JPH06310502A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor device

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Publication number
JPH06310502A
JPH06310502A JP9603293A JP9603293A JPH06310502A JP H06310502 A JPH06310502 A JP H06310502A JP 9603293 A JP9603293 A JP 9603293A JP 9603293 A JP9603293 A JP 9603293A JP H06310502 A JPH06310502 A JP H06310502A
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JP
Japan
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film
semiconductor device
teos
treatment
cvd
Prior art date
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Pending
Application number
JP9603293A
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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Priority to US08/216,410 priority patent/US5532191A/en
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Publication of JPH06310502A publication Critical patent/JPH06310502A/en
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Abstract

PURPOSE:To enhance flatness in the rough part which is a drawback of this method, by a method wherein, after a groundwork substrate is treated by an organic compound solution, a step of forming a normal pressure O3-TEOS film is used together to form dummy patterns in a rough part of implantation groundwork patterns. CONSTITUTION:After a groundwork substrate 11 is treated by an organic compound solution, a normal pressure O3-TEOS film 15 is formed and dummy patterns 16 are formed in a rough part of treatment patterns and a glass precursor solution melted in an organic solvent is rotated and applied to the entire surface. Thereafter, a SOG film 17 having a flat surface is formed by heat- curing and an etch-back treatment is performed to the SOG film 17 and dummy patterns 16 to remarkably flatten the surface of the SOG film 17.

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、
特に半導体基体と金属配線との間の1次絶縁膜、金属配
線間の層間絶縁膜およびパッシベーション膜として作用
する最終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, the present invention relates to a method for forming a primary insulating film between a semiconductor substrate and a metal wiring, an interlayer insulating film between metal wirings, and a final insulating film acting as a passivation film by chemical vapor deposition using an organic silane compound as a source gas. It is a thing.

【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、層間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 planarization technique for an interlayer insulating film.

【0003】サブミクロンデバイス用の層間絶縁膜に要
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る
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法、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 the interlayer insulating film for submicron devices include forming a space of submicron order and achieving excellent step coverage for a pattern having a high aspect ratio. A chemical vapor deposition method (CVD method) using an organic silane and an inorganic silane as a source gas is known as a method of forming an interlayer insulating film satisfying such requirements. Further, as a CVD method, a plasma CVD method, an atmospheric pressure CVD method, a low pressure CVD method, a pressure CVD method, a photo-excited CVD method and the like 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。有機シランとしてはTEOS
(tetraethoxysilane), TMOS(tetramethoxysilane), OMC
TS(octamethylcyclotetrasiloxane), HMDS(hexamethyld
isiloxane)などが知られている。
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. TEOS as an organic silane
(tetraethoxysilane), TMOS (tetramethoxysilane), OMC
TS (octamethylcyclotetrasiloxane), HMDS (hexamethyld
isiloxane) is known.

【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。これは主に最終配線の側壁
からの水分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 or the like from the side wall of the final wiring.

【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。特
に素子構造が微細化されるに伴ってアスペクト比の大き
な段差が形成されるようになるので、このようなボイド
が発生される可能性が大きくなっている。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して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. In particular, since a step having a large aspect ratio is formed as the element structure is miniaturized, such a void is more likely to be generated. Thus, the fact that the organosilane-CVD film has a large base dependency
For example, “The Institute of Electrical Engineers of Japan A”, 111, published in 1991.
Vol. 7, pp. 652-658. 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、下地表面のプラズマ酸化膜を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 膜を形成することが提案されているが、
プラズマダメージの問題が懸念されている。
In order to reduce the above-mentioned drawbacks of the conventional method of forming an insulating film, the plasma oxide film on the base surface is replaced with N2, NH3.
It has been proposed to perform a plasma treatment using a gas such as the above, and then form an atmospheric pressure CVD film using organosilane.
There is concern about the problem of plasma damage.

【0009】また、下地基板に有機化合物の溶液による
処理を施した後に、常圧O3-TEOS 膜を形成する工程と併
用することで埋め込み形状、膜質の向上をさせる方法は
すでに特願平4−329397号明細書に開示したとこ
ろであるが、この方法を実用に供している課程で、下地
の配線パターンの粗な部分と密な部分において絶縁膜の
高低の差が強調されてくることを確かめた。
Further, a method for improving the embedding shape and the film quality by using it in combination with the step of forming an O 3 -TEOS film at atmospheric pressure after treating the underlying substrate with a solution of an organic compound has already been disclosed in Japanese Patent Application No. 4-311. As disclosed in Japanese Patent No. 329397, it is confirmed that the difference in height of the insulating film is emphasized in the rough portion and the dense portion of the underlying wiring pattern in the course of practical use of this method. It was

【0010】本発明の目的は下地基板に有機化合物の溶
液による処理を施した後に、常圧O3-TEOS 膜を形成する
工程と併用することで埋め込み下地パターンの粗な部分
にダミーパターンを形成して、この方法の短所である粗
な部分の平坦性を向上させるようにした半導体装置の製
造方法を提供せんとするにある。
An object of the present invention is to form a dummy pattern on a rough portion of a buried underlayer pattern by using it together with a step of forming an atmospheric pressure O3-TEOS film after treating an underlayer substrate with a solution of an organic compound. Then, another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device which improves the flatness of a rough portion, which is a disadvantage of this method.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明半導体装置の製造
方法は、下地基板に有機化合物の溶液による処理を施し
た後に、常圧O3-TEOS 膜を形成する工程と、処理パター
ンの粗な部分にダミーパターンを形成する工程と、全面
に有機溶剤に溶けたガラス前駆体溶液を回転塗布した後
加熱キュアして、表面が平坦なSOG 膜を形成する工程
と、これらSOG 膜およびダミーパターンにエッチバック
処理を施す工程とを具えることを特徴とする。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming an atmospheric pressure O 3 -TEOS film after a base substrate is treated with a solution of an organic compound, and a rough treatment pattern. The step of forming a dummy pattern on the part, the step of spin-coating the glass precursor solution dissolved in an organic solvent on the entire surface, and then heating and curing to form the SOG film with a flat surface, and the step of forming the SOG film and the dummy pattern. And a step of performing an etch-back process.

【0012】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。
The above-mentioned organic compounds 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, ethyleneimine, 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.

【0013】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、
The following compounds can be used as the organosilane 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, trimethylsilyl iodide,

【0014】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。
In the present invention, the above-mentioned organic silane compounds can be used alone or in combination of two or more substances. When mixed and used, the mixing ratio may be appropriately adjusted.

【0015】また、前記表面処理としては、前記有機化
合物またはその水溶液または有機溶剤溶液の塗布処理、
または前記有機化合物またはその有機溶剤溶液への浸漬
処理、あるいは前記有機化合物またはその有機溶剤溶液
の蒸気による暴露処理、スプレー処理、シャワー処理な
どが挙げられるが、特にスピンコータを用いる塗布処理
が好適である。本発明の好適実施例においては、半導体
装置の層間絶縁膜として作用する絶縁膜を形成するに当
たり、下地としてプラズマ−CVD-SiO2膜を形成し、その
表面をスピンコータによるエタノール処理を行った後
に、TEOSを原料ガスとする常圧オゾン−CVD 法によって
AP O3-CVD-SiO2膜を形成する。
As the surface treatment, coating treatment of the organic compound or its aqueous solution or organic solvent solution,
Alternatively, the organic compound or its organic solvent solution may be dipped, or the organic compound or its organic solvent solution may be exposed to steam, sprayed, showered, or the like, but coating using a spin coater is particularly preferable. . In the preferred embodiment of the present invention, in forming an insulating film which acts as an interlayer insulating film of a semiconductor device, a plasma -CVD-SiO 2 film was formed as a base, the surface after the ethanol treatment by a spin coater, By atmospheric pressure ozone-CVD method using TEOS as raw material gas
AP O 3 -CVD-SiO 2 film is formed.

【0016】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CV
D 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水溶液または有機溶剤溶液で処理
( 以下有機物処理とも云う)するというきわめて簡単な
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、埋め込み性および平坦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膜質を有する絶縁膜を
形成することができ、しかも下地処理は有機化合物によ
る処理という簡単なものであるので、製造装置が簡単と
なるとともにスループットも改善されることになる。
According to such a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a CV using an organic silane compound as a source gas is used.
Before forming the insulating film by method D, treat the underlying surface with the above-mentioned organic compound or its aqueous solution or organic solvent solution.
By performing a very simple process (hereinafter also referred to as organic substance treatment), the dependency on the underlayer can be significantly eased, and the insulating property is excellent in embedding property and flatness and has no cracks or voids. Since a film can be formed and the base treatment is a simple treatment of an organic compound, the manufacturing apparatus is simplified and the throughput is improved.

【0017】また、下地表面の有機物処理は、半導体ウ
ェファをスピンさせながら塗布するスピンコート処理
(塗布処理)、有機化合物の蒸気を半導体ウェファに吹
き付ける蒸気処理、半導体ウェファを有機化合物の溶液
中に浸漬する浸漬処理、有機化合物の溶液をスプレーす
るスプレー処理、有機化合物のシャワーに半導体基板を
通過させるカーテンコート処理など種々の処理法が可能
であるが、いずれも簡単に実施することができる。
The organic substance treatment on the surface of the base is spin coating (coating treatment) in which the semiconductor wafer is applied while being spun, vapor treatment in which vapor of an organic compound is sprayed onto the semiconductor wafer, and the semiconductor wafer is immersed in a solution of the organic compound. Various treatment methods such as a dipping treatment, a spray treatment for spraying a solution of an organic compound, and a curtain coating treatment for passing a semiconductor substrate through a shower of an organic compound are possible, but any of them can be easily performed.

【0018】[0018]

【実施例】以下、図面につき本発明の実施例を説明す
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とを設け、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 the structure of an example of an apparatus that can be used as an apparatus for forming an organic silane-CVD film in the embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention described below. A silicon wafer 4 supported by a susceptor 3 is provided with a heater 2 inside the reaction chamber 1.
To heat. 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%. Nitrogen gas is supplied to the gas bubbler 7 arranged in the constant temperature bath 6 to generate the organic silane, TEOS gas in this example, contained in the gas bubbler. 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
Silicon wafer 4 with laminar flow of mixed gas with TEOS gas
It is applied to the surface of the silicon wafer so that a uniform film is formed on the entire surface of the silicon wafer. 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.

【0019】(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。次いで全体に厚さが3000Å
のプラズマ-TEOS CVD NSG 膜14を形成した。
(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 the total thickness is 3000Å
Plasma-TEOS CVD NSG film 14 was formed.

【0020】次に、シリコンウエファの下地であるこの
プラズマ-TEOS CVD NSG 膜14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下地処理を施した。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
の流量でエタノールを2秒間塗布した後、2000rpmで60
秒乾燥させた。
Next, the surface of the plasma-TEOS CVD NSG film 14 which is the base of the silicon wafer was subjected to a treatment with a solution of an organic compound, for example, a base treatment with ethanol. In the ethanol treatment of this example, a silicon wafer was placed on a spin coater and rotated at 1000 rpm to 100 ml / min.
After applying ethanol for 2 seconds at a flow rate of 60 rpm at 2000 rpm
It was dried for 2 seconds.

【0021】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1内に搬入し、以下の条件
で成膜を行い、図3に示すようなオゾン−TEOS CVD PSG
膜15を「6000Å」の膜厚に形成した。
Next, the thus dried silicon wafer is carried into the reaction chamber 1 shown in FIG. 1, and a film is formed under the following conditions. The ozone-TEOS CVD PSG shown in FIG.
The film 15 was formed to have a film thickness of “6000Å”.

【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15は図
3からも明らかなように密に配置されたアルミ配線13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 / m 3 Carrier N2 18 SLM The ozone-TEOS CVD PSG film 15 thus formed fills the narrow space between the closely arranged aluminum wirings 13 and has good step coverage, as is apparent from FIG. In addition to being excellent in self-flatness, voids were not formed, coverage and embedding properties were good, and water permeability and a good film quality with a small content were obtained.

【0022】かように形成したO3-TEOS 膜15は、上述し
たように下地パターンの密な部分は良好な平坦性を有し
ているが、下地パターンが粗な部分は平坦性が損なわ
れ、凹部を形成するようになる。
The O 3 -TEOS film 15 thus formed has good flatness in the dense part of the underlying pattern as described above, but the flatness is impaired in the part with the rough underlying pattern. , So that a concave portion is formed.

【0023】本発明によれば、図4に示す示すように、
かかる下地パターンが粗な部分のO3-TEOS 膜15の凹部に
ダミーパターンとしてN型フォトレジスト膜16を通常の
フォトレジスト法により凹部を埋めるだけの厚さ設け、
その上に、図5に示すように市販のSOG 液をスピンコー
タ(図示せず)により回転塗布した後400 ℃で30分加熱
キュアし、膜厚が1000〜5000Å程度のSOG 膜17を形成す
る。ここで、前記O3-TEOS ・CVD 膜15の表面の段差は、
前述したダミーパターンによりある程度緩和されている
ため、その上に形成されたSOG 膜17は、当該段差が完全
に埋め込まれると共に、表面が著しく平坦となる。
According to the present invention, as shown in FIG.
The N-type photoresist film 16 is provided as a dummy pattern in the concave portion of the O 3 -TEOS film 15 in the portion where the underlying pattern is rough so as to fill the concave portion by a normal photoresist method.
Then, as shown in FIG. 5, a commercially available SOG solution is spin-coated by a spin coater (not shown) and cured by heating at 400 ° C. for 30 minutes to form an SOG film 17 having a film thickness of about 1000 to 5000Å. Here, the step difference on the surface of the O 3 -TEOS-CVD film 15 is
Since the dummy pattern described above is relaxed to some extent, the SOG film 17 formed on the dummy pattern is completely filled with the step, and the surface becomes significantly flat.

【0024】次いで、図6に示すように、CF4 とCHF3
の混合ガスを用い、図5に示す工程で得たSOG 膜17に、
エッチング処理を施し、その厚さを薄くする。このエッ
チバック処理をさらに継続してSOG 膜17およびN型フォ
トレジスト16並びにO3-TEOS膜15の一部分をも除去して
厚さが薄い部分において1000Å程度の一層平坦化された
O3-TEOS 膜15を形成する。従ってこの平坦化されたO3-T
EOS 膜15の上にさらに他の配線処理およびパッシベーシ
ョン処理を有利且つ容易に施すことができる。
Then, as shown in FIG. 6, a mixed gas of CF 4 and CHF 3 is used to form the SOG film 17 obtained in the step shown in FIG.
Etching is performed to reduce the thickness. By continuing this etch-back process, the SOG film 17, the N-type photoresist 16 and a part of the O 3 -TEOS film 15 were also removed to further flatten the thickness to about 1000Å.
An O 3 -TEOS film 15 is formed. Therefore, this flattened O 3 -T
Further wiring processing and passivation processing can be advantageously and easily performed on the EOS film 15.

【0025】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例え
ば、上述した実施例ではエタノール処理を施した後にオ
ゾン−TEOS CVD NSG膜を形成するようにしたが、反応チ
ャンバに供給するオゾンとTEOSの混合ガスにTMOP(trime
thylphosphate)およびTMB(trimethylborate)などの燐お
よびホウ素のアルコキシドガスをドーパントとして加え
ることによってオゾン-TEOS CVD PSG 膜やBPSG膜を形成
することもできる。さらに、有機シラン原料化合物とし
てはTEOSだけでなく、上述したTMOS、OMCTS 、HMDSなど
を用いることもできる。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but various modifications and variations are possible. For example, although the ozone-TEOS CVD NSG film is formed after the ethanol treatment in the above-described embodiment, TMOP (trime) is added to the mixed gas of ozone and TEOS supplied to the reaction chamber.
It is also possible to form an ozone-TEOS CVD PSG film or a BPSG film by adding an alkoxide gas of phosphorus and boron such as thylphosphate) and TMB (trimethylborate) as a dopant. Further, not only TEOS but also the above-mentioned TMOS, OMCTS, HMDS and the like can be used as the organic silane raw material compound.

【0026】[0026]

【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ともに
埋め込み下地パターンの粗な部分に現れる凹部にダミー
パターンを形成し、これにエッチバック処理を施してこ
の粗な部分の平坦性を一層向上させるようにし、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、平坦性の極めて高い
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。
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. And a dummy pattern is formed in the concave portion that appears in the rough portion of the embedded underlayer pattern, and an etchback treatment is applied to this to further improve the flatness of this rough portion. This makes it possible to form a high-quality insulating film having a very high flatness with a good filling property of the CVD insulating film, no voids in the insulating film, and good coverage.

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

【図1】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 shows a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a chemical vapor deposition apparatus for forming an ozone-organic silane CVD film.

【図2】本発明による半導体装置の製造方法によって形
成した半導体装置の製造工程を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device formed by a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図3】本発明による半導体装置の製造方法によって形
成した半導体装置の製造工程を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device formed by a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図4】本発明による半導体装置の製造方法によって形
成した半導体装置の製造工程を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device formed by a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図5】本発明による半導体装置の製造方法によって形
成した半導体装置の製造工程を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device formed by the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図6】本発明による半導体装置の製造方法によって形
成した半導体装置の製造工程を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device formed by a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図7】本発明による半導体装置の製造方法によって形
成した半導体装置の製造工程を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device formed by a method of 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配線 14 プラズマ−TEOS CVD NSG膜 15 オゾン−TEOS CVD PSG膜 16 N型フォトレジスト膜 17 SOG 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 Wiring 14 Plasma-TEOS CVD NSG Film 15 Ozone-TEOS CVD PSG Film 16 N-type Photoresist Membrane 17 SOG membrane

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下地基板に有機化合物の溶液による処理
を施した後に、常圧O3-TEOS 膜を形成する工程と、処理
パターンの粗な部分にダミーパターンを形成する工程
と、全面に有機溶剤に溶けたガラス前駆体溶液を回転塗
布後加熱キュアして、表面が平坦なSOG 膜を形成する工
程と、これらSOG 膜およびダミーパターンにエッチバッ
ク処理を施す工程とを具えることを特徴とする半導体装
置の製造方法。
1. A step of forming an atmospheric pressure O 3 -TEOS film after a base substrate is treated with a solution of an organic compound, a step of forming a dummy pattern in a rough portion of a treatment pattern, and an organic layer over the entire surface. It is characterized by the steps of spin-coating a glass precursor solution dissolved in a solvent and then heating and curing it to form an SOG film with a flat surface, and performing an etch-back process on these SOG film and dummy pattern. Of manufacturing a semiconductor device.
JP9603293A 1993-03-26 1993-04-22 Method of manufacturing semiconductor device Pending JPH06310502A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20000027568A (en) * 1998-10-28 2000-05-15 김영환 Metal line structure of semiconductor device
US6782512B2 (en) 2001-04-23 2004-08-24 Oki Electric Industry Co., Ltd. Fabrication method for a semiconductor device with dummy patterns

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