JPH07288251A - 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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- JPH07288251A JPH07288251A JP8029694A JP8029694A JPH07288251A JP H07288251 A JPH07288251 A JP H07288251A JP 8029694 A JP8029694 A JP 8029694A JP 8029694 A JP8029694 A JP 8029694A JP H07288251 A JPH07288251 A JP H07288251A
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- gas
- insulating film
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 有機シラン系ガスによるＣＶＤ法により、残
留水酸基や有機成分が低減され、セルフフロー特性に優
れた酸化シリコン系絶縁膜を有する半導体装置の製造方
法を提供する。 【構成】 配線層２により段差が形成された被処理基板
上に、酸化剤として過酸化水素を用いて平坦化層間絶縁
膜４を形成する。原料ガスにＮＨ3 等の塩基性ガスを添
加してもよい。 【効果】 酸化・脱水反応の促進および中間重合体の制
御により、膜質の優れた平坦化層間絶縁膜の形成が可能
となる。塩基性ガスの触媒作用により、この効果は一層
徹底される。
留水酸基や有機成分が低減され、セルフフロー特性に優
れた酸化シリコン系絶縁膜を有する半導体装置の製造方
法を提供する。 【構成】 配線層２により段差が形成された被処理基板
上に、酸化剤として過酸化水素を用いて平坦化層間絶縁
膜４を形成する。原料ガスにＮＨ3 等の塩基性ガスを添
加してもよい。 【効果】 酸化・脱水反応の促進および中間重合体の制
御により、膜質の優れた平坦化層間絶縁膜の形成が可能
となる。塩基性ガスの触媒作用により、この効果は一層
徹底される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、更に詳しくは段差や凹部を有する下地上に形成し
て平坦な表面を得ることができるとともに、膜質に優れ
た酸化シリコン系絶縁膜を形成する工程を含む半導体装
置の製造方法に関する。
関し、更に詳しくは段差や凹部を有する下地上に形成し
て平坦な表面を得ることができるとともに、膜質に優れ
た酸化シリコン系絶縁膜を形成する工程を含む半導体装
置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置の高集積化が進展
し、そのデザインルールがサブハーフミクロンからクォ
ータミクロンのレベルへと微細化されるに伴い、内部配
線のパターン幅も縮小されつつある。一方配線抵抗を低
いレベルに保ち信号伝播の遅延や各種マイグレーション
を防止するには配線の断面積を確保する必要がある。す
なわち配線の高さはある程度必要であることから、配線
のアスペクト比は増加の傾向にある。
し、そのデザインルールがサブハーフミクロンからクォ
ータミクロンのレベルへと微細化されるに伴い、内部配
線のパターン幅も縮小されつつある。一方配線抵抗を低
いレベルに保ち信号伝播の遅延や各種マイグレーション
を防止するには配線の断面積を確保する必要がある。す
なわち配線の高さはある程度必要であることから、配線
のアスペクト比は増加の傾向にある。
【０００３】かかる微細配線を多層配線として用いる場
合には、下層配線により形成された段差や凹部上に平坦
化層間絶縁膜を形成してフラットな表面を確保し、この
上に上層配線を形成するプロセスを繰り返すことが必要
となる。このため平坦性と膜質にすぐれた層間絶縁膜の
形成方法が高集積度半導体装置のキープロセスの１つと
なっている。
合には、下層配線により形成された段差や凹部上に平坦
化層間絶縁膜を形成してフラットな表面を確保し、この
上に上層配線を形成するプロセスを繰り返すことが必要
となる。このため平坦性と膜質にすぐれた層間絶縁膜の
形成方法が高集積度半導体装置のキープロセスの１つと
なっている。
【０００４】従来より各種の平坦化層間絶縁膜の形成方
法が開発されており、例えば月間セミコンダクター・ワ
ールド誌（プレスジャーナル社刊）１９８９年１１月号
８１ページにはこれら形成方法の総説が掲載されてい
る。このうち、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｏｒ
ｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ、あるいは Ｔｅｔｒａｅｔｈ
ｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）等の有機シランガスと、Ｏ2 ま
たはＯ3 とを原料ガスとしたＣＶＤ法による酸化シリコ
ン系の絶縁膜は、成膜時に下地段差を吸収して良好なス
テップカバリッジを得ることができるいわゆるセルフフ
ロープロセスとして注目されている。中でもプラズマＣ
ＶＤによれば、４００℃程度迄反応温度を下げられるこ
とから、Ａｌ系金属配線上の層間絶縁膜としての利用も
可能となりつつある。
法が開発されており、例えば月間セミコンダクター・ワ
ールド誌（プレスジャーナル社刊）１９８９年１１月号
８１ページにはこれら形成方法の総説が掲載されてい
る。このうち、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｏｒ
ｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ、あるいは Ｔｅｔｒａｅｔｈ
ｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）等の有機シランガスと、Ｏ2 ま
たはＯ3 とを原料ガスとしたＣＶＤ法による酸化シリコ
ン系の絶縁膜は、成膜時に下地段差を吸収して良好なス
テップカバリッジを得ることができるいわゆるセルフフ
ロープロセスとして注目されている。中でもプラズマＣ
ＶＤによれば、４００℃程度迄反応温度を下げられるこ
とから、Ａｌ系金属配線上の層間絶縁膜としての利用も
可能となりつつある。
【０００５】このＴＥＯＳを原料ガスとするプラズマＣ
ＶＤ層間絶縁膜のステップカバリッジの更なる改良プロ
セスとして、気体のＨ2 Ｏ（水蒸気）を酸化剤として用
いる方法が第３８回応用物理学関係連合講演会（１９９
１年春期年会）講演予稿集ｐ６３２、講演番号２９ｐ−
Ｖ−８及び２９ｐ−Ｖ−９に提案されている。これはＨ
2 ＯとＴＥＯＳが気相中で中間重合体をつくり、これが
下地の配線材料やＳｉ基板、ＳｉＯ2 等の絶縁膜の表面
に優先的に吸着し、この吸着面でさらに縮重合反応を起
こしてＳｉＯ2 が形成される表面反応およびその繰り返
しを利用することにより、下地表面の依存性なくステッ
プカバリッジの向上を図るものである。
ＶＤ層間絶縁膜のステップカバリッジの更なる改良プロ
セスとして、気体のＨ2 Ｏ（水蒸気）を酸化剤として用
いる方法が第３８回応用物理学関係連合講演会（１９９
１年春期年会）講演予稿集ｐ６３２、講演番号２９ｐ−
Ｖ−８及び２９ｐ−Ｖ−９に提案されている。これはＨ
2 ＯとＴＥＯＳが気相中で中間重合体をつくり、これが
下地の配線材料やＳｉ基板、ＳｉＯ2 等の絶縁膜の表面
に優先的に吸着し、この吸着面でさらに縮重合反応を起
こしてＳｉＯ2 が形成される表面反応およびその繰り返
しを利用することにより、下地表面の依存性なくステッ
プカバリッジの向上を図るものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらＨ2 Ｏは
酸化作用が弱く、形成された層間絶縁膜や中間重合体中
に水酸基や有機成分が多く残留する。このため層間絶縁
膜中からのガス脱離やこれに起因する膜の収縮やクラッ
クの発生、耐圧の低下、さらにはＡｌ系金属配線を使用
した場合のアフターコロージョン発生の問題等が残る。
酸化作用が弱く、形成された層間絶縁膜や中間重合体中
に水酸基や有機成分が多く残留する。このため層間絶縁
膜中からのガス脱離やこれに起因する膜の収縮やクラッ
クの発生、耐圧の低下、さらにはＡｌ系金属配線を使用
した場合のアフターコロージョン発生の問題等が残る。
【０００７】そこで本願出願人は先に出願した特願平５
−０２２１９７号明細書において、原料ガス中に反応触
媒として塩基性ガスを添加することにより、脱水縮合の
反応速度を飛躍的に高める方法を提案した。このプロセ
スにより、膜中の水酸基を減少するとともに、セルフフ
ロー形状に優れた分子量の大きい反応生成物を得てステ
ップカバリッジを向上することが可能となった。
−０２２１９７号明細書において、原料ガス中に反応触
媒として塩基性ガスを添加することにより、脱水縮合の
反応速度を飛躍的に高める方法を提案した。このプロセ
スにより、膜中の水酸基を減少するとともに、セルフフ
ロー形状に優れた分子量の大きい反応生成物を得てステ
ップカバリッジを向上することが可能となった。
【０００８】本発明の課題は上記従来技術を更に改良
し、原料ガス中の酸化剤を最適化することにより一層の
低温反応においても膜中の水酸基や有機物が低減され、
しかもセルフフロー特性に優れた平坦面を持つ酸化シリ
コン系絶縁膜を有する半導体装置の製造方法を提供する
ことである。
し、原料ガス中の酸化剤を最適化することにより一層の
低温反応においても膜中の水酸基や有機物が低減され、
しかもセルフフロー特性に優れた平坦面を持つ酸化シリ
コン系絶縁膜を有する半導体装置の製造方法を提供する
ことである。
【０００９】本発明の他の課題は成膜後のガス脱離やこ
れに伴う膜の収縮やクラックの発生、耐圧の低下がな
く、さらにはＡｌ系金属配線を用いた場合にあってもア
フターコロージョン発生の虞れのない、信頼性に優れた
酸化シリコン系絶縁膜を有する半導体装置の製造方法を
提供することである。本発明の上記以外の課題は、本願
明細書および添付図面の説明により明らかにされる。
れに伴う膜の収縮やクラックの発生、耐圧の低下がな
く、さらにはＡｌ系金属配線を用いた場合にあってもア
フターコロージョン発生の虞れのない、信頼性に優れた
酸化シリコン系絶縁膜を有する半導体装置の製造方法を
提供することである。本発明の上記以外の課題は、本願
明細書および添付図面の説明により明らかにされる。
【００１０】
【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、上記の課題を解決するために提案するもので
あり、有機シラン系ガスと過酸化水素ガスとを主体とす
る原料ガスを用いたＣＶＤ法により、酸化シリコン系絶
縁膜を形成する工程を具備してなるものである。
造方法は、上記の課題を解決するために提案するもので
あり、有機シラン系ガスと過酸化水素ガスとを主体とす
る原料ガスを用いたＣＶＤ法により、酸化シリコン系絶
縁膜を形成する工程を具備してなるものである。
【００１１】この有機シラン系ガスと過酸化水素ガスと
を主体とする原料ガスは、ＣＶＤチャンバの加熱領域外
で予め混合しておくことが望ましい。
を主体とする原料ガスは、ＣＶＤチャンバの加熱領域外
で予め混合しておくことが望ましい。
【００１２】また本発明の半導体装置の製造方法は、上
記の原料ガスに更に塩基性ガスを添加するものである。
塩基性ガスとしては、ＮＨ3 、Ｎ2 Ｈ4 、Ｎ2 Ｈ4 誘導
体およびアルキルアミン等を例示することができる。
記の原料ガスに更に塩基性ガスを添加するものである。
塩基性ガスとしては、ＮＨ3 、Ｎ2 Ｈ4 、Ｎ2 Ｈ4 誘導
体およびアルキルアミン等を例示することができる。
【００１３】
【作用】本発明のポイントは、有機シラン系ガスを用い
たＣＶＤ法により酸化シリコン系絶縁膜を形成する際
に、酸化剤として過酸化水素ガスを主体に用いる点にあ
る。過酸化水素ガスは、熱やプラズマ励起等の手段によ
りあるレベル以上のエネルギを受けると速やかに分解し
てＨ2 ＯとＯとになる。すなわちＯ2 やＯ3 と比較し
て、より強い酸化作用を発揮する。このためＴＥＯＳを
始めとする有機シラン系ガスと過酸化水素ガスとを反応
させることにより、酸化反応を強力に促進し中間重合体
ないしは酸化シリコン系膜中に存在する水酸基を水の形
で、また有機成分をＣＯないしＣＯ2 の形で除去する。
この結果、形成された層間絶縁膜中の水酸基や有機不純
物が低減する。
たＣＶＤ法により酸化シリコン系絶縁膜を形成する際
に、酸化剤として過酸化水素ガスを主体に用いる点にあ
る。過酸化水素ガスは、熱やプラズマ励起等の手段によ
りあるレベル以上のエネルギを受けると速やかに分解し
てＨ2 ＯとＯとになる。すなわちＯ2 やＯ3 と比較し
て、より強い酸化作用を発揮する。このためＴＥＯＳを
始めとする有機シラン系ガスと過酸化水素ガスとを反応
させることにより、酸化反応を強力に促進し中間重合体
ないしは酸化シリコン系膜中に存在する水酸基を水の形
で、また有機成分をＣＯないしＣＯ2 の形で除去する。
この結果、形成された層間絶縁膜中の水酸基や有機不純
物が低減する。
【００１４】有機シラン系ガスと過酸化水素ガスを主体
とした原料ガスは、ＣＶＤチャンバ内へ導入するに際
し、室温近傍等の低温領域において予め混合しておき、
この混合ガスを加熱された被処理基板に向け供給するこ
とが望ましい。これは、ＴＥＯＳすなわち（ＲＯ）4 −
Ｓｉを予め低温領域において気相重合させ、２量体であ
る（ＲＯ）3 −Ｓｉ−（ＲＯ）3 や３量体さらに高次の
重合体を形成しておき、これら中間重合体を加熱された
被処理基板に供給することにより、基板上での表面反応
を制御するためである。なおＲＯ−はアルコキシ基、Ｔ
ＥＯＳの場合にはエトキシ基を示すものとする。
とした原料ガスは、ＣＶＤチャンバ内へ導入するに際
し、室温近傍等の低温領域において予め混合しておき、
この混合ガスを加熱された被処理基板に向け供給するこ
とが望ましい。これは、ＴＥＯＳすなわち（ＲＯ）4 −
Ｓｉを予め低温領域において気相重合させ、２量体であ
る（ＲＯ）3 −Ｓｉ−（ＲＯ）3 や３量体さらに高次の
重合体を形成しておき、これら中間重合体を加熱された
被処理基板に供給することにより、基板上での表面反応
を制御するためである。なおＲＯ−はアルコキシ基、Ｔ
ＥＯＳの場合にはエトキシ基を示すものとする。
【００１５】ＴＥＯＳを気相重合させ中間生成物の構造
を制御することにより、１部のアルキル基Ｒ−やアルコ
キシ基ＲＯ−をＣＯ2 やＨ2 Ｏの形で酸化除去しておく
ことにより、被処理基板上での表面反応はスムーズに進
行することとなり、（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−）n のシロキ
サンネットワークがより完全なものとなる。このような
概念は先に引例したＨ2 Ｏを酸化剤とするプロセスでも
見られるが、酸化作用の弱さから効果は薄いものであっ
た。本発明はこの効果を酸化剤の最適化により徹底させ
たものである。このため膜中の水酸基や有機成分が低減
することと同時に、分子量の大きな中間生成物が被処理
基板上でマイグレートするためセルフフロー形状にすぐ
れた酸化シリコン系絶縁膜が形成されるのである。
を制御することにより、１部のアルキル基Ｒ−やアルコ
キシ基ＲＯ−をＣＯ2 やＨ2 Ｏの形で酸化除去しておく
ことにより、被処理基板上での表面反応はスムーズに進
行することとなり、（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−）n のシロキ
サンネットワークがより完全なものとなる。このような
概念は先に引例したＨ2 Ｏを酸化剤とするプロセスでも
見られるが、酸化作用の弱さから効果は薄いものであっ
た。本発明はこの効果を酸化剤の最適化により徹底させ
たものである。このため膜中の水酸基や有機成分が低減
することと同時に、分子量の大きな中間生成物が被処理
基板上でマイグレートするためセルフフロー形状にすぐ
れた酸化シリコン系絶縁膜が形成されるのである。
【００１６】本発明は以上のような反応機構を基本的な
技術思想としているが、さらに一層の効果の徹底を図る
ため、原料ガスに塩基性ガスを添加する方法を提案す
る。ＮＨ3 をはじめとする塩基性ガスは触媒的に作用
し、有機シラン系ガスの脱水縮合反応速度を高める効果
を奏する。このため膜中の水酸基や有機成分の低減やセ
ルフフロー形状の向上はさらに一層徹底されたものとな
るのである。
技術思想としているが、さらに一層の効果の徹底を図る
ため、原料ガスに塩基性ガスを添加する方法を提案す
る。ＮＨ3 をはじめとする塩基性ガスは触媒的に作用
し、有機シラン系ガスの脱水縮合反応速度を高める効果
を奏する。このため膜中の水酸基や有機成分の低減やセ
ルフフロー形状の向上はさらに一層徹底されたものとな
るのである。
【００１７】なお、本発明に類似の先願として、Ｏ3 ／
ＴＥＯＳ系の原料ガスに微量のＯ2、Ｈ2 Ｏ2 、Ｈｅ、
ＡｒおよびＮ2 の内のいずれかを添加する２段階形成法
が特開平４−２１３８２９号公報に開示されている。こ
れは、低デポジションレート高ステップカバリッジの第
１のＣＶＤと、高デポジションレートの第２のＣＶＤと
を組み合わせ、トータルとしてのスループットを向上す
るものであり、本願発明の構成、目的とも別種のもので
ある。
ＴＥＯＳ系の原料ガスに微量のＯ2、Ｈ2 Ｏ2 、Ｈｅ、
ＡｒおよびＮ2 の内のいずれかを添加する２段階形成法
が特開平４−２１３８２９号公報に開示されている。こ
れは、低デポジションレート高ステップカバリッジの第
１のＣＶＤと、高デポジションレートの第２のＣＶＤと
を組み合わせ、トータルとしてのスループットを向上す
るものであり、本願発明の構成、目的とも別種のもので
ある。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき図面を参
照しながら説明する。始めに本発明の実施例で用いる枚
葉式プラズマＣＶＤ装置の構成例につき、図２に示す概
略断面図を参照して説明する。
照しながら説明する。始めに本発明の実施例で用いる枚
葉式プラズマＣＶＤ装置の構成例につき、図２に示す概
略断面図を参照して説明する。
【００１９】被処理基板１１はヒータ１３を内蔵する接
地電位の基板ステージ１２上にセッティングする。ガス
導入孔１６に導入する原料ガスはガス拡散板１５で拡散
され、被処理基板に対向して多孔板状のガス吹き出し孔
を有するガスシャワーヘッド１４を経由して被処理基板
１１表面に均一に噴出する。１７は被処理基板の外周上
に配設したガスリングであり、必要に応じて塩基性ガス
を添加するものである。１８は図示しない真空ポンプに
接続したガス排出孔、１９は上部電極を兼ねるガスシャ
ワーヘッドにＲＦパワーを供給するＲＦ電源である。
地電位の基板ステージ１２上にセッティングする。ガス
導入孔１６に導入する原料ガスはガス拡散板１５で拡散
され、被処理基板に対向して多孔板状のガス吹き出し孔
を有するガスシャワーヘッド１４を経由して被処理基板
１１表面に均一に噴出する。１７は被処理基板の外周上
に配設したガスリングであり、必要に応じて塩基性ガス
を添加するものである。１８は図示しない真空ポンプに
接続したガス排出孔、１９は上部電極を兼ねるガスシャ
ワーヘッドにＲＦパワーを供給するＲＦ電源である。
【００２０】実施例１ 本実施例は、原料ガスとしてＴＥＯＳとＨ2 Ｏ2 を用い
てプラズマＣＶＤにより酸化シリコン系絶縁膜を形成し
た例であり、これを図１（ａ）〜（ｄ）を参照して説明
する。
てプラズマＣＶＤにより酸化シリコン系絶縁膜を形成し
た例であり、これを図１（ａ）〜（ｄ）を参照して説明
する。
【００２１】まず図示しないＳｉ等の半導体基板上の層
間絶縁膜１上に例えばＡｌ系金属からなる配線層を形成
し、これを被処理基板とする。図１（ａ）に示すこの被
処理基板は幅の異なる複数の段差凹部を有すので、次工
程で上層配線を形成する場合には平坦化層間絶縁膜を形
成する必要がある。なお図１（ａ）では幅０．５μｍ以
下の狭い段差凹部のみを示すが、被処理基板上にはこの
他に図示しない例えば幅１μｍ以上の広い段差凹部も形
成されている。
間絶縁膜１上に例えばＡｌ系金属からなる配線層を形成
し、これを被処理基板とする。図１（ａ）に示すこの被
処理基板は幅の異なる複数の段差凹部を有すので、次工
程で上層配線を形成する場合には平坦化層間絶縁膜を形
成する必要がある。なお図１（ａ）では幅０．５μｍ以
下の狭い段差凹部のみを示すが、被処理基板上にはこの
他に図示しない例えば幅１μｍ以上の広い段差凹部も形
成されている。
【００２２】次にＳｉＨ4 とＮ2 Ｏをソースガスとした
通常のプラズマＣＶＤにより薄い下層絶縁膜３を形成す
る。下層絶縁膜３はソースガスの特性によりコンフォー
マルに堆積し、平坦化の効果はない。なお下層絶縁膜３
は次工程で堆積する平坦化層間絶縁膜の膜質を補完する
ために形成するが、必要がなければ成膜を省略してもよ
い。
通常のプラズマＣＶＤにより薄い下層絶縁膜３を形成す
る。下層絶縁膜３はソースガスの特性によりコンフォー
マルに堆積し、平坦化の効果はない。なお下層絶縁膜３
は次工程で堆積する平坦化層間絶縁膜の膜質を補完する
ために形成するが、必要がなければ成膜を省略してもよ
い。
【００２３】続けて本実施例の要部である平坦化層間絶
縁膜のプラズマＣＶＤを次の条件により行う。 ＴＥＯＳ ５００ ｓｃｃｍ Ｈ2 Ｏ2 ５０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １３３０ Ｐａ ＲＦパワー ３００ Ｗ（１３．５６ＭＨ
ｚ） 基板温度 １００ ℃ 無水Ｈ2 Ｏ2 の沸点は１５０．２℃であるので、ＴＥＯ
Ｓと同様Ｈｅ等のキャリアガスでバブリングしてＣＶＤ
チャンバに供給する。Ｈ2 Ｏ2 容器を加熱して気化さ
せ、キャリアガスレスで導入してもよい。Ｈ2 Ｏ2 水溶
液をバブリングして供給することも可能であるが、この
場合には水蒸気も同時に導入されることになる。ＴＥＯ
ＳおよびＨ2 Ｏ2 は予め加熱領域外で混合ガスとした後
ガス導入孔１６に供給する。混合後、加熱された被処理
基板１１に到達する迄の所要時間により中間重合体の構
造を制御できるので、最良の膜質とセルフフロー形状が
得られるように、装置ファクターや配管温度等を勘案し
て導入配管系でのガス合流点を設定する。上記プラズマ
ＣＶＤ条件により、図１（ｃ）に示すように酸化シリコ
ン系絶縁膜からなる平坦化層間絶縁膜４が形成される。
なお、酸化シリコン系絶縁膜は０．５μｍ以下の微細な
段差凹部はもとより、広い段差凹部も均一に、しかも下
地依存性なく平坦に埋め込まれた。
縁膜のプラズマＣＶＤを次の条件により行う。 ＴＥＯＳ ５００ ｓｃｃｍ Ｈ2 Ｏ2 ５０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １３３０ Ｐａ ＲＦパワー ３００ Ｗ（１３．５６ＭＨ
ｚ） 基板温度 １００ ℃ 無水Ｈ2 Ｏ2 の沸点は１５０．２℃であるので、ＴＥＯ
Ｓと同様Ｈｅ等のキャリアガスでバブリングしてＣＶＤ
チャンバに供給する。Ｈ2 Ｏ2 容器を加熱して気化さ
せ、キャリアガスレスで導入してもよい。Ｈ2 Ｏ2 水溶
液をバブリングして供給することも可能であるが、この
場合には水蒸気も同時に導入されることになる。ＴＥＯ
ＳおよびＨ2 Ｏ2 は予め加熱領域外で混合ガスとした後
ガス導入孔１６に供給する。混合後、加熱された被処理
基板１１に到達する迄の所要時間により中間重合体の構
造を制御できるので、最良の膜質とセルフフロー形状が
得られるように、装置ファクターや配管温度等を勘案し
て導入配管系でのガス合流点を設定する。上記プラズマ
ＣＶＤ条件により、図１（ｃ）に示すように酸化シリコ
ン系絶縁膜からなる平坦化層間絶縁膜４が形成される。
なお、酸化シリコン系絶縁膜は０．５μｍ以下の微細な
段差凹部はもとより、広い段差凹部も均一に、しかも下
地依存性なく平坦に埋め込まれた。
【００２４】次にＳｉＨ4 とＮ2 Ｏをソースガスとした
通常のプラズマＣＶＤにより上層絶縁膜５を形成する。
なお上層絶縁膜５も平坦化層間絶縁膜４の膜質を補完す
るために形成するが、必要がなければ成膜を省略しても
よい。
通常のプラズマＣＶＤにより上層絶縁膜５を形成する。
なお上層絶縁膜５も平坦化層間絶縁膜４の膜質を補完す
るために形成するが、必要がなければ成膜を省略しても
よい。
【００２５】本実施例によれば、酸化剤としてＨ2 Ｏ2
を用いることにより１００℃の低温形成にもかかわら
ず、残留有機物と水酸基の含有量の少ない、平坦性に優
れた酸化シリコン系絶縁膜の形成が可能となる。
を用いることにより１００℃の低温形成にもかかわら
ず、残留有機物と水酸基の含有量の少ない、平坦性に優
れた酸化シリコン系絶縁膜の形成が可能となる。
【００２６】実施例２ 本実施例はＴＥＯＳとＨ2 Ｏ2 とを主体とする原料ガス
に、さらに塩基性ガスを添加した例であり、これを同じ
く図１（ａ）〜（ｄ）および図２を参照して説明する。
に、さらに塩基性ガスを添加した例であり、これを同じ
く図１（ａ）〜（ｄ）および図２を参照して説明する。
【００２７】図１（ａ）に示す被処理基板および図１
（ｂ）に示す下層絶縁膜３形成工程は実施例１と同じで
あるので重複する説明を省略する。続けて本実施例の要
部である平坦化層間絶縁膜のプラズマＣＶＤを次の条件
により行う。 ＴＥＯＳ ５００ ｓｃｃｍ Ｈ2 Ｏ2 ５０ ｓｃｃｍ ＮＨ3 １００ ｓｃｃｍ ガス圧力 １３３０ Ｐａ ＲＦパワー ３００ Ｗ（１３．５６ＭＨ
ｚ） 基板温度 １００ ℃ 本実施例では、塩基性ガスとしてＮＨ3 を用い、これを
図２のガスリング１７から直接被処理基板１１に向けて
供給した。上記プラズマＣＶＤ条件により、図１（ｃ）
に示すように酸化シリコン系絶縁膜である平坦化層間絶
縁膜４が形成される。この後の工程は実施例１と同じで
あるので説明を省略する。
（ｂ）に示す下層絶縁膜３形成工程は実施例１と同じで
あるので重複する説明を省略する。続けて本実施例の要
部である平坦化層間絶縁膜のプラズマＣＶＤを次の条件
により行う。 ＴＥＯＳ ５００ ｓｃｃｍ Ｈ2 Ｏ2 ５０ ｓｃｃｍ ＮＨ3 １００ ｓｃｃｍ ガス圧力 １３３０ Ｐａ ＲＦパワー ３００ Ｗ（１３．５６ＭＨ
ｚ） 基板温度 １００ ℃ 本実施例では、塩基性ガスとしてＮＨ3 を用い、これを
図２のガスリング１７から直接被処理基板１１に向けて
供給した。上記プラズマＣＶＤ条件により、図１（ｃ）
に示すように酸化シリコン系絶縁膜である平坦化層間絶
縁膜４が形成される。この後の工程は実施例１と同じで
あるので説明を省略する。
【００２８】本実施例によれば、ＮＨ3 が脱水重合反応
と酸化反応の触媒として作用し、有機シラン系ガスの脱
水縮合反応速度を高めることが可能である。このため膜
中の水酸基や有機成分が低減や平坦化形状の向上はさら
に一層徹底されたものとなる。
と酸化反応の触媒として作用し、有機シラン系ガスの脱
水縮合反応速度を高めることが可能である。このため膜
中の水酸基や有機成分が低減や平坦化形状の向上はさら
に一層徹底されたものとなる。
【００２９】本実施例ではＮＨ3 ガスをガスリング１７
から被処理基板１１に向け直接供給したが、ＴＥＯＳと
Ｈ2 Ｏ2 とを主体とする原料ガスに混合し、ガス導入孔
１６からガスシャワーヘッド１４を経由して被処理基板
に供給してもよい。この場合には、中間生成物の重合度
が過度になり粒子状の生成物が発生する虞れがあるので
注意を要する。一例として６インチ径の被処理基板１の
平坦部において２００ｎｍの酸化シリコン系絶縁膜４を
形成した場合、酸化シリコン系絶縁膜４表面の０．３μ
ｍ径以上の付着粒子をレーザパーティクルカウンタを用
いて計測したところ、ガスリング１７から供給した場合
は平均２０個、ガス導入孔１６から供給した場合には平
均２００個が計測された。このことから、塩基性ガスは
加熱された被処理基板直前で原料ガスに混合することが
パーティクル汚染低減に効果的である。原料ガスとの混
合を均一なものとするために、ガスリングを複数個配設
してもよい。
から被処理基板１１に向け直接供給したが、ＴＥＯＳと
Ｈ2 Ｏ2 とを主体とする原料ガスに混合し、ガス導入孔
１６からガスシャワーヘッド１４を経由して被処理基板
に供給してもよい。この場合には、中間生成物の重合度
が過度になり粒子状の生成物が発生する虞れがあるので
注意を要する。一例として６インチ径の被処理基板１の
平坦部において２００ｎｍの酸化シリコン系絶縁膜４を
形成した場合、酸化シリコン系絶縁膜４表面の０．３μ
ｍ径以上の付着粒子をレーザパーティクルカウンタを用
いて計測したところ、ガスリング１７から供給した場合
は平均２０個、ガス導入孔１６から供給した場合には平
均２００個が計測された。このことから、塩基性ガスは
加熱された被処理基板直前で原料ガスに混合することが
パーティクル汚染低減に効果的である。原料ガスとの混
合を均一なものとするために、ガスリングを複数個配設
してもよい。
【００３０】以上、本発明を２例の実施例をもって説明
したが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるもので
はない。
したが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるもので
はない。
【００３１】有機シラン系ガスとしてＴＥＯＳを例示し
たが、Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃ
ａｔｅ（ＴＭＯＳ）、Ｄｉａｃｅｔｏｘｙ ｄｉｔｅｒ
ｔｉａｌｙｂｕｔｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ（ＤＡＤＢ
Ｓ）、Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｓｉｌａｎｅ（ＴＥ
Ｓ）、Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ ｓｉｌａｎｅ（ＴＭ
Ｓ）等他の有機シラン系ガスを適宜使用することができ
る。またこれら有機シラン系ガスにＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ
6 等無機系のシランガスを添加してもよい。
たが、Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃ
ａｔｅ（ＴＭＯＳ）、Ｄｉａｃｅｔｏｘｙ ｄｉｔｅｒ
ｔｉａｌｙｂｕｔｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ（ＤＡＤＢ
Ｓ）、Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｓｉｌａｎｅ（ＴＥ
Ｓ）、Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ ｓｉｌａｎｅ（ＴＭ
Ｓ）等他の有機シラン系ガスを適宜使用することができ
る。またこれら有機シラン系ガスにＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ
6 等無機系のシランガスを添加してもよい。
【００３２】またＰＨ3 、Ｂ2 Ｈ6 、ＡｓＨ3 やＴｒｉ
ｍｅｔｈｌｐｈｏｓｐｈａｔｅ（ＴＭＰ）、Ｔｔｉｍｅ
ｔｈｙｌｂｏｒａｔｅ（ＴＭＢ）等の不純物ソースガス
を添加してＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧ、ＡｓＳＧ等のシ
リケートガラスを形成することも可能である。
ｍｅｔｈｌｐｈｏｓｐｈａｔｅ（ＴＭＰ）、Ｔｔｉｍｅ
ｔｈｙｌｂｏｒａｔｅ（ＴＭＢ）等の不純物ソースガス
を添加してＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧ、ＡｓＳＧ等のシ
リケートガラスを形成することも可能である。
【００３３】塩基性ガスとしてＮＨ3 を例示したがＨｙ
ｄｒａｚｉｎｅ（Ｎ2 Ｈ2 ）やその誘導体、ＣＨ3 ＮＨ
2 、Ｃ2 Ｈ5 ＮＨ3 、ＮＨ2 （ＣＨ2 ）2 ＮＨ2 等のア
ルキルアミンを使用することも可能である。
ｄｒａｚｉｎｅ（Ｎ2 Ｈ2 ）やその誘導体、ＣＨ3 ＮＨ
2 、Ｃ2 Ｈ5 ＮＨ3 、ＮＨ2 （ＣＨ2 ）2 ＮＨ2 等のア
ルキルアミンを使用することも可能である。
【００３４】その他、希釈ガスとしてＨｅやＡｒ等の希
ガス、更に他のＯ2 やＯ3 等の酸化剤を混合して用いて
もよい。
ガス、更に他のＯ2 やＯ3 等の酸化剤を混合して用いて
もよい。
【００３５】プラズマＣＶＤ装置として平行平板型の装
置を例示したが、印加周波数は１３．５６ＭＨｚに限ら
ず１０ｋＨｚ程度の低周波やＤＣ励起のプラズマＣＶＤ
であってもよい。またマイクロ波ＣＶＤ装置、ＥＣＲ−
ＣＶＤ装置の利用も可能である。また高圧Ｈｇランプ等
のＵＶ光線の利用は原料ガスの解離の促進や基板ダメー
ジ低減に有用である。さらに本発明の基本的な原理はプ
ラズマや光励起によらない減圧ＣＶＤにも適用できるも
のである。
置を例示したが、印加周波数は１３．５６ＭＨｚに限ら
ず１０ｋＨｚ程度の低周波やＤＣ励起のプラズマＣＶＤ
であってもよい。またマイクロ波ＣＶＤ装置、ＥＣＲ−
ＣＶＤ装置の利用も可能である。また高圧Ｈｇランプ等
のＵＶ光線の利用は原料ガスの解離の促進や基板ダメー
ジ低減に有用である。さらに本発明の基本的な原理はプ
ラズマや光励起によらない減圧ＣＶＤにも適用できるも
のである。
【００３６】前述の実施例は、Ａｌ系金属配線上の層間
絶縁膜を形成する場合について例示したが、他の配線材
料層を用いる場合や、最終パッシベーション膜として用
いる場合、さらにはトレンチアイソレーションをボイド
の発生なく平坦に埋め込む場合等に適用することもでき
ることは言うまでもない。
絶縁膜を形成する場合について例示したが、他の配線材
料層を用いる場合や、最終パッシベーション膜として用
いる場合、さらにはトレンチアイソレーションをボイド
の発生なく平坦に埋め込む場合等に適用することもでき
ることは言うまでもない。
【００３７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば有機シラン系ガスとＨ2 Ｏ2とを主体とする原
料ガスを用いたＣＶＤ法により酸化シリコン系絶縁膜を
形成することにより、下記の効果が得られる。
によれば有機シラン系ガスとＨ2 Ｏ2とを主体とする原
料ガスを用いたＣＶＤ法により酸化シリコン系絶縁膜を
形成することにより、下記の効果が得られる。
【００３８】すなわち、従来のＯ2 やＯ3 を酸化剤を主
体として用いたＣＶＤ法と比較して、膜中の残留水酸基
や有機物が少なく、セルフフロー特性に優れた酸化シリ
コン系絶縁膜を形成することが出来る。この効果によ
り、０．５μｍ以下の微細な段差凹部でもボイドの発生
なく埋め込むことが可能であると同時に、幅の広い段差
凹部も平坦化することが可能である。また下地材料層の
依存性も見られない。成膜された酸化シリコン系絶縁膜
は膜収縮やクラックの発生がないので、Ａｌ系金属配線
を用いた場合にもアフターコロージョンやマイグレーシ
ョンの発生の虞れがない。
体として用いたＣＶＤ法と比較して、膜中の残留水酸基
や有機物が少なく、セルフフロー特性に優れた酸化シリ
コン系絶縁膜を形成することが出来る。この効果によ
り、０．５μｍ以下の微細な段差凹部でもボイドの発生
なく埋め込むことが可能であると同時に、幅の広い段差
凹部も平坦化することが可能である。また下地材料層の
依存性も見られない。成膜された酸化シリコン系絶縁膜
は膜収縮やクラックの発生がないので、Ａｌ系金属配線
を用いた場合にもアフターコロージョンやマイグレーシ
ョンの発生の虞れがない。
【００３９】原料ガスを予めＣＶＤチャンバの加熱領域
外で予め混合しておけば、中間重合体の構造を制御する
ことにより、上記効果は一層向上する。
外で予め混合しておけば、中間重合体の構造を制御する
ことにより、上記効果は一層向上する。
【００４０】原料ガスに更に塩基性ガスを添加すれば、
その触媒作用により有機シラン系ガスの酸化や脱水縮合
反応速度を高め、上記効果の徹底を図ることができる。
本発明の効果は、１００℃程度の低温プロセスであって
も充分に発揮される点もメリットとなる。
その触媒作用により有機シラン系ガスの酸化や脱水縮合
反応速度を高め、上記効果の徹底を図ることができる。
本発明の効果は、１００℃程度の低温プロセスであって
も充分に発揮される点もメリットとなる。
【００４１】以上の効果により、多層配線の多用により
高段差を有する半導体装置の平坦化層間絶縁膜等の信頼
性を高めることが可能となり、本発明が奏する効果は極
めて大きい。
高段差を有する半導体装置の平坦化層間絶縁膜等の信頼
性を高めることが可能となり、本発明が奏する効果は極
めて大きい。
【図１】本発明の実施例１および実施例２のプロセスを
説明する概略断面図であり、（ａ）は層間絶縁膜上に段
差を有する配線層を形成した状態、（ｂ）は下層絶縁膜
を形成した状態、（ｃ）は酸化シリコン系絶縁膜からな
る平坦化層間絶縁膜を形成した状態、（ｄ）は上層絶縁
膜を形成した状態である。
説明する概略断面図であり、（ａ）は層間絶縁膜上に段
差を有する配線層を形成した状態、（ｂ）は下層絶縁膜
を形成した状態、（ｃ）は酸化シリコン系絶縁膜からな
る平坦化層間絶縁膜を形成した状態、（ｄ）は上層絶縁
膜を形成した状態である。
【図２】本発明の実施例１および実施例２で用いた枚葉
式プラズマＣＶＤ装置の構成例を示す概略断面図であ
る。
式プラズマＣＶＤ装置の構成例を示す概略断面図であ
る。
１ 層間絶縁膜 ２ 配線層 ３ 下層絶縁膜 ４ 平坦化層間絶縁膜 ５ 上層絶縁膜 １１ 被処理基板 １２ 基板ステージ １３ ヒータ １４ ガスシャワーヘッド １５ ガス拡散板 １６ ガス導入孔 １７ ガスリング １８ ガス排出孔 １９ ＲＦ電源
Claims (4)
- 【請求項１】 有機シラン系ガスと過酸化水素ガスとを
主体とする原料ガスを用いたＣＶＤ法により、酸化シリ
コン系絶縁膜を形成するすることを特徴とする半導体装
置の製造方法。 - 【請求項２】 有機シラン系ガスと過酸化水素ガスとを
主体とする原料ガスは、ＣＶＤチャンバの加熱領域外で
予め混合しておくことを特徴とする、請求項１記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 原料ガスに更に塩基性ガスを添加するこ
とを特徴とする、請求項１および２記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項４】 塩基性ガスは、ＮＨ3 、Ｎ2 Ｈ4 、Ｎ2
Ｈ4 誘導体およびアルキルアミンからなる群から選ばれ
る少なくとも１種であることを特徴とする、請求項３記
載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8029694A JPH07288251A (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8029694A JPH07288251A (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07288251A true JPH07288251A (ja) | 1995-10-31 |
Family
ID=13714317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8029694A Pending JPH07288251A (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07288251A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6333278B1 (en) | 1997-06-26 | 2001-12-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| KR100367499B1 (ko) * | 1995-12-29 | 2003-03-06 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의제조방법 |
| KR100422959B1 (ko) * | 1997-06-28 | 2004-06-24 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의 소자분리절연막 형성방법 |
| DE19804375B4 (de) * | 1997-06-26 | 2005-05-19 | Mitsubishi Denki K.K. | Verfahren zur Herstellung eines Zwischenschichtisolierfilmes |
| DE19781956B4 (de) * | 1996-08-24 | 2006-06-14 | Trikon Equipments Ltd., Newport | Verfahren zum Aufbringen einer planarisierten dielektrischen Schicht auf einem Halbleitersubstrat |
| US7923383B2 (en) | 1998-05-21 | 2011-04-12 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus for treating a semi-conductor substrate |
| JP2015185565A (ja) * | 2014-03-20 | 2015-10-22 | 東京エレクトロン株式会社 | シリコン酸化膜形成装置の洗浄方法、シリコン酸化膜の形成方法、及び、シリコン酸化膜形成装置 |
-
1994
- 1994-04-19 JP JP8029694A patent/JPH07288251A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100367499B1 (ko) * | 1995-12-29 | 2003-03-06 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의제조방법 |
| DE19781956B4 (de) * | 1996-08-24 | 2006-06-14 | Trikon Equipments Ltd., Newport | Verfahren zum Aufbringen einer planarisierten dielektrischen Schicht auf einem Halbleitersubstrat |
| US6333278B1 (en) | 1997-06-26 | 2001-12-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| DE19804375B4 (de) * | 1997-06-26 | 2005-05-19 | Mitsubishi Denki K.K. | Verfahren zur Herstellung eines Zwischenschichtisolierfilmes |
| KR100422959B1 (ko) * | 1997-06-28 | 2004-06-24 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의 소자분리절연막 형성방법 |
| US7923383B2 (en) | 1998-05-21 | 2011-04-12 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus for treating a semi-conductor substrate |
| JP2015185565A (ja) * | 2014-03-20 | 2015-10-22 | 東京エレクトロン株式会社 | シリコン酸化膜形成装置の洗浄方法、シリコン酸化膜の形成方法、及び、シリコン酸化膜形成装置 |
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