JPH05283403A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
Manufacture of semiconductor deviceInfo
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- JPH05283403A JPH05283403A JP26723192A JP26723192A JPH05283403A JP H05283403 A JPH05283403 A JP H05283403A JP 26723192 A JP26723192 A JP 26723192A JP 26723192 A JP26723192 A JP 26723192A JP H05283403 A JPH05283403 A JP H05283403A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の製造方
法に関し、より詳しくは、有機ソースとオゾンとを常圧
下で反応させる化学気相成長法(常圧ＣＶＤ法)に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a chemical vapor deposition method (normal pressure CVD method) in which an organic source and ozone are reacted under normal pressure.
【０００２】[0002]
【従来の技術】最近、半導体素子の高密度化,高集積化
に伴って多層配線を形成する必要から、層間絶縁膜形成
法として、低温(４００℃程度)で成膜ができ、かつ、優
れた埋め込み平坦性を示すＴＥＯＳ(テトラ・エトキシ
・シラン)−Ｏ3(オゾン)系常圧ＣＶＤ法が有望視されて
いる。ＴＥＯＳ−Ｏ3系常圧ＣＶＤ法は、ＴＥＯＳ(例え
ばＮ2ガスでバブリングしたもの)とＯ3(Ｏ2をキャリア
ガスとする)とを所定温度に保持した基板に導き、常圧
下で化学反応させて、上記基板にシリコン酸化膜を成長
させる方法である。2. Description of the Related Art Recently, since it is necessary to form a multi-layered wiring in accordance with the densification and high integration of semiconductor elements, an interlayer insulating film forming method is capable of forming a film at a low temperature (about 400 ° C.) and is excellent. the embedded TEOS showing the flatness (tetraethoxysilane) -O 3 (ozone) an atmospheric pressure CVD method is promising. In the TEOS-O 3 -based atmospheric pressure CVD method, TEOS (for example, bubbling with N 2 gas) and O 3 (using O 2 as a carrier gas) are introduced into a substrate kept at a predetermined temperature, and a chemical reaction is performed under atmospheric pressure. Then, a silicon oxide film is grown on the substrate.
【０００３】[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ＴＥＯＳ−Ｏ3系常圧ＣＶＤ法では、成長した膜中
に水分換算で１〜３wt.％の水素が含まれる(Ｓi−ＯＨ
の状態で存在する)ため、膜質が劣化したり、多層配線
間のオーミック接触が妨げられたりして、半導体素子の
信頼性が損なわれるという問題がある。なお、上記水素
は、温度７００℃以上の熱処理を行うことによってある
程度低減することができるが、金属配線層の間に設けら
れる層間絶縁膜を形成する場合は、金属の信頼性を維持
する観点から、そのような高温の熱処理を実施すること
ができない。[SUMMARY OF THE INVENTION However, in the conventional TEOS-O 3 based atmospheric pressure CVD method include 1 to 3 wt.% Hydrogen in water calculated on the grown layer (Si-OH
Therefore, there is a problem that the reliability of the semiconductor element is impaired due to deterioration of film quality and prevention of ohmic contact between the multilayer wirings. Note that the hydrogen can be reduced to some extent by performing heat treatment at a temperature of 700 ° C. or higher, but when an interlayer insulating film provided between metal wiring layers is formed, from the viewpoint of maintaining the reliability of the metal. , Such high temperature heat treatment cannot be carried out.
【０００４】そこで、この発明の目的は、低温で成膜で
き、優れた埋め込み平坦性を示し、しかも、良好な膜質
の層間絶縁膜を形成できる半導体装置の製造方法を提供
することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device which can be formed at a low temperature, exhibits excellent filling flatness, and can form an interlayer insulating film of good film quality.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、組成にＳiを含む有機ソースとＯ3とを
基板に導き、上記有機ソースとＯ3とを常圧下で化学反
応させて、上記基板にシリコン酸化膜を成長させる半導
体装置の製造方法において、上記有機ソースに、組成に
窒素を含むソース(以下、「窒素ソース」という。)を添加
して成長を行うことを特徴としている。In order to achieve the above object, the present invention introduces an organic source containing Si in its composition and O 3 into a substrate and chemically reacts the organic source with O 3 under normal pressure. In the method for manufacturing a semiconductor device in which a silicon oxide film is grown on the substrate, a source containing nitrogen in the composition (hereinafter, referred to as “nitrogen source”) is added to the organic source for growth. There is.
【０００６】また、上記窒素ソースはヘプタメチルジシ
ラザン(化学式(ＣＨ3)3ＳiＮ(ＣＨ3)Ｓi(ＣＨ3)3)であ
るのが望ましい。The nitrogen source is preferably heptamethyldisilazane (chemical formula (CH 3 ) 3 SiN (CH 3 ) Si (CH 3 ) 3 ).
【０００７】また、上記窒素ソースはＮ,Ｏ−ビス・ト
リメチルシリル・アセトアミド(化学式(ＣＨ3)Ｃ(ＯＳi
(ＣＨ3)3)(ＮＳi(ＣＨ3)3))であるのが望ましい。The nitrogen source is N, O-bis-trimethylsilylacetamide (chemical formula (CH 3 ) C (OSi
It is preferably (CH 3 ) 3 ) (NSi (CH 3 ) 3 )).
【０００８】また、上記窒素ソースはトリ・ジメチルア
ミノ・シラン(化学式((ＣＨ3)2Ｎ)3ＳiＮ)であるのが望
ましい。The nitrogen source is preferably tridimethylaminosilane (chemical formula ((CH 3 ) 2 N) 3 SiN).
【０００９】[0009]
【作用】膜中に取り込まれようとするＯＨ基は、窒素ソ
ースに含まれる窒素Ｎによって置換される。すなわち、
Ｓi−ＯＨに代わってＳi−Ｎが形成され、水素はＨ2の
形で雰囲気中へ逃げる。したがって、膜中の水分量が減
少して膜質が良好なものとなる。なお、この発明の半導
体装置の製造方法は、有機ソース−Ｏ3系常圧ＣＶＤ法
に属する。したがって、上記従来のＴＥＯＳ−Ｏ3系常
圧ＣＶＤ法と同様に、低温で成膜でき、優れた埋め込み
平坦性を示すことができる。The OH group which is about to be taken into the film is replaced by the nitrogen N contained in the nitrogen source. That is,
Instead of the Si-OH Si-N is formed, hydrogen escapes into the atmosphere in the form of H 2. Therefore, the amount of water in the film is reduced and the film quality is improved. The semiconductor device manufacturing method of the present invention belongs to the organic source-O 3 -based atmospheric pressure CVD method. Therefore, similar to the conventional TEOS-O 3 -based atmospheric pressure CVD method, a film can be formed at a low temperature and excellent filling flatness can be exhibited.
【００１０】また、上記窒素ソースがヘプタメチルジシ
ラザン,Ｎ,Ｏ−ビス・トリメチルシリル・アセトアミド
またはトリ・ジメチルアミノ・シランである場合、図２
に示すように、蒸気圧がＴＥＯＳと略等しいので、ＴＥ
ＯＳソース(有機ソース)系に添加することが、バブリン
グによって簡単になされる。また、後述するように、成
長するシリコン酸化膜中から炭素を取り除く効果もあ
る。When the nitrogen source is heptamethyldisilazane, N, O-bis-trimethylsilyl-acetamide or tri-dimethylamino-silane, FIG.
As shown in, the vapor pressure is almost equal to TEOS.
Addition to the OS source (organic source) system is easily made by bubbling. Further, as described later, it also has an effect of removing carbon from the growing silicon oxide film.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、この発明の半導体装置の製造方法を実
施例により詳細に説明する。The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described in detail below with reference to embodiments.
【００１２】図１は、この発明によりシリコン酸化膜を
成長するためのＴＥＯＳ−Ｏ3系常圧ＣＶＤ装置を示し
ている。この装置は、基板１を所定の温度に保持できる
ヒータ２と、上記基板１に面し、カバー４に覆われたデ
スパージョン・ヘッド３を備えている。上記デスパージ
ョン・ヘッド３の基板側３aに、ガスを噴出できるスリ
ット３１,３２が交互に設けられている。ヘッド３の下
部３bでは、スリット３１に対して有機ソースを導入す
るガス系２１が接続される一方、スリット３２に対して
Ｏ3およびＯ2ガスを導入するガス系２２が接続されてい
る。上記ガス系２１は、キャリアＮ2系２１aと、ＴＥＯ
Ｓソース系２１bと、窒素ソース系２１cとが合流したも
のである。キャリアＮ2系２１aは、マスフローコントロ
ーラ９を有し、キャリアＮ2ガスを所定の流量でヘッド
３へ供給する。ＴＥＯＳソース系２１bは、マスフロー
コントローラ１０と、ＴＥＯＳソース１６を溜めたソー
ス容器６とを有し、ＴＥＯＳソース１６を所定流量のＮ
2ガスでバブリングしてヘッド３へ供給する。窒素ソー
ス系２１cは、マスフローコントローラ１１と、窒素ソ
ース１７を溜めたソース容器７とを有し、窒素ソース１
７を所定流量のＮ2ガスでバブリングしてヘッド３へ供
給する。ここで、窒素ソース１７としては、蒸気圧がＴ
ＥＯＳに近いヘプタメチルジシラザン(化学式(ＣＨ3)3
ＳiＮ(ＣＨ3)Ｓi(ＣＨ3)3)、Ｎ,Ｏ−ビス・トリメチル
シリル・アセトアミド(化学式(ＣＨ3)Ｃ(ＯＳi(Ｃ
Ｈ3)3)(ＮＳi(ＣＨ3)3))、トリ・ジメチルアミノ・シラ
ン(化学式((ＣＨ3)2Ｎ)3ＳiＮ)などを使用する。一方、
ガス系２２は、マスフローコントローラ８と、オゾン発
生装置５とを有し、Ｏ3およびＯ2ガスを所定の流量,比
率でヘッド３へ供給する。FIG. 1 shows a TEOS-O 3 system atmospheric pressure CVD apparatus for growing a silicon oxide film according to the present invention. This apparatus comprises a heater 2 capable of holding the substrate 1 at a predetermined temperature, and a dispersion head 3 facing the substrate 1 and covered with a cover 4. On the substrate side 3a of the above diffusion head 3, slits 31 and 32 capable of ejecting gas are provided alternately. In the lower portion 3b of the head 3, a gas system 21 for introducing an organic source is connected to the slit 31, while a gas system 22 for introducing O 3 and O 2 gas is connected to the slit 32. The gas system 21 includes carrier N 2 system 21a and TEO.
The S source system 21b and the nitrogen source system 21c are merged. The carrier N 2 system 21a has a mass flow controller 9 and supplies the carrier N 2 gas to the head 3 at a predetermined flow rate. The TEOS source system 21b has a mass flow controller 10 and a source container 6 in which the TEOS source 16 is stored.
Bubbling with 2 gas is supplied to the head 3. The nitrogen source system 21c has a mass flow controller 11 and a source container 7 in which a nitrogen source 17 is stored.
7 is bubbled with a predetermined flow rate of N 2 gas and supplied to the head 3. Here, as the nitrogen source 17, the vapor pressure is T
Heptamethyldisilazane close to EOS (chemical formula (CH 3 ) 3
SiN (CH 3) Si (CH 3) 3), N, O- bis-trimethylsilyl-acetamide (formula (CH 3) C (OSi ( C
H 3 ) 3 ) (NSi (CH 3 ) 3 )), tri-dimethylamino silane (chemical formula ((CH 3 ) 2 N) 3 SiN) and the like are used. on the other hand,
The gas system 22 has a mass flow controller 8 and an ozone generator 5, and supplies O 3 and O 2 gas to the head 3 at a predetermined flow rate and ratio.
【００１３】実際に成長を行う場合、ヒータ２によって
基板１の温度を４００℃に設定し、ＴＥＯＳソース１
６,窒素ソース１７の温度をそれぞれ６５℃に保つ。マ
スフローコントローラ９,１０,１１によって、キャリア
Ｎ2ガスの流量を１８リットル／min.、ＴＥＯＳソース
１６をバブリングするＮ2ガスの流量を１.８〜２.２リ
ットル／min.、窒素ソース１７をバブリングするＮ2ガ
スの流量を０.１〜２.０リットル／min.にそれぞれ設定
する。また、マスフローコントローラ８によってＯ2ガ
スの流量を７.５リットル／min.に設定し、オゾン発生
装置５によってＯ2ガス中のＯ3を５wt.％に設定する。
このような成長条件で、基板１を図１において左右方向
に移動させつつ、スリット３１,３２を通して各ガスを
基板１に導いてシリコン酸化膜を成長させる。なお、反
応後のガスはヘッド３とカバー４との隙間３３を通して
排気する。成長時間２分間で、優れた埋め込み特性を示
すシリコン酸化膜を約２０００Åの厚さに成長させるこ
とができた。When actually growing, the temperature of the substrate 1 is set to 400 ° C. by the heater 2 and the TEOS source 1
6. Keep the temperature of the nitrogen source 17 at 65 ° C. The mass flow controllers 9, 10 and 11 set the carrier N 2 gas flow rate to 18 liters / min., The TEOS source 16 bubbling N 2 gas flow rate to 1.8 to 2.2 liters / min., And the nitrogen source 17. The flow rate of the N 2 gas to be bubbled is set to each of 0.1 to 2.0 liter / min. Further, the mass flow controller 8 sets the flow rate of O 2 gas to 7.5 liters / min., And the ozone generator 5 sets O 3 in O 2 gas to 5 wt.%.
Under such growth conditions, while moving the substrate 1 in the left-right direction in FIG. 1, each gas is guided to the substrate 1 through the slits 31 and 32 to grow a silicon oxide film. The gas after the reaction is exhausted through the gap 33 between the head 3 and the cover 4. With a growth time of 2 minutes, a silicon oxide film having excellent burying characteristics could be grown to a thickness of about 2000Å.
【００１４】実際に、成長した膜を評価したところ、表
１に示すように、窒素ソース１７を添加した場合は、膜
中の水分量が０.１wt.％以下であり、従来(水分量１〜
３wt.％)に比して膜質を大幅に改善することができた。
また、窒素ソース１７としてヘプタメチルジシラザン、
Ｎ,Ｏ−ビス・トリメチルシリル・アセトアミド、トリ
・ジメチルアミノ・シランを用いた場合は、それぞれ膜
中の炭素濃度を１０18atm／cm3以下、すなわち、窒素ソ
ースを添加しないときのレベルにすることができた。こ
れは、これらのソースの蒸気圧がいずれもＴＥＯＳの蒸
気圧に近く(図２参照)、反応性が高いからだと考えられ
る。これに対して、窒素ソース１７として蒸気圧が低い
ヘキサメチルジシラザン(化学式(ＣＨ3)3Ｓi−(ＮＨ)−
Ｓi(ＣＨ3)3)を用いた場合は、膜中の炭素濃度が１０20
atm／cm3以下にしかならなかった。When the grown film was actually evaluated, as shown in Table 1, when the nitrogen source 17 was added, the water content in the film was 0.1 wt. ~
(3 wt.%), The film quality could be improved significantly.
In addition, as the nitrogen source 17, heptamethyldisilazane,
When N, O-bis-trimethylsilylacetamide and tri-dimethylamino-silane are used, the carbon concentration in each film should be 10 18 atm / cm 3 or less, that is, the level when no nitrogen source is added. I was able to. It is considered that this is because the vapor pressures of these sources are close to the vapor pressure of TEOS (see FIG. 2) and the reactivity is high. In contrast, the vapor pressure is low hexamethyldisilazane as a nitrogen source 17 (chemical formula (CH 3) 3 Si- (NH ) -
When Si (CH 3 ) 3 ) is used, the carbon concentration in the film is 10 20
It was below atm / cm 3 .
【表１】 [Table 1]
【００１５】[0015]
【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の半
導体装置の製造方法は、有機ソース−Ｏ3系常圧ＣＶＤ
法において、有機ソースに対して窒素ソース、すなわち
組成に窒素を含むソースを添加して成長を行うので、低
温で成膜でき、優れた埋め込み平坦性を示し、しかも、
水分量が少ない良好な膜質の層間絶縁膜を形成すること
ができる。As is apparent from the above, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is an organic source-O 3 -based atmospheric pressure CVD method.
In the method, since the growth is performed by adding a nitrogen source to the organic source, that is, a source containing nitrogen, it is possible to form a film at a low temperature and to show excellent filling flatness.
It is possible to form an interlayer insulating film having a good film quality with a small amount of water.
【００１６】また、上記窒素ソースがヘプタメチルジシ
ラザン、Ｎ,Ｏ−ビス・トリメチルシリル・アセトアミ
ドまたはトリ・ジメチルアミノ・シラン(化学式((Ｃ
Ｈ3)2Ｎ)3ＳiＮ)である場合、バブリングによって上記
有機ソースに簡単に添加することができる。しかも、反
応性を高めて膜中の炭素濃度を低減することができ、さ
らに膜質を良好にすることができる。The nitrogen source is heptamethyldisilazane, N, O-bis-trimethylsilyl-acetamide or tri-dimethylamino-silane (chemical formula ((C
In the case of H 3 ) 2 N) 3 SiN), it can be easily added to the above organic source by bubbling. In addition, the reactivity can be increased to reduce the carbon concentration in the film, and the film quality can be improved.
【図１】 この発明によりシリコン酸化膜を成長するの
に用いるＴＥＯＳ−Ｏ3系常圧ＣＶＤ装置を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing a TEOS-O 3 system atmospheric pressure CVD apparatus used for growing a silicon oxide film according to the present invention.
【図２】 各窒素ソースの蒸気圧と温度との関係を示す
図である。FIG. 2 is a diagram showing a relationship between vapor pressure and temperature of each nitrogen source.
１ 基板 ２ ヒータ ３ デスパージョン・ヘッド ４ カバー ５ オゾン発生装置 ６,７ ソース容器 ８,９,１０,１１ マスフローコントローラ ２１ 有機ソースを導入するガス系 ２１a キャリアＮ2系 ２１b 有機ソース系 ２１c 窒素ソース系 ２２ Ｏ3およびＯ2ガスを導入するガス系1 Substrate 2 Heater 3 Dispersion head 4 Cover 5 Ozone generator 6,7 Source container 8,9,10,11 Mass flow controller 21 Gas system introducing organic source 21a Carrier N 2 system 21b Organic source system 21c Nitrogen source system 22 Gas system for introducing O 3 and O 2 gas
Claims (4)
板に導き、上記有機ソースとＯ3とを常圧下で化学反応
させて、上記基板にシリコン酸化膜を成長させる半導体
装置の製造方法において、 上記有機ソースに、組成に窒素を含むソースを添加して
成長を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。1. Manufacturing of a semiconductor device in which an organic source containing Si in the composition and O 3 are introduced to a substrate, and the organic source and O 3 are chemically reacted under normal pressure to grow a silicon oxide film on the substrate. A method of manufacturing a semiconductor device according to the method, wherein a growth is performed by adding a source containing nitrogen to the organic source.
チルジシラザンであることを特徴とする請求項１に記載
の半導体装置の製造方法。2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the source containing nitrogen in the composition is heptamethyldisilazane.
ビス・トリメチルシリル・アセトアミドであることを特
徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。3. A source containing nitrogen in the above composition is N, O--
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the method is bis-trimethylsilyl-acetamide.
メチルアミノ・シランであることを特徴とする請求項１
に記載の半導体装置の製造方法。4. The source containing nitrogen in the composition is tridimethylaminosilane.
A method of manufacturing a semiconductor device according to item 1.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/098,927 US5459108A (en) | 1992-10-06 | 1993-07-29 | Normal pressure CVD process for manufacture of a semiconductor device through reaction of a nitrogen containing organic source with ozone |
| KR1019930015075A KR970005678B1 (en) | 1992-10-06 | 1993-08-03 | Nitrogen source addition in lpcvd method reacted with inorganic source and ozon |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1981892 | 1992-02-05 | ||
| JP4-19818 | 1992-02-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05283403A true JPH05283403A (en) | 1993-10-29 |
| JP2945217B2 JP2945217B2 (en) | 1999-09-06 |
Family
ID=12009903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26723192A Expired - Fee Related JP2945217B2 (en) | 1992-02-05 | 1992-10-06 | Method for manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2945217B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103305808A (en) * | 2013-06-13 | 2013-09-18 | 林嘉佑 | Production device for silicon oxide film and production method thereof |
-
1992
- 1992-10-06 JP JP26723192A patent/JP2945217B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103305808A (en) * | 2013-06-13 | 2013-09-18 | 林嘉佑 | Production device for silicon oxide film and production method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2945217B2 (en) | 1999-09-06 |
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