JPH05259156A - 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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JPH05259156A
JPH05259156A JP5842892A JP5842892A JPH05259156A JP H05259156 A JPH05259156 A JP H05259156A JP 5842892 A JP5842892 A JP 5842892A JP 5842892 A JP5842892 A JP 5842892A JP H05259156 A JPH05259156 A JP H05259156A
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JP
Japan
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silicon oxide
thin film
oxide thin
film
semiconductor device
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JP5842892A
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English (en)
Inventor
Masako Mizushima
賢子 水島
Masanobu Hatanaka
正信 畠中
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、平
坦性を損なうことなく膜の架橋密度を向上させて膜質を
向上させることができるシリコン酸化物薄膜を得ること
ができる半導体装置の製造方法を提供することを目的と
する。 【構成】 有機シランガスとH及びOH含有化合物ガス
を含むガスを反応させてシリコン酸化物薄膜を形成した
後、該シリコン酸化物薄膜をアニール処理するととも
に、該シリコン酸化物薄膜に含まれる有機成分を励起す
ることが可能な波長の紫外線を照射して該シリコン酸化
物薄膜中の有機成分を除去する工程を含むように構成す
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
に係り、詳しくは、Al多層配線間のSiO 2 等からな
る層間絶縁膜を形成する工程を有する半導体装置の製造
方法の改良に関する。近年の半導体デバイスでは、微細
化の進展及び配線の多層化に伴いアスペクト比が増大
し、パターン表面の凹凸がデバイスの信頼性に重大な影
響を及ぼすようになってきている。
【0002】このため、素子や配線を保護絶縁する絶縁
膜を平坦化させることができる半導体装置の製造方法が
要求されている。
【0003】
【従来の技術】図5は従来の半導体装置の製造方法を説
明する図である。図5において、31はSi等の基板であ
り、32は基板31上に形成されたBPSG膜である。そし
て、33はBPSG膜32上に形成された1層目のAl等の
配線パターンであり、34は配線パターン33を覆うように
形成されたシリコン酸化物薄膜である。
【0004】次に、その半導体装置の製造方法を説明す
る。ここでは、BPSG膜32の形成工程からシリコン酸
化物薄膜34の形成工程までを具体的に説明する。まず、
CVD法等によりSi基板31上にBPSGを堆積してB
PSG膜32を形成し、スパッタ法等によりBPSG膜32
上にAlを堆積してAl膜を形成した後、RIE等によ
りAl膜をパターニングしてAl配線パターン33を形成
する。
【0005】そして、H2 OとTEOSを用いたプラズ
マCVD法によりAl配線パターン33を覆うようにシリ
コン酸化物を堆積することにより、図5に示すような配
線パターン33を覆うように平坦性に優れたシリコン酸化
物薄膜34を得ることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の半導体
装置の製造方法では、H2 OとTEOSを用いたプラズ
マCVD法によりシリコン酸化物薄膜34を形成していた
ため、平坦性に優れたシリコン酸化物薄膜34を得ること
ができるという利点を有するが、図6に示すように、堆
積直後のシリコン酸化物薄膜34中には多量の有機成分が
残留しているため、堆積後に適当な回数のアニール処理
を施して有機成分を除去していた。
【0007】しかしながら、アニール処理を施して有機
成分を除去しても、これだけでは膜自身の架橋(ネット
ワーク化)が不十分で膜質が良くないシリコン酸化物薄
膜しか得られないという問題があった。このため、アニ
ール処理されたシリコン酸化物薄膜を、例えば希釈した
HFやFを含むガスによるプラズマでエッチングした場
合、エッチングレートが速くなり過ぎてしまっていた。
このように、エッチングレートが速くなり過ぎると、膜
質がポーラスで、吸湿性が高く脱ガスが生じ易くなると
一般に考えられている。
【0008】そこで本発明は、平坦性を損なうことなく
膜の架橋密度を向上させて膜質を向上させることができ
るシリコン酸化物薄膜を得ることができる半導体装置の
製造方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
の製造方法は上記目的達成のため、有機シランガスとH
及びOH含有化合物ガスを含むガスを反応させてシリコ
ン酸化物薄膜を形成した後、該シリコン酸化物薄膜をア
ニール処理するとともに、該シリコン酸化物薄膜に含ま
れる有機成分を励起することが可能な波長の紫外線を照
射して該シリコン酸化物薄膜中の有機成分を除去する工
程を含むものである。
【0010】本発明に係る有機シランガスには、テトラ
エトキシシラン(TEOS)、テトラメトキシシラン
(TMOS)、テトラエチルシラン(TES)等のガス
が挙げられ、また、H及びOH含有化合物ガスにはH2
O、H2 2 等のガスが挙げられる。本発明において、
紫外線波長の下限は10nmが好ましく、10nmより小さくな
ると、紫外線がシリコン酸化物薄膜中にほとんど吸収さ
れず有機成分を分解して膜の架橋密度を向上させる効果
をほとんど得ることができず好ましくないからであり、
また、紫外線波長の上限は300nmが好ましく、図2から
わかるように300nm以上の波長に対して紫外線がシリコ
ン酸化物薄膜中にほとんど吸収されず有機成分を分解し
て膜の架橋密度を向上させる効果をほとんど得ることが
できず好ましくないからである。
【0011】本発明においては、前記紫外線照射は、紫
外線を発するランプを用いてもよい。本発明において
は、前記紫外線照射を行う際は、酸素、オゾン及び水蒸
気の内、少なくとも1種を含むガスを反応室内に導入す
るようにしてもよく、この場合、シリコン酸化物薄膜中
の有機成分を更に分解することができ、シリコン酸化物
薄膜の架橋密度を更に向上させることができ好ましい。
【0012】本発明においては、前記紫外線照射を行う
際は、反応室内を減圧下にするようにしてもよく、この
場合、膜中の脱ガスを効率良く行うことができ好まし
い。本発明においては、前記シリコン酸化物薄膜の堆積
と前記紫外線照射を繰り返し行って所望の膜厚のシリコ
ン酸化物薄膜を形成するようにしてもよく、この場合、
架橋密度が向上した緻密な膜質にすることができるう
え、平坦形状を有するシリコン酸化物薄膜を厚く形成す
ることができ好ましい。なお、ここで、紫外線照射を行
う際は、有機成分の熱分解が開始する温度よりも低い温
度で行うのが望ましい。
【0013】
【作用】図1は本発明の原理説明のための酸素雰囲気
中、 250℃でのシリコン酸化物薄膜中の有機成分が急激
に分解している様子を示す図である。この図1から判る
ように、酸素雰囲気内でシリコン酸化物薄膜をアニール
処理するだけでは、 250℃付近で急激に有機成分の分解
が発生してしまう。このように、シリコン酸化物薄膜を
アニール処理するだけでは、膜内で急激な有機成分の分
解反応が生じてしまい、この結果、膜の架橋密度が低下
してエッチングレートが速くなり過ぎてしまうものと考
えられる。
【0014】これに対し本発明では、堆積されたシリコ
ン酸化物薄膜をアニール処理する際、更に、シリコン酸
化物薄膜に膜中の有機成分が励起される10nm以上 300nm
以下の波長(図2参照)を含む紫外線を照射するように
したため、紫外線により励起された膜中の有機成分を分
解しながらSi−O−Si結合を促進させることができ
る。このため、堆積されたシリコン酸化物薄膜の架橋密
度を向上させて膜質を向上させることができる。
【0015】なお、図2は本発明の原理説明のためのシ
リコン酸化物薄膜をUV測定した時のUVスペクトルを
示す図であるが、この図2から、波長が 200nm以下 (こ
こでは測定装置の測定限界) の紫外線照射でシリコン酸
化物薄膜の吸収ピークがあるものと推定される。
【0016】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
3は本発明の一実施例に則した平行平板型のプラズマC
VD装置の構成を示す図である。図3において、1は反
応室であり、2は下部電極3上に載置されたウエハであ
り、4は下部電極3と対向するように反応室1内に配置
され、マッチングボックス5を介してRF電源6と電気
的に接続されたシャワー状上部電極である。そして、7
は石英窓8を介して反応室1内のウエハ2に紫外線を照
射するための紫外線ランプである。
【0017】次に、図4は本発明の一実施例に則した半
導体装置の製造方法を説明する図である。本実施例で
は、低圧Hgランプを用いた場合である。図4におい
て、11はSi等の基板であり、12はこの基板11上に形成
されたBPSG膜であり、13はこのBPSG膜12上に形
成された1層目のAl等の配線パターンである。そし
て、14はH2 OとTEOSを用いたプラズマCVD成膜
と紫外線照射(アニール処理同時)で形成されたシリコ
ン酸化物薄膜14aを形成することによって所望の膜厚に
なるシリコン酸化物薄膜である。
【0018】次に、その半導体装置の製造方法を説明す
る。ここでは、BPSG膜12の形成工程からシリコン酸
化物薄膜14の形成工程までを説明し、特にシリコン酸化
物薄膜14の形成工程を具体的に説明する。まず、CVD
法等によりSi基板11上にBPSGを堆積して膜厚が40
00Å程度のBPSG膜12を形成し、スパッタ法等により
BPSG膜12上にAlを堆積して膜厚0.5μm程度のAl
膜を形成した後、RIE等によりAl膜をパターニング
してAl配線パターン13を形成する。
【0019】次に、図3に示す紫外線ランプ7を有する
プラズマCVD装置を用い、TEOSとH2 Oを用いた
プラズマCVD法により配線パターン13を覆うように膜
厚200Å程度のシリコン酸化物薄膜14aをウェハ温度150
℃程度で形成する。次いで、このシリコン酸化物薄膜14
aを150℃に保持したまま、低圧水銀ランプにより紫外
線を照射する。このように、プラズマCVD成膜と紫外
線照射(アニール処理同時)により形成されたシリコン
酸化物薄膜14aを50回形成することにより、所望の膜厚
となる例えば膜厚4000〜6000Å程度のシリコン酸化物薄
膜14を得ることができる。
【0020】このように、本実施例では、堆積されたシ
リコン酸化物薄膜14aをアニール処理する際、更に、シ
リコン酸化物薄膜14aに膜中の有機成分が励起される10
nm〜300nmの波長を含む紫外線を照射するようにしたた
め、紫外線により励起された膜中の有機成分を分解しな
がらSi−O−Si結合を促進させることができる。こ
のため、堆積されたシリコン酸化物薄膜14の架橋密度を
向上させて膜質を向上させることができる。
【0021】なお、上記実施例では、シリコン酸化物薄
膜14aの堆積と紫外線照射(アニール処理も同時)を繰
り返し行って所望の膜厚のシリコン酸化物薄膜14を形成
する場合について説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、有機シランガスとH及びOH含有化合
物ガスを含むガスを反応させて単層のシリコン酸化物薄
膜を形成した後、この単層のシリコン酸化物薄膜に紫外
線照射とアニール処理を施して行う場合であってもよ
い。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、平坦性を損なうことな
く膜の架橋密度を向上させて膜質を向上させることがで
きる半導体装置の製造方法を得ることができるという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理説明のための酸素雰囲気中、 250
℃でのシリコン酸化物薄膜中の有機成分が急激に分解し
ている様子を示す図である。
【図2】本発明の原理説明のためのシリコン酸化物薄膜
をUV測定した時のUVスペクトルの様子を示す図であ
る。
【図3】本発明の一実施例に則したプラズマCVD装置
の構成を示す概略図である。
【図4】本発明の一実施例に則した半導体装置の製造方
法を説明する図である。
【図5】従来例の半導体装置の製造方法を説明する図で
ある。
【図6】従来例の課題を説明するためのシリコン酸化物
薄膜のFT−IR測定した時のスペクトルを示す図であ
る。
【符号の説明】
11 基板 12 BPSG膜 13 配線パターン 14、14a シリコン酸化物薄膜

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機シランガスとH及びOH含有化合物
    ガスを含むガスを反応させてシリコン酸化物薄膜を形成
    した後、該シリコン酸化物薄膜をアニール処理するとと
    もに、該シリコン酸化物薄膜に含まれる有機成分を励起
    することが可能な波長の紫外線を照射して該シリコン酸
    化物薄膜中の有機成分を除去する工程を含むことを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記紫外線照射を行う際は、酸素、オゾ
    ン及び水蒸気の内、少なくとも1種を含むガスを反応室
    内に導入することを特徴とする請求項1乃至2記載の半
    導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記紫外線照射を行う際は、反応室内を
    減圧下にすることを特徴とする請求項1乃至3記載の半
    導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記シリコン酸化物薄膜の堆積と前記紫
    外線照射を繰り返し行って所望の膜厚のシリコン酸化物
    薄膜を形成することを特徴とする請求項1乃至4記載の
    半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記紫外線照射を行う際は、有機成分の
    熱分解が開始する温度よりも低い温度で行うことを特徴
    とする請求項5記載の半導体装置の製造方法。
JP5842892A 1992-03-16 1992-03-16 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH05259156A (ja)

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