JPH06295907A - Film forming method, film forming apparatus, and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

Film forming method, film forming apparatus, and semiconductor device manufacturing method

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JPH06295907A
JPH06295907A JP5077039A JP7703993A JPH06295907A JP H06295907 A JPH06295907 A JP H06295907A JP 5077039 A JP5077039 A JP 5077039A JP 7703993 A JP7703993 A JP 7703993A JP H06295907 A JPH06295907 A JP H06295907A
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insulating film
reaction
reaction catalyst
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雅和 室山
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To prevent that a reaction is caused before a part, which requires the film-forming reaction, and particles are generated and to execute the film- forming reaction so that a good film-forming reaction is executed by a method wherein at least one kind of gas out of raw gases is introduced in a reaction chamber through a gas feeding opening, which is apart from the gas feeding opening of reaction catalyst gas. CONSTITUTION:An introducing tube 12 for introducing an organic Si compound, a TEOS, and oxygen gas, which is an oxidizing agent, from the direction shown by an arrow B1 is provided on the upper part of a reaction chamber 11. Moreover, in an H2O-TEOS plasma CVD device, gas introducing rings 18 are provided in the chamber 11 so that ammonia, which is used as a basic reaction catalyst to make it possible to form a reaction product consisting of the TEOS having a high molecular weight on the surface of a wafer 15, can be mixed with the TEOS on the surface of the wafer. Accordingly, an addition of the reaction catalyst can be performed on the surface of the wafer, the reaction of dehydration and condensation of an H2O-TEOS system progresses effectively and the formation of a good interlayer insulating film becomes possible.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、成膜方法、成膜装置、
及び半導体装置の製造方法に関する。本発明の成膜方法
及び成膜装置は、原料ガスにより成膜を行わせる各種の
分野で利用でき、例えば電子材料形成の際の膜形成に利
用することができる。本発明の半導体装置の製造方法
は、各種の半導体装置の製造に適用でき、例えば、微細
化・集積化した配線構造を有する半導体装置の製造につ
いて好ましく用いることができ、例えば、高度に微細化
高集積化したメモリー素子等の集積半導体回路等の製造
の際利用することができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a film forming method, a film forming apparatus,
And a method for manufacturing a semiconductor device. INDUSTRIAL APPLICABILITY The film forming method and the film forming apparatus of the present invention can be used in various fields in which film formation is performed using a raw material gas, and can be used, for example, in film formation during electronic material formation. INDUSTRIAL APPLICABILITY The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention can be applied to the manufacture of various semiconductor devices, and can be preferably used, for example, for manufacturing a semiconductor device having a miniaturized / integrated wiring structure. It can be used when manufacturing integrated semiconductor circuits such as integrated memory devices.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】デバイ
スの高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要因
になる場合もある。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且つ急峻となりその
上に形成される配線の加工精度、信頼性を低下させるた
めである。このため、Al配線の段差被覆の大幅は改善
ができない現在層間平坦化膜の平坦性を向上させる必要
がある。
2. Description of the Related Art With the advancement of devices, the wiring technology is progressing toward miniaturization and multilayering. However, high integration may cause a decrease in reliability. This is because the step of the interlayer insulating film becomes large and steep due to the miniaturization of wiring and the progress of multi-layering, and the processing accuracy and reliability of the wiring formed thereon are lowered. For this reason, it is necessary to improve the flatness of the interlayer flattening film, which is not able to largely improve the step coverage of the Al wiring.

【0003】これまでに、下記の表に示した各種の絶縁
膜の形成技術及び平坦化技術が開発されてきた(プレス
ジャーナル社刊 月刊 Semiconductor
World 1989年11月 第81頁)。
So far, various insulating film forming techniques and planarizing techniques shown in the following table have been developed (Press Journal, monthly monthly Semiconductor).
World Nov 1989, p. 81).

【0004】[0004]

【表1】 [Table 1]

【0005】従来、この種の絶縁膜の形成技術及び平坦
化技術としては、上記表に示すように、例えば有機シラ
ン系ガスを用いて化学気相成長(以下CVDという)を
行なう方法,膜形成と同時にスパッタエッチを行い角を
とるバイアススパッタやバイアスECR CVD技術,
SOG(Spin On Glass)等を塗布する平
坦化技術,熱処理により膜を軟化させる平坦化技術,エ
ッチバック法等が各種知られている。
Conventionally, as a technique for forming and flattening this type of insulating film, as shown in the above table, for example, a method of performing chemical vapor deposition (hereinafter referred to as CVD) using an organic silane-based gas, and film formation. At the same time, the bias sputter and the bias ECR CVD technology are performed to obtain an angle by performing sputter etching.
Various types of flattening technology for applying SOG (Spin On Glass), flattening technology for softening a film by heat treatment, and etch back method are known.

【0006】しかしこれら従来技術を、微細化,多層化
した配線層に適用した場合、配線間隔が広い場所での平
坦化の不足や配線間隔における層間膜での“す”(中
空)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。
However, when these conventional techniques are applied to a fine and multi-layered wiring layer, lack of flattening in a place where the wiring interval is wide and "sun" (hollow) in the interlayer film at the wiring interval occur. , Connection failure between wirings has become a serious problem.

【0007】そこで、この問題を改善する手段として、
水を添加した有機シランのプラズマCVDにより高アス
ペクト比のAl配線上を平坦化する技術が注目されてい
る。この種の技術については、例えば応用物理学会19
91年第38回応用物理学会関係連合講演会予稿集(第
632頁、29P−V−8,29P−V−9)に記載が
ある。しかし、水を添加した場合には、膜中の水酸基濃
度及び反応系内に副反応生成物であるアルコールの濃度
が高いことから、その後のアニール時に熱収縮率が大き
いためにクラックが発生する。このため、多層配線の信
頼性を低下させる懸念がある。これに対して膜質を向上
させる試みとして、加水分解が進んで水酸基が減少する
とされている有機シランと無機酸とをソースガスとする
CVD法(特開平3−116835号)により低水酸基
含有量の層間平坦化膜の形成が可能なことが報告されて
いる。
Therefore, as a means for improving this problem,
A technique for flattening an Al wiring having a high aspect ratio by plasma CVD of an organic silane added with water has been attracting attention. For this kind of technology, for example, the Japan Society of Applied Physics 19
It is described in the proceedings of the 38th Joint Lecture of Applied Physics, 1991 (Page 632, 29P-V-8, 29P-V-9). However, when water is added, the concentration of hydroxyl groups in the film and the concentration of alcohol, which is a side reaction product in the reaction system, are high, so cracks occur due to a large thermal contraction rate during subsequent annealing. For this reason, there is a concern that the reliability of the multi-layer wiring may be reduced. On the other hand, in an attempt to improve the film quality, a low hydroxyl group content was measured by a CVD method (Japanese Patent Laid-Open No. 3-116835) using an organic silane and an inorganic acid, which are said to undergo hydrolysis to reduce hydroxyl groups, as source gases. It has been reported that an interlayer flattening film can be formed.

【0008】しかし、逆に無機酸に代表される水素供与
体を添加した場合、プロトンが加水分解の触媒となり加
水分解が急速に進行するため、系内の水酸基濃度が急増
することも報告されている(Journal of N
on−CrystallinSohds 63(198
4)13〜21North−Holland.Amst
erdam)。このため、熱処理における収縮率や吸湿
性が高いなどの膜質に関する問題点については解決でき
ていないとも考えられている。
However, on the contrary, when a hydrogen donor typified by an inorganic acid is added, it is also reported that the concentration of hydroxyl groups in the system increases sharply because the proton acts as a catalyst for hydrolysis and the hydrolysis proceeds rapidly. I am (Journal of N
on-Crystallin Sods 63 (198)
4) 13-21 North-Holland. Amst
erdam). Therefore, it is considered that problems such as high shrinkage rate and high hygroscopicity in heat treatment regarding film quality have not been solved.

【0009】更に、セルフフロー(特に平坦化手段を要
さず、膜形成がそれ自体平坦に行われることをいう)形
状が得られるように分子量の高い反応生成物をウエハ表
面に形成するためには、無機酸の添加では加水分解速度
が非常に速く低分子の加水分解物が優先的に生成するこ
ととなり、高分子化を妨げており、セルフフロー形状が
得られにくいと考えられる。
Further, in order to form a reaction product having a high molecular weight on the surface of the wafer so as to obtain a self-flow shape (which means that the film formation itself is flat without requiring a flattening means). It is considered that the addition of an inorganic acid has a very high hydrolysis rate and preferentially produces a low-molecular-weight hydrolyzate, which hinders polymerization and makes it difficult to obtain a self-flow shape.

【0010】従って、セルフフローによるステップカバ
レージの向上が求められている現在、分子量の高い反応
生成物をウエハ表面に形成することが必要とされてお
り、加水分解速度に比べて脱水縮合の速度を著しく向上
できる触媒の添加が必要とされている。また、このよう
な触媒を原料ガスに添加した場合に、CVD装置の反応
室でパーティクル等の発生のない良好な成膜反応が行え
る成膜手段が必要とされている。さらに、配線の形成時
などに悪影響を及ぼす、膜からの脱離ガスを低減する技
術が切望されている。
Therefore, at the present time when it is required to improve the step coverage by self-flow, it is necessary to form a reaction product having a high molecular weight on the surface of a wafer, and the dehydration condensation rate is higher than the hydrolysis rate. There is a need for the addition of catalysts that can be significantly improved. There is also a need for a film forming means capable of performing a good film forming reaction in the reaction chamber of a CVD apparatus without generating particles or the like when such a catalyst is added to the source gas. Furthermore, there is a strong demand for a technique for reducing the desorbed gas from the film, which adversely affects the formation of wiring.

【0011】この発明が解決しようとする課題は、触媒
の添加を伴うCVDにおいてパーティクル等の問題が生
じず、良好な成膜を達成するには、どのような手段を講
じればよいかという点にある。また、平坦且つ低水酸基
濃度の良好な層間絶縁膜を備える半導体装置を得るに
は、どのような手段を講じればよいかという点にある。
The problem to be solved by the present invention lies in what kind of means should be taken to achieve a good film formation without the problem of particles and the like in the CVD accompanied by the addition of a catalyst. is there. Further, what kind of means should be taken to obtain a semiconductor device including a flat interlayer insulating film having a good low hydroxyl group concentration.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】そのような課題を解決す
るものとして、以下に説明するような成膜方法、成膜装
置、及び半導体装置の製造方法を創案した。
In order to solve such a problem, a film forming method, a film forming apparatus, and a method for manufacturing a semiconductor device as described below have been devised.

【0013】この出願の請求項1記載に係る発明は、原
料ガスと反応触媒ガスとを反応室に導入して膜をCVD
法で形成する成膜方法において、原料ガスのうち少なく
とも1種類のガスを、反応触媒ガスのガス供給口とは別
のガス供給口から反応室に導入することを、構成として
いる。
In the invention according to claim 1 of this application, a raw material gas and a reaction catalyst gas are introduced into a reaction chamber to form a CVD film.
In the film forming method formed by the method, at least one kind of raw material gas is introduced into the reaction chamber from a gas supply port different from the gas supply port of the reaction catalyst gas.

【0014】また、請求項2記載に係る発明は、原料ガ
スは少なくとも有機シリコン化合物を含み、この原料ガ
スと反応触媒ガスとを反応室に導入する際に、原料ガス
のうち少なくとも1種類を、反応触媒ガスと異なるガス
供給口から導入するようにしたことを、成膜方法の構成
としている。
In the invention according to claim 2, the source gas contains at least an organic silicon compound, and at least one of the source gases is introduced when the source gas and the reaction catalyst gas are introduced into the reaction chamber. The film forming method is configured to be introduced through a gas supply port different from the reaction catalyst gas.

【0015】さらに、請求項3記載に係る発明は、原料
ガス(有機シリコン化合物を添加する場合を含む)と反
応触媒(塩基性の反応触媒である場合を含む)ガスとを
反応室に導入する際に、原料ガスのうち少なくとも1種
類のガスを、反応触媒ガスと異なるガス供給口から導入
するようにたことを、成膜方法の構成としている。
Further, in the invention according to claim 3, a source gas (including a case of adding an organic silicon compound) and a reaction catalyst (including a case of a basic reaction catalyst) gas are introduced into a reaction chamber. At this time, at least one kind of the source gas is introduced from a gas supply port different from the reaction catalyst gas, which is the configuration of the film forming method.

【0016】この出願の請求項4記載に係る発明は、原
料ガスと反応触媒ガスとを反応室へ導入してCVD法に
よる膜形成を行う成膜装置において、反応室が複数のガ
ス供給口を有し、該原料ガスのうち少なくとも1種類の
ガスを反応触媒ガスのガス供給口とは別のガス供給口か
ら反応室へ導入することを構成としている。
The invention according to claim 4 of this application is a film forming apparatus for introducing a source gas and a reaction catalyst gas into a reaction chamber to form a film by a CVD method, wherein the reaction chamber has a plurality of gas supply ports. In addition, at least one of the raw material gases is introduced into the reaction chamber from a gas supply port different from the gas supply port of the reaction catalyst gas.

【0017】また、請求項5記載に係る発明は、少なく
とも有機シリコン化合物を含む原料ガスと反応触媒ガス
とを反応室へ導入する成膜装置であって、原料ガスのう
ち少なくとも1種類のガスのガス供給口が、反応触媒ガ
スと異なるガス供給口であることを、成膜装置の構成と
している。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a film forming apparatus for introducing a raw material gas containing at least an organic silicon compound and a reaction catalyst gas into a reaction chamber, wherein The film forming apparatus is configured so that the gas supply port is a gas supply port different from the reaction catalyst gas.

【0018】さらに、請求項6記載に係る発明は、原料
ガス(有機シリコン化合物を添加する場合を含む)と反
応触媒(塩基性の反応触媒である場合を含む)ガスとを
反応室へ導入してCVD法による膜形成を行う成膜装置
において、反応室が複数のガス供給口を有し、原料ガス
のうち少なくとも1種類のガスを反応触媒ガスとは別の
ガス供給口から反応室へ導入することを、構成としてい
る。
Further, in the invention according to claim 6, a raw material gas (including a case of adding an organic silicon compound) and a reaction catalyst (including a case of a basic reaction catalyst) are introduced into a reaction chamber. In a film forming apparatus for forming a film by a CVD method, a reaction chamber has a plurality of gas supply ports and at least one kind of raw material gas is introduced into the reaction chamber from a gas supply port different from a reaction catalyst gas. It is configured to do.

【0019】この出願の請求項7記載に係る発明は、原
料ガスと反応触媒ガスとを反応室へ導入して半導体基板
上に層間絶縁膜をCVD法により形成させる工程を備え
る半導体装置の製造方法において、原料ガスのうち少な
くとも1種類のガスを、反応触媒ガスのガス供給口とは
別のガス供給口から反応室へ導入することを、構成とし
ている。
The invention according to claim 7 of this application is a method of manufacturing a semiconductor device, which comprises a step of introducing a source gas and a reaction catalyst gas into a reaction chamber to form an interlayer insulating film on a semiconductor substrate by a CVD method. In above, at least one kind of raw material gas is introduced into the reaction chamber from a gas supply port different from the gas supply port of the reaction catalyst gas.

【0020】なお、上記した請求項1〜7記載に係る発
明においては、原料ガスは1種類でも2種類以上でもよ
い。
In the invention according to claims 1 to 7, the raw material gas may be one kind or two or more kinds.

【0021】請求項8記載に係る発明は、有機シリコン
化合物ガス,水及び塩基性の反応触媒とを少なくとも含
む導入ガスを用いてCVD法を行い、半導体基板上に層
間絶縁膜を形成する工程を備えることを、半導体装置の
製造方法の構成としている。
The invention according to claim 8 comprises a step of forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate by performing a CVD method using an introduction gas containing at least an organic silicon compound gas, water and a basic reaction catalyst. The provision is the configuration of the method for manufacturing a semiconductor device.

【0022】また、請求項9記載に係る発明は、有機シ
リコン化合物ガス,水及びヒドラジン誘導体とを少なく
とも含む導入ガスを用いてCVD法を行い、半導体基板
上に層間絶縁膜を形成する工程を備えることを、半導体
装置の製造方法の構成としている。
The invention according to claim 9 includes a step of forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate by performing a CVD method using an introduction gas containing at least an organic silicon compound gas, water and a hydrazine derivative. This is the configuration of the method for manufacturing a semiconductor device.

【0023】さらに、請求項10記載に係る発明は、有
機シリコン化合物ガスと、塩基性の反応触媒(ヒドラジ
ン誘導体の場合も含む)を水に溶解させた水溶液と、を
少なくとも含ませた導入ガスを用いてCVD法を行い、
半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工程を備えること
を、半導体装置の製造方法の構成としている。
Further, the invention according to claim 10 is an introduction gas containing at least an organosilicon compound gas and an aqueous solution in which a basic reaction catalyst (including a hydrazine derivative) is dissolved in water. Using the CVD method,
The method of manufacturing a semiconductor device includes the step of forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate.

【0024】さらにまた、請求項11記載に係る発明
は、有機シリコン化合物ガス,水及びヒドラジン誘導体
等の塩基性の反応触媒(水溶液の場合を含む)と酸化性
ガスとを少なくとも含む導入ガスを用いてCVD法を行
い、半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工程を備える
ことを、半導体装置の製造方法の構成としている。
Further, the invention according to claim 11 uses an introduction gas containing at least an organic silicon compound gas, water and a basic reaction catalyst (including an aqueous solution) such as a hydrazine derivative and an oxidizing gas. The method of manufacturing a semiconductor device includes a step of forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate by performing a CVD method by using a CVD method.

【0025】そしてまた、請求項12記載に係る発明
は、有機シリコン化合物ガス,水及び少なくともアミノ
基を持つ塩基性の反応触媒(水溶液の場合を含む)とを
少なくとも含む導入ガス(酸化性ガスを添加する場合も
含む)を用いてCVD法を行い、半導体基板上に層間絶
縁膜を形成する工程を備えることを、半導体装置の製造
方法の構成としている。
The invention according to claim 12 is the introduction gas (oxidizing gas is not included) containing at least an organic silicon compound gas, water, and a basic reaction catalyst (including an aqueous solution) having at least an amino group. The method of manufacturing a semiconductor device includes a step of forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate by performing a CVD method using (including the case of adding).

【0026】この出願の請求項13記載に係る発明は、
半導体基板上に、水を含まない原料ガスを用いてCVD
法により下層絶縁膜を成膜し、その後、下層絶縁膜の表
面上に、有機シリコン化合物ガスと酸化剤とを含む原料
ガスを用いてCVD法によって中層絶縁膜を成膜した
後、中層絶縁膜の表面上に、水を含まない原料ガスを用
いてCVD法によって上層絶縁膜を成膜する工程を備え
ることを、半導体装置の製造方法の構成としている。
The invention according to claim 13 of this application is
CVD on a semiconductor substrate using a source gas that does not contain water
Forming a lower layer insulating film by a CVD method, and then forming a middle layer insulating film on the surface of the lower layer insulating film by a CVD method using a source gas containing an organic silicon compound gas and an oxidant, and then forming a middle layer insulating film. The method of manufacturing a semiconductor device has a step of forming an upper insulating film on the surface of the substrate by a CVD method using a source gas containing no water.

【0027】また、請求項14記載の発明は、半導体基
板上に、水を含まない原料ガスを用いてCVD法により
下層絶縁膜を形成し、下層絶縁膜の表面上に有機シリコ
ン化合物ガスと水(酸化剤)とを含む原料ガスを用いて
CVD法によって中層絶縁膜を形成した後、中層絶縁膜
の表面上に、水を含まない原料ガスを用いてCVD法に
よって上層絶縁膜を形成する工程を備えることを、半導
体装置の製造方法の構成としている。
Further, the invention of claim 14 forms a lower insulating film on a semiconductor substrate by a CVD method using a raw material gas containing no water, and an organic silicon compound gas and water are formed on the surface of the lower insulating film. A step of forming an intermediate insulating film by a CVD method using a source gas containing (oxidizer) and then forming an upper insulating film on the surface of the intermediate insulating film by a CVD method using a source gas containing no water Is provided in the structure of the method for manufacturing a semiconductor device.

【0028】さらに、請求項15記載に係る発明は、半
導体基板上に、水を含まない原料ガスを用いてCVD法
により下層絶縁膜を形成した後、下層絶縁膜の表面上
に、有機シリコン化合物ガスと酸化剤(水である場合を
含む)と塩基性の反応触媒とを含む原料ガスを用いてC
VD法によって中間層絶縁膜を形成し、その後中層絶縁
膜の表面上に、水を含まない原料ガスを用いてCVD法
によって上層絶縁膜を形成する工程を備えることを、半
導体装置の製造方法の構成としている。
Further, in the invention according to claim 15, after the lower insulating film is formed on the semiconductor substrate by a CVD method using a raw material gas containing no water, an organic silicon compound is formed on the surface of the lower insulating film. C using a source gas containing a gas, an oxidant (including water) and a basic reaction catalyst
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming an intermediate insulating film by a VD method and then forming an upper insulating film by a CVD method on a surface of the intermediate insulating film by using a source gas containing no water. It is configured.

【0029】なお、上記した請求項1〜7記載に係る発
明における原料ガス及び請求項8〜15記載に係る発明
における有機シリコン化合物ガスとしては、例えばTE
OS{Tetra Ethoxy Ortho Sil
ane:Si(OC254}などのSiアルコキシド
を用いることが好ましい。TEOSも含め、好ましいS
iアルコキシド及びその他使用できる有機シリコン化合
物を、アルコキシシラン類、アルコキシアセトキシシラ
ン類、鎖状ポリシロキサン類、環状ポリシロキサンの4
種類について以下に列挙する。
The raw material gas in the inventions according to claims 1 to 7 and the organosilicon compound gas in the inventions according to claims 8 to 15 are, for example, TE.
OS {Tetra Ethoxy Ortho Sil
It is preferable to use a Si alkoxide such as ane: Si (OC 2 H 5 ) 4 }. Preferred S including TEOS
i alkoxides and other usable organic silicon compounds are alkoxysilanes, alkoxyacetoxysilanes, chain polysiloxanes, and cyclic polysiloxanes of 4
The types are listed below.

【0030】(アルコキシシラン類) テトラメトキシシラン:Si(OCH34 テトラエトキシシラン:Si(OC254 テトライソプロポキシシラン:Si(i−OC374 テトラターシャリブトキシシラン:Si(t−OC
494 (アルコキシアセトキシシラン類) ジイソプロポキシジアセトキシシラン:Si(OC
372(OCOCH32(DADBS) (鎖状ポリシロキサン類) ヘキサチメチルジシロキサン:Si2618O(HMD
S) (環状ポリシロキサン類) オクタメチルシクロテトラシロキサン:Si4824
2(OMCTS) テトラメチルシクロテトラシロキサン:Si4416
4(TOMCATS) また、反応触媒としては、水素イオン濃度制御可能な触
媒、例えば塩基性触媒を用いることができ、このような
ものとして、アンモニア、アルキルアミン、ヒドラジン
誘導体等のアミノ基を持つ化合物を挙げることができ
る。
(Alkoxysilanes) Tetramethoxysilane: Si (OCH 3 ) 4 Tetraethoxysilane: Si (OC 2 H 5 ) 4 Tetraisopropoxysilane: Si (i-OC 3 H 7 ) 4 Tetratertiary Butoxysilane : Si (t-OC
4 H 9 ) 4 (Alkoxyacetoxysilanes) Diisopropoxydiacetoxysilane: Si (OC
3 H 7 ) 2 (OCOCH 3 ) 2 (DADBS) (Chain polysiloxanes) Hexatimethyldisiloxane: Si 2 C 6 H 18 O (HMD
S) (Cyclic polysiloxanes) Octamethylcyclotetrasiloxane: Si 4 C 8 H 24 O
2 (OMCTS) Tetramethylcyclotetrasiloxane: Si 4 C 4 H 16 O
4 (TOMCATS) Further, as the reaction catalyst, a catalyst capable of controlling hydrogen ion concentration, for example, a basic catalyst can be used, and as such a compound, a compound having an amino group such as ammonia, an alkylamine or a hydrazine derivative can be used. Can be mentioned.

【0031】従来、混合ガス系を用いるCVD技術にあ
っては、プレミックスと言って、反応室にガス導入する
前にできるだけ原料ガスを十分に混合しておくことが推
奨されていた。この混合により、速やか且つ均等な膜形
成が行われるからである。このような背景から、CVD
技術において、ガス導入を分離し、別々にするという本
出願の発明の如き発想は従来はなされなかったものと考
えられる。
Conventionally, in the CVD technique using a mixed gas system, it has been recommended to premix the raw material gas as much as possible before introducing the gas into the reaction chamber. This is because the mixing allows rapid and uniform film formation. Against this background, CVD
In the art, it is considered that the idea of the invention of the present application, in which the gas introduction is separated and separated, has not been conventionally made.

【0032】請求項16記載の発明は、半導体基板上
に、化学気相成長法によって成膜する方法において、上
記半導体基板上に、有機シリコン化合物と酸化剤を用い
て少なくとも1回以上の成膜を行う際に、前記成膜に先
立ち、予め、被処理体表面にプラズマ処理しておくこと
を、その解決方法としている。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in a method for forming a film on a semiconductor substrate by a chemical vapor deposition method, a film is formed on the semiconductor substrate at least once using an organic silicon compound and an oxidizing agent. When performing the above, the solution is to plasma-treat the surface of the object to be processed in advance before the film formation.

【0033】請求項17記載の発明は、半導体基板上
に、化学気相成長法によって成膜する方法において、上
記半導体基板上に、有機シリコン化合物と酸化剤を用い
て少なくとも1回以上の成膜を行う際に、前記成膜に先
立ち、予め、被処理体表面に有機溶剤を塗布する工程を
少なくとも含むことを、その解決方法としている。
According to a seventeenth aspect of the present invention, in a method for forming a film on a semiconductor substrate by a chemical vapor deposition method, the film is formed on the semiconductor substrate at least once using an organic silicon compound and an oxidizing agent. When performing the above, the solution is to include at least a step of applying an organic solvent to the surface of the object to be processed in advance, prior to the film formation.

【0034】請求項18の発明は、上記請求項16又は
17において、上記酸化剤は少なくともH2Oを用いる
ことを特徴とする。
The invention of claim 18 is characterized in that, in claim 16 or 17, at least H 2 O is used as the oxidizing agent.

【0035】[0035]

【作用】この出願の請求項1記載の発明においては、成
膜原料ガスの少なくとも1つは反応触媒ガスと別のガス
供給口から反応室に導入するので、反応室より前の段階
では触媒作用は行われない。よって、成膜反応を要する
部分より前に反応が起こってパーティクルが生ずるのを
防止することができる。また、反応触媒は反応室におい
てはじめてその触媒作用を示し、よって良好な成膜反応
がなされる。
In the invention according to claim 1 of this application, at least one of the film-forming raw material gases is introduced into the reaction chamber through a gas supply port different from that of the reaction catalyst gas, so that the catalytic action occurs before the reaction chamber. Is not done. Therefore, it is possible to prevent particles from being generated due to the reaction occurring before the portion requiring the film forming reaction. Further, the reaction catalyst exhibits its catalytic action for the first time in the reaction chamber, so that a good film formation reaction is performed.

【0036】また、請求項2記載の発明においては、上
部作用に加えて原料ガスが少なくとも有機シリコン化合
物を含むため、反応触媒ガスにより脱水縮合反応の速度
を向上する作用を奏する。
Further, in the second aspect of the present invention, in addition to the upper action, the raw material gas contains at least an organic silicon compound, so that the reaction catalyst gas has an action of improving the speed of the dehydration condensation reaction.

【0037】さらに、請求項3記載の発明においては、
反応触媒が塩基性の反応触媒であるため、脱水縮合反応
の速度を著しく向上させることが可能となる。このた
め、分子量の高い反応生成物で成る膜が形成出来、セル
フフローによるステップカバレージを向上することがで
きる。
Further, in the invention according to claim 3,
Since the reaction catalyst is a basic reaction catalyst, the dehydration condensation reaction rate can be significantly improved. Therefore, a film made of a reaction product having a high molecular weight can be formed, and step coverage due to self-flow can be improved.

【0038】この出願の請求項4記載に係る発明におい
ては、成膜原料ガスの少なくとも1つは、反応触媒ガス
とは別のガス供給口から反応室に導入されるため、反応
室内に導入されるまでは触媒作用は成立せず、反応生成
物が形成されることがない。このため、反応生成物がパ
ーティクルとして反応室に導入されることがなく、反応
触媒は反応室においてはじめてその触媒作用を示し、良
好な成膜反応がなされる。
In the invention according to claim 4 of this application, at least one of the film-forming raw material gases is introduced into the reaction chamber from a gas supply port different from the reaction catalyst gas, and therefore is introduced into the reaction chamber. Until then, no catalytic action is established and no reaction product is formed. Therefore, the reaction products are not introduced into the reaction chamber as particles, and the reaction catalyst exhibits its catalytic action for the first time in the reaction chamber, and a good film formation reaction is performed.

【0039】また、請求項5及び6記載に係る発明にお
いては、上記請求項4記載に係る発明の作用に加えて、
脱水縮合反応の強度を促進する作用があり、このため、
分子量の高い反応生成物膜を成膜できる。このような膜
は、セルフフローによるステップカバレージが向上す
る。
Further, in the invention according to claims 5 and 6, in addition to the action of the invention according to claim 4,
It has the effect of promoting the strength of the dehydration condensation reaction.
A reaction product film having a high molecular weight can be formed. Such films have improved self-flow step coverage.

【0040】この出願の請求項7記載に係る発明におい
ては、成膜原料ガスの少なくとも1つは、反応触媒ガス
とは別のガス供給口から反応室に導入されるため、反応
室内に導入されるまでは触媒作用は成立せず、反応生成
物が形成されることがない。このため、反応生成物がパ
ーティクルとして反応室に導入されることがなく、反応
触媒は反応室においてはじめてその触媒作用を示し、良
好な層間絶縁膜が形成される。
In the invention according to claim 7 of this application, at least one of the film-forming raw material gases is introduced into the reaction chamber through a gas supply port different from the reaction catalyst gas, so that it is introduced into the reaction chamber. Until then, no catalytic action is established and no reaction product is formed. Therefore, the reaction products are not introduced into the reaction chamber as particles, and the reaction catalyst exhibits its catalytic action only in the reaction chamber, and a good interlayer insulating film is formed.

【0041】この出願の請求項8記載に係る発明におい
ては、CVD法において塩基性の反応触媒を導入ガスに
添加することにより、加水分解反応速度に比べて脱水縮
合反応の速度を向上させ、層間絶縁膜中の水酸基濃度を
低下させ、膜質の向上が可能となる。このように、膜中
の水酸基濃度の低下を図ることにより、熱処理における
収縮率や吸湿性が大きくなることを防止できる。また、
上記したように、加水分解速度に比べて脱水縮合の速度
を向上させたため、層間絶縁膜を形成する反応生成物の
分子量を高めることができる。このため、層間絶縁膜の
セルフフロー形状が得られ易くなり、半導体装置の層間
絶縁膜の平坦化を達成できる。
In the invention according to claim 8 of this application, by adding a basic reaction catalyst to the introduced gas in the CVD method, the dehydration condensation reaction rate is improved as compared with the hydrolysis reaction rate, and It is possible to reduce the hydroxyl group concentration in the insulating film and improve the film quality. By thus reducing the concentration of hydroxyl groups in the film, it is possible to prevent the shrinkage rate and the hygroscopicity in the heat treatment from increasing. Also,
As described above, since the dehydration condensation rate is improved as compared with the hydrolysis rate, the molecular weight of the reaction product forming the interlayer insulating film can be increased. Therefore, the self-flowing shape of the interlayer insulating film is easily obtained, and the interlayer insulating film of the semiconductor device can be flattened.

【0042】また、請求項9記載に係る発明において
は、塩基性の反応触媒としてヒドラジン誘導体を用いる
ことにより、上記請求項8記載に係る発明と同様の作用
を奏する。
Further, in the invention according to claim 9, by using the hydrazine derivative as the basic reaction catalyst, the same effect as that of the invention according to claim 8 can be obtained.

【0043】さらに、請求項10記載に係る発明におい
ては、塩基性の反応触媒を水溶液の形で例えばバブリン
グ法を用いて導入しても上記請求項8記載の発明と同様
の作用を奏する。
Further, in the invention according to claim 10, even if the basic reaction catalyst is introduced in the form of an aqueous solution by using, for example, the bubbling method, the same effect as that of the invention according to claim 8 can be obtained.

【0044】さらにまた、請求項11記載に係る発明に
おいては、加水分解反応速度に比べて脱水縮合反応の速
度を向上させると共に、膜中の水酸基濃度の低下を図る
ことが可能となる。このため、熱処理による、層間絶縁
膜の収縮率や吸湿性が大きくなることを防止できる。
Furthermore, in the invention according to the eleventh aspect, it is possible to improve the rate of the dehydration condensation reaction as compared with the rate of the hydrolysis reaction and to reduce the concentration of hydroxyl groups in the film. Therefore, it is possible to prevent the shrinkage rate and hygroscopicity of the interlayer insulating film from increasing due to the heat treatment.

【0045】請求項12記載に係る発明においては、ア
ミノ基を持つ塩基性の触媒により脱水縮合反応の速度を
向上させ、反応生成物の高分子化を達成し、セルフフロ
ー形状の得られる平坦な層間絶縁膜の形状が可能とな
る。このため、配線の微細化及び多層化された信頼性の
高い半導体装置の作成が可能となる。
In the invention according to the twelfth aspect, the basic catalyst having an amino group improves the rate of the dehydration condensation reaction, achieves the polymerization of the reaction product, and obtains a flat surface having a self-flow shape. The shape of the interlayer insulating film becomes possible. For this reason, it is possible to manufacture a highly reliable semiconductor device in which the wiring is miniaturized and multilayered.

【0046】この出願の請求項13〜15記載に係る発
明は、上下層絶縁膜が、水を含まない原料ガスでCVD
法により成膜されるため、例えば膜中の水酸基濃度及び
副反応生成物であるアルコールの濃度が低く、そのため
アニール時の熱収縮率が小さく、クラックの発生が抑制
できる。また、中層絶縁膜は、有機シリコン化合物ガス
と酸化剤(例えば水)を含む原料を用いたCVD法によ
り形成されたため、平坦な絶縁膜が形成できる。このよ
うな上・中・下の積層構造とすることにより、中層絶縁
膜の膜質を上・下層絶縁膜が補ない、中層絶縁膜からの
脱ガスを抑制する作用を奏する。
In the invention according to claims 13 to 15 of this application, the upper and lower insulating films are formed by CVD with a raw material gas containing no water.
Since the film is formed by the method, for example, the concentration of hydroxyl groups in the film and the concentration of alcohol as a side reaction product are low, so that the thermal shrinkage rate during annealing is small and the occurrence of cracks can be suppressed. Further, since the middle-layer insulating film is formed by the CVD method using the raw material containing the organic silicon compound gas and the oxidizing agent (for example, water), a flat insulating film can be formed. With such an upper / middle / lower laminated structure, the film quality of the middle-layer insulating film is not supplemented by the upper / lower-layer insulating film, and an effect of suppressing degassing from the middle-layer insulating film is exhibited.

【0047】この出願の請求項16記載に係る発明は、
有機シリコン化学物と酸化剤を用いて、とりわけ平坦性
と膜質を向上させるため、塩基性触媒を添加した系で、
下地によらず安定にセルフフロー形状の得られる膜を形
成することができる。
The invention according to claim 16 of this application is
Using an organosilicon chemical and an oxidizer, especially in a system with a basic catalyst added to improve flatness and film quality,
A film having a self-flowing shape can be stably formed regardless of the underlying layer.

【0048】この出願の請求項17及び18記載に係る
発明は、既に常圧系でのO3/TEOSCVDの系でも
明らかな様に、成膜前に被処理基体表面に有機溶剤を塗
布することで、その原理的なメカニズムは諸説があっ
て、明確ではないものの、例えば表面をすべて疎水性に
変え、流動性を増し、下地依存性をなくすことができ
る。この原理は、プラズマを用いる酸化剤/TEOS系
や、更に塩基性触媒を添加した系でも有効である。ま
た、成膜前に有機溶剤の雰囲気に晒すことで同じように
例えば表面をすべて疎水性に変え、流動性を増し、下地
依存性をなくすことができる。同様に、この原理は、プ
ラズマを用いる酸化剤/TEOS系や、更に塩基性触媒
を添加した系でも有効である。
In the inventions according to claims 17 and 18 of this application, as apparent from the system of O 3 / TEOSCVD under normal pressure system, the organic solvent is applied to the surface of the substrate to be treated before film formation. Although there are various theories about the principle mechanism, it is not clear that, for example, the entire surface can be made hydrophobic, fluidity can be increased, and dependency on the substrate can be eliminated. This principle is also effective for an oxidizer / TEOS system using plasma and a system to which a basic catalyst is added. Also, by exposing the film to an atmosphere of an organic solvent before film formation, for example, the entire surface can be made hydrophobic, the fluidity can be increased, and the dependency on the base can be eliminated. Similarly, this principle is also effective for an oxidizer / TEOS system using plasma and a system to which a basic catalyst is further added.

【0049】[0049]

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
して説明する。但し当然のことではあるが、本発明は図
示の実施例により限定を受けるものではない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the illustrated embodiments.

【0050】(実施例1)本実施例は、有機シリコン化
合物、特にSiアルコキシドを原料ガスの1つとして用
い、塩基性反応触媒を用いてCVD成膜を行って半導体
装置を形成する場合に、本出願の発明を適用したもので
ある。
Example 1 In this example, when an organic silicon compound, particularly Si alkoxide is used as one of the source gases and a CVD film is formed using a basic reaction catalyst, a semiconductor device is formed. The invention of the present application is applied.

【0051】即ち、この実施例は、絶縁膜形成時にSi
アルコキシドに反応触媒を添加し、触媒反応を被成膜基
体であるウェハ表面で発生させる場合であり、かつ通常
用いている平行平板型プラズマCVD装置を使用するプ
ロセスの場合に、成膜反応の反応触媒と使用する材料ガ
スとを分離して反応装置に導入するようにして、本発明
を具体化したものである。
That is, in this embodiment, Si is formed at the time of forming an insulating film.
Reaction of the film formation reaction when a reaction catalyst is added to the alkoxide to cause the catalyst reaction to occur on the surface of the wafer that is the film formation substrate, and in the case of a process using a commonly used parallel plate plasma CVD apparatus. The present invention is embodied such that the catalyst and the material gas to be used are separated and introduced into the reactor.

【0052】図1は本実施例で用いたCVD装置を示
す。なお、基板ウェハ載置の構成や使用方法の工夫につ
いては、特に限定されるものではない。
FIG. 1 shows the CVD apparatus used in this embodiment. It should be noted that there is no particular limitation on the configuration of the substrate wafer mounting and the devising of the usage method.

【0053】図1中、反応室11の上部には有機Si化
合物(例えばTEOS)と酸化剤である酸素ガスを矢印
B1の方向から導入するための導入管12が設けられて
いる。反応室11には導入したガスを高い面内均一性を
確保できるように均一にガスを分散できる分散板13及
びシャワーヘッド14が設けられている。
In FIG. 1, an introduction pipe 12 for introducing an organic Si compound (for example, TEOS) and oxygen gas as an oxidant in the direction of arrow B1 is provided above the reaction chamber 11. The reaction chamber 11 is provided with a dispersion plate 13 and a shower head 14 capable of uniformly dispersing the introduced gas so as to ensure high in-plane uniformity.

【0054】更に、反応室11内部には、被処理基板で
あるウェハ15を載置するウェハ載置台16が収容され
ている。また、ウェハ15を所定の反応温度に保つため
のヒータ17が埋設されている。
Further, inside the reaction chamber 11, a wafer mounting table 16 on which a wafer 15 as a substrate to be processed is mounted is accommodated. Further, a heater 17 for keeping the wafer 15 at a predetermined reaction temperature is embedded.

【0055】本実施例においては、H2O−TEOSプ
ラズマCVD装置において、分子量の高いTEOSの反
応生成物をウェハ表面に形成することを可能にする塩基
性反応触媒となるアンモニア(NH3)を、ウェハ表面
上で混合できるように、図1に示したように反応室11
内にガス導入リング18を設ける。
In this example, ammonia (NH 3 ) serving as a basic reaction catalyst that enables the reaction product of TEOS having a high molecular weight to be formed on the wafer surface in the H 2 O-TEOS plasma CVD apparatus is used. , Reaction chamber 11 as shown in FIG. 1 so that it can be mixed on the wafer surface.
A gas introduction ring 18 is provided inside.

【0056】本実施例においては、反応触媒の添加がウ
ェハ表面上で行うことができ、H2O−TEOS系の脱
水縮合反応が効果的に進行し、良好な絶縁膜の形成が可
能となる。
In this embodiment, the reaction catalyst can be added on the surface of the wafer, the dehydration condensation reaction of H 2 O-TEOS system can effectively proceed, and a good insulating film can be formed. .

【0057】層間絶縁膜の形成は以下の条件で行った。The interlayer insulating film was formed under the following conditions.

【0058】 ガス流量 TEOS/O2/H2O/NH3=150/150/100/10 (sccm) 圧力 1330 Pa (10Torr) 温度 150 ℃ RF 350 W 本実施例により、パーティクル発生が抑えられた成膜が
達成できた。本実施例の場合と、反応触媒ガスを分離し
ない図6の比較の装置(図6中、図1と同じ符合は、対
応する構成部分を示す)を用いた場合のパーティクル発
生状況を、次の表2に示す。なお、これは、SiO2
膜膜厚を200nmとした場合について、125nm径
のウェハ上成膜部に、0.3μm径以上のパーティクル
が何個発生したかで示した。
Gas flow rate TEOS / O 2 / H 2 O / NH 3 = 150/150/100/10 (sccm) Pressure 1330 Pa (10 Torr) Temperature 150 ° C. RF 350 W Particle generation was suppressed by this example. Film formation was achieved. The particle generation situation in the case of the present embodiment and in the case of using the comparative apparatus of FIG. 6 in which the reaction catalyst gas is not separated (in FIG. 6, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the corresponding components) are described below. It shows in Table 2. This is indicated by the number of particles having a diameter of 0.3 μm or more generated in the film forming portion on the wafer having a diameter of 125 nm when the film thickness of SiO 2 film was 200 nm.

【0059】[0059]

【表2】 [Table 2]

【0060】(実施例2)本実施例は、実施例1と同
様、H2O−TEOSプラズマCVDにおいて層間絶縁
膜を形成する場合について本発明を応用したもので、図
2に示したように加水分解触媒と原料ガスとの導入管と
して2重管12aを用いて、これらを添加したものであ
る。2重管12a内部からは、成膜の原料ガスであるT
EOSとO2とを矢印B1で導入し、2重管12bの外
側からは、反応触媒としてのメチルアミン(CH3
2)水溶液を導入したものである。
(Embodiment 2) Like Embodiment 1, this embodiment is an application of the present invention to the case of forming an interlayer insulating film in H 2 O-TEOS plasma CVD. As shown in FIG. A double pipe 12a is used as an introduction pipe for the hydrolysis catalyst and the raw material gas, and these are added. From the inside of the double pipe 12a, T which is a raw material gas for film formation is
EOS and O 2 are introduced by an arrow B1, and methylamine (CH 3 N 3) as a reaction catalyst is introduced from the outside of the double tube 12b.
H 2 ) aqueous solution is introduced.

【0061】本実施例では、脱水縮合反応が効果的に進
行し、良好な絶縁膜の形成が可能となる。
In this embodiment, the dehydration condensation reaction effectively proceeds, and a good insulating film can be formed.

【0062】層管絶縁膜の形成は以下の条件で行った。The layer tube insulating film was formed under the following conditions.

【0063】 圧力 1330 Pa (10Torr) 温度 200 ℃ RF 300 W 本実施例では有機塩基としてメチルアミンを用いたが、
水に可溶な有機塩基であれば適宜変更可能である。例え
ばエチルアミン、イソプロピルアミン等を用いることが
できる。
Pressure 1330 Pa (10 Torr) Temperature 200 ° C. RF 300 W In this example, methylamine was used as the organic base.
Any organic base soluble in water can be appropriately changed. For example, ethylamine, isopropylamine and the like can be used.

【0064】(実施例3)本実施例では、図3の装置を
用いた。即ち、反応ガスであるTEOS及び触媒ガスN
3を、できるだけウェハ近傍で混合できるように、ガ
ス導入リングを2個設置し、効果的に重合体を形成する
ようにした。
(Embodiment 3) In this embodiment, the apparatus shown in FIG. 3 was used. That is, the reaction gas TEOS and the catalyst gas N
In order to mix H 3 as close to the wafer as possible, two gas introduction rings were installed so that the polymer could be effectively formed.

【0065】図3中、18a,18bで2個のガス導入
リングを示し、リング18aからTEOSを、リング1
8bからNH3を導入するようにした。これにより、シ
ャワーヘッド14とウェハ15との間の成膜反応部にお
いて両ガスの混合が行われ、効率良い、パーティクルの
ない反応が進行する。
In FIG. 3, two gas introduction rings 18a and 18b are shown, and TEOS is connected to the ring 1 from the ring 18a.
NH 3 was introduced from 8b. As a result, the two gases are mixed in the film formation reaction section between the shower head 14 and the wafer 15, and an efficient, particle-free reaction proceeds.

【0066】(実施例4)本実施例はAl配線層間を平
坦化する場合に本発明を適用した例である。図4(a)
に示すようにシリコン等から成る半導体基板21上に酸
化シリコン等からなる層間絶縁膜22及びAl配線層2
3が形成されたウエハを用意した。
(Embodiment 4) This embodiment is an example in which the present invention is applied to flatten the Al wiring layers. Figure 4 (a)
As shown in FIG. 2, an interlayer insulating film 22 made of silicon oxide and an Al wiring layer 2 are formed on a semiconductor substrate 21 made of silicon.
A wafer on which No. 3 was formed was prepared.

【0067】次いで、図4(b)に示すように、層間絶
縁膜22の露出面及びAl配線層23の表面上に下層絶
縁膜24を形成した。この下層絶縁膜24は次工程での
アルカリ水溶液添加によるプラズマCVD膜の膜質を補
う目的で形成した。
Next, as shown in FIG. 4B, a lower layer insulating film 24 was formed on the exposed surface of the interlayer insulating film 22 and the surface of the Al wiring layer 23. This lower insulating film 24 was formed for the purpose of compensating for the film quality of the plasma CVD film by the addition of the alkaline aqueous solution in the next step.

【0068】下層絶縁膜24は有機Si化合物(ここで
はテトラエトキシシランを使用)を用いて形成した。層
間絶縁膜の形成は図1のそひし装置を用い以下の条件で
行なった。
The lower insulating film 24 is formed by using an organic Si compound (here, tetraethoxysilane is used). The interlayer insulating film was formed by using the polishing apparatus shown in FIG. 1 under the following conditions.

【0069】○ガス及びその流量 TEOS/O2=350/350sccm ○圧力…1330Pa(10〔torr〕) ○温度…390℃ ○RF…350w 次に、図4(c)に示すように中層絶縁膜25をアルカ
リ水溶液を添加した以下の条件で形成した。
Gas and its flow rate TEOS / O 2 = 350/350 sccm Pressure: 1330 Pa (10 [torr]) Temperature: 390 ° C. RF: 350 w Next, as shown in FIG. 25 was formed under the following conditions to which an alkaline aqueous solution was added.

【0070】○ガス及びその流量 TEOS/O2/H2O/NH3=350/350/10
sccm ○圧力…1330Pa(10[torr]) ○温度…120℃ ○RF…350w なお、上記条件においてアンモニア水濃度は5%とし
た。
Gas and its flow rate TEOS / O 2 / H 2 O / NH 3 = 350/350/10
sccm ◯ pressure ... 1330 Pa (10 [torr]) ◯ temperature ... 120 ° C. ◯ RF ... 350 w Note that the ammonia water concentration was 5% under the above conditions.

【0071】この有機シランと無機塩基とはウエハ15
表面で両者間の反応が起こるように別々の導入管(TE
OS/O2については導入管12、アンモニア水につい
てはガス導入リング18)から反応室に供給される。本
実施例では、水の添加量はTEOSに対してTEOS:
2O=350:10としたが、この混合比に限定する
事なく、10/1≦TEOS/H2O≦100/1程度
であれば良い。
The organic silane and the inorganic base are used for the wafer 15
Separate inlet tubes (TE
OS / O 2 is supplied to the reaction chamber through the introduction pipe 12 and ammonia water is supplied through the gas introduction ring 18). In this embodiment, the amount of water added is TEOS with respect to TEOS:
Although H 2 O is set to 350: 10, it is not limited to this mixing ratio and may be about 10/1 ≦ TEOS / H 2 O ≦ 100/1.

【0072】また、本実施例ではアンモニア水を用いた
がアンモニア濃度については脱水縮合反応の反応触媒で
あるため添加した水に対して0.1%以上の濃度であれ
ば特に問題はない。
Although ammonia water was used in this example, the ammonia concentration is a reaction catalyst for the dehydration condensation reaction, so there is no particular problem if the concentration is 0.1% or more with respect to the added water.

【0073】このようにTEOSと無機塩基との混合比
を設定したことにより、前記中層絶縁膜25中に無機塩
基が未反応の状態で残存することはなくなり、塩基によ
って前記中層絶縁膜25の膜質が低下することは防止さ
れる。
By setting the mixing ratio of TEOS and the inorganic base in this way, the inorganic base does not remain in the intermediate insulating film 25 in an unreacted state, and the base allows the film quality of the intermediate insulating film 25 to be improved. Is prevented from decreasing.

【0074】次いで、図4(d)に示すように必要な膜
厚となるように上層絶縁膜26を下層絶縁膜24を形成
したと同様の条件で形成し層間の平坦化が完成する。
Next, as shown in FIG. 4D, the upper insulating film 26 is formed under the same conditions as the lower insulating film 24 is formed so as to have a required film thickness, and the interlayer flattening is completed.

【0075】なお、反応温度の下限については添加した
アンモニア水の除去の関点から100℃以上、上限につ
いてはアルミ配線層の信頼性の関点から500℃以下が
適用され、特に200℃以下の低温でセルフフロー形状
が得られることから100℃から200℃が最も望まし
い。
The lower limit of the reaction temperature is 100 ° C. or higher from the viewpoint of removing the added ammonia water, and the upper limit is 500 ° C. or lower from the viewpoint of reliability of the aluminum wiring layer, and particularly 200 ° C. or lower. 100 ° C. to 200 ° C. is most desirable because a self-flow shape can be obtained at low temperature.

【0076】また、層間膜の形成にはテトラエトキシシ
ランを用いたが、絶縁膜の形成が可能である有機Si化
合物に適宜変更可能である例えばOMCTS(octa
methyl cycletetra siloxa
ne),TPOS(tetra propoxy si
lane),TMCTS(tetra methylc
yclo tetra siloxane)等でも可能
である。
Although tetraethoxysilane was used for forming the interlayer film, it can be appropriately changed to an organic Si compound capable of forming an insulating film, for example, OMCTS (octa).
methyl cycletera siloxa
ne), TPOS (tetra propoxy si)
lane), TMCTS (Tetra methyl)
It is also possible to use y clo tetra siloxane) or the like.

【0077】(実施例5)本実施例はAl配線層間隙を
平坦化した場合である。特に、実施例4に加えて無機塩
基を添加して形成した中層絶縁膜をAl配線間隙にのみ
に残すためにエッチバックプロセスを行なったものであ
る。これにより常法により形成した層間膜絶縁膜に比べ
て膜質が若干劣る中層絶縁膜をできるだけ除去すること
により信頼性の高い層間絶縁膜を形成したものである。
図5(a)に示すようにシリコン等からなる半導体基体
31上に酸化シリコン等からなる層間絶縁膜32を、ま
た、その上にAl配線層33を形成した後、レジストプ
ロセスによりAl配線層33がエッチングにより加工し
てあるウエハを用意した。
(Embodiment 5) In this embodiment, the gap between Al wiring layers is flattened. In particular, the etching back process is performed in order to leave the middle-layer insulating film formed by adding an inorganic base in addition to Example 4 only in the Al wiring gap. As a result, the interlayer insulating film having a high reliability is formed by removing as much as possible the middle-layer insulating film whose film quality is slightly inferior to that of the interlayer insulating film formed by the conventional method.
As shown in FIG. 5A, after an interlayer insulating film 32 made of silicon oxide or the like is formed on a semiconductor substrate 31 made of silicon or the like, and an Al wiring layer 33 is formed thereon, an Al wiring layer 33 is formed by a resist process. A wafer processed by etching was prepared.

【0078】次いで、実施例1と同様に、図5(b)に
示すように下層絶縁膜34を形成した後、有機アルカリ
水溶液(CH3NH2)をバブリングの手法で添加した以
下の条件で中層絶縁膜35を形成した。
Next, as in Example 1, after forming the lower insulating film 34 as shown in FIG. 5B, an organic alkaline aqueous solution (CH 3 NH 2 ) was added by the bubbling method under the following conditions. The middle insulating film 35 was formed.

【0079】次に、以下の条件でエッチングすることに
より図5(c)に示すように余分の中層絶縁膜35を除
去しAl配線間隙に残した。
Next, by etching under the following conditions, the extra middle-layer insulating film 35 was removed and left in the Al wiring gap as shown in FIG. 5C.

【0080】エッチバック条件は、以下の条件で行なっ
た。
The etch back conditions were as follows.

【0081】○ガス及びその流量 CF4/O2=100/8sccm ○圧力…339Pa(300(mtorr)) ○RF…450w 次いで、図3(b)に示すように所定の膜厚となるよう
に層間膜36を層間膜34を形成したと同様の条件で形
成し、層間の平坦化が完成する。
Gas and its flow rate CF 4 / O 2 = 100/8 sccm Pressure ... 339 Pa (300 (mtorr)) RF ... 450 w Then, as shown in FIG. 3 (b), a predetermined film thickness is obtained. The interlayer film 36 is formed under the same conditions as the interlayer film 34 is formed, and the interlayer flattening is completed.

【0082】本実施例では有機塩基としてメチルアミン
を用いたが水に可溶の有機塩基であれば適宜変更可能で
ある。例えばエチルアミン、イソプロピルアミン等が考
えられる。
In this embodiment, methylamine was used as the organic base, but any organic base soluble in water can be appropriately changed. For example, ethylamine, isopropylamine and the like can be considered.

【0083】(実施例6)本実施例は、H2O−TEO
SプラズマCVDにおいて分子量の高いTEOSの反応
生性物をウェハ表面に形成することが可能な塩基触媒と
してヒドラジン誘導体を添加することを特徴とするもの
である。本実施例によりウェハ表面上でH2O−TEO
S系の脱水縮合反応が効果的に進行し良好な絶縁膜の形
成が可能となる。
(Embodiment 6) In this embodiment, H 2 O-TEO is used.
It is characterized in that a hydrazine derivative is added as a base catalyst capable of forming a reaction product of TEOS having a high molecular weight on the wafer surface in S plasma CVD. According to this embodiment, H 2 O-TEO is formed on the wafer surface.
The S-type dehydration condensation reaction effectively proceeds, and a good insulating film can be formed.

【0084】本実施例は、Al配線層間を平坦化した場
合であり、構造的には上記実施例4で用いた図4と同様
であるため図4を用いて説明する。図4(a)に示され
たようにシリコン等からなる半導体基板21上に酸化シ
リコン等からなる層管絶縁膜22及びAl配線層23が
形成されたウェハを用意した。
The present embodiment is a case where the Al wiring layers are flattened, and the structure is the same as that of FIG. 4 used in the above-mentioned Embodiment 4, so that it will be explained using FIG. As shown in FIG. 4A, a wafer was prepared in which a laminated tube insulating film 22 made of silicon oxide and an Al wiring layer 23 were formed on a semiconductor substrate 21 made of silicon.

【0085】次いで図4(b)に示したように、下層絶
縁膜24を形成した。層間絶縁膜24は次工程での塩基
性ガス添加によるプラズマCVD膜を補う目的形成し
た。
Next, as shown in FIG. 4B, a lower insulating film 24 was formed. The interlayer insulating film 24 was formed for the purpose of supplementing the plasma CVD film by adding a basic gas in the next step.

【0086】次いで図4(c)に示したように中層絶縁
膜25を以下の条件で行った。
Next, as shown in FIG. 4C, the intermediate insulating film 25 was formed under the following conditions.

【0087】 ガス流量 TEOS/H2O/N24=/150/100/10sccm 圧力 1330 Pa (10Torr) 温度 150 ℃ RF 350 W 次いで、図4(d)に示したように必要な膜厚にするよ
うに上層絶縁膜26を下層絶縁膜24を形成したと同様
な条件で形成し層間の平坦化が完成する。
Gas flow rate TEOS / H 2 O / N 2 H 4 = / 150/100/10 sccm Pressure 1330 Pa (10 Torr) Temperature 150 ° C. RF 350 W Then, the required film thickness as shown in FIG. 4 (d). As described above, the upper insulating film 26 is formed under the same conditions as those for forming the lower insulating film 24, and planarization between layers is completed.

【0088】また、層間絶縁膜の形成にはテトラエトキ
シシランを用いたが、絶縁膜の形成が可能である有機S
i化合物に適宜変更可能である例えばOMCTS(oc
tamethyl cycletetra silox
ane),TPOS(tetra propoxy s
ilane)等でも可能である。
Although tetraethoxysilane was used for forming the interlayer insulating film, organic S that can form an insulating film is used.
i compound can be appropriately changed, for example, OMCTS (oc
tametyl cycletela silox
ane), TPOS (tetra propoxys)
ilane) or the like is also possible.

【0089】更に、ヒドラジン誘導体の添加方法につい
て本実施例では予め原料ガスを混合して導入したが、パ
ーティクルの発生を防止するたろに図1〜図3に示すよ
うな装置を用いて、ヒドラジン誘導体を単独に反応室に
導入することも考えられる。
Further, with respect to the method of adding the hydrazine derivative, in this embodiment, the raw material gas was mixed and introduced in advance. However, in order to prevent the generation of particles, the hydrazine derivative was prepared by using an apparatus as shown in FIGS. It is also conceivable to separately introduce the above into the reaction chamber.

【0090】(実施例7)実施例は、特に実施例6に加
えてヒドラジン誘導体を添加して形成した中層絶縁膜を
Al配線間隙にのみ残すためにエッチバックプロセスを
行ったものである。これにより常法により形成した層間
絶縁膜に比べて膜質が若干劣る中層絶縁膜をできるだけ
除去することにより信頼性の高い層間絶縁膜を形成した
ものである。本実施例は、上記実施例5と同様の構造に
適用されないため図5を用いて説明する。
(Embodiment 7) In this embodiment, an etching back process is carried out in order to leave the middle-layer insulating film formed by adding a hydrazine derivative in addition to Embodiment 6 only in the Al wiring gap. Thereby, the interlayer insulating film having a high reliability is formed by removing as much as possible the middle-layer insulating film whose film quality is slightly inferior to that of the interlayer insulating film formed by the conventional method. Since this embodiment is not applied to the same structure as the above-mentioned fifth embodiment, it will be described with reference to FIG.

【0091】図5(a)に示されるようにシリコン等か
らなる半導体基体31上に酸化シリコン等からなる層間
絶縁膜32上にAl絶縁層33を形成した後、レジスト
プロセスによりAl配線層33がエッチングにより加工
してあるウェハを用意した。
As shown in FIG. 5A, after the Al insulating layer 33 is formed on the interlayer insulating film 32 made of silicon oxide or the like on the semiconductor substrate 31 made of silicon or the like, the Al wiring layer 33 is formed by the resist process. A wafer processed by etching was prepared.

【0092】次いで実施例6と同様に図5(b)に示し
たように下層絶縁膜34を形成した後、ヒドラジン誘導
体としてメチルヒドラジンを予め水に溶解した水溶液添
加した以下の条件で中層絶縁膜35を形成した。
Next, as in Example 6, after forming the lower insulating film 34 as shown in FIG. 5 (b), an intermediate insulating film was prepared under the following conditions in which an aqueous solution of methylhydrazine as a hydrazine derivative was previously dissolved in water. 35 was formed.

【0093】 ガス流量 TEOS/H2O/CH323=/150/100/10 sccm 圧力 1330 Pa (10Torr) 温度 150 ℃ RF 350 W 次に、以下の条件エッチバックすることにより図5
(c)に示したように余分の層間絶縁膜35を除去しA
l配線間隙に残した。
Gas flow rate TEOS / H 2 O / CH 3 N 2 H 3 = / 150/100/10 sccm Pressure 1330 Pa (10 Torr) Temperature 150 ° C. RF 350 W Next, by etching back under the following conditions, FIG.
Excessive interlayer insulating film 35 is removed as shown in FIG.
l left in the wiring gap.

【0094】エッチバック条件は以下の条件で行った。The etch back conditions were as follows.

【0095】CP4/O2=100/8sccm 圧力 =399Pa(300mTorr) RF=450W 次いで図5(d)に示したように所定の膜厚となるよう
上層絶縁膜36を下層絶縁膜34を形成したと同様な条
件で形成し層間の平坦化が完成する。
CP 4 / O 2 = 100/8 sccm Pressure = 399 Pa (300 mTorr) RF = 450 W Next, as shown in FIG. 5D, the upper insulating film 36 and the lower insulating film 34 are formed to have a predetermined film thickness. The layers are formed under the same conditions as described above, and the planarization between the layers is completed.

【0096】本実施例ではヒドラジン誘導体としてメチ
ルヒドラジンを用いたが水に可溶であれば適宜変更可能
である。例えば、ジメチルヒドラジン、トリメチルヒド
ラジン、エチルヒドラジン等が考えられる。
In this example, methylhydrazine was used as the hydrazine derivative, but it can be appropriately changed if it is soluble in water. For example, dimethylhydrazine, trimethylhydrazine, ethylhydrazine and the like are considered.

【0097】(実施例8)本実施例は、Al配線層間を
平坦化した場合である。本実施例も上記実施例4と同様
の構造に適用できるため図4を用いて説明する。
(Embodiment 8) In this embodiment, the Al wiring layers are flattened. This embodiment can also be applied to the same structure as that of the above-mentioned fourth embodiment, and therefore will be described with reference to FIG.

【0098】図4(a)に示されたようにシリコン等か
らなる半導体基板21上に酸化シリコン等からなる層管
絶縁膜22及びAl配線層23が形成されたウェハを用
意した。次いで図4(b)に示したように、下層絶縁膜
24を形成した。層間絶縁膜24は次工程での塩基性ガ
ス添加プラズマCVD膜質を補う目的形成した。下層絶
縁膜24は有機Si化合物(ここではテトラエトキシシ
ラン)を用いて常法により形成した。
As shown in FIG. 4A, a wafer was prepared in which a layer tube insulating film 22 made of silicon oxide or the like and an Al wiring layer 23 were formed on a semiconductor substrate 21 made of silicon or the like. Next, as shown in FIG. 4B, the lower insulating film 24 was formed. The interlayer insulating film 24 was formed for the purpose of supplementing the basic gas-added plasma CVD film quality in the next step. The lower insulating film 24 was formed by an ordinary method using an organic Si compound (here, tetraethoxysilane).

【0099】中層絶縁膜25の形成は図1に示す装置を
用いて以下の条件で行った。
The intermediate insulating film 25 was formed under the following conditions using the apparatus shown in FIG.

【0100】 ガス流量 TEOS/H2O/NH3=150/100/10 sccm 圧力 1330 Pa (10Torr) 温度 150 ℃ RF 350 W このようなTEOSと無機塩基との混合比を設定するこ
とにより中層絶縁膜25の膜質が低下することは防止さ
れるので中層間絶縁膜25の膜質を向上することができ
る。
Gas flow rate TEOS / H 2 O / NH 3 = 150/100/10 sccm Pressure 1330 Pa (10 Torr) Temperature 150 ° C. RF 350 W Intermediate layer insulation by setting such a mixing ratio of TEOS and inorganic base Since the deterioration of the film quality of the film 25 is prevented, the film quality of the intermediate interlayer insulating film 25 can be improved.

【0101】次いで、図4(d)に示したように必要な
膜厚にするように上層膜26を常法で形成し層間の平坦
化が完成する。
Then, as shown in FIG. 4D, the upper layer film 26 is formed by a conventional method so as to have a required film thickness, and the planarization between the layers is completed.

【0102】層間膜の形成にはテトラエトキシシランを
用いたが、絶縁膜の形成が可能である有機Si化合物に
適宜変更可能である例えばOMCTS(octa me
thyl cycletetra siloxan
e),TPOS(tetra propoxy sil
ane),TMCTS(tetra methyl c
yclo tetra siloxane)等でも可能
である。
Although tetraethoxysilane was used for forming the interlayer film, it can be appropriately changed to an organic Si compound capable of forming an insulating film, for example, OMCTS (octa me).
tyl cycletera siloxan
e), TPOS (tetra propoxy sil)
ane), TMCTS (tetra methyl c)
It is also possible to use y clo tetra siloxane) or the like.

【0103】本実施例では反応触媒として塩基性物質を
添加したが特に添加した系に限定されるものではない。
In this example, a basic substance was added as a reaction catalyst, but the system to which the basic substance is added is not particularly limited.

【0104】(実施例9)本実施例は、Al配線層間を
平坦化した場合である。特に実施例8に加えて無機塩基
を添加して形成した層間膜を、Al配線間隙にのみ残す
ためにエッチングプロセスを行ったものである。これに
より、常法により形成した層間絶縁膜に比べて膜質が若
干劣る層間膜をできるだけ除去することにより信頼性の
高い層間絶縁膜を形成したものである。本実施例におい
ては、上記実施例5と同様の膜構造であるため、図5を
用いて説明する。
(Embodiment 9) In this embodiment, the Al wiring layers are flattened. In particular, an etching process was performed in order to leave the interlayer film formed by adding an inorganic base in addition to Example 8 only in the Al wiring gap. As a result, an interlayer insulating film having a high reliability is formed by removing as much as possible the interlayer film whose film quality is slightly inferior to that of the interlayer insulating film formed by the conventional method. Since this embodiment has the same film structure as that of the above-mentioned embodiment 5, it will be described with reference to FIG.

【0105】先ず、図5(a)に示されたようにシリコ
ン等からなる半導体基板31上に酸化シリコン等からな
る層管絶縁膜32上にAl配線層33が形成した後、レ
ジストプロセスによりAl配線層33がエッチングによ
り加工してウェハを用意した。 次いで、実施例8と同
様図5(b)に示したように、下層絶縁膜34を形成し
た後、水と有機塩基性ガスを添加した以下の条件で上層
絶縁膜35を形成した。
First, as shown in FIG. 5A, an Al wiring layer 33 is formed on a laminated tube insulating film 32 made of silicon oxide or the like on a semiconductor substrate 31 made of silicon or the like, and then Al is formed by a resist process. The wiring layer 33 was processed by etching to prepare a wafer. Next, as in Example 8, as shown in FIG. 5B, after forming the lower insulating film 34, the upper insulating film 35 was formed under the following conditions in which water and an organic basic gas were added.

【0106】次に、常法によりエッチングを行うことに
より、図5(c)に示したように余分な中層絶縁膜35
除去しAl配線間隙に残した。
Next, etching is carried out by a conventional method to remove an extra middle layer insulating film 35 as shown in FIG.
It was removed and left in the Al wiring gap.

【0107】次いで、図5(D)に示したよう所定の膜
厚となるように上層絶縁膜36を常法により形成し、層
間の平坦化が完成する。
Next, as shown in FIG. 5D, an upper insulating film 36 is formed by a conventional method so as to have a predetermined film thickness, and the planarization between the layers is completed.

【0108】なお、上記した上,下層絶縁膜36,34
の成膜条件(常法)は以下に示す通りである。
The upper and lower insulating films 36 and 34 described above are used.
The film forming conditions (regular method) are as follows.

【0109】 ガス流量 TEOS/O2=350/350 sccm 圧力 1330Pa (10Torr) 温度 150 ℃ RF 350 W 本実施例では有機塩基としてメチルアミンを用いたが、
有機塩基であれば適宜変更可能である。例えばエチルア
ミン、イソプロピルアミン等が考えられる。
Gas flow rate TEOS / O 2 = 350/350 sccm Pressure 1330 Pa (10 Torr) Temperature 150 ° C. RF 350 W In this example, methylamine was used as the organic base.
The organic base can be changed as appropriate. For example, ethylamine, isopropylamine and the like can be considered.

【0110】特に、本実施例においては、中層絶縁膜3
5を酸化剤(水)と有機Si化合物ガス(TEOS)を
含む原料ガスで形成したことにより、セルフフロー形状
が得られる平坦な膜にすることができた。また、上,下
層絶縁膜36,34が常法で形成した膜質の良い膜であ
るため、中層絶縁膜の膜質を補うことができた。
In particular, in this embodiment, the intermediate insulating film 3
By forming 5 with a source gas containing an oxidizing agent (water) and an organic Si compound gas (TEOS), a flat film having a self-flow shape could be obtained. Moreover, since the upper and lower insulating films 36 and 34 are films formed by a conventional method and having good film quality, the film quality of the intermediate insulating film could be supplemented.

【0111】(実施例10)本実施例は、図7に示す成
膜装置を用いて実施したAl配線層間を平坦化した場合
である。図6に示したようにシリコン等からなる半導体
基板41上に酸化シリコン等からなる層間絶縁膜42及
びAl配線層23が形成されたウェハを用意した。そこ
で、以下の条件で表面をプラズマ処理した。
(Embodiment 10) This embodiment is a case where the Al wiring layers are flattened by using the film forming apparatus shown in FIG. As shown in FIG. 6, a wafer was prepared in which an interlayer insulating film 42 made of silicon oxide and an Al wiring layer 23 were formed on a semiconductor substrate 41 made of silicon or the like. Therefore, the surface was plasma-treated under the following conditions.

【0112】 ガス流量 N2=300 sccm 圧力 1330Pa (10Torr) 温度 150℃ RF 200W この際、このプラズマ処理により、基体の露出面に例え
ば、疎水面ができた。これを44で示す(以下同じ)。
次に、層間膜45を形成した。
Gas flow rate N 2 = 300 sccm Pressure 1330 Pa (10 Torr) Temperature 150 ° C. RF 200 W At this time, this plasma treatment formed, for example, a hydrophobic surface on the exposed surface of the substrate. This is indicated by 44 (the same applies hereinafter).
Next, the interlayer film 45 was formed.

【0113】層間絶縁膜45の形成は図7の装置を用い
て以下の条件で行った。
The interlayer insulating film 45 was formed using the apparatus shown in FIG. 7 under the following conditions.

【0114】 ガス流量 TEOS/H2O/NH3=150/100/10 sccm 圧力 1330Pa (10Torr) 温度 150℃ RF 350W ここで、予め、プラズマ処理を施しているので、下地に
依らず、セルフフロー形状が得られた。
Gas flow rate TEOS / H 2 O / NH 3 = 150/100/10 sccm Pressure 1330 Pa (10 Torr) Temperature 150 ° C. RF 350 W Here, since plasma treatment is performed in advance, self-flow does not depend on the substrate. The shape was obtained.

【0115】このようなTEOSと無機塩基との混合比
を設定することにより層間平坦化絶縁膜45の膜質が低
下することは防止されるので、層間絶縁膜45の膜質を
向上することができるとともに、平坦化膜が形成でき
る。
By setting such a mixing ratio of TEOS and the inorganic base, the deterioration of the film quality of the interlayer flattening insulating film 45 is prevented, so that the film quality of the interlayer insulating film 45 can be improved. A flattening film can be formed.

【0116】層間膜の形成にはテトラエトキシシランを
用いたが、絶縁膜形成が可能である有機シリコン化合物
に適宜変更可能である。
Although tetraethoxysilane was used for forming the interlayer film, it can be appropriately changed to an organic silicon compound capable of forming an insulating film.

【0117】本実施例では反応触媒として塩基性物質を
添加したが特に添加した系に限定されるものではない。
また、塩基系触媒もアンモニアに限られたものではな
い。例えば有機塩基としてメチルアミンやエチルアミ
ン、イソプロピルアミン等を用いることも考えられる。
In this example, a basic substance was added as a reaction catalyst, but the system to which the basic substance is added is not particularly limited.
Also, the base catalyst is not limited to ammonia. For example, it is possible to use methylamine, ethylamine, isopropylamine, or the like as the organic base.

【0118】(実施例11)本実施例もAl配線層間を
平坦化した場合である。本実施例では、RFパワーを間
欠的に供給したCVDに応用した。まず、実施例10と
同じように、基板表面を処理しておく。次に以下の条件
で層間膜を形成した。
(Embodiment 11) This embodiment is also a case where the Al wiring layers are flattened. In this embodiment, it is applied to CVD in which RF power is intermittently supplied. First, the substrate surface is treated in the same manner as in Example 10. Next, an interlayer film was formed under the following conditions.

【0119】 ガス流量 TEOS/H2O/NH3=150/100/10 sccm 圧力 1330Pa (10Torr) 温度 150℃ RF 350W RF on/off 10″on 5″off この場合も、予め、プラズマ処理を施しているので、下
地に依らず、セルフフロー形状が得られた。
Gas flow rate TEOS / H 2 O / NH 3 = 150/100/10 sccm Pressure 1330 Pa (10 Torr) Temperature 150 ° C. RF 350 W RF on / off 10 ″ on 5 ″ off Also in this case, plasma treatment is performed in advance. Therefore, the self-flow shape was obtained regardless of the base.

【0120】(実施例12)本実施例もAl配線層間を
平坦化した場合である。本実施例はプラズマを用いない
LP−CVDに応用した。
(Embodiment 12) This embodiment is also a case where the Al wiring layers are flattened. This embodiment is applied to LP-CVD that does not use plasma.

【0121】まず、実施例10と同じように、基板表面
を処理しておく。次に以下の条件で層間膜を形成した。
First, the substrate surface is treated in the same manner as in the tenth embodiment. Next, an interlayer film was formed under the following conditions.

【0122】 ガス流量 TEOS/H2O/NH3=50/30/3 sccm 圧力 0.6Pa 温度 375℃ 予め、プラズマ処理を施しているので、下地に依らず、
セルフフロー形状が得られた。
Gas flow rate TEOS / H 2 O / NH 3 = 50/30/3 sccm Pressure 0.6 Pa Temperature 375 ° C. Since plasma treatment is performed in advance, regardless of the substrate,
A self-flow shape was obtained.

【0123】(実施例13)本実施例も、Al配線層間
を平坦化した場合である。本実施例もプラズマを用いな
い常圧CVDに応用した。
(Embodiment 13) This embodiment is also a case where the Al wiring layers are flattened. This embodiment is also applied to atmospheric pressure CVD that does not use plasma.

【0124】まず、実施例10と同じように、基板表面
を処理しておく。次に以下の条件で層間膜を形成した。
First, the substrate surface is treated in the same manner as in the tenth embodiment. Next, an interlayer film was formed under the following conditions.

【0125】 ガス流量 TEOS/H2O/NH3/He=300/200/20/100 sccm 圧力 常圧 温度 300℃ この場合も、予め、プラズマ処理を施しているので、下
地に依らず、セルフフロー形状が得られた。
Gas flow rate TEOS / H 2 O / NH 3 / He = 300/200/20/100 sccm Pressure normal pressure Temperature 300 ° C. In this case also, since plasma treatment is performed in advance, the self treatment is performed regardless of the substrate. A flow shape was obtained.

【0126】尚、実施例12,13では、特に図示しな
かったが、通常のLP−CVD及び常圧CVD装置を用
いることができる。
Although not shown in the drawings in Examples 12 and 13, ordinary LP-CVD and atmospheric pressure CVD equipment can be used.

【0127】(実施例14)本実施例は、図7に示す成
膜装置を用いて実施したAl配線層間を平坦化した場合
である。図6に示したようにシリコン等からなる半導体
基板41上に酸化シリコン等からなる層間絶縁膜42及
びAl配線層23が形成されたウェハを用意した。そこ
で、層間膜の形成に先立ち、以下の条件で表面に有機溶
剤を塗布した 。 有機溶剤 エタノール 使用器具 通常のスピナー 回転数 2000rpm 温度 室温 次に、層間膜45を形成した。
(Embodiment 14) This embodiment is a case where the Al wiring layers are flattened by using the film forming apparatus shown in FIG. As shown in FIG. 6, a wafer was prepared in which an interlayer insulating film 42 made of silicon oxide and an Al wiring layer 23 were formed on a semiconductor substrate 41 made of silicon or the like. Therefore, prior to the formation of the interlayer film, the surface was coated with an organic solvent under the following conditions. Organic solvent Ethanol Use tool Normal spinner Rotation speed 2000 rpm Temperature room temperature Next, the interlayer film 45 was formed.

【0128】層間絶縁膜45の形成は図7の装置を用い
て以下の条件で行った。
The interlayer insulating film 45 was formed using the apparatus shown in FIG. 7 under the following conditions.

【0129】 ガス流量 TEOS/H2O/NH3=150/100/10 sccm 圧力 1330Pa (10Torr) 温度 150℃ RF 350W ここで、予め、有機溶剤処理を施しているので、たとえ
ば基体表面が疎水性に変化しており、下地に依らず、セ
ルフフロー形状が得られた。
Gas flow rate TEOS / H 2 O / NH 3 = 150/100/10 sccm Pressure 1330 Pa (10 Torr) Temperature 150 ° C. RF 350 W Here, since the organic solvent treatment is performed in advance, for example, the substrate surface is hydrophobic. And the self-flow shape was obtained regardless of the substrate.

【0130】このようなTEOSと無機塩基との混合比
を設定することにより層間平坦化絶縁膜45の膜質が低
下することは防止されるので、層間絶縁膜45の膜質を
向上することができるとともに、平坦化膜が形成でき
る。
By setting such a mixing ratio of TEOS and the inorganic base, it is possible to prevent the film quality of the interlayer flattening insulating film 45 from being deteriorated, so that the film quality of the interlayer insulating film 45 can be improved. A flattening film can be formed.

【0131】層間膜の形成にはテトラエトキシシランを
用いたが、絶縁膜形成が可能である有機シリコン化合物
に適宜変更可能である。
Although tetraethoxysilane was used for forming the interlayer film, it can be appropriately changed to an organic silicon compound capable of forming an insulating film.

【0132】本実施例では反応触媒として塩基性物質を
添加したが特に添加した系に限定されるものではない。
また、塩基系触媒もアンモニアに限られたものではな
い。例えば有機塩基としてメチルアミンやエチルアミ
ン、イソプロピルアミン等を用いることも考えられる。
In this example, a basic substance was added as a reaction catalyst, but the system to which the basic substance is added is not particularly limited.
Also, the base catalyst is not limited to ammonia. For example, it is possible to use methylamine, ethylamine, isopropylamine, or the like as the organic base.

【0133】(実施例15)本実施例もAl配線層間を
平坦化した場合である。本実施例では、RFパワーを間
欠的に供給したCVDに応用した。まず、実施例14と
同じように、基板表面を有機溶剤処理しておく。次に以
下の条件で層間膜を形成した。
(Embodiment 15) This embodiment is also a case where the Al wiring layers are flattened. In this embodiment, it is applied to CVD in which RF power is intermittently supplied. First, as in Example 14, the surface of the substrate is treated with an organic solvent. Next, an interlayer film was formed under the following conditions.

【0134】 ガス流量 TEOS/H2O/NH3=150/100/10 sccm 圧力 1330Pa (10Torr) 温度 150℃ RF 350W ON/OFF比 1:1 (実施例16)本実施例も、Al配線層間を平坦化した
例である。本実施例はプラズマを用いない減圧CVDに
応用した。
Gas flow rate TEOS / H 2 O / NH 3 = 150/100/10 sccm Pressure 1330 Pa (10 Torr) Temperature 150 ° C. RF 350 W ON / OFF ratio 1: 1 (Example 16) Also in this example, Al wiring layers Is an example of flattening. This example was applied to low pressure CVD without using plasma.

【0135】まず、実施例14と同じように、基板表面
を処理しておく。次に以下の条件で層間膜を形成した。
First, the substrate surface is processed in the same manner as in the fourteenth embodiment. Next, an interlayer film was formed under the following conditions.

【0136】 ガス流量 TEOS/H2O/NH3=50/30/3 sccm 圧力 0.6Pa 温度 375℃ この場合も、予め、有機溶剤処理を施しているので、下
地に依らず、セルフフロー形状が得られた。
Gas flow rate TEOS / H 2 O / NH 3 = 50/30/3 sccm Pressure 0.6 Pa Temperature 375 ° C. In this case as well, since the organic solvent treatment is performed in advance, the self-flow shape does not depend on the substrate. was gotten.

【0137】(実施例17)本実施例も、Al配線層間
を平坦化した例である。本実施例もプラズマを用いない
常圧CVDに応用した。
(Embodiment 17) This embodiment is also an example in which the Al wiring layers are flattened. This embodiment is also applied to atmospheric pressure CVD that does not use plasma.

【0138】まず、実施例14と同じように、基板表面
を処理しておく。次に以下の条件で層間膜を形成した。
First, the substrate surface is treated in the same manner as in the fourteenth embodiment. Next, an interlayer film was formed under the following conditions.

【0139】 ガス流量 TEOS/H2O/NH3/He=300/200/20/100 sccm 圧力 常圧 温度 300℃ この場合も、予め、有機溶剤処理を施しているので、下
地に依らず、セルフフロー形状が得られた。
Gas flow rate TEOS / H 2 O / NH 3 / He = 300/200/20/100 sccm Pressure normal pressure Temperature 300 ° C. Also in this case, since the organic solvent treatment is performed in advance, regardless of the substrate, A self-flow shape was obtained.

【0140】(実施例18)本実施例もAl配線層間を
平坦化した例である。本実施例では有機溶剤雰囲気に被
処理基体を晒す方法を用いた。
(Embodiment 18) This embodiment is also an example in which the Al wiring layers are flattened. In this example, a method of exposing the substrate to be treated to an organic solvent atmosphere was used.

【0141】まず、層間膜を形成する前の被処理基体を
エタノール雰囲気に晒す方法は色々であるが、ここでは
通常の有機ドラフト中を100%エタノール雰囲気にし
て、その中に前記被処理基体を入れるという単純な方法
を用いた。この方法で基体表面を10分処理しておく。
First, there are various methods of exposing the substrate to be treated before forming the interlayer film to the ethanol atmosphere. Here, a normal organic draft is made into a 100% ethanol atmosphere, and the substrate to be treated is placed therein. The simple method of putting in was used. The surface of the substrate is treated for 10 minutes by this method.

【0142】次に以下の条件で層間膜を形成した。Next, an interlayer film was formed under the following conditions.

【0143】 ガス流量 TEOS/H2O/NH3=50/30/3 sccm 圧力 0.6Pa 温度 375℃ ここでも、予め、有機溶剤処理を施しているので、下地
に依らず、セルフフロー形状が得られた。
Gas flow rate TEOS / H 2 O / NH 3 = 50/30/3 sccm Pressure 0.6 Pa Temperature 375 ° C. Here again, since the organic solvent treatment is performed in advance, the self-flow shape does not depend on the substrate. Was obtained.

【0144】尚、実施例16,17では、特に図示しな
かったが、通常の減圧及び常圧CVD装置を用いること
ができる。
Although not shown in the drawings in Examples 16 and 17, ordinary reduced pressure and normal pressure CVD apparatus can be used.

【0145】以上、本発明の典型的な各実施例について
説明したが、本発明はこれらに限定されるものではな
く、構成の要旨に基づいて各種の変更が可能である。
The typical embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to these, and various modifications can be made based on the gist of the configuration.

【0146】[0146]

【発明の効果】この出願の請求項1〜7記載に係る発明
によれば、反応触媒を用いるにもかかわらずパーティク
ルの発生を防止して良好な成膜を可能にすると共に、加
水分解反応の速度に比べて脱水縮合反応の速度を著しく
向上して、分子量の高いセルフフロー形状の得られる平
坦化絶縁膜を備えることを可能となる。
According to the inventions according to claims 1 to 7 of the present application, in spite of using a reaction catalyst, generation of particles is prevented to enable a good film formation, and the hydrolysis reaction It is possible to significantly improve the dehydration condensation reaction speed as compared with the speed, and to provide a flattening insulating film having a high molecular weight and a self-flow shape.

【0147】また、この出願の請求項8〜12記載に係
る発明によれば、低水酸基濃度の良質な平坦化絶縁膜を
形成できる効果があり、膜質が良好となるに伴ない、熱
処理における収縮率の増加や吸湿性が大きくなるのを防
止する効果を奏する。また、有機Si化合物の脱水縮合
反応を円滑に進行させて、良好な層間絶縁膜の形成が可
能になる。
Further, according to the inventions according to claims 8 to 12 of this application, there is an effect that a good leveling insulating film having a low hydroxyl group concentration can be formed, and as the film quality becomes better, shrinkage in heat treatment This has the effect of preventing an increase in the rate and an increase in the hygroscopicity. In addition, the dehydration condensation reaction of the organic Si compound can be smoothly progressed, and a good interlayer insulating film can be formed.

【0148】さらに、この出願の請求項13〜15記載
に係る発明によれば、積層構造により層間の平坦化層を
形成し、脱離ガスを低減する効果を奏する。
Further, according to the inventions according to claims 13 to 15 of this application, the flattening layer between layers is formed by the laminated structure, and the effect of reducing the desorbed gas is exhibited.

【0149】また、この出願の請求項16記載に係る発
明によれば、有効シリコン化合物と酸化剤を用いて、と
りわけ平坦性と成膜を向上させるため、塩基性触媒を添
加した系で、下地によらず、安定に、セルフフロー形状
の得られる膜を形成することができる。従って、超LS
Iを信頼性の良いプロセスで歩留り良く製造することが
できる。
Further, according to the invention of claim 16 of this application, an effective silicon compound and an oxidizing agent are used, and in order to improve especially the flatness and the film formation, a system in which a basic catalyst is added is used. Irrespective of the above, a film having a self-flow shape can be stably formed. Therefore, super LS
I can be manufactured with a high yield in a reliable process.

【0150】さらに、有機シリコン化合物と酸化剤を用
いて、とりわけ平坦性と成膜を向上させるために、塩基
性触媒を添加した系で、下地によらず、安定にセルフフ
ロー形状の得られる膜を形成することができる。従っ
て、超LSIを信頼性の良いプロセスで歩留り良く製造
することができる。
Furthermore, a film in which a self-flow shape is stably obtained by using an organic silicon compound and an oxidizer, in which a basic catalyst is added in order to improve flatness and film formation, regardless of the underlying layer. Can be formed. Therefore, the VLSI can be manufactured with a high yield by a highly reliable process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1で用いたCVD装置の概略説
明図。
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a CVD apparatus used in Example 1 of the present invention.

【図2】本発明の実施例2で用いたCVD装置の概略説
明図。
FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of a CVD apparatus used in Example 2 of the present invention.

【図3】本発明の実施例3で用いたCVD装置の概略説
明図。
FIG. 3 is a schematic explanatory diagram of a CVD apparatus used in Example 3 of the present invention.

【図4】(a)〜(d)は本発明の実施例4の工程断面
図。
4A to 4D are process cross-sectional views of a fourth embodiment of the present invention.

【図5】(a)〜(d)は本発明の実施例5の工程断面
図。
5A to 5D are process sectional views of a fifth embodiment of the present invention.

【図6】(a)〜(d)は本発明の実施例10の工程断
面図。
6A to 6D are process cross-sectional views of Example 10 of the present invention.

【図7】従来のCVD装置の概略説明図。FIG. 7 is a schematic explanatory view of a conventional CVD apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…反応室 12…導入管 12a…二重管 15…ウェハ 18,18a,18b…ガス導入リング 24…下層絶縁膜 25…中層絶縁膜 26…上層絶縁膜 44…疎水層 11 ... Reaction chamber 12 ... Introduction pipe 12a ... Double pipe 15 ... Wafer 18, 18a, 18b ... Gas introduction ring 24 ... Lower insulating film 25 ... Middle insulating film 26 ... Upper insulating film 44 ... Hydrophobic layer

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年8月12日[Submission date] August 12, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図6[Name of item to be corrected] Figure 6

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図6】本発明の実施例10の一工程断面図。FIG. 6 is a process sectional view of a tenth embodiment of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/90 P 7514−4M M 7514−4M ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 21/90 P 7514-4M M 7514-4M

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原料ガスと反応触媒ガスとを反応室に導
入して膜を化学気相成長法で形成する成膜方法におい
て、 該原料ガスのうち少なくとも1種類のガスを、該反応触
媒ガスのガス供給口とは別のガス供給口から該反応室に
導入することを特徴とする成膜方法。
1. A film forming method for forming a film by a chemical vapor deposition method by introducing a source gas and a reaction catalyst gas into a reaction chamber, wherein at least one kind of the source gas is used as the reaction catalyst gas. The film forming method, wherein the gas is introduced into the reaction chamber through a gas supply port different from the gas supply port.
【請求項2】 上記原料ガスは少なくとも有機シリコン
化合物を含む請求項1記載に係る成膜方法。
2. The film forming method according to claim 1, wherein the source gas contains at least an organic silicon compound.
【請求項3】 上記反応触媒は塩基性の反応触媒である
請求項1又は請求項2記載に係る成膜方法。
3. The film forming method according to claim 1, wherein the reaction catalyst is a basic reaction catalyst.
【請求項4】 原料ガスと反応触媒ガスとを反応室内へ
導入して化学気相成長法による膜形成を行う成膜装置に
おいて、 該反応室が複数のガス供給口を有し、該原料ガスのうち
少なくとも1種類のガスを該反応触媒ガスのガス供給口
とは別のガス供給口から該反応室へ導入することを特徴
とする成膜装置。
4. A film forming apparatus for introducing a raw material gas and a reaction catalyst gas into a reaction chamber to form a film by a chemical vapor deposition method, wherein the reaction chamber has a plurality of gas supply ports. At least one kind of gas is introduced into the reaction chamber from a gas supply port different from the gas supply port of the reaction catalyst gas.
【請求項5】 上記原料ガスは少なくとも有機シリコン
化合物を含む請求項4記載に係る成膜装置。
5. The film forming apparatus according to claim 4, wherein the source gas contains at least an organic silicon compound.
【請求項6】 上記反応触媒は塩基性の反応触媒である
請求項4又は請求項5記載に係る成膜装置。
6. The film forming apparatus according to claim 4, wherein the reaction catalyst is a basic reaction catalyst.
【請求項7】 原料ガスと反応触媒ガスとを反応室へ導
入して半導体基板上に層間絶縁膜を化学気相成長法によ
り形成させる工程を備える半導体装置の製造方法におい
て、 上記原料ガスのうち少なくとも1種類のガスを、該反応
触媒ガスのガス供給口とは別のガス供給口から該反応室
へ導入することを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises a step of introducing a source gas and a reaction catalyst gas into a reaction chamber to form an interlayer insulating film on a semiconductor substrate by a chemical vapor deposition method. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein at least one kind of gas is introduced into the reaction chamber through a gas supply port different from a gas supply port for the reaction catalyst gas.
【請求項8】 有機シリコン化合物ガス,水及び塩基性
の反応触媒とを少なくとも含む導入ガスを用いて化学気
相成長法を行い、半導体基板上に層間絶縁膜を形成する
工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. A step of forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate by performing a chemical vapor deposition method using an introduction gas containing at least an organic silicon compound gas, water and a basic reaction catalyst. And a method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項9】 上記塩基性の反応触媒はヒドラジン誘導
体である請求項8記載に係る半導体装置の製造方法。
9. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the basic reaction catalyst is a hydrazine derivative.
【請求項10】 上記水及び塩基性の反応触媒は該反応
触媒を該水に溶解させた水溶液である請求項8又は請求
項9記載に係る半導体装置の製造方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the water and the basic reaction catalyst are an aqueous solution in which the reaction catalyst is dissolved in the water.
【請求項11】 上記導入ガスに酸化性ガスを含む請求
項8〜請求項10記載のいずれかに係る半導体装置の製
造方法。
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the introduced gas contains an oxidizing gas.
【請求項12】 上記塩基性の反応触媒は少なくともア
ミノ基を持つ請求項8〜請求項11のいずれかに係る半
導体装置の製造方法。
12. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the basic reaction catalyst has at least an amino group.
【請求項13】 半導体基板上に、水を含まない原料ガ
スを用いて化学気相成長法によって下層絶縁膜を成膜
し、その後該下層絶縁膜の表面上に有機シリコン化合物
ガスと酸化剤とを含む原料ガスを用いて化学気相成長法
によって中層絶縁膜を成膜した後、該中層絶縁膜の表面
上に、水を含まない原料ガスを用いて化学気相成長法に
よって上層絶縁膜を形成する工程を備えることを特徴と
する半導体装置の製造方法。
13. A lower insulating film is formed on a semiconductor substrate by a chemical vapor deposition method using a raw material gas containing no water, and then an organic silicon compound gas and an oxidant are formed on the surface of the lower insulating film. After forming the middle-layer insulating film by a chemical vapor deposition method using a source gas containing water, an upper insulating film is formed on the surface of the middle-layer insulating film by a chemical vapor deposition method using a source gas containing no water. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming.
【請求項14】 上記酸化剤は水である請求項13記載
に係る半導体装置の製造方法。
14. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein the oxidizing agent is water.
【請求項15】 上記中間層絶縁膜の原料ガスが塩基性
の反応触媒を含む請求項13又は請求項14記載に係る
半導体装置の製造方法。
15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein the source gas of the intermediate insulating film contains a basic reaction catalyst.
【請求項16】 半導体基板上に、化学気相成長法によ
って成膜する方法において、上記半導体基板上に、有機
シリコン化合物と酸化剤を用いて少なくとも1回以上の
成膜を行う際に、前記成膜に先立ち、予め、被処理体表
面にプラズマ処理しておくことを特徴とする成膜方法。
16. A method for forming a film on a semiconductor substrate by a chemical vapor deposition method, wherein the film formation is performed on the semiconductor substrate at least once using an organic silicon compound and an oxidant. A film forming method characterized in that the surface of the object to be processed is subjected to plasma treatment prior to film formation.
【請求項17】 半導体基板上に、化学気相成長法によ
って成膜する方法において、上記半導体基板上に、有機
シリコン化合物と酸化剤を用いて少なくとも1回以上の
成膜を行う際に、前記成膜に先立ち、予め、被処理体表
面に有機溶剤を塗布する工程を少なくとも含むことを特
徴とする成膜方法。
17. A method of forming a film on a semiconductor substrate by a chemical vapor deposition method, wherein the film formation is performed on the semiconductor substrate at least once using an organic silicon compound and an oxidizing agent. A film forming method comprising at least a step of applying an organic solvent to the surface of the object to be processed in advance prior to the film formation.
【請求項18】 上記酸化剤は少なくともH2Oを用い
る請求項16又は17記載の成膜方法。
18. The film forming method according to claim 16, wherein at least H 2 O is used as the oxidizing agent.
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