JPH02113525A - Method and apparatus for forming thin film and manufacture of semiconductor device - Google Patents

Method and apparatus for forming thin film and manufacture of semiconductor device

Info

Publication number
JPH02113525A
JPH02113525A JP26618788A JP26618788A JPH02113525A JP H02113525 A JPH02113525 A JP H02113525A JP 26618788 A JP26618788 A JP 26618788A JP 26618788 A JP26618788 A JP 26618788A JP H02113525 A JPH02113525 A JP H02113525A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
substrate
organic
forming
organic functional
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP26618788A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoyuki Morita
清之 森田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP26618788A priority Critical patent/JPH02113525A/en
Publication of JPH02113525A publication Critical patent/JPH02113525A/en
Priority to US07/689,730 priority patent/US5185296A/en
Priority to US07/925,675 priority patent/US5304515A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To provide a high-quality inorganic thin film containing no unrequired organic materials or organic functional groups by providing a mechanism for bringing a supercritical or liquefied gas in contact with a substrate. CONSTITUTION:A semiconductor substrate 1 is disposed within a vessel 3. Temperature of the substrate is controlled at 50 to 100 deg.C by a substrate temperature controlling device 4, while carbon dioxide gas 5 in the supercritical state is brought in contact with the substrate. Suitable pressure and temperature of carbon dioxide used herein are 75 to 100atm and 50 to 100 deg.C, respectively. Accordingly, ethoxy and carboxyl groups in a thin film 2 of a silicon oxide produced on the semiconductor substrate 1 by thermo decomposition reaction of tetraethoxy silane are dissolved in the carbon dioxide gas 5 in the supercritical state and removed from the thin film 2. In this manner, it is possible to obtain an high-quality inorganic thin film containing no unrequired organic materials or organic functional groups.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、基板上に薄膜を形成する方法、薄膜を形成す
るための装置、及びこれらを用いた半導体装置の製造方
法に関するものであり、特に、低温で高品質の無機薄膜
を形成するのに好適な方法と装置及び高歩留まり、高信
頼性の半導体装置の製造方法に関するものである。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method of forming a thin film on a substrate, an apparatus for forming the thin film, and a method of manufacturing a semiconductor device using the same. In particular, the present invention relates to a method and apparatus suitable for forming high-quality inorganic thin films at low temperatures, and a method for manufacturing semiconductor devices with high yield and reliability.

(従来の技術) 従来、低温で無機薄膜を形成する方法として、回転塗布
法や各種のCVD法、スパッタリング法が用いられてい
た。回転塗布法は、所望の物質を適当な溶媒中に溶解さ
せた溶液を基板上に滴下する工程と、基板を自転させて
溶液を基板上に均一に塗布する工程と、熱処理を加えて
溶液中から溶媒を除去する工程からなる方法であり、ス
ピンオングラス(SOa)薄膜等の形成に広く用いられ
ている。CVD法は、気相中で物質を反応させ、反応生
成物を薄膜として堆積させる方法であり、シリコン酸化
膜やシリコン窒化膜等の絶縁膜やタングステンの選択成
長等に用いられている。スパッタリング法は、薄膜とし
て形成したい物質をイオンで削って所望の物質上に付着
させて薄膜を形成する方法であり、アルミニウム等の金
属薄膜の形成やCVD法で形成できない物質の薄膜形成
に用いられている。
(Prior Art) Conventionally, spin coating methods, various CVD methods, and sputtering methods have been used as methods for forming inorganic thin films at low temperatures. The spin coating method consists of a process in which a solution of a desired substance dissolved in an appropriate solvent is dropped onto a substrate, a process in which the substrate is rotated on its axis to uniformly apply the solution, and a heat treatment is applied to coat the solution in the solution. This method consists of a step of removing the solvent from the substrate, and is widely used for forming spin-on glass (SOa) thin films. The CVD method is a method of reacting substances in a gas phase and depositing a reaction product as a thin film, and is used for selective growth of insulating films such as silicon oxide films and silicon nitride films, and tungsten. The sputtering method is a method of forming a thin film by using ions to scrape the material that you want to form into a thin film and depositing it on the desired material.It is used for forming thin films of metals such as aluminum, and for forming thin films of substances that cannot be formed using the CVD method. ing.

(発明が解決しようとする課題) 回転塗布法を用いると、低温で薄膜形成した場合、薄膜
中に溶媒が残存する。薄膜中に溶媒が残存すると1g膜
形成以降の工程で問題を生じ、製品の歩留まりや信頼性
が低下する。例えば、第10図に示す半導体装置の第2
層間絶縁膜201として。
(Problems to be Solved by the Invention) When a spin coating method is used and a thin film is formed at a low temperature, solvent remains in the thin film. If the solvent remains in the thin film, problems will occur in the steps after 1g film formation, and the yield and reliability of the product will decrease. For example, the second part of the semiconductor device shown in FIG.
As an interlayer insulating film 201.

従来の回転塗布法によりシリコン酸化膜を形成すると、
第2層間絶縁膜201中に溶媒が残存しているために、
第1アルミ配線a (202a )と第1アルミ配線b
 (202b )の間に漏れ電流が生じる。また、第1
アルミ配線a (202a )と第2アルミ配線203
の間にも漏れ電流が生じる。このような漏れ電流が発生
すると製品は不良となり、製品歩留まりは低下する。ま
た、第2層間絶縁膜201中の残存溶媒濃度が高い場合
、第2層間絶縁膜201と接している第1アルミ配線2
02a 、 202bや第2アルミ配線203が腐食す
る。このような配線の腐食は製品の信頼性を低下させる
。204はP型半導体基板、205はフィールド酸化膜
、206はゲート酸化膜、207はゲート電極、208
はn型拡散層、209は第1層間絶縁膜、210はコン
タクトホールであり、211はスルーホールである。ま
た、回転塗布法を用いて各種の絶縁膜を形成する場合、
有機官能基を含んだ材料を用いる場合がある。これらの
材料を用いた場合、低温で薄膜を形成すると、有機官能
基が離脱されず膜中に含まれている。この時も、薄膜中
に溶媒が残存する場合と同様に、薄膜形成以後の工程で
問題を生じ、製品の信頼性も低下する。よって、高品質
の無機薄膜を形成するためには、薄III中の有機物や
有機官能基を除去する必要がある。
When a silicon oxide film is formed using the conventional spin coating method,
Because the solvent remains in the second interlayer insulating film 201,
First aluminum wiring a (202a) and first aluminum wiring b
A leakage current occurs between (202b). Also, the first
Aluminum wiring a (202a) and second aluminum wiring 203
Leakage current also occurs between the two. When such leakage current occurs, the product becomes defective and the product yield decreases. In addition, when the concentration of residual solvent in the second interlayer insulating film 201 is high, the first aluminum wiring 2 in contact with the second interlayer insulating film 201
02a, 202b and the second aluminum wiring 203 are corroded. Such wiring corrosion reduces product reliability. 204 is a P-type semiconductor substrate, 205 is a field oxide film, 206 is a gate oxide film, 207 is a gate electrode, 208
209 is an n-type diffusion layer, 209 is a first interlayer insulating film, 210 is a contact hole, and 211 is a through hole. In addition, when forming various insulating films using the spin coating method,
Materials containing organic functional groups may be used. When these materials are used to form a thin film at low temperatures, the organic functional groups are not released and are included in the film. In this case, as in the case where the solvent remains in the thin film, problems occur in the steps after forming the thin film, and the reliability of the product also decreases. Therefore, in order to form a high-quality inorganic thin film, it is necessary to remove organic substances and organic functional groups from Thin III.

高温の熱処理を行うと薄膜中の有機物や有機官能基は除
去可能であるが、高湿の熱処理を行うと膜中にクラック
を生じ、製品の歩留まりが著しく低下する。このため、
薄膜中の有機物や有機官能基を除去する新たな方法が望
まれていた。また1回転塗布法を用いてスピンオングラ
ス(SOG)薄膜を形成する場合、従来の方法では膜厚
を厚くすることが困難であった。これは、膜厚が厚くな
ると塗布後の熱処理において膜中にクラックを生じやす
くなるためである。熱処理は溶媒の除去と化学結合の形
成を同時に行っているため1体積収縮と同時に化学結合
の形成をしていることになる。よって、クラックを回避
し、厚膜化を達成するためには、溶媒の除去をした後化
学結合を形成する方法が必要である。
High-temperature heat treatment can remove organic substances and organic functional groups in the thin film, but high-humidity heat treatment causes cracks in the film and significantly reduces product yield. For this reason,
A new method for removing organic substances and organic functional groups from thin films has been desired. Furthermore, when forming a spin-on-glass (SOG) thin film using the one-turn coating method, it is difficult to increase the film thickness using conventional methods. This is because as the film thickness increases, cracks are more likely to occur in the film during heat treatment after coating. Since the heat treatment removes the solvent and forms chemical bonds at the same time, it means that the chemical bonds are formed at the same time as one volume shrinks. Therefore, in order to avoid cracks and achieve thicker films, a method of forming chemical bonds after removing the solvent is required.

CVD法やスパッタリング法を用いた時にも、′OA膜
中に有機官能基が含まれている場合がある。
Even when CVD or sputtering is used, the OA film may contain organic functional groups.

この場合も回転塗布法の場合と同様に、薄膜中の有機物
や有機官能基を除去する必要がある。高温の熱処理を行
うと薄膜中の有機物や有機官能基は除去可能であるが、
高温の熱処理を行うと薄膜の性質や製造した素子の特性
が変化し、製品の歩留まりが著しく低下する。
In this case, as in the case of the spin coating method, it is necessary to remove organic substances and organic functional groups in the thin film. Organic substances and organic functional groups in the thin film can be removed by high-temperature heat treatment, but
When high-temperature heat treatment is performed, the properties of the thin film and the characteristics of the manufactured device change, resulting in a significant drop in product yield.

本発明は、これらの欠点に鑑み種々検討した結果、本発
明を完成するに至ったものである。
The present invention was completed as a result of various studies in view of these drawbacks.

(課題を解決するための手段) 本発明は、基板上に有機官能基及び、または有機物を含
む薄膜を形成する工程と、前記基板を超臨界ガスまたは
液化ガスに接触させて前記薄膜中から有機官能基及び、
または有機物を除去する工程を備えてなることを特徴と
する薄膜形成方法と、基板上に溶液を塗布する機構と、
基板を回転させる機構と、基板の温度を制御する機構と
、基板に超臨界ガスまたは液化ガスを接触させる機構を
備えることを特徴とする薄膜形成装置と、半導体基板上
に有機溶媒に溶解したシリコン化合物溶液を回転塗布す
る工程と、前記基板を超臨界ガスまたは液化ガスに接触
させて前記薄膜中から有機溶媒及び、または有機官能基
を除去する工程と、前記基板に熱処理を加える工程を備
えてなることを特徴とする半導体装置の製造方法を提供
するものである。
(Means for Solving the Problems) The present invention includes a step of forming a thin film containing an organic functional group and/or an organic substance on a substrate, and a step of bringing the substrate into contact with a supercritical gas or liquefied gas to remove organic matter from the thin film. functional group and
or a method for forming a thin film, the method comprising a step of removing organic matter, and a mechanism for applying a solution onto a substrate;
A thin film forming apparatus comprising a mechanism for rotating a substrate, a mechanism for controlling the temperature of the substrate, and a mechanism for bringing a supercritical gas or liquefied gas into contact with the substrate, and silicon dissolved in an organic solvent on a semiconductor substrate. The method comprises a step of spin-coating a compound solution, a step of bringing the substrate into contact with a supercritical gas or a liquefied gas to remove an organic solvent and/or an organic functional group from the thin film, and a step of applying heat treatment to the substrate. The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device characterized by the following.

(作 用) 有機物質を超臨界ガスまたは液化ガスと接触させると、
有機物質は容易に超臨界ガスまたは液化ガス中に溶解す
る。ここで、液化ガスとは、圧力−温度の状態図におい
て、飽和蒸気圧線以上の圧力状態にあり、大気圧下、常
温ではガス状であるものをいう。超臨界ガスとは、圧力
−温度の状態図において、臨界温度以上、かつ臨界圧力
以上の状態にあるものをいう。一般に、臨界温度は低く
(二酸化炭素:31℃)、熱処理により有機物質や有機
官能基を除去するよりもはるかに低温で薄膜内の有機物
質や有機官能基を容易に除去することができる。よって
、本発明による方法を用いれば、膜中に不要な有機物や
有機官能基を含まない高品質の無機薄膜を形成すること
ができ、製品の歩留まりや信頼性を飛躍的に増大するこ
とができる。
(Function) When organic substances are brought into contact with supercritical gas or liquefied gas,
Organic substances easily dissolve in supercritical or liquefied gases. Here, the liquefied gas refers to a gas that is in a pressure state equal to or higher than the saturated vapor pressure line in a pressure-temperature phase diagram and is gaseous at atmospheric pressure and room temperature. A supercritical gas is a gas that is in a state of a critical temperature or higher and a critical pressure in a pressure-temperature phase diagram. In general, the critical temperature is low (carbon dioxide: 31° C.), and organic substances and organic functional groups within a thin film can be easily removed at a much lower temperature than when organic substances and organic functional groups are removed by heat treatment. Therefore, by using the method according to the present invention, it is possible to form a high-quality inorganic thin film that does not contain unnecessary organic substances or organic functional groups, and it is possible to dramatically increase the yield and reliability of products. .

また、本発明による方法をスピンオングラス(SOG)
形成時に用いれば、超臨界ガスまたは液化ガスによる薄
膜中の溶媒除去を行った後熱処理により化学結合を形成
することができるため、クラックの発生を防ぐことがで
き、薄膜の厚膜化を達成することができる。
Moreover, the method according to the present invention can be applied to spin-on glass (SOG).
If used during formation, it is possible to form chemical bonds through heat treatment after removing the solvent in the thin film using supercritical gas or liquefied gas, thereby preventing cracks from occurring and achieving thicker thin films. be able to.

また、本発明による装置で薄膜形成や半導体装置の製造
を行うと、回転塗布法における溶液の滴下から溶媒除去
後の熱処理まで全ての工程を一つの装置内で処理できる
ため、高品質の薄膜を迅速に歩留まり高く製造すること
ができる。
In addition, when forming thin films and manufacturing semiconductor devices using the apparatus according to the present invention, all steps from dripping the solution in the spin coating method to heat treatment after removing the solvent can be performed in one apparatus, resulting in high-quality thin films. It can be manufactured quickly and with high yield.

(実施例) 本発明の実施例を第1図ないし第9図に基づいて説明す
る。
(Example) An example of the present invention will be described based on FIGS. 1 to 9.

実施例1 第1図は、本発明の薄膜形成方法を用いた製造工程の部
分拡大断面図である。同図において、テトラエトキシシ
ラン(Sl (OC2H5) −: T E OS )
の熱分解反応により、半導体基板1上にシリコン酸化物
の薄膜2を形成する。形成された薄膜2中には、残存の
エトキシ基や、エトキシ基の分解により生じた各種のカ
ルボキシル基が含まれている。半導体基板1をベッセル
3内に設置し、基板温度制御装置4によって温度を50
〜100℃に制御する。次に、超臨界状態の二酸化炭素
ガス5を半導体基板1と接触させる。二酸化炭素の圧力
及び温度は、それぞれ75〜100気圧、50〜100
℃が適当である。
Example 1 FIG. 1 is a partially enlarged sectional view of a manufacturing process using the thin film forming method of the present invention. In the same figure, tetraethoxysilane (Sl (OC2H5) -: TEOS)
A thin film 2 of silicon oxide is formed on the semiconductor substrate 1 by the thermal decomposition reaction. The formed thin film 2 contains residual ethoxy groups and various carboxyl groups generated by decomposition of the ethoxy groups. A semiconductor substrate 1 is placed in a vessel 3, and the temperature is set to 50℃ using a substrate temperature control device 4.
Control at ~100°C. Next, carbon dioxide gas 5 in a supercritical state is brought into contact with semiconductor substrate 1 . The pressure and temperature of carbon dioxide are 75 to 100 atmospheres and 50 to 100 atmospheres, respectively.
°C is appropriate.

薄膜2中のエトキシ基やカルボキシル基は、超臨界状態
の二酸化炭素ガス5に溶解し、薄膜2中から離脱される
。このようにして形成した薄膜を用いると、非常に信頼
性の高い半導体装置を製造することができる。
The ethoxy groups and carboxyl groups in the thin film 2 are dissolved in the supercritical carbon dioxide gas 5 and released from the thin film 2. By using the thin film formed in this way, a highly reliable semiconductor device can be manufactured.

本実施例においては、薄膜2を形成する方法としてTE
01の熱分解反応を用いたが、他の有機シリコン化合物
のCVD法や回転塗布法を用いてもよく、有機金属化合
物、金属ハロゲン化合物のCVD法を用いてもよい。超
臨界ガスとしては二酸化炭素を用いたが、薄膜2中に含
まれる有機官能基の種類によって他のガスを用いてもよ
い、有機官能基が除去しにくい時は、超臨界ガス中に抽
出助剤を含有させると効果的な場合がある。
In this example, TE is used as a method for forming the thin film 2.
Although the thermal decomposition reaction of No. 01 was used, the CVD method or spin coating method of other organosilicon compounds may be used, or the CVD method of organometallic compounds or metal halide compounds may be used. Carbon dioxide was used as the supercritical gas, but other gases may be used depending on the type of organic functional groups contained in the thin film 2. If the organic functional groups are difficult to remove, an extraction aid may be added to the supercritical gas. It may be effective to include agents.

実施例2 第2図は回転塗布法を示す図、第3図は本発明の製造方
法の部分拡大断面図である。第2図において、スピンコ
ータ10を用いて半導体基板11上に有機溶剤に溶解し
たシラノール化合物溶液12を回転塗布し、半導体基板
11上に薄膜を形成する。第;3図において、半導体基
板11をベッセル13内に設置し、基板温度制御装置1
4によって温度を50〜100℃に制御する。次に、超
臨界状態の二酸化炭素ガス15を半導体基板11と接触
させる。二酸化炭素の圧力及び温度は、それぞれ75〜
100気圧、50〜100℃が適当である。半導体基板
11上の薄膜16内の有機溶剤は、超臨界状態の二酸化
炭素ガス15中に溶解し、薄膜16内から除去される。
Example 2 FIG. 2 is a diagram showing a spin coating method, and FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of the manufacturing method of the present invention. In FIG. 2, a silanol compound solution 12 dissolved in an organic solvent is spin-coated onto a semiconductor substrate 11 using a spin coater 10 to form a thin film on the semiconductor substrate 11. In FIG. 3, the semiconductor substrate 11 is installed in the vessel 13, and the substrate temperature control device 1
4 to control the temperature at 50-100°C. Next, supercritical carbon dioxide gas 15 is brought into contact with semiconductor substrate 11 . The pressure and temperature of carbon dioxide are respectively 75~
A temperature of 100 atm and 50 to 100°C is suitable. The organic solvent in the thin film 16 on the semiconductor substrate 11 is dissolved in the supercritical carbon dioxide gas 15 and removed from the thin film 16 .

次に、基板温度制御装置14によって半導体基板11の
温度を450℃まで段階的に上昇させる。熱処理条件は
、用いた有機溶剤及び形成する膜の膜厚によって最適な
ものが異なるが、一般に第4図のような時間−温度曲線
が適当と考えられる。この熱処理によりシラノール化合
物の化学結合が形成され、薄膜16はシリコン酸化膜と
なる。このようにして形成した薄膜を用いると、非常に
信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
Next, the temperature of the semiconductor substrate 11 is raised stepwise to 450° C. by the substrate temperature control device 14. The optimum heat treatment conditions vary depending on the organic solvent used and the thickness of the film to be formed, but generally a time-temperature curve as shown in FIG. 4 is considered appropriate. Through this heat treatment, chemical bonds of the silanol compounds are formed, and the thin film 16 becomes a silicon oxide film. By using the thin film formed in this way, a highly reliable semiconductor device can be manufactured.

また、本発明による方法を用いると、形成するシリコン
酸化膜厚が厚くなってもクラックを生じにくいため、シ
リコン酸化膜を厚く形成することが可能になる。このよ
うに1回転塗布法によってシリコン酸化膜を厚く形成す
ることができると、金属多層配線を用いた半導体装置を
簡jl−な製造方法で歩留まり高く製造することができ
る。
Further, when the method according to the present invention is used, cracks are less likely to occur even if the silicon oxide film to be formed becomes thicker, so it becomes possible to form a thicker silicon oxide film. If a silicon oxide film can be formed thickly by the one-turn coating method in this way, a semiconductor device using a metal multilayer interconnection can be manufactured with a high yield by a simple manufacturing method.

実施例3 第5図ないし第8図は、本発明の半導体装置の製造方法
の工程を示す部分拡大断面図である。第5図において、
P型半導体基板101上に選択酸化法を用いてフィール
ド酸化IFJ 102を形成する。ゲート酸化膜103
.ゲート電極104を形成し、イオン注入法によりn型
拡散層105を形成する。第1層間絶縁膜106を堆積
し、コンタクトホール107を設け、第1アルミ配線1
08を形成する。次に、実施例2と同様の方法で、p型
半導体基板101」―にシラノール化合物溶液を回転塗
布する。第6図において、p型半導体基板101をベッ
セル120内に設置し、基板温度制御装置121によっ
て温度を50〜100℃に制御する。次に、超臨界状態
の二酸化炭素ガス122をp型半導体基板101と接触
させる。二酸化炭素の圧力及び温度は、それぞれ75〜
100気圧。
Embodiment 3 FIGS. 5 to 8 are partially enlarged sectional views showing the steps of the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention. In Figure 5,
A field oxidation IFJ 102 is formed on a P-type semiconductor substrate 101 using a selective oxidation method. Gate oxide film 103
.. A gate electrode 104 is formed, and an n-type diffusion layer 105 is formed by ion implantation. A first interlayer insulating film 106 is deposited, a contact hole 107 is formed, and a first aluminum wiring 1 is formed.
08 is formed. Next, in the same manner as in Example 2, a silanol compound solution is spin-coated onto the p-type semiconductor substrate 101''. In FIG. 6, a p-type semiconductor substrate 101 is placed in a vessel 120, and the temperature is controlled at 50 to 100° C. by a substrate temperature control device 121. Next, supercritical carbon dioxide gas 122 is brought into contact with p-type semiconductor substrate 101 . The pressure and temperature of carbon dioxide are respectively 75~
100 atmospheres.

50〜100℃が適当である。p型半導体基板101上
のシラノール化合物溶液中の有機溶媒は、超臨界二酸化
炭素ガス122中に溶解し、シラノール化合物溶液中か
ら除去される。次に、基板温度制御装置121によって
半導体基板101の温度を450°Cまで段階的に上昇
させる。最適な熱処理条件は、用いたシラノール化合物
溶液の組成、濃度、塗布厚によって異なるが、一般的に
は第4図のような時間−温度曲線が適当と考えられる。
A temperature of 50 to 100°C is suitable. The organic solvent in the silanol compound solution on the p-type semiconductor substrate 101 is dissolved in the supercritical carbon dioxide gas 122 and removed from the silanol compound solution. Next, the temperature of the semiconductor substrate 101 is raised stepwise to 450° C. by the substrate temperature control device 121. Optimal heat treatment conditions vary depending on the composition, concentration, and coating thickness of the silanol compound solution used, but generally a time-temperature curve as shown in FIG. 4 is considered appropriate.

熱処理後のP型半導体基板101の部分拡大断面図を第
7図に示す。
FIG. 7 shows a partially enlarged cross-sectional view of the P-type semiconductor substrate 101 after heat treatment.

熱処理によりシラノール化合物は化学結合を形成し、シ
リコン酸化膜となり、第2層間絶縁膜123を形成する
。第8図において、スルーホール124を開口し、第2
アルミ配線125を形成する。
Through heat treatment, the silanol compound forms chemical bonds and becomes a silicon oxide film, forming the second interlayer insulating film 123. In FIG. 8, the through hole 124 is opened and the second
Aluminum wiring 125 is formed.

本発明による方法を用いると、第2層間絶縁膜12;)
の膜厚が800 n mでも、第2層間絶縁膜123中
にクラックは全く生じない。また、第2WJ間絶縁膜1
2:1は回転塗布法を用いて形成しているため、第2層
間絶縁膜123上面はなだらかな形状となっている。こ
のため、第2アルミ配線125は全く断線を生じない。
Using the method according to the invention, the second interlayer insulating film 12;)
Even if the film thickness is 800 nm, no cracks occur in the second interlayer insulating film 123. In addition, the second WJ inter-insulating film 1
2:1 is formed using a spin coating method, so the upper surface of the second interlayer insulating film 123 has a gentle shape. Therefore, the second aluminum wiring 125 does not break at all.

さらに、第2層間絶縁膜123中には溶媒が含まれてい
ないため、第1アルミ配線108同士や、第1アルミ配
線108と第2アルミ配線125の漏れ電流はなく、各
アルミ配線の腐食も生じない。
Furthermore, since the second interlayer insulating film 123 does not contain a solvent, there is no leakage current between the first aluminum wirings 108 or between the first aluminum wiring 108 and the second aluminum wiring 125, and there is no corrosion of each aluminum wiring. Does not occur.

本実施例においては、薄膜を形成する溶液としてシラノ
ール化合物を用いたが、熱処理後絶縁性を示す他の無機
、有機シリコン化合物を用いてもよい。
In this example, a silanol compound was used as the solution for forming the thin film, but other inorganic or organic silicon compounds that exhibit insulation properties after heat treatment may be used.

去施(p14 第9図に、本発明による薄膜形成装置の−実施例の部分
拡大断面図を示す。同図において、ベッセル131内に
円盤状の基板温度制御装置132が設置され、基板温度
制御装置132は基板回転制御装置133によって自転
回数を制御される。基板温度制御装置132上方のベッ
セル壁面には、溶液塗布装置134が設置され、基板温
度制御装置132上に設置された基板135七に溶液を
塗布できるようになっている。
FIG. 9 shows a partially enlarged sectional view of an embodiment of the thin film forming apparatus according to the present invention. In the same figure, a disk-shaped substrate temperature control device 132 is installed in a vessel 131, The number of rotations of the device 132 is controlled by a substrate rotation control device 133.A solution coating device 134 is installed on the vessel wall above the substrate temperature control device 132, and a solution coating device 134 is installed on the substrate 135 placed on the substrate temperature control device 132. The solution can be applied.

第9図において、基板135を基板温度制御装置132
上に設置し、温度を50〜100℃に制御する。基板回
転制御装置133によって基板135.基板温度制御装
置132を自転させ、溶液塗布袋[134から基板13
5上に溶液を塗布する。次に、ベッセル131内に超臨
界ガス136を流し、超臨界ガス136を基板135と
接触させる。塗布した溶液中の有機物は、超臨界ガス1
36中に溶解し、溶液中の有機物は完全に除去される。
In FIG. 9, a substrate 135 is controlled by a substrate temperature control device 132.
and control the temperature at 50-100°C. The substrate rotation control device 133 rotates the substrate 135. The substrate temperature control device 132 is rotated, and the substrate 13 is removed from the solution coating bag [134].
5. Apply the solution on top. Next, a supercritical gas 136 is caused to flow into the vessel 131, and the supercritical gas 136 is brought into contact with the substrate 135. Organic substances in the applied solution are treated with supercritical gas 1
The organic matter in the solution is completely removed.

次に、基板温度制御装置132によって基板135の温
度を上昇させ、薄膜中の化学結合を形成する。
Next, the temperature of the substrate 135 is raised by the substrate temperature control device 132 to form chemical bonds in the thin film.

本発明による装置で薄膜形成や半導体装置の製造を行う
と1回転塗布法における溶液の滴下から溶媒除去後の熱
処理まで全ての工程を一つの装置内で処理できるため、
高品質の薄膜を迅速に歩留まり高く製造することができ
る。
When forming thin films and manufacturing semiconductor devices using the apparatus according to the present invention, all steps from dropping the solution in the one-turn coating method to heat treatment after removing the solvent can be performed in one apparatus.
High-quality thin films can be manufactured quickly and with high yield.

(発明の効果) 本発明による方法を用いれば、膜中に不要な有機物や有
機官能基を含まない高品質の無機薄膜を形成することが
でき、製品の歩留まりや信頼性を飛躍的に増大すること
ができる。また、本発明による方法をスピンオングラス
(SOG)形成時に用いれば、超臨界ガスまたは液化ガ
スによる薄膜中の溶媒除去を行った後熱処理により化学
結合を形成することができるため、クラックの発生を防
ぐことができ、薄膜の厚膜化を達成することができる。
(Effects of the Invention) By using the method of the present invention, it is possible to form a high-quality inorganic thin film that does not contain unnecessary organic substances or organic functional groups in the film, dramatically increasing the yield and reliability of the product. be able to. Furthermore, if the method according to the present invention is used when forming spin-on glass (SOG), chemical bonds can be formed by heat treatment after removing the solvent in the thin film using supercritical gas or liquefied gas, thereby preventing the occurrence of cracks. This makes it possible to increase the thickness of a thin film.

また1本発明による装置でこの薄膜形成を行うと、全て
の工程を一つの装置内で処理できるため、高品質の薄膜
を迅速に安定して製造することができる。また、これら
の方法及び、または装置を用いて半導体装置を製造する
と、高歩留まり。
In addition, when this thin film formation is performed using the apparatus according to the present invention, all steps can be performed within one apparatus, so that a high quality thin film can be rapidly and stably manufactured. Furthermore, when semiconductor devices are manufactured using these methods and/or devices, the yield is high.

高信頼性の半導体’NEtを製造することができ、その
実用的効果は大きい。
A highly reliable semiconductor 'NEt' can be manufactured, and its practical effects are significant.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明にかかる薄膜形成方法を用いた一実施例
の工程における部分拡大断面図、第2図は回転塗布法を
示す図、第23図は別の一実施例における部分拡大断面
図、第4図は一実施例における熱処理における時間−温
度曲線を示す図、第5図ないし第8図は本発明にかかる
半導体装置の製造方法の一実施例の工程における部分拡
大断面図、第9図は本発明にかかる薄膜形成装置の一実
施例の部分拡大断面図、第10図は従来の回転塗布法を
用いて製造した半導体装置の部分拡大断面図である。 1.11・・・半導体基板、 2,16・・・薄膜、3
 、13.120.131・・・ベッセル、 4,14
゜121、132・・・基板温度制御装置、 5,15
゜122・・・超臨界二酸化炭素ガス、10・・・スピ
ンコータ、12・・・シラノール化合物溶液、101・
・・p型半導体基板、 102・・・フィールド酸化膜
、 103・・・ゲート酸化膜、 104・・・ゲート
電極、 105・・・n型拡散層、106・・・第1層
聞納M膜、 107・・・コンタクトホール、108・
・・第1アルミ配線、 123・・・第2層間絶縁膜、
 124・・・スルーホール、 125・・・第2アル
ミ配線、 133・・・基板回転制御装置、134・・
・溶液塗布装置、 135・・・基板、 136・・超
臨界ガス。 特許出願人 松下電器産業株式会社 第 図 第 図 第 区 ot P型午導イ:+1さ≧1シし〔 102フィール、ド0シ化方薇! 103− テ゛!ト(化升屹 +04  ・ケ゛−ト屯控 +05・n型ゴあ叡1 +06・ オ @聞納佐撮 +07  コ)タクトホーレ O8・ 第1アンレミ亡乙烹に 第 図 第 図 第 図 (hr) 第 ア 図 第 囚
FIG. 1 is a partially enlarged cross-sectional view of a process in an embodiment using the thin film forming method according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a spin coating method, and FIG. 23 is a partially enlarged cross-sectional view of another embodiment. , FIG. 4 is a diagram showing a time-temperature curve in heat treatment in one embodiment, FIGS. 5 to 8 are partially enlarged cross-sectional views of steps in one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, and FIG. The figure is a partially enlarged sectional view of one embodiment of the thin film forming apparatus according to the present invention, and FIG. 10 is a partially enlarged sectional view of a semiconductor device manufactured using the conventional spin coating method. 1.11...Semiconductor substrate, 2,16...Thin film, 3
, 13.120.131...Vessel, 4,14
゜121, 132...Substrate temperature control device, 5,15
゜122... Supercritical carbon dioxide gas, 10... Spin coater, 12... Silanol compound solution, 101...
... P-type semiconductor substrate, 102 ... Field oxide film, 103 ... Gate oxide film, 104 ... Gate electrode, 105 ... N-type diffusion layer, 106 ... First layer M film , 107... contact hole, 108...
...first aluminum wiring, 123...second interlayer insulating film,
124...Through hole, 125...Second aluminum wiring, 133...Substrate rotation control device, 134...
- Solution coating device, 135...Substrate, 136...Supercritical gas. Patent applicant: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 103- Tee! To (Case +04 ・Kate ton +05・N type Goa Ei 1 +06・O@Bunnosa photo +07 ko)Tact hole O8・First enremi dead otsuto diagram diagram diagram diagram (hr) Figure A Prisoner

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基板上に有機官能基及び、または有機物を含む薄
膜を形成する工程と、前記基板を超臨界ガスまたは液化
ガスに接触させて前記薄膜中から有機官能基及び、また
は有機物を除去する工程を備えてなることを特徴とする
薄膜形成方法。
(1) A step of forming a thin film containing an organic functional group and/or an organic substance on a substrate, and a step of bringing the substrate into contact with a supercritical gas or liquefied gas to remove the organic functional group and/or the organic substance from the thin film. A method for forming a thin film, comprising:
(2)基板として半導体を用いることを特徴とする請求
項(1)記載の薄膜形成方法。
(2) The thin film forming method according to claim (1), characterized in that a semiconductor is used as the substrate.
(3)有機官能基及び、または有機物を含む薄膜を形成
する工程として有機シリコン化合物のCVD法を用いる
ことを特徴とする請求項(1)記載の薄膜形成方法。
(3) The thin film forming method according to claim (1), characterized in that the step of forming the thin film containing an organic functional group and/or an organic substance uses a CVD method of an organic silicon compound.
(4)有機官能基及び、または有機物を含む薄膜を形成
する工程として有機シリコン化合物の回転塗布法を用い
ることを特徴とする請求項(1)記載の薄膜形成方法。
(4) The method for forming a thin film according to claim (1), wherein a spin coating method of an organic silicon compound is used as the step of forming the thin film containing an organic functional group and/or an organic substance.
(5)有機物を含有する薄膜を形成する工程として有機
溶媒に溶解した無機シリコン化合物の回転塗布法を用い
ることを特徴とする請求項(1)記載の薄膜形成方法。
(5) The thin film forming method according to claim (1), wherein the step of forming the thin film containing an organic substance uses a spin coating method of an inorganic silicon compound dissolved in an organic solvent.
(6)有機官能基及び、または有機物を含む薄膜を形成
する工程として有機金属化合物または金属ハロゲン化物
のCVD法を用いることを特徴とする請求項(1)記載
の薄膜形成方法。
(6) The thin film forming method according to claim (1), characterized in that the step of forming the thin film containing an organic functional group and/or an organic substance uses a CVD method of an organometallic compound or a metal halide.
(7)超臨界ガスまたは液化ガスとして二酸化炭素を用
いることを特徴とする請求項(1)記載の薄膜形成方法
(7) The thin film forming method according to claim (1), characterized in that carbon dioxide is used as the supercritical gas or liquefied gas.
(8)超臨界ガスまたは液化ガスが抽出助剤を含有する
ことを特徴とする請求項(1)記載の薄膜形成方法。
(8) The method for forming a thin film according to claim (1), wherein the supercritical gas or liquefied gas contains an extraction aid.
(9)有機官能基及び、または有機物を前記薄膜中から
除去する工程中もしくは工程終了後に前記基板を加熱す
ることを特徴とする請求項(1)記載の薄膜形成方法。
(9) The thin film forming method according to claim (1), wherein the substrate is heated during or after the step of removing organic functional groups and/or organic substances from the thin film.
(10)基板上に溶液を塗布する機構と、基板を回転さ
せる機構と、基板の温度を制御する機構と、基板に超臨
界ガスまたは液化ガスを接触させる機構を備えることを
特徴とする薄膜形成装置。
(10) Thin film formation characterized by comprising a mechanism for applying a solution onto a substrate, a mechanism for rotating the substrate, a mechanism for controlling the temperature of the substrate, and a mechanism for bringing supercritical gas or liquefied gas into contact with the substrate. Device.
(11)半導体基板上に有機溶媒に溶解したシリコン化
合物溶液を回転塗布する工程と、前記基板を超臨界ガス
または液化ガスに接触させて前記薄膜中から有機溶媒及
び、または有機官能基を除去する工程と、前記基板に熱
処理を加える工程を備えてなることを特徴とする半導体
装置の製造方法。
(11) Spin-coating a silicon compound solution dissolved in an organic solvent onto a semiconductor substrate, and removing the organic solvent and/or organic functional groups from the thin film by bringing the substrate into contact with supercritical gas or liquefied gas. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: and applying heat treatment to the substrate.
JP26618788A 1988-07-26 1988-10-24 Method and apparatus for forming thin film and manufacture of semiconductor device Pending JPH02113525A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26618788A JPH02113525A (en) 1988-10-24 1988-10-24 Method and apparatus for forming thin film and manufacture of semiconductor device
US07/689,730 US5185296A (en) 1988-07-26 1991-04-24 Method for forming a dielectric thin film or its pattern of high accuracy on a substrate
US07/925,675 US5304515A (en) 1988-07-26 1992-08-07 Method for forming a dielectric thin film or its pattern of high accuracy on substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26618788A JPH02113525A (en) 1988-10-24 1988-10-24 Method and apparatus for forming thin film and manufacture of semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02113525A true JPH02113525A (en) 1990-04-25

Family

ID=17427464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP26618788A Pending JPH02113525A (en) 1988-07-26 1988-10-24 Method and apparatus for forming thin film and manufacture of semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02113525A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5426076A (en) Dielectric deposition and cleaning process for improved gap filling and device planarization
EP0157052B1 (en) Low resistivity tungsten silicon composite film
US4851295A (en) Low resistivity tungsten silicon composite film
JP2828540B2 (en) Method for forming low resistance and low defect density tungsten contacts for silicon semiconductor wafers
JPH01243431A (en) Method of forming electrical contact in lower structure constituting part of electronic device
WO1996039548A1 (en) Process for plasma enhanced anneal of titanium nitride
JP2001338922A (en) Film forming method and film forming apparatus
EP0434045B1 (en) Method of forming conductive material selectively
KR20020020969A (en) Method of producing copper features on semiconductor wafers
US4777061A (en) Blanket tungsten deposition for dielectric
JP2004146516A (en) Film forming method
JPH10270447A (en) Manufacturing method and polishing solution for semiconductor device
JPH10125783A (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP3431454B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR100455886B1 (en) Semiconductor device fabrication method
JPH02113525A (en) Method and apparatus for forming thin film and manufacture of semiconductor device
US6136729A (en) Method for improving semiconductor dielectrics
JPH06349791A (en) Thin film-forming method
JP3384487B2 (en) Method of forming insulating film and multilayer wiring
JPH0636411B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH11274159A (en) Method of forming wiring using copper of semiconductor element
JPH01100946A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH08330424A (en) Semiconductor integrated circuit device, and method and apparatus for manufacture
JP2538607B2 (en) Vapor growth method
JPH07201843A (en) Method for forming sog film