JPH08130248A - 膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
膜の形成方法及び半導体装置の製造方法Info
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- JPH08130248A JPH08130248A JP22806995A JP22806995A JPH08130248A JP H08130248 A JPH08130248 A JP H08130248A JP 22806995 A JP22806995 A JP 22806995A JP 22806995 A JP22806995 A JP 22806995A JP H08130248 A JPH08130248 A JP H08130248A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 層間絶縁膜の表面を平坦化すること。
【解決手段】 基板１上に形成されたＡｌ配線パターン
３、４の上に、プラズマＴＥＯＳ酸化膜５を形成し、こ
の酸化膜５の表面をアンモニアガスを用いて窒化処理し
た後、プラズマ酸化膜５の上に、常圧オゾンＴＥＯＳ酸
化膜６を形成する。すなわち、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化
膜６を堆積する前に、プラズマＴＥＯＳ酸化膜表面を窒
化しておくことにより、下地配線パターンの幅に関係な
く、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜５の成長レートをほぼ均
一にし、膜厚にばらつきが生じにくくなる。また、窒化
処理として、アンモニアガスを用いることにより、処理
の際、窒素イオンがガスから容易に分離して、基板表面
を早く窒化させることができる。
３、４の上に、プラズマＴＥＯＳ酸化膜５を形成し、こ
の酸化膜５の表面をアンモニアガスを用いて窒化処理し
た後、プラズマ酸化膜５の上に、常圧オゾンＴＥＯＳ酸
化膜６を形成する。すなわち、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化
膜６を堆積する前に、プラズマＴＥＯＳ酸化膜表面を窒
化しておくことにより、下地配線パターンの幅に関係な
く、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜５の成長レートをほぼ均
一にし、膜厚にばらつきが生じにくくなる。また、窒化
処理として、アンモニアガスを用いることにより、処理
の際、窒素イオンがガスから容易に分離して、基板表面
を早く窒化させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体装置
の層間絶縁膜のような絶縁膜を形成する方法及び半導体
装置の製造方法に関する。
の層間絶縁膜のような絶縁膜を形成する方法及び半導体
装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】複数の導電層を有する半導体装置にあっ
ては、各導電層の間を絶縁する、いわゆる層間絶縁膜の
表面を平坦化する技術が重要視されている。例えば、１
９９２年１２月２２日付けの日刊工業新聞には、ＴＥＯ
Ｓ（テトラエチルオルソシリケート：Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）
4）とオゾンの常圧ＣＶＤ法とを利用して成長させたシ
リコン酸化膜（以下、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜とい
う）を、複数のアルミニウム配線層同士を絶縁するため
の層間絶縁膜の平坦化に利用できることが記載されてい
る。
ては、各導電層の間を絶縁する、いわゆる層間絶縁膜の
表面を平坦化する技術が重要視されている。例えば、１
９９２年１２月２２日付けの日刊工業新聞には、ＴＥＯ
Ｓ（テトラエチルオルソシリケート：Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）
4）とオゾンの常圧ＣＶＤ法とを利用して成長させたシ
リコン酸化膜（以下、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜とい
う）を、複数のアルミニウム配線層同士を絶縁するため
の層間絶縁膜の平坦化に利用できることが記載されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来例にあっては、ア
ルミニウム配線上に堆積される常圧オゾンＴＥＯＳ酸化
膜の膜厚が、下地のパターンに影響される問題がある。
例えば、広いアルミ配線の上に堆積された常圧オゾンＴ
ＥＯＳ酸化膜は、配線中央部での膜厚が薄くなる現象が
生じ、十分な平坦性が得られない。
ルミニウム配線上に堆積される常圧オゾンＴＥＯＳ酸化
膜の膜厚が、下地のパターンに影響される問題がある。
例えば、広いアルミ配線の上に堆積された常圧オゾンＴ
ＥＯＳ酸化膜は、配線中央部での膜厚が薄くなる現象が
生じ、十分な平坦性が得られない。
【０００４】本発明は、膜の形成方法および半導体装置
の製造方法に関し、斯かる問題点を解消することを目的
とする。
の製造方法に関し、斯かる問題点を解消することを目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の膜の形成方法
は、絶縁膜を堆積する前に、基板表面を窒化処理するも
のである。また、請求項２の膜の形成方法は、シリコン
酸化膜の表面を平坦化させるものである。
は、絶縁膜を堆積する前に、基板表面を窒化処理するも
のである。また、請求項２の膜の形成方法は、シリコン
酸化膜の表面を平坦化させるものである。
【０００６】また、請求項３の膜の形成方法は、絶縁膜
がプラズマＣＶＤ法で形成された酸化膜で構成されてい
るものである。また、請求項４の膜の形成方法は、比較
的結合エネルギーの小さな窒素含有ガスを用いて基板表
面を窒化処理するものである。また、請求項５の膜の形
成方法は、アンモニアガスを用いて基板表面を窒化処理
するものである。
がプラズマＣＶＤ法で形成された酸化膜で構成されてい
るものである。また、請求項４の膜の形成方法は、比較
的結合エネルギーの小さな窒素含有ガスを用いて基板表
面を窒化処理するものである。また、請求項５の膜の形
成方法は、アンモニアガスを用いて基板表面を窒化処理
するものである。
【０００７】また、請求項６の半導体装置の製造方法
は、基板上に形成された配線パターンの上に、シリコン
酸化膜を形成する工程と、このシリコン酸化膜の表面を
アンモニアガス等の比較的結合エネルギーの小さな窒素
含有ガスを用いて窒化処理する工程と、その後、前記シ
リコン酸化膜の上に、再度シリコン酸化膜を形成する工
程とを含むものである。
は、基板上に形成された配線パターンの上に、シリコン
酸化膜を形成する工程と、このシリコン酸化膜の表面を
アンモニアガス等の比較的結合エネルギーの小さな窒素
含有ガスを用いて窒化処理する工程と、その後、前記シ
リコン酸化膜の上に、再度シリコン酸化膜を形成する工
程とを含むものである。
【０００８】また、請求項７の半導体装置の製造方法
は、基板上に形成された配線パターンの上に、プラズマ
酸化膜を形成する工程と、このプラズマ酸化膜の表面を
アンモニアガス等の比較的結合エネルギーの小さな窒素
含有ガスを用いて窒化処理する工程と、その後、前記プ
ラズマ酸化膜の上に、有機シラン−オゾン系酸化膜を形
成する工程とを含むものである。
は、基板上に形成された配線パターンの上に、プラズマ
酸化膜を形成する工程と、このプラズマ酸化膜の表面を
アンモニアガス等の比較的結合エネルギーの小さな窒素
含有ガスを用いて窒化処理する工程と、その後、前記プ
ラズマ酸化膜の上に、有機シラン−オゾン系酸化膜を形
成する工程とを含むものである。
【０００９】また、請求項８の膜の形成方法は、含有す
る炭素濃度が６．０×１０20ａｔｍｓ／ｃｍ3以上の第
１の絶縁膜の上に第２の絶縁膜を形成したものである。
また、請求項９の半導体装置の製造方法は、基板上に形
成された配線パターンの上に、含有する炭素濃度が６．
０×１０20ａｔｍｓ／ｃｍ3以上のシリコン酸化膜を形
成する工程と、前記シリコン酸化膜の上に、再度シリコ
ン酸化膜を形成する工程とを含むものである。
る炭素濃度が６．０×１０20ａｔｍｓ／ｃｍ3以上の第
１の絶縁膜の上に第２の絶縁膜を形成したものである。
また、請求項９の半導体装置の製造方法は、基板上に形
成された配線パターンの上に、含有する炭素濃度が６．
０×１０20ａｔｍｓ／ｃｍ3以上のシリコン酸化膜を形
成する工程と、前記シリコン酸化膜の上に、再度シリコ
ン酸化膜を形成する工程とを含むものである。
【００１０】また、請求項１０の半導体装置の製造方法
は、基板上に形成された配線パターンの上に、含有する
炭素濃度が６．０×１０20ａｔｍｓ／ｃｍ3以上のプラ
ズマ酸化膜を形成する工程と、前記プラズマ酸化膜の上
に、有機シラン−オゾン系酸化膜を形成する工程とを含
むものである。即ち、シリコン酸化膜等の絶縁膜を堆積
する前に、基板表面を窒化しておくことにより、下地配
線パターンの幅に関係なく、絶縁膜の成長レートをほぼ
均一にし、絶縁膜の膜厚にばらつきが生じにくくなる。
は、基板上に形成された配線パターンの上に、含有する
炭素濃度が６．０×１０20ａｔｍｓ／ｃｍ3以上のプラ
ズマ酸化膜を形成する工程と、前記プラズマ酸化膜の上
に、有機シラン−オゾン系酸化膜を形成する工程とを含
むものである。即ち、シリコン酸化膜等の絶縁膜を堆積
する前に、基板表面を窒化しておくことにより、下地配
線パターンの幅に関係なく、絶縁膜の成長レートをほぼ
均一にし、絶縁膜の膜厚にばらつきが生じにくくなる。
【００１１】また、窒化処理として、アンモニアガス等
の比較的結合エネルギーの小さな窒素含有ガスを用いる
ことにより、処理の際、窒素イオンがガスから容易に分
離して、基板表面を早く窒化させることができる。ま
た、シリコン酸化膜等の絶縁膜を堆積する前に、下地面
として、含有する炭素濃度が６．０×１０20ａｔｍｓ／
ｃｍ3以上の例えばシリコン酸化膜を形成しておくこと
により、下地配線パターンの幅にあまり影響されない、
ほぼ平坦な絶縁膜を得ることができる。
の比較的結合エネルギーの小さな窒素含有ガスを用いる
ことにより、処理の際、窒素イオンがガスから容易に分
離して、基板表面を早く窒化させることができる。ま
た、シリコン酸化膜等の絶縁膜を堆積する前に、下地面
として、含有する炭素濃度が６．０×１０20ａｔｍｓ／
ｃｍ3以上の例えばシリコン酸化膜を形成しておくこと
により、下地配線パターンの幅にあまり影響されない、
ほぼ平坦な絶縁膜を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】ＴＥＯＳを用いたＣＶＤ法では、
減圧ＣＶＤ法によるＬＰ−ＴＥＯＳ酸化膜、プラズマＣ
ＶＤ法によるプラズマＴＥＯＳ酸化膜、常圧オゾンＴＥ
ＯＳ酸化膜などを形成することができる。この中で、常
圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜は、平坦性に優れることからＡ
ｌ−Ａｌ間層間絶縁膜として広く用いられている。
減圧ＣＶＤ法によるＬＰ−ＴＥＯＳ酸化膜、プラズマＣ
ＶＤ法によるプラズマＴＥＯＳ酸化膜、常圧オゾンＴＥ
ＯＳ酸化膜などを形成することができる。この中で、常
圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜は、平坦性に優れることからＡ
ｌ−Ａｌ間層間絶縁膜として広く用いられている。
【００１３】この常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜の成膜特性
は、前述したように、下地パターン依存性を示すことが
報告されているが、その発生機構についての十分な解明
は未だ成されていない。そこで本発明者は、この常圧オ
ゾンＴＥＯＳ酸化膜が示す下地パターン依存性の発生機
構について検討した。
は、前述したように、下地パターン依存性を示すことが
報告されているが、その発生機構についての十分な解明
は未だ成されていない。そこで本発明者は、この常圧オ
ゾンＴＥＯＳ酸化膜が示す下地パターン依存性の発生機
構について検討した。
【００１４】まず、図８に示すように、単結晶シリコン
基板（Ｓｉ−Ｓｕｂ）５１上に、ＬＰ−ＴＥＯＳ酸化膜
５２と、幅の狭い配線パターンと幅の広い配線パターン
を想定した、すなわちライン・アンド・スペース（Ｌ／
Ｓ）が１μｍと５００μｍの２種類のアルミ配線５３
（膜厚：７５０ｎｍ)と 、プラズマＴＥＯＳ酸化膜５４
（膜厚：２００ｎｍ）とを順次形成し、プラズマＴＥＯ
Ｓ酸化膜／アルミ配線段差構造の試料を作成する。
基板（Ｓｉ−Ｓｕｂ）５１上に、ＬＰ−ＴＥＯＳ酸化膜
５２と、幅の狭い配線パターンと幅の広い配線パターン
を想定した、すなわちライン・アンド・スペース（Ｌ／
Ｓ）が１μｍと５００μｍの２種類のアルミ配線５３
（膜厚：７５０ｎｍ)と 、プラズマＴＥＯＳ酸化膜５４
（膜厚：２００ｎｍ）とを順次形成し、プラズマＴＥＯ
Ｓ酸化膜／アルミ配線段差構造の試料を作成する。
【００１５】尚、プラズマＴＥＯＳ酸化膜５４の形成条
件は、堆積温度：３９０℃、ＲＦ出力：５００Ｗ、ＴＥ
ＯＳ流量：５１０ｃｃ、酸素流量：６００ｃｃ、圧力：
９ｔｏｒｒである。また、アルミ配線５３上にはフォト
リソグラフィ工程時の反射防止膜としての窒化チタン
（ＴｉＮ）層（膜厚：２０ｎｍ）が形成してある。そし
て、プラズマＴＥＯＳ酸化膜５４の上に常圧オゾンＴＥ
ＯＳ酸化膜５５を異なる２つの条件で形成したものを２
種類、サンプル（試料）として準備する。
件は、堆積温度：３９０℃、ＲＦ出力：５００Ｗ、ＴＥ
ＯＳ流量：５１０ｃｃ、酸素流量：６００ｃｃ、圧力：
９ｔｏｒｒである。また、アルミ配線５３上にはフォト
リソグラフィ工程時の反射防止膜としての窒化チタン
（ＴｉＮ）層（膜厚：２０ｎｍ）が形成してある。そし
て、プラズマＴＥＯＳ酸化膜５４の上に常圧オゾンＴＥ
ＯＳ酸化膜５５を異なる２つの条件で形成したものを２
種類、サンプル（試料）として準備する。
【００１６】尚、いずれも、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜
５５を平坦なプラズマＴＥＯＳ酸化膜５４上に形成した
時に、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜５５の膜厚が８５０ｎ
ｍになるように設定している。 試料１ 常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜５５の形成条件は、堆積温
度：４００℃、オゾン濃度：約５ｗｔ％、ＴＥＯＳキャ
リアＮ2ガス流量：３０００ｓｃｃｍである（高濃度オ
ゾンを使用して、一度に堆積させるので、１ステップ堆
積法という） 試料２ まず、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜５５の形成条件が、堆
積温度：４００℃、オゾン濃度：約０．５ｗｔ％、ＴＥ
ＯＳキャリアＮ2ガス流量：３０００ｓｃｃｍという低
濃度のオゾンを用いて、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜を薄
く形成し、その後、試料１と同じようにオゾン濃度を上
げて、堆積させる（低濃度オゾンを使用した堆積の後
に、高濃度オゾンを使用した堆積を行うので、２ステッ
プ堆積法という）。
５５を平坦なプラズマＴＥＯＳ酸化膜５４上に形成した
時に、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜５５の膜厚が８５０ｎ
ｍになるように設定している。 試料１ 常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜５５の形成条件は、堆積温
度：４００℃、オゾン濃度：約５ｗｔ％、ＴＥＯＳキャ
リアＮ2ガス流量：３０００ｓｃｃｍである（高濃度オ
ゾンを使用して、一度に堆積させるので、１ステップ堆
積法という） 試料２ まず、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜５５の形成条件が、堆
積温度：４００℃、オゾン濃度：約０．５ｗｔ％、ＴＥ
ＯＳキャリアＮ2ガス流量：３０００ｓｃｃｍという低
濃度のオゾンを用いて、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜を薄
く形成し、その後、試料１と同じようにオゾン濃度を上
げて、堆積させる（低濃度オゾンを使用した堆積の後
に、高濃度オゾンを使用した堆積を行うので、２ステッ
プ堆積法という）。
【００１７】さて、図９は図８において、Ｌ／Ｓが１μ
ｍの個所をパターンＡとして抜粋したもので、図１０は
同じくＬ／Ｓが５００μｍの個所をパターンＢとして抜
粋したものである。また、図１１は基板の中心から５３
ｍｍ、３８ｍｍ、２３ｍｍ及び８ｍｍの４ケ所におい
て、パターンＡでの常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜５５の膜
厚及びパターンＢでの常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜５５の
膜厚を、試料、試料のそれぞれについて測定した結
果である。
ｍの個所をパターンＡとして抜粋したもので、図１０は
同じくＬ／Ｓが５００μｍの個所をパターンＢとして抜
粋したものである。また、図１１は基板の中心から５３
ｍｍ、３８ｍｍ、２３ｍｍ及び８ｍｍの４ケ所におい
て、パターンＡでの常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜５５の膜
厚及びパターンＢでの常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜５５の
膜厚を、試料、試料のそれぞれについて測定した結
果である。
【００１８】パターンＡでの膜厚に関し、試料では、
当初８５０ｎｍを堆積させる条件であったところ、１０
００ｎｍ、すなわち１５０ｎｍ余計に堆積されている。
また、試料は当初の設定通り約８５０ｎｍの膜厚を得
ることができている。一方、パターンＢでの膜厚に関
し、試料、試料ともに、予定の８５０ｎｍよりも小
さい膜厚となっており、特に、基板の中心から８ｍｍの
地点での測定では、両者とも膜厚が２００ｎｍ程度薄く
なっている。
当初８５０ｎｍを堆積させる条件であったところ、１０
００ｎｍ、すなわち１５０ｎｍ余計に堆積されている。
また、試料は当初の設定通り約８５０ｎｍの膜厚を得
ることができている。一方、パターンＢでの膜厚に関
し、試料、試料ともに、予定の８５０ｎｍよりも小
さい膜厚となっており、特に、基板の中心から８ｍｍの
地点での測定では、両者とも膜厚が２００ｎｍ程度薄く
なっている。
【００１９】このことは、パターンＡ部とパターンＢ部
とで、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜５５の堆積速度が、そ
れぞれ何らかの原因で変化することを示している。考え
られるのは、パターンＡ部では、段差側壁のプラズマＴ
ＥＯＳ酸化膜５４の膜質が常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜５
５の成長に影響し、パターンＢ部では、メタル配線の表
面状態がプラズマＴＥＯＳ酸化膜５４を通過して常圧オ
ゾンＴＥＯＳ酸化膜５５の成長に影響を与えるのではな
いかと思われる。
とで、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜５５の堆積速度が、そ
れぞれ何らかの原因で変化することを示している。考え
られるのは、パターンＡ部では、段差側壁のプラズマＴ
ＥＯＳ酸化膜５４の膜質が常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜５
５の成長に影響し、パターンＢ部では、メタル配線の表
面状態がプラズマＴＥＯＳ酸化膜５４を通過して常圧オ
ゾンＴＥＯＳ酸化膜５５の成長に影響を与えるのではな
いかと思われる。
【００２０】また、試料のような２ステップ方式を用
いることで、パターンＡ部での厚膜化を抑制でき、常圧
オゾンＴＥＯＳ酸化膜５５の表面段差を軽減できること
を示している。ところで、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜５
５の表面段差を軽減しようとするならば、前述の通り、
２ステップ方式を用いればよいのではあるが、この方式
は、パターンＢ部での堆積速度が遅い上に、低濃度のオ
ゾンで堆積させた膜の質が悪く、デバイス特性に悪影響
を与える危惧がある。
いることで、パターンＡ部での厚膜化を抑制でき、常圧
オゾンＴＥＯＳ酸化膜５５の表面段差を軽減できること
を示している。ところで、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜５
５の表面段差を軽減しようとするならば、前述の通り、
２ステップ方式を用いればよいのではあるが、この方式
は、パターンＢ部での堆積速度が遅い上に、低濃度のオ
ゾンで堆積させた膜の質が悪く、デバイス特性に悪影響
を与える危惧がある。
【００２１】そこで、本発明者は、このような２ステッ
プ方式を用いることなく、１ステップ方式によって平坦
性の良好な常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜を得る方法を発明
したので、それを具現化した実施形態を図面に従って説
明する。 （第１実施形態）図１は本発明を具現化した第１実施形
態による上下２層のＡｌ配線層を有する半導体装置の断
面図である（但し、Ｌ／Ｓの異なる個所を結ぶ部分は便
宜上省略してある。以下の図２〜図７も同様）。
プ方式を用いることなく、１ステップ方式によって平坦
性の良好な常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜を得る方法を発明
したので、それを具現化した実施形態を図面に従って説
明する。 （第１実施形態）図１は本発明を具現化した第１実施形
態による上下２層のＡｌ配線層を有する半導体装置の断
面図である（但し、Ｌ／Ｓの異なる個所を結ぶ部分は便
宜上省略してある。以下の図２〜図７も同様）。
【００２２】同図において、単結晶シリコン基板１上
に、ＬＰ−ＴＥＯＳ酸化膜２（膜厚：６００ｎｍ）、ラ
イン・アンド・スペース（Ｌ／Ｓ）が約１μｍと約５０
０μｍの２種類の第１のアルミ配線パターン３、４（膜
厚：７５０ｎｍ) 、プラズマＴＥＯＳ酸化膜５（膜厚：
２００ｎｍ）、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６（膜厚：８
５０ｎｍ）、プラズマＴＥＯＳ酸化膜７（膜厚：４００
ｎｍ）を順次形成する。
に、ＬＰ−ＴＥＯＳ酸化膜２（膜厚：６００ｎｍ）、ラ
イン・アンド・スペース（Ｌ／Ｓ）が約１μｍと約５０
０μｍの２種類の第１のアルミ配線パターン３、４（膜
厚：７５０ｎｍ) 、プラズマＴＥＯＳ酸化膜５（膜厚：
２００ｎｍ）、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６（膜厚：８
５０ｎｍ）、プラズマＴＥＯＳ酸化膜７（膜厚：４００
ｎｍ）を順次形成する。
【００２３】そして、前記プラズマＴＥＯＳ酸化膜５、
常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６及びプラズマＴＥＯＳ酸化
膜７に前記第１のＡｌ配線パターン３、４に通じるコン
タクトホール８を形成し、第２のＡｌ配線９を接続させ
る。図２乃至図７はこの半導体装置の製造プロセスを順
次示した断面図である。以下、図面に従って説明する。
常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６及びプラズマＴＥＯＳ酸化
膜７に前記第１のＡｌ配線パターン３、４に通じるコン
タクトホール８を形成し、第２のＡｌ配線９を接続させ
る。図２乃至図７はこの半導体装置の製造プロセスを順
次示した断面図である。以下、図面に従って説明する。
【００２４】工程１（図２参照）：単結晶Ｓｉ基板１上
に減圧ＣＶＤ法により、ＬＰ−ＴＥＯＳ酸化膜２（膜厚
６００ｎｍ）を堆積させる。堆積条件は、堆積温度：７
２０℃、ＴＥＯＳ流量：６０ｓｃｃｍ、酸素流量：５ｓ
ｃｃｍ、圧力：０．４ｔｏｒｒである。 工程２（図３参照）：ＬＰ−ＴＥＯＳ酸化膜２の上に、
Ａｌをスパッタリング法により蒸着し、リソグラフィ技
術及びエッチング技術を用いて、第１のＡｌ配線パター
ンとして加工する。この第１のＡｌ配線は、様々な用途
に用いられるため、基板上にはＬ／Ｓが比較的小さなＡ
ｌ配線パターン３（Ｌ／Ｓ＝約１μｍ）とＬ／Ｓが比較
的大きなＡｌ配線パターン４（Ｌ／Ｓ＝約５００μｍ）
とが存在することになる。
に減圧ＣＶＤ法により、ＬＰ−ＴＥＯＳ酸化膜２（膜厚
６００ｎｍ）を堆積させる。堆積条件は、堆積温度：７
２０℃、ＴＥＯＳ流量：６０ｓｃｃｍ、酸素流量：５ｓ
ｃｃｍ、圧力：０．４ｔｏｒｒである。 工程２（図３参照）：ＬＰ−ＴＥＯＳ酸化膜２の上に、
Ａｌをスパッタリング法により蒸着し、リソグラフィ技
術及びエッチング技術を用いて、第１のＡｌ配線パター
ンとして加工する。この第１のＡｌ配線は、様々な用途
に用いられるため、基板上にはＬ／Ｓが比較的小さなＡ
ｌ配線パターン３（Ｌ／Ｓ＝約１μｍ）とＬ／Ｓが比較
的大きなＡｌ配線パターン４（Ｌ／Ｓ＝約５００μｍ）
とが存在することになる。
【００２５】尚、図示しないが、第１のＡｌ配線パター
ン３、４のライン部の上面には、リソグラフィ工程で光
がＡｌに反射することを防止し、反射光がレジストに影
響しないようにする所謂キャップメタルとしての窒化チ
タン（ＴｉＮ）層が形成してあり、また、Ｓｉ基板１と
第１のＡｌ配線パターン３、４のライン部との間には、
ＡｌとＳｉが反応することを防止する所謂バリヤメタル
としてのＴｉＮ層が形成してある。
ン３、４のライン部の上面には、リソグラフィ工程で光
がＡｌに反射することを防止し、反射光がレジストに影
響しないようにする所謂キャップメタルとしての窒化チ
タン（ＴｉＮ）層が形成してあり、また、Ｓｉ基板１と
第１のＡｌ配線パターン３、４のライン部との間には、
ＡｌとＳｉが反応することを防止する所謂バリヤメタル
としてのＴｉＮ層が形成してある。
【００２６】工程３（図４参照）：前記第１のＡｌ配線
パターン３、４を覆うように、プラズマＴＥＯＳ酸化膜
５を堆積させる。このときの形成条件は、例えば、堆積
温度：３９０℃、ＲＦ出力：５００Ｗ、ＴＥＯＳ流量：
５００ｓｃｃｍ、酸素流量：６００ｓｃｃｍ、圧力：９
ｔｏｒｒとする。更に、アンモニア（ＮＨ3）ガスを用
いて、前記プラズマＴＥＯＳ酸化膜５の表面をプラズマ
処理し、窒素イオンに晒すことにより、この表面を窒化
させる。この時の窒化処理条件は、温度：３６０℃、Ｒ
Ｆ出力：５００Ｗ、アンモニア流量：１００〜５００ｓ
ｃｃｍ、Ｎ2流量：０〜４００ｓｃｃｍである。
パターン３、４を覆うように、プラズマＴＥＯＳ酸化膜
５を堆積させる。このときの形成条件は、例えば、堆積
温度：３９０℃、ＲＦ出力：５００Ｗ、ＴＥＯＳ流量：
５００ｓｃｃｍ、酸素流量：６００ｓｃｃｍ、圧力：９
ｔｏｒｒとする。更に、アンモニア（ＮＨ3）ガスを用
いて、前記プラズマＴＥＯＳ酸化膜５の表面をプラズマ
処理し、窒素イオンに晒すことにより、この表面を窒化
させる。この時の窒化処理条件は、温度：３６０℃、Ｒ
Ｆ出力：５００Ｗ、アンモニア流量：１００〜５００ｓ
ｃｃｍ、Ｎ2流量：０〜４００ｓｃｃｍである。
【００２７】尚、この窒化処理は、窒素（Ｎ2）ガスを
用いてプラズマ処理することも考えられるが、Ｎ2ガス
は、例えばアンモニアガスの２倍以上の結合エネルギー
を持ち、アンモニアガスに比べてはるかに窒化効果が劣
り、窒化処理時間も長くなる。 工程４（図５参照）：窒化処理した後の前記プラズマＴ
ＥＯＳ酸化膜５の上に常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６を８
５０ｎｍ堆積させる。この時の形成条件は、堆積温度：
４００℃、オゾン濃度：約５ｗｔ％、ＴＥＯＳキャリア
Ｎ2ガス流量：３０００ｃｃである。
用いてプラズマ処理することも考えられるが、Ｎ2ガス
は、例えばアンモニアガスの２倍以上の結合エネルギー
を持ち、アンモニアガスに比べてはるかに窒化効果が劣
り、窒化処理時間も長くなる。 工程４（図５参照）：窒化処理した後の前記プラズマＴ
ＥＯＳ酸化膜５の上に常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６を８
５０ｎｍ堆積させる。この時の形成条件は、堆積温度：
４００℃、オゾン濃度：約５ｗｔ％、ＴＥＯＳキャリア
Ｎ2ガス流量：３０００ｃｃである。
【００２８】このとき、前記プラズマＴＥＯＳ酸化膜５
の表面に窒化処理を施してあるので、下地パターンの幅
にあまり影響されず、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６の成
長レートが安定し、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６の膜厚
がほぼ均一なものとなり、膜表面に凹凸が形成されにく
い。 工程５（図６参照）：前記常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６
を全面エッチバックして、その膜厚を８５０ｎｍ減少さ
せる。この状態で、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６の表面
がほぼ良好な平坦性を示す。
の表面に窒化処理を施してあるので、下地パターンの幅
にあまり影響されず、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６の成
長レートが安定し、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６の膜厚
がほぼ均一なものとなり、膜表面に凹凸が形成されにく
い。 工程５（図６参照）：前記常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６
を全面エッチバックして、その膜厚を８５０ｎｍ減少さ
せる。この状態で、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６の表面
がほぼ良好な平坦性を示す。
【００２９】工程６（図７参照）：さらに、前記常圧オ
ゾンＴＥＯＳ酸化膜６の上に、プラズマＴＥＯＳ酸化膜
７を形成する。その後は、図１の通り、前記第１のＡｌ
配線パターン３、４に通じるコンタクトホール８を接続
し、第２のＡｌ配線９を接続させる。 （第２実施形態）次に本発明を具現化した第２実施形態
を説明する。各膜の膜厚は若干異なるが、図面は第１実
施形態と共通で使用する。
ゾンＴＥＯＳ酸化膜６の上に、プラズマＴＥＯＳ酸化膜
７を形成する。その後は、図１の通り、前記第１のＡｌ
配線パターン３、４に通じるコンタクトホール８を接続
し、第２のＡｌ配線９を接続させる。 （第２実施形態）次に本発明を具現化した第２実施形態
を説明する。各膜の膜厚は若干異なるが、図面は第１実
施形態と共通で使用する。
【００３０】図１は本第２実施形態による上下２層のＡ
ｌ配線層を有する半導体装置の断面図である（但し、Ｌ
／Ｓの異なる個所を結ぶ部分は便宜上省略してある。以
下の図２〜図７も同様）。同図において、単結晶シリコ
ン基板１上に、ＬＰ−ＴＥＯＳ酸化膜２（膜厚：２００
ｎｍ）、ライン・アンド・スペース（Ｌ／Ｓ）が約１μ
ｍと約５００μｍの２種類の第１のアルミ配線パターン
３、４（膜厚：８５０ｎｍ) 、プラズマＴＥＯＳ酸化膜
５（膜厚：２００ｎｍ）、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６
（膜厚：８００ｎｍ）、プラズマＴＥＯＳ酸化膜７（膜
厚：４００ｎｍ）を順次形成する。
ｌ配線層を有する半導体装置の断面図である（但し、Ｌ
／Ｓの異なる個所を結ぶ部分は便宜上省略してある。以
下の図２〜図７も同様）。同図において、単結晶シリコ
ン基板１上に、ＬＰ−ＴＥＯＳ酸化膜２（膜厚：２００
ｎｍ）、ライン・アンド・スペース（Ｌ／Ｓ）が約１μ
ｍと約５００μｍの２種類の第１のアルミ配線パターン
３、４（膜厚：８５０ｎｍ) 、プラズマＴＥＯＳ酸化膜
５（膜厚：２００ｎｍ）、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６
（膜厚：８００ｎｍ）、プラズマＴＥＯＳ酸化膜７（膜
厚：４００ｎｍ）を順次形成する。
【００３１】そして、前記プラズマＴＥＯＳ酸化膜５、
常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６及びプラズマＴＥＯＳ酸化
膜７に前記第１のＡｌ配線パターン３、４に通じるコン
タクトホール８を形成し、第２のＡｌ配線９を接続させ
る。図２乃至図７はこの半導体装置の製造プロセスを順
次示した断面図である。以下、図面に従って説明する。
常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６及びプラズマＴＥＯＳ酸化
膜７に前記第１のＡｌ配線パターン３、４に通じるコン
タクトホール８を形成し、第２のＡｌ配線９を接続させ
る。図２乃至図７はこの半導体装置の製造プロセスを順
次示した断面図である。以下、図面に従って説明する。
【００３２】工程１１（図２参照）：単結晶Ｓｉ基板１
上に減圧ＣＶＤ法により、ＬＰ−ＴＥＯＳ酸化膜２（膜
厚２００ｎｍ）を堆積させる。堆積条件は、堆積温度：
７２０℃、ＴＥＯＳ流量：６０ｓｃｃｍ、酸素流量：５
ｓｃｃｍ、圧力：０．４ｔｏｒｒである。 工程１２（図３参照）：ＬＰ−ＴＥＯＳ酸化膜２の上
に、Ａｌをスパッタリング法により蒸着し（膜厚：６０
０ｎｍ）、リソグラフィ技術及びエッチング技術を用い
て、第１のＡｌ配線パターンとして加工する。この第１
のＡｌ配線は、様々な用途に用いられるため、基板上に
はＬ／Ｓが比較的小さなＡｌ配線パターン３（Ｌ／Ｓ＝
約１μｍ）とＬ／Ｓが比較的大きなＡｌ配線パターン４
（Ｌ／Ｓ＝約５００μｍ）とが存在することになる。
上に減圧ＣＶＤ法により、ＬＰ−ＴＥＯＳ酸化膜２（膜
厚２００ｎｍ）を堆積させる。堆積条件は、堆積温度：
７２０℃、ＴＥＯＳ流量：６０ｓｃｃｍ、酸素流量：５
ｓｃｃｍ、圧力：０．４ｔｏｒｒである。 工程１２（図３参照）：ＬＰ−ＴＥＯＳ酸化膜２の上
に、Ａｌをスパッタリング法により蒸着し（膜厚：６０
０ｎｍ）、リソグラフィ技術及びエッチング技術を用い
て、第１のＡｌ配線パターンとして加工する。この第１
のＡｌ配線は、様々な用途に用いられるため、基板上に
はＬ／Ｓが比較的小さなＡｌ配線パターン３（Ｌ／Ｓ＝
約１μｍ）とＬ／Ｓが比較的大きなＡｌ配線パターン４
（Ｌ／Ｓ＝約５００μｍ）とが存在することになる。
【００３３】尚、図示しないが、第１のＡｌ配線パター
ン３、４のライン部の上面には、リソグラフィ工程で光
がＡｌに反射することを防止し、反射光がレジストに影
響しないようにする所謂キャップメタルとしての窒化チ
タン（ＴｉＮ）層（膜厚：３０ｎｍ）が形成してあり、
また、Ｓｉ基板１と第１のＡｌ配線パターン３、４のラ
イン部との間には、ＡｌとＳｉが反応することを防止す
る所謂バリヤメタルとしてのＴｉＮ層（膜厚：１５０ｎ
ｍ）が形成してある。
ン３、４のライン部の上面には、リソグラフィ工程で光
がＡｌに反射することを防止し、反射光がレジストに影
響しないようにする所謂キャップメタルとしての窒化チ
タン（ＴｉＮ）層（膜厚：３０ｎｍ）が形成してあり、
また、Ｓｉ基板１と第１のＡｌ配線パターン３、４のラ
イン部との間には、ＡｌとＳｉが反応することを防止す
る所謂バリヤメタルとしてのＴｉＮ層（膜厚：１５０ｎ
ｍ）が形成してある。
【００３４】工程１３（図４参照）：前記第１のＡｌ配
線パターン３、４を覆うように、プラズマＴＥＯＳ酸化
膜５（膜厚：２００ｎｍ）を堆積させる。このときの形
成条件は、堆積温度：３６０℃、ＲＦ出力：５００Ｗ、
ＴＥＯＳキャリアＨｅガス流量：６００ｓｃｃｍ、酸素
流量：５００ｓｃｃｍ、圧力：９ｔｏｒｒとした。これ
により、プラズマＴＥＯＳ酸化膜５中の炭素濃度が６．
０×１０20ａｔｍｓ／ｃｍ3となる（炭素濃度は、ＳＩ
ＭＳ法（Secondary Ion Mass Spectrometry）により測
定した）。
線パターン３、４を覆うように、プラズマＴＥＯＳ酸化
膜５（膜厚：２００ｎｍ）を堆積させる。このときの形
成条件は、堆積温度：３６０℃、ＲＦ出力：５００Ｗ、
ＴＥＯＳキャリアＨｅガス流量：６００ｓｃｃｍ、酸素
流量：５００ｓｃｃｍ、圧力：９ｔｏｒｒとした。これ
により、プラズマＴＥＯＳ酸化膜５中の炭素濃度が６．
０×１０20ａｔｍｓ／ｃｍ3となる（炭素濃度は、ＳＩ
ＭＳ法（Secondary Ion Mass Spectrometry）により測
定した）。
【００３５】工程１４（図５参照）：前記プラズマＴＥ
ＯＳ酸化膜５の上に常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６を８０
０ｎｍ堆積させる。この時の形成条件は、堆積温度：４
００℃、オゾン濃度：約５ｖｏｌ％、ＴＥＯＳキャリア
Ｎ2ガス流量：３０００ｓｃｃｍである。このとき、前
記プラズマＴＥＯＳ酸化膜５は、含有する炭素濃度が
６．０×１０20ａｔｍｓ／ｃｍ3になるように調整して
あるので、下地パターンの幅にあまり影響されず、常圧
オゾンＴＥＯＳ酸化膜６の成長レートが安定し、常圧オ
ゾンＴＥＯＳ酸化膜６の膜厚がほぼ均一なものとなり、
膜表面に凹凸が形成されにくい。
ＯＳ酸化膜５の上に常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６を８０
０ｎｍ堆積させる。この時の形成条件は、堆積温度：４
００℃、オゾン濃度：約５ｖｏｌ％、ＴＥＯＳキャリア
Ｎ2ガス流量：３０００ｓｃｃｍである。このとき、前
記プラズマＴＥＯＳ酸化膜５は、含有する炭素濃度が
６．０×１０20ａｔｍｓ／ｃｍ3になるように調整して
あるので、下地パターンの幅にあまり影響されず、常圧
オゾンＴＥＯＳ酸化膜６の成長レートが安定し、常圧オ
ゾンＴＥＯＳ酸化膜６の膜厚がほぼ均一なものとなり、
膜表面に凹凸が形成されにくい。
【００３６】ここで、炭素濃度を決定する手段として、
本発明者は以下の通りの実験を行った。以下、図８〜図
１０を参照して説明する。まず、図８に示すように、単
結晶シリコン基板（Ｓｉ−Ｓｕｂ）５１上に、ＬＰ−Ｔ
ＥＯＳ酸化膜５２（膜厚：２００ｎｍ）と、幅の狭い配
線パターンと幅の広い配線パターンを想定した、すなわ
ちライン・アンド・スペース（Ｌ／Ｓ）が１μｍと５０
０μｍの２種類のアルミ配線５３（膜厚：６００ｎｍ)
と 、プラズマＴＥＯＳ酸化膜５４（膜厚：２００ｎ
ｍ）とを順次形成し、プラズマＴＥＯＳ酸化膜／アルミ
配線段差構造の試料を作成する。
本発明者は以下の通りの実験を行った。以下、図８〜図
１０を参照して説明する。まず、図８に示すように、単
結晶シリコン基板（Ｓｉ−Ｓｕｂ）５１上に、ＬＰ−Ｔ
ＥＯＳ酸化膜５２（膜厚：２００ｎｍ）と、幅の狭い配
線パターンと幅の広い配線パターンを想定した、すなわ
ちライン・アンド・スペース（Ｌ／Ｓ）が１μｍと５０
０μｍの２種類のアルミ配線５３（膜厚：６００ｎｍ)
と 、プラズマＴＥＯＳ酸化膜５４（膜厚：２００ｎ
ｍ）とを順次形成し、プラズマＴＥＯＳ酸化膜／アルミ
配線段差構造の試料を作成する。
【００３７】尚、アルミ配線５３上にはキャップメタル
としてのＴｉＮ層（膜厚：３０ｎｍ）が、アルミ配線５
３下にはバリヤメタルとしてのＴｉＮ層（膜厚：１５０
ｎｍ）が、それぞれ形成してある。更に、プラズマＴＥ
ＯＳ酸化膜５４の上に常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜５５を
堆積する。この時の条件は、堆積温度：４００℃、オゾ
ン濃度：約５ｖｏｌ％、ＴＥＯＳキャリアＮ2ガス流
量：３０００ｓｃｃｍで、膜厚が８００ｎｍになるよう
な時間に設定した。
としてのＴｉＮ層（膜厚：３０ｎｍ）が、アルミ配線５
３下にはバリヤメタルとしてのＴｉＮ層（膜厚：１５０
ｎｍ）が、それぞれ形成してある。更に、プラズマＴＥ
ＯＳ酸化膜５４の上に常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜５５を
堆積する。この時の条件は、堆積温度：４００℃、オゾ
ン濃度：約５ｖｏｌ％、ＴＥＯＳキャリアＮ2ガス流
量：３０００ｓｃｃｍで、膜厚が８００ｎｍになるよう
な時間に設定した。
【００３８】ここで、前記プラズマＴＥＯＳ酸化膜５４
を異なる条件で堆積したものを３つ用意した。 試料３ プラズマＴＥＯＳ酸化膜５４の形成条件として、 ＴＥＯＳキャリアＨｅガス流量：４１０ｓｃｃｍ 酸素流量：６９０ｓｃｃｍ 試料４ プラズマＴＥＯＳ酸化膜５４の形成条件として、 ＴＥＯＳキャリアＨｅガス流量：６００ｓｃｃｍ 酸素流量：５００ｓｃｃｍ 試料５ プラズマＴＥＯＳ酸化膜５４の形成条件として、 ＴＥＯＳキャリアＨｅガス流量：７３０ｓｃｃｍ 酸素流量：３７０ｓｃｃｍ 尚、堆積温度：３６０℃、ＲＦ出力：５００Ｗ、圧力：
９ｔｏｒｒは、各試料共通とした。
を異なる条件で堆積したものを３つ用意した。 試料３ プラズマＴＥＯＳ酸化膜５４の形成条件として、 ＴＥＯＳキャリアＨｅガス流量：４１０ｓｃｃｍ 酸素流量：６９０ｓｃｃｍ 試料４ プラズマＴＥＯＳ酸化膜５４の形成条件として、 ＴＥＯＳキャリアＨｅガス流量：６００ｓｃｃｍ 酸素流量：５００ｓｃｃｍ 試料５ プラズマＴＥＯＳ酸化膜５４の形成条件として、 ＴＥＯＳキャリアＨｅガス流量：７３０ｓｃｃｍ 酸素流量：３７０ｓｃｃｍ 尚、堆積温度：３６０℃、ＲＦ出力：５００Ｗ、圧力：
９ｔｏｒｒは、各試料共通とした。
【００３９】図９は図８において、Ｌ／Ｓが１μｍの個
所をパターンＡとして抜粋したもので、図１０は同じく
Ｌ／Ｓが５００μｍの個所をパターンＢとして抜粋した
ものである。試料３〜試料５において、プラズマＴＥＯ
Ｓ酸化膜５４中の炭素濃度をＳＩＭＳ法により測定し、
更に、パターンＡにおける常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜５
５の膜厚とパターンＢにおける常圧オゾンＴＥＯＳ酸化
膜５５の膜厚との差を測定した結果を図１２に示す。
所をパターンＡとして抜粋したもので、図１０は同じく
Ｌ／Ｓが５００μｍの個所をパターンＢとして抜粋した
ものである。試料３〜試料５において、プラズマＴＥＯ
Ｓ酸化膜５４中の炭素濃度をＳＩＭＳ法により測定し、
更に、パターンＡにおける常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜５
５の膜厚とパターンＢにおける常圧オゾンＴＥＯＳ酸化
膜５５の膜厚との差を測定した結果を図１２に示す。
【００４０】ところで、本実施形態のような酸化膜（プ
ラズマＴＥＯＳ酸化膜５４＋常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜
５５）は、半導体デバイスにおいて、しばしば下層配線
と上層配線とを絶縁する層間絶縁膜として用いられる。
そして、この層間絶縁膜には、例えば第１実施形態のコ
ンタクトホール８のように、下層配線と上層配線とを接
続するためのコンタクトホール（ビアホール）が形成さ
れるが、層間絶縁膜には、前述したように下地パターン
によって、その膜厚に差が生じている。そして、層間絶
縁膜にビアホールをエッチング形成する際には、層間絶
縁膜に全てのビアホールを一度に形成する必要があるの
で、膜厚がもっとも大きい個所でも形成可能なようにエ
ッチング条件が設定され、必然的に膜厚の小さな個所の
ビアホール形成はオーバーエッチングされる。
ラズマＴＥＯＳ酸化膜５４＋常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜
５５）は、半導体デバイスにおいて、しばしば下層配線
と上層配線とを絶縁する層間絶縁膜として用いられる。
そして、この層間絶縁膜には、例えば第１実施形態のコ
ンタクトホール８のように、下層配線と上層配線とを接
続するためのコンタクトホール（ビアホール）が形成さ
れるが、層間絶縁膜には、前述したように下地パターン
によって、その膜厚に差が生じている。そして、層間絶
縁膜にビアホールをエッチング形成する際には、層間絶
縁膜に全てのビアホールを一度に形成する必要があるの
で、膜厚がもっとも大きい個所でも形成可能なようにエ
ッチング条件が設定され、必然的に膜厚の小さな個所の
ビアホール形成はオーバーエッチングされる。
【００４１】一方、エッチングの際には、フロロカーボ
ン系ガス（ＣＦ系ガス）が使用されることが多く、この
ＣＦ系ガスが配線としてよく用いられているＡｌと反応
すると、反応生成物が発生してＡｌ配線としての特性を
劣化させることから、近年では、本実施形態のように、
ＡｌとＣＦ系ガスとが反応しないように、Ａｌの表面に
窒化チタン（ＴｉＮ）薄膜を形成し、エッチングをこの
ＴｉＮ薄膜で終了させることが行われている。
ン系ガス（ＣＦ系ガス）が使用されることが多く、この
ＣＦ系ガスが配線としてよく用いられているＡｌと反応
すると、反応生成物が発生してＡｌ配線としての特性を
劣化させることから、近年では、本実施形態のように、
ＡｌとＣＦ系ガスとが反応しないように、Ａｌの表面に
窒化チタン（ＴｉＮ）薄膜を形成し、エッチングをこの
ＴｉＮ薄膜で終了させることが行われている。
【００４２】更に、このＴｉＮ薄膜は、Ａｌ配線をエッ
チングによりパターン化する際に、露光時の反射を抑制
してレジスト膜に影響を与えないようにするための反射
防止膜としての機能を有しており、図１３から露光光と
してｉ線を用いた場合に、ＴｉＮ薄膜の膜厚を２０〜３
０ｎｍにすれば反射率が低く、良好な反射防止効果が得
られることが分かっている。
チングによりパターン化する際に、露光時の反射を抑制
してレジスト膜に影響を与えないようにするための反射
防止膜としての機能を有しており、図１３から露光光と
してｉ線を用いた場合に、ＴｉＮ薄膜の膜厚を２０〜３
０ｎｍにすれば反射率が低く、良好な反射防止効果が得
られることが分かっている。
【００４３】ＴｉＮと層間絶縁膜（シリコン酸化膜）と
のエッチングレート比（ＴｉＮ／ＳｉＯ2）が約１０で
あることから、ＴｉＮ薄膜の膜厚を３０ｎｍとした場
合、層間絶縁膜における膜厚差が３００ｎｍ以下であれ
ば、全てのビアホールのエッチングが良好に行えること
になる（膜厚差が３００ｎｍの場合、もっとも浅いビア
ホールのエッチングが終了した時点で、もっとも深いビ
アホールは、更に３００ｎｍのエッチングを残してお
り、更に３００ｎｍのエッチングを進める間、もっとも
浅いビアホールはオーバーエッチング状態となるが、Ｔ
ｉＮ薄膜が３０ｎｍ存在しているので心配はない）。
のエッチングレート比（ＴｉＮ／ＳｉＯ2）が約１０で
あることから、ＴｉＮ薄膜の膜厚を３０ｎｍとした場
合、層間絶縁膜における膜厚差が３００ｎｍ以下であれ
ば、全てのビアホールのエッチングが良好に行えること
になる（膜厚差が３００ｎｍの場合、もっとも浅いビア
ホールのエッチングが終了した時点で、もっとも深いビ
アホールは、更に３００ｎｍのエッチングを残してお
り、更に３００ｎｍのエッチングを進める間、もっとも
浅いビアホールはオーバーエッチング状態となるが、Ｔ
ｉＮ薄膜が３０ｎｍ存在しているので心配はない）。
【００４４】以上、層間絶縁膜において、最大膜厚と最
小膜厚との差は３００ｎｍが望ましく、従って、図１２
において、炭素濃度を６．０×１０20atoms/cm3以下に
することが必要である。 工程５（図６参照）：前記常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６
を全面エッチバックして、その膜厚を８５０ｎｍ減少さ
せる。この状態で、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６の表面
がほぼ良好な平坦性を示す。
小膜厚との差は３００ｎｍが望ましく、従って、図１２
において、炭素濃度を６．０×１０20atoms/cm3以下に
することが必要である。 工程５（図６参照）：前記常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６
を全面エッチバックして、その膜厚を８５０ｎｍ減少さ
せる。この状態で、常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜６の表面
がほぼ良好な平坦性を示す。
【００４５】工程６（図７参照）：さらに、前記常圧オ
ゾンＴＥＯＳ酸化膜６の上に、プラズマＴＥＯＳ酸化膜
７を形成する。その後は、図１の通り、前記第１のＡｌ
配線パターン３、４に通じるコンタクトホール８を接続
し、第２のＡｌ配線９を接続させる。以上の実施形態に
あっては、以下のような変形例が考えられる。
ゾンＴＥＯＳ酸化膜６の上に、プラズマＴＥＯＳ酸化膜
７を形成する。その後は、図１の通り、前記第１のＡｌ
配線パターン３、４に通じるコンタクトホール８を接続
し、第２のＡｌ配線９を接続させる。以上の実施形態に
あっては、以下のような変形例が考えられる。
【００４６】１）有機シランーオゾン系酸化膜として、
常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜以外に、常圧オゾンＴＭＯＳ
（テトラメトキシシラン）、常圧オゾンＨＭＤＳＯ（ヘ
キサメトキシジシロキサン）等を用いてもよい。 ２）多層配線構造の層間絶縁膜の平坦化に本発明を適用
して説明したが、表面保護膜のような膜の平坦化に利用
してもよい。
常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜以外に、常圧オゾンＴＭＯＳ
（テトラメトキシシラン）、常圧オゾンＨＭＤＳＯ（ヘ
キサメトキシジシロキサン）等を用いてもよい。 ２）多層配線構造の層間絶縁膜の平坦化に本発明を適用
して説明したが、表面保護膜のような膜の平坦化に利用
してもよい。
【００４７】３）配線層としてアルミニウムを使用した
が、これに限定するものではなく、タングステン
（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等であってもよい。 ４）プラズマＴＥＯＳ酸化膜の代わりに、プラズマシラ
ン酸化膜、常圧シラン酸化膜、常圧ＴＥＯＳ酸化膜等、
要は酸化絶縁膜であればよい。 ５）結合エネルギーの比較的小さな窒素含有ガスとして
アンモニア（ＮＨ3）を用いたが、これ以外にも、ヒド
ラジン（ＮＨ2ＮＨ2）等を用いても十分な効果が期待で
きる。
が、これに限定するものではなく、タングステン
（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等であってもよい。 ４）プラズマＴＥＯＳ酸化膜の代わりに、プラズマシラ
ン酸化膜、常圧シラン酸化膜、常圧ＴＥＯＳ酸化膜等、
要は酸化絶縁膜であればよい。 ５）結合エネルギーの比較的小さな窒素含有ガスとして
アンモニア（ＮＨ3）を用いたが、これ以外にも、ヒド
ラジン（ＮＨ2ＮＨ2）等を用いても十分な効果が期待で
きる。
【００４８】
【発明の効果】本発明にあっては、シリコン酸化膜等の
絶縁膜を堆積する前に、基板表面を窒化しておくことに
より、下地配線パターンの幅に関係なく、絶縁膜の成長
レートをほぼ均一にし、絶縁膜の膜厚にばらつきが生じ
にくくなる。したがって、この絶縁膜の上に配線層等の
デバイスを形成する際に、作業が容易となり、また、形
成後も断線、故障等の事故が発生しにくい。
絶縁膜を堆積する前に、基板表面を窒化しておくことに
より、下地配線パターンの幅に関係なく、絶縁膜の成長
レートをほぼ均一にし、絶縁膜の膜厚にばらつきが生じ
にくくなる。したがって、この絶縁膜の上に配線層等の
デバイスを形成する際に、作業が容易となり、また、形
成後も断線、故障等の事故が発生しにくい。
【００４９】また、窒化処理として、アンモニアガス等
の比較的結合エネルギーの小さな窒素含有ガスを用いる
ことにより、処理の際、窒素原子がガスから容易に分離
して、基板表面を早く窒化させることができる。したが
って、処理時間を短縮でき、スループットの向上に寄与
できる。また、シリコン酸化膜等の絶縁膜を堆積する前
に、下地面として、含有する炭素濃度が６．０×１０20
ａｔｍｓ／ｃｍ3以上の例えばシリコン酸化膜を形成し
ておくことにより、下地配線パターンの幅にあまり影響
されない、ほぼ平坦な絶縁膜を得ることができ、上層配
線などのデバイス形成のための工程が容易となる。
の比較的結合エネルギーの小さな窒素含有ガスを用いる
ことにより、処理の際、窒素原子がガスから容易に分離
して、基板表面を早く窒化させることができる。したが
って、処理時間を短縮でき、スループットの向上に寄与
できる。また、シリコン酸化膜等の絶縁膜を堆積する前
に、下地面として、含有する炭素濃度が６．０×１０20
ａｔｍｓ／ｃｍ3以上の例えばシリコン酸化膜を形成し
ておくことにより、下地配線パターンの幅にあまり影響
されない、ほぼ平坦な絶縁膜を得ることができ、上層配
線などのデバイス形成のための工程が容易となる。
【図１】本発明の第１及び第２実施形態における多層配
線構造の半導体装置の断面図である。
線構造の半導体装置の断面図である。
【図２】本発明の第１及び第２実施形態における半導体
装置を製造するプロセスを順次示す断面図である。
装置を製造するプロセスを順次示す断面図である。
【図３】本発明の第１及び第２実施形態における半導体
装置を製造するプロセスを順次示す断面図である。
装置を製造するプロセスを順次示す断面図である。
【図４】本発明の第１及び第２実施形態における半導体
装置を製造するプロセスを順次示す断面図である。
装置を製造するプロセスを順次示す断面図である。
【図５】本発明の第１及び第２実施形態における半導体
装置を製造するプロセスを順次示す断面図である。
装置を製造するプロセスを順次示す断面図である。
【図６】本発明の第１及び第２実施形態における半導体
装置を製造するプロセスを順次示す断面図である。
装置を製造するプロセスを順次示す断面図である。
【図７】本発明の第１及び第２実施形態における半導体
装置を製造するプロセスを順次示す断面図である。
装置を製造するプロセスを順次示す断面図である。
【図８】常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜の下地段差依存性を
説明するための半導体装置の断面図である。
説明するための半導体装置の断面図である。
【図９】常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜の下地段差依存性を
説明するためのＬ／Ｓが小さなな配線パターンの断面図
である。
説明するためのＬ／Ｓが小さなな配線パターンの断面図
である。
【図１０】常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜の下地段差依存性
を説明するためのＬ／Ｓが大きなな配線パターンの断面
図である。
を説明するためのＬ／Ｓが大きなな配線パターンの断面
図である。
【図１１】常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜の下地段差依存性
を実験により求めた結果を示すグラフである。
を実験により求めた結果を示すグラフである。
【図１２】プラズマＴＥＯＳ酸化膜の膜中炭素濃度とこ
のプラズマＴＥＯＳ酸化膜上に常圧オゾンＴＥＯＳ酸化
膜を堆積した時の最大膜厚と最小膜厚との差との関係を
示すグラフである。
のプラズマＴＥＯＳ酸化膜上に常圧オゾンＴＥＯＳ酸化
膜を堆積した時の最大膜厚と最小膜厚との差との関係を
示すグラフである。
【図１３】Ａｌ配線上のＴｉＮ薄膜の膜厚と露光時の絶
対反射率との関係を示すグラフである。
対反射率との関係を示すグラフである。
１ シリコン単結晶基板 ３、４ Ａｌ配線パターン ５ プラズマＴＥＯＳ酸化膜（プラズマ酸化膜、シリコ
ン酸化膜） ６ 常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜（絶縁膜、シリコン酸化
膜）
ン酸化膜） ６ 常圧オゾンＴＥＯＳ酸化膜（絶縁膜、シリコン酸化
膜）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/3205
Claims (10)
- 【請求項１】 絶縁膜を堆積する前に、基板表面を窒化
処理することを特徴とした膜の形成方法。 - 【請求項２】 前記絶縁膜がシリコン酸化膜であること
を特徴とした請求項１に記載の膜の形成方法。 - 【請求項３】 前記絶縁膜がプラズマＣＶＤ法で形成さ
れた酸化膜で構成されていることを特徴とした請求項２
に記載の膜の形成方法。 - 【請求項４】 前記窒化処理は、比較的結合エネルギー
の小さな窒素含有ガスを用いて行うことを特徴とした請
求項１乃至３のいずれか１項に記載の膜の形成方法。 - 【請求項５】 前記窒化処理は、アンモニアガスを用い
て行うことを特徴とした請求項１乃至３のいずれか１項
に記載の膜の形成方法。 - 【請求項６】 基板上に形成された配線パターンの上
に、シリコン酸化膜を形成する工程と、 このシリコン酸化膜の表面をアンモニアガス等の比較的
結合エネルギーの小さな窒素含有ガスを用いて窒化処理
する工程と、 その後、前記シリコン酸化膜の上に、再度シリコン酸化
膜を形成する工程と、を含むことを特徴とした半導体装
置の製造方法。 - 【請求項７】 基板上に形成された配線パターンの上
に、プラズマ酸化膜を形成する工程と、 このプラズマ酸化膜の表面をアンモニアガス等の比較的
結合エネルギーの小さな窒素含有ガスを用いて窒化処理
する工程と、 その後、前記プラズマ酸化膜の上に、有機シラン−オゾ
ン系酸化膜を形成する工程と、を含むことを特徴とした
半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 含有する炭素濃度が６．０×１０20ａｔ
ｍｓ／ｃｍ3以上の第１の絶縁膜の上に第２の絶縁膜を
形成したことを特徴とする膜の形成方法。 - 【請求項９】 基板上に形成された配線パターンの上
に、含有する炭素濃度が６．０×１０20ａｔｍｓ／ｃｍ
3以上のシリコン酸化膜を形成する工程と、 前記シリコン酸化膜の上に、再度シリコン酸化膜を形成
する工程と、を含むことを特徴とした半導体装置の製造
方法。 - 【請求項１０】 基板上に形成された配線パターンの上
に、含有する炭素濃度が６．０×１０20ａｔｍｓ／ｃｍ
3以上のプラズマ酸化膜を形成する工程と、 前記プラズマ酸化膜の上に、有機シラン−オゾン系酸化
膜を形成する工程と、を含むことを特徴とした半導体装
置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22806995A JPH08130248A (ja) | 1994-09-06 | 1995-09-05 | 膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-212568 | 1994-09-06 | ||
| JP21256894 | 1994-09-06 | ||
| JP22806995A JPH08130248A (ja) | 1994-09-06 | 1995-09-05 | 膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08130248A true JPH08130248A (ja) | 1996-05-21 |
Family
ID=26519309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22806995A Pending JPH08130248A (ja) | 1994-09-06 | 1995-09-05 | 膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08130248A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6566261B2 (en) | 2000-09-07 | 2003-05-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| KR100518519B1 (ko) * | 1998-07-21 | 2005-11-25 | 삼성전자주식회사 | 반도체장치의 금속배선간 절연막 및 그 제조방법 |
| US7252875B2 (en) * | 2002-12-16 | 2007-08-07 | International Business Machines Corporation | Diffusion barrier with low dielectric constant and semiconductor device containing same |
| WO2022004181A1 (ja) * | 2020-07-02 | 2022-01-06 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素エピタキシャル基板および炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法 |
-
1995
- 1995-09-05 JP JP22806995A patent/JPH08130248A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100518519B1 (ko) * | 1998-07-21 | 2005-11-25 | 삼성전자주식회사 | 반도체장치의 금속배선간 절연막 및 그 제조방법 |
| US6566261B2 (en) | 2000-09-07 | 2003-05-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| US6828684B2 (en) | 2000-09-07 | 2004-12-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| CN100416817C (zh) * | 2000-09-07 | 2008-09-03 | 株式会社东芝 | 半导体装置及其制造方法 |
| US7252875B2 (en) * | 2002-12-16 | 2007-08-07 | International Business Machines Corporation | Diffusion barrier with low dielectric constant and semiconductor device containing same |
| WO2022004181A1 (ja) * | 2020-07-02 | 2022-01-06 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素エピタキシャル基板および炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法 |
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