JPH0729902A - 絶縁膜の形成方法 - Google Patents

絶縁膜の形成方法

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JPH0729902A
JPH0729902A JP17505693A JP17505693A JPH0729902A JP H0729902 A JPH0729902 A JP H0729902A JP 17505693 A JP17505693 A JP 17505693A JP 17505693 A JP17505693 A JP 17505693A JP H0729902 A JPH0729902 A JP H0729902A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating film
wafer
film
intermittently
forming
Prior art date
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Pending
Application number
JP17505693A
Other languages
English (en)
Inventor
Masakazu Muroyama
雅和 室山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 流動性の高い膜質の絶縁膜を、成膜ガスに塩
基性ガスを含むCVD法で形成できる絶縁膜の形成方法
を提供する。 【構成】 段差を有する半導体基板上に、RF出力を間
欠的に電極に印加しプラズマを発生させながらTEOS
/H2O/NH3系ガスでCVDを行う。これにより、活
性種の非励起時間が確保され、成膜中に流動性を有する
絶縁膜が得られ、膜質の良い平坦化絶縁膜の形成が達成
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、絶縁膜の形成方法に
関する。この発明は、例えば高度に微細化高集積化した
メモリ素子等の半導体集積回路等の製造分野に利用する
ことができる。
【0002】
【従来の技術及びこの発明が解決使用とする課題】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
要因になる場合がある。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
せる為である。このためAl配線の段差被覆性の大幅な
改善が出来ない現在、層間絶縁膜の平坦性を向上させる
必要がある。
【0003】これまでに、下表1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隔に於ける層間膜での
“す”の発生により配線間における接続不良等が重要な
問題になっている。
【0004】
【表1】
【0005】そこで、この問題を改善する手段として水
を添加した有機シリコン化合物のプラズマ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、1993年
第38回応用物理学会関係連合講演会(P.632、2
9p−v−8、29p−v−9)に記載がある。
【0006】これに対してセルフフロー形状を維持し、
膜中の有機成分を除去する手法として有機成分を含まず
さらにフロー形状が得られる分子量の高い反応生成物を
ウェ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反応の速度を著しく向上できる
触媒としての塩基性ガスを添加する方法が提案されてい
る。
【0007】しかし、塩基性ガスの添加では脱水縮合反
応により有機成分が除去できるものの、脱水縮合反応に
よる流動性の低下が見られる。このため今後の高アスペ
クト比の溝埋め込みが必要となるため流動性の向上がさ
らに望まれる。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、少なくとも
塩基性ガス,水及び有機シリコン化合物を用いてプラズ
マCVD法によって基体表面に絶縁膜を形成する方法に
おいて、プラズマ励起手段としての交流出力又は直流出
力を間欠的に印加することを、解決手段としている。
【0009】
【作用】本出願の発明にかかる絶縁膜の形成方法は交流
及び直流を間欠的に印加することによりプラズマを間欠
的に発生させ、活性種の非励起時間を確保することで反
応中間体の流動を円滑に行うものである。これにより塩
基性触媒添加により低減した流動性が回復し膜質の良好
な層間絶縁膜の形成が可能になる。
【0010】また、本発明は通常用いている平行平板型
プラズマCVD装置を使用すればかかるプロセスは充分
に実現可能である。
【0011】
【実施例】以下に本発明の具体的実施例について説明す
る。ここで、実際の絶縁膜形成プロセスの説明に先立ち
本発明を実施するために使用した平行平板型CVD装置
について図4を参照しながら説明する。
【0012】図中11は反応容器であり、この反応容器
11の上部には有機金属化合物(例えばTEOS)と酸
化剤である酸素ガスなどを矢印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。反応容器11には
導入したガスを高い面内均一性を確保出来るように均一
にガスを分散出来る分散板13及びシャワーヘッド14
が設けられている。更に、反応容器11の内部には、被
処理基板であるウェハ15を載置するウェハ載置台16
が設けられている。また、ウェハ15を所定の温度に保
つためのヒータ17が埋設されている。
【0013】次に、反応容器11を用いたプラズマCV
D法について実際のプロセス例について説明する。
【0014】(実施例1)本実施例は半導体回路製造の
際に段差を有する基体上に平坦化絶縁膜を形成して半導
体装置を得る場合にこの発明を適用したものである。す
なわち、本実施例はH2O−TEOSプラズマCVD方
法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が可能な塩基性触媒としてアンモニ
アを添加し、しかも反応生成物のウェハ上での流動を円
滑に進行させるためにRF出力を間欠的に印加したもの
である。RF出力を間欠的に印加する方法としては、R
F発信機にパルス発生器を接続しパルス発生器に同期さ
せることでRF出力を間欠的に電極に印加しプラズマを
発生させたものである。
【0015】本実施例においては図1(A)に示したよ
うに、シリコン等からなる半導体基板21上に酸化シリ
コン等からなる層間絶縁膜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1(B)に示した
ように常法により層間膜24を形成した。層間膜24は
次工程での塩基性ガス(塩基性触媒)添加によるプラズ
マCVDの膜質を補う目的で形成した。
【0016】次いで図1(C)に示したよう層間絶縁膜
25を以下の条件で行った。
【0017】ガス流量:TEOS/H2O/NH3=50
0/100/10[sccm] 圧力 : 1330 [Pa] Temp: 100 [℃] RF : 350 [W] Duty Ratio=0.1 (但しRF出力の印加割合についてはDuty Rat
io=Te/Tall Te;実際のRF印加時間,T
all;全時間として全時間に対する実際のRF印加時
間によりDuty比として定義した。)次いで図1
(D)に示したように、必要な膜厚にするように層間膜
26を層間膜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。又、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
金属アルコキシドに適宜変更可能である。例えば、OM
CTS(octa methyl cyclo tet
ra siloxane),TPOS(tetrapr
opoxy silane),TMCTS(tetra
methyl cyclo tetra silox
ane)等でも可能である。
【0018】(実施例2)本実施例も半導体回路製造の
際に段差を有する基体上に平坦化絶縁膜を形成して半導
体装置を得る場合にこの発明を適用したものである。す
なわち、本発明はH2O−TEOSプラズマCVD方法
において分子量の高いTEOSの反応生成物をウェハ表
面に形成することが可能な塩基性触媒としてメチルアミ
ンを添加し、しかも反応生成物のウェハ上での流量を円
滑に進行させるために直流電圧を間欠的に印加する方法
として、直流電源にパルス発生器を接続しパルス発生器
に同期させることで直流電圧を間欠的に電極の印加にプ
ラズマを発生させたものである。
【0019】本実施例においては図2(A)に示したよ
うにシリコン等からなる半導体基板31上に酸化シリコ
ン等からなる層間絶縁膜32及びAl配線層33が形成
されたウェハを用意した。次いで図2(B)に示したよ
うに、常法により層間膜34を形成した。層間膜34は
次工程での塩基性ガス添加によるプラズマCVDの膜質
を補う目的で形成した。
【0020】次いで図2(C)に示したように、層間絶
縁膜35を以下の条件で行った。
【0021】ガス流量:TEOS/H2O/CH3NH2
=500/100/100[sccm] 圧力 : 1330 [Pa] Temp: 100 [℃] DC : 350 [W] Duty Ratio=0.2 (但しDC出力の印加割合についてはDuty Rat
io=Te/Tall Te;実際のRF印加時間,T
all;全時間として全時間に対する実際のDC印加時
間によりDuty比として定義した。) 次いで図2
(D)に示したように、必要な膜厚にするように層間膜
36を層間膜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。
【0022】(実施例3)本実施例も半導体回路製造の
際に段差を有する基体上に平坦化絶縁膜を形成して半導
体装置を得る場合にこの発明を適用したものである。す
なわち、本発明はH2O−TEOSプラズマCVD方法
において分子量の高いTEOSの反応生成物をウェハ表
面に形成することが可能な塩基性触媒としてメチルアミ
ンを添加し、しかも反応生成物のウェハ上での流量を円
滑に進行させるためにRF出力を上下に電極に間欠的に
印加したものである。RF出力を間欠的に印加する方法
としてはRF発信機にパルス発生器を接続し、パルス発
生器に同期させることでRF出力を間欠的に上下の電極
に印加しプラズマを発生させたものである。
【0023】本実施例においては図3(A)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43が形成
されたウェハを用意した。次いで図3(B)に示したよ
うに常法により層間膜44を形成した。層間膜44は次
工程での塩基性ガス添加によるプラズマCVDの膜質を
補う目的で形成した。
【0024】次いで図3(C)に示しように、層間絶縁
膜45を以下の条件で行った。
【0025】ガス流量:TEOS/H2O/NH2=50
0/100/100[sccm] 圧力 : 1330 [Pa] Temp: 100 [℃] RF : 350 [W] Duty Ratio=0.1〜0.5 (但しRF出力の印加割合についてはDuty Rat
io=Te/Tall Te;実際のRF印加時間,T
all;全時間として全時間に対する実際のDC印加時
間によりDuty比として定義した。) 次いで図3
(D)に示したように、必要な膜厚にするように層間膜
46を層間膜44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。本実施例では上下の電極に印加
したRFの周波数は16.56MHzとしたが、特に上
下の電極に印加するRFの周波数を同一または同期する
必要はなく適宜変更可能である。
【0026】尚、本発明は当然のことながら上記実施例
に限定されるものではなく本発明の主旨を逸脱しない範
囲内で構造、条件等は適宜変更可能である。
【0027】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、塩基性触媒添加より低減した流動性が、出
力の間欠的な印加により回復し、膜質の良好な平坦化絶
縁膜が形成できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)〜(D)はこの発明の実施例1の工程断
面図。
【図2】(A)〜(D)は実施例2の工程断面図。
【図3】(A)〜(D)は実施例3の工程断面図。
【図4】実施例で用いたCVD装置の説明図。
【符号の説明】
21…半導体基板 23…Al配線層 25…層間絶縁膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも塩基性ガス,水及び有機シリ
    コン化合物を用いてプラズマCVD法によって基体表面
    に絶縁膜を形成する方法において、 プラズマ励起手段としての交流出力又は直流出力を間欠
    的に印加することを特徴とする絶縁膜の形成方法。
JP17505693A 1993-07-15 1993-07-15 絶縁膜の形成方法 Pending JPH0729902A (ja)

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JP17505693A JPH0729902A (ja) 1993-07-15 1993-07-15 絶縁膜の形成方法

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5763018A (en) * 1995-06-20 1998-06-09 Sony Corporation Method for forming dielectric layer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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