JPH04342135A - 絶縁膜の形成方法 - Google Patents
絶縁膜の形成方法Info
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- JPH04342135A JPH04342135A JP14258391A JP14258391A JPH04342135A JP H04342135 A JPH04342135 A JP H04342135A JP 14258391 A JP14258391 A JP 14258391A JP 14258391 A JP14258391 A JP 14258391A JP H04342135 A JPH04342135 A JP H04342135A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の絶縁膜の
形成方法に関し、特に表面が平坦な絶縁膜の形成方法に
関するものである。
形成方法に関し、特に表面が平坦な絶縁膜の形成方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高集積化にともなって、多
層配線を行う必要が生じている。このため、ゲートと配
線との間または下層配線と上層配線との間等に形成する
絶縁膜の表面は平坦に形成することが要求される。上記
絶縁膜の表面を平坦に形成する技術としては、（１）オ
ゾン−ホウ素リンシリケートガラス（Ｏ３ −ＢＰＳＧ
）を形成した後にリフローを行う方法、（２）減圧下に
おける化学的気相成長法（ＣＶＤ法）により絶縁膜を堆
積して、その後エッチバックにより堆積した絶縁膜の表
面を平坦化する方法、または（３）減圧ＣＶＤ法により
絶縁膜を堆積し、その後ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ
Ｇｌａｓｓ ）を塗布する方法等がある。特に上記（３
）の方法は、他の二つの方法と比較して、段差と段差と
の間隔が広い場合にも比較的良好な平坦性を有する絶縁
膜が得られる。
層配線を行う必要が生じている。このため、ゲートと配
線との間または下層配線と上層配線との間等に形成する
絶縁膜の表面は平坦に形成することが要求される。上記
絶縁膜の表面を平坦に形成する技術としては、（１）オ
ゾン−ホウ素リンシリケートガラス（Ｏ３ −ＢＰＳＧ
）を形成した後にリフローを行う方法、（２）減圧下に
おける化学的気相成長法（ＣＶＤ法）により絶縁膜を堆
積して、その後エッチバックにより堆積した絶縁膜の表
面を平坦化する方法、または（３）減圧ＣＶＤ法により
絶縁膜を堆積し、その後ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ
Ｇｌａｓｓ ）を塗布する方法等がある。特に上記（３
）の方法は、他の二つの方法と比較して、段差と段差と
の間隔が広い場合にも比較的良好な平坦性を有する絶縁
膜が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術中で説明した（３）の方法により平坦性に優れ
た絶縁膜を形成するには、ＳＯＧを厚く塗布しなければ
ならない。通常、ＳＯＧには、金属アルコキシド（例え
ばテトラエトキシシラン）とアルコール（例えばエチル
アルコール）とによりなる無機ＳＯＧを用いる。この無
機ＳＯＧを一度の塗布によって厚く形成し、その後加熱
処理により塗布した無機ＳＯＧを固化した場合には、加
熱処理によって、初めにエチルアルコール（大気圧状態
での沸点が６５℃）が蒸発し、次に大気中より吸収した
水（大気圧状態での沸点が１００℃）が蒸発する。この
ように、表面張力が大きい水（表面張力の値が７２．８
×１０−３Ｎ／ｍ）が最後に蒸発するので、無機ＳＯＧ
よりなる膜の表層には大きな収縮力が働く。このとき無
機ＳＯＧよりなる膜の内部には収縮力が働かないので、
表層は内部より引っ張られて引張応力を受ける。この引
張応力が大きい場合には表層にクラックを生じる。この
ため、無機ＳＯＧの一度塗りによってクラックを発生し
ない絶縁膜を形成することは困難である。
来の技術中で説明した（３）の方法により平坦性に優れ
た絶縁膜を形成するには、ＳＯＧを厚く塗布しなければ
ならない。通常、ＳＯＧには、金属アルコキシド（例え
ばテトラエトキシシラン）とアルコール（例えばエチル
アルコール）とによりなる無機ＳＯＧを用いる。この無
機ＳＯＧを一度の塗布によって厚く形成し、その後加熱
処理により塗布した無機ＳＯＧを固化した場合には、加
熱処理によって、初めにエチルアルコール（大気圧状態
での沸点が６５℃）が蒸発し、次に大気中より吸収した
水（大気圧状態での沸点が１００℃）が蒸発する。この
ように、表面張力が大きい水（表面張力の値が７２．８
×１０−３Ｎ／ｍ）が最後に蒸発するので、無機ＳＯＧ
よりなる膜の表層には大きな収縮力が働く。このとき無
機ＳＯＧよりなる膜の内部には収縮力が働かないので、
表層は内部より引っ張られて引張応力を受ける。この引
張応力が大きい場合には表層にクラックを生じる。この
ため、無機ＳＯＧの一度塗りによってクラックを発生し
ない絶縁膜を形成することは困難である。
【０００４】そこでクラックを生じることなく平坦性に
優れた絶縁膜を無機ＳＯＧ膜で形成するには、無機ＳＯ
Ｇを薄く塗布して固化する工程を繰り返す、いわゆる２
度塗りまたは３度塗りを行う必要がある。このため、工
程が複雑になるので、絶縁膜を形成するのに時間とコス
トがかかる。
優れた絶縁膜を無機ＳＯＧ膜で形成するには、無機ＳＯ
Ｇを薄く塗布して固化する工程を繰り返す、いわゆる２
度塗りまたは３度塗りを行う必要がある。このため、工
程が複雑になるので、絶縁膜を形成するのに時間とコス
トがかかる。
【０００５】本発明は、クラックを発生しない平坦性に
優れた絶縁膜を容易に形成する絶縁膜の形成方法を提供
することを目的とする。
優れた絶縁膜を容易に形成する絶縁膜の形成方法を提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものである。すなわち、段差を有
する基板の段差側の面に、アルコールと水とに相溶性を
有しかつ水よりも沸点が高くて表面張力の値が４０×１
０−３Ｎ／ｍ以下の溶質と金属アルコキシドとアルコー
ルとよりなる溶液をその表面がほぼ平坦になる状態に塗
布する。その後、塗布した溶液を加熱処理して固化する
ことで絶縁膜を形成する。
成するためになされたものである。すなわち、段差を有
する基板の段差側の面に、アルコールと水とに相溶性を
有しかつ水よりも沸点が高くて表面張力の値が４０×１
０−３Ｎ／ｍ以下の溶質と金属アルコキシドとアルコー
ルとよりなる溶液をその表面がほぼ平坦になる状態に塗
布する。その後、塗布した溶液を加熱処理して固化する
ことで絶縁膜を形成する。
【０００７】
【作用】上記方法によれば、アルコールと水とに相溶性
を有しかつ水よりも沸点が高くて表面張力の値が４０×
１０−３Ｎ／ｍ以下の溶質と金属アルコキシドとアルコ
ールとよりなる溶液を塗布する。このため、塗布した溶
液が大気中の水分を吸収して、金属アルコキシドが加水
分解して重合する。そして塗布した溶液は湿潤ゲル化す
る。この湿潤ゲル化した溶液が加熱処理によって固化す
る際には、初めにアルコールが蒸発して次に吸収した水
が蒸発する。そして最後に添加した溶質が蒸発して、湿
潤ゲル化した溶液は乾燥ゲル化して固化する。したがっ
て水が蒸発するときには、塗布した溶液中に添加した溶
質が残っているので、塗布した溶液は湿潤ゲル化した状
態になっている。このため塗布した溶液の表層に水の表
面張力による収縮力は働かない。したがって、湿潤ゲル
化した溶液の表層にクラックは生じない。また添加した
溶質が蒸発するときには添加した溶質の表面張力の値が
４０×１０−３Ｎ／ｍ以下なので、湿潤ゲル化した溶液
の表層に作用する表面張力は小さい。このため湿潤ゲル
化した溶液の表層に作用する収縮力も小さい。このため
加熱処理によって、湿潤ゲル化した溶液が固化してなる
絶縁膜には、クラックは生じない。
を有しかつ水よりも沸点が高くて表面張力の値が４０×
１０−３Ｎ／ｍ以下の溶質と金属アルコキシドとアルコ
ールとよりなる溶液を塗布する。このため、塗布した溶
液が大気中の水分を吸収して、金属アルコキシドが加水
分解して重合する。そして塗布した溶液は湿潤ゲル化す
る。この湿潤ゲル化した溶液が加熱処理によって固化す
る際には、初めにアルコールが蒸発して次に吸収した水
が蒸発する。そして最後に添加した溶質が蒸発して、湿
潤ゲル化した溶液は乾燥ゲル化して固化する。したがっ
て水が蒸発するときには、塗布した溶液中に添加した溶
質が残っているので、塗布した溶液は湿潤ゲル化した状
態になっている。このため塗布した溶液の表層に水の表
面張力による収縮力は働かない。したがって、湿潤ゲル
化した溶液の表層にクラックは生じない。また添加した
溶質が蒸発するときには添加した溶質の表面張力の値が
４０×１０−３Ｎ／ｍ以下なので、湿潤ゲル化した溶液
の表層に作用する表面張力は小さい。このため湿潤ゲル
化した溶液の表層に作用する収縮力も小さい。このため
加熱処理によって、湿潤ゲル化した溶液が固化してなる
絶縁膜には、クラックは生じない。
【０００８】
【実施例】本発明の実施例を図１に示す形成工程図によ
り説明する。図では一例として、ゲート電極上の層間絶
縁膜を形成する場合を説明する。図に示すように、素子
分離領域１１を設けた半導体ウエハ１２上には複数のゲ
ート電極１３を形成する。通常、低圧ＣＶＤにより各ゲ
ート電極１３を覆う状態に酸化シリコン膜（または窒化
シリコン膜）１４を堆積した後、プラズマＣＶＤにより
酸化シリコン膜〔またはリンシリケートガラス（ＰＳＧ
）膜〕１５を形成する。上記の如くに形成した基板１６
にはゲート電極１３の両側に大きな段差を生じる。
り説明する。図では一例として、ゲート電極上の層間絶
縁膜を形成する場合を説明する。図に示すように、素子
分離領域１１を設けた半導体ウエハ１２上には複数のゲ
ート電極１３を形成する。通常、低圧ＣＶＤにより各ゲ
ート電極１３を覆う状態に酸化シリコン膜（または窒化
シリコン膜）１４を堆積した後、プラズマＣＶＤにより
酸化シリコン膜〔またはリンシリケートガラス（ＰＳＧ
）膜〕１５を形成する。上記の如くに形成した基板１６
にはゲート電極１３の両側に大きな段差を生じる。
【０００９】次いで第１の工程として塗布工程を行う。
この工程では、通常の回転塗布により、酸化シリコン膜
１５の上面を覆ってかつ表面がほぼ平坦になる状態に溶
液１７を塗布する。上記溶液１７には、アルコール（例
えばエチルアルコール）に金属アルコキシド（例えばテ
トラエトキシシラン）を５ｗｔ％添加し、さらにエチル
アルコールと水とに相溶性を有しかつ水よりも沸点が高
くて表面張力の値が４０×１０−３Ｎ／ｍ以下の溶質と
してジメチルホルムアミド（沸点が１５３℃，表面張力
が３６．８×１０−３Ｎ／ｍ）を０．５ｗｔ％添加した
ものを用いる。上記塗布した溶液１７は大気中の水分を
通常０．５ｗｔ％程度吸収する。
１５の上面を覆ってかつ表面がほぼ平坦になる状態に溶
液１７を塗布する。上記溶液１７には、アルコール（例
えばエチルアルコール）に金属アルコキシド（例えばテ
トラエトキシシラン）を５ｗｔ％添加し、さらにエチル
アルコールと水とに相溶性を有しかつ水よりも沸点が高
くて表面張力の値が４０×１０−３Ｎ／ｍ以下の溶質と
してジメチルホルムアミド（沸点が１５３℃，表面張力
が３６．８×１０−３Ｎ／ｍ）を０．５ｗｔ％添加した
ものを用いる。上記塗布した溶液１７は大気中の水分を
通常０．５ｗｔ％程度吸収する。
【００１０】その後、第２の工程として加熱処理工程を
行う。この工程では、塗布した溶液１７中のテトラエト
キシシランと吸収した水とが反応し、テトラエトキシシ
ランが加水分解して重合し、塗布した溶液１７は湿潤ゲ
ル化する。そして、塗布した溶液１７中のエチルアルコ
ール（沸点が６５℃），水（沸点が１００℃），ジメチ
ルホルムアミド（沸点が１５３℃）を順に蒸発させて、
湿潤ゲル化した溶液１７を固化する。その結果、表面が
ほぼ平坦化された絶縁膜１８が形成される。上記加熱処
理の一例としては、アルコールと水とを蒸発させるため
に１３０℃で１５分間の加熱処理をし、その後ジメチル
ホルムアミドを蒸発させるために１８０℃で１５分間の
加熱処理をする。
行う。この工程では、塗布した溶液１７中のテトラエト
キシシランと吸収した水とが反応し、テトラエトキシシ
ランが加水分解して重合し、塗布した溶液１７は湿潤ゲ
ル化する。そして、塗布した溶液１７中のエチルアルコ
ール（沸点が６５℃），水（沸点が１００℃），ジメチ
ルホルムアミド（沸点が１５３℃）を順に蒸発させて、
湿潤ゲル化した溶液１７を固化する。その結果、表面が
ほぼ平坦化された絶縁膜１８が形成される。上記加熱処
理の一例としては、アルコールと水とを蒸発させるため
に１３０℃で１５分間の加熱処理をし、その後ジメチル
ホルムアミドを蒸発させるために１８０℃で１５分間の
加熱処理をする。
【００１１】上記方法では、エチルアルコールが蒸発す
るときには塗布した溶液１７中に水とジメチルホルムア
ミドが残っている。また水が蒸発するときには塗布した
溶液１７中にジメチルホルムアミドが残っているので、
塗布した溶液１７は湿潤ゲル状態になっている。そして
ジメチルホルムアミドが蒸発して、湿潤ゲル状態の溶液
１７が固化するときには、蒸発するジメチルホルムアミ
ドの表面張力の値（３６．８×１０−３Ｎ／ｍ）が水の
表面張力の値のおよそ半分なので、湿潤ゲル状態の溶液
１７の表面には大きな収縮力が働かない。よって、形成
される絶縁膜１８にはクラックが生じない。また溶液１
７を厚く塗布することができるので、段差と別の段差と
の間隔が長い領域上にも平坦な絶縁膜１８を形成するこ
とができる。
るときには塗布した溶液１７中に水とジメチルホルムア
ミドが残っている。また水が蒸発するときには塗布した
溶液１７中にジメチルホルムアミドが残っているので、
塗布した溶液１７は湿潤ゲル状態になっている。そして
ジメチルホルムアミドが蒸発して、湿潤ゲル状態の溶液
１７が固化するときには、蒸発するジメチルホルムアミ
ドの表面張力の値（３６．８×１０−３Ｎ／ｍ）が水の
表面張力の値のおよそ半分なので、湿潤ゲル状態の溶液
１７の表面には大きな収縮力が働かない。よって、形成
される絶縁膜１８にはクラックが生じない。また溶液１
７を厚く塗布することができるので、段差と別の段差と
の間隔が長い領域上にも平坦な絶縁膜１８を形成するこ
とができる。
【００１２】上記実施例では、ジメチルホルムアミドを
用いたが、ジメチルホルムアミドの代わりに酢酸を０．
１％ないし５％の範囲内で適宜添加することも可能であ
る。また金属アルコキシドにシリコン系アルコキシドの
テトラエトキシシランを用いたが、他のシリコン系アル
コキシド（例えばテトラメトキシシラン），アルミニウ
ム系アルコキシドまたはゲルマニウム系アルコキシド等
を用いてもよい。上記金属アルコキシドの添加量は、ア
ルコールに対して３ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下の範囲で
適宜選択される。そして添加量が多い場合には溶液１７
の粘度が高くなり、少ない場合には溶液１７の粘度が低
くなるので、金属アルコキシドの添加量は絶縁膜１８の
膜厚に応じて決定される。さらにアルコールとして、エ
チルアルコールの他に金属アルコキシドと水とが共に溶
けるメチルアルコール，ブチルアルコールまたはイソプ
ロピルアルコール等を用いることも可能である。
用いたが、ジメチルホルムアミドの代わりに酢酸を０．
１％ないし５％の範囲内で適宜添加することも可能であ
る。また金属アルコキシドにシリコン系アルコキシドの
テトラエトキシシランを用いたが、他のシリコン系アル
コキシド（例えばテトラメトキシシラン），アルミニウ
ム系アルコキシドまたはゲルマニウム系アルコキシド等
を用いてもよい。上記金属アルコキシドの添加量は、ア
ルコールに対して３ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下の範囲で
適宜選択される。そして添加量が多い場合には溶液１７
の粘度が高くなり、少ない場合には溶液１７の粘度が低
くなるので、金属アルコキシドの添加量は絶縁膜１８の
膜厚に応じて決定される。さらにアルコールとして、エ
チルアルコールの他に金属アルコキシドと水とが共に溶
けるメチルアルコール，ブチルアルコールまたはイソプ
ロピルアルコール等を用いることも可能である。
【００１３】また溶液１７を塗布する前にシリコン酸化
膜１４，１５を形成しないで、直接半導体ウエハ１２上
に溶液１７を塗布し、その後加熱処理を行って絶縁膜１
８を形成することも可能である。さらに上記絶縁膜１８
は多層配線の層間絶縁膜として用いることも可能である
。
膜１４，１５を形成しないで、直接半導体ウエハ１２上
に溶液１７を塗布し、その後加熱処理を行って絶縁膜１
８を形成することも可能である。さらに上記絶縁膜１８
は多層配線の層間絶縁膜として用いることも可能である
。
【００１４】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
絶縁膜を形成するのに、アルコールと水とに相溶性を有
しかつ水よりも沸点が高くて表面張力の値が４０×１０
−３Ｎ／ｍ以下の溶質と金属アルコキシドとアルコール
とよりなる溶液を用いた。このため、溶液より最後に蒸
発する物質は表面張力の値が小さい溶質になるので、絶
縁膜の表層は溶質の蒸発によって生じる収縮力の影響を
ほとんど受けない。この結果、絶縁膜にクラックは発生
しない。よって、膜厚が厚く平坦性に優れた絶縁膜を一
度の塗布と加熱処理とで形成できるので、絶縁膜を形成
するのにかかる時間とコストとが低減できる。
絶縁膜を形成するのに、アルコールと水とに相溶性を有
しかつ水よりも沸点が高くて表面張力の値が４０×１０
−３Ｎ／ｍ以下の溶質と金属アルコキシドとアルコール
とよりなる溶液を用いた。このため、溶液より最後に蒸
発する物質は表面張力の値が小さい溶質になるので、絶
縁膜の表層は溶質の蒸発によって生じる収縮力の影響を
ほとんど受けない。この結果、絶縁膜にクラックは発生
しない。よって、膜厚が厚く平坦性に優れた絶縁膜を一
度の塗布と加熱処理とで形成できるので、絶縁膜を形成
するのにかかる時間とコストとが低減できる。
【図１】実施例の絶縁膜の形成工程図である。
１６ 基板
１７ 溶液
１８ 絶縁膜
Claims (1)
- 【請求項１】 段差を有する基板の段差側の面に、ア
ルコールと水とに相溶性を有しかつ水よりも沸点が高く
て表面張力の値が４０×１０−３Ｎ／ｍ以下の溶質と金
属アルコキシドとアルコールとよりなる溶液を当該溶液
の表面がほぼ平坦になる状態に塗布する第１の工程と、
加熱処理によって前記塗布した溶液を固化して絶縁膜を
形成する第２の工程とによりなることを特徴とする絶縁
膜の形成方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14258391A JP3158288B2 (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 絶縁膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP14258391A JP3158288B2 (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 絶縁膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04342135A true JPH04342135A (ja) | 1992-11-27 |
| JP3158288B2 JP3158288B2 (ja) | 2001-04-23 |
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ID=15318688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14258391A Expired - Fee Related JP3158288B2 (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 絶縁膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3158288B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010097946A (ja) * | 2008-10-20 | 2010-04-30 | Samsung Electronics Co Ltd | インクジェットプリント用の電極組成物、それを用いて製造された電極及び二次電池 |
| US8629055B2 (en) | 2007-03-29 | 2014-01-14 | Fujitsu Semiconductor Limited | Manufacturing method of semiconductor device |
-
1991
- 1991-05-17 JP JP14258391A patent/JP3158288B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8629055B2 (en) | 2007-03-29 | 2014-01-14 | Fujitsu Semiconductor Limited | Manufacturing method of semiconductor device |
| JP2010097946A (ja) * | 2008-10-20 | 2010-04-30 | Samsung Electronics Co Ltd | インクジェットプリント用の電極組成物、それを用いて製造された電極及び二次電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3158288B2 (ja) | 2001-04-23 |
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