JPH07221175A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH07221175A JPH07221175A JP1048894A JP1048894A JPH07221175A JP H07221175 A JPH07221175 A JP H07221175A JP 1048894 A JP1048894 A JP 1048894A JP 1048894 A JP1048894 A JP 1048894A JP H07221175 A JPH07221175 A JP H07221175A
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- Japan
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- insulating film
- film
- semiconductor device
- manufacturing
- plasma cvd
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高信頼性かつ高性能のデバイス特性を有する
半導体装置を製造することができる半導体装置の製造方
法を提供する。 【構成】 半導体基板１上に、少なくとも無機シランお
よび酸化剤を用いてプラズマCVD 法またはECR プラズマ
CVD 法によりP-SiO 膜３を形成し、P-SiO 膜３上にパタ
ーニングされた配線１１を形成する。
半導体装置を製造することができる半導体装置の製造方
法を提供する。 【構成】 半導体基板１上に、少なくとも無機シランお
よび酸化剤を用いてプラズマCVD 法またはECR プラズマ
CVD 法によりP-SiO 膜３を形成し、P-SiO 膜３上にパタ
ーニングされた配線１１を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は絶縁膜を有する半導体装
置の製造方法、特に半導体基板と第１層金属配線との間
の１次絶縁膜，多層配線構造の順次の配線間の層間絶縁
膜または最終絶縁膜として作用する絶縁膜を化学気相成
長により形成する半導体装置の製造方法に関するもので
ある。
置の製造方法、特に半導体基板と第１層金属配線との間
の１次絶縁膜，多層配線構造の順次の配線間の層間絶縁
膜または最終絶縁膜として作用する絶縁膜を化学気相成
長により形成する半導体装置の製造方法に関するもので
ある。
【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
に伴って半導体基板表面の凸凹はますます激しくなり、
アスペクト比が大きくなり、この凸凹がデバイス製造上
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。
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
に伴って半導体基板表面の凸凹はますます激しくなり、
アスペクト比が大きくなり、この凸凹がデバイス製造上
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。
【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有するパター
ンに対する優れたステップカバレージを実現すること等
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 法等が従来から提案されている。
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有するパター
ンに対する優れたステップカバレージを実現すること等
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 法等が従来から提案されている。
【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,No7(1988),527〜532
頁に記載されている。有機シランとしてはTEOS(tetraet
hoxyorthosilicate),TMOS(tetramethoxyorthosilicat
e),OMCTS(octamethylcyclotetrasiloxane),HMDS(hexame
thyldisiloxane),TMCTS(tetramethylcyclotetrasiloxan
e),SOB(trimethylsilyl borate),DADBS(diacetoxydi-te
rtiary-butoxysilane),SOP(trimethylsilyl phosphate)
等が知られている。
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,No7(1988),527〜532
頁に記載されている。有機シランとしてはTEOS(tetraet
hoxyorthosilicate),TMOS(tetramethoxyorthosilicat
e),OMCTS(octamethylcyclotetrasiloxane),HMDS(hexame
thyldisiloxane),TMCTS(tetramethylcyclotetrasiloxan
e),SOB(trimethylsilyl borate),DADBS(diacetoxydi-te
rtiary-butoxysilane),SOP(trimethylsilyl phosphate)
等が知られている。
【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、カバレージ特性および平坦性と、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る。これは主に素
子外部からの水分などの侵入を防ぐためである。
においても、VLSIデバイスの高集積化、高密度化に伴
い、カバレージ特性および平坦性と、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る。これは主に素
子外部からの水分などの侵入を防ぐためである。
【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、下地の表面状態によっては絶縁膜の特
性が著しく低下するとともに段差間すなわち配線間の埋
め込み性が著しく悪化するという欠点がある。特にTEOS
およびオゾンを原料ガスとするCVD 法では、下地の形成
条件によっては形成される絶縁膜の密度が低下し、エッ
チレートが上昇し、またはリーク電流が増加するという
不都合が生じ、良好な絶縁特性が得られなくなるおそれ
がある。
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、下地の表面状態によっては絶縁膜の特
性が著しく低下するとともに段差間すなわち配線間の埋
め込み性が著しく悪化するという欠点がある。特にTEOS
およびオゾンを原料ガスとするCVD 法では、下地の形成
条件によっては形成される絶縁膜の密度が低下し、エッ
チレートが上昇し、またはリーク電流が増加するという
不都合が生じ、良好な絶縁特性が得られなくなるおそれ
がある。
【０００７】また従来の多層配線形成技術では、製造工
程が複雑かつ高コストとなり、さらに層間絶縁膜の耐水
性が悪いため、素子中の水分の半導体基板への侵入を完
全に防止することができず、その結果素子の電気特性お
よび信頼性が低下している。また、多層化、高集積化お
よび高密度化に伴い平坦性が悪くなる。
程が複雑かつ高コストとなり、さらに層間絶縁膜の耐水
性が悪いため、素子中の水分の半導体基板への侵入を完
全に防止することができず、その結果素子の電気特性お
よび信頼性が低下している。また、多層化、高集積化お
よび高密度化に伴い平坦性が悪くなる。
【０００８】本発明の目的は上述した従来の絶縁膜形成
方法の欠点を解消し、高信頼性かつ高性能のデバイス特
性を有する半導体装置を製造することができ、特にサブ
ミクロンデバイスの絶縁膜を形成するのに好適な半導体
装置の製造方法を提供することである。
方法の欠点を解消し、高信頼性かつ高性能のデバイス特
性を有する半導体装置を製造することができ、特にサブ
ミクロンデバイスの絶縁膜を形成するのに好適な半導体
装置の製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本願の第１の発明による
半導体装置の製造方法は、絶縁膜を有する半導体装置を
製造するに当たり、半導体基板上に、少なくとも無機シ
ランおよび酸化剤を用いてプラズマCVD 法またはECR(El
ectron Cyclotron Resonance) プラズマCVD 法により絶
縁膜を形成し、この絶縁膜上にパターニングされた配線
を形成することを特徴とするものである。
半導体装置の製造方法は、絶縁膜を有する半導体装置を
製造するに当たり、半導体基板上に、少なくとも無機シ
ランおよび酸化剤を用いてプラズマCVD 法またはECR(El
ectron Cyclotron Resonance) プラズマCVD 法により絶
縁膜を形成し、この絶縁膜上にパターニングされた配線
を形成することを特徴とするものである。
【００１０】また、本願の第２の発明による半導体装置
の製造方法は、多層配線構造の順次の配線間に形成され
た層間絶縁膜として作用する絶縁膜を有する半導体装置
を製造するに当たり、少なくとも無機シランおよび酸化
剤を用いてプラズマCVD 法またはECR プラズマCVD 法に
より前記絶縁膜を形成し、この絶縁膜上にパターニング
された配線を形成し、この配線の直上部のみに窒化膜を
形成し、前記絶縁膜および窒化膜表面を、有機化合物を
含む処理流体で処理し、前記絶縁膜上に選択的に、シラ
ン化合物を用いて常圧CVD 法により絶縁膜を形成するこ
とを特徴とするものである。
の製造方法は、多層配線構造の順次の配線間に形成され
た層間絶縁膜として作用する絶縁膜を有する半導体装置
を製造するに当たり、少なくとも無機シランおよび酸化
剤を用いてプラズマCVD 法またはECR プラズマCVD 法に
より前記絶縁膜を形成し、この絶縁膜上にパターニング
された配線を形成し、この配線の直上部のみに窒化膜を
形成し、前記絶縁膜および窒化膜表面を、有機化合物を
含む処理流体で処理し、前記絶縁膜上に選択的に、シラ
ン化合物を用いて常圧CVD 法により絶縁膜を形成するこ
とを特徴とするものである。
【００１１】上述した第２の発明で使用する処理流体に
含まれる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（OH基）：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（OH基）：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（OH基）：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およびその誘導体（OH
基）：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（CO基）：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（COC 基）：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（CO基）：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（CO基）：蟻酸、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（NO2 基）：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(NR:R=H) 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（CN基）：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(NR:R=アルキル基)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−ピロリジン、１−メチル、２−ピ
ロリジン 本発明においては、このような有機化合物の１種で下地
処理するかまたは２種以上の有機化合物で同時にもしく
は順次に処理することができる。なお本発明では、前記
有機化合物を炭素数５以下のアルコール類、特にエタノ
ールまたはメタノールとするのが好適である。また、有
機化合物の水溶液または有機溶媒溶液を処理流体として
用いることもできる。
含まれる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（OH基）：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（OH基）：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（OH基）：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およびその誘導体（OH
基）：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（CO基）：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（COC 基）：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（CO基）：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（CO基）：蟻酸、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（NO2 基）：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(NR:R=H) 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（CN基）：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(NR:R=アルキル基)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−ピロリジン、１−メチル、２−ピ
ロリジン 本発明においては、このような有機化合物の１種で下地
処理するかまたは２種以上の有機化合物で同時にもしく
は順次に処理することができる。なお本発明では、前記
有機化合物を炭素数５以下のアルコール類、特にエタノ
ールまたはメタノールとするのが好適である。また、有
機化合物の水溶液または有機溶媒溶液を処理流体として
用いることもできる。
【００１２】また処理流体による処理としては、前記有
機化合物もしくはその水溶液またはその有機溶媒溶液の
スピンコータによる塗布処理、または浸漬（ディップ）
処理、あるいは前記有機化合物もしくはその水溶液また
はその有機溶媒溶液の蒸気（ペーパー）による暴露処
理、スプレー処理、シャワー処理、カーテンフローコー
ト処理等を挙げることができる。
機化合物もしくはその水溶液またはその有機溶媒溶液の
スピンコータによる塗布処理、または浸漬（ディップ）
処理、あるいは前記有機化合物もしくはその水溶液また
はその有機溶媒溶液の蒸気（ペーパー）による暴露処
理、スプレー処理、シャワー処理、カーテンフローコー
ト処理等を挙げることができる。
【００１３】また、前記シラン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。 テトラアルコールキシシラン（オストケイ酸エステ
ル）：テトラメトキシシラン(TMOS)、テトラエトキシシ
ラン(TEOS)、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 シクロシキサン：オクタメチルシクロテトラシロキサン
(OMCTS) 、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(HMDS)、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その誘導体：トリメチルクロロ
シラン、トリエラルクロロシラン、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 さらに、シラン化合物としては、トリス（トリメチルシ
ロキシ）ボラン(SOB)、トリス（トリメチルシロキシ）
ホスホイル(SOP) 、ジアセトキシジ-tert-ブトキシシラ
ン(DADBS) 等も用いるとこができる。本発明において
は、上述したシラン化合物を単独で用いるかまたは２以
上のシラン化合物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定めればよい。なお
本発明では、前記シラン化合物をモノシランまたはTEOS
とするのが好適である。
うなものを用いることができる。 テトラアルコールキシシラン（オストケイ酸エステ
ル）：テトラメトキシシラン(TMOS)、テトラエトキシシ
ラン(TEOS)、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 シクロシキサン：オクタメチルシクロテトラシロキサン
(OMCTS) 、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(HMDS)、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その誘導体：トリメチルクロロ
シラン、トリエラルクロロシラン、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 さらに、シラン化合物としては、トリス（トリメチルシ
ロキシ）ボラン(SOB)、トリス（トリメチルシロキシ）
ホスホイル(SOP) 、ジアセトキシジ-tert-ブトキシシラ
ン(DADBS) 等も用いるとこができる。本発明において
は、上述したシラン化合物を単独で用いるかまたは２以
上のシラン化合物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定めればよい。なお
本発明では、前記シラン化合物をモノシランまたはTEOS
とするのが好適である。
【００１４】
【作用】本願の第１の発明による半導体装置の製造方法
では、配線を形成する前に耐透過水性の高いプラズマCV
D 絶縁膜またはECR プラズマCVD 絶縁膜を形成するの
で、層間絶縁膜の耐水性が良くなる。したがって、素子
中の水分の半導体基板へ水分が侵入することによって素
子の電気特性および信頼性が低下するおそれが少なくな
るので、素子の劣化を防ぐことができる。
では、配線を形成する前に耐透過水性の高いプラズマCV
D 絶縁膜またはECR プラズマCVD 絶縁膜を形成するの
で、層間絶縁膜の耐水性が良くなる。したがって、素子
中の水分の半導体基板へ水分が侵入することによって素
子の電気特性および信頼性が低下するおそれが少なくな
るので、素子の劣化を防ぐことができる。
【００１５】本願の第２の発明による半導体装置の製造
方法では、配線を形成する前に耐透過水性の高いプラズ
マCVD 絶縁膜またはECR プラズマCVD 絶縁膜を形成する
ので、層間絶縁膜の耐水性が良くなる。したがって、素
子中の水分の半導体基板へ水分が侵入することによって
素子の電気特性および信頼性が低下するおそれが少なく
なるので、素子の劣化を防ぐことができる。また、耐透
過水性の高いプラズマCVD 絶縁膜またはECR プラズマCV
D 絶縁膜上に、プラズマCVD 絶縁膜またはECRプラズマC
VD 絶縁膜とは表面ポテンシャルが異なる窒化膜を直上
部に形成した配線パターンを形成し、プラズマCVD 絶縁
膜またはECR プラズマCVD 絶縁膜と窒化膜との表面ポテ
ンシャルの違いを利用して、常圧CVD 絶縁膜をプラズマ
CVD 絶縁膜またはECR プラズマCVD 絶縁膜のみの上に選
択的に形成して層間絶縁膜をほぼ完全に平坦にすること
ができ、したがって素子の平坦性が改善することができ
る。
方法では、配線を形成する前に耐透過水性の高いプラズ
マCVD 絶縁膜またはECR プラズマCVD 絶縁膜を形成する
ので、層間絶縁膜の耐水性が良くなる。したがって、素
子中の水分の半導体基板へ水分が侵入することによって
素子の電気特性および信頼性が低下するおそれが少なく
なるので、素子の劣化を防ぐことができる。また、耐透
過水性の高いプラズマCVD 絶縁膜またはECR プラズマCV
D 絶縁膜上に、プラズマCVD 絶縁膜またはECRプラズマC
VD 絶縁膜とは表面ポテンシャルが異なる窒化膜を直上
部に形成した配線パターンを形成し、プラズマCVD 絶縁
膜またはECR プラズマCVD 絶縁膜と窒化膜との表面ポテ
ンシャルの違いを利用して、常圧CVD 絶縁膜をプラズマ
CVD 絶縁膜またはECR プラズマCVD 絶縁膜のみの上に選
択的に形成して層間絶縁膜をほぼ完全に平坦にすること
ができ、したがって素子の平坦性が改善することができ
る。
【００１６】このようにして形成された平坦な表面には
常圧CVD 絶縁膜表面とプラズマ窒化膜表面とが現れるこ
とになる。この平坦な表面上に、耐透過水性の高いプラ
ズマCVD 絶縁膜またはECR プラズマCVD 絶縁膜を更に形
成し、上記工程を繰り返すことにより多層配線およびこ
れらの配線の層間絶縁膜を形成することができ、多層配
線構造とすることができる。このようにして多層配線構
造を形成すると、従来より製造工程を簡略にすることが
でき、したがって製造コストを低減することができる。
常圧CVD 絶縁膜表面とプラズマ窒化膜表面とが現れるこ
とになる。この平坦な表面上に、耐透過水性の高いプラ
ズマCVD 絶縁膜またはECR プラズマCVD 絶縁膜を更に形
成し、上記工程を繰り返すことにより多層配線およびこ
れらの配線の層間絶縁膜を形成することができ、多層配
線構造とすることができる。このようにして多層配線構
造を形成すると、従来より製造工程を簡略にすることが
でき、したがって製造コストを低減することができる。
【００１７】また、プラズマCVD 絶縁膜またはECR プラ
ズマCVD 絶縁膜表面および窒化膜表面を、有機化合物を
含む処理流体で処理することによって段差間の埋め込み
性が良くなり、表面の平坦化を達成できることを確かめ
た。
ズマCVD 絶縁膜表面および窒化膜表面を、有機化合物を
含む処理流体で処理することによって段差間の埋め込み
性が良くなり、表面の平坦化を達成できることを確かめ
た。
【００１８】
【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、本発明による半導体装置の製造方
法によって得られる多層配線構造を有する半導体装置の
断面図である。半導体素子の領域が形成されている半導
体基板１上に、膜厚が6000ÅのBPSG膜２を形成し、850
℃で30分間N2中でリフローさせた後、６インチウェフ
ァ、８枚バッチ式装置を使用してプラズマ酸化膜として
P-SiO 膜３を形成する。P-SiO 膜３の形成条件は以下の
通りである。
て説明する。図１は、本発明による半導体装置の製造方
法によって得られる多層配線構造を有する半導体装置の
断面図である。半導体素子の領域が形成されている半導
体基板１上に、膜厚が6000ÅのBPSG膜２を形成し、850
℃で30分間N2中でリフローさせた後、６インチウェフ
ァ、８枚バッチ式装置を使用してプラズマ酸化膜として
P-SiO 膜３を形成する。P-SiO 膜３の形成条件は以下の
通りである。
【００１９】
【表１】 次に、BPSG膜２およびP-SiO 膜３にコンタクトホールを
形成してＷプラグ４および５を埋め込む。
形成してＷプラグ４および５を埋め込む。
【００２０】次に、膜厚がそれぞれ0.05μm 、0.05μm
、1 μm 、0.05μm のTi膜６、TiN膜７、Al膜８および
TiN 膜９をスパッタで順次形成し、さらにプラズマ酸化
膜として膜厚が300 ÅのP-SiN 膜１０を形成する。P-Si
N 膜１０の形成条件は以下の通りである。
、1 μm 、0.05μm のTi膜６、TiN膜７、Al膜８および
TiN 膜９をスパッタで順次形成し、さらにプラズマ酸化
膜として膜厚が300 ÅのP-SiN 膜１０を形成する。P-Si
N 膜１０の形成条件は以下の通りである。
【００２１】
【表２】 次に、ライン巾0.5 μm 、スペース巾0.5 μm でパター
ニング加工して第１配線１１を形成する。この際配線上
には、P-SiN 膜１０が少なくとも100 Å以上残っている
ようにする。
ニング加工して第１配線１１を形成する。この際配線上
には、P-SiN 膜１０が少なくとも100 Å以上残っている
ようにする。
【００２２】次に、P-SiO 膜３およびP-SiN 膜１０表面
をエタノールでスピンコート処理し、この処理に続いて
膜厚が1.2 μm の高濃度オゾン-TEOS ・NSG 膜１２を形
成する。高濃度オゾン-TEOS ・NSG 膜１２を形成するに
当たり、反応ガスとして最初にTEOSを12秒間供給し、次
にオゾンを供給する。オゾンの供給が開始されてから高
濃度オゾン-TEOS ・NSG 膜１２が形成される。なお、ス
ピンコート処理によりP-SiN 膜１０上に吸着したエタノ
ールによって、オゾンによる脱離を防ぐことができる。
高濃度オゾン-TEOS ・NSG 膜１２の形成条件は以下の通
りである。
をエタノールでスピンコート処理し、この処理に続いて
膜厚が1.2 μm の高濃度オゾン-TEOS ・NSG 膜１２を形
成する。高濃度オゾン-TEOS ・NSG 膜１２を形成するに
当たり、反応ガスとして最初にTEOSを12秒間供給し、次
にオゾンを供給する。オゾンの供給が開始されてから高
濃度オゾン-TEOS ・NSG 膜１２が形成される。なお、ス
ピンコート処理によりP-SiN 膜１０上に吸着したエタノ
ールによって、オゾンによる脱離を防ぐことができる。
高濃度オゾン-TEOS ・NSG 膜１２の形成条件は以下の通
りである。
【００２３】
【表３】 次に、プラズマ酸化膜として膜厚が0.6 μm のP-SiO 膜
１３を形成する。
１３を形成する。
【００２４】次に、P-SiO 膜１３にスルーホールを形成
してＷプラグ１４および１５を埋め込み、上記配線形成
工程と同様に第２配線１６を形成し、上記スピンコート
処理を行った後に高濃度オゾン-TEOS ・NSG 膜１７を形
成し、その後P-SiO 膜１８を形成する。次に、P-SiO 膜
１８にスルーホールを形成してＷプラグ１９および２０
を埋め込み、上記配線形成工程と同様に第３配線２１を
形成し、上記スピンコート処理を行った後に高濃度オゾ
ン-TEOS ・NSG 膜２２を形成する。最後に、第３配線２
１および高濃度オゾン-TEOS ・NSG 膜２２上に、パッシ
ベーション膜として膜厚が 1μm のプラズマSiN 膜２３
を形成する。
してＷプラグ１４および１５を埋め込み、上記配線形成
工程と同様に第２配線１６を形成し、上記スピンコート
処理を行った後に高濃度オゾン-TEOS ・NSG 膜１７を形
成し、その後P-SiO 膜１８を形成する。次に、P-SiO 膜
１８にスルーホールを形成してＷプラグ１９および２０
を埋め込み、上記配線形成工程と同様に第３配線２１を
形成し、上記スピンコート処理を行った後に高濃度オゾ
ン-TEOS ・NSG 膜２２を形成する。最後に、第３配線２
１および高濃度オゾン-TEOS ・NSG 膜２２上に、パッシ
ベーション膜として膜厚が 1μm のプラズマSiN 膜２３
を形成する。
【００２５】図２は、本発明による半導体装置の製造方
法によって得られる半導体装置と従来の半導体装置の製
造方法によって得られる半導体装置の相互コンダクタン
スの劣化寿命を示す図であり、半導体装置の信頼性を示
したものである。図において、縦軸に、初期の相互コン
ダクタンスｇm0に対する初期の相互コンダクタンスから
任意の時間までの相互コンダクタンス値の増加分Δｇm
の比をプロットし、横軸に時間（秒）をプロットしてい
る。直線Ａは、本発明による半導体装置の製造方法によ
って製造した半導体装置のΔｇm ／ｇm0を示すものであ
り、直線Ｂは、上述した実施例においてP-SiO 膜の代わ
りに従来の常圧CVD 絶縁膜を有する半導体装置のΔｇm
／ｇm0を示すものである。図２に示すように、本発明に
よる半導体装置の製造方法によって製造した半導体装置
のΔｇm ／ｇm0は従来のものよりも小さく、従来に比べ
て約10倍の劣化寿命の向上が得られた。上述したよう
に、本発明による半導体装置の製造方法によって製造し
た半導体装置は優れた電気特性および信頼性を示した。
法によって得られる半導体装置と従来の半導体装置の製
造方法によって得られる半導体装置の相互コンダクタン
スの劣化寿命を示す図であり、半導体装置の信頼性を示
したものである。図において、縦軸に、初期の相互コン
ダクタンスｇm0に対する初期の相互コンダクタンスから
任意の時間までの相互コンダクタンス値の増加分Δｇm
の比をプロットし、横軸に時間（秒）をプロットしてい
る。直線Ａは、本発明による半導体装置の製造方法によ
って製造した半導体装置のΔｇm ／ｇm0を示すものであ
り、直線Ｂは、上述した実施例においてP-SiO 膜の代わ
りに従来の常圧CVD 絶縁膜を有する半導体装置のΔｇm
／ｇm0を示すものである。図２に示すように、本発明に
よる半導体装置の製造方法によって製造した半導体装置
のΔｇm ／ｇm0は従来のものよりも小さく、従来に比べ
て約10倍の劣化寿命の向上が得られた。上述したよう
に、本発明による半導体装置の製造方法によって製造し
た半導体装置は優れた電気特性および信頼性を示した。
【００２６】
【発明の効果】上述したように本願の第１の発明による
半導体装置の製造方法によれば、配線を形成する前に耐
透過水性の高いプラズマCVD 絶縁膜またはECR プラズマ
CVD 絶縁膜を形成するので、層間絶縁膜の耐水性が良く
なる。したがって、素子中の水分の半導体基板へ水分が
侵入することによって素子の電気特性および信頼性が低
下するおそれが少なくなるので、素子の劣化を防ぐこと
ができ、高信頼性かつ高性能のデバイス特性を有する半
導体装置を製造することができる。
半導体装置の製造方法によれば、配線を形成する前に耐
透過水性の高いプラズマCVD 絶縁膜またはECR プラズマ
CVD 絶縁膜を形成するので、層間絶縁膜の耐水性が良く
なる。したがって、素子中の水分の半導体基板へ水分が
侵入することによって素子の電気特性および信頼性が低
下するおそれが少なくなるので、素子の劣化を防ぐこと
ができ、高信頼性かつ高性能のデバイス特性を有する半
導体装置を製造することができる。
【００２７】本願の第２の発明による半導体装置の製造
方法によれば、配線を形成する前に耐透過水性の高いプ
ラズマCVD 絶縁膜またはECR プラズマCVD 絶縁膜を形成
するので、層間絶縁膜の耐水性が良くなる。したがっ
て、素子中の水分の半導体基板へ水分が侵入することに
よって素子の電気特性および信頼性が低下するおそれが
少なくなるので、素子の劣化を防ぐことができ、高信頼
性かつ高性能のデバイス特性を有する半導体装置を製造
することができる。また、耐透過水性の高いプラズマCV
D 絶縁膜またはECR プラズマCVD 絶縁膜上に、プラズマ
CVD 絶縁膜またはECR プラズマCVD 絶縁膜とは表面ポテ
ンシャルが異なる窒化膜を直上部に形成した配線パター
ンを形成し、プラズマCVD 絶縁膜またはECR プラズマCV
D 絶縁膜と窒化膜との表面ポテンシャルの違いを利用し
て、選択的に常圧CVD 絶縁膜をプラズマCVD 絶縁膜また
はECR プラズマCVD 絶縁膜のみに形成して層間絶縁膜を
ほぼ完全に平坦にする。したがって素子の平坦性が良く
なる。また、プラズマCVD 絶縁膜またはECR プラズマCV
D 絶縁膜表面および窒化膜表面を、有機化合物を含む処
理流体で処理することによって段差間の埋め込み性が良
くなる。したがって、さらに高信頼性かつ高性能のデバ
イス特性を有する半導体装置を製造することができる。
方法によれば、配線を形成する前に耐透過水性の高いプ
ラズマCVD 絶縁膜またはECR プラズマCVD 絶縁膜を形成
するので、層間絶縁膜の耐水性が良くなる。したがっ
て、素子中の水分の半導体基板へ水分が侵入することに
よって素子の電気特性および信頼性が低下するおそれが
少なくなるので、素子の劣化を防ぐことができ、高信頼
性かつ高性能のデバイス特性を有する半導体装置を製造
することができる。また、耐透過水性の高いプラズマCV
D 絶縁膜またはECR プラズマCVD 絶縁膜上に、プラズマ
CVD 絶縁膜またはECR プラズマCVD 絶縁膜とは表面ポテ
ンシャルが異なる窒化膜を直上部に形成した配線パター
ンを形成し、プラズマCVD 絶縁膜またはECR プラズマCV
D 絶縁膜と窒化膜との表面ポテンシャルの違いを利用し
て、選択的に常圧CVD 絶縁膜をプラズマCVD 絶縁膜また
はECR プラズマCVD 絶縁膜のみに形成して層間絶縁膜を
ほぼ完全に平坦にする。したがって素子の平坦性が良く
なる。また、プラズマCVD 絶縁膜またはECR プラズマCV
D 絶縁膜表面および窒化膜表面を、有機化合物を含む処
理流体で処理することによって段差間の埋め込み性が良
くなる。したがって、さらに高信頼性かつ高性能のデバ
イス特性を有する半導体装置を製造することができる。
【００２８】このようにして形成された平坦表面は常圧
CVD 絶縁膜表面とプラズマ窒化膜表面とからなる。この
平坦表面上に、耐透過水性の高いプラズマCVD 絶縁膜ま
たはECR プラズマCVD 絶縁膜を更に形成し、上記工程を
繰り返すことにより多層配線およびこれらの配線の層間
絶縁膜を形成することができ、多層配線構造とすること
ができる。このようにして多層配線構造を形成すると、
従来より製造工程を簡略にすることができ、したがって
製造コストを低減することができる。また、プラズマCV
D 絶縁膜またはECR プラズマCVD 絶縁膜表面および窒化
膜表面を、有機化合物を含む処理流体で処理することに
よって段差間の埋め込み性が良くなることを確かめた。
このように、本願の第２の発明による半導体装置の製造
方法は、特にサブミクロンデバイスの絶縁膜を形成する
のに好適である。
CVD 絶縁膜表面とプラズマ窒化膜表面とからなる。この
平坦表面上に、耐透過水性の高いプラズマCVD 絶縁膜ま
たはECR プラズマCVD 絶縁膜を更に形成し、上記工程を
繰り返すことにより多層配線およびこれらの配線の層間
絶縁膜を形成することができ、多層配線構造とすること
ができる。このようにして多層配線構造を形成すると、
従来より製造工程を簡略にすることができ、したがって
製造コストを低減することができる。また、プラズマCV
D 絶縁膜またはECR プラズマCVD 絶縁膜表面および窒化
膜表面を、有機化合物を含む処理流体で処理することに
よって段差間の埋め込み性が良くなることを確かめた。
このように、本願の第２の発明による半導体装置の製造
方法は、特にサブミクロンデバイスの絶縁膜を形成する
のに好適である。
【図１】本発明による半導体装置の製造方法によって得
られる半導体装置の断面図である。
られる半導体装置の断面図である。
【図２】本発明による半導体装置の製造方法によって得
られる半導体素子と従来の半導体装置の製造方法によっ
て得られる半導体素子の相互コンダクタンスｇm の劣化
寿命を示す図である。
られる半導体素子と従来の半導体装置の製造方法によっ
て得られる半導体素子の相互コンダクタンスｇm の劣化
寿命を示す図である。
１ 半導体基板 ２ BPSG膜 ３ P-SiO 膜 ４，５，１４，１５，１９，２０ Ｗプラグ ６ Ti膜 ７，９ TiN 膜 ８ Al膜 １０ P-SiN 膜 １１ 第１配線 １２，１７，２２ 高濃度オゾン-TEOS ・NSG 膜 １３，１８ P-SiO 膜 １６ 第２配線 ２３ プラズマSiN 膜
Claims (4)
- 【請求項１】 絶縁膜を有する半導体装置を製造するに
当たり、少なくとも無機シランおよび酸化剤を用いてプ
ラズマCVD 法またはECR プラズマCVD 法により前記絶縁
膜を形成し、この絶縁膜上にパターニングされた配線を
形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 多層配線構造の順次の配線間に形成され
た層間絶縁膜として作用する絶縁膜を有する半導体装置
を製造するに当たり、少なくとも無機シランおよび酸化
剤を用いてプラズマCVD 法またはECR プラズマCVD 法に
より前記絶縁膜を形成し、この絶縁膜上にパターニング
された配線を形成し、この配線の直上部のみに窒化膜を
形成し、前記絶縁膜および窒化膜表面を、有機化合物を
含む処理流体で処理した後、前記絶縁膜上に選択的に、
シラン化合物を用いて常圧CVD法により絶縁膜を形成す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記有機化合物を炭素数５以下のアルコ
ール類とすることを特徴とする請求項２記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項４】 前記シラン化合物をモノシランまたはTE
OSとすることを特徴とする請求項２記載の半導体装置の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1048894A JPH07221175A (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1048894A JPH07221175A (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07221175A true JPH07221175A (ja) | 1995-08-18 |
Family
ID=11751567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1048894A Pending JPH07221175A (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07221175A (ja) |
-
1994
- 1994-02-01 JP JP1048894A patent/JPH07221175A/ja active Pending
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