JPH08306681A - 平坦化塗布絶縁膜の形成方法 - Google Patents
平坦化塗布絶縁膜の形成方法Info
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- JPH08306681A JPH08306681A JP10530495A JP10530495A JPH08306681A JP H08306681 A JPH08306681 A JP H08306681A JP 10530495 A JP10530495 A JP 10530495A JP 10530495 A JP10530495 A JP 10530495A JP H08306681 A JPH08306681 A JP H08306681A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 無機成分や有機成分等の残留不純物が低減さ
れた、緻密な平坦化塗布絶縁膜５の形成方法を提供す
る。 【構成】 被処理基板上にＳＯＧを塗布し、熱処理によ
り焼成する際に被処理基板に超音波を印加する。この際
熱処理雰囲気としてＯ3 等の酸化性雰囲気あるいはＮＨ
3 等の塩基性雰囲気を採用してもよい。 【効果】 熱エネルギに加え、超音波エネルギを併用す
ることにより、酸化反応あるいは脱水縮合反応が促進さ
れ、平坦化塗布絶縁膜の緻密化が達成される。
れた、緻密な平坦化塗布絶縁膜５の形成方法を提供す
る。 【構成】 被処理基板上にＳＯＧを塗布し、熱処理によ
り焼成する際に被処理基板に超音波を印加する。この際
熱処理雰囲気としてＯ3 等の酸化性雰囲気あるいはＮＨ
3 等の塩基性雰囲気を採用してもよい。 【効果】 熱エネルギに加え、超音波エネルギを併用す
ることにより、酸化反応あるいは脱水縮合反応が促進さ
れ、平坦化塗布絶縁膜の緻密化が達成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置等の製造分野
で適用される平坦化塗布絶縁膜の形成方法に関し、更に
詳しくは、膜質の改良されたＳＯＧをはじめとする平坦
化塗布絶縁膜の形成方法に関する。
で適用される平坦化塗布絶縁膜の形成方法に関し、更に
詳しくは、膜質の改良されたＳＯＧをはじめとする平坦
化塗布絶縁膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置の高集積度化が進
展するに伴い、内部配線のデザインルールは益々微細化
し、しかも多層化の方向に向かっている。かかる高集積
度化は、半導体装置の高性能化に寄与する一方、その信
頼性を低下させる原因となる虞れもある。これは、下層
配線上に形成する層間絶縁膜の段差が大きくかつ急峻と
なることにより、層間絶縁膜中にボイド（鬆）が発生し
たり、さらにこの層間絶縁膜上に形成する上層配線のス
テップカバレッジや加工精度に問題を生じることによ
る。さらに、高段差下地上のレジスト層のリソグラフィ
においては、近年の露光光の短波長化によるＤＯＦ（Ｄ
ｅｐｔｈ ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）マージンの低下もあり、
レジストマスクのパターニング精度に悪影響をおよぼ
す。したがって層間絶縁膜の平坦化は、高集積度の半導
体装置の信頼性を向上するために是非とも確立しておか
なければならないキープロセスの一つである。
展するに伴い、内部配線のデザインルールは益々微細化
し、しかも多層化の方向に向かっている。かかる高集積
度化は、半導体装置の高性能化に寄与する一方、その信
頼性を低下させる原因となる虞れもある。これは、下層
配線上に形成する層間絶縁膜の段差が大きくかつ急峻と
なることにより、層間絶縁膜中にボイド（鬆）が発生し
たり、さらにこの層間絶縁膜上に形成する上層配線のス
テップカバレッジや加工精度に問題を生じることによ
る。さらに、高段差下地上のレジスト層のリソグラフィ
においては、近年の露光光の短波長化によるＤＯＦ（Ｄ
ｅｐｔｈ ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）マージンの低下もあり、
レジストマスクのパターニング精度に悪影響をおよぼ
す。したがって層間絶縁膜の平坦化は、高集積度の半導
体装置の信頼性を向上するために是非とも確立しておか
なければならないキープロセスの一つである。
【０００３】従来より、半導体装置の層間絶縁膜の平坦
化には、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎＧｌａｓｓ）のスピン
コーティングによる塗布絶縁膜が、その簡便さから広く
実用化されている。ＳＯＧは、シラノール結合（Ｓｉ−
ＯＨ結合）を少なくとも１つ分子内に有するシリコン化
合物を主成分とし、これをアルコール等の溶媒に溶解し
た塗布液、あるいはこの塗布液を塗布後焼成した絶縁膜
の総称である。ＳＯＧは無機ＳＯＧと有機ＳＯＧとに大
別され、各々特徴を有している。このうち無機ＳＯＧ
は、分子内に有機基を有しないシリコン化合物、一例と
してＳｉ（ＯＨ）4 を主成分とするものである。膜中に
有機成分がないので１０００℃程度の高温熱処理が可能
であり、膜質は熱酸化やＣＶＤによるＳｉＯ2 に近く、
緻密で良好である。しかし膜厚を５００ｎｍ程度以上に
厚くすると、熱処理時に堆積収縮やクラックが入りやす
い。このため薄い塗布絶縁膜しか実用化できず、高段差
下地上の平坦化塗布絶縁膜としては、単層では不充分で
ある。
化には、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎＧｌａｓｓ）のスピン
コーティングによる塗布絶縁膜が、その簡便さから広く
実用化されている。ＳＯＧは、シラノール結合（Ｓｉ−
ＯＨ結合）を少なくとも１つ分子内に有するシリコン化
合物を主成分とし、これをアルコール等の溶媒に溶解し
た塗布液、あるいはこの塗布液を塗布後焼成した絶縁膜
の総称である。ＳＯＧは無機ＳＯＧと有機ＳＯＧとに大
別され、各々特徴を有している。このうち無機ＳＯＧ
は、分子内に有機基を有しないシリコン化合物、一例と
してＳｉ（ＯＨ）4 を主成分とするものである。膜中に
有機成分がないので１０００℃程度の高温熱処理が可能
であり、膜質は熱酸化やＣＶＤによるＳｉＯ2 に近く、
緻密で良好である。しかし膜厚を５００ｎｍ程度以上に
厚くすると、熱処理時に堆積収縮やクラックが入りやす
い。このため薄い塗布絶縁膜しか実用化できず、高段差
下地上の平坦化塗布絶縁膜としては、単層では不充分で
ある。
【０００４】他方の有機ＳＯＧは、分子内に有機基を有
するシリコン化合物であるＲn Ｓｉ（ＯＨ）4-n （Ｒは
アルキル基、アルコキシ基等の有機基、ｎは１〜４の自
然数を表す）を主成分とするものである。有機成分を有
するため厚く塗布しても膜中にクラックが入りにくく、
また高段差の下地であっても平坦化の効果は良好であ
る。しかしながら、有機成分の熱分解を避けるために
は、熱処理温度は例えば５００℃以下の比較的低温が要
求され、膜質や、隣接するＡｌ系金属等の配線材料の耐
腐食性に関しては不十分である。このため、有機ＳＯＧ
は成膜後のエッチバック工程と組み合わせ、下地基板の
段差凹部のみに残し、さらにＣＶＤ等で膜質のよい絶縁
膜を積み増す等、ＳＯＧが配線材料と直接には接触しな
いようなデバイス構造対策が採られる。また近年では有
機ＳＯＧ塗布膜の無機化による膜質の向上も試みられて
いる。すなわち、有機ＳＯＧ塗布膜を酸化雰囲気中で８
５０℃程度の熱処理を施し、有機基をＣＯ2 やＨ2 Ｏと
して脱離するとともに、残ったシリコン原子をＳｉＯ2
化するものである。
するシリコン化合物であるＲn Ｓｉ（ＯＨ）4-n （Ｒは
アルキル基、アルコキシ基等の有機基、ｎは１〜４の自
然数を表す）を主成分とするものである。有機成分を有
するため厚く塗布しても膜中にクラックが入りにくく、
また高段差の下地であっても平坦化の効果は良好であ
る。しかしながら、有機成分の熱分解を避けるために
は、熱処理温度は例えば５００℃以下の比較的低温が要
求され、膜質や、隣接するＡｌ系金属等の配線材料の耐
腐食性に関しては不十分である。このため、有機ＳＯＧ
は成膜後のエッチバック工程と組み合わせ、下地基板の
段差凹部のみに残し、さらにＣＶＤ等で膜質のよい絶縁
膜を積み増す等、ＳＯＧが配線材料と直接には接触しな
いようなデバイス構造対策が採られる。また近年では有
機ＳＯＧ塗布膜の無機化による膜質の向上も試みられて
いる。すなわち、有機ＳＯＧ塗布膜を酸化雰囲気中で８
５０℃程度の熱処理を施し、有機基をＣＯ2 やＨ2 Ｏと
して脱離するとともに、残ったシリコン原子をＳｉＯ2
化するものである。
【０００５】このように、無機ＳＯＧおよび有機ＳＯＧ
のいずれも塗布したままでは絶縁膜とはなり得ず、乾燥
および熱処理（ベーキング）の工程を経て絶縁膜とな
る。この熱処理の際には塗布膜中の無機成分や有機成分
を充分に除去する必要があり、熱処理が不十分だと水分
を吸着あるいは放出しやすい。このため後工程でコンタ
クトプラグを形成する場合に、ポイズンドビア（Ｐｏｉ
ｓｏｎｅｄ ｖｉａ）等の不良を発生し、低抵抗のオー
ミックコンタクトを得にくい。
のいずれも塗布したままでは絶縁膜とはなり得ず、乾燥
および熱処理（ベーキング）の工程を経て絶縁膜とな
る。この熱処理の際には塗布膜中の無機成分や有機成分
を充分に除去する必要があり、熱処理が不十分だと水分
を吸着あるいは放出しやすい。このため後工程でコンタ
クトプラグを形成する場合に、ポイズンドビア（Ｐｏｉ
ｓｏｎｅｄ ｖｉａ）等の不良を発生し、低抵抗のオー
ミックコンタクトを得にくい。
【０００６】また近年ではシラザン結合（Ｓｉ−ＮＨ）
をもつ化合物によるＳＯＧが提案されている。一例とし
て第５４回応用物理学会学術講演会（１９９３年秋季年
会）講演予稿集ｐ７５２、講演番号２９ａ−Ｘ−１１
や、１０ｔｈ．ＶＬＳＩ Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ Ｉｎ
ｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
（ＶＭＩＣ）ｐ２１７（Ｊｕｎｅ ８−９，１９９３）
には、Ｐｅｒｈｙｄｒｏｓｉｌａｚａｎ（−ＳｉＨ2 −
ＮＨ−）n を原料とするＳＯＧの報告がある。
をもつ化合物によるＳＯＧが提案されている。一例とし
て第５４回応用物理学会学術講演会（１９９３年秋季年
会）講演予稿集ｐ７５２、講演番号２９ａ−Ｘ−１１
や、１０ｔｈ．ＶＬＳＩ Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ Ｉｎ
ｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
（ＶＭＩＣ）ｐ２１７（Ｊｕｎｅ ８−９，１９９３）
には、Ｐｅｒｈｙｄｒｏｓｉｌａｚａｎ（−ＳｉＨ2 −
ＮＨ−）n を原料とするＳＯＧの報告がある。
【０００７】このシラザン結合を有するＳＯＧは厚膜塗
布ができ、エッチバックの必要なしに平坦化層間絶縁膜
の形成が可能であるとされている。一方、緻密な酸化膜
を得るためには、熱処理時にシラザン結合を充分酸化し
てシロキサン結合に変換する必要がある。このようにい
ずれのタイプのＳＯＧであっても、塗布後の熱処理時
に、酸化反応はもとより有機成分の脱離を充分に進める
必要がある。しかしながら、従来のいずれのタイプの塗
布絶縁膜においても、シリコン基板に形成された不純物
拡散層の再拡散や下層配線層の酸化等のダメージなし
に、充分な熱処理を施すことは困難であった。このた
め、膜質のよいＣＶＤ酸化膜等で挟んだ多層構造の層間
絶縁膜として用いる必要があり、塗布絶縁膜による平坦
化の特長であるプロセスの簡便さが相殺される結果とな
っていた。
布ができ、エッチバックの必要なしに平坦化層間絶縁膜
の形成が可能であるとされている。一方、緻密な酸化膜
を得るためには、熱処理時にシラザン結合を充分酸化し
てシロキサン結合に変換する必要がある。このようにい
ずれのタイプのＳＯＧであっても、塗布後の熱処理時
に、酸化反応はもとより有機成分の脱離を充分に進める
必要がある。しかしながら、従来のいずれのタイプの塗
布絶縁膜においても、シリコン基板に形成された不純物
拡散層の再拡散や下層配線層の酸化等のダメージなし
に、充分な熱処理を施すことは困難であった。このた
め、膜質のよいＣＶＤ酸化膜等で挟んだ多層構造の層間
絶縁膜として用いる必要があり、塗布絶縁膜による平坦
化の特長であるプロセスの簡便さが相殺される結果とな
っていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は上述し
た従来技術の諸問題点を解決することであり、塗布膜中
の無機成分や有機成分を充分に除去し、緻密な平坦化塗
布絶縁膜を形成することができる、ＳＯＧ膜の新規な熱
処理方法を提供することである。
た従来技術の諸問題点を解決することであり、塗布膜中
の無機成分や有機成分を充分に除去し、緻密な平坦化塗
布絶縁膜を形成することができる、ＳＯＧ膜の新規な熱
処理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】本発明の平坦化塗布絶縁
膜の形成方法は、上述の課題を解決するために発案した
ものである。すなわち本発明は、被処理基板上にシリコ
ン化合物を含む塗布膜を形成し、この塗布膜に熱処理を
施す工程を含む平坦化塗布絶縁膜の形成方法であって、
この熱処理を施す工程中に、被処理基板に超音波を印加
することを特徴とするものである。超音波の印加方法
は、熱処理炉の基板ステージに超音波振動手段を組み込
み、被処理基板を励振すればよい。超音波振動手段とし
ては、圧電素子、磁歪素子、磁気回路とコイルによる動
電型等、各種の電気／音響変換器を任意に使用しうる。
超音波印加の際には、振動の定在波の影響を避けるため
に周波数や出力等をスィープしたり断続的に印加するこ
とは有効である。被処理基板の径や塗布膜の厚さ、基板
ステージの形状等により予め最適な超音波印加条件を設
定しておき、被処理基板毎に印加条件をマイクロコンピ
ュータ等で制御することが望ましい。
膜の形成方法は、上述の課題を解決するために発案した
ものである。すなわち本発明は、被処理基板上にシリコ
ン化合物を含む塗布膜を形成し、この塗布膜に熱処理を
施す工程を含む平坦化塗布絶縁膜の形成方法であって、
この熱処理を施す工程中に、被処理基板に超音波を印加
することを特徴とするものである。超音波の印加方法
は、熱処理炉の基板ステージに超音波振動手段を組み込
み、被処理基板を励振すればよい。超音波振動手段とし
ては、圧電素子、磁歪素子、磁気回路とコイルによる動
電型等、各種の電気／音響変換器を任意に使用しうる。
超音波印加の際には、振動の定在波の影響を避けるため
に周波数や出力等をスィープしたり断続的に印加するこ
とは有効である。被処理基板の径や塗布膜の厚さ、基板
ステージの形状等により予め最適な超音波印加条件を設
定しておき、被処理基板毎に印加条件をマイクロコンピ
ュータ等で制御することが望ましい。
【００１０】この熱処理を施す工程は、酸化性雰囲気中
または塩基性雰囲気中で施すことが望ましい。酸化性雰
囲気としては、Ｏ3 が望ましいが、他にＯ2 、Ｈ
2 Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｄ2 ＯあるいはＮＯx 等の酸化性ガス
を用いることができる。なおＯ3 を採用する場合には、
ガス導入ノズル中でのＯ3 の熱分解を防止するために、
ガス導入ノズルを冷却し、冷却したＯ3 を被処理基板直
上で放出することが好ましい。また塩基性雰囲気として
は、ＮＨ3 がことに望ましいが、Ｎ2 Ｈ2 およびその誘
導体およびメチルアミン等の各種アルキルアミン等の塩
基性ガスを用いることができる。
または塩基性雰囲気中で施すことが望ましい。酸化性雰
囲気としては、Ｏ3 が望ましいが、他にＯ2 、Ｈ
2 Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｄ2 ＯあるいはＮＯx 等の酸化性ガス
を用いることができる。なおＯ3 を採用する場合には、
ガス導入ノズル中でのＯ3 の熱分解を防止するために、
ガス導入ノズルを冷却し、冷却したＯ3 を被処理基板直
上で放出することが好ましい。また塩基性雰囲気として
は、ＮＨ3 がことに望ましいが、Ｎ2 Ｈ2 およびその誘
導体およびメチルアミン等の各種アルキルアミン等の塩
基性ガスを用いることができる。
【００１１】また塗布膜中の主要構成成分であるシリコ
ン化合物はとしては、シラノール結合を有する化合物ま
たはシラザン結合を有する化合物を用いることができ
る。
ン化合物はとしては、シラノール結合を有する化合物ま
たはシラザン結合を有する化合物を用いることができ
る。
【００１２】
【作用】本発明の平坦化塗布絶縁膜の形成方法の骨子
は、熱処理時に被処理基板に対し超音波エネルギを印加
することにより、酸化反応あるいは脱水縮合反応を効率
的に促進し、緻密な平坦化塗布絶縁膜を形成する点にあ
る。
は、熱処理時に被処理基板に対し超音波エネルギを印加
することにより、酸化反応あるいは脱水縮合反応を効率
的に促進し、緻密な平坦化塗布絶縁膜を形成する点にあ
る。
【００１３】従来ＳＯＧ塗布膜の熱処理は窒素雰囲気中
で施すことが通例であったが、酸化性雰囲気を採用する
ことにより、シラノール結合を有するＳＯＧはもとよ
り、シラザン結合を有するＳＯＧにおいても充分な酸化
反応を進めることができる。特にＯ3 は酸化作用が強く
有用である。
で施すことが通例であったが、酸化性雰囲気を採用する
ことにより、シラノール結合を有するＳＯＧはもとよ
り、シラザン結合を有するＳＯＧにおいても充分な酸化
反応を進めることができる。特にＯ3 は酸化作用が強く
有用である。
【００１４】ＳＯＧ塗布膜の熱処理時にＮＨ3 等の塩基
性雰囲気を用いれば、ＳＯＧ塗布膜の脱水縮合反応が加
速され、特に有機成分の低減に効果がある。ＴＥＯＳ
（Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）をソースガ
スとするＣＶＤによる層間絶縁膜形成において、ＮＨ3
の触媒作用により脱水縮合反応が促進されることは、本
願発明者らにより見出され、この技術は例えば、信学技
報（ＴｅｃｎｉｃａｌＲｅｐｏｒｔ ｏｆ ＩＥＩＣ
Ｅ）ＳＤＭ９３−１２４、ｐ４１（１９９３−１０）で
報告したが、本発明はこの技術をＳＯＧ塗布膜の熱処理
による脱水縮合反応の促進に応用し、卓効を収めたもの
である。
性雰囲気を用いれば、ＳＯＧ塗布膜の脱水縮合反応が加
速され、特に有機成分の低減に効果がある。ＴＥＯＳ
（Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）をソースガ
スとするＣＶＤによる層間絶縁膜形成において、ＮＨ3
の触媒作用により脱水縮合反応が促進されることは、本
願発明者らにより見出され、この技術は例えば、信学技
報（ＴｅｃｎｉｃａｌＲｅｐｏｒｔ ｏｆ ＩＥＩＣ
Ｅ）ＳＤＭ９３−１２４、ｐ４１（１９９３−１０）で
報告したが、本発明はこの技術をＳＯＧ塗布膜の熱処理
による脱水縮合反応の促進に応用し、卓効を収めたもの
である。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき、図１
（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。以下の実施例で
は、Ａｌ系金属配線上の層間絶縁膜に本発明の平坦化塗
布絶縁膜の形成方法を適用した場合を例にとって説明を
加える。試料として、例えば８インチ径のシリコン等の
半導体基板１上にＳｉＯ2 等の絶縁膜２、下層配線であ
るＡｌ系金属配線３、およびＳｉＯ2 からなる下層層間
絶縁膜４を順次形成したものを用いた。図１（ｂ）に示
すこの試料を被処理基板と称することとする。図１
（ｂ）は被処理基板１の一部拡大断面図である。Ａｌ系
金属配線３は例えば５００ｎｍの厚さにスパッタリング
により堆積し、０．３５μｍのラインアンドスペースの
形状にパターニングしたものである。ＳｉＯ2 からなる
下層層間絶縁膜４は、プラズマＣＶＤにより例えば３０
０ｎｍの厚さに堆積したものである。プラズマＣＶＤの
特徴として、比較的低温で膜質のよいＳｉＯ2 膜を形成
することが可能であるが、その表面形状はコンフォーマ
ルに近く、下層層間絶縁膜４の表面は図示のようにＡｌ
系金属配線４の形状を反映した段差が形成されている。
（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。以下の実施例で
は、Ａｌ系金属配線上の層間絶縁膜に本発明の平坦化塗
布絶縁膜の形成方法を適用した場合を例にとって説明を
加える。試料として、例えば８インチ径のシリコン等の
半導体基板１上にＳｉＯ2 等の絶縁膜２、下層配線であ
るＡｌ系金属配線３、およびＳｉＯ2 からなる下層層間
絶縁膜４を順次形成したものを用いた。図１（ｂ）に示
すこの試料を被処理基板と称することとする。図１
（ｂ）は被処理基板１の一部拡大断面図である。Ａｌ系
金属配線３は例えば５００ｎｍの厚さにスパッタリング
により堆積し、０．３５μｍのラインアンドスペースの
形状にパターニングしたものである。ＳｉＯ2 からなる
下層層間絶縁膜４は、プラズマＣＶＤにより例えば３０
０ｎｍの厚さに堆積したものである。プラズマＣＶＤの
特徴として、比較的低温で膜質のよいＳｉＯ2 膜を形成
することが可能であるが、その表面形状はコンフォーマ
ルに近く、下層層間絶縁膜４の表面は図示のようにＡｌ
系金属配線４の形状を反映した段差が形成されている。
【００１６】実施例１ 本実施例は、塗布膜としてシラノール結合を有する無機
ＳＯＧを採用し、被処理基板に超音波を印加しつつ、通
常のＮ2 雰囲気中で熱処理を行った例である。まず図１
（ａ）に示すように、絶縁膜２上にＡｌ系金属配線３に
より０．３５μｍのラインアンドスペースが形成され段
差を有する試料を常法により形成する。次に図１（ｂ）
に示すように全面に下記条件のプラズマＣＶＤにより下
層層間絶縁膜３を形成する。 ＴＥＯＳガス流量 ６６０ ｓｃｃｍ Ｏ2 ガス流量 ５００ ｓｃｃｍ ガス圧力 １３３０ Ｐａ ＲＦパワー ７００ Ｗ
ＳＯＧを採用し、被処理基板に超音波を印加しつつ、通
常のＮ2 雰囲気中で熱処理を行った例である。まず図１
（ａ）に示すように、絶縁膜２上にＡｌ系金属配線３に
より０．３５μｍのラインアンドスペースが形成され段
差を有する試料を常法により形成する。次に図１（ｂ）
に示すように全面に下記条件のプラズマＣＶＤにより下
層層間絶縁膜３を形成する。 ＴＥＯＳガス流量 ６６０ ｓｃｃｍ Ｏ2 ガス流量 ５００ ｓｃｃｍ ガス圧力 １３３０ Ｐａ ＲＦパワー ７００ Ｗ
【００１７】つぎに一例として下記条件により被処理基
板上に塗布膜をＳＯＧスピンコータを用いて形成する。 塗布膜 シラノール系無機ＳＯＧ （タイプ名 Ｓｉ５
９００ＳＧ） 粘度 １．０４ ｃｐ 回転数 ３５００ ｒｐｍ 回転時間 ２０ 秒
板上に塗布膜をＳＯＧスピンコータを用いて形成する。 塗布膜 シラノール系無機ＳＯＧ （タイプ名 Ｓｉ５
９００ＳＧ） 粘度 １．０４ ｃｐ 回転数 ３５００ ｒｐｍ 回転時間 ２０ 秒
【００１８】つぎに塗布膜を形成した被処理基板をベー
キング炉に搬送して基板ステージ上にセッティングし、
一例として下記条件により段階的熱処理をこの順序で施
した。 なお超音波は基板ステージに内蔵した圧電型の超音波発
振器により印加した。熱処理終了後の平坦化塗布絶縁膜
５が完成した状態を図１（ｃ）に示す。本実施例によれ
ば、超音波エネルギの印加により脱水縮合反応が促進さ
れ、雰囲気こそ通常のＮ2 中ではあるものの、平坦化塗
布絶縁膜５中の有機成分や水酸基成分を減少することが
できた。
キング炉に搬送して基板ステージ上にセッティングし、
一例として下記条件により段階的熱処理をこの順序で施
した。 なお超音波は基板ステージに内蔵した圧電型の超音波発
振器により印加した。熱処理終了後の平坦化塗布絶縁膜
５が完成した状態を図１（ｃ）に示す。本実施例によれ
ば、超音波エネルギの印加により脱水縮合反応が促進さ
れ、雰囲気こそ通常のＮ2 中ではあるものの、平坦化塗
布絶縁膜５中の有機成分や水酸基成分を減少することが
できた。
【００１９】実施例２ 本実施例は、塗布膜としてシラザン結合を有するＳＯＧ
を採用し、被処理基板に超音波を印加しつつ、Ｏ3 によ
る酸化性雰囲気中で熱処理を行った例である。本実施例
は、図１（ｂ）に示す下層層間絶縁膜３の形成工程まで
は前実施例と同様であるので重複する説明を省略する。
を採用し、被処理基板に超音波を印加しつつ、Ｏ3 によ
る酸化性雰囲気中で熱処理を行った例である。本実施例
は、図１（ｂ）に示す下層層間絶縁膜３の形成工程まで
は前実施例と同様であるので重複する説明を省略する。
【００２０】つぎに一例として下記条件により被処理基
板上に塗布膜をＳＯＧスピンコータを用いて形成する。 塗布膜 シラザン系ＳＯＧ （触媒化学 セラメ
ートＣＩＰ） 粘度 １．０４ ｃｐ 回転数 ３５００ ｒｐｍ 回転時間 ２０ 秒
板上に塗布膜をＳＯＧスピンコータを用いて形成する。 塗布膜 シラザン系ＳＯＧ （触媒化学 セラメ
ートＣＩＰ） 粘度 １．０４ ｃｐ 回転数 ３５００ ｒｐｍ 回転時間 ２０ 秒
【００２１】つぎに塗布膜を形成した被処理基板をベー
キング炉に搬送して基板ステージ上にセッティングし、
一例として下記条件により段階的熱処理をこの順序で施
した。 なお超音波は基板ステージに内蔵した圧電型の超音波発
振器により印加した。熱処理終了後の平坦化塗布絶縁膜
５が完成した状態を図１（ｃ）に示す。本実施例におい
ては、超音波エネルギの印加により酸化反応が促進され
るとともに、熱処理雰囲気を強力な酸化剤であるＯ3 と
したので、塗布膜中のシラザン結合が効率的にシロキサ
ン結合に変換され、緻密な平坦化塗布絶縁膜が形成され
た。なお本実施例では酸化剤としてＯ3 を使用したが、
Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｈ2 Ｏ2、あるいはＮＯx 等を混合した
Ｏ3 を使用してもよい。
キング炉に搬送して基板ステージ上にセッティングし、
一例として下記条件により段階的熱処理をこの順序で施
した。 なお超音波は基板ステージに内蔵した圧電型の超音波発
振器により印加した。熱処理終了後の平坦化塗布絶縁膜
５が完成した状態を図１（ｃ）に示す。本実施例におい
ては、超音波エネルギの印加により酸化反応が促進され
るとともに、熱処理雰囲気を強力な酸化剤であるＯ3 と
したので、塗布膜中のシラザン結合が効率的にシロキサ
ン結合に変換され、緻密な平坦化塗布絶縁膜が形成され
た。なお本実施例では酸化剤としてＯ3 を使用したが、
Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ、Ｈ2 Ｏ2、あるいはＮＯx 等を混合した
Ｏ3 を使用してもよい。
【００２２】実施例３ 本実施例は前実施例２に準拠するものであるが、熱処理
雰囲気をＯ3 からＨ2Ｏに変更した点において異なる。
本実施例の特徴部分である熱処理条件のみを以下に記
す。
雰囲気をＯ3 からＨ2Ｏに変更した点において異なる。
本実施例の特徴部分である熱処理条件のみを以下に記
す。
【００２３】 なお超音波は同じく基板ステージに内蔵した圧電型の超
音波発振器により印加した。熱処理終了後の平坦化塗布
絶縁膜５が完成した状態を図１（ｃ）に示す。本実施例
においても、超音波エネルギの印加により酸化反応が促
進されるとともに、熱処理雰囲気をＨ2 Ｏとしたので、
塗布膜中のシラザン結合が効率的にシロキサン結合に変
換され、緻密な平坦化塗布絶縁膜が形成された。酸化剤
としては、Ｄ2 Ｏ（重水素）を使用してもよい。
音波発振器により印加した。熱処理終了後の平坦化塗布
絶縁膜５が完成した状態を図１（ｃ）に示す。本実施例
においても、超音波エネルギの印加により酸化反応が促
進されるとともに、熱処理雰囲気をＨ2 Ｏとしたので、
塗布膜中のシラザン結合が効率的にシロキサン結合に変
換され、緻密な平坦化塗布絶縁膜が形成された。酸化剤
としては、Ｄ2 Ｏ（重水素）を使用してもよい。
【００２４】実施例４ 本実施例は前実施例１に準拠するものであるが、熱処理
雰囲気をＮ2 からＮＨ3 に変更した点において異なる。
本実施例の特徴部分である熱処理条件のみを以下に記
す。
雰囲気をＮ2 からＮＨ3 に変更した点において異なる。
本実施例の特徴部分である熱処理条件のみを以下に記
す。
【００２５】 なお超音波は同じく基板ステージに内蔵した圧電型の超
音波発振器により印加した。熱処理終了後の平坦化塗布
絶縁膜５が完成した状態を図１（ｃ）に示す。本実施例
においては、熱処理雰囲気を触媒作用のあるＮＨ3 とし
たことと、超音波エネルギの印加の相乗作用により、塗
布膜の脱水縮合反応が効率的に進み、有機成分や水酸基
成分の極めて少ない緻密な平坦化塗布絶縁膜が形成され
た。
音波発振器により印加した。熱処理終了後の平坦化塗布
絶縁膜５が完成した状態を図１（ｃ）に示す。本実施例
においては、熱処理雰囲気を触媒作用のあるＮＨ3 とし
たことと、超音波エネルギの印加の相乗作用により、塗
布膜の脱水縮合反応が効率的に進み、有機成分や水酸基
成分の極めて少ない緻密な平坦化塗布絶縁膜が形成され
た。
【００２６】以上、本発明を４例の実施例により説明し
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。
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。
【００２７】例えば、シラノール結合を有するシリコン
化合物として特定の無機ＳＯＧを提示したが、他のタイ
プの無機ＳＯＧや、有機ＳＯＧであってもよい。シラザ
ン結合を有するシリコン化合物としても実施例中のタイ
プ以外にも他の化合物を使用することができる。もちろ
ん塗布膜としてシリコン化合物系のＳＯＧの他にポリイ
ミド前駆体等の有機高分子化合物を採用しても超音波印
加による脱水・緻密化の効果が得られる。
化合物として特定の無機ＳＯＧを提示したが、他のタイ
プの無機ＳＯＧや、有機ＳＯＧであってもよい。シラザ
ン結合を有するシリコン化合物としても実施例中のタイ
プ以外にも他の化合物を使用することができる。もちろ
ん塗布膜としてシリコン化合物系のＳＯＧの他にポリイ
ミド前駆体等の有機高分子化合物を採用しても超音波印
加による脱水・緻密化の効果が得られる。
【００２８】平坦化塗布絶縁膜の下層に形成した下層層
間絶縁膜として、ＴＥＯＳをソースガスとするプラズマ
ＣＶＤによるＳｉＯ2 を形成したが、Ｓｉ3 Ｎ4 等他の
絶縁膜であってもよく、その製法も問わない。また本発
明の平坦化塗布絶縁膜は膜質が緻密で水分の吸収や放出
が少ないので、下層層間絶縁膜を省略して、平坦化塗布
絶縁膜のみの単層で層間絶縁膜を構成することも可能で
ある。
間絶縁膜として、ＴＥＯＳをソースガスとするプラズマ
ＣＶＤによるＳｉＯ2 を形成したが、Ｓｉ3 Ｎ4 等他の
絶縁膜であってもよく、その製法も問わない。また本発
明の平坦化塗布絶縁膜は膜質が緻密で水分の吸収や放出
が少ないので、下層層間絶縁膜を省略して、平坦化塗布
絶縁膜のみの単層で層間絶縁膜を構成することも可能で
ある。
【００２９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば塗布膜に熱処理を施す工程中に、被処理基板に
超音波を印加することにより、塗布膜中の無機成分や有
機成分が低減された緻密な平坦化塗布絶縁膜を形成する
ことが可能となる。
によれば塗布膜に熱処理を施す工程中に、被処理基板に
超音波を印加することにより、塗布膜中の無機成分や有
機成分が低減された緻密な平坦化塗布絶縁膜を形成する
ことが可能となる。
【００３０】熱処理工程の雰囲気を酸化性とすることに
より、酸化反応が促進され、また塩基性雰囲気を採用す
れば脱水縮合反応が促進されるにで、上記効果をさらに
徹底することが出来る。
より、酸化反応が促進され、また塩基性雰囲気を採用す
れば脱水縮合反応が促進されるにで、上記効果をさらに
徹底することが出来る。
【００３１】本発明の平坦化塗布絶縁膜の形成方法は、
シラノール基を有するＳＯＧはもとより、酸化反応の進
みにくいシラザン結合を有するＳＯＧに適用しても、顕
著な効果が得られ、平坦化塗布絶縁膜を用いる半導体装
置の製造工程の簡略化に有用であるとともに、半導体装
置の信頼性の向上にも寄与する。
シラノール基を有するＳＯＧはもとより、酸化反応の進
みにくいシラザン結合を有するＳＯＧに適用しても、顕
著な効果が得られ、平坦化塗布絶縁膜を用いる半導体装
置の製造工程の簡略化に有用であるとともに、半導体装
置の信頼性の向上にも寄与する。
【図１】本発明の実施例の平坦化塗布絶縁膜の形成方法
を示す概略断面図であり、（ａ）は絶縁膜上にＡｌ系金
属配線を形成した状態、（ｂ）はＡｌ系金属配線上に下
層層間絶縁膜をコンフォーマルに形成した状態、（ｃ）
は塗布膜を形成後、熱処理を施して平坦化塗布絶縁膜が
形成された状態である。
を示す概略断面図であり、（ａ）は絶縁膜上にＡｌ系金
属配線を形成した状態、（ｂ）はＡｌ系金属配線上に下
層層間絶縁膜をコンフォーマルに形成した状態、（ｃ）
は塗布膜を形成後、熱処理を施して平坦化塗布絶縁膜が
形成された状態である。
１ 半導体基板 ２ 絶縁膜 ３ Ａｌ系金属配線 ４ 下層層間絶縁膜 ５ 平坦化塗布絶縁膜
Claims (5)
- 【請求項１】 被処理基板上にシリコン化合物を含む塗
布膜を形成し、前記塗布膜に熱処理を施す工程を含む平
坦化塗布絶縁膜の形成方法であって、 前記熱処理を施す工程中に、前記被処理基板に超音波を
印加することを特徴とする、平坦化塗布絶縁膜の形成方
法。 - 【請求項２】 熱処理を施す工程は、酸化性雰囲気中で
施すことを特徴とする、請求項１記載の平坦化塗布絶縁
膜の形成方法。 - 【請求項３】 熱処理を施す工程は、塩基性雰囲気中で
施すことを特徴とする、請求項１記載の平坦化塗布絶縁
膜の形成方法。 - 【請求項４】 シリコン化合物は、シラノール結合を有
することを特徴とする、請求項１記載の平坦化塗布絶縁
膜の形成方法。 - 【請求項５】 シリコン化合物は、シラザン結合を有す
ることを特徴とする、請求項１記載の平坦化塗布絶縁膜
の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10530495A JPH08306681A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 平坦化塗布絶縁膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10530495A JPH08306681A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 平坦化塗布絶縁膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08306681A true JPH08306681A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=14403969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10530495A Pending JPH08306681A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 平坦化塗布絶縁膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08306681A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6699799B2 (en) | 2001-05-09 | 2004-03-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of forming a semiconductor device |
| KR100431687B1 (ko) * | 2001-05-09 | 2004-05-17 | 삼성전자주식회사 | 반도체 장치 형성 방법 |
| US7651924B2 (en) | 2007-09-20 | 2010-01-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of fabricating semiconductor memory device in which an oxide film fills a trench in a semiconductor substrate |
| US7758340B2 (en) | 2006-01-06 | 2010-07-20 | Tokyo Electron Limited | Heating device and heating method |
| US20130074764A1 (en) * | 2011-09-26 | 2013-03-28 | Haruhiko Ishihara | Film-forming apparatus and manufacturing method for semiconductor device |
-
1995
- 1995-04-28 JP JP10530495A patent/JPH08306681A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6699799B2 (en) | 2001-05-09 | 2004-03-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of forming a semiconductor device |
| KR100431687B1 (ko) * | 2001-05-09 | 2004-05-17 | 삼성전자주식회사 | 반도체 장치 형성 방법 |
| US7758340B2 (en) | 2006-01-06 | 2010-07-20 | Tokyo Electron Limited | Heating device and heating method |
| US7651924B2 (en) | 2007-09-20 | 2010-01-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of fabricating semiconductor memory device in which an oxide film fills a trench in a semiconductor substrate |
| KR101140457B1 (ko) * | 2007-09-20 | 2012-04-30 | 가부시끼가이샤 도시바 | 반도체 메모리 장치의 제조 방법 |
| US20130074764A1 (en) * | 2011-09-26 | 2013-03-28 | Haruhiko Ishihara | Film-forming apparatus and manufacturing method for semiconductor device |
| JP2013069952A (ja) * | 2011-09-26 | 2013-04-18 | Toshiba Corp | 成膜装置及び半導体装置の製造方法 |
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