JPH0680657B2 - 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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Description

【発明の詳細な説明】 〔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ものであり、
更に詳しく言えば、TEOS-O3反応によるCVD-SiO2膜を堆
積する方法に関するものである。
〔従来の技術〕 第４図は、従来例に係るTEOS（Tetra-Etyl-Ortho-Silic
ate,Si(OC2H5)4，アルコキシシラン）−O3反応によるCV
D-SiO2膜を堆積する方法を説明する図である。
同図（ａ）において、４は熱処理によりSi基板２表面に
形成された熱SiO2膜であり、６は該熱SiO2膜４上に形成
されたポリSi膜である。このような構造としては、例え
ば熱SiO2膜４をゲートSiO2膜、ポリSi膜６をゲート電極
とするMOSトランジスタがある。
次に、同図（ｂ）に示すように、層間絶縁膜としてのTE
OS-O3反応によるCVD-SiO2膜８を形成する。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、TEOS-O3反応によって堆積したCVD-SiO2膜８
の表面は、同図（ｃ）の斜視図に示すように、下地がポ
リSi膜６の場合は平坦である（部分拡大図Ａ）が、下地
が熱SiO2膜４の場合は凹凸が生じる（部分拡大図Ｂ）場
合があることが分かった。
特に、本発明者が実験で得た第３図のデータに示すよう
に、TEOS-O3反応のO3濃度が高いほど、この凹凸の差は
大きくなる傾向にある。
このため、CVD-SiO2膜８の凹凸表面上に形成した配線に
ストレスがかかり、断線等が生じ易くなって信頼性が劣
化するという場合がある。
なお、第３図は、オゾン濃度に対する堆積SiO2膜の表面
状態を示す特性図であり、横軸はオゾン濃度（％），縦
軸は凹凸の差（Å）を表している。実験は、堆積SiO2膜
の表面に探針を当て、その上下移動の距離を測定するこ
とにより行った。
本発明は、かかる従来例の問題点に鑑みなされたもので
あり、凹凸の発生を極力抑制することが可能なTEOS-O3
反応によるCVD-SiO2膜の堆積方法の提供を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体装置の製造方法は、第１のO3濃度に設定
して、TEOS-O3反応によるCVD-SiO2膜を堆積し、次い
で、前記第１のO3濃度よりも高い第２のO3濃度に設定し
て、TEOS-O3反応によるCVD-SiO2膜を堆積することを特
徴とし、上記課題を解決する。
上記の第１のO3濃度として、ほぼ0.5〜２％に設定し、
第２のO3濃度として、ほぼ４〜７％に設定することが望
ましい。
〔作用〕
本発明の半導体装置においては、TEOS-O3反応によるCVD
-SiO2膜の堆積の最初の段階では、O3濃度として、ほぼ
0.5〜２％の低い値に設定している。
これにより、下地に熱SiO2膜の領域が存在したとして
も、第３図のオゾン濃度に対する堆積SiO2膜の表面状態
を示す特性図に示すように、凹凸の少ないCVD-SiO2膜が
得られる。
但し、O3濃度が低い場合には、段差の角部での膜のカバ
レージや吸湿特性等が十分ではないので、必要最小限の
膜厚に抑える。
次の段階では、O3濃度として、ほぼ４〜７％の高い値に
設定して、TEOS-O3反応によるCVD-SiO2膜を堆積する。
これにより、下地に熱SiO2膜の領域が存在したとして
も、最初の段階で堆積した凹凸の少ないCVD-SiO2膜によ
って該熱SiO2膜が被覆されているので、次に高いO3濃度
で堆積しても下地の熱SiO2膜の影響は現れず、凹凸の少
ないCVD-SiO2膜が得られる。
この場合のCVD-SiO2膜の膜厚は、プロセスに必要な所定
の膜厚になるまで高濃度O3‐SiO2膜の堆積を行う。例え
ば、層間絶縁膜として利用する場合には、その厚さまで
高濃度O3‐SiO2膜を堆積する。
この高いO3濃度で生成したCVD-SiO2膜は、吸湿性も少な
く良質で、かつ段差の角部でのカバレージも良好であ
る。
したがって、本発明の製造方法によれば、下地に熱SiO2
膜の領域が存在したとしてもこれに関係なく、膜全体と
して、表面の凹凸が少なく、カバレージが良好な信頼性
の高い絶縁膜が得られる。
〔実施例〕
次に図を参照しながら本発明の実施例について説明をす
る。
第１図は、本発明の実施例に係るTEOS-O3反応のCVD法を
説明する図であり、第２図は、本発明のCVD法に用いる
製造装置である。
第２図において、10a〜10bは流量計（MFC）、12a〜12d
はバルブであり、14は酸素（O2）をオゾン（O3）に変え
るオゾン発生器、16はほぼ40〜65℃の温度に設定される
TEOS溶液である。
また、16はチャンバ、18はヒータ、20はガス流出用ヘッ
ド、22はガス排出口、24a,24bは成膜の対象となるウエ
ハである。
SiO2膜を堆積するときには、第２図の製造装置におい
て、バルブ12a〜12dを開ける。これにより、オゾン発生
器14から出たO3ガスとキャリアガスN2を介して送出され
たTEOSガスがガス流出用ヘッド20からチャンバ16内に供
給され、ウエハ22a,22b上でTEOSガスがO3により分解さ
れて、該ウエハ表面にCVD-SiO2膜が堆積する。
なお、O3濃度を変えるときには、オゾン発生器14でのO2
‐O3変換量を調節したり、あるいは流量計MFC10a,バル
ブ12aまたは12bを調節することにより行う。
次に、本発明の実施例に係るCVD-SiO2膜の形成方法につ
いて、第１図を参照しながら説明する。
まず、同図（ａ）に示すように、Si基板26を熱処理して
ゲート絶縁膜用の熱SiO2膜28を形成し、次いでCVD法に
ポリSiを堆積したのち、パターニングしてゲート電極用
のポリSi膜30を形成する。
次に、第２図の製造装置により、CVD-SiO2を堆積する。
このとき、ヒータ18により基板温度を400℃に設定し、
まず、最初は、O3濃度を１％程度に設定して、同図
（ｂ）に示すように、CVD-SiO2膜32を堆積する。この膜
厚は、熱SiO2膜28を被覆する程度でよく、例えば1000Å
以下の薄いものでよい。
次いで、O3濃度を５％程度に上げて、同図（ｃ）に示す
ように、CVD-SiO2膜34を堆積する。この膜厚は、層間絶
縁膜として必要な厚さ、例えば6000Å程度の厚いものと
する。
このとき、O3濃度を高くしても、下地の熱SiO2膜28はCV
D-SiO2膜32（オゾン濃度１％）によって完全に被覆され
ているので、下地の熱SiO228の影響はほとんどなく、堆
積SiO2膜34（オゾン濃度５％）の表面には凹凸がほとん
ど現れない。
また、堆積SiO2膜34（オゾン濃度５％）は、ポリSi膜30
の段差の角部の堆積形状がフロー形状であってカバレー
ジが極めて良好で、かつ吸湿性が少ない良好な膜質をも
っている。
このように、本発明の実施例によれば、下地に熱SiO2膜
28を含む場合であっても、該下地の影響が現れないよう
にしているので、SiO2膜34（オゾン濃度５％）の良好な
膜質とカバレージ特性を生かしながら、表面を平坦にす
ることが可能となる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の製造方法によれば、下地
に熱SiO2膜を含む場合であっても、該下地の影響が現れ
ないように、最初の段階において、O3濃度の低いTEOS-O
3反応によるSiO2膜で熱SiO2膜を被覆し、次いで良好な
膜質とカバレージ特性をもったO3濃度の高いTEOS-O3反
応によるSiO2膜により、所定の膜厚の絶縁膜を形成して
いる。このため、下地が熱SiO2膜であっても、凹凸が少
なく、かつO3濃度の高いTEOS-O3反応によるSiO2膜の特
性を十分に生かした絶縁膜を形成することが可能とな
る。これにより、その上に形成される配線等のストレス
も少なく、信頼性の高い半導体装置の製造が可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施例に係る製造方法の説明図、 第２図は、本発明の製造方法に用いる製造装置、 第３図は、オゾン濃度に対する堆積SiO2膜の表面状態を
示す特性図、 第４図は、従来例の製造方法の説明図である。 （符号の説明） 2,26……Si基板、 4,28……熱SiO2膜、 6,30……ポリSi膜、 ８……CVD-SiO2膜、 10a,10b……流量計（MFC）、 12a〜12d……バルブ、 14……オゾン発生器、 16……チャンバ、 18……ヒータ、 20……ガス流出用ヘッド、 22……ガス排出口、 24a,24b……ウエハ、 32……CVD-SiO2膜（オゾン濃度１％）、 34……CVD-SiO2膜（オゾン濃度５％）。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１のO3濃度に設定して、TEOS-O3反応に
    よるCVD-SiO2膜を堆積し、次いで、前記第１のO3濃度よ
    りも高い第２のO3濃度に設定して、TEOS-O3反応によるC
    VD-SiO2膜を堆積することを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  2. 【請求項２】請求項１の第１のO3濃度はほぼ0.5〜２
    ％、第２のO3濃度はほぼ４〜７％であることを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
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