JPH05206107A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH05206107A
JPH05206107A JP3055872A JP5587291A JPH05206107A JP H05206107 A JPH05206107 A JP H05206107A JP 3055872 A JP3055872 A JP 3055872A JP 5587291 A JP5587291 A JP 5587291A JP H05206107 A JPH05206107 A JP H05206107A
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thermal oxide
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ozone
oxide film
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Masakazu Muroyama
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 有機シリコン系化合物とオゾンとの反応によ
り絶縁膜を形成する場合も下地依存性が小さく良質で安
定な平坦化絶縁膜を形成できる半導体装置の製造方法を
提供する。 【構成】 段差2を有する基体1上の熱酸化膜3を窒素
系ガスでプラズマ処理することにより、あるいは、熱酸
化膜3上に不純物含有絶縁膜を形成し、有機シリコン系
化合物とオゾンとの反応により平坦化絶縁膜4を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関する。本発明は、例えば、高度に微細化・高集積化
したメモリ素子等の集積半導体回路装置などの製造の際
に利用することができる。
【0002】
【従来の技術及その問題点】半導体装置はますますその
微細化が進行し、高密度化している。このように高密度
化が進むにつれて、層間絶縁膜の平坦化技術は一層重要
になっている。高密度にすると、下地の凹凸も微細化し
て平坦化が困難になるとともに、層間絶縁膜上に更に各
種の微細な構造も形成する必要上からも、極めて良好な
平坦化が要せられるからである。
【0003】絶縁膜の平坦化技術に要求される特性とし
ては、 微細な配線間隔を空洞なく埋める能力が十分であるこ
と 良好な平坦性が得られること がある。この能力は、いわゆるステップカバレッジ(被
覆性)に依存する。
【0004】このステップカバレッジが良好で、よって
上記の要求を満たし、かつ膜質良好な平坦化絶縁膜
が得られる技術として、近年、常圧及び中圧O3 ・TE
OS技術、即ち常圧または中圧下でオゾンとテトラエト
キシシランとを反応させる技術が注目されている。この
種の技術については、例えば、June12−13,1
990VMIC Conference(IEEE)の
187〜192頁に記載がある。
【0005】
【発明が解決しようとする問題点】しかし常圧及び中圧
3 −TEOS技術は表面反応を利用しているため、下
地との親和性が異なると、生成する膜質や、成長速度が
異なることが知られている。特にノンドープ、即ち不純
物を含有させないO3 −TEOS膜を熱酸化膜上に形成
する場合に、下地依存性が大きい。下地の溝を埋め込ん
で平坦化を行なうときには、オートドーピングを低減す
るために、ノンドープの二酸化シリコン膜を形成するこ
とが望ましいのであるが、O3 −TEOS技術によりか
かるノンドープの二酸化シリコン膜を得る場合に、上記
の下地依存性の問題が大きいのである。
【0006】TEOSに限らず、その他の有機シリコン
系化合物とオゾンとにより絶縁膜を形成する場合、同様
な問題が生じる。
【0007】
【発明の目的】本発明は上記問題点に鑑みてなされたも
ので、本発明の目的は、有機シリコン系化合物とオゾン
との反応により絶縁膜を形成する場合も下地依存性が小
さく、良質で安定な平坦化絶縁膜の成膜を実現できる半
導体装置の製造方法を提供することにある。
【0008】
【問題点を解決するための手段】本出願の請求項1の発
明は、段差を有する基体上に熱酸化膜を形成する熱酸化
膜形成工程と、熱酸化膜の表面を窒素系ガスでプラズマ
処理するプラズマ処理工程と、有機シリコン系化合物と
オゾンとの反応により基体上に平坦化絶縁膜を形成する
平坦化絶縁膜形成工程とを含むことを特徴とする半導体
装置の製造方法であって、この構成により上記目的を達
成したものである。
【0009】本出願の請求項2の発明は、段差を有する
基体上に熱酸酸化膜を形成する熱酸化膜形成工程と、有
機シリコン系化合物と不純物付与ガスとオゾンとの反応
により基体上に厚く不純物含有絶縁膜を形成する不純物
含有絶縁膜形成工程と、有機シリコン系化合物とオゾン
との反応により基体上に平坦化絶縁膜を形成する平坦化
絶縁膜形成工程とを含むことを特徴とする半導体装置の
製造方法であって、この構成により上記目的を達成した
ものである。
【0010】本出願の請求項1の発明は、例えば、常圧
及び中圧O3 −TEOS成長技術等の有機シリコン系化
合物とオゾンとの反応により絶縁膜を得る平坦化絶縁膜
の形成において、成膜前にN2 またはNH3 等の窒素系
ガスにより基体の熱酸化膜表面のプラズマ処理を行う構
成で実施することができる。
【0011】本出願の請求項2の発明は、例えば、常圧
及び中圧O3 −TEOS成長技術等の有機シリコン系化
合物とオゾンとの反応により絶縁膜を得る平坦化絶縁膜
の形成において、成膜前に例えばPSG,BPSG等の
ドープトO3 −TEOSを形成する構成で実施すること
ができる。
【0012】
【作用】本出願の請求項1の発明は、基体の熱酸化膜の
表面を窒素系ガスでプラズマ処理するので、表面が改質
され、成膜の下地依存性が低減される。
【0013】本出願の請求項2の発明は、下地依存性の
無い(あるいは小さい)不純物含有絶縁膜を形成して、
その後目的とする平坦化絶縁膜を形成するので、該絶縁
膜の成膜の下地依存性が低減される。
【0014】本出願の各発明により、下地依存性のない
良質なかつ安定な平坦化絶縁膜の成膜が可能となる。
【0015】
【実施例】以下、本出願に係る各発明の実施例につい
て、図面を参照して説明する。但し当然のことではある
が、各発明は以下述べる実施例により限定されるもので
はない。
【0016】実施例−1 この実施例は、半導体集積回路製造の際に、段差を有す
る基体であるシリコン半導体ウェハ上に平坦化絶縁膜を
形成して、半導体装置を得る場合に、請求項1の発明を
適用したものである。
【0017】本実施例においては、溝(トレンチ)21
が形成されていることにより段差2を有する下地となっ
ている基体1(ここではシリコン基板)上に熱酸化膜3
を形成して図1(a)の構造とし(熱酸化膜形成工
程)、次いで図1の構造の状態で熱酸化膜3の表面を窒
素系ガスでプラズマ処理し(プラズマ処理工程)、次い
で有機シリコン系化合物(ここではTEOSを使用)と
オゾンとの反応により基体1上に平坦化絶縁膜4を形成
して図1(b)の構造にする(平坦化絶縁膜形成工
程)。この実施例では、O3 −TEOS膜は基体1の全
面(絶縁膜を要する部分付近の全面)に形成した。かつ
本実施例は溝21の埋め込みにこの発明を適用したの
で、絶縁膜4の溝21以外の余分な部分を除去して、図
1(c)に示す埋め込み平坦化構造を得た。
【0018】更に詳しくは、本実施例は次のように具体
的に実施した。
【0019】まず基体1に、溝21を形成する。これは
常用の加工手段、代表的にはレジストプロセス等のフォ
トリソグラフィー技術を採用できる。これによりシリコ
ントレンチパターンを形成する。
【0020】次いで、内壁を酸化して、熱酸化膜3を有
する図1(a)の構造を得る。これが熱酸化膜形成工程
である。
【0021】次に、本例ではアンモニアガスNH3 (及
び窒素ガスN2 )を用いて、プラズマ処理を行った。こ
のときのNH3 プラズマ処理条件は、下記のとおりと
し、処理時間1〜20秒でプラズマ処理を行った。これ
がプラズマ処理工程である。これにより表面が窒化し、
親水性が落ちると考えられる。 NH3 ガス流量:70sccm N2 ガス流量:1500sccm RF電力 :350W 圧力 :5Torr 電極間距離 :10mm
【0022】次に、中圧O3 −TEOS層を連続的に形
成し、SiO2 を主成分とする平坦化絶縁膜4を形成し
た。形成条件は下記のとおりとした。これが平坦化絶縁
膜形成工程である。これにより図1(b)の構造を得
た。 TEOSガス流量:1000sccm(Heバブリン
グ) O3 ガス流量 :2000sccm(8% in O
2 ) 圧力 :600Torr 温度 :390℃
【0023】次いで本実施例では、レジストプロセス等
を併用し、埋め込み平坦化を行うために、O3 −TEO
S技術により形成された平坦化絶縁膜4の内の余分なS
iO2 を除去し、埋め込み部41のみ残した図1(c)
の埋め込み構造を得た。
【0024】本実施例では、この発明をトレンチ埋め込
みプロセスに応用したが、その他例えば、下地依存性の
発生する層間平坦化にも応用できる。本実施例では、連
続プロセスで平坦化絶縁膜形成を行うことにより、その
効果を充分に発揮するものである。なおこの発明は、本
実施例条件に限ることなく、本発明の主旨に反しない限
り、適宜変更可能であることは言うまでもない。
【0025】実施例−2 本実施例は、本出願の請求項2の発明を、実施例−1と
同様な場合に具体化して実施したものである。
【0026】本実施例においては、溝(トレンチ)21
が形成されていることにより段差2を有する下地となっ
ている基体1(ここではシリコン基板)上に熱酸化膜3
を形成して図2(a)の構造とし(熱酸化膜形成工
程)、次いで有機シリコン系化合物(ここではTEOS
を使用)と、不純物付与ガス(ここではトリメチルフォ
スフィンTMPを使用。ドープしたい不純物に応じ、そ
の他トリメチルボロンTMBなど、適宜のものを用いて
よい)と、オゾンとの反応により基体上にこの例では所
要部分付近全面に厚く不純物含有絶縁膜4を形成して図
2(b)の構造とし(不純物含有絶縁膜形成工程)、次
に有機シリコン系化合物(ここではTEOSを使用)と
オゾンとの反応により基体1上にここでは所要部分付近
全面に平坦化絶縁膜4を形成して図2(c)の構造を得
る(平坦化絶縁膜形成工程)。本実施例においても、平
坦化絶縁膜4の溝21以外の部分は除去して、溝21の
埋め込み部41のみ残すようにした。
【0027】更に詳しくは、本実施例は次のように具体
的に実施した。
【0028】まず基体1に、溝21を形成する。これは
常用の加工手段、代表的にはレジストプロセス等のフォ
トリソグラフィー技術を採用できる。これによりシリコ
ントレンチパターンを形成する。
【0029】次いで内壁を酸化して、熱酸化膜3を有す
る図2(a)の構造を得る。これが熱酸化膜形成工程で
ある。
【0030】次に、PSG、BPSG等のドープトO3
−TEOS膜を形成する。この実施例では形成条件は次
のとおりとし、形成膜厚は50Å〜1000Åとした。
これにより図2(b)のように不純物含有絶縁膜40を
有する構造を得た。その他所望の不純物に応じて、TM
BやTMAs(トメチルアルシン)などを使用、ないし
併用してよく、適宜の態様で実施できる。これが不純物
含有絶縁膜形成工程である。 TMPガス流量 :35sccm(6%) TEOSガス流量:1000sccm(Heバブリン
グ) O3 ガス流量 :2000sccm(8% in O
2 ) 圧力 :600Torr 温度 :390℃
【0031】次いで、本実施例では、中圧O3 −TEO
S絶縁膜を連続的に形成する。ここでは、上記と同様の
条件で、不純物付与ガスであるTMPを流すことを止め
て、連続して成膜を行うようにした。これにより図2
(c)の平坦化絶縁膜4を有する構造を得た。これが平
坦化絶縁膜形成工程である。
【0032】本例においても、レジストプロセス等を併
用し、溝21の埋め込み平坦化を行うために、絶縁膜4
の余分なSiO2 を除去し、埋め込み部分41のみ残し
て、図2(d)の構造とした。
【0033】本実施例では、ドープする不純物であるリ
ンの濃度は6%にしたが、下地依存性が発生しないでき
るだけ低濃度が望ましい。また、濃度を連続的に変える
ことも有効である。
【0034】本実施例はその効果を高めるために、連続
プロセスにしたが、同一チェンバーでも別チェンバーで
行うのでもかまわない。
【0035】
【発明の効果】上述の如く本出願の各発明に係る半導体
装置の製造方法によれば、有機シリコン系化合物とオゾ
ンとの反応により絶縁膜を形成する場合も下地依存性が
小さく、良質で安定な平坦化絶縁膜の成膜を実現できる
という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例−1の工程を示す断面図である。
【図2】実施例−2の工程を示す断面図である。
【符号の説明】
1 基体 2 段差 3 熱酸化膜 4 平坦化絶縁膜 40 不純物含有絶縁膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】段差を有する基体上に熱酸化膜を形成する
    熱酸化膜形成工程と、 熱酸化膜の表面を窒素系ガスでプラズマ処理するプラズ
    マ処理工程と、 有機シリコン系化合物とオゾンとの反応により基体上に
    平坦化絶縁膜を形成する平坦化絶縁膜形成工程とを含む
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】段差を有する基体上に熱酸酸化膜を形成す
    る熱酸化膜形成工程と、 有機シリコン系化合物と、不純物付与ガスと、オゾンと
    の反応により基体上に厚く不純物含有絶縁膜を形成する
    不純物含有絶縁膜形成工程と、 有機シリコン系化合物とオゾンとの反応により基体上に
    平坦化絶縁膜を形成する平坦化絶縁膜形成工程とを含む
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH08124924A (ja) * 1994-10-20 1996-05-17 Nec Corp 半導体装置の製造方法
JP2000068261A (ja) * 1998-08-19 2000-03-03 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH08124924A (ja) * 1994-10-20 1996-05-17 Nec Corp 半導体装置の製造方法
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