JPH05129280A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH05129280A JPH05129280A JP28526991A JP28526991A JPH05129280A JP H05129280 A JPH05129280 A JP H05129280A JP 28526991 A JP28526991 A JP 28526991A JP 28526991 A JP28526991 A JP 28526991A JP H05129280 A JPH05129280 A JP H05129280A
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- JP
- Japan
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- insulating film
- thermal oxide
- oxide film
- film
- teos
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 TEOS−O3プロセスによる平坦化絶縁膜
形成に際する下地依存性を低減して、良質且つ安定な平
坦化絶縁膜を備えた半導体装置の製造を達成させる。 【構成】 段差2を有するシリコン基板1上に、熱酸化
膜3を形成し、この熱酸化膜3にSiをイオン注入して
表面を疎水性する。次に、TEOSとオゾンとの反応に
より、基板1上に、平坦化絶縁膜4を形成し、溝21を
埋め込むことが可能となる。このように、熱酸化膜3に
イオン注入を行なうことにより、その表面が改質され、
平坦化絶縁膜の成膜の下地依存性が低減され、改質且つ
安定な平坦化絶縁膜が形成できる。
形成に際する下地依存性を低減して、良質且つ安定な平
坦化絶縁膜を備えた半導体装置の製造を達成させる。 【構成】 段差2を有するシリコン基板1上に、熱酸化
膜3を形成し、この熱酸化膜3にSiをイオン注入して
表面を疎水性する。次に、TEOSとオゾンとの反応に
より、基板1上に、平坦化絶縁膜4を形成し、溝21を
埋め込むことが可能となる。このように、熱酸化膜3に
イオン注入を行なうことにより、その表面が改質され、
平坦化絶縁膜の成膜の下地依存性が低減され、改質且つ
安定な平坦化絶縁膜が形成できる。
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、特に、所謂O3 TEOS法により形成される
平坦化絶縁膜の形成を良好に行なう方法に係わる。
に関し、特に、所謂O3 TEOS法により形成される
平坦化絶縁膜の形成を良好に行なう方法に係わる。
【0002】
【従来の技術】近年、デバイスの高密度化に伴って配線
技術は微細化、多層化の方向に進んでいる。しかし、高
集積化は信頼性を低下させる結果となっている。
技術は微細化、多層化の方向に進んでいる。しかし、高
集積化は信頼性を低下させる結果となっている。
【0003】これは、配線の微細化と多層化の進展によ
って層間絶縁膜の段差は大きくかつ、急峻となりその上
に形成される配線の加工精度信頼性を低下させる為であ
る。この為Al配線の段差被覆性の大幅な改善ができな
い現在層間平坦化の平坦性を向上させる必要がある。こ
れまでに、各種の絶縁膜の形成技術及び平坦化技術が開
発されてきたが、微細化、多層化した配線層に適用した
場合配線間隔が広い場合の平坦化の不足や配線間隙にお
ける層間膜での鬆の発生により配線間における接続不良
等が重大な問題になっている。
って層間絶縁膜の段差は大きくかつ、急峻となりその上
に形成される配線の加工精度信頼性を低下させる為であ
る。この為Al配線の段差被覆性の大幅な改善ができな
い現在層間平坦化の平坦性を向上させる必要がある。こ
れまでに、各種の絶縁膜の形成技術及び平坦化技術が開
発されてきたが、微細化、多層化した配線層に適用した
場合配線間隔が広い場合の平坦化の不足や配線間隙にお
ける層間膜での鬆の発生により配線間における接続不良
等が重大な問題になっている。
【0004】絶縁膜の平坦化技術に要求される特性とし
ては、 (1)微細な配線間隔を空洞なく埋める能力が十分であ
ること (2)良好な平坦性が得られること がある。この能力は、所謂ステップカバレージ(段差被
覆性)に依存する。このステップカバレージが良好で、
よって上記(1),(2)の要求を満たし、かつ膜質の
良好な平坦化絶縁膜が得られる技術として、近年、常圧
及び中圧O3 TEOS技術、即ち常圧または中圧下で
オゾンとテトラエトキシシランとを反応させる技術が注
目されている。この種の技術としては、例えば、jun
e12−13,1990 VMIC Conferen
ce(IEEE)の187〜192頁に記載がある。
ては、 (1)微細な配線間隔を空洞なく埋める能力が十分であ
ること (2)良好な平坦性が得られること がある。この能力は、所謂ステップカバレージ(段差被
覆性)に依存する。このステップカバレージが良好で、
よって上記(1),(2)の要求を満たし、かつ膜質の
良好な平坦化絶縁膜が得られる技術として、近年、常圧
及び中圧O3 TEOS技術、即ち常圧または中圧下で
オゾンとテトラエトキシシランとを反応させる技術が注
目されている。この種の技術としては、例えば、jun
e12−13,1990 VMIC Conferen
ce(IEEE)の187〜192頁に記載がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、常圧及び中圧
O3 TEOS技術は表面反応を利用しているため、下
地層との親和性が異なると、生成する膜質や、成長速度
が異なることが知られている。特にノンドープ、即ち不
純物を含有しないO3 TEOS膜を熱酸化膜上に形成
する場合に、下地依存性が大きい。下地の溝を埋め込ん
で平坦化を行なうときは、拡散層等へのオートドーピン
グを低減するために、ノンドープの二酸化シリコン膜を
形成することが望ましいが、O3 TEOS技術により
かかるノンドープの二酸化シリコン膜を得る場合に、上
記の下地依存性の問題が大きい。
O3 TEOS技術は表面反応を利用しているため、下
地層との親和性が異なると、生成する膜質や、成長速度
が異なることが知られている。特にノンドープ、即ち不
純物を含有しないO3 TEOS膜を熱酸化膜上に形成
する場合に、下地依存性が大きい。下地の溝を埋め込ん
で平坦化を行なうときは、拡散層等へのオートドーピン
グを低減するために、ノンドープの二酸化シリコン膜を
形成することが望ましいが、O3 TEOS技術により
かかるノンドープの二酸化シリコン膜を得る場合に、上
記の下地依存性の問題が大きい。
【0006】TEOSに限らず、その他の有機シリコン
系化合物とオゾンとにより絶縁膜を形成する場合にも同
様な問題が生じる。
系化合物とオゾンとにより絶縁膜を形成する場合にも同
様な問題が生じる。
【0007】この点に鑑みて本発明は者は、N系ガスで
プラズマ処理する方法を提案した。これによって熱酸化
膜表面の親水性を低減することで下地依存性の無い良質
なかつ安定な平坦化絶縁膜の形成が可能となった。
プラズマ処理する方法を提案した。これによって熱酸化
膜表面の親水性を低減することで下地依存性の無い良質
なかつ安定な平坦化絶縁膜の形成が可能となった。
【0008】しかし、この方法は効果があるもののプラ
ズマ処理による改質に頼っているために表面の処理効果
の時間依存性があり、安定な処理層を形成できるとは言
いがたい。従って長時間にわたって安定な処理層を形成
する技術が切望されている。
ズマ処理による改質に頼っているために表面の処理効果
の時間依存性があり、安定な処理層を形成できるとは言
いがたい。従って長時間にわたって安定な処理層を形成
する技術が切望されている。
【0009】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、本発明の目的は、有機シリコン系化合物とオゾンと
の反応により絶縁膜を形成する場合も下地依存性が小さ
く、良質で安定な平坦化絶縁膜の成膜を実現できる半導
体装置の製造方法を提供することにある。
で、本発明の目的は、有機シリコン系化合物とオゾンと
の反応により絶縁膜を形成する場合も下地依存性が小さ
く、良質で安定な平坦化絶縁膜の成膜を実現できる半導
体装置の製造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
述の目的を達成する為に鋭意検討を行なう過程で、下地
依存性を低減する方法を見いだした。段差を有する基体
上に熱酸化膜を形成する熱酸化膜形成工程と、熱酸化膜
の表面に疎水性で付与するイオン注入処理をする工程
と、有機シリコン系化合物とオゾンとの反応により基体
上に平坦化絶縁膜を形成する平坦化絶縁膜形成工程とを
含むことを特徴とする半導体装置の製造方法であって、
この構成により上記目的を達成したものである。
述の目的を達成する為に鋭意検討を行なう過程で、下地
依存性を低減する方法を見いだした。段差を有する基体
上に熱酸化膜を形成する熱酸化膜形成工程と、熱酸化膜
の表面に疎水性で付与するイオン注入処理をする工程
と、有機シリコン系化合物とオゾンとの反応により基体
上に平坦化絶縁膜を形成する平坦化絶縁膜形成工程とを
含むことを特徴とする半導体装置の製造方法であって、
この構成により上記目的を達成したものである。
【0011】本発明は、例えば常圧及び中圧O3 TE
OS成長技術等の有機シリコン系化合物とオゾンとの反
応により絶縁膜を得る平坦化絶縁膜の形成において、成
膜前にSi,N,P,B,As等のイオンを基体の熱酸
化膜表面にイオン注入を行なう構成で実施できる。
OS成長技術等の有機シリコン系化合物とオゾンとの反
応により絶縁膜を得る平坦化絶縁膜の形成において、成
膜前にSi,N,P,B,As等のイオンを基体の熱酸
化膜表面にイオン注入を行なう構成で実施できる。
【0012】
【実施例】以下に、本発明に係わる各発明の実施例につ
いて、図面を参照して説明する。但し当然の事である
が、各発明は以下に述べる実施例により限定されるもの
ではない。
いて、図面を参照して説明する。但し当然の事である
が、各発明は以下に述べる実施例により限定されるもの
ではない。
【0013】(実施例−1)この実施例は、半導体集積
回路製造の際に、段差を有する基体であるシリコン半導
体ウエハ上に平坦化絶縁膜を形成して、半導体装置を得
る場合に本発明を適用したものである。
回路製造の際に、段差を有する基体であるシリコン半導
体ウエハ上に平坦化絶縁膜を形成して、半導体装置を得
る場合に本発明を適用したものである。
【0014】本実施例においては、溝(トレンチ)21
が形成されていることにより段差2を有する下地となっ
ている半導体基板としてのシリコン基板1上に熱酸化膜
3を形成して図1(A)の構造とし(熱酸化膜形成工
程)、次いで図1(A)の構造の状態で熱酸化膜3の表
面にSiをイオン注入を行ない、Si含有率の高い図1
(B)の熱酸化膜層を形成する(イオン注入処理)。次
いで、有機シリコン系化合物(ここではTEOSを使
用)とオゾンとの反応によりシリコン基板1上に平坦化
絶縁膜4を形成して図1(C)の構造にする(平坦化絶
縁膜形成工程)。この実施例では、O3 TEOS膜は
シリコン基板1の全面(絶縁膜を要する部分付近の全
面)に形成した。かつ、本実施例は溝21の埋め込みに
この発明を適用したので、平坦化絶縁膜4の溝21以外
の余分な部分を除去して、図1(C)に示す埋め込み平
坦化構造を得た。
が形成されていることにより段差2を有する下地となっ
ている半導体基板としてのシリコン基板1上に熱酸化膜
3を形成して図1(A)の構造とし(熱酸化膜形成工
程)、次いで図1(A)の構造の状態で熱酸化膜3の表
面にSiをイオン注入を行ない、Si含有率の高い図1
(B)の熱酸化膜層を形成する(イオン注入処理)。次
いで、有機シリコン系化合物(ここではTEOSを使
用)とオゾンとの反応によりシリコン基板1上に平坦化
絶縁膜4を形成して図1(C)の構造にする(平坦化絶
縁膜形成工程)。この実施例では、O3 TEOS膜は
シリコン基板1の全面(絶縁膜を要する部分付近の全
面)に形成した。かつ、本実施例は溝21の埋め込みに
この発明を適用したので、平坦化絶縁膜4の溝21以外
の余分な部分を除去して、図1(C)に示す埋め込み平
坦化構造を得た。
【0015】更に詳しくは、本実施例は次のように具体
的に実施した。まずシリコン基板1に、溝21を形成す
る。これは常用の加工手段、代表的にはレジストプロセ
ス等のフォトリソグラフィー技術を採用できる。これに
よりシリコントレンチパターンを形成する。
的に実施した。まずシリコン基板1に、溝21を形成す
る。これは常用の加工手段、代表的にはレジストプロセ
ス等のフォトリソグラフィー技術を採用できる。これに
よりシリコントレンチパターンを形成する。
【0016】次いで、内壁を酸化して、熱酸化膜3を有
する図1(A)の構造を得る。これが熱酸化膜形成工程
である。
する図1(A)の構造を得る。これが熱酸化膜形成工程
である。
【0017】次に、本実施例では、Siを用いて、イオ
ン注入を行なった。このときのSiのイオン注入条件
は、下記の通りとした。
ン注入を行なった。このときのSiのイオン注入条件
は、下記の通りとした。
【0018】 イオン注入条件 ソースガス SiF4 加速電圧 10 [kev] ドーズ量 1×1018[cm-3] これがイオン注入処理工程である。これにより表面のS
i/O比が上がり、親水性が落ちると考えられる。
i/O比が上がり、親水性が落ちると考えられる。
【0019】次に、中圧O3−TEOS層を形成し、S
iO2を主成分とする平坦化絶縁膜4を形成した。形成
条件は下記のとおりとした。これが平坦化絶縁膜形成の
工程である。これにより図1(B)の構造を得た。
iO2を主成分とする平坦化絶縁膜4を形成した。形成
条件は下記のとおりとした。これが平坦化絶縁膜形成の
工程である。これにより図1(B)の構造を得た。
【0020】この平坦化絶縁膜の形成条件は、下記の通
りである。
りである。
【0021】 平行平板CVD装置 TEOSガス流量 :3000sccm(Heバブリ
ング) O3ガス流量 :3000sccm(8%in
O2) 圧力 :79800[Pa](600
[Torr]) 温度 :390℃ 次いで、本実施例では、レジストプロセス等を併用し埋
め込み平坦化を行なうためにO3−TEOS技術により
形成された平坦化絶縁膜4のうちの余分なSiO2を除
去し、埋込み部41のみを残した図1(C)の埋め込み
構造を得た。
ング) O3ガス流量 :3000sccm(8%in
O2) 圧力 :79800[Pa](600
[Torr]) 温度 :390℃ 次いで、本実施例では、レジストプロセス等を併用し埋
め込み平坦化を行なうためにO3−TEOS技術により
形成された平坦化絶縁膜4のうちの余分なSiO2を除
去し、埋込み部41のみを残した図1(C)の埋め込み
構造を得た。
【0022】本実施例では、この発明をトレンチ埋め込
みプロセスに応用したがその他例えば下地依存性の発生
する層間平坦化にも応用できる。尚本発明は本実施例条
件に限ることなく本発明の構成の要旨に反しない限り適
宜変更可能なことはいうまでもない。
みプロセスに応用したがその他例えば下地依存性の発生
する層間平坦化にも応用できる。尚本発明は本実施例条
件に限ることなく本発明の構成の要旨に反しない限り適
宜変更可能なことはいうまでもない。
【0023】(実施例−2)本実施例では、実施例−1
と異なるイオン種について具体化して実施したものであ
る。
と異なるイオン種について具体化して実施したものであ
る。
【0024】本実施例は、溝(トレンチ)21が形成さ
れていることにより段差2を有する下地となっている。
シリコン基板1上に熱酸化膜3を形成して図2(A)に
示す構造とした(熱酸化膜形成工程)。次いで、熱酸化
膜表面にリン(P)イオン注入処理を行ない、図2
(B)に示す構造とした。(ここではリンイオンソース
としてPF3を使用、ドープしたい不純物に応じその他
BF3などの各種ソースガスを適宜用いて良い。)次
に、有機シリコン系化合物(ここではTEOSを使用)
とオゾンの反応によりシリコン基板1上にここでは所要
部分付近全面に平坦化絶縁膜5を形成して図2(C)の
構造を得る(平坦化絶縁膜形成工程)。
れていることにより段差2を有する下地となっている。
シリコン基板1上に熱酸化膜3を形成して図2(A)に
示す構造とした(熱酸化膜形成工程)。次いで、熱酸化
膜表面にリン(P)イオン注入処理を行ない、図2
(B)に示す構造とした。(ここではリンイオンソース
としてPF3を使用、ドープしたい不純物に応じその他
BF3などの各種ソースガスを適宜用いて良い。)次
に、有機シリコン系化合物(ここではTEOSを使用)
とオゾンの反応によりシリコン基板1上にここでは所要
部分付近全面に平坦化絶縁膜5を形成して図2(C)の
構造を得る(平坦化絶縁膜形成工程)。
【0025】本実施例においても、平坦化絶縁膜5の溝
21以外の部分は除去して溝21の埋め込み部41のみ
残すようにした。更に詳しくは本実施例は次の具体的に
実施した。
21以外の部分は除去して溝21の埋め込み部41のみ
残すようにした。更に詳しくは本実施例は次の具体的に
実施した。
【0026】まず、シリコン基板1に溝21を形成す
る。これは常用の加工手段、代表的にはレジストプロセ
スのフォトリソグラフィー技術を採用できる。これによ
りシリコントレンチパターンを形成する。次いで内壁を
酸化して熱酸化膜3を有する図2(A)に示す構造を得
る。これが熱酸化膜形成工程である。
る。これは常用の加工手段、代表的にはレジストプロセ
スのフォトリソグラフィー技術を採用できる。これによ
りシリコントレンチパターンを形成する。次いで内壁を
酸化して熱酸化膜3を有する図2(A)に示す構造を得
る。これが熱酸化膜形成工程である。
【0027】次に図2(B)に示したようにPSG,B
PSG等のドープトSiO2膜をイオン注入法により形
成する。この実施例では形成条件は次の通りとした。
PSG等のドープトSiO2膜をイオン注入法により形
成する。この実施例では形成条件は次の通りとした。
【0028】 イオン注入条件 ソースガス PF3 加速電圧 10 [kev] ドーズ量 1×1018[cm-3] 注入層厚は、5〜100nmと内壁酸化膜厚により適宜
変更した。これがイオン注入処理における表面の疎水化
処理工程である。これにより、表面のP含有率が増加し
親水性が落ちると考えられる。次いで、本実施例では中
圧O3−TEOS絶縁膜を形成する。これが、平坦化絶
縁膜形成工程である。これにより図2(C)の構造を得
た。
変更した。これがイオン注入処理における表面の疎水化
処理工程である。これにより、表面のP含有率が増加し
親水性が落ちると考えられる。次いで、本実施例では中
圧O3−TEOS絶縁膜を形成する。これが、平坦化絶
縁膜形成工程である。これにより図2(C)の構造を得
た。
【0029】層間絶縁膜の形成条件は、下記の通りであ
る 平行平板CVD装置 TEOSガス流量:3000sccm(Heバブリン
グ) O3ガス流量 :3000sccm(8%in
O2) 圧力 :79800[Pa](600[To
rr]) 温度 :390℃ 本実施例では表面濃度を出来るだけ上げるためにインプ
ラ後のアニールは行なわなかった。必要が有れば平坦化
絶縁膜5を形成した後に900℃30分程度のN2雰囲
気で熱処理を行えばよい。次いで本実施例では、レジス
トプロセス等を併用し埋め込み平坦化を行なうためにO
3−TEOS技術により形成された平坦化絶縁膜5のう
ち余分なSiO2を除去し、埋め込み部51のみを残し
た図2(D)の埋め込み構造を得た。
る 平行平板CVD装置 TEOSガス流量:3000sccm(Heバブリン
グ) O3ガス流量 :3000sccm(8%in
O2) 圧力 :79800[Pa](600[To
rr]) 温度 :390℃ 本実施例では表面濃度を出来るだけ上げるためにインプ
ラ後のアニールは行なわなかった。必要が有れば平坦化
絶縁膜5を形成した後に900℃30分程度のN2雰囲
気で熱処理を行えばよい。次いで本実施例では、レジス
トプロセス等を併用し埋め込み平坦化を行なうためにO
3−TEOS技術により形成された平坦化絶縁膜5のう
ち余分なSiO2を除去し、埋め込み部51のみを残し
た図2(D)の埋め込み構造を得た。
【0030】本実施例では、この発明をトレンチ埋め込
みプロセスに応用したがその他例えば下地依存性の発生
する層間平坦化にも応用できる。尚本発明は本実施例条
件に限ることなく本発明の主旨に反しない限り適宜変更
可能な事は言うまでもない。
みプロセスに応用したがその他例えば下地依存性の発生
する層間平坦化にも応用できる。尚本発明は本実施例条
件に限ることなく本発明の主旨に反しない限り適宜変更
可能な事は言うまでもない。
【0031】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、基体の熱酸化膜の表面に疎水性を付与するイオン注
入処理を行なうことで、表面が改質され、成膜の下地依
存性が低減される。本発明により、有機シリコン系化合
物とオゾンとの反応により絶縁膜を形成する場合も下地
依存性のない良質なかつ安定な平坦化絶縁膜の形成が可
能となる。
は、基体の熱酸化膜の表面に疎水性を付与するイオン注
入処理を行なうことで、表面が改質され、成膜の下地依
存性が低減される。本発明により、有機シリコン系化合
物とオゾンとの反応により絶縁膜を形成する場合も下地
依存性のない良質なかつ安定な平坦化絶縁膜の形成が可
能となる。
【図1】本発明の実施例−1の工程を示す断面図。
【図2】実施例−2の工程を示す断面図。
1…シリコン基板、2…段差、3…熱酸化膜、4…平坦
化絶縁膜、21…溝、41…埋込み部。
化絶縁膜、21…溝、41…埋込み部。
Claims (2)
- 【請求項1】 段差を有する基板表面に熱酸化膜を形成
する工程と、 前記熱酸化膜にイオン注入を施し、該熱酸化膜表面を改
質する工程と、 有機シリコン化合物とオゾンとの反応により基板上に平
坦化絶縁膜を形成する工程と、を備えたことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記イオン注入は、熱酸化膜表面を疎水
化するイオンを用いる請求項1記載の半導体装置の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28526991A JPH05129280A (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28526991A JPH05129280A (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05129280A true JPH05129280A (ja) | 1993-05-25 |
Family
ID=17689318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28526991A Pending JPH05129280A (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05129280A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0766131A (ja) * | 1993-08-24 | 1995-03-10 | Canon Sales Co Inc | 膜形成方法 |
| JPH09205146A (ja) * | 1995-12-29 | 1997-08-05 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | 半導体素子の金属配線保護膜形成方法 |
| US6797605B2 (en) * | 2001-07-26 | 2004-09-28 | Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. | Method to improve adhesion of dielectric films in damascene interconnects |
| KR100561301B1 (ko) * | 2004-11-04 | 2006-03-15 | 동부아남반도체 주식회사 | 반도체 제조 방법 |
| KR20140048385A (ko) * | 2012-10-11 | 2014-04-24 | 세메스 주식회사 | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |
| CN111599869A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-08-28 | Tcl华星光电技术有限公司 | 薄膜晶体管和薄膜晶体管制备方法 |
-
1991
- 1991-10-31 JP JP28526991A patent/JPH05129280A/ja active Pending
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