JPH06302593A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH06302593A
JPH06302593A JP8989193A JP8989193A JPH06302593A JP H06302593 A JPH06302593 A JP H06302593A JP 8989193 A JP8989193 A JP 8989193A JP 8989193 A JP8989193 A JP 8989193A JP H06302593 A JPH06302593 A JP H06302593A
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JP
Japan
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insulating film
gas
wiring pattern
interlayer insulating
semiconductor device
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Pending
Application number
JP8989193A
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English (en)
Inventor
Takashi Usami
隆志 宇佐見
正樹 ▲吉▼丸
Masaki Yoshimaru
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、半導体装置における主として層間
絶縁膜の形成方法に関するもので、その絶縁膜の段差被
覆性(ステップカバレッジ)と誘電率の向上を図ること
を目的とする。 【構成】 本発明は、配線パターン2上に層間絶縁膜3
を形成する方法として、フッ素(F)原子を含むエッチ
ングガスを使用して、プラズマ化学気相成長法により、
SiOx y なる組成の絶縁膜3を形成するようにした
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の製造方
法のなかでも、主として配線パターンの上に形成する層
間絶縁膜の形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】前述した層間絶縁膜の従来の形成方法を
図2に示した断面模式図を参照して以下に説明する。
【0003】公知の技術であるが、まず、半導体基板
(以下、単に基板と称す)1上に、例えばポリシリコ
ン、アルミニューム合金、高融点金属などをCVD(化
学気相成長)法、スパッタ法などで形成し、周知のホト
リソグラフィ・エッチング技術でパターニングすること
により配線パターン2を形成し、その上全面に絶縁膜3
としてSiO2 (シリコン酸化膜)を後述する方法で形
成する。前記配線パターンは通常その断面がほぼ矩形状
であり、基板1上に凸状に形成されているので、その形
状に応じて前記層間絶縁膜3も凹凸状に形成される。つ
まり段差のある形状となる。
【0004】以上述べた方法で層間絶縁膜3は形成され
るのであるが、その絶縁膜3の形成にあたっては、Si
4 /N2 O系やTEOS(テトラエトキシシラン)/
2系などのエッチングガス(通常このようなガスはエ
ッチングに主として用いられるのでエッチングガスと称
している)を用い、プラズマ化学気相成長法(以下、P
ECVD法と称す)によってSiO2 膜(PECVD―
SiO2 )を形成する。通常行なわれている従来例の前
記形成条件としては、電源周波数13.56MHzの平
行平板型PECVD装置を用い、以下のような条件で行
なわれている。
【0005】(1)TEOS/O2 系ガスの場合 TEOSガス流量:400cc/min、O2 ガス流
量:400cc/min、温度:350℃、圧力:10
Torr、RF(Radio Freqency)パワー:2W/cm
2 、電極間距離:5mm、 (2)SiH4 /N2 O系ガスの場合 SiH4 ガス流量:70cc/min、H2 Oガス流
量:1500cc/min、温度:350℃、圧力:3
Torr、RFパワー:1W/cm2 :電極間距離:1
0mm。
【0006】図2は、段差(高さ)600nmの配線パ
ターン2上に層間絶縁膜3を500nmの厚さ形成した
ときの断面模式図であり、図2(a)がTEOS/O2
系ガス、(b)がSiH2 /N2 O系ガスで形成したも
のである。(a)と(b)とでは、後述するように層間
絶縁膜3の凹凸形状の側壁面のテーパ角度θが異なって
いる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た方法で形成した絶縁膜は以下のような問題点がある。 (1)段差被覆性(ステップカバレッジ)が十分でな
く、特に配線パターンの間隔が狭くなるほど、その間を
完全に埋め込むことが困難となり、図2に示すように配
線パターン間に空孔いわゆるボイド4が発生する。
【0008】図2(a)のTEOS/O2 系ガスの場合
は、配線パターン2の側壁面が基板1の表面(水平面)
に対しほぼ垂直(90°)の場合、層間絶縁膜3の側壁
面の基板1表面に対する内角の角度(テーパ角度)θも
ほぼ90°前後となる。また、図2(b)のSiH2
2 O系ガスの場合は、前記テーパ角度は90°を越え
110°近くなる。即ち、ステップカバレッジが良いと
は言い難い。
【0009】(2)絶縁膜の比誘電率が3.9〜5.0
と高く、配線容量が増大し、半導体装置として使用する
場合の電気回路としての駆動条件の向上が図れない。
【0010】従って、高信頼性、高性能の半導体装置を
実現するに不十分であった。
【0011】この発明は、以上述べた問題点を除去する
ために、フッ素(F)原子を含むエッチングガスを使用
して、PECVD法にてF原子を含む組成(SiOx
y )の絶縁膜を形成することにより、絶縁膜の被覆性と
誘電率の向上を図ることを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため、本発明は、層間絶縁膜に代表される絶縁膜の形成
にあたって、F原子を含むエッチングガスを導入してP
ECVD法により、SiOx y なる組成の絶縁膜を形
成するようにしたものである。
【0013】
【作用】前述したように、本発明は絶縁膜の形成の際、
F原子を含むエッチングガスを使用して、OECVD法
で形成するようにしたので、電気陰性度が高いF原子の
作用と考えられる効果で、ステップカバレッジ即ち段差
被覆性が向上し、かつ誘電率も低くなる。
【0014】
【実施例】図1に、本発明の実施例により製作した層間
絶縁膜を中心とした形状の断面を模式的に示し、以下に
説明する。なお、従来例と同じ部分には図2と同じ符号
を付してあり、基板1上に配線パターン2を形成し、そ
の上に層間絶縁膜3を形成する手順は従来と同じである
ので、その説明は割愛する。従って、以下に述べる実施
例の説明は、本発明の主眼である層間絶縁膜3の形成条
件を中心に行なうものである。
【0015】まず、(1)項としてTEOS/O2 系ガ
スの場合の形成条件を述べる。なお、(2)項のSiH
2 /N2 O系の場合もともに製造装置は、従来同様、電
源周波数:13.56NHzの平行平板型PECVD装
置である。
【0016】(1)TEOS/O2 系ガスの場合 TEOSガス流量:400cc/min、O2 ガス流
量:400cc/min、温度:350℃、圧力:10
Torr、RF(Radio Freqency)パワー:2W/cm
2 、電極間距離:5mmの従来同様の条件のもとに、以
下のようなF原子を含むガスを添加(前記ガスに混合し
て前記製造装置内に導入することを言う)する。3例あ
げる。
【0017】(a)前記ガスにC2 6 ガスを流量50
〜500cc/minで添加 (b)前記ガスにCF4 ガスを流量50〜500cc/
minで添加する。
【0018】(c)前記ガスにNF3 ガスを流量50〜
500cc/minで添加する。
【0019】(2)SiH2 /N2 O系ガスの場合 SiH4 ガス流量:70cc/min、N2 Oガス流
量:1500cc/min、温度:350℃、圧力:3
Torr、RFパワー:1W/cm2 :電極間距離:1
0mmの従来同様の条件のもとに、以下のようなF原子
を含むガスを添加する。これも3例あげる。
【0020】(a)前記ガスにC2 6 ガスを流量50
〜500cc/minで添加する。
【0021】(b)前記ガスにCF4 ガスを流量50〜
500cc/minで添加する。
【0022】(c)前記ガスにNF3 ガスを流量50〜
500cc/minで添加する。
【0023】本実施例は、以上述べたような条件で絶縁
膜3を形成するのであるが、添加するガスは前述したガ
スに限るものではなく、F原子を含むガスであればどん
なガスでも問題ない。そのようなガスとして、例えば、
CF4 、CHF3 、CBrF、CClF3 、CH
2 2 、C2 6 、C3 8 、F2 、NF3 、HF、S
iF4 などがあげられる。
【0024】また、前述した条件もこれに限られるもの
ではなく、PECVD法の種類やその製造装置の反応室
の形状などに合わせて前述以外の種々の条件で、本実施
例と同様の絶縁膜を形成できることは言うまでもない。
【0025】前述した方法で形成した絶縁膜3は、従来
例で述べた方法で形成された絶縁膜(PECVD−Si
2 )に比較して、段差被覆性が良好となり、かつ、誘
電率が低くなる。これは、理論として確定されてない
が、F原子は周知のように電気陰性度(電子の引っ張り
易さの度合)が非常に高いので、これを混ぜると酸化膜
(SiO2 )の分極が変化(小さくなる)して前記効果
が生じるものと考えられる。以下に本実施例における改
善効果の各数値を説明しておく。
【0026】なお、本実施例で形成した絶縁膜3の組成
をXPS(X線光電子分光法)で調べたところ、SiO
x y であったので、以下、この絶縁膜3をPECVD
−SiOF(あるいは単にSiOF)と表示する。
【0027】図1は、前述したTEOS/O2 系ガスの
場合において、C2 2 ガスを200cc/min添加
する条件で形成したものであり、従来例と比較し易くす
るため、配線パターン2の高さ(段差)600nm、層
間絶縁膜(SiOF)3の厚さ500nmと従来同様の
厚さに形成したものである。
【0028】この実施例では、図1に示すように、前述
した層間絶縁膜3のテーパ角度θは70〜80°となっ
ており、従来例の90°前後〜110°に対し、はるか
に段差がゆるくなっている。即ち、段差被覆性(ステッ
プカバレッジ)がよくなっている。前述した本実施例の
方法によれば、前述した理由により、層間絶縁膜3のテ
ーパ角度θは、配線パターン2の側壁面の基板1表面に
対する角度(これもテーパ角度と言ってよい)より必ず
小さくなる。つまり、配線パターン2の側壁の傾きよ
り、より傾斜がゆるくなる。即ち、ステップカバレッジ
がよくなる。
【0029】また、配線パターン2の間隙(本実施例で
は間隔0.5μm以下)には、従来例のようなボイド
(図2の4)は発生せず、配線パターン2の間隙は完全
に層間絶縁膜(SIOF)3で埋め込まれている。
【0030】さらに、比誘電率も本実施例では、3.0
〜3.8となり、従来例の3.9〜5.0に比べ非常に
低下させることができた。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、絶縁膜
の形成方法として、F原子を含むエッチングガスを使用
し、PECVD法で形成し、組成がSIOx y となる
絶縁膜を形成するようにしたので、前述したように段差
被覆性が向上するとともに、ボイドの発生も低減され、
かつ、誘電率も低くなり、電気回路としての駆動力が向
上が図られ、高信頼性、高性能の半導体装置を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の断面模式図
【図2】従来例の断面模式図
【符号の説明】
1 基板 2 配線パターン 3 層間絶縁膜 4 ボイド

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に絶縁膜を形成する方法と
    して、フッ素原子を含むエッチングガスを用いて、プラ
    ズマ化学気相成長法により行ない、組成がSiOx y
    となる絶縁膜を形成することを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  2. 【請求項2】 前記絶縁膜が、その下層に配線パターン
    がある層間絶縁膜であって、前記配線パターンの形状に
    応じて形成された凹凸形状の前記層間絶縁膜の側壁面の
    前記基板表面に対する内角の角度(テーパ角度)が、前
    記配線パターンの側壁綿の前記基板表面に対する内角の
    角度より小さくなるよう形成することを特徴とする請求
    項1記載の半導体装置の製造方法。
JP8989193A 1993-04-16 1993-04-16 半導体装置の製造方法 Pending JPH06302593A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08153784A (ja) * 1994-11-28 1996-06-11 Nec Corp 半導体装置の製造方法
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