JPH08306683A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH08306683A JPH08306683A JP10530395A JP10530395A JPH08306683A JP H08306683 A JPH08306683 A JP H08306683A JP 10530395 A JP10530395 A JP 10530395A JP 10530395 A JP10530395 A JP 10530395A JP H08306683 A JPH08306683 A JP H08306683A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 有機シラン系ガスを用いた常圧ＣＶＤによ
り、均一に平坦化され、膜質のよい酸化シリコン系絶縁
膜４を形成する工程を有する半導体装置の製造方法を提
供する。 【構成】 有機シラン系ガス、Ｈ2 ＯおよびＯ3 等の酸
化性ガスを原料ガスとして採用する。ＮＨ3 等塩基性ガ
スを添加してもよい。また被処理基板に超音波を印加し
てもよい。 【効果】 酸化・脱水反応の促進および中間重合体の制
御により、膜質の優れた平坦化層間絶縁膜の形成が可能
となるとともに、原料ガスや中間生成物のマイグレーシ
ョンが促進され、ギャップフィル特性と膜質を両立した
酸化シリコン系絶縁膜４が形成できる。
り、均一に平坦化され、膜質のよい酸化シリコン系絶縁
膜４を形成する工程を有する半導体装置の製造方法を提
供する。 【構成】 有機シラン系ガス、Ｈ2 ＯおよびＯ3 等の酸
化性ガスを原料ガスとして採用する。ＮＨ3 等塩基性ガ
スを添加してもよい。また被処理基板に超音波を印加し
てもよい。 【効果】 酸化・脱水反応の促進および中間重合体の制
御により、膜質の優れた平坦化層間絶縁膜の形成が可能
となるとともに、原料ガスや中間生成物のマイグレーシ
ョンが促進され、ギャップフィル特性と膜質を両立した
酸化シリコン系絶縁膜４が形成できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、更に詳しくは、段差や凹部を有する被処理基板上
に形成して平坦な表面を得ることができるとともに、膜
質に優れた酸化シリコン系絶縁膜を形成する工程を含む
半導体装置の製造方法に関する。
関し、更に詳しくは、段差や凹部を有する被処理基板上
に形成して平坦な表面を得ることができるとともに、膜
質に優れた酸化シリコン系絶縁膜を形成する工程を含む
半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置の高集積化が進展
し、そのデザインルールがサブハーフミクロンからクォ
ータミクロンのレベルへと微細化されるに伴い、内部配
線のパターン幅も縮小されつつある。一方配線抵抗を低
いレベルに保ち信号伝播の遅延や各種マイグレーション
を防止するには配線の断面積を確保する必要がある。す
なわち配線の高さはある程度必要であることから、配線
のアスペクト比、および隣り合う配線間のギャップ（凹
部）のアスペクト比は増加の傾向にある。
し、そのデザインルールがサブハーフミクロンからクォ
ータミクロンのレベルへと微細化されるに伴い、内部配
線のパターン幅も縮小されつつある。一方配線抵抗を低
いレベルに保ち信号伝播の遅延や各種マイグレーション
を防止するには配線の断面積を確保する必要がある。す
なわち配線の高さはある程度必要であることから、配線
のアスペクト比、および隣り合う配線間のギャップ（凹
部）のアスペクト比は増加の傾向にある。
【０００３】かかる微細配線を多層配線として用いる場
合には、下層配線により形成された段差やギャップ上に
平坦化層間絶縁膜を形成してフラットな表面を確保し、
この上に上層配線を形成するプロセスを繰り返すことが
必要となる。このため平坦性と膜質にすぐれた層間絶縁
膜の形成方法が高集積度半導体装置のキープロセスの１
つとなっている。
合には、下層配線により形成された段差やギャップ上に
平坦化層間絶縁膜を形成してフラットな表面を確保し、
この上に上層配線を形成するプロセスを繰り返すことが
必要となる。このため平坦性と膜質にすぐれた層間絶縁
膜の形成方法が高集積度半導体装置のキープロセスの１
つとなっている。
【０００４】従来より各種の平坦化層間絶縁膜の形成方
法が開発されており、例えば月刊セミコンダクター・ワ
ールド誌（プレスジャーナル社刊）１９８９年１１月号
８１ページにはこれら形成方法の総説が掲載されてい
る。このうち、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｏｒ
ｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ、あるいは Ｔｅｔｒａｅｔｈ
ｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）等の有機系シランガスと、Ｏ2
またはＯ3 等の酸化性ガスとを原料ガスとしたＣＶＤ法
による酸化シリコン系の絶縁膜は、成膜時に下地段差を
吸収して良好なステップカバリッジを得ることができ
る、いわゆるセルフフロープロセスとして注目されてい
る。
法が開発されており、例えば月刊セミコンダクター・ワ
ールド誌（プレスジャーナル社刊）１９８９年１１月号
８１ページにはこれら形成方法の総説が掲載されてい
る。このうち、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｏｒ
ｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ、あるいは Ｔｅｔｒａｅｔｈ
ｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）等の有機系シランガスと、Ｏ2
またはＯ3 等の酸化性ガスとを原料ガスとしたＣＶＤ法
による酸化シリコン系の絶縁膜は、成膜時に下地段差を
吸収して良好なステップカバリッジを得ることができ
る、いわゆるセルフフロープロセスとして注目されてい
る。
【０００５】有機シラン系ガスと酸化性ガスによるＣＶ
Ｄは、その反応設計の違いにより、プラズマＣＶＤと常
圧ＣＶＤに大別される。このうちプラズマＣＶＤは、２
５０℃程度まで反応温度を下げられることから、低融点
金属であるＡｌ系金属配線上の層間絶縁膜としての利用
も可能である。特に酸化性ガスとしてＨ2 Ｏ（水蒸気）
を用いれば、高アスペクト比のＡｌ系金属配線上の層間
絶縁膜を、ボイドを発生することなく形成することがで
きるとされている。これは、Ｈ2 Ｏの添加により下地材
料層表面と中間生成物との親和性を高め、層間絶縁膜の
セルフフローを促進するためと考えられる。この種のプ
ラズマＣＶＤに関しては、第３８回応用物理学関係連合
講演会（１９９１年春季年会）講演予稿集ｐ６３２、講
演番号２９ｐ−Ｖ−８および２９ｐ−Ｖ−９、あるいは
特開平５−１２１５６８号公報で提案されている。
Ｄは、その反応設計の違いにより、プラズマＣＶＤと常
圧ＣＶＤに大別される。このうちプラズマＣＶＤは、２
５０℃程度まで反応温度を下げられることから、低融点
金属であるＡｌ系金属配線上の層間絶縁膜としての利用
も可能である。特に酸化性ガスとしてＨ2 Ｏ（水蒸気）
を用いれば、高アスペクト比のＡｌ系金属配線上の層間
絶縁膜を、ボイドを発生することなく形成することがで
きるとされている。これは、Ｈ2 Ｏの添加により下地材
料層表面と中間生成物との親和性を高め、層間絶縁膜の
セルフフローを促進するためと考えられる。この種のプ
ラズマＣＶＤに関しては、第３８回応用物理学関係連合
講演会（１９９１年春季年会）講演予稿集ｐ６３２、講
演番号２９ｐ−Ｖ−８および２９ｐ−Ｖ−９、あるいは
特開平５−１２１５６８号公報で提案されている。
【０００６】一方の常圧ＣＶＤは、反応温度はプラズマ
ＣＶＤより若干高いものの、デポジションレートが大き
く、特に有機シラン系ガスと無機酸を原料ガスとする常
圧ＣＶＤは加水分解速度が向上して低水酸基含有量の層
間絶縁膜が形成される旨が、特開平３−１１６８３５公
報に開示されている。
ＣＶＤより若干高いものの、デポジションレートが大き
く、特に有機シラン系ガスと無機酸を原料ガスとする常
圧ＣＶＤは加水分解速度が向上して低水酸基含有量の層
間絶縁膜が形成される旨が、特開平３−１１６８３５公
報に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらＨ2 Ｏは
酸化作用が弱く、形成された層間絶縁膜中に水酸基や有
機成分が多く残留する。このため層間絶縁膜中からのガ
ス脱離や、これに起因する膜の収縮やクラックの発生、
絶縁耐圧の低下、さらにはＡｌ系金属配線を使用した場
合のアフターコロージョン発生の問題等が残る。
酸化作用が弱く、形成された層間絶縁膜中に水酸基や有
機成分が多く残留する。このため層間絶縁膜中からのガ
ス脱離や、これに起因する膜の収縮やクラックの発生、
絶縁耐圧の低下、さらにはＡｌ系金属配線を使用した場
合のアフターコロージョン発生の問題等が残る。
【０００８】さらに無機酸を用いる常圧ＣＶＤにおいて
は加水分解速度が非常に大きく、しかもその制御が困難
なことから、低分子量の加水分解生成物が優先的に被処
理基板上に堆積し、肝心のセルフフロー形状を得にくい
場合があった。
は加水分解速度が非常に大きく、しかもその制御が困難
なことから、低分子量の加水分解生成物が優先的に被処
理基板上に堆積し、肝心のセルフフロー形状を得にくい
場合があった。
【０００９】そこで本願出願人は先に出願した特願平５
−０２２１９７号明細書において、原料ガス中に反応触
媒として塩基性ガスを添加することにより、脱水縮合の
反応速度を高める方法を提案した。このプロセスによ
り、膜中の水酸基を減少するとともに、ある程度分子量
の大きいセルフフロー形状に優れた反応生成物を得てス
テップカバリッジを向上することが可能となった。
−０２２１９７号明細書において、原料ガス中に反応触
媒として塩基性ガスを添加することにより、脱水縮合の
反応速度を高める方法を提案した。このプロセスによ
り、膜中の水酸基を減少するとともに、ある程度分子量
の大きいセルフフロー形状に優れた反応生成物を得てス
テップカバリッジを向上することが可能となった。
【００１０】しかしながら、塩基性触媒を用いるこの方
法は、同一の材料表面をもつ被処理基板上でのセルフフ
ロー形状は極めて優れているものの、例えば金属と絶縁
材料のように、異なる材料表面を有する被処理基板にお
いては、時として成長速度やセルフフロー形状が影響を
うける場合があった。
法は、同一の材料表面をもつ被処理基板上でのセルフフ
ロー形状は極めて優れているものの、例えば金属と絶縁
材料のように、異なる材料表面を有する被処理基板にお
いては、時として成長速度やセルフフロー形状が影響を
うける場合があった。
【００１１】本発明の課題は上記従来技術を更に改良
し、有機シラン系ガスを用いた常圧ＣＶＤによる酸化シ
リコン系絶縁膜を形成するにあたり、セルフフロー性に
優れ、ギャップフィル特性の高い酸化シリコン系絶縁膜
を形成する工程を含む半導体装置の製造方法を提供する
ことである。
し、有機シラン系ガスを用いた常圧ＣＶＤによる酸化シ
リコン系絶縁膜を形成するにあたり、セルフフロー性に
優れ、ギャップフィル特性の高い酸化シリコン系絶縁膜
を形成する工程を含む半導体装置の製造方法を提供する
ことである。
【００１２】本発明の他の課題は、膜中の水酸基や有機
物が低減され、成膜後のガス脱離やこれに伴う膜の収縮
やクラックの発生のない、信頼性に優れた酸化シリコン
系絶縁膜を形成する工程を含む半導体装置の製造方法を
提供することである。
物が低減され、成膜後のガス脱離やこれに伴う膜の収縮
やクラックの発生のない、信頼性に優れた酸化シリコン
系絶縁膜を形成する工程を含む半導体装置の製造方法を
提供することである。
【００１３】
【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、上記の課題を解決するために提案するもので
あり、有機シラン系ガス、酸化性ガスおよびＨ2 Ｏ（水
蒸気）とを主体とする原料ガスを用いた常圧ＣＶＤ法に
より、被処理基板上に酸化シリコン系絶縁膜を形成する
工程を含むことを特徴とする、半導体装置の製造方法で
ある。
造方法は、上記の課題を解決するために提案するもので
あり、有機シラン系ガス、酸化性ガスおよびＨ2 Ｏ（水
蒸気）とを主体とする原料ガスを用いた常圧ＣＶＤ法に
より、被処理基板上に酸化シリコン系絶縁膜を形成する
工程を含むことを特徴とする、半導体装置の製造方法で
ある。
【００１４】酸化性ガスとしてはオゾンまたはオゾンを
主体として含むガスであることが望ましい。また被処理
基板に超音波を印加することも、望ましい態様の一つで
ある。
主体として含むガスであることが望ましい。また被処理
基板に超音波を印加することも、望ましい態様の一つで
ある。
【００１５】また本発明の半導体装置の製造方法は、有
機シラン系ガス、酸化性ガス、Ｈ2Ｏ（水蒸気）および
塩基性ガスとを主体とする原料ガスを用いた常圧ＣＶＤ
法により、被処理基板上に酸化シリコン系絶縁膜を形成
する工程を含むことを特徴とする、半導体装置の製造方
法である。
機シラン系ガス、酸化性ガス、Ｈ2Ｏ（水蒸気）および
塩基性ガスとを主体とする原料ガスを用いた常圧ＣＶＤ
法により、被処理基板上に酸化シリコン系絶縁膜を形成
する工程を含むことを特徴とする、半導体装置の製造方
法である。
【００１６】この場合も、酸化性ガスとしてはオゾンま
たはオゾンを主体として含むガスであることが望まし
い。塩基性ガスとしては、ＮＨ3 、Ｎ2 Ｈ2 、Ｎ2 Ｈ2
誘導体およびアルキルアミンのうちのいずれかであるこ
とが望ましい。また被処理基板に超音波を印加すること
も、望ましい態様の一つである。超音波は基板ステージ
に印加して被処理基板を励振してもよいが、他に原料ガ
スノズルやＣＶＤチャンバ内の原料ガスを励振してもよ
い。
たはオゾンを主体として含むガスであることが望まし
い。塩基性ガスとしては、ＮＨ3 、Ｎ2 Ｈ2 、Ｎ2 Ｈ2
誘導体およびアルキルアミンのうちのいずれかであるこ
とが望ましい。また被処理基板に超音波を印加すること
も、望ましい態様の一つである。超音波は基板ステージ
に印加して被処理基板を励振してもよいが、他に原料ガ
スノズルやＣＶＤチャンバ内の原料ガスを励振してもよ
い。
【００１７】本発明で採用する有機シラン系ガスとして
は、ＴＥＯＳをはじめとし、Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ
ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ（ＴＭＯＳ）、Ｄｉａｃｅ
ｔｏｘｙ ｄｉｔｅｒｔｉａｌｙｂｕｔｏｘｙ ｓｉｌ
ａｎｅ（ＤＡＤＢＳ）、Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｓｉｌ
ａｎｅ（ＴＥＳ）、Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ ｓｉｌａ
ｎｅ（ＴＭＳ）、Ｏｃｔａｍｅｔｈｙｌ ｃｙｃｌｏ−
ｔｅｔｒａｓｉｌｏｘａｎｅ（ＯＭＣＴＳ）、Ｔｅｔｒ
ａｐｒｏｐｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ（ＴＰＯＳ）、Ｔｅｔ
ｒａｍｅｔｈｙｌ ｃｙｃｌｏ−ｔｅｔｒａｓｉｌｏｘ
ａｎｅ（ＴＭＣＴＳ）等、他の有機シラン系ガスを適宜
使用することができる。置換基としてフッ素を有する有
機シラン系ガスを採用してもよい。またこれら有機シラ
ン系ガスにＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ6 等無機系のシランガス
を添加してもよい。
は、ＴＥＯＳをはじめとし、Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ
ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ（ＴＭＯＳ）、Ｄｉａｃｅ
ｔｏｘｙ ｄｉｔｅｒｔｉａｌｙｂｕｔｏｘｙ ｓｉｌ
ａｎｅ（ＤＡＤＢＳ）、Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｓｉｌ
ａｎｅ（ＴＥＳ）、Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ ｓｉｌａ
ｎｅ（ＴＭＳ）、Ｏｃｔａｍｅｔｈｙｌ ｃｙｃｌｏ−
ｔｅｔｒａｓｉｌｏｘａｎｅ（ＯＭＣＴＳ）、Ｔｅｔｒ
ａｐｒｏｐｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ（ＴＰＯＳ）、Ｔｅｔ
ｒａｍｅｔｈｙｌ ｃｙｃｌｏ−ｔｅｔｒａｓｉｌｏｘ
ａｎｅ（ＴＭＣＴＳ）等、他の有機シラン系ガスを適宜
使用することができる。置換基としてフッ素を有する有
機シラン系ガスを採用してもよい。またこれら有機シラ
ン系ガスにＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ6 等無機系のシランガス
を添加してもよい。
【００１８】なお、本発明における常圧ＣＶＤは１気圧
（１．０１×１０5 Ｐａ）に限定されることなく、多少
の減圧雰囲気や加圧雰囲気であってもよい。
（１．０１×１０5 Ｐａ）に限定されることなく、多少
の減圧雰囲気や加圧雰囲気であってもよい。
【００１９】
【作用】本発明の骨子は、有機シラン系ガスを用いた常
圧ＣＶＤにおいて、原料ガスにＨ2 Ｏを添加することに
より、下地材料層の表面性に依存することなく、下地材
料層と反応中間生成物との親和性（濡れ性）を向上しセ
ルフフロー性とギャップフィル性を高めることである。
さらに酸化性ガスとして別途オゾンを主体とするガスを
添加し、酸化反応を徹底して酸化シリコン系材料層中の
残留有機物や水酸基を低減し膜質を向上する。かかる原
料ガス組成の選択により、常圧ＣＶＤのデポジションレ
ートの高さ、ギャップフィル性および膜質を共に満足す
る酸化シリコン系材料層が形成できる。
圧ＣＶＤにおいて、原料ガスにＨ2 Ｏを添加することに
より、下地材料層の表面性に依存することなく、下地材
料層と反応中間生成物との親和性（濡れ性）を向上しセ
ルフフロー性とギャップフィル性を高めることである。
さらに酸化性ガスとして別途オゾンを主体とするガスを
添加し、酸化反応を徹底して酸化シリコン系材料層中の
残留有機物や水酸基を低減し膜質を向上する。かかる原
料ガス組成の選択により、常圧ＣＶＤのデポジションレ
ートの高さ、ギャップフィル性および膜質を共に満足す
る酸化シリコン系材料層が形成できる。
【００２０】さらに、上述した原料ガスに塩基性ガスを
添加すれば、脱水縮合の反応速度を促進し、膜中の水酸
基を減少して、一層膜質を向上することが可能となる。
添加すれば、脱水縮合の反応速度を促進し、膜中の水酸
基を減少して、一層膜質を向上することが可能となる。
【００２１】さらに、被処理基板に超音波振動を印加す
ることにより、被処理基板の振動エネルギや、原料ガス
分子の並進ないしは回転等の振動エネルギレベルが高ま
り、加水分解反応が活性化される。このため、従来より
低温でも効率良く、ステップカバレッジのよい成膜が可
能となる。
ることにより、被処理基板の振動エネルギや、原料ガス
分子の並進ないしは回転等の振動エネルギレベルが高ま
り、加水分解反応が活性化される。このため、従来より
低温でも効率良く、ステップカバレッジのよい成膜が可
能となる。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき図面を参
照しながら説明する。始めに本発明の各実施例で用いる
枚葉式ＣＶＤ装置の構成例につき、図２に示す概略断面
図を参照して説明する。
照しながら説明する。始めに本発明の各実施例で用いる
枚葉式ＣＶＤ装置の構成例につき、図２に示す概略断面
図を参照して説明する。
【００２３】酸化シリコン系絶縁膜を形成すべき被処理
基板１１は、ヒータ１３を内蔵する基板ステージ１２上
にセッティングする。ガス導入孔１６に導入する原料ガ
スは、ガス拡散板１５で拡散され、被処理基板１１に対
向して多孔板状のガス吹き出し孔を有するガスシャワー
ヘッド１４を経由して被処理基板１１表面に均一に噴出
する。符号１７は被処理基板の外周上面に配設したガス
リングで、多数のガス噴出孔をもつ中空円環状の部材で
あり、必要に応じて原料ガスの１部や、希釈ガス等を添
加するものであり、符号１８はガス排出孔である。
基板１１は、ヒータ１３を内蔵する基板ステージ１２上
にセッティングする。ガス導入孔１６に導入する原料ガ
スは、ガス拡散板１５で拡散され、被処理基板１１に対
向して多孔板状のガス吹き出し孔を有するガスシャワー
ヘッド１４を経由して被処理基板１１表面に均一に噴出
する。符号１７は被処理基板の外周上面に配設したガス
リングで、多数のガス噴出孔をもつ中空円環状の部材で
あり、必要に応じて原料ガスの１部や、希釈ガス等を添
加するものであり、符号１８はガス排出孔である。
【００２４】本発明のＣＶＤ装置の特徴部分は、基板ス
テージ１２内に組み込まれ、被処理基板１１を励振する
超音波振動印加手段であり、必要に応じて被処理基板１
１を励振することが可能である。超音波振動印加手段と
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用いてよ
い。
テージ１２内に組み込まれ、被処理基板１１を励振する
超音波振動印加手段であり、必要に応じて被処理基板１
１を励振することが可能である。超音波振動印加手段と
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用いてよ
い。
【００２５】実施例１ 次に、酸化シリコン系絶縁膜形成工程の具体的実施例を
説明する。本実施例は、原料ガスとしてＴＥＯＳ、Ｈ2
ＯおよびＯ3 を用いた常圧ＣＶＤにより、Ａｌ系金属配
線上に平坦化膜を形成した例であり、これを図１（ａ）
〜（ｂ）を参照して説明する。
説明する。本実施例は、原料ガスとしてＴＥＯＳ、Ｈ2
ＯおよびＯ3 を用いた常圧ＣＶＤにより、Ａｌ系金属配
線上に平坦化膜を形成した例であり、これを図１（ａ）
〜（ｂ）を参照して説明する。
【００２６】まずＳｉ等の半導体基板１上の層間絶縁膜
２上に例えばＡｌ系金属からなる配線層３を形成し、こ
れを被処理基板とする。図１（ａ）に示すこの被処理基
板は、その表面に幅の異なる複数の段差凹凸部を有する
ので、次工程で上層配線を形成する場合には平坦化層間
絶縁膜を形成する必要がある。なお図１（ａ）では幅
０．５μｍ以下の狭い段差凹部のみを示すが、被処理基
板上にはこの他に図示しない例えば幅１μｍ以上の広い
段差凹部も形成されている。
２上に例えばＡｌ系金属からなる配線層３を形成し、こ
れを被処理基板とする。図１（ａ）に示すこの被処理基
板は、その表面に幅の異なる複数の段差凹凸部を有する
ので、次工程で上層配線を形成する場合には平坦化層間
絶縁膜を形成する必要がある。なお図１（ａ）では幅
０．５μｍ以下の狭い段差凹部のみを示すが、被処理基
板上にはこの他に図示しない例えば幅１μｍ以上の広い
段差凹部も形成されている。
【００２７】図２に示したＣＶＤ装置の基板ステージ１
２にこの被処理基板１１を載置し、酸化シリコン系絶縁
膜の常圧ＣＶＤを次の条件により施す。 ＴＥＯＳ １５０ ｓｃｃｍ Ｈ2 Ｏ ５０ ｓｃｃｍ Ｏ3 １００ ｓｃｃｍ ガス圧力 常圧 基板温度 ３００ ℃ なおＨ2 Ｏの沸点は１００℃であるので、ＴＥＯＳと同
様、加熱したＨ2 ＯバブラをＨｅ等のキャリアガスでバ
ブリングしてＣＶＤチャンバに供給する。Ｈ2Ｏ容器を
沸点近傍まで加熱して気化させ、キャリアガスレスで導
入してもよい。その他バーニング法、超音波霧化法等任
意の気化法を採用する。いずれの場合であっても、導入
配管系を加熱し、Ｈ2 Ｏの結露を防止することが望まし
い。
２にこの被処理基板１１を載置し、酸化シリコン系絶縁
膜の常圧ＣＶＤを次の条件により施す。 ＴＥＯＳ １５０ ｓｃｃｍ Ｈ2 Ｏ ５０ ｓｃｃｍ Ｏ3 １００ ｓｃｃｍ ガス圧力 常圧 基板温度 ３００ ℃ なおＨ2 Ｏの沸点は１００℃であるので、ＴＥＯＳと同
様、加熱したＨ2 ＯバブラをＨｅ等のキャリアガスでバ
ブリングしてＣＶＤチャンバに供給する。Ｈ2Ｏ容器を
沸点近傍まで加熱して気化させ、キャリアガスレスで導
入してもよい。その他バーニング法、超音波霧化法等任
意の気化法を採用する。いずれの場合であっても、導入
配管系を加熱し、Ｈ2 Ｏの結露を防止することが望まし
い。
【００２８】上記常圧ＣＶＤ工程は、原料ガス組成の基
本的特性として、中間生成物である重合体の分子量が適
度であり、また水酸基や有機物の除去効果が高いという
特長を有するものである。このため、被処理基板１１の
表面依存性のない、均一に平坦化された酸化シリコン系
絶縁膜４が、比較的低い低温で形成された。この状態を
図１（ｂ）に示す。
本的特性として、中間生成物である重合体の分子量が適
度であり、また水酸基や有機物の除去効果が高いという
特長を有するものである。このため、被処理基板１１の
表面依存性のない、均一に平坦化された酸化シリコン系
絶縁膜４が、比較的低い低温で形成された。この状態を
図１（ｂ）に示す。
【００２９】本実施例によれば、ＴＥＯＳ、Ｈ2 Ｏおよ
びＯ3 を用た常圧ＣＶＤにより、被処理基板上の０．５
μｍ以下の微細な段差凹部はもとより、広い段差凹部も
均一に埋め込まれ平坦化された膜質のよい酸化シリコン
系絶縁膜４が形成された。
びＯ3 を用た常圧ＣＶＤにより、被処理基板上の０．５
μｍ以下の微細な段差凹部はもとより、広い段差凹部も
均一に埋め込まれ平坦化された膜質のよい酸化シリコン
系絶縁膜４が形成された。
【００３０】実施例２ 本実施例は原料ガスとしてＴＥＯＳ、Ｈ2 Ｏ、Ｏ3 およ
び塩基性ガスとしてＮＨ3 を用た常圧ＣＶＤにより、Ａ
ｌ系金属配線上に平坦化膜を形成した例であり、これを
同じく図１（ａ）〜（ｂ）を参照して説明する。
び塩基性ガスとしてＮＨ3 を用た常圧ＣＶＤにより、Ａ
ｌ系金属配線上に平坦化膜を形成した例であり、これを
同じく図１（ａ）〜（ｂ）を参照して説明する。
【００３１】図１（ａ）に示す被処理基板は前実施例と
同じであるので重複する説明を省略する。図２に示した
ＣＶＤ装置の基板ステージ１２にこの被処理基板１１を
載置し、酸化シリコン系絶縁膜の常圧ＣＶＤを次の条件
により施す。 ＴＥＯＳ １５０ ｓｃｃｍ Ｈ2 Ｏ ５０ ｓｃｃｍ Ｏ3 １００ ｓｃｃｍ ＮＨ3 １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 常圧 基板温度 ３００ ℃
同じであるので重複する説明を省略する。図２に示した
ＣＶＤ装置の基板ステージ１２にこの被処理基板１１を
載置し、酸化シリコン系絶縁膜の常圧ＣＶＤを次の条件
により施す。 ＴＥＯＳ １５０ ｓｃｃｍ Ｈ2 Ｏ ５０ ｓｃｃｍ Ｏ3 １００ ｓｃｃｍ ＮＨ3 １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 常圧 基板温度 ３００ ℃
【００３２】上記した常圧ＣＶＤ工程では、塩基性触媒
としてＮＨ3 を添加したことにより、実施例１の効果に
加え、脱水縮合の反応速度を促進することにより膜中の
水酸基を減少して、一層の膜質向上が可能である。
としてＮＨ3 を添加したことにより、実施例１の効果に
加え、脱水縮合の反応速度を促進することにより膜中の
水酸基を減少して、一層の膜質向上が可能である。
【００３３】実施例３ 本実施例は前実施例１に準拠し、さらに被処理基板に対
し超音波を印加したものであり、これを同じく図１
（ａ）〜（ｂ）を参照して説明する。なお本実施例で用
いた図１（ａ）に示す被処理基板は、実施例１と同じも
のである。
し超音波を印加したものであり、これを同じく図１
（ａ）〜（ｂ）を参照して説明する。なお本実施例で用
いた図１（ａ）に示す被処理基板は、実施例１と同じも
のである。
【００３４】図２に示したＣＶＤ装置の基板ステージ１
２にこの被処理基板１１を載置し、酸化シリコン系絶縁
膜の常圧ＣＶＤを次の条件により行う。 ＴＥＯＳ １５０ ｓｃｃｍ Ｈ2 Ｏ ５０ ｓｃｃｍ Ｏ3 １００ ｓｃｃｍ ガス圧力 常圧 基板温度 ２７０ ℃ 超音波振動 ５０ Ｗ（２００ＫＨｚ）
２にこの被処理基板１１を載置し、酸化シリコン系絶縁
膜の常圧ＣＶＤを次の条件により行う。 ＴＥＯＳ １５０ ｓｃｃｍ Ｈ2 Ｏ ５０ ｓｃｃｍ Ｏ3 １００ ｓｃｃｍ ガス圧力 常圧 基板温度 ２７０ ℃ 超音波振動 ５０ Ｗ（２００ＫＨｚ）
【００３５】本実施例によれば基板温度を下げたにもか
かわらず、実施例１の効果に加えて、中間生成物の被処
理基板上における流動性が高まり、ギャップフィル特性
はさらに向上して平坦な酸化シリコン系材料層４を形成
することが可能である。
かわらず、実施例１の効果に加えて、中間生成物の被処
理基板上における流動性が高まり、ギャップフィル特性
はさらに向上して平坦な酸化シリコン系材料層４を形成
することが可能である。
【００３６】以上、本発明を３例の実施例をもって説明
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。
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。
【００３７】有機シラン系ガスとしてＴＥＯＳを例示し
たが、先述したように他の有機シラン系ガスを適宜使用
することができる。置換基としてＦを有する有機シラン
系ガスを用いれば、低誘電率特性を有するＳｉＯＦ系の
酸化シリコン系材料層を形成することもできる。またこ
れら有機シラン系ガスにＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ6 等無機系
のシランガスを添加してもよい。
たが、先述したように他の有機シラン系ガスを適宜使用
することができる。置換基としてＦを有する有機シラン
系ガスを用いれば、低誘電率特性を有するＳｉＯＦ系の
酸化シリコン系材料層を形成することもできる。またこ
れら有機シラン系ガスにＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ6 等無機系
のシランガスを添加してもよい。
【００３８】またＰＨ3 、Ｂ2 Ｈ6 、ＡｓＨ3 やＴｒｉ
ｍｅｔｈｙｌ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ（ＴＭＰ）、Ｔｔｉ
ｍｅｔｈｙｌ ｂｏｒａｔｅ（ＴＭＢ）等の不純物ソー
スガスを添加してＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧ、ＡｓＳＧ
等のシリケートガラスを形成することも可能である。
ｍｅｔｈｙｌ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ（ＴＭＰ）、Ｔｔｉ
ｍｅｔｈｙｌ ｂｏｒａｔｅ（ＴＭＢ）等の不純物ソー
スガスを添加してＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧ、ＡｓＳＧ
等のシリケートガラスを形成することも可能である。
【００３９】酸化性ガスとしてＯ3 を用いたが、勿論他
の酸化性ガスであるＯ2 、ＮＯ2 やＨ2 Ｏ2 を用いた
り、混合してもよい。
の酸化性ガスであるＯ2 、ＮＯ2 やＨ2 Ｏ2 を用いた
り、混合してもよい。
【００４０】塩基性ガスとしてＮＨ3 を例示したが、Ｈ
ｙｄｒａｚｉｎｅ（Ｎ2 Ｈ2 ）やその誘導体、ＣＨ3 Ｎ
Ｈ2 、Ｃ2 Ｈ5 ＮＨ3 、ＮＨ2 （ＣＨ2 ）2 ＮＨ2 等の
アルキルアミンを使用することも可能である。
ｙｄｒａｚｉｎｅ（Ｎ2 Ｈ2 ）やその誘導体、ＣＨ3 Ｎ
Ｈ2 、Ｃ2 Ｈ5 ＮＨ3 、ＮＨ2 （ＣＨ2 ）2 ＮＨ2 等の
アルキルアミンを使用することも可能である。
【００４１】その他、希釈ガスとしてＨｅ、Ａｒ、Ｘｅ
等の希ガスやＮ2 を混合して用いてもよい。
等の希ガスやＮ2 を混合して用いてもよい。
【００４２】前述の各実施例は、Ａｌ系金属配線上の層
間絶縁膜を形成する場合について例示したが、他の配線
材料層を用いる場合や、最終パッシベーション膜として
用いる場合、さらにはトレンチアイソレーションをボイ
ドの発生なく平坦に埋め込む場合等に適用することもで
きることは言うまでもない。
間絶縁膜を形成する場合について例示したが、他の配線
材料層を用いる場合や、最終パッシベーション膜として
用いる場合、さらにはトレンチアイソレーションをボイ
ドの発生なく平坦に埋め込む場合等に適用することもで
きることは言うまでもない。
【００４３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば有機シラン系ガス、酸化性ガスおよびＨ2 Ｏを
主体とした常圧ＣＶＤにより、平坦性と膜質を両立し
た、安定なセルフフロー形状が得られる酸化シリコン系
材料層を形成できる。
によれば有機シラン系ガス、酸化性ガスおよびＨ2 Ｏを
主体とした常圧ＣＶＤにより、平坦性と膜質を両立し
た、安定なセルフフロー形状が得られる酸化シリコン系
材料層を形成できる。
【００４４】上記組成の原料ガスにさらに塩基性ガスを
添加すれば、水酸基の含有量をさらに低減した酸化シリ
コン系材料層が形成できる。
添加すれば、水酸基の含有量をさらに低減した酸化シリ
コン系材料層が形成できる。
【００４５】さらに、常圧ＣＶＤ工程中に被処理基板に
超音波を印加することにより、被処理基板上の中間生成
物のマイグレーションを促進し、狭隘なギャップをボイ
ドの発生なく平坦に埋め込むことが可能となる。
超音波を印加することにより、被処理基板上の中間生成
物のマイグレーションを促進し、狭隘なギャップをボイ
ドの発生なく平坦に埋め込むことが可能となる。
【００４６】酸化シリコン系絶縁膜の膜質が向上したこ
とにより、成膜された酸化シリコン系絶縁膜は水分の放
出や膜収縮、クラックの発生がないので、Ａｌ系金属配
線上の層間絶縁膜として用いた場合にもアフターコロー
ジョンやマイグレーションの発生の虞れがない。
とにより、成膜された酸化シリコン系絶縁膜は水分の放
出や膜収縮、クラックの発生がないので、Ａｌ系金属配
線上の層間絶縁膜として用いた場合にもアフターコロー
ジョンやマイグレーションの発生の虞れがない。
【００４７】以上の効果により、多層配線の多用により
高段差を有する半導体装置の平坦化層間絶縁膜等の信頼
性を高めることが可能となり、本発明が高集積度半導体
装置の製造プロセスに与える効果は極めて大きい。
高段差を有する半導体装置の平坦化層間絶縁膜等の信頼
性を高めることが可能となり、本発明が高集積度半導体
装置の製造プロセスに与える効果は極めて大きい。
【図１】本発明の実施例１ないし３の常圧ＣＶＤプロセ
スを説明する概略断面図であり、（ａ）は層間絶縁膜上
に段差を有する配線層を形成した状態、（ｂ）は平坦化
された酸化シリコン系絶縁膜を形成した状態である。
スを説明する概略断面図であり、（ａ）は層間絶縁膜上
に段差を有する配線層を形成した状態、（ｂ）は平坦化
された酸化シリコン系絶縁膜を形成した状態である。
【図２】本発明の実施例１ないし３で用いた枚葉式常圧
ＣＶＤ装置の構成例を示す概略断面図である。
ＣＶＤ装置の構成例を示す概略断面図である。
１ 半導体基板 ２ 層間絶縁膜 ３ 配線層 ４ 酸化シリコン系絶縁膜 １１ 被処理基板 １２ 基板ステージ １３ ヒータ １４ ガスシャワーヘッド １５ ガス拡散板 １６ ガス導入孔 １７ ガスリング １８ ガス排出孔 １９ 超音波振動印加手段
Claims (7)
- 【請求項１】 有機シラン系ガス、酸化性ガスおよびＨ
2 Ｏ（水蒸気）とを主体とする原料ガスを用いた常圧Ｃ
ＶＤ法により、被処理基板上に酸化シリコン系絶縁膜を
形成する工程を含むことを特徴とする、半導体装置の製
造方法。 - 【請求項２】 酸化性ガスはオゾンを含むことを特徴と
する、請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 被処理基板に超音波を印加することを特
徴とする、請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 有機シラン系ガス、酸化性ガス、Ｈ2 Ｏ
（水蒸気）および塩基性ガスとを主体とする原料ガスを
用いた常圧ＣＶＤ法により、被処理基板上に酸化シリコ
ン系絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする、半
導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 酸化性ガスはオゾンを含むことを特徴と
する、請求項４記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 塩基性ガスは、ＮＨ3 、Ｎ2 Ｈ2 、Ｎ2
Ｈ2 誘導体およびアルキルアミンからなる群から選ばれ
る少なくとも１種であることを特徴とする、請求項４記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 被処理基板に超音波を印加することを特
徴とする、請求項４記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10530395A JPH08306683A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10530395A JPH08306683A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08306683A true JPH08306683A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=14403939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10530395A Pending JPH08306683A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08306683A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009099909A (ja) * | 2007-10-19 | 2009-05-07 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JP2010040754A (ja) * | 2008-08-05 | 2010-02-18 | Toshiba Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2010123627A (ja) * | 2008-11-17 | 2010-06-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 真空処理装置 |
-
1995
- 1995-04-28 JP JP10530395A patent/JPH08306683A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009099909A (ja) * | 2007-10-19 | 2009-05-07 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JP2010040754A (ja) * | 2008-08-05 | 2010-02-18 | Toshiba Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2010123627A (ja) * | 2008-11-17 | 2010-06-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 真空処理装置 |
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