JPH04230032A - 半導体集積回路の製造方法 - Google Patents
半導体集積回路の製造方法Info
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- JPH04230032A JPH04230032A JP3170317A JP17031791A JPH04230032A JP H04230032 A JPH04230032 A JP H04230032A JP 3170317 A JP3170317 A JP 3170317A JP 17031791 A JP17031791 A JP 17031791A JP H04230032 A JPH04230032 A JP H04230032A
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- layer
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- H10P95/062—Planarisation of inorganic insulating materials involving a dielectric removal step
- H10P95/064—Planarisation of inorganic insulating materials involving a dielectric removal step the removal being chemical etching
-
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
- H10P50/20—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
- H10P50/28—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials
- H10P50/282—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials of inorganic materials
- H10P50/283—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials of inorganic materials by chemical means
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
- H10P14/63—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by the formation processes
- H10P14/6326—Deposition processes
- H10P14/6328—Deposition from the gas or vapour phase
- H10P14/6334—Deposition from the gas or vapour phase using decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
- H10P14/6336—Deposition from the gas or vapour phase using decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
- H10P14/69—Inorganic materials
- H10P14/692—Inorganic materials composed of oxides, glassy oxides or oxide-based glasses
- H10P14/6921—Inorganic materials composed of oxides, glassy oxides or oxide-based glasses containing silicon
- H10P14/69215—Inorganic materials composed of oxides, glassy oxides or oxide-based glasses containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
Landscapes
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は集積回路及びその製造方
法に係り、特に種々の材料層の堆積及びエッチングに関
する。
法に係り、特に種々の材料層の堆積及びエッチングに関
する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路の製造において種々の絶縁層を
形成することは普通のことである。これら絶縁層によっ
て集積回路の種々の部分が電気的に分離される。例えば
、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含む集積回路の製
造では、ソース、ゲート及びドレイン領域を形成した後
で、絶縁層がそれら領域を覆うように堆積される。この
絶縁層は上層のメタライゼーションを支持すると共に、
そのメタライゼーションを前記ソース、ゲート及びドレ
インから電気的に分離する。
形成することは普通のことである。これら絶縁層によっ
て集積回路の種々の部分が電気的に分離される。例えば
、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含む集積回路の製
造では、ソース、ゲート及びドレイン領域を形成した後
で、絶縁層がそれら領域を覆うように堆積される。この
絶縁層は上層のメタライゼーションを支持すると共に、
そのメタライゼーションを前記ソース、ゲート及びドレ
インから電気的に分離する。
【０００３】集積回路が縮小化されるに従って、半導体
業界内では表面が平坦な絶縁層の形成方法に対する要求
が高まっている。絶縁層が平坦であると、パターンを非
平坦面へ転写しようとする際にしばしば発生する焦点深
度問題がなく、かつメタライゼーションの多層形成が容
易となる。
業界内では表面が平坦な絶縁層の形成方法に対する要求
が高まっている。絶縁層が平坦であると、パターンを非
平坦面へ転写しようとする際にしばしば発生する焦点深
度問題がなく、かつメタライゼーションの多層形成が容
易となる。
【０００４】表面平坦化技術で一般的なものは、有機金
属前駆体ガスから又はシランから二酸化シリコンを堆積
させることによって絶縁層を形成し、その絶縁層を（レ
ジスト材料を用いてあるいは用いずに）エッチバックす
る方法である。このエッチバックによって比較的（少な
くとも部分的に）平坦な表面を得ることができる。
属前駆体ガスから又はシランから二酸化シリコンを堆積
させることによって絶縁層を形成し、その絶縁層を（レ
ジスト材料を用いてあるいは用いずに）エッチバックす
る方法である。このエッチバックによって比較的（少な
くとも部分的に）平坦な表面を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】半導体業界の経験則か
ら言えば、ある環境下で使用される種々の装置には、ウ
エハ中央部の絶縁層がエッチングされ易いという傾向が
ある。このために、カットされたチップを覆う絶縁層は
、ウエハの端に近いものよりも中央に近いものものの方
がよりエッチングされ、従ってより薄くなっている。 このような非均一性は上記平坦化技術を予測的に制御す
ることを困難にする。このような絶縁層形成の場合だけ
でなく、金属やポリシリコン又はアモルファスシリコン
の堆積及びエッチングに関しても似たような問題が観測
されるであろう。
ら言えば、ある環境下で使用される種々の装置には、ウ
エハ中央部の絶縁層がエッチングされ易いという傾向が
ある。このために、カットされたチップを覆う絶縁層は
、ウエハの端に近いものよりも中央に近いものものの方
がよりエッチングされ、従ってより薄くなっている。 このような非均一性は上記平坦化技術を予測的に制御す
ることを困難にする。このような絶縁層形成の場合だけ
でなく、金属やポリシリコン又はアモルファスシリコン
の堆積及びエッチングに関しても似たような問題が観測
されるであろう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の一実施態様にお
いて、材料層がウエハ上に形成されるが、ウエハの第１
の部分上の前記材料層の厚さは第２の部分上のそれより
厚い。したがって、前記材料層の一部は、前記第１の部
分上の前記材料を差別的に又は優先的に（ｐｒｅｆｅｒ
ｅｎｔｉａｌｌｙ）除去するプロセスによってエッチさ
れる。
いて、材料層がウエハ上に形成されるが、ウエハの第１
の部分上の前記材料層の厚さは第２の部分上のそれより
厚い。したがって、前記材料層の一部は、前記第１の部
分上の前記材料を差別的に又は優先的に（ｐｒｅｆｅｒ
ｅｎｔｉａｌｌｙ）除去するプロセスによってエッチさ
れる。
【０００７】本発明の他の実施態様は、ウエハ端部より
中央部の方が厚い材料層の形成を含む。このような材料
層の形成は、前駆体ガス分子から前記材料を炉内で堆積
させることにより行われるが、この炉にはシャワーヘッ
ドが前記ウエハに向かい合って設けられている。ウエハ
の中央部へ向けてシャワーヘッドから流出するガス分子
に対する抵抗（インピーダンス）を減少させることで前
記材料層が形成される。
中央部の方が厚い材料層の形成を含む。このような材料
層の形成は、前駆体ガス分子から前記材料を炉内で堆積
させることにより行われるが、この炉にはシャワーヘッ
ドが前記ウエハに向かい合って設けられている。ウエハ
の中央部へ向けてシャワーヘッドから流出するガス分子
に対する抵抗（インピーダンス）を減少させることで前
記材料層が形成される。
【０００８】更に、本発明はシャワーヘッドを有する炉
内で材料層のエッチングを含む。その炉内で、ガス分子
はシャワーヘッドによって方向付けられ、シャワーヘッ
ドの中央部から流出するガス分子のインピーダンスがシ
ャワーヘッドの端部から流出するガス分子のインピーダ
ンスより低くなるように流出する。従って、材料層の中
央部のエッチングレートは材料層の端部でのエッチング
レートにほぼ等しくなる。
内で材料層のエッチングを含む。その炉内で、ガス分子
はシャワーヘッドによって方向付けられ、シャワーヘッ
ドの中央部から流出するガス分子のインピーダンスがシ
ャワーヘッドの端部から流出するガス分子のインピーダ
ンスより低くなるように流出する。従って、材料層の中
央部のエッチングレートは材料層の端部でのエッチング
レートにほぼ等しくなる。
【０００９】
【実施例】図１は、製造プロセス中の半導体ウエハ断面
図である。基板１１はシリコン又はエピタキシャルシリ
コンである。ただし、説明の簡略化のために、トランジ
スタの詳細部分（ゲート、ソース、ドレイン、配線、フ
ィールド酸化膜など）は省略している。これら詳細は当
業者ならば容易に理解できるであろう。絶縁層１３は基
板１１上に形成される。絶縁層１３の上面１５は比較的
平坦に図示されているが、実際はフィールド酸化膜、ゲ
ートスタック、ゲートランナなどから成る下層の凹凸を
反映して微細で不規則な凹凸が存在するはずである。し
かし、図１はウエハ全体の断面図を示すものであるから
、上面１５の微小な凹凸は省略している。
図である。基板１１はシリコン又はエピタキシャルシリ
コンである。ただし、説明の簡略化のために、トランジ
スタの詳細部分（ゲート、ソース、ドレイン、配線、フ
ィールド酸化膜など）は省略している。これら詳細は当
業者ならば容易に理解できるであろう。絶縁層１３は基
板１１上に形成される。絶縁層１３の上面１５は比較的
平坦に図示されているが、実際はフィールド酸化膜、ゲ
ートスタック、ゲートランナなどから成る下層の凹凸を
反映して微細で不規則な凹凸が存在するはずである。し
かし、図１はウエハ全体の断面図を示すものであるから
、上面１５の微小な凹凸は省略している。
【００１０】絶縁層１３は、テトラエチルオルソシラン
（ＴＥＯＳ：Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌａ
ｎｅ）の分解、又はその他種々の既知の前駆体ガスある
いはシランの分解によって形成されるのが典型的である
。実施例において、絶縁層１３の平均層厚は約０．５μ
ｍから３μｍの間である。
（ＴＥＯＳ：Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌａ
ｎｅ）の分解、又はその他種々の既知の前駆体ガスある
いはシランの分解によって形成されるのが典型的である
。実施例において、絶縁層１３の平均層厚は約０．５μ
ｍから３μｍの間である。
【００１１】典型的な半導体プロセスでは、しばしば絶
縁層１３の上面１５を種々の技術によってエッチバック
する工程を含む。これらエッチバック技術によって上記
微小な凹凸が幾分平坦化される。エッチング手順は、プ
ラズマ反応性イオンエッチングあるいはレジスト−エッ
チバック技術等の当業者には周知の技術によって遂行さ
れる。
縁層１３の上面１５を種々の技術によってエッチバック
する工程を含む。これらエッチバック技術によって上記
微小な凹凸が幾分平坦化される。エッチング手順は、プ
ラズマ反応性イオンエッチングあるいはレジスト−エッ
チバック技術等の当業者には周知の技術によって遂行さ
れる。
【００１２】ある条件下でエッチバックを行った結果を
図２に示す。絶縁層１３の厚さはウエハを横切る方向で
変化していることに注目されたい。特に、絶縁層１３の
中心付近１７の平均層厚は外端付近１９の平均層厚より
薄くなっている。従って、図１及び図２に示す堆積／エ
ッチバック工程により製造された集積回路は、絶縁層の
厚さが許容できないほどに変動していることになる。即
ち、ウエハ中央部から切り出された集積回路は終端部か
ら切り出されたものより薄い絶縁層を有することとなる
。
図２に示す。絶縁層１３の厚さはウエハを横切る方向で
変化していることに注目されたい。特に、絶縁層１３の
中心付近１７の平均層厚は外端付近１９の平均層厚より
薄くなっている。従って、図１及び図２に示す堆積／エ
ッチバック工程により製造された集積回路は、絶縁層の
厚さが許容できないほどに変動していることになる。即
ち、ウエハ中央部から切り出された集積回路は終端部か
ら切り出されたものより薄い絶縁層を有することとなる
。
【００１３】このような問題を実質的に解決した本発明
の一実施例が図３及び図４に示されている。図３が斜視
図、図４がその断面図である。絶縁層１３は、ウエハ中
央部でわずかに厚く端部で薄い絶縁材料を堆積するプロ
セスによって形成される。このために、ウエハ中央部で
優先的に働くエッチバックプロセスが実行されると、そ
の結果得られた絶縁層の厚さはウエハを横切る方向で比
較的均一となる。
の一実施例が図３及び図４に示されている。図３が斜視
図、図４がその断面図である。絶縁層１３は、ウエハ中
央部でわずかに厚く端部で薄い絶縁材料を堆積するプロ
セスによって形成される。このために、ウエハ中央部で
優先的に働くエッチバックプロセスが実行されると、そ
の結果得られた絶縁層の厚さはウエハを横切る方向で比
較的均一となる。
【００１４】図３及び図４において、参照番号１１は半
導体基板を示している。ゲートやフィールド酸化膜等を
含むトランジスタの詳細は既に述べた理由から記載され
ていない。しかし、上述したように、これらによって絶
縁層１３を上面の凹凸が生ずる。従って、これら表面の
凹凸を堆積／エッチバック技術を用いて少なくとも部分
的に平坦化することが望ましい。
導体基板を示している。ゲートやフィールド酸化膜等を
含むトランジスタの詳細は既に述べた理由から記載され
ていない。しかし、上述したように、これらによって絶
縁層１３を上面の凹凸が生ずる。従って、これら表面の
凹凸を堆積／エッチバック技術を用いて少なくとも部分
的に平坦化することが望ましい。
【００１５】図３において、絶縁層１３は周縁部２３よ
りも中心部２１の方がある程度厚くなるように堆積され
ている。従って、絶縁層１３の中心部２１を優先的にエ
ッチングするエッチバック工程が用いられる場合、図５
に示すような比較的均一で平坦な上面２５を有する絶縁
層１３が形成される。勿論、図３における絶縁層１３の
上面２１、２３の形（等高線）は、図５の比較的平坦な
絶縁層１３が生成されるように、エッチバックプロセス
の非均一性とマッチしている必要がある。その詳細は後
述する。説明の都合上、図３及び図４に示された絶縁層
１３の形状をドーム（ｄｏｍｅ）プロファイルと呼び、
また比較的平坦な絶縁層をエッチングすることで得られ
た図２のような形状をボール（ｂｏｗｌ）プロファイル
と呼ぶことにする。
りも中心部２１の方がある程度厚くなるように堆積され
ている。従って、絶縁層１３の中心部２１を優先的にエ
ッチングするエッチバック工程が用いられる場合、図５
に示すような比較的均一で平坦な上面２５を有する絶縁
層１３が形成される。勿論、図３における絶縁層１３の
上面２１、２３の形（等高線）は、図５の比較的平坦な
絶縁層１３が生成されるように、エッチバックプロセス
の非均一性とマッチしている必要がある。その詳細は後
述する。説明の都合上、図３及び図４に示された絶縁層
１３の形状をドーム（ｄｏｍｅ）プロファイルと呼び、
また比較的平坦な絶縁層をエッチングすることで得られ
た図２のような形状をボール（ｂｏｗｌ）プロファイル
と呼ぶことにする。
【００１６】例えば、図３及び図４のようなドームプロ
ファイルの絶縁層１３は、アプライド・マテリアルズ・
インコーポレイテッド社により製造された装置ＡＭＩ５
０００において得られた。平均膜厚約１μｍのプラズマ
−エンハンスドＴＥＯＳ膜（ＰＥＴＥＯＳ）は５インチ
径の裸面シリコン上に堆積された。サセプタ（後述する
）温度は３９０℃を維持した。チャンバ内の圧力は８ト
ル（Ｔｏｒｒ）であった（標準プロセスでは約９〜１０
Ｔｏｒｒの圧力が用いられる）。パワーは３５０Ｗであ
った。サセプタとシャワーヘッド（後述する）との間隔
は２００ミル（ｍｉｌ）であった（標準間隔は約１９０
ミルである）。ＴＥＯＳ及び酸素の流量は共に４２５±
５０ｓｃｃｍであった（標準ＴＥＯＳ流量は約３８０ｓ
ｃｃｍ、標準酸素流量は約４２５ｓｃｃｍである）。 流量調整は、堆積チャンバ温度が約３９０℃になったと
きに実行される。このとき、絶縁層の堆積速度１１０〜
１３０オングストローム／ｓｅｃが得られた。図３にお
いて、プロメトリックス装置によって測定された堆積絶
縁層１３の厚さはウエハ中央部２１で約１０３５０±１
００オングストロームであった。ウエハ周縁部２３では
、厚さ約９８５０±１００オングストロームであった。
ファイルの絶縁層１３は、アプライド・マテリアルズ・
インコーポレイテッド社により製造された装置ＡＭＩ５
０００において得られた。平均膜厚約１μｍのプラズマ
−エンハンスドＴＥＯＳ膜（ＰＥＴＥＯＳ）は５インチ
径の裸面シリコン上に堆積された。サセプタ（後述する
）温度は３９０℃を維持した。チャンバ内の圧力は８ト
ル（Ｔｏｒｒ）であった（標準プロセスでは約９〜１０
Ｔｏｒｒの圧力が用いられる）。パワーは３５０Ｗであ
った。サセプタとシャワーヘッド（後述する）との間隔
は２００ミル（ｍｉｌ）であった（標準間隔は約１９０
ミルである）。ＴＥＯＳ及び酸素の流量は共に４２５±
５０ｓｃｃｍであった（標準ＴＥＯＳ流量は約３８０ｓ
ｃｃｍ、標準酸素流量は約４２５ｓｃｃｍである）。 流量調整は、堆積チャンバ温度が約３９０℃になったと
きに実行される。このとき、絶縁層の堆積速度１１０〜
１３０オングストローム／ｓｅｃが得られた。図３にお
いて、プロメトリックス装置によって測定された堆積絶
縁層１３の厚さはウエハ中央部２１で約１０３５０±１
００オングストロームであった。ウエハ周縁部２３では
、厚さ約９８５０±１００オングストロームであった。
【００１７】非均一堆積は次のように説明されると考え
られる。図６において、堆積炉１０３は、本発明の一実
施例による二酸化シリコンを含む種々の材料の堆積に用
いられる。炉１０３は一般に平行電極１０１及び１０５
を有し、その間で高周波プラズマが形成される。炉１０
３は「ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ５０００システム」とし
て知られた一般的タイプのもので良く、カリフォルニア
州サンタクララのアプライド・マテイラルズ・インコー
ポレイテッド社から市販されている。
られる。図６において、堆積炉１０３は、本発明の一実
施例による二酸化シリコンを含む種々の材料の堆積に用
いられる。炉１０３は一般に平行電極１０１及び１０５
を有し、その間で高周波プラズマが形成される。炉１０
３は「ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ５０００システム」とし
て知られた一般的タイプのもので良く、カリフォルニア
州サンタクララのアプライド・マテイラルズ・インコー
ポレイテッド社から市販されている。
【００１８】電極１０５は、図示されていない高周波電
源からの高周波エネルギ（典型的には１３．５６ＭＨｚ
）で励起される。電極１０１は接地されている。電極１
０１はサセプタと呼ばれ、シリコン基板１１を支持する
。その基板１１上に絶縁層１３が堆積されるわけである
。堆積されるに酸化シリコンのシリコン成分は加熱液体
（図示せず）から導入されたＴＥＯＳガスより得られる
。ＴＥＯＳは一般に液体で市販されている。気体状のＴ
ＥＯＳは、液体ＴＥＯＳを通してヘリウムでバブリング
してそのＴＥＯＳから気体分子を引き出すことによって
得られる。また、プラズマ雰囲気中に酸素が含まれるこ
とが望ましい。酸素は別のソースから引き出される。 所望ガスの流量制御のための種々の流量メータ及びその
他装置が知られているが、煩雑さを避けるために説明及
び図示は省略する。
源からの高周波エネルギ（典型的には１３．５６ＭＨｚ
）で励起される。電極１０１は接地されている。電極１
０１はサセプタと呼ばれ、シリコン基板１１を支持する
。その基板１１上に絶縁層１３が堆積されるわけである
。堆積されるに酸化シリコンのシリコン成分は加熱液体
（図示せず）から導入されたＴＥＯＳガスより得られる
。ＴＥＯＳは一般に液体で市販されている。気体状のＴ
ＥＯＳは、液体ＴＥＯＳを通してヘリウムでバブリング
してそのＴＥＯＳから気体分子を引き出すことによって
得られる。また、プラズマ雰囲気中に酸素が含まれるこ
とが望ましい。酸素は別のソースから引き出される。 所望ガスの流量制御のための種々の流量メータ及びその
他装置が知られているが、煩雑さを避けるために説明及
び図示は省略する。
【００１９】エンクロージャ（囲い）１０７は上記装置
を包囲して所望の圧力環境の形成を可能にする。高周波
駆動電極１０５はしばしば「シャワーヘッド」と呼ばれ
る。このシャワーヘッド１０５は複数の開口１０８−１
１３を含んでいる。ただし、図６は単に概略的に示され
たものであるから、開口の数が実際の装置に対応すると
は限らない。バッフル板１１５はシャワーヘッド１０５
の中央に位置づけられる。ＴＥＯＳ及び酸素ガス１１７
はシャワーヘッド１０５に導入されると、バッフル板１
１５に衝突し、半径方向の外側へバッフル板１１５を回
るようにして流れる。バッフル板１１５の上面１１９は
一般に平滑且つ平坦である。しかし、図７に示すように
、バッフル板１１５の下面１２３は一連の半径方向の溝
１２１を有している。
を包囲して所望の圧力環境の形成を可能にする。高周波
駆動電極１０５はしばしば「シャワーヘッド」と呼ばれ
る。このシャワーヘッド１０５は複数の開口１０８−１
１３を含んでいる。ただし、図６は単に概略的に示され
たものであるから、開口の数が実際の装置に対応すると
は限らない。バッフル板１１５はシャワーヘッド１０５
の中央に位置づけられる。ＴＥＯＳ及び酸素ガス１１７
はシャワーヘッド１０５に導入されると、バッフル板１
１５に衝突し、半径方向の外側へバッフル板１１５を回
るようにして流れる。バッフル板１１５の上面１１９は
一般に平滑且つ平坦である。しかし、図７に示すように
、バッフル板１１５の下面１２３は一連の半径方向の溝
１２１を有している。
【００２０】図７に示すバッフル板１１５の下面１２３
には複数の溝１２１が設けられている。溝１２１によっ
て混合ガスの一部は方向付けられ、シャワーヘッド１０
５の中央へ向けて流れる。その流入ガスの全ては中央へ
向けて方向付けられるが、ガス１１７の一部は外側の開
口（１０８、１０９、１１２及び１１３のような）を通
して流出し、基板１１上に絶縁層１３となって堆積する
。
には複数の溝１２１が設けられている。溝１２１によっ
て混合ガスの一部は方向付けられ、シャワーヘッド１０
５の中央へ向けて流れる。その流入ガスの全ては中央へ
向けて方向付けられるが、ガス１１７の一部は外側の開
口（１０８、１０９、１１２及び１１３のような）を通
して流出し、基板１１上に絶縁層１３となって堆積する
。
【００２１】サセプタ１０１は複数のランプ（図示せず
）によって加熱される。サセプタ１０１は基板１１へ比
較的均一に熱を伝える。上記高周波プラズマの目的は、
イオン化であり、それによって流入ガスの分子に十分な
付加エネルギを与え、流入ガスのシリコン及び酸素成分
から基板１１の表面上に二酸化シリコンを気相成長させ
ることができる。
）によって加熱される。サセプタ１０１は基板１１へ比
較的均一に熱を伝える。上記高周波プラズマの目的は、
イオン化であり、それによって流入ガスの分子に十分な
付加エネルギを与え、流入ガスのシリコン及び酸素成分
から基板１１の表面上に二酸化シリコンを気相成長させ
ることができる。
【００２２】上述したように、堆積のメカニズムは、ガ
ス分子がシャワーヘッド１０５の上流部分１５１からそ
の最終目的地である基板１１の表面まで流れる間に経験
する総インピーダンスを考えることで理解することがで
きる。シャワーヘッド１０５の中央付近にある開口１１
０及び１１１等から流出するガス分子に対してはより高
いインピーダンスが存在することに注意すべきである。 この高インピーダンスは、これらのガス分子が溝１２１
及びバッフル板１１５を経ることによる余分な移動に起
因する。このために圧力勾配が溝１２１のガス通路に沿
って生じる。ガス流に対する総インピーダンスに寄与す
る他のファクタは、総チャンバ圧力、シャワーヘッド１
０５及びサセプタ１０１間の間隔ｄ、およびシャワーヘ
ッド１０５の開口１０８〜１１３のサイズである。チャ
ンバ１０７内の、特にシャワーヘッド１０５及びサセプ
タ１０１の間のプラズマ内のガス分子はガス流に対する
障壁であるから、チャンバ全体の圧力を減少させるか及
び／又は電極間の間隔ｄを増加させるに従ってインピー
ダンスは減少するはずである。勿論、開口１０８〜１１
３のサイズとバッフル板１１５の中央へ向いた溝の幅と
を共に大きくすることによっても、総ガス流インピーダ
ンスを減少させることができるはずである。特に、中央
の開口１１０及び１１１が周縁部の開口１０８および１
１３に比べてわずかに大きいならば、インピーダンスは
均等化されるであろう。
ス分子がシャワーヘッド１０５の上流部分１５１からそ
の最終目的地である基板１１の表面まで流れる間に経験
する総インピーダンスを考えることで理解することがで
きる。シャワーヘッド１０５の中央付近にある開口１１
０及び１１１等から流出するガス分子に対してはより高
いインピーダンスが存在することに注意すべきである。 この高インピーダンスは、これらのガス分子が溝１２１
及びバッフル板１１５を経ることによる余分な移動に起
因する。このために圧力勾配が溝１２１のガス通路に沿
って生じる。ガス流に対する総インピーダンスに寄与す
る他のファクタは、総チャンバ圧力、シャワーヘッド１
０５及びサセプタ１０１間の間隔ｄ、およびシャワーヘ
ッド１０５の開口１０８〜１１３のサイズである。チャ
ンバ１０７内の、特にシャワーヘッド１０５及びサセプ
タ１０１の間のプラズマ内のガス分子はガス流に対する
障壁であるから、チャンバ全体の圧力を減少させるか及
び／又は電極間の間隔ｄを増加させるに従ってインピー
ダンスは減少するはずである。勿論、開口１０８〜１１
３のサイズとバッフル板１１５の中央へ向いた溝の幅と
を共に大きくすることによっても、総ガス流インピーダ
ンスを減少させることができるはずである。特に、中央
の開口１１０及び１１１が周縁部の開口１０８および１
１３に比べてわずかに大きいならば、インピーダンスは
均等化されるであろう。
【００２３】こうして上記プロセスによって、総圧力を
わずかに減少させ、サセプタとシャワーヘッド間の間隔
をわずかに増加させつつ、ＴＥＯＳ流量をわずかに増加
させることによって、ドームプロファイルの堆積を行う
ことができる。変化量はフラットプロファイルを与える
標準プロセスパラメータから約１０−２０％異なってい
る。
わずかに減少させ、サセプタとシャワーヘッド間の間隔
をわずかに増加させつつ、ＴＥＯＳ流量をわずかに増加
させることによって、ドームプロファイルの堆積を行う
ことができる。変化量はフラットプロファイルを与える
標準プロセスパラメータから約１０−２０％異なってい
る。
【００２４】本発明は種々のメーカの種々の堆積及びエ
ッチング装置に適用可能である。ちなみに、ボールプロ
ファイルは、総圧力を増大しサセプタとシャワーヘッド
間の間隔を減少させつつ、ＴＥＯＳ流量をわずかに減少
させることによって生成され得る。そのときの変化量は
約１０−２０％である。
ッチング装置に適用可能である。ちなみに、ボールプロ
ファイルは、総圧力を増大しサセプタとシャワーヘッド
間の間隔を減少させつつ、ＴＥＯＳ流量をわずかに減少
させることによって生成され得る。そのときの変化量は
約１０−２０％である。
【００２５】以上の説明では、絶縁層に関する相補的堆
積及びエッチングプロセスに重きを置いてきた。しかし
、本発明はそれに限定されるものではない。上記技術は
金属（タングステン、アルミニウムなど）やその他の材
料（アモルファスシリコンなど）の堆積及びエッチング
にも適用され得る。例えば、タングステンに対して、ウ
エハ中央部が優先的にエッチされるエッチングプロセス
があるとすると、そのタングステンは、ウエハ中央部で
より厚く堆積されるプロセスによって形成されるであろ
う。このような相補的な堆積及びエッチングの組み合わ
せによって、厚さがチップごとに比較的均一なタングス
テンを得ることができる。
積及びエッチングプロセスに重きを置いてきた。しかし
、本発明はそれに限定されるものではない。上記技術は
金属（タングステン、アルミニウムなど）やその他の材
料（アモルファスシリコンなど）の堆積及びエッチング
にも適用され得る。例えば、タングステンに対して、ウ
エハ中央部が優先的にエッチされるエッチングプロセス
があるとすると、そのタングステンは、ウエハ中央部で
より厚く堆積されるプロセスによって形成されるであろ
う。このような相補的な堆積及びエッチングの組み合わ
せによって、厚さがチップごとに比較的均一なタングス
テンを得ることができる。
【００２６】任意の特定材料に対して、非均一表面（ボ
ールプロファイルに限らない）を生成するエッチングプ
ロセスが存在するならば、本発明は適用可能である。例
えば、あるエッチングプロセスが本質的にドームプロフ
ァイル層を生成（即ち、ウエハ周縁部より中央部の方が
速くエッチされる）ならば、ボールプロファイルを生成
する堆積プロセスを最初に実行すれば良い。この２つの
プロセスが相補的組み合わせを成している。このエッチ
ングプロセスがより複雑な形状を生成するならば、均一
層を生成するような相補的堆積プロセスを組み合わせれ
ば良い。
ールプロファイルに限らない）を生成するエッチングプ
ロセスが存在するならば、本発明は適用可能である。例
えば、あるエッチングプロセスが本質的にドームプロフ
ァイル層を生成（即ち、ウエハ周縁部より中央部の方が
速くエッチされる）ならば、ボールプロファイルを生成
する堆積プロセスを最初に実行すれば良い。この２つの
プロセスが相補的組み合わせを成している。このエッチ
ングプロセスがより複雑な形状を生成するならば、均一
層を生成するような相補的堆積プロセスを組み合わせれ
ば良い。
【００２７】更に、上記説明では相補的な堆積／エッチ
バックに言及したが、本発明は種々の材料層（絶縁層、
金属及び半導体）の堆積及びプラズマ−エッチパターニ
ングにも適用することができる。
バックに言及したが、本発明は種々の材料層（絶縁層、
金属及び半導体）の堆積及びプラズマ−エッチパターニ
ングにも適用することができる。
【００２８】勿論、図３及び図４に示されるドームプロ
ファイルが形成された後で、ウエハ中央部に優先的に作
用するエッチャントプロセスによりエッチングが実行さ
れる。このようなエッチングの典型的な例は、１３．５
６ＭＨｚで励起されたプラズマ内にＣＨＦ３およびＯ２
の混合ガスを存在させるエッチングである。
ファイルが形成された後で、ウエハ中央部に優先的に作
用するエッチャントプロセスによりエッチングが実行さ
れる。このようなエッチングの典型的な例は、１３．５
６ＭＨｚで励起されたプラズマ内にＣＨＦ３およびＯ２
の混合ガスを存在させるエッチングである。
【００２９】仮にエッチパックプロセスの均一性が向上
しウエハ周縁部でのエッチングが中央部でのエッチング
と同じ速度で生じるならば、初期のドームプロファイル
堆積の必要性はなくなる。
しウエハ周縁部でのエッチングが中央部でのエッチング
と同じ速度で生じるならば、初期のドームプロファイル
堆積の必要性はなくなる。
【００３０】ＲＩＥエッチングプロセスも堆積プロセス
と関連して上記と同じインピーダンスによって説明され
ると考えられる。上述したように、現在使用されている
プロセスはウエハの中央部で優先的にエッチされる傾向
にある。このために、エッチングプロセス又は装置を変
更して、最終的にウエハの中央部に当たるガス分子のイ
ンピーダンスを増大させればよい。例えば、シャワーヘ
ッドの中心付近の開口が周縁部のものより小さくなるよ
うに形成する。また、バッファ板の溝の幅を周辺から中
心へ向けて狭くなるようにテーパ状にする。さらに、エ
ッチャントガスの総圧力を増大させつつ、その流量をわ
ずかに減少させる。流量及び圧力を標準値から１８−２
０％変化させることは許容され得る。更に、シャワーヘ
ッドに対するサセプタの距離を約１０％だけ減少させる
。なお、応用例によっては、上記インピーダンス関係の
変更が全て必要と言うわけではない。例えば、あるエッ
チングプロセスでは、流量、総圧力又はサセプタ間隔の
変更の組み合わせで十分であるために、シャワーヘッド
のバッフル板の構造を変更する必要がない。
と関連して上記と同じインピーダンスによって説明され
ると考えられる。上述したように、現在使用されている
プロセスはウエハの中央部で優先的にエッチされる傾向
にある。このために、エッチングプロセス又は装置を変
更して、最終的にウエハの中央部に当たるガス分子のイ
ンピーダンスを増大させればよい。例えば、シャワーヘ
ッドの中心付近の開口が周縁部のものより小さくなるよ
うに形成する。また、バッファ板の溝の幅を周辺から中
心へ向けて狭くなるようにテーパ状にする。さらに、エ
ッチャントガスの総圧力を増大させつつ、その流量をわ
ずかに減少させる。流量及び圧力を標準値から１８−２
０％変化させることは許容され得る。更に、シャワーヘ
ッドに対するサセプタの距離を約１０％だけ減少させる
。なお、応用例によっては、上記インピーダンス関係の
変更が全て必要と言うわけではない。例えば、あるエッ
チングプロセスでは、流量、総圧力又はサセプタ間隔の
変更の組み合わせで十分であるために、シャワーヘッド
のバッフル板の構造を変更する必要がない。
【００３１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る半導体集積回路の製造方法により、ウエハ表面全体に
わたって均一な厚さの材料層を形成することができる。
る半導体集積回路の製造方法により、ウエハ表面全体に
わたって均一な厚さの材料層を形成することができる。
【図１】製造プロセス中の半導体ウエハ断面図である。
【図２】製造プロセス中のエッチバックを行った結果を
示す半導体ウエハ断面図である。
示す半導体ウエハ断面図である。
【図３】本発明による半導体ウエハ斜視図である。
【図４】図３の４−４線断面図である。
【図５】本発明により平坦化された半導体ウエハの断面
図である。
図である。
【図６】本発明を実施するための堆積膜形成装置の概略
的断面図である。
的断面図である。
【図７】本発明の実施に用いられるバッフル板の一例を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
１１ 基板
１３ 絶縁層
１５ 上面
２１ 中央部
２３ 周縁部（端部）
２５ 上面
１０５ シャワーヘッド
１０１ サセプタ
１０８−１１３ 開口
１１５ バッフル板
１２１ 溝
Claims (9)
- 【請求項１】 部分的に集積回路が製造されているウ
エハ上に、該ウエハの第１部分上の厚さが該ウエハの第
２部分上の厚さよりも厚い材料層を形成するステップと
；前記ウエハの第１部分上の前記材料を優先的に除去す
るプロセスによって前記材料層の一部をエッチングする
ステップと；を有することを特徴とする半導体集積回路
の製造方法。 - 【請求項２】 前記材料層はシリコン酸化物であるこ
とを特徴とする請求項１記載の製造方法。 - 【請求項３】 前記ウエハの第１部分は該ウエハの中
央部分であり、前記ウエハの第２部分は該ウエハの端部
により近い部分であることを特徴とする請求項１記載の
製造方法。 - 【請求項４】 前記材料層は前記ウエハの端部から中
央へ向けて徐々に厚さが増大していることを特徴とする
請求項１記載の製造方法。 - 【請求項５】 前記材料層は炉内において３５０±１
００（Ｗ）のパワーのプラズマ内に存在するＴＥＯＳか
ら形成され、前記炉はシャワーヘッドとサセプタとを有
し、前記シャワーヘッドと前記サセプタとの間隔は２０
０±２０（ｍｉｌ）であり；ＴＥＯＳの流量は４２５±
５０（ｓｃｃｍ）であり；酸素も流量４２５±５０（ｓ
ｃｃｍ）で存在し；前記サセプタは約３９０℃に加熱さ
れ；プラズマ内のＣＨＦ３及びＯ２の混合を用いて前記
炉内で前記材料のエッチングが生起することを特徴とす
る請求項１記載の製造方法。 - 【請求項６】 前記材料層は前記炉内の前駆体ガス分
子からの堆積によって形成され、前記炉は総ガス圧を有
すると共に前記ウエハと向かい合った位置にシャワーヘ
ッドを有し、実質的に均一な厚さの材料層を形成するに
必要な圧力に比べて前記総ガス圧を低減させ、それによ
り前記ウエハの第１部分上の厚さが第２部分上の厚さよ
り厚い材料層を形成することを特徴とする請求項１記載
の製造方法。 - 【請求項７】 前記材料層は前記炉内の前駆体ガス分
子からの堆積によって形成され、実質的に均一な厚さの
材料層を形成するに必要な前記前駆体ガス分子の流量に
比べて前記前駆体ガス分子の流量を増大させ、それによ
り前記ウエハの第１部分上の厚さが第２部分上の厚さよ
り厚い材料層を形成することを特徴とする請求項１記載
の製造方法。 - 【請求項８】 前記材料層は前記炉内の前駆体ガス分
子からの堆積によって形成され、前記炉は前記ウエハと
向かい合った位置にシャワーヘッドを有し、前記シャワ
ーヘッドは半径方向の溝を有するバッフル板を含み、前
記半径方向の溝の幅は前記バッフル板の端部より中央部
近くでより広くなっており、それにより前記ウエハの第
１部分上の厚さが第２部分上の厚さより厚い材料層を形
成することを特徴とする請求項１記載の製造方法。 - 【請求項９】 前記ウエハの第１部分上の前記材料を
優先的にエッチするプロセスによって前記材料層をエッ
チングし、それにより前記ウエハ上の厚さが実質的に均
一な材料層を形成するステップを更に有することを特徴
とする請求項６、請求項７又は請求項８に記載の製造方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US53963590A | 1990-06-18 | 1990-06-18 | |
| US539635 | 1990-06-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04230032A true JPH04230032A (ja) | 1992-08-19 |
| JPH07101686B2 JPH07101686B2 (ja) | 1995-11-01 |
Family
ID=24152031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3170317A Expired - Fee Related JPH07101686B2 (ja) | 1990-06-18 | 1991-06-17 | 半導体集積回路の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0462730A1 (ja) |
| JP (1) | JPH07101686B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001168090A (ja) * | 1999-09-29 | 2001-06-22 | Applied Materials Inc | 成膜方法及び成膜装置 |
| JP2007067286A (ja) * | 2005-09-01 | 2007-03-15 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置 |
| JP2009074180A (ja) * | 2008-11-17 | 2009-04-09 | Tokyo Electron Ltd | Ｃｖｄ処理装置及びｃｖｄ処理方法 |
| JP2014518452A (ja) * | 2011-06-11 | 2014-07-28 | 東京エレクトロン株式会社 | 気相成長システム用のプロセスガスディフューザ組立体 |
| CN112830445A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-25 | 上海芯物科技有限公司 | 一种半导体结构及其制作方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5795833A (en) * | 1996-08-01 | 1998-08-18 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd | Method for fabricating passivation layers over metal lines |
| JP2004035971A (ja) * | 2002-07-05 | 2004-02-05 | Ulvac Japan Ltd | 薄膜製造装置 |
| US8673080B2 (en) | 2007-10-16 | 2014-03-18 | Novellus Systems, Inc. | Temperature controlled showerhead |
| US7776623B2 (en) | 2008-06-30 | 2010-08-17 | Qualcomm Incorporated | System and method to fabricate magnetic random access memory |
| SG192967A1 (en) | 2011-03-04 | 2013-09-30 | Novellus Systems Inc | Hybrid ceramic showerhead |
| US10741365B2 (en) * | 2014-05-05 | 2020-08-11 | Lam Research Corporation | Low volume showerhead with porous baffle |
| US10378107B2 (en) | 2015-05-22 | 2019-08-13 | Lam Research Corporation | Low volume showerhead with faceplate holes for improved flow uniformity |
| US10023959B2 (en) | 2015-05-26 | 2018-07-17 | Lam Research Corporation | Anti-transient showerhead |
| US11913113B2 (en) * | 2018-08-22 | 2024-02-27 | Lam Research Corporation | Method and apparatus for modulating film uniformity |
| KR102944722B1 (ko) | 2019-08-23 | 2026-03-26 | 램 리써치 코포레이션 | 열 제어된 (thermally controlled) 샹들리에 샤워헤드 |
| CN119980191A (zh) | 2019-08-28 | 2025-05-13 | 朗姆研究公司 | 金属沉积 |
Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| DE3272669D1 (en) * | 1982-03-18 | 1986-09-25 | Ibm Deutschland | Plasma-reactor and its use in etching and coating substrates |
| JPS58170536A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-10-07 | Fujitsu Ltd | プラズマ処理方法及びその装置 |
| US4690746A (en) * | 1986-02-24 | 1987-09-01 | Genus, Inc. | Interlayer dielectric process |
| DE68910378T2 (de) * | 1988-05-06 | 1994-03-03 | Fujitsu Ltd | Anlage zur Erzeugung dünner Schichten. |
-
1991
- 1991-06-07 EP EP91305148A patent/EP0462730A1/en not_active Withdrawn
- 1991-06-17 JP JP3170317A patent/JPH07101686B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112830445A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-25 | 上海芯物科技有限公司 | 一种半导体结构及其制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0462730A1 (en) | 1991-12-27 |
| JPH07101686B2 (ja) | 1995-11-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |