JPH08181209A - 半導体装置の製造方法および半導体製造装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法および半導体製造装置

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JPH08181209A
JPH08181209A JP32294594A JP32294594A JPH08181209A JP H08181209 A JPH08181209 A JP H08181209A JP 32294594 A JP32294594 A JP 32294594A JP 32294594 A JP32294594 A JP 32294594A JP H08181209 A JPH08181209 A JP H08181209A
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JP
Japan
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film
reflow
manufacturing
insulating film
semiconductor substrate
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JP32294594A
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English (en)
Inventor
Akira Ishiguro
陽 石黒
Takeshi Sunada
武 砂田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】リフロー絶縁膜形成技術を採用して半導体基板
上に得られるリフロー絶縁膜の表面の平坦性を向上さ
せ、クラック耐性を向上させ得る半導体装置の製造方法
を提供する。 【構成】半導体装置の製造時の多層配線工程に際して、
半導体基板20上に下層配線22を形成する工程と、減
圧CVD装置の反応室11内に下層配線形成後の半導体
基板を配置し、反応室内にSiH4 ガスを連続的に供給
すると共にH22 を間欠的に供給して互いに反応さ
せ、半導体基板上にリフロー形状を有するリフローSi
2 膜23を形成するリフロー膜形成工程とを具備する
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
および半導体製造装置に係り、特に多層配線構造を有す
る半導体装置の層間絶縁膜の形成方法および層間絶縁膜
形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の集積度が増大するのにつれ
て、基板上に配線材料を多層にわたって形成する、いわ
ゆる多層配線化が進んでおり、このような多層配線構造
を有する半導体装置の製造工程が複雑化、長工程化して
きている。
【0003】特に、多層配線の形成工程が半導体装置の
製造価格に占める割合は大きく、半導体装置のコストダ
ウンを図る上で多層配線工程の低減化の要求が高まって
きている。
【0004】ここで、従来の多層配線の形成工程につい
て説明する。まず、半導体基板上の絶縁膜上に下層配線
用の第1の配線材料を堆積後、下層配線のパターニング
を行う。
【0005】次に、上記下層配線上に第1の絶縁膜を形
成すると共に下層配線相互間に絶縁膜を埋め込む。この
時点では、前記下層配線のパターンなどに依存して第1
の絶縁膜の表面に段差が存在し、このままでは、この後
の上層配線用の第2の配線材料の堆積時および上層配線
のパターニング時に悪影響を及ぼし、上層配線の段切れ
による断線、短絡などの重大な欠陥をもたらすおそれが
ある。
【0006】そこで、通常は、前記第1の絶縁膜上に第
2の配線材料を堆積する前に、第2の配線材料の下地と
なる第1の絶縁膜の表面をレジストエッチバックにより
平坦化して段差を緩和した後、その上に第2の絶縁膜を
形成している。
【0007】上記したような第1の絶縁膜と第2の絶縁
膜とが積層された従来の層間絶縁膜の形成工程は、1回
目の成膜→平坦化→2回目の成膜と工程数が多く、前記
したような多層配線工程の低減化の要求に対する大きな
障害となっている。
【0008】また、上記したような第1の絶縁膜の表面
を平坦化する方法の代わりに、第1の絶縁膜上に絶縁材
料であるスピン・オン・グラス(Spin on Glass ;SO
G)膜を形成することにより、上層配線材料の下地の段
差を緩和する方法も知られている。
【0009】しかし、この方法は、SOG膜の形成(焼
成)に際して多数回の熱処理工程が必要であり、上層配
線の信頼性を確保するためにSOG膜の不要部分をレジ
ストエッチバックにより除去する必要があり、結果的に
工程数が多く、やはり、前記したような多層配線工程の
低減化の要求に対して十分には応えることができない。
【0010】ところで、最近、前記したような多層配線
工程の低減化の要求に応える技術の1つとして、層間絶
縁膜の形成に際して、図3に示すように、SiH4 ガス
と酸化剤であるH22 (過酸化水素水)とを低温(例
えば0℃程度)・真空中で反応させることにより、半導
体基板30上の絶縁膜31上の下層配線32上に自己流
動型(リフロー)のSiO2 膜(以下、リフローSiO
2 膜という)33を形成する方法が注目されている。
【0011】この方法は、下層配線32の配線相互間の
絶縁膜の埋め込みと絶縁膜表面の平坦化を同時に達成で
き、1回の成膜で平坦化までの工程を終了するので、多
層配線工程の低減化を実現できる。
【0012】しかし、上記したようなリフローSiO2
膜33の形成方法は、SiO2 膜33の堆積中はSiH
4 ガスと液体ソースであるH22 を連続的に一定の流
量で供給している。これにより、SiO2 膜33の堆積
中は、SiH4 ガスとH22 との反応を用いた場合の
特徴であるリフローが十分に行わないうちにSiO2
33が順次堆積されてしまうので、表面の平坦性の低い
SiO2 膜33が形成されてしまう。
【0013】また、上記したようなリフローSiO2
33の形成方法は、その反応形態から明らかなように、
SiO2 膜33の成膜中に水分(H2 O)が発生し、S
iO2 膜33中に多量の水分が含まれ、この膜中水分は
成膜後の高温熱処理工程においてSiO2 膜33の割れ
(クラック)が発生する原因になるので、成膜後にアニ
ールやプリベークなどの処理が必要である。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
多層配線工程中の層間絶縁膜形成工程にリフロー絶縁膜
形成技術を採用した場合に得られるリフローSiO2
は、その表面の平坦性が低く、膜中水分に起因するクラ
ック発生を抑制するために成膜後にアニールやプリベー
クなどの処理が必要になるという問題があった。
【0015】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、半導体装置の多層配線工程中の層間絶縁膜形
成工程にリフロー絶縁膜形成技術を採用した場合に得ら
れるリフローSiO2 膜の表面の平坦性を向上させ、ク
ラック耐性を向上させ得る半導体装置の製造方法を提供
することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基板上に下層配線を形成する工程と、
減圧気相成長装置の反応室内に下層配線形成後の半導体
基板を配置し、上記反応室内にSiH4 ガスを連続的に
供給すると共にH22 を間欠的に供給して互いに反応
させ、前記半導体基板上にリフロー形状を有するリフロ
ーSiO2 膜を形成するリフロー膜形成工程とを具備す
ることを特徴とする。
【0017】
【作用】多層配線工程中の層間絶縁膜形成工程にリフロ
ー絶縁膜形成技術を採用し、リフローSiO2 膜の形成
に際して、減圧気相成長装置の反応室内に下層配線形成
後の半導体基板を配置し、上記反応室内にSiH4 ガス
を連続的に供給すると共にH22 を間欠的に供給し、
650Pa以下の真空中、−10℃以上+10℃以下の
温度範囲で互いに反応させ、半導体基板上にリフロー形
状を有するリフローSiO2 膜を形成する。
【0018】これにより、SiH4 ガスとH22 との
反応を用いた絶縁膜の堆積時の特徴であるリフローを十
分に行うと共に膜中水分を放出することが可能になるの
で、表面の平坦性が良く、膜質の良い層間絶縁膜を形成
することが可能になる。
【0019】従って、この後の上層配線材料の堆積時お
よび上層配線のパターニング時に悪影響を及ぼすことな
く、上層配線の段切れによる断線、短絡などの重大な欠
陥をもたらすおそれを防止でき、また、成膜後にアニー
ルやプリベークなどの処理が不要になる。
【0020】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1は、本発明の半導体装置の製造方法で
使用される減圧CVD装置の構成の一例を概略的に示し
ている。
【0021】図1に示す減圧CVD(気相成長)装置
は、半導体基板を収容する減圧CVD用の反応室11
と、SiH4 ガス供給源12と、H22 供給源13
と、上記SiH4 ガス源12からのSiH4 ガスを前記
反応室11内に連続的に供給すると共に上記H22
給源13からのH22 を前記反応室11内に間欠的に
供給する供給制御装置14と、真空ポンプ15と、上記
真空ポンプ15を用いて前記反応室11内を所定の真空
状態に保つ真空制御装置16とを具備している。
【0022】図2は、本発明の半導体装置の製造方法に
係る多層配線工程中の層間絶縁膜形成工程にリフロー絶
縁膜形成技術を採用した場合にリフローSiO2 膜の堆
積とリフローが交互に繰り返される様子を示している。
【0023】以下、図1および図2を参照しながら、本
発明の半導体装置の製造方法に係る層間絶縁膜形成工程
にリフロー絶縁膜形成技術を採用した多層配線工程の一
例を説明する。
【0024】まず、半導体基板(通常、シリコンウエハ
ー)20上の絶縁膜21上に下層配線用の第1の配線材
料(例えばアルミニウム)を例えばスパッタ法により堆
積後、フォトリソグラフィ技術および反応性イオンエッ
チング(RIE)技術を用いて第1の配線材料のパター
ニングを行って下層配線22を形成する。
【0025】次に、上記下層配線22の配線間に絶縁膜
を埋め込むと共に下層配線上に絶縁膜を堆積することに
より層間絶縁膜を形成する。上記層間絶縁膜の形成工程
においては、減圧CVD装置の反応室11内の石英ボー
ト(図示せず)上に下層配線形成後の半導体基板20を
配置し、上記反応室内にSiH4 ガスを連続的に供給す
ると共にH22 を間欠的に供給し、650Pa以下の
真空中、−10℃以上+10℃以下の温度範囲内(例え
ば0℃)で互いに反応させることにより、半導体基板2
0上にリフロー形状を有するリフローSiO2 膜23を
得る。
【0026】この場合、前記H22 の供給/非供給を
リフローSiO2 膜23の成膜中に少なくとも3回(本
例では3回)繰り返すことが望ましい。また、前記H2
2 の供給期間をリフローSiO2 膜20の成膜期間中
の10〜90%とすることが望ましい。
【0027】次に、上記リフローSiO2 膜に直接に、
あるいは、別の層間絶縁膜を堆積した後に、スルーホー
ルあるいはビアホールのための開口を形成し、上層配線
用の第2の配線材料を堆積後、パターニングを行って上
層配線(図示せず)を形成する。
【0028】上記実施例によれば、多層配線工程中の層
間絶縁膜形成工程にリフロー絶縁膜形成技術を採用し、
リフローSiO2 膜23の形成に際してSiH4 ガスを
連続的に供給すると共にH22 を間欠的に供給する。
【0029】この場合、H22 が供給されている期間
はSiO2 膜23が堆積され、H22 の供給が停止さ
れている期間は堆積膜(SiO2 膜)23のリフローが
行われるので、リフローSiO2 膜23の表面の平坦性
が良くなる。
【0030】しかも、前記H22 の供給/非供給をリ
フローSiO2 膜23の成膜中に少なくとも3回繰り返
すので、表面の平坦性が良いリフローSiO2 膜23が
得られる。
【0031】従って、リフローSiO2 膜23の形成後
の上層配線材料の堆積時および上層配線のパターニング
時に悪影響を及ぼすことなく、上層配線の段切れによる
断線、短絡などの重大な欠陥をもたらすおそれを防止す
ることが可能になる。
【0032】また、H22 の供給が停止されている期
間は、堆積膜(SiO2 膜)23中の膜中水分が放出さ
れるので、リフローSiO2 膜形成工程において絶縁膜
の成膜中に水分が発生して絶縁膜中に水分が含まれたと
しても、リフローSiO2 膜形成工程終了後のリフロー
SiO2 膜23の膜中水分が低減し、膜質の良い層間絶
縁膜が得られる。
【0033】従って、リフローSiO2 膜の成膜後にア
ニールやプリベークなどの処理が不要になり、リフロー
SiO2 膜の膜中水分に起因するクラックの発生が少な
くなり、リフローSiO2 膜のクラック耐性が向上す
る。
【0034】
【発明の効果】上述したように本発明の半導体装置の製
造方法によれば、多層配線工程中の層間絶縁膜形成工程
にリフロー絶縁膜形成技術を採用した場合に得られるリ
フローSiO2 膜の表面の平坦性を向上させ、クラック
耐性を向上させることができる。従って、リフローSi
2 膜表面の平坦性を向上させ、その上に形成される上
層配線を一層微細化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の製造方法で使用される減
圧CVD装置の一例を概略的に示す構成説明図。
【図2】本発明の半導体装置の製造方法に係る多層配線
工程中の層間絶縁膜形成工程にリフロー絶縁膜形成技術
を採用した場合にリフローSiO2 膜の堆積とリフロー
が交互に繰り返される様子を示す断面図。
【図3】従来の半導体装置の多層配線工程中の層間絶縁
膜形成工程にリフロー絶縁膜形成技術を採用した場合に
リフローSiO2 膜が連続的に堆積される様子を示す断
面図。
【符号の説明】
11…減圧CVD用の反応室、12…SiH4 ガス供給
源、13…H22 供給源、14…供給制御装置、15
…真空ポンプ、16…真空制御装置、20…半導体基
板、22…下層配線、23…リフローSiO2 膜。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に下層配線を形成する工程
    と、減圧気相成長装置の反応室内に下層配線形成後の半
    導体基板を配置し、上記反応室内にSiH4ガスを連続
    的に供給すると共にH22 を間欠的に供給して互いに
    反応させ、前記半導体基板上にリフロー形状を有するリ
    フローSiO2 膜を形成するリフロー膜形成工程とを具
    備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】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、前記H22 の供給/非供給を前記リフローS
    iO2 膜の成膜中に少なくとも3回繰り返すことを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の半導体装置の製
    造方法において、前記H22 の供給期間を前記リフロ
    ーSiO2 膜の成膜期間中の10〜90%とすることを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 半導体基板を収容する減圧気相成長用の
    反応室と、上記反応室内にSiH4 ガスを連続的に供給
    すると共にH22 を間欠的に供給する供給制御装置
    と、上記反応室内を所定の真空状態に保つ真空制御装置
    とを具備することを特徴とする半導体製造装置。
JP32294594A 1994-12-26 1994-12-26 半導体装置の製造方法および半導体製造装置 Pending JPH08181209A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014022456A (ja) * 2012-07-13 2014-02-03 Tokyo Electron Ltd 成膜方法及び成膜装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014022456A (ja) * 2012-07-13 2014-02-03 Tokyo Electron Ltd 成膜方法及び成膜装置

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