JPH1022283A - 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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JPH1022283A
JPH1022283A JP19543996A JP19543996A JPH1022283A JP H1022283 A JPH1022283 A JP H1022283A JP 19543996 A JP19543996 A JP 19543996A JP 19543996 A JP19543996 A JP 19543996A JP H1022283 A JPH1022283 A JP H1022283A
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JP
Japan
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film
semiconductor device
manufacturing
pinhole
semiconductor substrate
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Withdrawn
Application number
JP19543996A
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English (en)
Inventor
Yasuo Kasagi
泰男 笠置
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 BPSG成膜後のウエハ洗浄工程において、
ボイド部分へ侵入した洗浄液の残留を防止することがで
きる半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 配線層2が形成された半導体基板1上に
BPSG膜3を成膜する第1の工程と、前記第1の工程
後、前記半導体基板1を硫酸あるいは塩酸を含む洗浄液
を用いて洗浄する第2の工程と、HFまたはアンモニア
加水液を用いてエッチングを行って前記BPSG膜3を
成膜する時に生じたピンホール4の径を拡げる第3の工
程とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特に、層間絶縁膜の形成工程を含む半導体装
置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体集積回路の高集積化ととも
に、表面層の平坦化が重要視されるようになってきてい
る。その中で、ポリシリコンや高融点金属等の高温熱処
理に耐えられる配線層の平坦化を行う際には、配線層上
層の層間絶縁膜層にBPSG(Borophosphosilicate)膜
が用いられてきた。
【0003】前記BPSG膜とは、Si酸化膜中にボロ
ンとリンを導入してガラス転移温度を下げた絶縁膜であ
り、900 ℃前後の熱処理を行うことにより、リフローと
呼ばれる膜の流動現象が生じて表面が平坦化される。
【0004】しかし、BPSG膜を成膜する時に搬送シ
ステム等からウエハに付着する有機・金属汚染物質が、
高集積化に伴って素子特性のばらつき要因となり、製品
歩留りの低下を招きやすい状況となりつつある。このた
め、成膜処理後のウエハを洗浄し、汚染物質を除去して
からリフロー処理を行う方法が広く採用されている。
【0005】図2は、従来のBPSG膜の成膜手順を表
す断面図である。図2(a)に示すように、従来のBP
SG膜のリフロープロセスでは、半導体基板1上に形成
された配線層2上にBPSG膜3を成膜後、硫酸と過酸
化水素の混合液や、塩酸と過酸化水素の混合液等のよう
な、汚染除去能力を持った洗浄液7を用いて半導体基板
1を洗浄する。
【0006】この際、ある特定の間隔5を持った配線層
2の間のボイド6には、洗浄液7がBPSGの配線層2
中のピンホール4を介して侵入する。この場合、配線間
隔がある特定の間隔5以下であれば、侵入経路が存在し
ないため洗浄液7はボイド6内には侵入しないので問題
は生じない。
【0007】また、ある特定の間隔5以上であれば洗浄
液7が侵入しても、大きなピンホール9の存在により外
部との通気性が十分であるためその後の乾燥段階で除去
されるので、洗浄液7が前記ボイド6内に残留すること
はない。
【0008】したがって、特定の間隔5をもった部分で
のみ、小さなピンホール4を通って侵入した洗浄液7が
十分な通気性を得られないため、その後の乾燥段階でも
十分に除去するのが難しくなり、その結果、前記ボイド
6内に洗浄液7が残留することになる。
【0009】前記特定の間隔5は、BPSG膜3の成膜
条件や膜厚、配線層2の膜厚、その下層の形状によって
変化することが判明しているが、特に、0.35μm以降の
デザインルールの場合に顕著に発生する。次に、図2
(b)に示すように900 ℃前後のリフロー処理によって
BPSG膜3を流動させ、平坦化を行う。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】前述のような従来のB
PSGプロセスを場合、成膜段階での段差被覆性が悪
く、狭い配線ピッチ間ではボイド6と呼ばれる空孔が発
生するが、図2(b)におけるリフロー工程の際、前記
ボイド6内に残留した洗浄液7が気化し、さらに熱膨張
することにより、特定の間隔5部分を被覆していたBP
SG膜3を破裂させる。
【0011】この状態で以降の配線層を形成すれば、破
裂部分8上でフォトリソグラフィーの解像不良やエッチ
ングのエッチ残りが発生し易く、歩留り低下の大きな要
因となっていた。本発明は前述の問題点にかんがみ、ボ
イド内に侵入した洗浄液による破裂を防止する半導体装
置の製造方法を実現することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、配線が形成された半導体基板上にBPSG膜
を成膜する第1の工程と、前記第1の工程後、前記半導
体基板を洗浄する第2の工程と、前記第2の工程後、前
記BPSG膜を成膜する時に生じたピンホールの径を拡
げる第3の工程とを備えることを特徴としている。
【0013】また、本発明の他の特徴とするところは、
請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、前記
第2の工程で、硫酸あるいは塩酸を含む洗浄液を用いて
前記半導体基板を洗浄することを特徴としている。
【0014】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第3の工程で、HFまたはアンモニア過水液を用い
てエッチングすることにより前記ピンホールの径を拡げ
ることを特徴としている。
【0015】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第3の工程で、少なくともCF4 を含むフロロカー
ボン系ガスによるエッチングを行い前記ピンホールの径
を拡げることを特徴としている。
【0016】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、前記第3の工程後、前記BPSG膜をリフローする
第4の工程を更に備えることを特徴としている。
【0017】
【作用】本発明は前記技術手段よりなるので、洗浄時に
洗浄液の侵入経路となるピンホールを拡げる工程が含ま
れることにより、ボイド内に一旦侵入した洗浄液が乾燥
段階で容易に揮発することになり、ボイド内に侵入した
洗浄液が乾燥後にボイド内に残留することがなくなる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下に、図1を用いて本発明の一
実施の形態を説明する。図1は、本発明の実施の形態に
おける半導体装置の製造方法を表す製造工程順断面図で
ある。
【0019】まず、図1(a)に示すように厚さ300 nm
の配線層2の形成された半導体基板1上にSiH4、 PH3
B2H6、O2を原料ソースとした公知の常圧熱CVDによっ
て、少なくとも半導体基板1の表層のボロン濃度が2.0
〜3.0wt %、リン濃度が5.5〜6 .5wt%程度となるよう
にガスの混合比を調整してBPSG膜3を膜厚0.5 μm
を成膜する。
【0020】すると、約0.5 μm の配線間隔51と0 .6
μm の配線間隔52をもった配線層2間のそれぞれに、
ボイド64、69及びピンホール4、9が生じる。ピン
ホール4、9の径は、一般に配線間隔によるので、ピン
ホール4は比較的狭く、かたやピンホール9は比較的広
い。
【0021】なお、BPSG膜3は、公知の低圧熱CV
Dや、プラズマCVDを用いて成膜してもよく、原料ソ
ースとしてはTEOS、TMOP、TMB等の有機系材
料を使用してもよく、酸化剤としてオゾンを用いてもよ
い。また、第1のBPSG膜3からのB、Pの拡散を防
止するため、第1のBPSG膜3の下層に膜厚0.1 μm
程度のシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を成膜してもよ
い。さらに、BPSG膜3の濃度はリフロー性を向上さ
せるため、下層側の濃度を上げてもよい。
【0022】次に、図1(b)に示すように主にウエハ
裏面に付着した汚染物質を除去するため、硫酸や塩酸と
過酸化水素水とを混合した洗浄液7中で半導体基板1を
洗浄する。この際、ボイド64、69には、ピンホール
4、9を通して洗浄液7がそれぞれ侵入する。
【0023】ここで、大きなピンホール9は外部との通
気性が確保されており、侵入した洗浄液7は容易に除去
されてボイド69内に残留することはない。しかし、ボ
イド64に侵入した洗浄液7は、ピンホール4の通気性
が十分ではなく、乾燥段階でも十分に除去されずに残留
する。なお、図中において、ピンホール4はわかりやす
くするために線で明示したが、実際には断面観察等場所
を特定するのは困難である。
【0024】次に、図1(c)に示すように0.1 %程度
のHF中で1分間程度のエッチングを行う。この際、B
PSG膜3はHFによってエッチングされるが、その崩
れ量が30Å以上であればピンホール4中にHFが侵入
し、ピンホール4を拡げて通気性が改善され、ボイド6
4内に残留していた洗浄液7は乾燥段階で蒸発して除去
される。
【0025】ここで、エッチング液にはアンモニア過水
や燐酸などを用いてもよく、緩衝剤として弗化アンモニ
ウム等を添加してもよい。但し、崩れ量を大きく取りす
ぎるとリフロー時の平坦性が劣化するため、崩れ量の上
限は500 Å程度までに留めた方がよく、またエッチング
時の面内均一性を維持するため、エッチング液はBPS
G膜3のエッチレートが毎分100 Å以下になるよう調整
した方がよい。また、エッチング液を使用する替わりに
等方エッチングが可能なフロロカーボン系ガス(CF4
等)を使ったケミカルドライエッチを行ってもよい。
【0026】次に、図1(d)に示すように900 ℃程度
の窒素雰囲気中で30分程度のリフロー処理を行い、B
PSG膜3を流動させて平坦化を行う。この際、ボイド
64内には洗浄液7の残留箇所がないため、BPSG膜
3は配線層2の間隔によらず安定したリフロー形状が得
られる。
【0027】
【発明の効果】本発明は前述したように、ボイド内に侵
入した洗浄液を簡便に、かつ確実に除去することが可能
となり、BPSG膜の破裂による歩留りの低下を防止す
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の発明の実施の形態を断面構造で示した
工程順断面図である。
【図2】従来技術を断面構造で示した工程順断面図であ
る。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 配線層 3 BPSG膜 4 ピンホール 7 洗浄液 9 大きなピンホール

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配線が形成された半導体基板上にBPS
    G膜を成膜する第1の工程と、 前記第1の工程後、前記半導体基板を洗浄する第2の工
    程と、 前記第2の工程後、前記BPSG膜を成膜する時に生じ
    たピンホールの径を拡げる第3の工程とを備えることを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
    において、 前記第2の工程で、硫酸あるいは塩酸を含む洗浄液を用
    いて前記半導体基板を洗浄することを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
    において、 前記第3の工程で、HFまたはアンモニア過水液を用い
    てエッチングすることにより前記ピンホールの径を拡げ
    ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
    において、 前記第3の工程で、少なくともCF4 を含むフロロカー
    ボン系ガスによるエッチングを行い前記ピンホールの径
    を拡げることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記第3の工程後、前記BPSG膜をリ
    フローする第4の工程を更に備えることを特徴とする請
    求項1〜4の何れか1項に記載の半導体装置の製造方
    法。
JP19543996A 1996-07-05 1996-07-05 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH1022283A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016514372A (ja) * 2013-03-12 2016-05-19 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated 金属酸化物半導体tft用誘電体膜のピンホール評価方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016514372A (ja) * 2013-03-12 2016-05-19 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated 金属酸化物半導体tft用誘電体膜のピンホール評価方法

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Effective date: 20031007