JPH08162529A - 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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- JPH08162529A JPH08162529A JP6297288A JP29728894A JPH08162529A JP H08162529 A JPH08162529 A JP H08162529A JP 6297288 A JP6297288 A JP 6297288A JP 29728894 A JP29728894 A JP 29728894A JP H08162529 A JPH08162529 A JP H08162529A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】配線の下地が、電気的に異なる多数の領域で構
成される集積回路の場合であっても、配線上の酸化膜表
面に段差が生じにくい半導体装置の製造方法を提供す
る。 【構成】配線６ａ，６ｂが形成された第一層間膜５上
に、ＴＥＯＳを反応ガスとたプラズマＣＶＤ法で酸化シ
リコン膜（プラズマＴＥＯＳ膜）７を形成し、この状態
のウエハに対して水素アニールを施した後に、プラズマ
ＴＥＯＳ膜７の表面を窒素系ガスでプラズマ処理する。
その後で、プラズマＴＥＯＳ膜７の上に、ＴＥＯＳとオ
ゾンとの反応を用いてＣＶＤ法によりシリコン酸化膜
（Ｏ3 −ＴＥＯＳ膜）８を形成する。このようにして形
成されたＯ3 −ＴＥＯＳ膜８は、下地がゲート３である
配線６ａ側の膜厚ｔ1 と、下地がドレイン４である配線
６ｂ側の膜厚ｔ2 が等しくなる。
成される集積回路の場合であっても、配線上の酸化膜表
面に段差が生じにくい半導体装置の製造方法を提供す
る。 【構成】配線６ａ，６ｂが形成された第一層間膜５上
に、ＴＥＯＳを反応ガスとたプラズマＣＶＤ法で酸化シ
リコン膜（プラズマＴＥＯＳ膜）７を形成し、この状態
のウエハに対して水素アニールを施した後に、プラズマ
ＴＥＯＳ膜７の表面を窒素系ガスでプラズマ処理する。
その後で、プラズマＴＥＯＳ膜７の上に、ＴＥＯＳとオ
ゾンとの反応を用いてＣＶＤ法によりシリコン酸化膜
（Ｏ3 −ＴＥＯＳ膜）８を形成する。このようにして形
成されたＯ3 −ＴＥＯＳ膜８は、下地がゲート３である
配線６ａ側の膜厚ｔ1 と、下地がドレイン４である配線
６ｂ側の膜厚ｔ2 が等しくなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願各発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、表面平坦性が必要とされる多層配線
構造の層間絶縁膜を形成する工程の改良に関するもので
ある。
方法に関し、特に、表面平坦性が必要とされる多層配線
構造の層間絶縁膜を形成する工程の改良に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近年における半導体集積回路の高密度化
に伴い、配線の微細化および多層化が進んでいるが、こ
のようにして高密度化された回路の信頼性を確保するた
めには、配線により生じる段差を平坦化する技術が重要
なものとなる。そして、このような段差を有するウエハ
上に、平坦な表面形状を有する絶縁膜を形成する方法と
して、有機系シリコン化合物とオゾンとの反応を用いて
気相成長によりシリコン酸化膜を形成する方法があり、
特に、有機系シリコン化合物としてＳｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）
4 （テトラエチルオルソシリケート、略称「ＴＥＯ
Ｓ」）を用いた方法（以下、「Ｏ3 −ＴＥＯＳ ＣＶＤ
法」と略称する。）がその代表的なものである。また、
このＴＥＯＳとオゾンとの反応を用いて気相成長により
得られたシリコン酸化膜は「Ｏ3 −ＴＥＯＳ膜」と称さ
れている。
に伴い、配線の微細化および多層化が進んでいるが、こ
のようにして高密度化された回路の信頼性を確保するた
めには、配線により生じる段差を平坦化する技術が重要
なものとなる。そして、このような段差を有するウエハ
上に、平坦な表面形状を有する絶縁膜を形成する方法と
して、有機系シリコン化合物とオゾンとの反応を用いて
気相成長によりシリコン酸化膜を形成する方法があり、
特に、有機系シリコン化合物としてＳｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）
4 （テトラエチルオルソシリケート、略称「ＴＥＯ
Ｓ」）を用いた方法（以下、「Ｏ3 −ＴＥＯＳ ＣＶＤ
法」と略称する。）がその代表的なものである。また、
このＴＥＯＳとオゾンとの反応を用いて気相成長により
得られたシリコン酸化膜は「Ｏ3 −ＴＥＯＳ膜」と称さ
れている。
【０００３】このＯ3 −ＴＥＯＳ ＣＶＤ法によれば、
配線間隔が１．０μｍ以下と非常に狭い場合であって
も、当該配線間を完全に埋め込んで表面平坦性の高い絶
縁膜を配線層上に形成することができる。ところが、こ
の方法には、配線の下地状態によって形成されるシリコ
ン酸化膜の膜厚が異なり、配線下地が電気的に異なる多
数の領域で構成される集積回路では配線上の酸化膜表面
に段差が生じるという問題点がある。
配線間隔が１．０μｍ以下と非常に狭い場合であって
も、当該配線間を完全に埋め込んで表面平坦性の高い絶
縁膜を配線層上に形成することができる。ところが、こ
の方法には、配線の下地状態によって形成されるシリコ
ン酸化膜の膜厚が異なり、配線下地が電気的に異なる多
数の領域で構成される集積回路では配線上の酸化膜表面
に段差が生じるという問題点がある。
【０００４】すなわち、図２に示すように、隣合う配線
６ａ，６ｂの下地がそれぞれ、配線６ａは、半導体基板
１の表面の素子分離領域に形成されたＬＯＣＯＳ酸化膜
２とその上に形成されたゲート３であり、配線６ｂは、
半導体基板１の表面の素子領域に形成されたドレイン
（またはソース）４である場合に、その上にＯ3 −ＴＥ
ＯＳ ＣＶＤ法でシリコン酸化膜（Ｏ3 −ＴＥＯＳ膜）
８を形成すると、ゲート３上の配線６ａ側の膜厚ｔ1 が
ドレイン（またはソース）４上の配線６ｂ側の膜厚ｔ2
より大きくなったり、その逆になったりして、Ｏ3 −Ｔ
ＥＯＳ膜８の表面に段差が生じる。
６ａ，６ｂの下地がそれぞれ、配線６ａは、半導体基板
１の表面の素子分離領域に形成されたＬＯＣＯＳ酸化膜
２とその上に形成されたゲート３であり、配線６ｂは、
半導体基板１の表面の素子領域に形成されたドレイン
（またはソース）４である場合に、その上にＯ3 −ＴＥ
ＯＳ ＣＶＤ法でシリコン酸化膜（Ｏ3 −ＴＥＯＳ膜）
８を形成すると、ゲート３上の配線６ａ側の膜厚ｔ1 が
ドレイン（またはソース）４上の配線６ｂ側の膜厚ｔ2
より大きくなったり、その逆になったりして、Ｏ3 −Ｔ
ＥＯＳ膜８の表面に段差が生じる。
【０００５】このようなＯ3 −ＴＥＯＳ ＣＶＤ法の問
題点を解決するための方法として、特開平６−６９２０
０号公報には、配線上に直接Ｏ3 −ＴＥＯＳ膜を形成し
ないで、配線が形成された熱酸化膜上にＴＥＯＳを反応
ガスとしたプラズマＣＶＤ法でプラズマＴＥＯＳ膜を形
成し、このプラズマＴＥＯＳ膜上に、さらに、無機系シ
リコン化合物であるモノシランを反応ガスとしたプラズ
マＣＶＤ法でプラズマ酸化膜を形成してから、このプラ
ズマ酸化膜上にＯ3 −ＴＥＯＳ膜を形成する方法が開示
されている。
題点を解決するための方法として、特開平６−６９２０
０号公報には、配線上に直接Ｏ3 −ＴＥＯＳ膜を形成し
ないで、配線が形成された熱酸化膜上にＴＥＯＳを反応
ガスとしたプラズマＣＶＤ法でプラズマＴＥＯＳ膜を形
成し、このプラズマＴＥＯＳ膜上に、さらに、無機系シ
リコン化合物であるモノシランを反応ガスとしたプラズ
マＣＶＤ法でプラズマ酸化膜を形成してから、このプラ
ズマ酸化膜上にＯ3 −ＴＥＯＳ膜を形成する方法が開示
されている。
【０００６】また、特開平６−８４８０２号公報には、
プラズマＴＥＯＳ膜を介さずに配線上に直接Ｏ3 −ＴＥ
ＯＳ膜を形成しながら当該Ｏ3 −ＴＥＯＳ膜表面を平坦
にする方法として、ＣＶＤチャンバ内に導入するオゾン
の濃度を初めは低い状態にして、配線の凹凸がある酸化
膜上にＯ3 −ＴＥＯＳ膜を付着しやすくしてから、前記
濃度を連続的に上昇させることにより最終的にＯ3 −Ｔ
ＥＯＳ膜表面を平坦にする技術が記載されている。
プラズマＴＥＯＳ膜を介さずに配線上に直接Ｏ3 −ＴＥ
ＯＳ膜を形成しながら当該Ｏ3 −ＴＥＯＳ膜表面を平坦
にする方法として、ＣＶＤチャンバ内に導入するオゾン
の濃度を初めは低い状態にして、配線の凹凸がある酸化
膜上にＯ3 −ＴＥＯＳ膜を付着しやすくしてから、前記
濃度を連続的に上昇させることにより最終的にＯ3 −Ｔ
ＥＯＳ膜表面を平坦にする技術が記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平６−６９２００号公報に記載の方法では、プラズマ
ＴＥＯＳ膜とＯ3 −ＴＥＯＳ膜との間に設けるモノシラ
ンからのプラズマ酸化膜に膜厚のバラツキが生じるた
め、Ｏ3 −ＴＥＯＳ膜形成後にエッチバック処理を行わ
なければＯ3 −ＴＥＯＳ膜表面の平坦性は改善されな
い。また、オゾン濃度が低いと、得られるＯ3 −ＴＥＯ
Ｓ膜のクラック耐性が低下するため、ＣＶＤ初期にオゾ
ン濃度を低くする前記特開平６−８４８０２号公報に記
載の方法では、膜強度の点で不具合がある。
開平６−６９２００号公報に記載の方法では、プラズマ
ＴＥＯＳ膜とＯ3 −ＴＥＯＳ膜との間に設けるモノシラ
ンからのプラズマ酸化膜に膜厚のバラツキが生じるた
め、Ｏ3 −ＴＥＯＳ膜形成後にエッチバック処理を行わ
なければＯ3 −ＴＥＯＳ膜表面の平坦性は改善されな
い。また、オゾン濃度が低いと、得られるＯ3 −ＴＥＯ
Ｓ膜のクラック耐性が低下するため、ＣＶＤ初期にオゾ
ン濃度を低くする前記特開平６−８４８０２号公報に記
載の方法では、膜強度の点で不具合がある。
【０００８】本願各発明は、このような従来技術の問題
点を解決するためになされたものであり、配線下地が電
気的に異なる多数の領域で構成される集積回路の場合で
も、配線上の酸化膜表面に段差が生じにくい半導体装置
の製造方法を提供することを目的とする。
点を解決するためになされたものであり、配線下地が電
気的に異なる多数の領域で構成される集積回路の場合で
も、配線上の酸化膜表面に段差が生じにくい半導体装置
の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本願発明者等は、上記目
的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、以下のよう
な知見を得て本願各発明を完成させた。すなわち、Ｏ3
−ＴＥＯＳ ＣＶＤ法によると、ＴＥＯＳとオゾンとの
反応中間体を経てウエハ上に酸化膜が形成されるが、こ
の反応中間体は疎水性であり、親水性である配線直下の
絶縁膜には付着されにくいため、当該絶縁膜を配線が形
成された後にプラズマＴＥＯＳ膜で覆うと表面が疎水性
に近いものとなって、当該絶縁膜とＯ3 −ＴＥＯＳ膜と
の密着性が向上する。また、配線層下地の電気的状態が
部分部分で異なる場合には、Ｏ3 −ＴＥＯＳ膜が形成さ
れるウエハ面に窒素系ガスによるプラズマ処理を施すこ
とにより、得られるＯ3 −ＴＥＯＳ膜の表面に段差が生
じ難くすることができるが、前記プラズマ処理が均一に
なされるためには、当該プラズマ処理がなされる時点で
ウエハに局所的な帯電が生じていない必要がある。そし
て、このようなウエハの局所的な帯電は、水素ガスを含
む雰囲気で熱処理を施すことにより解消される。
的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、以下のよう
な知見を得て本願各発明を完成させた。すなわち、Ｏ3
−ＴＥＯＳ ＣＶＤ法によると、ＴＥＯＳとオゾンとの
反応中間体を経てウエハ上に酸化膜が形成されるが、こ
の反応中間体は疎水性であり、親水性である配線直下の
絶縁膜には付着されにくいため、当該絶縁膜を配線が形
成された後にプラズマＴＥＯＳ膜で覆うと表面が疎水性
に近いものとなって、当該絶縁膜とＯ3 −ＴＥＯＳ膜と
の密着性が向上する。また、配線層下地の電気的状態が
部分部分で異なる場合には、Ｏ3 −ＴＥＯＳ膜が形成さ
れるウエハ面に窒素系ガスによるプラズマ処理を施すこ
とにより、得られるＯ3 −ＴＥＯＳ膜の表面に段差が生
じ難くすることができるが、前記プラズマ処理が均一に
なされるためには、当該プラズマ処理がなされる時点で
ウエハに局所的な帯電が生じていない必要がある。そし
て、このようなウエハの局所的な帯電は、水素ガスを含
む雰囲気で熱処理を施すことにより解消される。
【００１０】このような知見に基づいて、本願の請求項
１に係る発明は、ウエハに対して水素ガスを含む雰囲気
で熱処理を施し、当該熱処理後のウエハ表面を窒素系ガ
スでプラズマ処理してから、当該ウエハに対して、有機
系シリコン化合物とオゾンとの反応を用いて気相成長に
よりシリコン酸化膜を形成することを特徴とする半導体
装置の製造方法を提供する。
１に係る発明は、ウエハに対して水素ガスを含む雰囲気
で熱処理を施し、当該熱処理後のウエハ表面を窒素系ガ
スでプラズマ処理してから、当該ウエハに対して、有機
系シリコン化合物とオゾンとの反応を用いて気相成長に
よりシリコン酸化膜を形成することを特徴とする半導体
装置の製造方法を提供する。
【００１１】また、請求項２に係る発明は、配線を有す
るウエハ上に、有機系シリコン化合物を反応ガスとした
プラズマ反応を用いて気相成長によりシリコン酸化膜を
形成するプラズマ酸化膜形成工程と、当該プラズマ酸化
膜形成工程後のウエハに対して、水素ガスを含む雰囲気
で熱処理を施す水素アニール工程と、当該水素アニール
工程後のウエハ表面を窒素系ガスでプラズマ処理する窒
素プラズマ処理工程と、当該窒素プラズマ処理工程後の
ウエハに対して、有機系シリコン化合物とオゾンとの反
応を用いて気相成長によりシリコン酸化膜を形成するオ
ゾン酸化膜形成工程とを含むことを特徴とする半導体装
置の製造方法を提供する。
るウエハ上に、有機系シリコン化合物を反応ガスとした
プラズマ反応を用いて気相成長によりシリコン酸化膜を
形成するプラズマ酸化膜形成工程と、当該プラズマ酸化
膜形成工程後のウエハに対して、水素ガスを含む雰囲気
で熱処理を施す水素アニール工程と、当該水素アニール
工程後のウエハ表面を窒素系ガスでプラズマ処理する窒
素プラズマ処理工程と、当該窒素プラズマ処理工程後の
ウエハに対して、有機系シリコン化合物とオゾンとの反
応を用いて気相成長によりシリコン酸化膜を形成するオ
ゾン酸化膜形成工程とを含むことを特徴とする半導体装
置の製造方法を提供する。
【００１２】前記請求項１および２における有機系シリ
コン化合物としては、請求項３に示すように、Ｓｉ（Ｏ
Ｃ2 Ｈ5 ）4 （テトラエチルオルソシリケート）がその
代表として挙げられ、それ以外にも、前記オゾン酸化膜
形成工程に使用される有機系シリコン化合物として公知
であるＳｉ2 Ｃ6 Ｈ18Ｏ（ヘキサメチルジシロキサン、
略称「ＨＭＤＳ」）、Ｓｉ4 Ｃ8 Ｈ24Ｏ4 （オクタメチ
ルシクロテトラシロキサン、略称「ＯＭＣＴＳ」）等を
用いることができる。
コン化合物としては、請求項３に示すように、Ｓｉ（Ｏ
Ｃ2 Ｈ5 ）4 （テトラエチルオルソシリケート）がその
代表として挙げられ、それ以外にも、前記オゾン酸化膜
形成工程に使用される有機系シリコン化合物として公知
であるＳｉ2 Ｃ6 Ｈ18Ｏ（ヘキサメチルジシロキサン、
略称「ＨＭＤＳ」）、Ｓｉ4 Ｃ8 Ｈ24Ｏ4 （オクタメチ
ルシクロテトラシロキサン、略称「ＯＭＣＴＳ」）等を
用いることができる。
【００１３】前記請求項１〜３におけるプラズマ処理の
窒素系ガスとしては、請求項４または５に示すように、
Ｎ2 ガスまたはＮＨ3 ガスが挙げられる。
窒素系ガスとしては、請求項４または５に示すように、
Ｎ2 ガスまたはＮＨ3 ガスが挙げられる。
【００１４】
【作用】請求項１に係る半導体装置の製造方法によれ
ば、表面が窒素系ガスでプラズマ処理されるウエハに対
して、事前に水素ガスを含む雰囲気で熱処理が施される
ことにより、当該ウエハに局所的な帯電が生じている場
合でもこれが解消されるため、プラズマ処理がなされる
時点ではウエハに局所的な帯電が生じていない。これに
より、前記プラズマ処理がウエハ表面に対して均一にな
されるため、当該プラズマ処理後のウエハに対して、有
機系シリコン化合物とオゾンとの反応を用いて気相成長
によりシリコン酸化膜を形成すると、当該ウエハの下地
が電気的に異なる複数の部分で構成されていても、当該
シリコン酸化膜の表面に段差が生じ難くなる。
ば、表面が窒素系ガスでプラズマ処理されるウエハに対
して、事前に水素ガスを含む雰囲気で熱処理が施される
ことにより、当該ウエハに局所的な帯電が生じている場
合でもこれが解消されるため、プラズマ処理がなされる
時点ではウエハに局所的な帯電が生じていない。これに
より、前記プラズマ処理がウエハ表面に対して均一にな
されるため、当該プラズマ処理後のウエハに対して、有
機系シリコン化合物とオゾンとの反応を用いて気相成長
によりシリコン酸化膜を形成すると、当該ウエハの下地
が電気的に異なる複数の部分で構成されていても、当該
シリコン酸化膜の表面に段差が生じ難くなる。
【００１５】請求項２に係る半導体装置の製造方法によ
れば、プラズマ酸化膜形成工程において、配線が形成さ
れたウエハ表面がＴＥＯＳ等の有機系シリコン化合物に
よるプラズマ酸化膜で覆われるため、通常、親水性の絶
縁膜面となっている前記ウエハ表面に対する、後に形成
されるオゾン酸化膜の密着性が向上する。また、このプ
ラズマ酸化膜形成工程後のウエハに対して、前記水素ア
ニール工程において水素ガスを含む雰囲気で熱処理が施
されることにより、当該ウエハに局所的な帯電が生じて
いる場合でもこれが解消される。そのため、前記窒素プ
ラズマ処理工程において、ウエハに局所的な帯電が生じ
ていない状態で窒素系ガスによるプラズマ処理がなされ
る。これにより、前記プラズマ処理がウエハ表面に対し
て均一になされるため、当該プラズマ処理後のウエハに
対して、前記オゾン酸化膜形成工程において、有機系シ
リコン化合物とオゾンとの反応を用いて気相成長により
シリコン酸化膜を形成すると、当該ウエハの下地が電気
的に異なる複数の部分で構成されていても、当該シリコ
ン酸化膜（すなわち配線上の酸化膜）の表面に段差が生
じ難くなる。
れば、プラズマ酸化膜形成工程において、配線が形成さ
れたウエハ表面がＴＥＯＳ等の有機系シリコン化合物に
よるプラズマ酸化膜で覆われるため、通常、親水性の絶
縁膜面となっている前記ウエハ表面に対する、後に形成
されるオゾン酸化膜の密着性が向上する。また、このプ
ラズマ酸化膜形成工程後のウエハに対して、前記水素ア
ニール工程において水素ガスを含む雰囲気で熱処理が施
されることにより、当該ウエハに局所的な帯電が生じて
いる場合でもこれが解消される。そのため、前記窒素プ
ラズマ処理工程において、ウエハに局所的な帯電が生じ
ていない状態で窒素系ガスによるプラズマ処理がなされ
る。これにより、前記プラズマ処理がウエハ表面に対し
て均一になされるため、当該プラズマ処理後のウエハに
対して、前記オゾン酸化膜形成工程において、有機系シ
リコン化合物とオゾンとの反応を用いて気相成長により
シリコン酸化膜を形成すると、当該ウエハの下地が電気
的に異なる複数の部分で構成されていても、当該シリコ
ン酸化膜（すなわち配線上の酸化膜）の表面に段差が生
じ難くなる。
【００１６】
【実施例】以下、本願各発明に係る方法の実施例につい
て、図面に基づいて説明する。図１は、本願各発明に係
る方法の一実施例を工程順に説明するための半導体装置
の縦断面図である。先ず、図１（ａ）に示すように、半
導体基板１の表面の素子分離領域に局所的にＬＯＣＯＳ
酸化膜２を３０００〜５０００Åの膜厚で形成し、この
上にゲート３を３０００〜５０００Åの膜厚で形成し、
素子領域に所定のソースおよびドレイン４（この図では
いずれか一方のみ示しており、ここでは４をドレインと
する。）を形成してから、これらの上に絶縁用の第一層
間膜５としてＮＳＧ膜またはＢＰＳＧ膜を５０００〜１
００００Åの膜厚で形成し、この第一層間膜５のゲート
３とドレイン４の直上に、これらと配線６ａ，６ｂとを
それぞれ接続するコンタクトホール５１，５２を、通常
のフォトリソ工程・エッチング工程により形成する。そ
して、この第一層間膜５の上に、アルミニウム等の金属
またはポリシリコンからなる配線６ａ，６ｂを、通常の
薄膜形成工程・フォトリソ工程・エッチング工程によ
り、５０００〜１００００Åの膜厚で形成する。
て、図面に基づいて説明する。図１は、本願各発明に係
る方法の一実施例を工程順に説明するための半導体装置
の縦断面図である。先ず、図１（ａ）に示すように、半
導体基板１の表面の素子分離領域に局所的にＬＯＣＯＳ
酸化膜２を３０００〜５０００Åの膜厚で形成し、この
上にゲート３を３０００〜５０００Åの膜厚で形成し、
素子領域に所定のソースおよびドレイン４（この図では
いずれか一方のみ示しており、ここでは４をドレインと
する。）を形成してから、これらの上に絶縁用の第一層
間膜５としてＮＳＧ膜またはＢＰＳＧ膜を５０００〜１
００００Åの膜厚で形成し、この第一層間膜５のゲート
３とドレイン４の直上に、これらと配線６ａ，６ｂとを
それぞれ接続するコンタクトホール５１，５２を、通常
のフォトリソ工程・エッチング工程により形成する。そ
して、この第一層間膜５の上に、アルミニウム等の金属
またはポリシリコンからなる配線６ａ，６ｂを、通常の
薄膜形成工程・フォトリソ工程・エッチング工程によ
り、５０００〜１００００Åの膜厚で形成する。
【００１７】次に、図１（ｂ）に示すように、配線６
ａ，６ｂが形成された第一層間膜５の上に、プラズマＣ
ＶＤ装置により、例えば、基板温度４００℃、圧力３．
５ｔｏｒｒ、発振周波数１３．５６ＭＨｚ、印加高周波
電力８００Ｗの条件で、ＴＥＯＳガス（流量８００ｓｃ
ｃｍ）と酸素ガス（流量６００ｓｃｃｍ）を用いてシリ
コン酸化膜（プラズマＴＥＯＳ膜）７を気相成長させる
（請求項２のプラズマ酸化膜形成工程）。
ａ，６ｂが形成された第一層間膜５の上に、プラズマＣ
ＶＤ装置により、例えば、基板温度４００℃、圧力３．
５ｔｏｒｒ、発振周波数１３．５６ＭＨｚ、印加高周波
電力８００Ｗの条件で、ＴＥＯＳガス（流量８００ｓｃ
ｃｍ）と酸素ガス（流量６００ｓｃｃｍ）を用いてシリ
コン酸化膜（プラズマＴＥＯＳ膜）７を気相成長させる
（請求項２のプラズマ酸化膜形成工程）。
【００１８】このようにして、プラズマＴＥＯＳ膜７が
例えば１０００Åの膜厚で形成されたウエハを、水素ガ
スが１００ｓｃｃｍおよび窒素ガスが９００ｓｃｃｍの
流量で導入され、内部が４００℃に保持されたチャンバ
内に１５分以上１２０分以内の時間だけ置くことによ
り、水素アニール処理を施す（請求項２の水素アニール
工程）。
例えば１０００Åの膜厚で形成されたウエハを、水素ガ
スが１００ｓｃｃｍおよび窒素ガスが９００ｓｃｃｍの
流量で導入され、内部が４００℃に保持されたチャンバ
内に１５分以上１２０分以内の時間だけ置くことによ
り、水素アニール処理を施す（請求項２の水素アニール
工程）。
【００１９】この水素アニール処理後に、ウエハをプラ
ズマ処理用のチャンバに入れ、例えば、雰囲気温度３６
０℃、圧力６ｔｏｒｒ、発振周波数１３．５６Ｈｚ、印
加高周波電力４００Ｗ、窒素ガス流量８４０ｓｃｃｍ、
ＮＨ3 ガス流量４０ｓｃｃｍの条件で、プラズマＴＥＯ
Ｓ膜７の表面に対して、窒素系ガスによるプラズマ処理
を施す（請求項２の窒素プラズマ処理工程）。
ズマ処理用のチャンバに入れ、例えば、雰囲気温度３６
０℃、圧力６ｔｏｒｒ、発振周波数１３．５６Ｈｚ、印
加高周波電力４００Ｗ、窒素ガス流量８４０ｓｃｃｍ、
ＮＨ3 ガス流量４０ｓｃｃｍの条件で、プラズマＴＥＯ
Ｓ膜７の表面に対して、窒素系ガスによるプラズマ処理
を施す（請求項２の窒素プラズマ処理工程）。
【００２０】次に、図１（ｃ）に示すように、プラズマ
処理後のプラズマＴＥＯＳ膜７の上に、例えば、基板温
度４００℃、圧力７６０ｔｏｒｒ、ＴＥＯＳガス流量１
７００ｓｃｃｍ、酸素流量７５００ｓｃｃｍ、オゾン濃
度８０ｇ／ｍ3 の条件で、ＴＥＯＳとオゾンとを反応さ
せ、気相成長によりシリコン酸化膜（Ｏ3 −ＴＥＯＳ
膜）８を、例えば５０００Åの膜厚で形成する（請求項
２のオゾン酸化膜形成工程）。
処理後のプラズマＴＥＯＳ膜７の上に、例えば、基板温
度４００℃、圧力７６０ｔｏｒｒ、ＴＥＯＳガス流量１
７００ｓｃｃｍ、酸素流量７５００ｓｃｃｍ、オゾン濃
度８０ｇ／ｍ3 の条件で、ＴＥＯＳとオゾンとを反応さ
せ、気相成長によりシリコン酸化膜（Ｏ3 −ＴＥＯＳ
膜）８を、例えば５０００Åの膜厚で形成する（請求項
２のオゾン酸化膜形成工程）。
【００２１】このようにして得られたウエハは、配線６
ａ，６ｂと第一層間膜５の表面がプラズマＴＥＯＳ膜７
で覆われるため、親水性の第一層間膜５に対するＯ3 −
ＴＥＯＳ膜８の密着性が向上する。また、プラズマＴＥ
ＯＳ膜７が形成された後のウエハに対して、前述のよう
に水素アニール処理が施されることにより、隣合う一方
の配線６ａの下地がゲート３であって、他方の配線６ｂ
の下地がドレイン（またはソース）４であることに伴っ
て、プラズマＴＥＯＳ膜７に局所的な帯電が生じていて
もこれが解消される。したがって、プラズマＴＥＯＳ膜
７に局所的な帯電が生じていない状態で、前述の窒素系
ガスによるプラズマ処理がなされるため、このプラズマ
処理がプラズマＴＥＯＳ膜７の表面に対して均一になさ
れる。
ａ，６ｂと第一層間膜５の表面がプラズマＴＥＯＳ膜７
で覆われるため、親水性の第一層間膜５に対するＯ3 −
ＴＥＯＳ膜８の密着性が向上する。また、プラズマＴＥ
ＯＳ膜７が形成された後のウエハに対して、前述のよう
に水素アニール処理が施されることにより、隣合う一方
の配線６ａの下地がゲート３であって、他方の配線６ｂ
の下地がドレイン（またはソース）４であることに伴っ
て、プラズマＴＥＯＳ膜７に局所的な帯電が生じていて
もこれが解消される。したがって、プラズマＴＥＯＳ膜
７に局所的な帯電が生じていない状態で、前述の窒素系
ガスによるプラズマ処理がなされるため、このプラズマ
処理がプラズマＴＥＯＳ膜７の表面に対して均一になさ
れる。
【００２２】これにより、プラズマＴＥＯＳ膜７の上に
前述のようにして形成されたＯ3 −ＴＥＯＳ膜８は、下
地がゲート３である配線６ａ側の膜厚ｔ1 と、下地がド
レイン（またはソース）４である配線６ｂの膜厚ｔ2 と
がほぼ等しくなるため、配線６ａ，６ｂ上の酸化膜であ
るＯ3 −ＴＥＯＳ膜８の表面に、段差が生じ難くなる。
前述のようにして形成されたＯ3 −ＴＥＯＳ膜８は、下
地がゲート３である配線６ａ側の膜厚ｔ1 と、下地がド
レイン（またはソース）４である配線６ｂの膜厚ｔ2 と
がほぼ等しくなるため、配線６ａ，６ｂ上の酸化膜であ
るＯ3 −ＴＥＯＳ膜８の表面に、段差が生じ難くなる。
【００２３】具体的に、Ｏ3 −ＴＥＯＳ膜８の膜厚は、
前述のように水素アニール処理がなされた場合には、配
線６ａ側（ｔ1 ）と配線６ｂ側（ｔ2 ）とでほぼ等しく
（例えば５０００Åに）なったが、水素アニール処理を
行わない以外はすべて同じ条件で行った場合には、配線
６ａ側（ｔ1 ）が５０００Åで、配線６ｂ側（ｔ2 ）が
３５００Åとなり、Ｏ3 −ＴＥＯＳ膜８の表面に段差が
生じた。
前述のように水素アニール処理がなされた場合には、配
線６ａ側（ｔ1 ）と配線６ｂ側（ｔ2 ）とでほぼ等しく
（例えば５０００Åに）なったが、水素アニール処理を
行わない以外はすべて同じ条件で行った場合には、配線
６ａ側（ｔ1 ）が５０００Åで、配線６ｂ側（ｔ2 ）が
３５００Åとなり、Ｏ3 −ＴＥＯＳ膜８の表面に段差が
生じた。
【００２４】なお、前記実施例では、有機系シリコン化
合物としてＴＥＯＳを用いた場合について説明したが、
Ｓｉ2 Ｃ6 Ｈ18Ｏ（ヘキサメチルジシロキサン、略称
「ＨＭＤＳ」）やＳｉ4 Ｃ8 Ｈ24Ｏ4 （オクタメチルシ
クロテトラシロキサン、略称「ＯＭＣＴＳ」）等の場合
にも、同様の効果が得られる。その場合には、プラズマ
酸化膜形成工程とオゾン酸化膜形成工程とで同じ有機系
シリコン化合物を用いることが好ましい。また、前記実
施例では、窒素プラズマ処理工程において窒素ガスとア
ンモニア（ＮＨ3 ）ガスとの混合ガスを用いているが、
窒素ガスのみを用いても同様の効果が得られる。また、
前記実施例の水素アニール工程においては、チャンバ内
に供給するガスの１０％を水素ガスとして、水素１０％
の雰囲気でアニール処理を行っているが、当該水素雰囲
気における好ましい水素濃度は３〜１０％である。
合物としてＴＥＯＳを用いた場合について説明したが、
Ｓｉ2 Ｃ6 Ｈ18Ｏ（ヘキサメチルジシロキサン、略称
「ＨＭＤＳ」）やＳｉ4 Ｃ8 Ｈ24Ｏ4 （オクタメチルシ
クロテトラシロキサン、略称「ＯＭＣＴＳ」）等の場合
にも、同様の効果が得られる。その場合には、プラズマ
酸化膜形成工程とオゾン酸化膜形成工程とで同じ有機系
シリコン化合物を用いることが好ましい。また、前記実
施例では、窒素プラズマ処理工程において窒素ガスとア
ンモニア（ＮＨ3 ）ガスとの混合ガスを用いているが、
窒素ガスのみを用いても同様の効果が得られる。また、
前記実施例の水素アニール工程においては、チャンバ内
に供給するガスの１０％を水素ガスとして、水素１０％
の雰囲気でアニール処理を行っているが、当該水素雰囲
気における好ましい水素濃度は３〜１０％である。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本願の請求項１〜
５に係る半導体装置の製造方法によれば、下地が電気的
に異なる複数の部分で構成されているウエハの上に、表
面平坦性に優れたシリコン酸化膜を形成することが可能
となるため、当該シリコン酸化膜を多層配線構造の層間
絶縁膜に適用することにより、回路の信頼性が高い高密
度集積回路を得ることができる。
５に係る半導体装置の製造方法によれば、下地が電気的
に異なる複数の部分で構成されているウエハの上に、表
面平坦性に優れたシリコン酸化膜を形成することが可能
となるため、当該シリコン酸化膜を多層配線構造の層間
絶縁膜に適用することにより、回路の信頼性が高い高密
度集積回路を得ることができる。
【００２６】また、特に、請求項２に係る半導体装置の
製造方法によれば、前記プラズマ酸化膜の存在により、
配線が形成されたウエハ表面に対する前記オゾン酸化膜
の密着性が向上するため、前記効果に加えて、耐久性に
優れた高密度集積回路を得ることができるという効果も
ある。
製造方法によれば、前記プラズマ酸化膜の存在により、
配線が形成されたウエハ表面に対する前記オゾン酸化膜
の密着性が向上するため、前記効果に加えて、耐久性に
優れた高密度集積回路を得ることができるという効果も
ある。
【図１】本願各発明に係る方法の一実施例を工程順に説
明するための半導体装置の縦断面図であり、（ａ）は、
ウエハに対する配線形成までの工程を示し、（ｂ）は、
プラズマ酸化膜の形成工程からオゾン酸化膜の形成前ま
での工程を示し、（ｃ）は、各種処理が施されたプラズ
マ酸化膜に対するオゾン酸化膜の形成工程を示すもので
ある。
明するための半導体装置の縦断面図であり、（ａ）は、
ウエハに対する配線形成までの工程を示し、（ｂ）は、
プラズマ酸化膜の形成工程からオゾン酸化膜の形成前ま
での工程を示し、（ｃ）は、各種処理が施されたプラズ
マ酸化膜に対するオゾン酸化膜の形成工程を示すもので
ある。
【図２】従来の方法の問題点を説明するための半導体装
置の縦断面図である。
置の縦断面図である。
１ 半導体基板 ２ ＬＯＣＯＳ酸化膜 ３ ゲート ４ ドレイン ５ 第一層間膜 ６ａ，６ｂ 配線 ７ プラズマＴＥＯＳ膜（プラズマ酸化膜） ８ Ｏ3 −ＴＥＯＳ膜（オゾン酸化膜）
Claims (5)
- 【請求項１】 ウエハに対して水素ガスを含む雰囲気で
熱処理を施し、当該熱処理後のウエハ表面を窒素系ガス
でプラズマ処理してから、当該ウエハに対して、有機系
シリコン化合物とオゾンとの反応を用いて気相成長によ
りシリコン酸化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２】 配線が形成されたウエハ上に、有機系シ
リコン化合物を反応ガスとしたプラズマ反応を用いて気
相成長によりシリコン酸化膜を形成するプラズマ酸化膜
形成工程と、当該プラズマ酸化膜形成工程後のウエハに
対して、水素ガスを含む雰囲気で熱処理を施す水素アニ
ール工程と、当該水素アニール工程後のウエハ表面を窒
素系ガスでプラズマ処理する窒素プラズマ処理工程と、
当該窒素プラズマ処理工程後のウエハに対して、有機系
シリコン化合物とオゾンとの反応を用いて気相成長によ
りシリコン酸化膜を形成するオゾン酸化膜形成工程とを
含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記有機系シリコン化合物はＳｉ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）4 であることを特徴とする請求項１または２記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記プラズマ処理の窒素系ガスはＮ2 ガ
スであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記プラズマ処理の窒素系ガスはＮＨ3
ガスであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに
記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6297288A JPH08162529A (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6297288A JPH08162529A (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08162529A true JPH08162529A (ja) | 1996-06-21 |
Family
ID=17844580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6297288A Pending JPH08162529A (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08162529A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100334986B1 (ko) * | 1999-06-29 | 2002-05-03 | 니시가키 코지 | 반도체 장치에서의 다층 배선구조 및 그 제조방법 |
| US8951902B2 (en) | 2000-04-28 | 2015-02-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Methods of removing contaminant impurities during the manufacture of a thin film transistor by applying water in which ozone is dissolved |
-
1994
- 1994-11-30 JP JP6297288A patent/JPH08162529A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100334986B1 (ko) * | 1999-06-29 | 2002-05-03 | 니시가키 코지 | 반도체 장치에서의 다층 배선구조 및 그 제조방법 |
| US8951902B2 (en) | 2000-04-28 | 2015-02-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Methods of removing contaminant impurities during the manufacture of a thin film transistor by applying water in which ozone is dissolved |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |