JPH0964031A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0964031A
JPH0964031A JP21747695A JP21747695A JPH0964031A JP H0964031 A JPH0964031 A JP H0964031A JP 21747695 A JP21747695 A JP 21747695A JP 21747695 A JP21747695 A JP 21747695A JP H0964031 A JPH0964031 A JP H0964031A
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JP
Japan
Prior art keywords
film
insulating film
teos
semiconductor device
charge
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP21747695A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuyuki Karakawa
勝行 唐川
Takashi Nagashima
隆 長嶋
Seiichirou Oohira
請一郎 大平
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 凹凸を有する絶縁表面上に、安定して良好な
3 −TEOS−NSG膜を堆積する技術を提供する。 【解決手段】 表面に凹凸のパターンを有する半導体基
板の上に、コンフォーマルに絶縁膜を堆積する工程と、
前記絶縁膜表面の帯電量を緩和する工程と、帯電量を緩
和された前記絶縁膜の表面上に、少なくともオゾンとテ
トラエトキシシランを含むガスを供給して化学気相成長
法により酸化シリコン膜を形成する工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に層間絶縁膜の表面の平坦化に適した半
導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の半導体集積回路では、高集積、高
速化等のために多層配線が利用されている。多層配線を
利用する場合には、層間絶縁膜の表面を平坦化する技術
が重要になる。配線間の溝を埋め込んで表面を平坦化す
るのに適した絶縁膜として、O 3 −TEOS膜が用いら
れている。O3 −TEOS膜は、原料ガスとしてオゾン
(O3 )とテトラエトキシシラン(TEOS)を用いた
化学気相成長法により形成される。特に、リン(P)及
びボロン(B)等の不純物を含まないO3 −TEOS膜
(O3 −TEOS−NSG(Non-doped Silicate Glas
s)膜)が用いられる。
【0003】通常、プラズマを用いた化学気相成長法
(プラズマCVD)等により、配線が形成された表面上
にコンフォーマルに酸化シリコン膜等の絶縁膜を堆積
し、その上にO3 −TEOS−NSG膜を堆積する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】O3 −TEOS−NS
G膜は下地表面状態によって異常成長を起こしやすい。
例えば、配線の幅方向の中央部分よりも、配線の肩部分
において膜厚が厚くなり、O3 −TEOS−NSG膜表
面の傾斜の最も急な部分の傾斜角(フロー角)が大きく
なるという現象が生ずる。
【0005】O3 −TEOS−NSG膜の下層膜として
プラズマCVDにより形成された酸化シリコン膜の表面
には、パーティクルが付着し易い。このパーティクルを
除去するために、通常、O3 −TEOS−NSG膜を堆
積する前に、酸化シリコン膜表面に高圧の純水を吹き付
けて表面洗浄を行う。その後、O3 −TEOS−NSG
膜を堆積すると、異常成長を起こしやすくなる。異常成
長の原因として、酸化シリコン膜表面の帯電が考えられ
る。
【0006】酸化シリコン膜表面の帯電を抑制する方法
として、純水中にバブリング等によって二酸化炭素を溶
かし、純水の比抵抗を低減する方法が知られている。し
かし、O3 −TEOS−NSG膜の堆積工程が下地表面
状態に敏感であるため、純水の比抵抗を低減する方法
は、O3 −TEOS−NSG膜の異常成長の防止効果の
点で不十分である。
【0007】本発明の目的は、凹凸を有する絶縁表面上
に、安定して良好なO3 −TEOS−NSG膜を堆積で
きる技術を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、表面に凹凸のパターンを有する半導体基板の上に、
コンフォーマルに絶縁膜を堆積する工程と、前記絶縁膜
表面の帯電量を緩和する工程と、帯電量を緩和された前
記絶縁膜の表面上に、少なくともオゾンとテトラエトキ
シシランを含むガスを供給して化学気相成長法により酸
化シリコン膜を形成する工程とを含む半導体装置の製造
方法が提供される。
【0009】絶縁膜を堆積した後、絶縁膜表面の洗浄工
程等で、絶縁膜が帯電する場合がある。酸化シリコン膜
を形成する工程の前に絶縁膜の帯電量を緩和することに
より、酸化シリコン膜の異常成長を抑制することができ
る。
【0010】本発明の他の観点によると、前記絶縁膜を
堆積する工程の後、前記帯電量を緩和する工程の前に、
さらに、前記絶縁膜の表面上に水を吹き付けて洗浄する
工程を含む半導体装置の製造方法が提供される。
【0011】純水を吹き付けて絶縁膜表面を洗浄する
と、絶縁膜表面が帯電する場合が多い。前述のように帯
電量を緩和する工程を実施することにより、絶縁膜表面
が帯電した場合であっても、酸化シリコン膜の異常成長
を防止することができる。
【0012】本発明の他の観点によると、前記帯電量を
緩和する工程が、前記半導体基板を電気的に接地して前
記絶縁膜の表面に電子を照射する工程を含む半導体装置
の製造方法が提供される。本発明のさらに他の観点によ
ると、前記帯電量を緩和する工程が、前記半導体基板を
電気的に接地して前記絶縁膜の表面に紫外光を照射する
工程を含む半導体装置の製造方法が提供される。
【0013】絶縁膜表面が正に帯電している場合には、
電子照射により帯電している電荷量を低減することがで
きる。また、紫外光照射によっても、同様に、帯電して
いる電荷量を低減することができる。
【0014】本発明の他の観点によると、前記絶縁膜を
堆積する工程が、プラズマを用いた化学気相成長法によ
り、酸化シリコン、窒化シリコン、及び酸化窒化シリコ
ンからなる群より選ばれた少なくとも1つの材料で形成
された薄膜を堆積する工程を含む半導体装置の製造方法
が提供される。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態に
よる方法で作製した配線及び層間絶縁膜の断面図を示
す。
【0016】シリコン基板1の表面上にスパッタにより
厚さ20nmのTi膜、反応性スパッタにより厚さ50
nmのTiN膜、及びスパッタにより厚さ350nmの
W膜を形成する。この3層をパターニングしてTi/T
iN/Wの3層からなる配線2を形成する。配線2の幅
は、0.4μm、間隔は0.4μmである。
【0017】原料ガスとしてSiH4 とN2 Oを用いた
プラズマCVDにより、シリコン基板1及び配線2の表
面を覆うようにコンフォーマルに厚さ100nmのSi
ON膜3を形成する。例えば、SiH4 の流量を42s
ccm、N2 Oの流量を115sccm、キャリアガス
(N2 ガス)の流量を2000sccm、成長温度を3
50℃、成長圧力を3torrとする。プラズマCVD
装置のプラズマ発生用の電極間距離は400mil、高
周波電力の周波数は13.56MHzであり、高周波入
力電力を例えば235Wとする。
【0018】シリコン基板1を高速回転させながら、S
iON膜3の表面上に高圧の純水を吹き付けて表面洗浄
(HPC(High Pressure Coater)処理)を行う。次
に、SiON膜3表面の帯電量の緩和処理を行う。
【0019】図2は、帯電量の緩和処理を行うためのニ
ュートラライザの概略断面図を示す。真空容器10内の
底面中央部にフィラメント11が配置されている。フィ
ラメント11に対向するように真空容器10内の上面中
央部にターゲット12が配置されている。電気的に接地
された基板13が、真空容器10内の側面部に配置され
ている。
【0020】フィラメント11に例えば100mA以下
の電流を流して熱電子を放出させる。フィラメント11
から放出された熱電子がターゲット12に衝突し、ター
ゲット12から2次電子が放出される。基板13の表面
に正電荷が蓄積されている場合には、この2次電子が正
電荷に引き寄せられて基板13の表面に衝突し、基板表
面に蓄積された正電荷を中和して、帯電量が緩和され
る。
【0021】本実施の一形態においては、ターゲット1
2の材料としてタングステンを使用し、フィラメント1
1とターゲット12間の電流が約500mAになる条件
で、約1分間帯電量の緩和処理を行った。なお、ターゲ
ット材料として使用できる材料はタングステンに限ら
ず、例えばモリブデン等を使用してもよい。
【0022】次に、図1に示すように、SiON膜3の
表面上に、原料ガスとしてO3 とTEOSを用いた常圧
CVDにより、O3 −TEOS−NSG膜4を形成す
る。例えば、キャリアガス(N2 ガス)の流量を18s
lm、TEOSの流量を1slm、O3 とO2 の混合ガ
スの流量を7.5slm、混合ガス中のO3 濃度を11
5g/m3 、成長温度を400℃とする。また、配線パ
ターンの形成されていない平坦なシリコン基板上に形成
する場合の膜厚(TP(Test Piece)膜厚)が800n
mになる成膜時間と同じ時間成膜を行う。
【0023】上述の実施の一形態では、ニュートラライ
ザを用いて帯電量の緩和処理を行う方法を説明したが、
他の方法で帯電量の緩和処理を行ってもよい。例えば、
紫外光を照射してもよい。次に、紫外光を用いた帯電量
の緩和処理を説明する。
【0024】図1に示すSiON膜3を形成したシリコ
ン基板1を電気的に接地し、波長220〜330nm、
照射強度650mW/cm2 の紫外光をSiON膜3の
表面に約120秒間照射する。紫外光の照射によって、
SiON膜3中の価電子帯の電子が励起されて電子正孔
対が発生する。この電子正孔対によって、SiON膜3
中に蓄積されている電荷が中和され、帯電量が緩和され
ると考えられる。紫外光照射装置としては、例えば半導
体プロセスにおけるレジスト硬化用の紫外光照射装置を
使用することができる。
【0025】ニュートラライザを用いて帯電量の緩和処
理を行う方法、及び紫外光照射によって帯電量の緩和処
理を行う方法を用いてO3 −TEOS−NSG膜4を形
成し、配線2の幅方向の中央部分の膜厚a、肩部分の膜
厚b、及び斜面の最大傾斜角(フロー角)θを測定し
た。なお、比較のため、HPC処理と帯電量の緩和処理
を実施しない場合、及びHPC処理を実施し帯電量の緩
和処理を実施しない場合のO3 −TEOS−NSG膜の
膜厚a、b及びフロー角θを測定した。
【0026】表1は、O3 −TEOS−NSG膜の膜厚
a、b及びフロー角θの測定結果を示す。膜厚a及びb
は、TP膜厚に対する比率で表し、フロー角θは、単位
「度」で表す。
【0027】
【表1】
【0028】HPC処理を行わない場合には、帯電量の
緩和処理を行わなくてもTP膜厚に比較的近いO3 −T
EOS−NSG膜が形成された。HPC処理を行って帯
電量の緩和処理を行わない場合には、膜厚aがTP膜厚
の16.4%とかなり薄くなってしまう。また、膜厚b
がTP膜厚の53.2%となり、配線の中央部分よりも
肩部分の方が厚くなる。フロー角θも、HPC処理を行
わない場合が38度であるのに対してHPC処理を行う
と65度になってしまう。
【0029】このように、HPC処理を行うとO3 −T
EOS−NSG膜の異常成長が起こる。これは、HPC
処理によって下地のSiON膜が帯電してしまうためと
考えられる。
【0030】HPC処理を行った後に帯電量の緩和処理
を行うと、緩和処理を行わない場合に比べて、O3 −T
EOS−NSG膜の膜厚a及びbがTP膜厚に近づき、
フロー角θも小さくなる。ニュートラライザを使用する
場合及び紫外光を照射する場合共に、HPC処理を行わ
ない場合とほぼ同等のO3 −TEOS−NSG膜を形成
することができる。
【0031】上記実施の形態では、配線をTi/TiN
/Wの3層構造とした場合を説明したが、他の材料を用
いてもよい。例えば、Ti、TiN、W、Al合金、C
u等、もしくはこれらの積層構造を用いてもよい。
【0032】また、上記実施の形態では、O3 −TEO
S−NSG膜の下地にプラズマCVDによりSiON膜
を形成した場合を説明したが、他の絶縁膜を形成しても
よい。例えば、プラズマCVDにより、SiO膜、Si
N膜、TEOS膜等を形成してもよい。
【0033】SiO膜は、例えば、原料ガスとして流量
42sccmのSiH4 と流量411sccmのN
2 O、キャリアガスとして流量2000sccmのN2
を用い、成長温度350℃、成長圧力3torr、電極
間隔400milで印加高周波電力300Wとして形成
する。
【0034】SiN膜は、例えば、原料ガスとして流量
77sccmのSiH4 と流量280sccmのN
3 、キャリアガスとして流量500sccmのN2
用い、成長温度400℃、成長圧力4.2torr、電
極間隔300milで周波数13.56MHzの高周波
電力100W、周波数350kHzの高周波電力50W
として形成する。
【0035】TEOS膜は、例えば、原料ガスとして流
量580sccmのTEOS、流量840sccmのO
2 を用い、成長温度400℃、成長圧力5torr、電
極間隔300milで周波数13.56MHzの高周波
電力300W、周波数350kHzの高周波電力110
Wとして形成する。
【0036】以上実施の形態に沿って本発明を説明した
が、本発明はこれらに制限されるものではない。例え
ば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当
業者に自明であろう。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
3 −TEOS−NSG膜の異常成長を抑制し、層間絶
縁膜の表面の平坦度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による方法で配線層及び層
間絶縁膜を形成した基板の断面図である。
【図2】ニュートラライザの概略断面図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 配線 3 SiON膜 4 O3 −TEOS−NSG膜 10 真空容器 11 フィラメント 12 ターゲット 13 基板
───────────────────────────────────────────────────── 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 // C23C 16/02 H01L 21/90 K (72)発明者 長嶋 隆 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 大平 請一郎 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に凹凸のパターンを有する半導体基
    板の上に、コンフォーマルに絶縁膜を堆積する工程と、 前記絶縁膜表面の帯電量を緩和する工程と、 帯電量を緩和された前記絶縁膜の表面上に、少なくとも
    オゾンとテトラエトキシシランを含むガスを供給して化
    学気相成長法により酸化シリコン膜を形成する工程とを
    含む半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記絶縁膜を堆積する工程の後、前記帯
    電量を緩和する工程の前に、さらに、前記絶縁膜の表面
    上に水を吹き付けて洗浄する工程を含む請求項1に記載
    の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記帯電量を緩和する工程が、前記半導
    体基板を電気的に接地して前記絶縁膜の表面に電子を照
    射する工程を含む請求項1または2に記載の半導体装置
    の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記帯電量を緩和する工程が、前記半導
    体基板を電気的に接地して前記絶縁膜の表面に紫外光を
    照射する工程を含む請求項1または2に記載の半導体装
    置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記絶縁膜を堆積する工程が、プラズマ
    を用いた化学気相成長法により、酸化シリコン、窒化シ
    リコン、及び酸化窒化シリコンからなる群より選ばれた
    少なくとも1つの材料で形成された薄膜を堆積する工程
    を含む請求項1〜4のいずれかに記載の半導体装置の製
    造方法。
JP21747695A 1995-08-25 1995-08-25 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH0964031A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6294484B1 (en) 1999-09-07 2001-09-25 Oki Electric Industry Co., Ltd. Method of forming TEOS oxide films
KR100518156B1 (ko) * 1997-05-05 2005-11-25 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 테트라에틸오르토실란및오존실리콘산화물의표면감도감소방법및장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100518156B1 (ko) * 1997-05-05 2005-11-25 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 테트라에틸오르토실란및오존실리콘산화물의표면감도감소방법및장치
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Effective date: 20021105