JPH09205087A - Deposition of insulation film - Google Patents

Deposition of insulation film

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JPH09205087A
JPH09205087A JP8032760A JP3276096A JPH09205087A JP H09205087 A JPH09205087 A JP H09205087A JP 8032760 A JP8032760 A JP 8032760A JP 3276096 A JP3276096 A JP 3276096A JP H09205087 A JPH09205087 A JP H09205087A
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JP
Japan
Prior art keywords
insulating film
forming
substrate
fluidity
interlayer insulating
Prior art date
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Pending
Application number
JP8032760A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masateru Hara
昌輝 原
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for depositing an insulation film in which high planarity can be attained by burying level difference on the surface of substrate without increasing the thickness of insulation film while simplifying the process. SOLUTION: When a level difference on the surface of a substrate 11 due to interconnection 12 is buried by forming an interlayer insulation film 13 of fluid material, an interlayer insulation film 13 is deposited by repeating the step a plurality of times. After formation of at least first interlayer insulation film 13, plasma processing is performed in order to eliminate fluidity at least from the surface layer thereof and then another interlayer insulation film 13 is deposited thereon.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、絶縁膜の形成方
法に関し、特に、流動性を有する原料を用いた絶縁膜の
形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming an insulating film, and more particularly to a method for forming an insulating film using a fluid material.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造においては、配線など
による基板表面の段差を埋めて高い平坦度を得るため
に、流動性を有する原料を用いて層間絶縁膜を形成する
方法がよく用いられる。従来、このような流動性を有す
る原料を用いた層間絶縁膜は、所望の膜厚に一度で成膜
するのが普通であった(例えば、1995 Dry Process Sym
posium、pp.261-268)。
2. Description of the Related Art In the manufacture of semiconductor devices, a method of forming an interlayer insulating film using a fluid material is often used in order to fill a step on the surface of a substrate due to wiring or the like to obtain high flatness. Conventionally, an interlayer insulating film using such a raw material having fluidity has usually been formed at one time to a desired film thickness (for example, 1995 Dry Process Sym.
posium, pp.261-268).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の層間絶縁膜の形成方法においては、配線などによ
る段差を埋めて高い平坦度を得るためには、流動性を有
する原料を用いて層間絶縁膜を厚く形成した後、エッチ
バックを行ってこの層間絶縁膜の不要部分を除去するの
が普通である。このため、層間絶縁膜の成膜に時間がか
かり、工程も煩雑であった。したがって、この発明の目
的は、絶縁膜を厚く形成しないでも基板の一主面の段差
を埋めて高い平坦度を得ることができ、しかも工程が簡
単な絶縁膜の形成方法を提供することにある。
However, in the above-described conventional method for forming an interlayer insulating film, in order to fill a step due to wiring or the like and obtain high flatness, the interlayer insulating film is formed using a fluid material. After forming a thick film, it is common to etch back to remove unnecessary portions of the interlayer insulating film. Therefore, it takes time to form the interlayer insulating film, and the process is complicated. Therefore, an object of the present invention is to provide a method for forming an insulating film, which can fill a step on one main surface of a substrate to obtain a high flatness without forming the insulating film thick and has a simple process. .

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、一主面に段差を有する基板上に流動性
を有する原料を用いて絶縁膜を形成することにより段差
を埋めるようにした絶縁膜の形成方法において、絶縁膜
を複数回に分けて形成し、少なくとも1回目に絶縁膜を
形成した後、絶縁膜の少なくとも表面層の流動性をなく
す処理を施すようにしたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention fills a step by forming an insulating film using a fluid material on a substrate having a step on one main surface. In the method of forming an insulating film described above, the insulating film is formed in a plurality of times, the insulating film is formed at least the first time, and then the process of removing the fluidity of at least the surface layer of the insulating film is performed. It is a feature.

【0005】この発明において、絶縁膜を何回に分けて
形成するかは、必要に応じて決定することができるが、
絶縁膜の形成を簡便に行う観点からは、好適には、2回
に分けて形成する。また、絶縁膜の膜質を良好とすると
ともに、特に段差のエッジの近傍におけるクラックの発
生を防止する観点からは、絶縁膜の形成の回数が多い方
が望ましい。この発明において、1回目に形成する絶縁
膜の膜厚は、高い平坦度を得る観点からは、好適には、
この絶縁膜を平坦な面上に形成する場合における膜厚で
考えて段差の高さの30〜70%である。
In the present invention, how many times the insulating film is formed can be determined as necessary.
From the viewpoint of easily forming the insulating film, it is preferably formed in two steps. Further, from the viewpoint of improving the film quality of the insulating film and preventing the occurrence of cracks particularly near the edge of the step, it is desirable that the insulating film be formed many times. In the present invention, the thickness of the insulating film formed first is preferably from the viewpoint of obtaining high flatness.
Considering the film thickness when this insulating film is formed on a flat surface, it is 30 to 70% of the height of the step.

【0006】この発明の典型的な一実施形態において
は、流動性を有する原料はシラノール(Si(O
H)4 )を主成分とし、基板上におけるこのシラノール
の重合により絶縁膜を形成する。この発明において、流
動性をなくす処理は、好適にはプラズマ処理であるが、
基板を加熱したり、基板を真空中に保持したりして絶縁
膜中の水分を除去することにより流動性をなくすように
してもよい。
In an exemplary embodiment of the invention, the fluid feedstock is silanol (Si (O
H) 4 ) as a main component, and an insulating film is formed by polymerization of this silanol on the substrate. In the present invention, the treatment for eliminating fluidity is preferably plasma treatment,
The fluidity may be eliminated by heating the substrate or holding the substrate in a vacuum to remove moisture in the insulating film.

【0007】この発明において、流動性をなくす処理が
プラズマ処理である場合には、このプラズマ処理を施す
ことにより、プラズマ中のイオンによる衝撃効果を用い
て、絶縁膜の少なくとも表面層の硬化および絶縁膜中の
水分の除去を同時に行う。また、この場合、好適には、
プラズマ処理を施した後の絶縁膜の表面の濡れ性はプラ
ズマ処理を施す前の絶縁膜の表面の濡れ性と同等以上で
ある。言い換えれば、絶縁膜の表面の濡れ性は、好適に
は、プラズマ処理を施した後においても維持されるか、
向上するようにする。
In the present invention, when the treatment for eliminating the fluidity is plasma treatment, the plasma treatment is used to cure and insulate at least the surface layer of the insulating film by using the impact effect of the ions in the plasma. Water in the film is removed at the same time. Also, in this case, preferably,
The wettability of the surface of the insulating film after the plasma treatment is equal to or higher than the wettability of the surface of the insulating film before the plasma treatment. In other words, the wettability of the surface of the insulating film is preferably maintained even after the plasma treatment,
Try to improve.

【0008】この発明の典型的な一実施形態において
は、絶縁膜は酸化物からなり、プラズマ処理に用いる反
応ガスとして酸素を構成原子として含む分子からなるガ
スを少なくとも一種類使用する。この発明の一実施形態
においては、絶縁膜の形成用の容器内で絶縁膜を形成し
た後、連続してその容器内で流動性をなくす処理を施
す。この発明の他の一実施形態においては、絶縁膜の形
成用の容器内で絶縁膜を形成した後、基板を流動性をな
くす処理用の容器内に搬送し、この流動性をなくす処理
用の容器内で流動性をなくす処理を施す。この発明にお
いては、典型的には、基板の一主面の段差は配線による
ものであり、絶縁膜はこの配線上に形成される層間絶縁
膜である。
In a typical embodiment of the present invention, the insulating film is made of an oxide, and at least one kind of gas made of molecules containing oxygen as a constituent atom is used as a reaction gas used for plasma treatment. In one embodiment of the present invention, after the insulating film is formed in the container for forming the insulating film, the process of continuously eliminating the fluidity is performed in the container. In another embodiment of the present invention, after the insulating film is formed in the container for forming the insulating film, the substrate is transferred into a container for processing for eliminating fluidity, and the substrate for processing for eliminating this fluidity is used. Perform a process to eliminate fluidity in the container. In the present invention, typically, the step on one main surface of the substrate is due to the wiring, and the insulating film is an interlayer insulating film formed on this wiring.

【0009】上述のように構成されたこの発明による絶
縁膜の形成方法によれば、絶縁膜を厚く形成しないで
も、従来の絶縁膜の形成方法と比べて高い平坦度を得る
ことができる。すなわち、従来の絶縁膜の形成方法にお
いて、基板上に流動性を有する原料を用いて所望の膜厚
の絶縁膜を一度で形成すると、この絶縁膜の表面張力に
より、基板の一主面の段差の所ではどうしてもその絶縁
膜の表面に凹みができてしまい、平坦度は悪化する。こ
れに対し、この発明による絶縁膜の形成方法において
は、絶縁膜を複数回に分けて形成し、少なくとも1回目
に絶縁膜を形成して段差をある程度埋めた後、この絶縁
膜の少なくとも表面層の流動性をなくす処理を施すよう
にしていることにより、2回目に絶縁膜を形成する際の
段差部分の傾斜はより緩やかになっているので、この絶
縁膜を形成した後の平坦度はより高くなる。しかも、こ
の場合、従来の絶縁膜の形成方法のようにエッチバック
を行う必要もない。
According to the insulating film forming method of the present invention configured as described above, a higher degree of flatness can be obtained as compared with the conventional insulating film forming method without forming the insulating film thick. That is, in the conventional method of forming an insulating film, when an insulating film having a desired film thickness is formed on a substrate at one time by using a fluid material, the surface tension of the insulating film causes a step difference on one main surface of the substrate. Inevitably, a recess is formed on the surface of the insulating film, and the flatness deteriorates. On the other hand, in the method for forming an insulating film according to the present invention, the insulating film is formed in a plurality of times, the insulating film is formed at least the first time to fill the step to some extent, and then at least the surface layer of the insulating film is formed. Since the process of eliminating the fluidity of the insulating film is performed, the slope of the step portion when the insulating film is formed for the second time becomes more gradual, so that the flatness after forming the insulating film is more improved. Get higher Moreover, in this case, it is not necessary to perform etch back unlike the conventional insulating film forming method.

【0010】また、流動性をなくす処理にプラズマ処理
を用いることにより、絶縁膜の少なくとも表面層の硬化
だけでなく、絶縁膜中の水分の除去も同時に行うことが
できる。また、絶縁膜が酸化物からなる場合には、プラ
ズマ処理に用いる反応ガスとして酸素を構成原子として
含む分子からなるガスを少なくとも一種類使用すること
により、絶縁膜の膜質、具体的には電気的特性および化
学的特性の改善を同時に行うことができる。さらに、絶
縁膜の形成用の容器内で絶縁膜を形成した後、連続して
その容器内で流動性をなくす処理を施すことにより、絶
縁膜を所望の膜厚に一度に形成する場合と同等の時間で
絶縁膜を形成することができる。
Further, by using the plasma treatment for the treatment for eliminating the fluidity, not only the curing of at least the surface layer of the insulating film but also the removal of water in the insulating film can be carried out at the same time. Further, when the insulating film is made of an oxide, by using at least one kind of gas composed of molecules containing oxygen as a constituent atom as a reaction gas used for plasma treatment, the film quality of the insulating film, specifically electrical Improving properties and chemical properties can be done simultaneously. Furthermore, after the insulating film is formed in the container for forming the insulating film, the process of continuously eliminating the fluidity in the container is performed, which is equivalent to the case where the insulating film is formed to a desired film thickness at once. The insulating film can be formed in that time.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。まず、以下の実施形態
において層間絶縁膜の形成に用いられるマルチチャンバ
ー型の処理装置について説明する。図1はこの処理装置
を示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a multi-chamber type processing apparatus used for forming an interlayer insulating film in the following embodiments will be described. FIG. 1 shows this processing device.

【0012】図1に示すように、この処理装置は、ロー
ドロックチャンバー1、基板投入用チャンバー2、減圧
CVD用チャンバー3、もう一つの減圧CVD用チャン
バー4、プラズマ処理用チャンバー5および基板取り出
し用チャンバー6を有する。ここで、これらの基板投入
用チャンバー2、減圧CVD用チャンバー3、プラズマ
CVD用チャンバー4、プラズマ処理用チャンバー5お
よび基板取り出し用チャンバー6は、ロードロックチャ
ンバー1に接続されている。これらの基板投入用チャン
バー2、減圧CVD用チャンバー3、プラズマCVD用
チャンバー4、プラズマ処理用チャンバー5および基板
取り出し用チャンバー6は、図示省略した真空排気装置
により真空排気することができるようになっている。そ
して、ロードロックチャンバー1を介して、真空を破る
ことなく、減圧CVD用チャンバー3、プラズマCVD
用チャンバー4およびプラズマ処理用チャンバー5間で
被処理基板を移送することができるようになっている。
なお、減圧CVD用チャンバー3は、プラズマ処理にも
用いることができるように構成されている。
As shown in FIG. 1, this processing apparatus comprises a load lock chamber 1, a substrate loading chamber 2, a low pressure CVD chamber 3, another low pressure CVD chamber 4, a plasma processing chamber 5 and a substrate unloading chamber. It has a chamber 6. Here, the substrate loading chamber 2, the low pressure CVD chamber 3, the plasma CVD chamber 4, the plasma processing chamber 5 and the substrate removal chamber 6 are connected to the load lock chamber 1. The substrate loading chamber 2, the reduced pressure CVD chamber 3, the plasma CVD chamber 4, the plasma processing chamber 5 and the substrate removal chamber 6 can be evacuated by a vacuum exhaust device (not shown). There is. Then, through the load lock chamber 1, the low pressure CVD chamber 3 and the plasma CVD without breaking the vacuum.
The substrate to be processed can be transferred between the processing chamber 4 and the plasma processing chamber 5.
The low pressure CVD chamber 3 is configured so that it can also be used for plasma processing.

【0013】ここで、以下に説明する実施形態との比較
などのために、所望の膜厚の層間絶縁膜を一度に成膜す
ることにより基板の一主面の段差を埋めて平坦化を行う
従来の層間絶縁膜の形成方法について具体的に説明して
おく。図4は、この従来の層間絶縁膜の形成方法を示
す。ここでは、図4Aに示すように、Si基板101上
にAl配線102が所定間隔で形成されているときに、
その上に層間絶縁膜を形成してAl配線102による段
差を埋める場合について説明する。ただし、Al配線1
02の高さは0.85μmであるとする。
Here, for comparison with the embodiments described below, an interlayer insulating film having a desired film thickness is formed at one time to fill a step on one main surface of the substrate for planarization. A conventional method for forming an interlayer insulating film will be specifically described. FIG. 4 shows a method of forming this conventional interlayer insulating film. Here, as shown in FIG. 4A, when the Al wirings 102 are formed on the Si substrate 101 at predetermined intervals,
A case will be described in which an interlayer insulating film is formed thereon to fill the step due to the Al wiring 102. However, Al wiring 1
The height of 02 is 0.85 μm.

【0014】この従来の層間絶縁膜の形成方法において
は、図4Bに示すように、減圧CVD法により、SiO
2 膜からなる層間絶縁膜103を形成する。このときの
成膜条件は、SiH4 (80SCCM)とN2 (500
SCCM)とH2 2 (0.65g/分)との混合ガス
を反応ガスとして用い(ただし、H2 2 は100℃の
ガスとして供給した)、反応圧力は850mTorr、
基板温度は0℃、成膜時間は60秒、膜厚は0.9μm
である。この膜厚は、層間絶縁膜103を平坦な面上に
形成した場合の膜厚を意味する(以下同様)。
In this conventional method of forming an interlayer insulating film, as shown in FIG. 4B, SiO 2 is formed by a low pressure CVD method.
An interlayer insulating film 103 composed of two films is formed. The film forming conditions at this time are SiH 4 (80 SCCM) and N 2 (500
SCCM) and H 2 O 2 (0.65 g / min) mixed gas was used as a reaction gas (however, H 2 O 2 was supplied as a gas at 100 ° C.), the reaction pressure was 850 mTorr,
Substrate temperature is 0 ° C., film formation time is 60 seconds, film thickness is 0.9 μm
It is. This film thickness means the film thickness when the interlayer insulating film 103 is formed on a flat surface (the same applies hereinafter).

【0015】ここで、層間絶縁膜103の平坦度Pを次
のように定義するものとする。すなわち、図4Bに示す
ように、Al配線102の高さをH、層間絶縁膜103
の表面の凹凸の高さの差をhとすると、平坦度P(%)
は次式で定義される。 P≡{1−(h/H)}×100 平坦度Pをこのように定義したとき、上述のようにして
層間絶縁膜103を形成した場合、配線間隔L=10μ
mのときに、P=65%であった。
Here, the flatness P of the interlayer insulating film 103 is defined as follows. That is, as shown in FIG. 4B, the height of the Al wiring 102 is H, and the interlayer insulating film 103 is
If the difference in the height of the surface irregularities is h, then the flatness P (%)
Is defined by the following equation. P≡ {1- (h / H)} × 100 When the flatness P is defined in this way, when the interlayer insulating film 103 is formed as described above, the wiring interval L = 10 μm
When m, P = 65%.

【0016】さて、以上のことを前提として、この発明
の第1の実施形態による層間絶縁膜の形成方法について
説明する。ここでは、図2Aに示すように、Si基板1
1上にAl配線12が所定間隔で形成されているとき
に、その上に層間絶縁膜を最終的な膜厚が0.9μmに
なるように形成する場合について説明する。ただし、A
l配線12の高さは0.85μmであるとする。この第
1の実施形態による層間絶縁膜の形成方法においては、
まず、図1に示す処理装置の基板投入用チャンバー2内
にSi基板11を入れ、ロードロックチャンバー1を介
して減圧CVD用チャンバー3内にこのSi基板11を
移送した後、この減圧CVD用チャンバー3内で、図2
Bに示すように、減圧CVD法によりSiO2 膜からな
る層間絶縁膜13を0.45μm(最終的な膜厚の50
%に相当する)の膜厚に形成する。このときの成膜条件
は、例えば、SiH4 (80SCCM)とN2 (500
SCCM)とH2 2 (0.65g/分)との混合ガス
を反応ガスとして用い(H2 2 は100℃のガスとし
て供給した)、反応圧力は850mTorr、基板温度
は0℃、成膜時間は30秒である。
Based on the above, the method for forming an interlayer insulating film according to the first embodiment of the present invention will be described. Here, as shown in FIG. 2A, the Si substrate 1
A case will be described in which, when the Al wirings 12 are formed on the first wiring layer 1 at predetermined intervals, the interlayer insulating film is formed thereon so that the final film thickness is 0.9 μm. However, A
The height of the l-wiring 12 is 0.85 μm. In the method of forming the interlayer insulating film according to the first embodiment,
First, the Si substrate 11 is placed in the substrate loading chamber 2 of the processing apparatus shown in FIG. 1, the Si substrate 11 is transferred to the low pressure CVD chamber 3 through the load lock chamber 1, and then the low pressure CVD chamber is used. Figure 3 within 3
As shown in B, the interlayer insulating film 13 made of a SiO 2 film is formed to a thickness of 0.45 μm (final film thickness 50
(Corresponding to%). The film forming conditions at this time are, for example, SiH 4 (80 SCCM) and N 2 (500
(SCCM) and H 2 O 2 (0.65 g / min) was used as a reaction gas (H 2 O 2 was supplied as a gas at 100 ° C.), the reaction pressure was 850 mTorr, the substrate temperature was 0 ° C. The film time is 30 seconds.

【0017】次に、このようにして膜厚0.45μmの
層間絶縁膜13が形成されたSi基板11を、ロードロ
ックチャンバー1を介して、プラズマ処理用チャンバー
5内に搬送する。そして、このプラズマ処理用チャンバ
ー5内で、層間絶縁膜13を酸素プラズマにさらす処
理、すなわちプラズマ処理を施すことにより、層間絶縁
膜13の少なくとも表面層を硬化させて流動性をなくす
とともに、この層間絶縁膜13中の水分を低減し、か
つ、電気的特性および化学的特性の改善を行った。この
プラズマ処理の条件は、例えば、O2 (1500SCC
M)とN2 (1000SCCM)との混合ガスを反応ガ
スとして用い、チャンバー内圧力は750mTorr、
印加RF電力は500W、処理時間は30秒である。
Next, the Si substrate 11 on which the interlayer insulating film 13 having a film thickness of 0.45 μm is formed in this manner is transferred into the plasma processing chamber 5 via the load lock chamber 1. Then, in the plasma processing chamber 5, the interlayer insulating film 13 is exposed to oxygen plasma, that is, plasma processing is performed to cure at least the surface layer of the interlayer insulating film 13 so as to eliminate fluidity, and Moisture in the insulating film 13 was reduced, and electrical characteristics and chemical characteristics were improved. The conditions for this plasma treatment are, for example, O 2 (1500 SCC
A mixed gas of M) and N 2 (1000 SCCM) was used as a reaction gas, and the chamber pressure was 750 mTorr.
The applied RF power is 500 W and the processing time is 30 seconds.

【0018】次に、上述のようにしてプラズマ処理を施
したSi基板11を、ロードロックチャンバー1を介し
て再び減圧CVD用チャンバー3内に戻した後、上述と
同様の成膜条件で、SiO2 膜からなる層間絶縁膜13
をさらに0.45μmの膜厚に形成し、層間絶縁膜13
の合計膜厚を0.9μmとする。この後、Si基板11
を、ロードロックチャンバー1を介して基板取り出し用
チャンバー6に移送した後、この基板取り出し用チャン
バー6からSi基板11を取り出す。以上のようにして
形成された層間絶縁膜13の平坦度Pは、配線間隔L=
10μmのとき、P=80%であった。また、膜厚0.
9μmの層間絶縁膜13の形成に要した合計時間は、搬
送時間を入れて150秒であった。
Next, the Si substrate 11 which has been subjected to the plasma treatment as described above is returned to the inside of the low pressure CVD chamber 3 through the load lock chamber 1 again, and then SiO 2 is formed under the same film forming conditions as described above. Interlayer insulating film 13 consisting of two films
Is further formed to a film thickness of 0.45 μm, and the interlayer insulating film 13
And the total film thickness is 0.9 μm. After this, the Si substrate 11
Is transferred to the substrate taking-out chamber 6 via the load lock chamber 1, and then the Si substrate 11 is taken out from the substrate taking-out chamber 6. The flatness P of the interlayer insulating film 13 formed as described above is determined by the wiring interval L =
At 10 μm, P = 80%. In addition, the film thickness of 0.
The total time required to form the 9 μm interlayer insulating film 13 was 150 seconds including the transportation time.

【0019】以上のように、この第1の実施形態によれ
ば、最終的な膜厚が0.9μmの層間絶縁膜13を形成
する場合にその形成を2回に分けて行い、まず、膜厚
0.45μmの層間絶縁膜13を形成した後、その表面
を酸素プラズマ処理することにより少なくともその表面
層を硬化させて流動性をなくし、その後に再び層間絶縁
膜13を形成して合計膜厚を0.9μmにしているの
で、図4に示す従来の層間絶縁膜の形成方法のように膜
厚0.9μmの層間絶縁膜13を一度で形成する場合に
比べて、平坦度Pを15%も高くすることができる。ま
た、層間絶縁膜13の形成後にエッチバックを行う必要
がないため、工程も簡単である。
As described above, according to the first embodiment, when the final interlayer insulating film 13 having a thickness of 0.9 μm is formed, the formation is performed in two steps. First, the film is formed. After forming the interlayer insulating film 13 having a thickness of 0.45 μm, at least the surface layer is cured by oxygen plasma treatment on the surface to eliminate fluidity, and then the interlayer insulating film 13 is formed again to form a total film thickness. Is 0.9 μm, the flatness P is 15% as compared with the case where the interlayer insulating film 13 having a film thickness of 0.9 μm is formed at once by the conventional method for forming an interlayer insulating film shown in FIG. Can also be higher. Further, since it is not necessary to perform etch back after forming the interlayer insulating film 13, the process is simple.

【0020】次に、この発明の第2の実施形態による層
間絶縁膜の形成方法について説明する。ここでは、上述
の第1の実施形態による層間絶縁膜の形成方法と同様
に、図3Aに示すように、Si基板11上にAl配線1
2が所定間隔で形成されているときに、その上に層間絶
縁膜を最終的な膜厚が0.9μmになるように形成する
場合について説明する。また、この場合も、Al配線1
2の高さは0.85μmであるとする。
Next explained is a method for forming an interlayer insulating film according to the second embodiment of the invention. Here, similar to the method of forming the interlayer insulating film according to the first embodiment described above, as shown in FIG. 3A, the Al wiring 1 is formed on the Si substrate 11.
A case will be described in which, when 2 are formed at predetermined intervals, an interlayer insulating film is formed thereon so that the final film thickness is 0.9 μm. Also in this case, the Al wiring 1
The height of 2 is 0.85 μm.

【0021】この第2の実施形態による層間絶縁膜の形
成方法においては、まず、図1に示す処理装置の基板投
入用チャンバー2内にSi基板11を入れ、ロードロッ
クチャンバー1を介して減圧CVD用チャンバー3内に
このSi基板11を移送した後、この減圧CVD用チャ
ンバー3内で、図3Bに示すように、減圧CVD法によ
りSiO2 膜からなる層間絶縁膜13を0.6μm(最
終的な膜厚の67%に相当する)の膜厚に形成する。こ
のときの成膜条件は、例えば、SiH4 (80SCC
M)とN2 (500SCCM)とH2 2 (0.65g
/分)との混合ガスを反応ガスとして用い(H2 2
100℃のガスとして供給した)、反応圧力は850m
Torr、基板温度は0℃、成膜時間は40秒である。
In the method for forming an interlayer insulating film according to the second embodiment, first, a Si substrate 11 is put in a substrate loading chamber 2 of the processing apparatus shown in FIG. After the Si substrate 11 is transferred into the low pressure CVD chamber 3, in the low pressure CVD chamber 3, as shown in FIG. 3B, the interlayer insulating film 13 made of a SiO 2 film having a thickness of 0.6 μm (final Film thickness of 67%). The film forming conditions at this time are, for example, SiH 4 (80 SCC
M) and N 2 (500 SCCM) and H 2 O 2 (0.65 g
/ Min) was used as a reaction gas (H 2 O 2 was supplied as a gas at 100 ° C.), and the reaction pressure was 850 m.
Torr, the substrate temperature is 0 ° C., and the film formation time is 40 seconds.

【0022】次に、減圧CVD用チャンバー3内に供給
している反応ガスのうちSiH4 だけの供給を停止して
この減圧CVD用チャンバー3内をN2 とH2 2 との
混合ガス雰囲気とし、チャンバー内圧力を750mTo
rrにする。この操作に要する時間は3秒である。次
に、減圧CVD用チャンバー3内で例えば500WのR
F電力を印加してプラズマを発生させ、プラズマ処理を
施すことにより、層間絶縁膜13の少なくとも表面層を
硬化させて流動性をなくすとともに、この層間絶縁膜1
3中の水分を低減し、かつ、電気的特性および化学的特
性の改善を行った。
Next, of the reaction gas supplied to the low pressure CVD chamber 3, the supply of only SiH 4 is stopped and the low pressure CVD chamber 3 is supplied with a mixed gas atmosphere of N 2 and H 2 O 2. And the chamber pressure is 750 mTo
rr. The time required for this operation is 3 seconds. Next, in the low pressure CVD chamber 3, for example, R of 500 W
By applying F electric power to generate plasma and perform plasma treatment, at least the surface layer of the interlayer insulating film 13 is hardened to eliminate fluidity, and the interlayer insulating film 1
The water content in 3 was reduced, and the electrical and chemical properties were improved.

【0023】次に、減圧CVD用チャンバー3内へのS
iH4 の供給を再開し、チャンバー内圧力を850mT
orrにした。この操作に要する時間は3秒である。次
に、減圧CVD用チャンバー3内で、上述と同様の成膜
条件で、SiO2 膜からなる層間絶縁膜13をさらに
0.30μmの膜厚に形成し、層間絶縁膜13の合計膜
厚を0.9μmとする。この後、Si基板11を、ロー
ドロックチャンバー1を介して基板取り出し用チャンバ
ー6に移送した後、この基板取り出し用チャンバー6か
らSi基板11を取り出す。以上のようにして形成され
た層間絶縁膜13の平坦度Pは、配線間隔L=10μm
のとき、P=77%であった。また、膜厚0.9μmの
層間絶縁膜13の形成に要した合計時間は、搬送時間を
入れて66秒であった。
Next, S in the low pressure CVD chamber 3
The supply of iH 4 was restarted and the chamber pressure was set to 850 mT.
orr. The time required for this operation is 3 seconds. Next, in the low pressure CVD chamber 3, an interlayer insulating film 13 made of a SiO 2 film was further formed to a film thickness of 0.30 μm under the same film forming conditions as described above, and the total film thickness of the interlayer insulating film 13 was changed. It is 0.9 μm. After that, the Si substrate 11 is transferred to the substrate taking-out chamber 6 via the load lock chamber 1, and then the Si substrate 11 is taken out from the substrate taking-out chamber 6. The flatness P of the interlayer insulating film 13 formed as described above has a wiring interval L = 10 μm.
At that time, P = 77%. The total time required to form the interlayer insulating film 13 having a film thickness of 0.9 μm was 66 seconds including the carrying time.

【0024】以上のように、この第2の実施形態によれ
ば、最終的な膜厚が0.9μmの層間絶縁膜13を形成
する場合にその形成を2回に分けて行い、まず、膜厚
0.6μmの層間絶縁膜13を形成した後、その表面を
プラズマ処理することにより少なくともその表面層を硬
化させて流動性をなくし、その後に再び層間絶縁膜13
を形成して合計膜厚を0.9μmにしているので、第1
の実施形態と同様に、平坦度Pを従来の層間絶縁膜の形
成方法に比べて大幅に向上させることができる。また、
層間絶縁膜13の形成後にエッチバックを行う必要がな
いため、工程も簡単である。そして、この第2の実施形
態において膜厚0.9μmの層間絶縁膜13の形成に要
する合計時間(66秒)は、図4に示す従来の層間絶縁
膜の形成方法において膜厚0.9μmの層間絶縁膜の形
成に要する合計時間(60秒)とほぼ同じである。すな
わち、この第2の実施形態によれば、従来の層間絶縁膜
の形成方法と同等の時間で、平坦度が従来に比べて高い
層間絶縁膜13を形成することができる。
As described above, according to the second embodiment, when the final interlayer insulating film 13 having a thickness of 0.9 μm is formed, the formation is performed in two steps. First, the film is formed. After forming the interlayer insulating film 13 having a thickness of 0.6 μm, at least the surface layer of the interlayer insulating film 13 is cured by plasma treatment to remove fluidity, and then the interlayer insulating film 13 is formed again.
To form a total film thickness of 0.9 μm.
Similar to the above embodiment, the flatness P can be significantly improved as compared with the conventional method of forming an interlayer insulating film. Also,
Since it is not necessary to etch back after forming the interlayer insulating film 13, the process is simple. The total time (66 seconds) required to form the interlayer insulating film 13 having a thickness of 0.9 μm in the second embodiment is 0.9 μm when the conventional method for forming an interlayer insulating film shown in FIG. It is almost the same as the total time (60 seconds) required to form the interlayer insulating film. That is, according to the second embodiment, the interlayer insulating film 13 having higher flatness than the conventional one can be formed in the same time as the conventional method for forming an interlayer insulating film.

【0025】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。例えば、上述の第1の実施形態およ
び第2の実施形態において挙げた数値、ガス種、膜の種
類、プロセス、基板の材料などはあくまでも例に過ぎ
ず、これと異なる数値、ガス種、膜の種類、プロセス、
基板の材料などを用いてもよい。また、必要に応じて、
層間絶縁膜に流動性をなくす処理を施した後にその層間
絶縁膜の表面の親水性化のための処理を行い、その上に
さらに層間絶縁膜を形成するようにしてもよい。このよ
うにすることにより、平坦度をより高くすることが可能
である。この親水性化のための処理には、例えばプラズ
マ処理を用いることができる。このプラズマ処理の条件
は、例えば、N2 O(2000SCCM)とN2 (10
00SCCM)との混合ガスを反応ガスとして用い、反
応圧力は1000mTorr、印加RF電力は500
W、処理時間は15秒である。なお、この親水性化のた
めの処理は、適切な条件を用いたプラズマ処理により、
流動性をなくす処理と同時に行うようにしてもよい。さ
らに、上述の第1の実施形態および第2の実施形態にお
いて、層間絶縁膜13の上下に、それぞれプラズマCV
D法により形成されたSiO2 膜からなるベース層およ
びキャップ層を形成するようにしてもよい。ここで、こ
のプラズマCVD法によるSiO2 膜の形成は、例え
ば、SiH4 とN2 Oとの混合ガスを反応ガスとして用
い、基板温度は350℃とする。
The embodiments of the present invention have been specifically described above, but the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention. For example, the numerical values, gas species, film types, processes, substrate materials, etc. mentioned in the above-described first and second embodiments are merely examples, and different numerical values, gas species, film Type, process,
A substrate material or the like may be used. Also, if necessary,
The interlayer insulating film may be subjected to a treatment for eliminating fluidity, and then a treatment for making the surface of the interlayer insulating film hydrophilic is performed, and an interlayer insulating film may be further formed thereon. By doing so, it is possible to further increase the flatness. For example, plasma treatment can be used for the treatment for making hydrophilic. The conditions of this plasma treatment are, for example, N 2 O (2000 SCCM) and N 2 (10
00SCCM) as a reaction gas, the reaction pressure is 1000 mTorr, and the applied RF power is 500.
W, processing time is 15 seconds. In addition, the treatment for hydrophilization is performed by plasma treatment using appropriate conditions.
It may be performed at the same time as the process of eliminating fluidity. Furthermore, in the above-described first and second embodiments, plasma CV is formed above and below the interlayer insulating film 13, respectively.
It may be form a base layer and a cap layer made of SiO 2 film formed by D method. Here, in forming the SiO 2 film by the plasma CVD method, for example, a mixed gas of SiH 4 and N 2 O is used as a reaction gas, and the substrate temperature is 350 ° C.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、この発明による絶
縁膜の形成方法によれば、絶縁膜を複数回に分けて形成
し、少なくとも1回目に絶縁膜を形成した後、絶縁膜の
少なくとも表面層の流動性をなくす処理を施すようにし
ていることにより、絶縁膜を厚く形成しないでも基板の
一主面の段差を埋めて高い平坦度を得ることができ、し
かも工程が簡単である。
As described above, according to the method for forming an insulating film of the present invention, the insulating film is formed in a plurality of times, the insulating film is formed at least in the first time, and then at least the surface of the insulating film is formed. By performing the treatment for eliminating the fluidity of the layer, it is possible to fill the step on the one main surface of the substrate to obtain high flatness without forming the insulating film thick, and the process is simple.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の実施形態において用いられるマルチ
チャンバー型の処理装置を示す略線図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a multi-chamber type processing apparatus used in an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第1の実施形態による層間絶縁膜の
形成方法を説明するための断面図である。
FIG. 2 is a sectional view for illustrating the method for forming an interlayer insulating film according to the first embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第2の実施形態による層間絶縁膜の
形成方法を説明するための断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the method for forming an interlayer insulating film according to the second embodiment of the present invention.

【図4】従来の層間絶縁膜の形成方法を説明するための
断面図である。
FIG. 4 is a sectional view for explaining a conventional method for forming an interlayer insulating film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 Si基板 12 Al配線 13 層間絶縁膜 11 Si substrate 12 Al wiring 13 Interlayer insulating film

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一主面に段差を有する基板上に流動性を
有する原料を用いて絶縁膜を形成することにより上記段
差を埋めるようにした絶縁膜の形成方法において、 上記絶縁膜を複数回に分けて形成し、 少なくとも1回目に上記絶縁膜を形成した後、上記絶縁
膜の少なくとも表面層の流動性をなくす処理を施すよう
にしたことを特徴とする絶縁膜の形成方法。
1. A method for forming an insulating film, wherein an insulating film is formed on a substrate having a step on one main surface using a fluid material to fill the step, and the insulating film is formed a plurality of times. A method for forming an insulating film, characterized in that the insulating film is formed at least once, and then the insulating film is formed at least the first time, and then a treatment for eliminating the fluidity of at least the surface layer of the insulating film is performed.
【請求項2】 上記絶縁膜を2回に分けて形成するよう
にしたことを特徴とする請求項1記載の絶縁膜の形成方
法。
2. The method for forming an insulating film according to claim 1, wherein the insulating film is formed twice.
【請求項3】 上記1回目に形成する上記絶縁膜の膜厚
は、上記絶縁膜を平坦な面上に形成する場合における膜
厚で考えて上記段差の高さの30〜70%であることを
特徴とする請求項1記載の絶縁膜の形成方法。
3. The film thickness of the insulating film formed at the first time is 30 to 70% of the height of the step in consideration of the film thickness when the insulating film is formed on a flat surface. The method for forming an insulating film according to claim 1, wherein
【請求項4】 上記流動性を有する原料はシラノールを
主成分とし、上記基板上におけるこのシラノールの重合
により上記絶縁膜を形成するようにしたことを特徴とす
る請求項1記載の絶縁膜の形成方法。
4. The formation of an insulating film according to claim 1, wherein the fluid material has silanol as a main component, and the insulating film is formed by polymerization of the silanol on the substrate. Method.
【請求項5】 上記流動性をなくす処理はプラズマ処理
であることを特徴とする請求項1記載の絶縁膜の形成方
法。
5. The method for forming an insulating film according to claim 1, wherein the treatment for eliminating the fluidity is a plasma treatment.
【請求項6】 上記プラズマ処理を施すことにより、上
記絶縁膜の少なくとも表面層の硬化および上記絶縁膜中
の水分の除去を同時に行うようにしたことを特徴とする
請求項5記載の絶縁膜の形成方法。
6. The insulating film according to claim 5, wherein at least the surface layer of the insulating film is cured and moisture in the insulating film is removed at the same time by performing the plasma treatment. Forming method.
【請求項7】 上記プラズマ処理を施した後の上記絶縁
膜の表面の濡れ性は上記プラズマ処理を施す前の上記絶
縁膜の表面の濡れ性と同等以上であることを特徴とする
請求項5記載の絶縁膜の形成方法。
7. The wettability of the surface of the insulating film after the plasma treatment is equal to or more than the wettability of the surface of the insulating film before the plasma treatment. The method for forming an insulating film as described above.
【請求項8】 上記絶縁膜は酸化物からなり、上記プラ
ズマ処理に用いる反応ガスとして酸素を構成原子として
含む分子からなるガスを少なくとも一種類使用するよう
にしたことを特徴とする請求項5記載の絶縁膜の形成方
法。
8. The insulating film is made of oxide, and at least one kind of gas made of molecules containing oxygen as a constituent atom is used as a reaction gas used in the plasma treatment. Method of forming insulating film.
【請求項9】 上記流動性をなくす処理は上記基板を加
熱することからなることを特徴とする請求項1記載の絶
縁膜の形成方法。
9. The method for forming an insulating film according to claim 1, wherein the treatment for eliminating the fluidity comprises heating the substrate.
【請求項10】 上記流動性をなくす処理は上記基板を
真空中に保持することからなることを特徴とする請求項
1記載の絶縁膜の形成方法。
10. The method for forming an insulating film according to claim 1, wherein the treatment for eliminating the fluidity comprises holding the substrate in a vacuum.
【請求項11】 上記絶縁膜の形成用の容器内で上記絶
縁膜を形成した後、連続して上記容器内で上記流動性を
なくす処理を施すようにしたことを特徴とする請求項1
記載の絶縁膜の形成方法。
11. The insulating film is formed in the container for forming the insulating film, and then the process of eliminating the fluidity is continuously performed in the container.
The method for forming an insulating film according to the above.
【請求項12】 上記絶縁膜の形成用の容器内で上記絶
縁膜を形成した後、上記基板を上記流動性をなくす処理
用の容器内に搬送し、この流動性をなくす処理用の容器
内で上記流動性をなくす処理を施すようにしたことを特
徴とする請求項1記載の絶縁膜の形成方法。
12. After forming the insulating film in the container for forming the insulating film, the substrate is transported into the container for removing the fluidity, and the inside of the container for removing the fluidity is transferred. 2. The method for forming an insulating film according to claim 1, wherein the treatment for eliminating the fluidity is performed.
【請求項13】 上記段差は配線によるものであり、上
記絶縁膜は上記配線上に形成される層間絶縁膜であるこ
とを特徴とする請求項1記載の絶縁膜の形成方法。
13. The method for forming an insulating film according to claim 1, wherein the step is caused by a wiring, and the insulating film is an interlayer insulating film formed on the wiring.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994001885A1 (en) * 1992-07-04 1994-01-20 Christopher David Dobson A method of treating a semiconductor wafer
JPH0729897A (en) * 1993-06-25 1995-01-31 Nec Corp Manufacture of semiconductor device

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