を成
膜した後、この絶縁膜を酸化性雰囲気中で熱処理するこ
とにより当該絶縁膜中に残留する水素を酸素に置換して
除去する工程を行うことを上記課題を解決するための手
段としている。上記絶縁膜の形成方法によれば、水素を
含有する反応ガスを用いて成膜した絶縁膜中に水素が残
留しても、次の工程で当該絶縁膜を酸化性雰囲気中で熱
処理することによって上記水素原子が酸素原子に置換さ
れる状態で除去される。したがって、成膜時よりも水素
の含有量が少ない絶縁膜が形成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の絶縁膜の形成方法
をトレンチアイソレーションの形成に適用した場合の実
施形態を、第１実施形態から順に説明する。尚、本発明
の絶縁膜の形成方法は、トレンチアイソレーションの形
成への適用に限定されるものではなく、半導体装置の製
造工程における絶縁膜の形成方法に広く適用可能であ
る。また、以下に記す各実施形態においては、上記従来
例と同様の構成要素には同一符号を付して説明を行う。
をトレンチアイソレーションの形成に適用した場合の実
施形態を、第１実施形態から順に説明する。尚、本発明
の絶縁膜の形成方法は、トレンチアイソレーションの形
成への適用に限定されるものではなく、半導体装置の製
造工程における絶縁膜の形成方法に広く適用可能であ
る。また、以下に記す各実施形態においては、上記従来
例と同様の構成要素には同一符号を付して説明を行う。
【０００８】先ず、図１（１）に示すように、シリコン
のよう半導体からなる基板１１の表面側にトレンチ１４
が形成されたウエハ１０を用意する。このウエハ１０
は、例えば従来例で示したウエハ１０と同様に基板１１
の表面上に酸化シリコン膜１２と窒化シリコン膜１３と
が成膜され、トレンチ１４の内壁に酸化膜１５が成膜さ
れたものである。
のよう半導体からなる基板１１の表面側にトレンチ１４
が形成されたウエハ１０を用意する。このウエハ１０
は、例えば従来例で示したウエハ１０と同様に基板１１
の表面上に酸化シリコン膜１２と窒化シリコン膜１３と
が成膜され、トレンチ１４の内壁に酸化膜１５が成膜さ
れたものである。
【０００９】そして、図１（２）に示すように、上記の
ように構成されたウエハ１０上に、トレンチ１４内を埋
め込む状態で絶縁膜１６を成膜する。ここでは、埋め込
み特性に優れた条件で絶縁膜１６を成膜する。すなわ
ち、成膜の際には基板１１に高周波を印加し、使用する
反応ガスのうち水素を含有する反応ガスに対する酸化性
ガスの流量比を１：０．５〜１：２．０程度，好ましく
は１：１．０〜１：１．５程度に低くして成膜を行う。
ように構成されたウエハ１０上に、トレンチ１４内を埋
め込む状態で絶縁膜１６を成膜する。ここでは、埋め込
み特性に優れた条件で絶縁膜１６を成膜する。すなわ
ち、成膜の際には基板１１に高周波を印加し、使用する
反応ガスのうち水素を含有する反応ガスに対する酸化性
ガスの流量比を１：０．５〜１：２．０程度，好ましく
は１：１．０〜１：１．５程度に低くして成膜を行う。
【００１０】以下に、具体的な絶縁膜１６の成膜の一例
を示す。先ず、成膜装置の一例としては、図２に示すマ
イクロ波電子サイクロトロン共鳴によってプラズマを発
生させるプラズマＣＶＤ型の成膜装置を用いる。この成
膜装置２は、ウエハ１０を載置する下部電極２１に高周
波電力を印加するＲＦ電源２２が接続され、さらにウエ
ハ１０の温度を制御するための温調装置２３が設けられ
ている。そして、この下部電極２１は成膜用の反応ガス
が導入される反応室２４内に位置される。また、下部電
極２１の上方には反応室２４と連通する状態で、内部に
プラズマ発生用のガスが導入されるプラズマ発生室２５
が配置されている。このプラズマ発生室２５の周囲に
は、電子サイクロトロン共鳴条件を満足させるための磁
石２６が配置されている。
を示す。先ず、成膜装置の一例としては、図２に示すマ
イクロ波電子サイクロトロン共鳴によってプラズマを発
生させるプラズマＣＶＤ型の成膜装置を用いる。この成
膜装置２は、ウエハ１０を載置する下部電極２１に高周
波電力を印加するＲＦ電源２２が接続され、さらにウエ
ハ１０の温度を制御するための温調装置２３が設けられ
ている。そして、この下部電極２１は成膜用の反応ガス
が導入される反応室２４内に位置される。また、下部電
極２１の上方には反応室２４と連通する状態で、内部に
プラズマ発生用のガスが導入されるプラズマ発生室２５
が配置されている。このプラズマ発生室２５の周囲に
は、電子サイクロトロン共鳴条件を満足させるための磁
石２６が配置されている。
【００１１】そして、上記のように構成された成膜装置
２を用いて、以下に示す成膜条件の一例に従って上記絶
縁膜の成膜を行う。 反応ガス及び流量 ；ＳｉＨ4 （モノシラン）＝ ７０sccm Ｏ2 （酸素） ＝ ８４sccm プラズマ生成ガス及び流量；Ａｒ （アルゴン） ＝１００sccm マイクロ波出力 ；２ｋＷ 高周波出力 ；２ｋＷ 成膜雰囲気内圧力 ；０．３Ｐａ 上記成膜装置を用て、上記のように反応ガスの流量比を
ＳｉＨ4 ：Ｏ2 ＝１：１．２程度と、反応ガス中におけ
る酸化性ガス（Ｏ2 ）の流量比を低めに設定して成膜を
行うことによって、埋め込み特性が良好ではあるが水素
が膜中に残留した状態の酸化シリコンからなる絶縁膜１
６を形成する。
２を用いて、以下に示す成膜条件の一例に従って上記絶
縁膜の成膜を行う。 反応ガス及び流量 ；ＳｉＨ4 （モノシラン）＝ ７０sccm Ｏ2 （酸素） ＝ ８４sccm プラズマ生成ガス及び流量；Ａｒ （アルゴン） ＝１００sccm マイクロ波出力 ；２ｋＷ 高周波出力 ；２ｋＷ 成膜雰囲気内圧力 ；０．３Ｐａ 上記成膜装置を用て、上記のように反応ガスの流量比を
ＳｉＨ4 ：Ｏ2 ＝１：１．２程度と、反応ガス中におけ
る酸化性ガス（Ｏ2 ）の流量比を低めに設定して成膜を
行うことによって、埋め込み特性が良好ではあるが水素
が膜中に残留した状態の酸化シリコンからなる絶縁膜１
６を形成する。
【００１２】次に、図１（３）に示すように、酸化性雰
囲気内で絶縁膜（１６）の熱処理を行う。ここでは、一
例として水蒸気雰囲気内において８５０℃，３０分間の
熱処理を行い、絶縁膜（１６）中のシリコンに結合して
いる水素を酸素に置換する。これによって、水素の含有
量が極めて少なく安定なシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ）を
有する絶縁膜１７を形成する。この絶縁膜１７は、埋め
込み特性が良好であると共に、例えば反応ガスの流量比
をＳｉＨ4 ：Ｏ2 ＝１：２．５程度と、反応ガス中にお
ける酸化性ガス（Ｏ2 ）の流量比を高く設定して成膜し
た絶縁膜と同程度に安定な膜質を有する。
囲気内で絶縁膜（１６）の熱処理を行う。ここでは、一
例として水蒸気雰囲気内において８５０℃，３０分間の
熱処理を行い、絶縁膜（１６）中のシリコンに結合して
いる水素を酸素に置換する。これによって、水素の含有
量が極めて少なく安定なシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ）を
有する絶縁膜１７を形成する。この絶縁膜１７は、埋め
込み特性が良好であると共に、例えば反応ガスの流量比
をＳｉＨ4 ：Ｏ2 ＝１：２．５程度と、反応ガス中にお
ける酸化性ガス（Ｏ2 ）の流量比を高く設定して成膜し
た絶縁膜と同程度に安定な膜質を有する。
【００１３】上記のようにして絶縁膜１７を形成した
後、図１（４）に示すように、例えば窒化シリコン膜
（１３）をストッパにした既知の化学機械研磨法によっ
て、基板１１上の当該絶縁膜１７を研磨する。そして、
トレンチアイソレーションが形成されたウエハ１０表面
を平坦化する。
後、図１（４）に示すように、例えば窒化シリコン膜
（１３）をストッパにした既知の化学機械研磨法によっ
て、基板１１上の当該絶縁膜１７を研磨する。そして、
トレンチアイソレーションが形成されたウエハ１０表面
を平坦化する。
【００１４】次に、本発明の第２実施形態を、上記第１
実施形態と同様の図１を用いて説明する。この実施形態
では、図１（２）で示す工程で、トレンチ１４が形成さ
れた基板１１上に絶縁膜１６を成膜する際、ヘリコン波
によってプラズマを発生させるプラズマＣＶＤ方法によ
って絶縁膜１６を成膜する。上記成膜に用いる成膜装置
は、通常のヘリコン波プラズマＣＶＤ装置を用いること
とする。そして、以下に示す成膜条件の一例に従って、
上記絶縁膜１６の成膜を行う。 反応ガス及び流量 ；Ｓｉ2 Ｈ6 （ジシラン）＝７０sccm Ｏ2 （酸素） ＝９１sccm プラズマ生成ガス及び流量；Ａｒ （アルゴン） ＝７０sccm ヘリコン出力 ；１．５ｋＷ 高周波出力 ；２ｋＷ 成膜雰囲気内圧力 ；０．３Ｐａ 上記の様に、反応ガスの流量比をＳｉ2 Ｈ6 ：Ｏ2 ＝
１：１．３程度と、反応ガス中における酸化性ガス（Ｏ
2 ）の流量比を低めに設定することによって、埋め込み
特性は良好ではあるが水素が膜中に残留した状態の酸化
シリコンからなる絶縁膜１６を形成する。また、反応ガ
スにＳｉ2 Ｈ6 を用いることによって、ＳｉＨ4 を用い
た場合よりも高い成膜レートで絶縁膜１６を成膜する。
実施形態と同様の図１を用いて説明する。この実施形態
では、図１（２）で示す工程で、トレンチ１４が形成さ
れた基板１１上に絶縁膜１６を成膜する際、ヘリコン波
によってプラズマを発生させるプラズマＣＶＤ方法によ
って絶縁膜１６を成膜する。上記成膜に用いる成膜装置
は、通常のヘリコン波プラズマＣＶＤ装置を用いること
とする。そして、以下に示す成膜条件の一例に従って、
上記絶縁膜１６の成膜を行う。 反応ガス及び流量 ；Ｓｉ2 Ｈ6 （ジシラン）＝７０sccm Ｏ2 （酸素） ＝９１sccm プラズマ生成ガス及び流量；Ａｒ （アルゴン） ＝７０sccm ヘリコン出力 ；１．５ｋＷ 高周波出力 ；２ｋＷ 成膜雰囲気内圧力 ；０．３Ｐａ 上記の様に、反応ガスの流量比をＳｉ2 Ｈ6 ：Ｏ2 ＝
１：１．３程度と、反応ガス中における酸化性ガス（Ｏ
2 ）の流量比を低めに設定することによって、埋め込み
特性は良好ではあるが水素が膜中に残留した状態の酸化
シリコンからなる絶縁膜１６を形成する。また、反応ガ
スにＳｉ2 Ｈ6 を用いることによって、ＳｉＨ4 を用い
た場合よりも高い成膜レートで絶縁膜１６を成膜する。
【００１５】次に、図１（３）に示すように、酸化性雰
囲気内で絶縁膜（１６）の熱処理を行う。ここでは、Ｏ
3 （オゾン）雰囲気内において５００℃の温度で３０分
間の熱処理を行い、絶縁膜（１６）中のシリコンに結合
している水素を酸素に置換する。この熱処理は、Ｏ3 の
熱分解がある程度抑えられる温度範囲内、例えば２００
℃〜６００℃程度の温度範囲内で行うこととする。上記
熱処理によって、水素の含有量が極めて少ない絶縁膜１
７を形成する。この絶縁膜１７は、埋め込み特性が良好
であると共に、例えば反応ガスの流量比をＳｉＨ4 ：Ｏ
2 ＝１：２．５程度と、反応ガス中における酸化性ガス
（Ｏ2 ）の流量比を高く設定して成膜した絶縁膜と同程
度に安定な膜質を有する。そして、上記絶縁膜１７を形
成した後、例えば上記第１の実施形態と同様に当該絶縁
膜１７を化学機械研磨法によって研磨してウエハ１０の
表面を平坦化する。
囲気内で絶縁膜（１６）の熱処理を行う。ここでは、Ｏ
3 （オゾン）雰囲気内において５００℃の温度で３０分
間の熱処理を行い、絶縁膜（１６）中のシリコンに結合
している水素を酸素に置換する。この熱処理は、Ｏ3 の
熱分解がある程度抑えられる温度範囲内、例えば２００
℃〜６００℃程度の温度範囲内で行うこととする。上記
熱処理によって、水素の含有量が極めて少ない絶縁膜１
７を形成する。この絶縁膜１７は、埋め込み特性が良好
であると共に、例えば反応ガスの流量比をＳｉＨ4 ：Ｏ
2 ＝１：２．５程度と、反応ガス中における酸化性ガス
（Ｏ2 ）の流量比を高く設定して成膜した絶縁膜と同程
度に安定な膜質を有する。そして、上記絶縁膜１７を形
成した後、例えば上記第１の実施形態と同様に当該絶縁
膜１７を化学機械研磨法によって研磨してウエハ１０の
表面を平坦化する。
【００１６】次に、第３実施形態を、上記第１及び第２
実施形態と同様の図１を用いて説明する。この実施形態
では、フッ化酸化シリコンからなる低誘電率の絶縁膜で
トレンチ１４内を埋め込んでなるトレンチアイソレーシ
ョンを形成する方法を説明する。
実施形態と同様の図１を用いて説明する。この実施形態
では、フッ化酸化シリコンからなる低誘電率の絶縁膜で
トレンチ１４内を埋め込んでなるトレンチアイソレーシ
ョンを形成する方法を説明する。
【００１７】先ず、図１（１）のように構成されたウエ
ハ１０上に、図１（２）に示すように絶縁膜１６を成膜
する。ここでは、フッ化酸化シリコンからなる低誘電率
の絶縁膜１６の成膜方法の一例として、例えば上記第１
実施形態で記したプラズマＣＶＤ装置を用いた成膜を行
う。成膜条件の一例は、以下のようである。 反応ガス及び流量 ；ＳｉＨ2 Ｆ2 （二フッ化シラン）＝７０sccm Ｏ2 （酸素） ＝７０sccm プラズマ生成ガス及び流量；Ａｒ （アルゴン） ＝５０sccm マイクロ波出力 ；２ｋＷ 高周波出力 ；２ｋＷ 成膜雰囲気内圧力 ；０．３Ｐａ 上記成膜装置を用て、反応ガスの流量比をＳｉＨ
2 Ｆ2 ：Ｏ2 ＝１：１程度と、反応ガス中における酸化
性ガス（Ｏ2 ）の流量比を低めに設定することによっ
て、埋め込み特性は良好ではあるが水素が膜中に残留し
た状態のフッ化酸化シリコンからなる絶縁膜１６を形成
する。
ハ１０上に、図１（２）に示すように絶縁膜１６を成膜
する。ここでは、フッ化酸化シリコンからなる低誘電率
の絶縁膜１６の成膜方法の一例として、例えば上記第１
実施形態で記したプラズマＣＶＤ装置を用いた成膜を行
う。成膜条件の一例は、以下のようである。 反応ガス及び流量 ；ＳｉＨ2 Ｆ2 （二フッ化シラン）＝７０sccm Ｏ2 （酸素） ＝７０sccm プラズマ生成ガス及び流量；Ａｒ （アルゴン） ＝５０sccm マイクロ波出力 ；２ｋＷ 高周波出力 ；２ｋＷ 成膜雰囲気内圧力 ；０．３Ｐａ 上記成膜装置を用て、反応ガスの流量比をＳｉＨ
2 Ｆ2 ：Ｏ2 ＝１：１程度と、反応ガス中における酸化
性ガス（Ｏ2 ）の流量比を低めに設定することによっ
て、埋め込み特性は良好ではあるが水素が膜中に残留し
た状態のフッ化酸化シリコンからなる絶縁膜１６を形成
する。
【００１８】次に、図１（３）に示す絶縁膜（１６）の
熱処理工程を上記第１実施形態と同様に行い、埋め込み
特性が良好で水素の含有量が少なく、かつ酸化シリコン
よりも誘電率が低いフッ化酸化シリコンからなる絶縁膜
１７を形成し、当該絶縁膜１７でトレンチ１４内が埋め
込まれたトレンチアイソレーションを形成する。その後
の図１（４）に示す工程は、上記第１及び第２実施形態
と同様に行う。
熱処理工程を上記第１実施形態と同様に行い、埋め込み
特性が良好で水素の含有量が少なく、かつ酸化シリコン
よりも誘電率が低いフッ化酸化シリコンからなる絶縁膜
１７を形成し、当該絶縁膜１７でトレンチ１４内が埋め
込まれたトレンチアイソレーションを形成する。その後
の図１（４）に示す工程は、上記第１及び第２実施形態
と同様に行う。
【００１９】以上、第１〜第３実施形態では、水蒸気や
Ｏ3 によって形成される酸化性雰囲気中で絶縁膜１６を
熱処理する場合を例に取って説明を行った。しかし、上
記絶縁膜１６の熱処理は、酸素（Ｏ2 ）雰囲気や、過酸
化水素（Ｈ2 Ｏ2 ）または過塩素酸（ＨＣｌＯ4 ）のよ
うな過酸化物をガス化させてなる酸化性雰囲気、さらに
一酸化二窒素（Ｎ2 Ｏ）のようなその他の酸化性ガスに
よって形成される酸化性雰囲気中で行っても良い。但
し、過酸化物をガス化させてなる酸化性雰囲気中で熱処
理を行う場合には、加熱による上記過酸化物の分解が抑
えられる程度の温度範囲内で当該熱処理を行うように
し、具体的な一例としては、４００℃程度の温度で熱処
理を行うこととする。また、上記Ｏ3 ，Ｈ2 Ｏ2 または
ＨＣｌＯ4 のような過酸化物を用いて比較的低い温度で
熱処理を行う場合には、例えばアルミニウム配線間を埋
め込む絶縁膜の形成に適用することが可能になる。
Ｏ3 によって形成される酸化性雰囲気中で絶縁膜１６を
熱処理する場合を例に取って説明を行った。しかし、上
記絶縁膜１６の熱処理は、酸素（Ｏ2 ）雰囲気や、過酸
化水素（Ｈ2 Ｏ2 ）または過塩素酸（ＨＣｌＯ4 ）のよ
うな過酸化物をガス化させてなる酸化性雰囲気、さらに
一酸化二窒素（Ｎ2 Ｏ）のようなその他の酸化性ガスに
よって形成される酸化性雰囲気中で行っても良い。但
し、過酸化物をガス化させてなる酸化性雰囲気中で熱処
理を行う場合には、加熱による上記過酸化物の分解が抑
えられる程度の温度範囲内で当該熱処理を行うように
し、具体的な一例としては、４００℃程度の温度で熱処
理を行うこととする。また、上記Ｏ3 ，Ｈ2 Ｏ2 または
ＨＣｌＯ4 のような過酸化物を用いて比較的低い温度で
熱処理を行う場合には、例えばアルミニウム配線間を埋
め込む絶縁膜の形成に適用することが可能になる。
【００２０】さらに、絶縁膜１６の成膜は、水素を含む
反応ガスを用いたプラズマＣＶＤ法のような埋め込み特
性が良好な成膜方法であれば良く、使用する成膜装置及
び成膜方法は上記に限定されるものではない。例えば、
成膜装置としては、上述のマイクロ波電子サイクロトロ
ン共鳴プラズマ装置やヘリコン波プラズマ装置の他に
も、平行平板プラズマ装置，誘電コイル型プラズマ装
置，トランス結合プラズマ装置等の基板に高周波電圧を
印加できる成膜装置を使用することができる。
反応ガスを用いたプラズマＣＶＤ法のような埋め込み特
性が良好な成膜方法であれば良く、使用する成膜装置及
び成膜方法は上記に限定されるものではない。例えば、
成膜装置としては、上述のマイクロ波電子サイクロトロ
ン共鳴プラズマ装置やヘリコン波プラズマ装置の他に
も、平行平板プラズマ装置，誘電コイル型プラズマ装
置，トランス結合プラズマ装置等の基板に高周波電圧を
印加できる成膜装置を使用することができる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明の絶縁膜の形
成方法によれば、水素を含有する反応ガスを用いて成膜
した絶縁膜を酸化性雰囲気中で熱処理することによっ
て、既に成膜された絶縁膜中に残留する水素を酸素原子
に置換して水素の含有量が少ない絶縁膜を形成すること
が可能になる。したがって、水素原子の離脱による絶縁
膜の熱収縮を防止することができ、半導体装置において
は当該熱収縮による絶縁膜の剥がれやリーク電流の発生
を防止することが可能になる。
成方法によれば、水素を含有する反応ガスを用いて成膜
した絶縁膜を酸化性雰囲気中で熱処理することによっ
て、既に成膜された絶縁膜中に残留する水素を酸素原子
に置換して水素の含有量が少ない絶縁膜を形成すること
が可能になる。したがって、水素原子の離脱による絶縁
膜の熱収縮を防止することができ、半導体装置において
は当該熱収縮による絶縁膜の剥がれやリーク電流の発生
を防止することが可能になる。
【図１】実施形態を説明する断面工程図である。
【図２】成膜装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】従来例を説明する断面工程図である。
１１ 基板
１６，１７ 絶縁膜
Claims (2)
- 【請求項１】 基板表面のトレンチ内を埋め込む状態
で、当該基板上に水素を含有する反応ガスを用いて酸化
シリコンまたはフッ化酸化シリコンからなる絶縁膜を成
膜する工程と、 前記絶縁膜を酸化性雰囲気中で熱処理することにより当
該絶縁膜中に残留する水素を酸素に置換して除去する工
程と、 を備えたことを特徴とする絶縁膜の形成方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の絶縁膜の形成方法におい
て、 前記第２工程の熱処理は、酸素，水蒸気，オゾン及び過
酸化物のうちの少なくとも１種類以上を含有する酸化性
雰囲気中で行うことを特徴とする絶縁膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23367995A JP3508321B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 絶縁膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23367995A JP3508321B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 絶縁膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0982703A JPH0982703A (ja) | 1997-03-28 |
| JP3508321B2 true JP3508321B2 (ja) | 2004-03-22 |
Family
ID=16958846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23367995A Expired - Fee Related JP3508321B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 絶縁膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3508321B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100459691B1 (ko) * | 1998-01-05 | 2005-01-17 | 삼성전자주식회사 | 반도체 장치의 트랜치 소자 분리 방법 |
| JP5073928B2 (ja) * | 2005-07-19 | 2012-11-14 | 光 小林 | 酸化膜の形成方法並びに半導体装置の製造方法 |
| JP4764155B2 (ja) * | 2005-12-06 | 2011-08-31 | 株式会社東芝 | 絶縁膜形成方法、半導体装置の製造方法及びプログラム |
| US20120280369A1 (en) * | 2009-12-18 | 2012-11-08 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Method for manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and semiconductor device |
-
1995
- 1995-09-12 JP JP23367995A patent/JP3508321B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0982703A (ja) | 1997-03-28 |
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