JPH06283506A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH06283506A
JPH06283506A JP5068485A JP6848593A JPH06283506A JP H06283506 A JPH06283506 A JP H06283506A JP 5068485 A JP5068485 A JP 5068485A JP 6848593 A JP6848593 A JP 6848593A JP H06283506 A JPH06283506 A JP H06283506A
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JP
Japan
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film
insulating film
ozone
semiconductor device
cvd
Prior art date
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Application number
JP5068485A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Nakano
正 中野
Nobuyoshi Sato
伸良 佐藤
Tomohiro Oota
与洋 太田
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
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Publication of JPH06283506A publication Critical patent/JPH06283506A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide an insulating film, which is sufficient in coverage, is high in self-flatness, has good flow properties and moreover, has low permeability to water and is small in a water content, as a passivation film or a dielectric film. CONSTITUTION:The surface of an insulative nitride or oxynitride base film 14 is treated with an organic solvent and thereafter, an insulating film 17 is formed by a CVD method using an organic silane and ozone-containing oxygen, whereby the insulating film, which is good in coverage and burying properties, is superior in flatness, has low permeability to water and is small in a water content, is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法、
特に半導体基体および金属配線の上のパッシベーション
膜として作用する最終絶縁膜および容量形成のための誘
電膜として使用することができる絶縁膜を有機シラン系
化合物を原料ガスとして用いる化学気相成長により形成
するようにした半導体装置の製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device,
In particular, a final insulating film that acts as a passivation film on a semiconductor substrate and metal wiring and an insulating film that can be used as a dielectric film for forming a capacitance are formed by chemical vapor deposition using an organic silane compound as a source gas. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device as described above.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、VLSIデバイスの高集積化、高密度
化が急速に進み、半導体加工技術はサブミクロン加工が
必須のものとなってきている。サブミクロン加工が進む
に伴って半導体基体表面の凹凸はますます激しくなり、
アスペクト比が大きくなり、この凹凸がデバイス製造上
の制約となってきている。このような問題の解決のため
に最も強く望まれているのが、パッシベーション膜、誘
電膜に使用される絶縁膜の平坦化技術である。
2. Description of the Related Art In recent years, high integration and high density of VLSI devices have been rapidly advanced, and submicron processing has become essential in semiconductor processing technology. As the submicron processing progresses, the unevenness of the semiconductor substrate surface becomes more and more intense,
The aspect ratio becomes large, and this unevenness becomes a constraint in device manufacturing. What is most strongly desired for solving such a problem is a flattening technique for an insulating film used for a passivation film and a dielectric film.

【0003】サブミクロンデバイス用の絶縁膜に要求さ
れる特性としては、サブミクロンオーダーのスペースを
形成することおよび高アスペクト比を持つパターンに対
する優れたステップカバレージを実現することなどがあ
る。このような要求を満たす層間絶縁膜の形成方法とし
て有機シランおよび無機シランを原料ガスに用いた化学
気相成長法(CVD法) が知られている。また、CVD 法とし
てはプラズマCVD,常圧CVD 法、減圧CVD 法、加圧CVD
法、光励起CVD 法などが従来より提案されている。
Characteristics required for an insulating film for submicron devices include forming a space on the order of submicrons and achieving excellent step coverage for a pattern having a high aspect ratio. A chemical vapor deposition method (CVD method) using organic silane and inorganic silane as source gases is known as a method for forming an interlayer insulating film that satisfies such requirements. As the CVD method, plasma CVD, atmospheric pressure CVD method, low pressure CVD method, pressure CVD method
Methods and photo-excited CVD methods have been proposed.

【0004】これらのうち、有機シランを原料ガスと
し、これにオゾンガスを加えて常圧CVD 法で形成した絶
縁膜、すなわち常圧オゾン−有機シランCVD シリコン酸
化膜は、その平坦性が特に優れていることから最も期待
されている方法の一つである。このようなオゾン−有機
シランの混合ガスを用いる常圧CVD 法は、例えば特開昭
61-77695号公報や「電気化学」56, No.7(1988), 527 〜
532 頁などに記載されている。
Among these, an insulating film formed by an atmospheric pressure CVD method using an organic silane as a raw material gas and adding ozone gas thereto, that is, an atmospheric pressure ozone-organic silane CVD silicon oxide film is particularly excellent in flatness. This is one of the most expected methods of being able to do so. An atmospheric pressure CVD method using such a mixed gas of ozone-organosilane is disclosed in
No. 61-77695 or "Electrochemistry" 56, No. 7 (1988), 527-
It is described on page 532.

【0005】また、最終保護膜として用いられる絶縁膜
においても、VLSIデバイスの高集積化、高密度化に伴
い、その平坦性と、素子の信頼性に影響を与える膜質の
向上が強く要求されている。これは主に半導体装置外部
からの水分およびアルカリ金属イオン等の侵入を防ぐた
めである。
Further, with respect to the insulating film used as the final protective film, it is strongly demanded that the flatness thereof and the film quality which affects the reliability of the device are improved with the high integration and high density of VLSI devices. There is. This is mainly to prevent intrusion of moisture and alkali metal ions from the outside of the semiconductor device.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
有機シランを原料ガスとするCVD 法による絶縁膜の形成
方法においては、成膜速度の下地依存性により、下地材
質によっては段差間( 配線間) の埋め込み性が悪くなる
とともに膜中にボイドが発生するという欠点がある。こ
のように有機シラン−CVD 膜が大きな下地依存性を有す
ることは、例えば平成3年に発行された「電気学会論文
A」, 111 巻7号の652 〜658 頁に記載されている。こ
のように埋め込み性が悪化したりボイドが形成される
と、配線間のリーク電流が増加したり、素子特性に悪影
響を及ぼすことになる。
However, in the conventional method for forming an insulating film by the CVD method using organosilane as a raw material gas, there is a gap between steps (between wirings) depending on the substrate material due to the substrate dependency of the deposition rate. However, there is a drawback in that the embedding property of is deteriorated and a void is generated in the film. The fact that the organic silane-CVD film has a large underlayer dependency is described in, for example, "The Institute of Electrical Engineers of Japan", Vol. 111, No. 7, pp. 652-658, published in 1991. When the embedding property deteriorates or voids are formed in this way, the leak current between the wirings increases and the device characteristics are adversely affected.

【0007】さらに、従来の有機シランを用いた CVD膜
は、膜中に水分等を含む多量の炭素化合物(未反応物)
が混入しているため、膜質が悪く、耐吸湿性が悪いとと
もにクラックが発生する欠点がある。耐吸湿性を補うた
めに厚膜とすると膜中に一層クラックが発生し易くな
り、素子の信頼性を損なう欠点がある。
Further, the conventional CVD film using organic silane has a large amount of carbon compounds (unreacted substances) containing water etc. in the film.
However, there is a defect that the film quality is poor, the moisture absorption resistance is poor, and cracks occur. If a thick film is used to supplement the moisture absorption resistance, cracks are more likely to occur in the film, which has the drawback of impairing the reliability of the device.

【0008】上述した従来の絶縁膜の形成方法の欠点を
軽減するために、自己平坦性を有するCVD 法としてケイ
酸エステル等のケイ素の有機化合物とオゾンとを反応さ
せる方法が開発されているが、膜質や成膜速度、埋め込
み性が下地状態に強く影響され、良好な膜が形成されな
いと云う問題点があった。
In order to alleviate the above-mentioned drawbacks of the conventional insulating film forming method, a method of reacting an organic compound of silicon such as silicate ester with ozone has been developed as a CVD method having self-flatness. However, there is a problem in that the film quality, the film forming speed, and the embedding property are strongly influenced by the underlying state, and a good film cannot be formed.

【0009】一般に、下地依存性を緩和する処置として
下地に酸化膜がある場合は、その表面をN2,NH3等のガス
を用いてプラズマ処理し、その後で有機シランによる常
圧CVD 膜を形成するのが有効であるとされているが、プ
ラズマダメージの問題が懸念されている。さらにプラズ
マ処理では埋め込み性は改善されず、またプロセスが不
安定であると云う欠点があった。
In general, when there is an oxide film on the underlayer as a treatment for alleviating the dependency on the underlayer, the surface of the oxide film is subjected to plasma treatment using a gas such as N2 or NH3, and then an atmospheric pressure CVD film of organic silane is formed. Is said to be effective, but there is concern about the problem of plasma damage. Further, the plasma treatment has a drawback that the embedding property is not improved and the process is unstable.

【0010】特に、パッシベーション膜や誘電膜として
使用される珪素の絶縁性窒化物(SiN)あるいは酸化窒化
物は、一般にプラズマ CVD法で成膜されるが、カバレッ
ジが悪く、大きな段差が残り、特にその上にさらに多層
配線を行うことが困難であった。パッシベーション膜に
は一般に珪素のプラズマ窒化膜(p-SiN) が用いられる
が、カバレッジが悪く、逆テーパ状に成膜され、ボイド
が残りやすいと云う欠点があった。また酸化窒化物は絶
縁耐圧が高く膜質が良いと云う利点があるものの、表面
が高い疎水性であり、その上に常圧CVD による絶縁膜が
成膜し難い欠点がある。
In particular, an insulating nitride (SiN) or oxynitride of silicon used as a passivation film or a dielectric film is generally formed by a plasma CVD method, but its coverage is poor and a large step remains. Further, it was difficult to carry out multilayer wiring. A silicon plasma nitride film (p-SiN) is generally used for the passivation film, but it has a drawback that the coverage is poor, the film is formed in an inverse tapered shape, and voids are likely to remain. Although oxynitride has an advantage that it has a high withstand voltage and a good film quality, it has a drawback that the surface is highly hydrophobic and it is difficult to form an insulating film by atmospheric pressure CVD on it.

【0011】本発明の目的は上述した従来の絶縁膜形成
時の欠点を解消し、プラズマダメージ無しに段差間の埋
め込み性および膜中のボイドの解消に優れており、特に
サブミクロンデバイスの絶縁膜として使用するのに有効
であるとともに優れた膜質を有し、クラックの発生もな
く、カバレッジが充分で自己平坦性が高くフロー性に富
み、その上水の透過性および含有量の少ない絶縁膜をパ
ッシベーション膜または誘電膜として有する半導体装置
の製造方法を提供しようとするものである。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks in the conventional insulating film formation, and to be excellent in embedding between steps and elimination of voids in the film without plasma damage. As well as having an excellent film quality that is effective for use as an insulating film with no cracks, sufficient coverage, high self-flatness and rich flowability, and an excellent water permeability and low content. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device having a passivation film or a dielectric film.

【0012】[0012]

【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、有機シラン系化合物を原料として用いる
化学気相成長によって絶縁膜を形成するに当たり、有機
化合物またはその溶液による下地処理を施して下地依存
性を解消し、その後有機シラン化合物とオゾンを含む酸
素とを反応させる常圧CVD によりパッシベーション膜お
よび誘電膜を形成するようにしたことを特徴とするもの
である。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, when an insulating film is formed by chemical vapor deposition using an organic silane-based compound as a raw material, a base treatment with an organic compound or a solution thereof is performed. It is characterized in that the passivation film and the dielectric film are formed by atmospheric pressure CVD in which the underlayer dependency is eliminated and then the organosilane compound and oxygen containing ozone are reacted.

【0013】上記有機化合物としては、脂肪族飽和一価
アルコール類、脂肪族不飽和一価アルコール類、芳香族
アルコール類、脂肪族飽和多価アルコール類およびその
誘導体、アルデヒド、エーテル、ケトン・ケトアルコー
ル、カルボン酸、ニトロアルカン、アミン、アシルニト
リル、酸アミド、複素環式化合物が挙げられ、具体的に
以下のような物質を用いることができる。 脂肪族飽和一価アルコール類:メタノール、エタノー
ル、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノ
ール、2−メチル−1−プロパノール、2−ブタノー
ル、2−メチル−2−プロパノール、1−ペンタノー
ル、3−メチル−1−ブタノール、3−メチル−2−ブ
タノール、2−メチル−2−ブタノール、1−ヘキサノ
ール、シクロヘキサノール 脂肪族不飽和一価アルコール類: アリルアルコール、プロパギルアルコール、2−メチル
−3−ブチン−2−オール芳香族アルコール類:ベンジ
ルアルコール、フルフリルアルコール 脂肪族飽和多価アルコール類及びその誘導体:エチレン
グリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコ
ール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレ
ングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコール
モノnブチルエーテル、エチレングリコールモノイソブ
チルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテ
ル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレン
グリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコール
モノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエ
ーテル アルデヒド:ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、グ
リオキザール エーテル:ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒド
ロフラン、テトラヒドロフルフリルアルコール ケトン・ケトアルコール:アセトン、2−ブタノン、ジ
アセトンアルコール、γブチロラクトン、炭酸プロピレ
ン カルボン酸:ギ酸、酢酸、プロピオン酸、グリコール
酸、乳酸、乳酸エチル ニトロアルカン:ニトロメタン、ニトロエタン、ニトロ
プロパン、ニトロベンゼン アミン:エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピル
アミン、ブチルアミン、イソブチルアミン、アリルアミ
ン、アニリン、トルイジン、エチレンジアミン、ジエチ
ルアミン、エチレンイミン、ジプロピルアミン、ジイソ
プロピルアミン、ジブチルアミン、トリエチルアミン、
トリnプロピルアミン、トリnブチルアミン アシルニトリル類:アセトニトリル、プロピオノニトリ
ル、ブチロニトリル、アクリロニトリル、メタクリロニ
トリル、ベンゾニトリル 酸アミド:ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、
N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミ
ド、N,N−ジメチルアセトアミド、 複素環式化合物:ピリジン、キノリン、ピロール、ピペ
リジン、ピペラジン、モルホリン、2−ピロリジノン、
1−メチル−2−ピロリジノン しかし、特に低級アルコールやアセチレンアルコール類
が好適である。
Examples of the organic compound include aliphatic saturated monohydric alcohols, aliphatic unsaturated monohydric alcohols, aromatic alcohols, aliphatic saturated polyhydric alcohols and their derivatives, aldehydes, ethers, ketones and keto alcohols. , Carboxylic acids, nitroalkanes, amines, acylnitriles, acid amides, and heterocyclic compounds, and the following substances can be specifically used. Aliphatic saturated monohydric alcohols: methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-methyl-1-propanol, 2-butanol, 2-methyl-2-propanol, 1-pentanol, 3 -Methyl-1-butanol, 3-methyl-2-butanol, 2-methyl-2-butanol, 1-hexanol, cyclohexanol Aliphatic unsaturated monohydric alcohols: allyl alcohol, propargyl alcohol, 2-methyl-3 -Butin-2-ol aromatic alcohols: benzyl alcohol, furfuryl alcohol, aliphatic saturated polyhydric alcohols and their derivatives: ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, Tylene glycol mono-n-butyl ether, ethylene glycol monoisobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether Aldehyde: formaldehyde, acetaldehyde, glyoxal ether: diethyl ether, dioxane, tetrahydrofuran, tetrahydroflur Furyl alcohol Ketone / keto alcohol: Acetone, 2-butanone, diacetone alcohol, γ-butyrolactone, propylene carbonate Carboxylic acid: Formic acid, acetic acid, propionic acid, glycolic acid, lactic acid, ethyl lactate Nitroalkane: Nitromethane, Nitroethane, Nitropropane, Nitro Benzene amine: ethylamine, propylamine, isopropylamine, butylamine, isobutylamine, allylamine, aniline, toluidine, ethylenediamine, diethylamine, ethylene imine, dipropylamine, diisopropylamine, dibutylamine, triethylamine,
Tri-n-propylamine, tri-n-butylamine Acyl nitriles: acetonitrile, propiononitrile, butyronitrile, acrylonitrile, methacrylonitrile, benzonitrile Acid amide: formamide, N-methylformamide,
N, N-dimethylformamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, heterocyclic compound: pyridine, quinoline, pyrrole, piperidine, piperazine, morpholine, 2-pyrrolidinone,
1-Methyl-2-pyrrolidinone However, lower alcohols and acetylene alcohols are particularly preferable.

【0014】また、前記有機シラン系化合物としては以
下のようなものを用いることができる。 有機シラン テトラアルコシシシラン(オルトケイ酸エステル):テ
トラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラn
プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テト
ラnブトキシシラン アルキルアルコキシシラン:メチルトリメトキシシラ
ン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリnプロポキ
シシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルト
リメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチル
トリnプロポキシシラン、エチルトリイソプロポキシシ
ラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシ
シラン、フェニルトリメトキシシラン ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラ
ン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシ
ラン、ジエチルジnプロポキシシラン、ジエチルジイソ
プロポキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、メ
チルビニルジエトキシシラン メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン ジメチルビニルメトキシシラン、ジメチルビニルエトキ
シシラン ポリシロキサン:テトラキス(ジメチルシロキシ)シラ
ン シクロシロキサン:オクタメチルシクロテトラシロキサ
ン、ペンタメチルシクロテトラシロキサン、テトラメチ
ルシクロテトラシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシ
ロキサン、 トリメチルシクロトリシロキサンジシロキサン:ヘキサ
メチルジシロキサン、テトラメチルジメトキシジシロキ
サン、ジメチルテトラメトキシジシロキサン、ヘキサメ
トキシジシロキサン アルキルシラン:モノメチルシラン、ジメチルシラン、
トリメチルシラン、トリエチルシラン、テトラメチルシ
ラン、テトラエチルシラン アリルトリメチルシラン ヘキサメチルジシラン シリルアミン:ジメチルトリメチルシリルアミン、ジエ
チルトリメチルシリルアミン シラン窒素誘導体:アミノプロピルトリエトキシシラン トリメチルシリルアジド、トリメチルシリルシアナイド シラザン:ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシ
ラザンオクタメチルシクロテトラシラザン、ヘキサメチ
ルシクロトリシラザン ハロゲン化シランおよび誘導体:トリメチルクロロシラ
ン、トリエチルクロロシラン、トリnプロピルクロロシ
ラン、メチルジクロロシラン、ジメチルクロロシラン、
クロロメチルジメチルクロロシラン、クロロメチルトリ
メチルシラン、クロロプロピルメチルジクロロシラン、
クロロプロピルトリメトキシシラン ジメチルジクロロシラン、ジエチルジクロロシラン、メ
チルビニルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、
エチルトリクロロシラン、ビニルトリクロロシラン、ト
リフロロプロピルトリクロロシラン、トリフロロプロピ
ルトリメトキシシラン、トリメチルシリルアイオダイ
ド、 本発明においては、上述した有機シラン系化合物を単独
で用いるかあるいは2以上の物質を混合して用いること
ができる。混合して用いる場合の混合割合は適当にさだ
めれば良い。さらに、効果の点からは、前記有機化合物
としてはエタノールが、また有機シラン系化合物として
はTEOSを主原料ガスに用いるのが最も好ましい。
The following compounds can be used as the organic silane compound. Organic silane Tetraalkoxy silane (orthosilicate ester): tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n
Propoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra-n-butoxysilane Alkylalkoxysilane: methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltri-n-propoxysilane, methyltriisopropoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltri-n-propoxy Silane, ethyltriisopropoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, diethyldi-n-propoxysilane, diethyldiisopropoxysilane , Methylvinyldimethoxysilane, methylvinyldiethoxysilane methyldimethoxysilane, methyldiethoxy Run Dimethylvinylmethoxysilane, Dimethylvinylethoxysilane Polysiloxane: Tetrakis (dimethylsiloxy) silane Cyclosiloxane: Octamethylcyclotetrasiloxane, pentamethylcyclotetrasiloxane, Tetramethylcyclotetrasiloxane, Hexamethylcyclotrisiloxane, Trimethylcyclotrisiloxane Disiloxane: hexamethyldisiloxane, tetramethyldimethoxydisiloxane, dimethyltetramethoxydisiloxane, hexamethoxydisiloxane Alkylsilane: monomethylsilane, dimethylsilane,
Trimethylsilane, triethylsilane, tetramethylsilane, tetraethylsilane allyltrimethylsilane hexamethyldisilane silylamine: dimethyltrimethylsilylamine, diethyltrimethylsilylamine silane nitrogen derivative: aminopropyltriethoxysilane trimethylsilylazide, trimethylsilylcyanide silazane: hexamethyldisilazane, tetra Methyldisilazane octamethylcyclotetrasilazane, hexamethylcyclotrisilazane Halogenated silanes and derivatives: trimethylchlorosilane, triethylchlorosilane, tri-n-propylchlorosilane, methyldichlorosilane, dimethylchlorosilane,
Chloromethyldimethylchlorosilane, chloromethyltrimethylsilane, chloropropylmethyldichlorosilane,
Chloropropyltrimethoxysilane dimethyldichlorosilane, diethyldichlorosilane, methylvinyldichlorosilane, methyltrichlorosilane,
Ethyltrichlorosilane, vinyltrichlorosilane, trifluoropropyltrichlorosilane, trifluoropropyltrimethoxysilane, trimethylsilyliodide, in the present invention, the above-mentioned organosilane compounds are used alone or in combination of two or more substances. Can be used. When mixed and used, the mixing ratio may be appropriately adjusted. Further, from the viewpoint of effects, it is most preferable to use ethanol as the organic compound and TEOS as the organic silane compound as the main raw material gas.

【0015】[0015]

【作用】このような本発明による半導体装置の製造方法
によれば、有機シラン系化合物を原料ガスとするCVD 法
によって絶縁膜を形成する前に、下地表面を前述の有機
化合物またはその溶液で処理( 以下有機物処理とも云
う) すると云うきわめて簡単な処理を行うことによって
下地依存性を大幅に緩和することができ、しかも、埋め
込み性および自己平坦性並びにフロー性に優れていると
ともにクラックやボイドのない優れたカバレッジおよび
水の透過性並びに含有量の少ない膜質を有する絶縁膜を
形成することができ、スループットを著しく改善するこ
とができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention as described above, the underlying surface is treated with the above-mentioned organic compound or its solution before the insulating film is formed by the CVD method using the organosilane compound as the source gas. By performing a very simple treatment (hereinafter also referred to as organic matter treatment), it is possible to greatly reduce the dependency on the underlayer, and it is excellent in embedding property, self-flatness and flowability, and has no cracks or voids. An insulating film having excellent coverage and water permeability and a film quality with a small content can be formed, and the throughput can be remarkably improved.

【0016】成膜前の下地表面を処理する溶剤として
は、活性吸着サイトを除去することができる極性の高い
上述した有機化合物が好ましく、中でもエタノールが最
も好ましい。
As the solvent for treating the underlying surface before film formation, the above-mentioned organic compounds having high polarity capable of removing active adsorption sites are preferable, and ethanol is most preferable.

【0017】前記下地窒化膜としては、シランあるいは
有機シランと窒素との反応によるプラズマ窒化膜、ある
いはシランまたは有機シランと亜酸化窒素・窒素との反
応によるプラズマ酸化窒化膜、あるいは酸化膜とアンモ
ニアとの気固反応による酸化窒化膜あるいは窒化膜と酸
素あるいは酸化性ガスの気固反応による酸化窒化膜など
が挙げられる。
The underlying nitride film is a plasma nitride film formed by the reaction of silane or organic silane with nitrogen, a plasma oxynitride film formed by the reaction of silane or organic silane with nitrous oxide / nitrogen, or an oxide film and ammonia. Examples thereof include an oxynitride film formed by the gas-solid reaction or an oxynitride film formed by the gas-solid reaction of a nitride film and oxygen or an oxidizing gas.

【0018】斯様に、窒化膜はその表面エネルギーが高
く、化学吸着がされやすいので、この表面に強制的に有
機化合物の溶液を吸着させることで、表面状態を一定と
し、続くAP-CVDの平坦性、フロー性、カバレッジを向上
させることができる。
Since the surface energy of the nitride film is high and chemical adsorption is likely to occur, the surface state is made constant by forcibly adsorbing the solution of the organic compound on this surface, and the subsequent AP-CVD Flatness, flowability, and coverage can be improved.

【0019】[0019]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図1は以下に説明する本発明による半導体
装置の製造方法の実施例において有機シラン− CVD膜を
形成する装置として使用することができる装置の一例の
構成を示すものである。反応チャンバ1の内部にはヒー
タ2を設け、サセプタ3によって支持されたシリコンウ
エファ4を加熱するようにする。さらに、反応チャンバ
1の外部にはオゾン発生装置5と、恒温槽6を設け、こ
の恒温槽の内部にはガスバブラー7を配置する。オゾン
発生装置5には酸素ガスを供給し、オゾンを生成するよ
うにする。このオゾン発生装置5のオゾン生成率は4.0%
である。恒温槽6内に配置したガスバブラー7には窒素
ガスを供給し、ガスバブラー内に収容した有機シラン、
本例ではTEOSのガスを発生させる。このTEOSガスはオゾ
ン発生装置5で発生させたオゾンと一緒に窒素ガスをキ
ャリアガスとして反応チャンバ1に供給する。反応チャ
ンバ1内にはディスパージョンヘッド8を配置し、オゾ
ンとTEOSガスとの混合ガスを層流としてシリコンウエフ
ァ4の表面に当ててシリコンウエファの表面全面に亘っ
て均一な成膜が行われるようにする。さらに、このため
にヒータ2およびサセプタ3とともにシリコンウエファ
4をその平面内で揺動させて成膜の均一性を確保するよ
うにしている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of an example of an apparatus that can be used as an apparatus for forming an organosilane-CVD film in an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention described below. A heater 2 is provided inside the reaction chamber 1 to heat the silicon wafer 4 supported by the susceptor 3. Further, an ozone generator 5 and a constant temperature bath 6 are provided outside the reaction chamber 1, and a gas bubbler 7 is placed inside the constant temperature bath. Ozone gas is supplied to the ozone generator 5 to generate ozone. The ozone generation rate of this ozone generator 5 is 4.0%
Is. Nitrogen gas was supplied to the gas bubbler 7 arranged in the constant temperature bath 6, and the organic silane contained in the gas bubbler,
In this example, TEOS gas is generated. This TEOS gas is supplied to the reaction chamber 1 together with ozone generated by the ozone generator 5 using nitrogen gas as a carrier gas. A dispersion head 8 is arranged in the reaction chamber 1, and a mixed gas of ozone and TEOS gas is applied as a laminar flow to the surface of the silicon wafer 4 so that a uniform film is formed on the entire surface of the silicon wafer. To Further, for this purpose, the silicon wafer 4 is swung in the plane together with the heater 2 and the susceptor 3 to ensure the uniformity of film formation.

【0020】(実施例1)図2に示すようにシリコン基
板11の上に膜厚が1μmのBPSG膜12を形成し、その上に
第1配線として高さ1μm のアルミニウムパターン13を
エッチングにより形成する。次いで全体にプラズマ−TE
OS CVD NSG膜14を形成し、その上に高さ1μm のアルミ
配線15をライン巾 0.5μm 、スペース巾 0.5μm で形成
した。さらにこのプラズマ−TEOS CVD NSG膜14およびア
ルミ配線15の上に窒化物としてシランと窒素との反応に
よるプラズマ窒化膜を 0.2μm の厚さに形成した。この
プラズマ窒化膜の成膜条件としては、成膜温度を 350
℃、成膜圧力を 0.35 Torrとし、シランを500ml/分の割
合で供給し、アンモニアを30 ml/分の割合で供給し、RF
パワーとしては50KHz,1KWを使用し、成膜時間を6分と
した。
(Example 1) As shown in FIG. 2, a BPSG film 12 having a film thickness of 1 μm is formed on a silicon substrate 11, and an aluminum pattern 13 having a height of 1 μm is formed as a first wiring on the BPSG film 12 by etching. To do. Then plasma-TE
An OS CVD NSG film 14 was formed, and an aluminum wiring 15 having a height of 1 μm was formed thereon with a line width of 0.5 μm and a space width of 0.5 μm. Further, on the plasma-TEOS CVD NSG film 14 and the aluminum wiring 15, a plasma nitride film as a nitride was formed by the reaction of silane and nitrogen to a thickness of 0.2 μm. The deposition conditions for this plasma nitride film are:
At ℃, film formation pressure 0.35 Torr, silane is supplied at a rate of 500 ml / min, ammonia is supplied at a rate of 30 ml / min, and RF
The power used was 50 KHz, 1 KW, and the film formation time was 6 minutes.

【0021】次に、シリコンウエファの下地であるプラ
ズマ窒化膜16の表面に有機化合物の溶液による処理、例
えばエタノールで処理を施した。本例のエタノール処理
においては、シリコンウエファをスピンコータに載せ、
1000rpm で回転させながら100ml/min の流量でエチルア
ルコールを2秒間塗布した後、2000rpm で60秒乾燥させ
た。
Next, the surface of the plasma nitride film 16 which is the base of the silicon wafer was treated with a solution of an organic compound, for example, with ethanol. In the ethanol treatment of this example, a silicon wafer was placed on a spin coater,
Ethyl alcohol was applied at a flow rate of 100 ml / min for 2 seconds while rotating at 1000 rpm, and then dried at 2000 rpm for 60 seconds.

【0022】次に、かくして乾燥させたシリコンウエフ
ァを図1に示す反応チャンバ内に搬入し、以下の成膜条
件でオゾン−TEOS CVD PSG膜17を6000Åの膜厚に形成し
た。さらにこの上にプラズマ窒化膜18を前記条件で 0.2
μm 成膜した。このPSG 膜をパッシベーション膜として
用いる。
Next, the thus dried silicon wafer was carried into the reaction chamber shown in FIG. 1, and an ozone-TEOS CVD PSG film 17 was formed to a film thickness of 6000Å under the following film forming conditions. Further, a plasma nitride film 18 is further formed thereon under the above conditions by 0.2
A μm film was formed. This PSG film is used as a passivation film.

【表1】 成膜温度 400 ℃ 成膜圧力 大気圧 成膜時間 545 秒 ガスバブラへの窒素ガス流量 1.5l/min 恒温槽温度 65℃ オゾン発生装置への酸素流量 7.5l/min オゾン濃度 120g/m3 キャリアN2 18 SLM このようにして形成したオゾン−TEOS CVD PSG膜17はア
ルミ配線15間の狭いスペースを埋め、良好なステップカ
バレージを有しているとともに自己平坦性も優れてお
り、ボイドも形成されておらず、カバレッジおよび埋め
込み性が良好で水の透過性および含有量の少ない良好な
膜質を有するものであった。
[Table 1] Film formation temperature 400 ℃ Film formation pressure Atmospheric pressure Film formation time 545 seconds Nitrogen gas flow to gas bubbler 1.5l / min Constant temperature bath temperature 65 ℃ Oxygen flow to ozone generator 7.5l / min Ozone concentration 120g / m3 Carrier N2 18 SLM The ozone-TEOS CVD PSG film 17 thus formed fills the narrow space between the aluminum wirings 15, has good step coverage, has excellent self-flatness, and forms voids. However, it had good coverage and embeddability, and had good film quality with low water permeability and low content.

【0023】また、誘電膜を形成する場合には、下地の
絶縁膜を形成した時点でその上のキャパシタを設ける箇
所にキャパシタの一方の極板としての金属層を厚さ0.2
μmで例えばエッチングにより局部的に設け、その後、
上記条件で窒化膜を厚さ0.05μm形成し、このシリコン
ウエファの表面に上述した所と同様の有機化合物の溶液
による処理、例えばエタノールで処理を施す。次いでこ
のシリコンウエファを図1に示す反応チャンバ内に搬入
し、上述した所と同様の成膜条件でオゾン−TEOS CVD N
SG膜を所望の厚さ、例えば0.5μmに成膜し、その後、上
記極板金属層の上方に他方の極板金属を設ける。斯様に
して両極板およびその間の2つの絶縁膜より成るキャパ
シタを得ることができた。
Further, when forming the dielectric film, a metal layer as one electrode plate of the capacitor is formed to a thickness of 0.2 at the place where the capacitor is to be provided when the underlying insulating film is formed.
μm, for example by etching locally, then
A nitride film having a thickness of 0.05 μm is formed under the above conditions, and the surface of this silicon wafer is treated with the same organic compound solution as described above, for example, with ethanol. Then, this silicon wafer was loaded into the reaction chamber shown in FIG. 1, and ozone-TEOS CVD N was formed under the same film forming conditions as described above.
An SG film is formed to a desired thickness, for example, 0.5 μm, and then the other electrode plate metal is provided above the electrode plate metal layer. In this way, a capacitor composed of the bipolar plates and the two insulating films between them can be obtained.

【0024】[0024]

【発明の効果】上述したように、本発明による半導体装
置の製造方法においては、有機シラン系の原料ガスを用
いる化学気相成長法によって絶縁膜を形成する前に、下
地表面を有機化合物の溶液により直接処理するといった
きわめて簡単且つ迅速な処理によってCVD 絶縁膜の埋め
込み性が良く、絶縁膜中にボイドがなく、自己平坦性の
高い良質の絶縁膜を、良好なカバレッジで形成すること
ができる。また、このようにして形成されたパッシベー
ション膜または誘電膜としての絶縁膜は水分が少なく、
耐吸湿性も優れたものとなるとともに後処理においてク
ラックが発生する恐れがなく、素子特性を改善すること
ができ、パッシベーション膜および誘電膜として好適に
用いることができる。
As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, before forming an insulating film by a chemical vapor deposition method using an organic silane-based source gas, the underlying surface is treated with an organic compound solution. By the extremely simple and rapid process such as the direct process, the CVD insulating film has a good burying property, there is no void in the insulating film, and a high-quality insulating film having high self-flatness can be formed with good coverage. In addition, the passivation film or the insulating film as a dielectric film thus formed has a small amount of water,
It also has excellent moisture absorption resistance, there is no risk of cracks occurring in the post-treatment, the device characteristics can be improved, and it can be suitably used as a passivation film and a dielectric film.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、本発明による半導体装置の製造方法に
おいて、オゾン−有機シランCVD 膜を形成する化学気相
成長装置の構成を示す線図である。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a chemical vapor deposition apparatus for forming an ozone-organosilane CVD film in a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図2】図2は、本発明による半導体装置の製造方法の
実施例によって形成した半導体装置を示す断面図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a semiconductor device formed by an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 反応チャンバ 2 ヒータ 3 サセプタ 4 シリコンウエファ 5 オゾン発生装置 6 恒温槽 7 ガスバブラー 8 ディスパージョンヘッド 11 基板 12 BPSG膜 13 Al 14 プラズマ−TEOS CVD NSG膜 15 Al配線 16 プラズマ窒化膜 17 オゾン−TEOS CVD PSG膜 18 プラズマ窒化膜 1 Reaction Chamber 2 Heater 3 Susceptor 4 Silicon Wafer 5 Ozone Generator 6 Constant Temperature Chamber 7 Gas Bubbler 8 Dispersion Head 11 Substrate 12 BPSG Film 13 Al 14 Plasma-TEOS CVD NSG Film 15 Al Wiring 16 Plasma Nitride Film 17 Ozone-TEOS CVD PSG Film 18 Plasma nitride film

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 有機シラン系化合物を原料として用いる
化学気相成長によって絶縁膜を形成するに当たり、下地
に有機化合物またはその溶液による下地処理を施して下
地依存性を解消し、その後有機シラン化合物とオゾンを
含む酸素とを反応させる常圧CVD によりパッシベーショ
ン膜または誘電膜を形成するようにしたことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
1. When forming an insulating film by chemical vapor deposition using an organic silane-based compound as a raw material, an undertreatment with an organic compound or a solution thereof is applied to the underlayer to eliminate the underlayer dependency, and then the organic silane compound is added. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that a passivation film or a dielectric film is formed by atmospheric pressure CVD in which oxygen containing ozone is reacted.
【請求項2】 前記下地が絶縁性窒化物あるいは酸化窒
化物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 of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the base is an insulating nitride or an oxynitride.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002151510A (en) * 2000-07-31 2002-05-24 Applied Materials Inc Wafer pretreatment to decrease rate of silicon dioxide deposition on silicon nitride compared to silicon substrate
JP2006165369A (en) * 2004-12-09 2006-06-22 Fujitsu Ltd Method of manufacturing stress accumulation insulating film, and semiconductor device
US7402513B2 (en) 2004-01-16 2008-07-22 Sharp Kabushiki Kaisha Method for forming interlayer insulation film
US8951902B2 (en) 2000-04-28 2015-02-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Methods of removing contaminant impurities during the manufacture of a thin film transistor by applying water in which ozone is dissolved

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