JPH08181047A - 開口部埋没装置およびこれを利用した半導体素子 製造方法 - Google Patents

開口部埋没装置およびこれを利用した半導体素子 製造方法

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JPH08181047A
JPH08181047A JP7207635A JP20763595A JPH08181047A JP H08181047 A JPH08181047 A JP H08181047A JP 7207635 A JP7207635 A JP 7207635A JP 20763595 A JP20763595 A JP 20763595A JP H08181047 A JPH08181047 A JP H08181047A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 開口部埋没装置およびこれを利用した半導体
製造方法を提供する。 【解決手段】 回転軸100と、モータ105と、回転
軸100を中心とした円周上に配置され回転軸100と
連結された多数個のプレート110と、加熱装置120
を備えるチャンバ140と、ガス注入部125とを備え
た半導体製造装置を利用して半導体素子の開口部を埋没
させる。半導体素子の開口部、例えばトレンチあるいは
コンタクトホールの埋没時に基板を回転軸100の周囲
に回転させて発生する遠心力を利用して埋没しようとす
る物質が開口部内に下がるようにすることにより、開口
部をボイドなく完全に埋没させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、開口部埋没装置お
よびこれを利用した半導体素子製造方法に係り、特にト
レンチあるいはコンタクトホールのような開口部埋没時
に遠心力を利用して埋没させることにより埋没特性を向
上させ得る製造装置およびこれを利用した半導体素子製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置が高集積化されるにつれ、素
子と素子との絶縁に用いられる素子分離領域の面積だけ
でなくコンタクトの大きさが減少するようになった。こ
れにより、それぞれの素子を絶縁させるためのトレン
チ、あるいは導電層と導電層とを連結するためのコンタ
クトホール形成時にボイドなくこれらを埋没させる方法
に関する研究が進行しつつある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図1A〜1Cを参照し
て、従来の方法によるトレンチ埋没時に発生する問題点
を説明する。図1Aおよび図1Bにおいて、参照符号1
0は半導体基板、15は絶縁膜、20は段差塗布性不良
により形成されたボイドをそれぞれ示す。
【0004】通常、素子分離のために半導体基板10上
に絶縁物、例えば酸化物を化学気相蒸着方法で蒸着して
基板10に形成されたトレンチを埋没させる絶縁膜15
を形成する。この時、高集積化による段差塗布性不良に
よりトレンチ内にボイド20が形成される。ボイド20
は後続の熱処理工程の進行につれて表面積が減少するの
で、前記トレンチの内部には図1Bに示すように丸い孔
状のボイド25が形成される。
【0005】図1Bは後続の熱処理工程を行うにつれて
形成された孔状のボイド25を示したものであり、図1
Cは実際の工程で発生した前記孔状のボイドを撮影した
SEM写真である。図1Cに示す前記SEM写真はコン
トラスト調整のため酸化膜に着色処理を行った後に得ら
れたものであり、実際の大きさよりボイドが拡大されて
見える。
【0006】前記のようなボイド25は工程のマージン
が小さい場合にエッチング段階で露出され、露出された
部分にゲート物質が埋め込まれゲートストリンガが発生
したりあるいはイオン注入時に露出されたボイド表面に
望ましくない不純物がドーピングされる。したがって、
トレンチに埋没された絶縁膜15が素子分離領域として
の機能を十分に遂行できなくなる。
【0007】次に、図2Aおよび図2Bを参照して、従
来の方法によるコンタクト埋没時に発生する問題点を説
明する。図2Aおよび図2Bにおいて、参照符号50は
半導体基板、55はコンタクトホールが形成されている
絶縁層、60はコンタクトホールを形成するための配線
層をそれぞれ示す。
【0008】配線層60は、例えばアルミニウムを蒸着
して形成するが、高集積化によるコンタクトサイズの減
少により段差塗布性不良が発生する。また、後続の熱処
理工程において、図2Bに示すように配線層60のアル
ミニウムがコンタクトホールの上部に固まる凝集現象が
発生してコンタクト不良を誘発する。本発明の目的は、
前記問題点を解決して開口部の埋没特性を向上させ得る
半導体製造装置を提供することにある。
【0009】本発明の他の目的は、前記製造装置を利用
して半導体素子を製造するに適した製造方法を提供する
ことにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、回転軸と、前記回転軸を回転させるモータ
と、前記回転軸を中心として円をなすように配置され前
記回転軸と連動して回転可能な多数個のプレートと、前
記プレートに向けて設けられている加熱装置を備えるチ
ャンバと、前記チャンバにガスを注入するガス注入部と
を備えることを特徴とする開口部埋没装置を提供する。
【0011】前記開口部埋没装置は、前記チャンバを開
閉するウェーハロードロックシステムおよび前記チャン
バ内で前記プレートにウェーハを装着するウェーハ運搬
システムをさらに備えることができる。また、前記加熱
装置はハロゲンランプを使用することが望ましく、前記
ガス注入部は窒素およびアルゴンガスのうちいずれか1
つを注入するためのものである。
【0012】前記他の目的を達成するために本発明は、
半導体基板に開口部を形成する段階と、前記開口部上に
前記開口部を埋め込むように物質層を塗布する段階と、
前記基板を高速に回転させると同時に、前記物質層がフ
ローされ得る温度まで前記基板を加熱して前記物質層が
前記開口部を完全に埋め込む段階とを備えることを特徴
とする半導体素子製造方法を提供する。
【0013】前記開口部が素子分離のために形成された
トレンチである場合、前記物質層はシリコン酸化物で形
成することが望ましく、前記開口部がコンタクトホール
である場合、前記物質層はアルミニウムで形成すること
が望ましい。一方、前記回転および加熱工程は窒素およ
びアルゴンガス雰囲気のうちいずれか1つで行って基板
の酸化を防止する。
【0014】本発明では開口部、例えばトレンチあるい
はコンタクトホール埋没時に基板を回転させ発生する遠
心力を利用して埋没させようとする物質が開口部内に下
がるようにして開口部をボイドなく完全に埋没させるこ
とができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の実施例をさらに詳細に説明する。図3は、本発明に
よる半導体製造装置を示す概略構成図である。本発明に
よる開口部埋没装置は、回転軸100、この回転軸10
0を回転させるためのモータ105、回転軸100側に
向いて回転軸100の延びる方向と平行に回転軸100
を中心とする円をなして配置され相互に連結された多数
個のプレート110、プレート110と回転軸100の
間に位置しプレート110に向かうように設けられた加
熱装置120を備えるチャンバ140およびチャンバ1
40にガスを注入するためのガス注入部125を備え
る。
【0016】ここで、チャンバ140はチャンバ140
内にウェーハをプレート110に装着するウェーハ運搬
システム130をさらに備えることができ、前記開口部
埋没装置はチャンバ140を開閉するためのロードロッ
クシステム135をさらに備えることができる。また、
加熱装置120は必要に応じて多数個を設けることがで
き、プレート110は重力と垂直方向の遠心力が発生す
るようにするために回転軸の延びる方向に対して傾斜し
て配置することができる。
【0017】次に、図3に示す開口部埋没装置の動作を
簡略に説明する。モータ105を稼働させることにより
回転軸100を回転させると、回転軸100と連結され
回転軸100側にそれぞれウェーハ115が装着された
多数個のプレート110も回転する。これと同時に、ウ
ェーハ115と回転軸100の間に位置する加熱装置1
20、例えばハロゲンランプを作動させてウェーハ11
5を加熱する。
【0018】この時、前記回転によりウェーハ115に
は遠心力が加えられるので、ウェーハ115上に開口部
を埋没させるために形成されている物質層がウェーハ1
15の下部方向に力を受けるようになる。また、加熱装
置120によりウェーハ115が加熱されるので前記物
質層は流動性を有し前記開口部をボイドなく埋没するこ
とができる。
【0019】一方、工程中で酸化反応が起きないよう
に、ガス注入部125から窒素ガス、アルゴンガスなど
の不活性ガスをチャンバ140内に注入することが望ま
しい。図4A〜図4Dは、本発明による開口部埋没方法
の第1実施例を工程順に示した断面図である。図4Aを
参照すると、半導体基板150の素子分離領域に所望の
深さのトレンチ155を形成する。前述したように、半
導体素子が高集積化するにつれて前記トレンチ155の
幅は次第に減少する。
【0020】図4Bを参照すると、トレンチ155が形
成された基板150の全面に絶縁膜、例えば酸化膜16
0を形成する。酸化膜160は、酸化物を化学気相蒸着
法で基板150全面に蒸着することによりトレンチ15
5を埋没させる。このとき、高集積化による段差塗布性
不良によりトレンチ155内にボイド165が形成され
る可能性がある。
【0021】続いて、酸化膜160が形成されている基
板150を図3に示すの開口部埋没装置に装着した後に
高速度に回転させる。このとき、基板150は回転軸1
00の軸方向に対して平行に装着するか、あるいは重力
の影響を考慮して基板150に対して完全に垂直方向の
遠心力を有するように回転軸100の軸方向に対して僅
かに傾斜するように装着する。同時に、加熱装置12
0、例えばハロゲンランプを利用して回転する状態の基
板150を前記酸化物がフローされ得る程度の温度に加
熱する。回転による遠心力によって前記フロー可能な酸
化物はトレンチ155の底方向に移動しようとするた
め、トレンチ155の内部に形成されていたボイド16
5を埋め込むようになる。したがって、図4Cに示すよ
うに、基板150上の酸化膜160の厚さは多少減少す
る。前記回転および加熱工程は、窒素あるいはアルゴン
ガス雰囲気下で施して基板150を酸化反応から保護す
る。
【0022】次いで、図4Dに示すように、酸化膜16
0をエッチバックして基板150に素子分離領域170
を完成する。図5A〜図5Cは、本発明による開口部埋
没方法の第2実施例を工程順に示した断面図である。図
5Aを参照すると、半導体基板200上に絶縁膜205
を形成し、絶縁膜205に開口部、例えばコンタクトホ
ール210を形成する。
【0023】図5Bを参照すると、コンタクトホール2
10が形成されている基板200の全面に金属、例えば
アルミニウムを蒸着してアルミニウム層215を形成す
る。続いて、アルミニウム層215が形成されている基
板200を図3Aに示す開口部埋没装置に装着した後に
高速度に回転させる。このとき、第1実施例と同様に、
基板200は回転軸100の軸方向に対して平行に装着
するか、あるいは僅かに傾斜するように装着する。同時
に、加熱装置120、例えばハロゲンランプを利用して
回転する状態の基板200を前記アルミニウムがフロー
され得る程度の温度で加熱させる。回転による遠心力に
より前記フロー可能な酸化物はコンタクトホール210
内部の下部に移動しようとするため、図5Cに示すよう
にコンタクトホール210を埋め込むようになる。
【0024】本発明の他の実施例によれば、前記物質層
は不純物がドープされたシリコン酸化物、例えばBPS
G(borophosphosillicate glass) またはPSG(phosp
hosillicate glass)などで形成され得る。なお、本発明
は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の思想
を逸脱しない範囲内において種々の改変をなし得ること
は無論である。
【0025】
【発明の効果】本発明によると、トレンチやコンタクト
ホールなどの開口部を物質層により埋没させる工程にお
いて、基板を回転させると同時に加熱することにより前
記物質層がフローされるようにして、従来の高集積化さ
れた半導体素子製造工程で発生したボイドまたは凝集現
象を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1Aおよび図1Bは従来のトレンチ埋没方法
における問題点を示す断面図であり、図1Cは図1Bに
示す状態のSEM写真である。
【図2】図2Aおよび図2Bは、従来のコンタクトホー
ル埋没方法の問題点を示す断面図である。
【図3】本発明による開口部埋没装置を示す概略構成図
である。
【図4】図4A〜図4Dは、本発明による開口部埋没方
法の第1実施例を工程順に示した断面図である。
【図5】図5A〜図5Cは、本発明による開口部埋没方
法の第2実施例を工程順に示した断面図である。
【符号の説明】
100 回転軸 105 モータ 110 プレート 115 ウェーハ 120 加熱装置 125 ガス注入部 130 ウェーハ運搬システム 135 ロードロックシステム 140 チャンバ

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸と、 前記回転軸を回転させるモータと、 前記回転軸を中心として円をなすように配置され前記回
    転軸と連動して回転可能な多数個のプレートと、 前記プレートに向けて設けられている加熱装置を備える
    チャンバと、 前記チャンバにガスを注入するガス注入部と、 を備えることを特徴とする開口部埋没装置。
  2. 【請求項2】 前記チャンバを開閉するウェーハロード
    ロックシステムおよび前記チャンバ内で前記プレートに
    ウェーハを装着するウェーハ運搬システムをさらに備え
    ることを特徴とする請求項1記載の開口部埋没装置。
  3. 【請求項3】 前記加熱装置はハロゲンランプを使用す
    ることを特徴とする請求項1記載の開口部埋没装置。
  4. 【請求項4】 前記ガス注入部は窒素およびアルゴンガ
    スのうちいずれか1つを注入するためのものであること
    を特徴とする請求項1記載の開口部埋没装置。
  5. 【請求項5】 半導体基板に開口部を形成する段階と、 前記開口部を埋め込むように物質層を塗布する段階と、 前記基板を回転させると同時に前記物質層がフローされ
    得る温度まで前記基板を加熱して前記物質層が前記開口
    部を埋め込む回転および加熱段階と、 を備えることを特徴とする半導体素子製造方法。
  6. 【請求項6】 前記開口部は素子分離のために形成され
    たトレンチであることを特徴とする請求項5記載の半導
    体素子製造方法。
  7. 【請求項7】 前記物質層はシリコン酸化物で形成する
    ことを特徴とする請求項6記載の半導体素子製造方法。
  8. 【請求項8】 前記開口部はコンタクトホールであるこ
    とを特徴とする請求項5記載の半導体素子製造方法。
  9. 【請求項9】 前記物質層はアルミニウムで形成するこ
    とを特徴とする請求項8記載の半導体素子製造方法。
  10. 【請求項10】 前記回転および加熱段階は窒素ガス雰
    囲気で進行することを特徴とする請求項5記載の半導体
    素子製造方法。
  11. 【請求項11】 前記回転および加熱段階はアルゴンガ
    ス雰囲気で進行することを特徴とする請求項5記載の半
    導体素子製造方法。
  12. 【請求項12】 前記物質層はシリコン酸化物で形成す
    ることを特徴とする請求項5記載の半導体素子製造方
    法。
  13. 【請求項13】 前記物質層は不純物がドープされたシ
    リコン酸化物で形成することを特徴とする請求項5記載
    の半導体素子製造方法。
JP7207635A 1994-07-26 1995-07-21 開口部埋没装置およびこれを利用した半導体素子 製造方法 Pending JPH08181047A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019940018077A KR0135840B1 (ko) 1994-07-26 1994-07-26 개구부 매몰(filling)장치와 이를 이용한 반도체소자 제조방법
KR1994P18077 1994-07-26

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Also Published As

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