JPH08227885A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH08227885A JPH08227885A JP3222895A JP3222895A JPH08227885A JP H08227885 A JPH08227885 A JP H08227885A JP 3222895 A JP3222895 A JP 3222895A JP 3222895 A JP3222895 A JP 3222895A JP H08227885 A JPH08227885 A JP H08227885A
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Links
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Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】配線間スペースやトレンチなど、高アスペクト
比を有する凹凸部に、ボイドなく安定に絶縁膜を埋め込
む。 【構成】Al配線3による凹凸を有するシリコン基板1
の表面上に、プラズマ酸化膜4を形成し、次いで加熱に
よりアルコールが遊離するSOG膜形成用の塗布膜5を
形成し、次いで熱処理工程を行わず、オゾンとTEOS
を用いる常圧気相成長法によりTEOS酸化膜6を形成
する。
比を有する凹凸部に、ボイドなく安定に絶縁膜を埋め込
む。 【構成】Al配線3による凹凸を有するシリコン基板1
の表面上に、プラズマ酸化膜4を形成し、次いで加熱に
よりアルコールが遊離するSOG膜形成用の塗布膜5を
形成し、次いで熱処理工程を行わず、オゾンとTEOS
を用いる常圧気相成長法によりTEOS酸化膜6を形成
する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体の製造方法に関
し、とくに高アスペクト比を有する凹凸部をボイドを発
生させることなく埋め込むことのできる絶縁膜の形成方
法に関する。
し、とくに高アスペクト比を有する凹凸部をボイドを発
生させることなく埋め込むことのできる絶縁膜の形成方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体素子の微細化,多層化に伴い、微
細な間隔を有する配線間やトレンチ等の凹凸部をボイド
の発生なく埋め込む絶縁膜の形成方法が要求されてい
る。この種の絶縁膜として、成膜中にフローするオゾン
とテトラエチルオルソシリケート(以下TEOSと記
す)を原料ガスとする常圧気相成長法(以下TEOS気
相成長法という)による酸化シリコン膜(以下TEOS
酸化膜という)が注目されている。以下図面を用いて説
明する。図4(a)〜(c)は、このTEOS酸化膜を
用いた従来の層間絶縁膜の形成方法を説明する為の半導
体チップの断面図である。
細な間隔を有する配線間やトレンチ等の凹凸部をボイド
の発生なく埋め込む絶縁膜の形成方法が要求されてい
る。この種の絶縁膜として、成膜中にフローするオゾン
とテトラエチルオルソシリケート(以下TEOSと記
す)を原料ガスとする常圧気相成長法(以下TEOS気
相成長法という)による酸化シリコン膜(以下TEOS
酸化膜という)が注目されている。以下図面を用いて説
明する。図4(a)〜(c)は、このTEOS酸化膜を
用いた従来の層間絶縁膜の形成方法を説明する為の半導
体チップの断面図である。
【0003】まず図4(a)に示すように、シリコン基
板1上に酸化シリコン膜2を形成したのち、金属配線と
して例えばAl配線3を形成する。TEOS酸化膜は水
分を多く含みまた下地依存性の強い膜であるため、Al
配線上に直接形成することは好しくない。そこで図4
(b)に示すように、下地として一般にプラズマ気相成
長法によるプラズマ酸化膜4を形成する。
板1上に酸化シリコン膜2を形成したのち、金属配線と
して例えばAl配線3を形成する。TEOS酸化膜は水
分を多く含みまた下地依存性の強い膜であるため、Al
配線上に直接形成することは好しくない。そこで図4
(b)に示すように、下地として一般にプラズマ気相成
長法によるプラズマ酸化膜4を形成する。
【0004】次いで図4(c)に示すように、TEOS
気相成長法により、TEOS酸化膜6Aを形成する。T
EOS酸化膜6Aは成膜中にフローするが、埋込性は充
分ではなく、アスペクト比1程度の配線間でもボイド7
が発生する。またその表面も凹凸のはげしい膜となり、
エッチレートの高い疎な膜質のものとなる。
気相成長法により、TEOS酸化膜6Aを形成する。T
EOS酸化膜6Aは成膜中にフローするが、埋込性は充
分ではなく、アスペクト比1程度の配線間でもボイド7
が発生する。またその表面も凹凸のはげしい膜となり、
エッチレートの高い疎な膜質のものとなる。
【0005】これらの欠点を低減する方法として、プラ
ズマ酸化膜4を形成した後、、N2プラズマ処理を施
し、次でTEOS酸化膜を形成する方法がある。この方
法によればTEOS酸化膜の表面の凹凸はある程度解消
され、膜質も比較的密で良好な膜になるものの、埋込特
性は充分でなはく、ボイドの発生をなくすことはできな
い。
ズマ酸化膜4を形成した後、、N2プラズマ処理を施
し、次でTEOS酸化膜を形成する方法がある。この方
法によればTEOS酸化膜の表面の凹凸はある程度解消
され、膜質も比較的密で良好な膜になるものの、埋込特
性は充分でなはく、ボイドの発生をなくすことはできな
い。
【0006】この問題を解決する別の方法として近年、
エタノール処理がサトウ(Sato)等によりJpn.
J.Appl.Phys.Vol.32 L110〜1
121993に提案されている。この方法は、プラズマ
酸化膜4を形成した後、エタノールを基板に回転塗布
し、回転して乾燥させる処理を施し、その後にTEOS
酸化膜を形成するものである。この方法によれば、ある
程度良好な埋込特性が得られ、膜質も良好である。これ
は、エタノール分子(C2 H5 OH)が下地のプラズマ
酸化膜(SiO2 )上でSi−O−C2 H5 を形成し、
この疎水基−C2 H5 が疎水性のTEOSと化学的によ
く親和するため、と説明されている。
エタノール処理がサトウ(Sato)等によりJpn.
J.Appl.Phys.Vol.32 L110〜1
121993に提案されている。この方法は、プラズマ
酸化膜4を形成した後、エタノールを基板に回転塗布
し、回転して乾燥させる処理を施し、その後にTEOS
酸化膜を形成するものである。この方法によれば、ある
程度良好な埋込特性が得られ、膜質も良好である。これ
は、エタノール分子(C2 H5 OH)が下地のプラズマ
酸化膜(SiO2 )上でSi−O−C2 H5 を形成し、
この疎水基−C2 H5 が疎水性のTEOSと化学的によ
く親和するため、と説明されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このエタノール処理後
にTEOS酸化膜を形成する方法では、半導体基板表面
にエタノールが液状で残らないように乾燥させる必要が
ある。しかしながら、凹凸を有する基板表面に充分にし
かも均一にエタノールを吸着して残すことは極めて難し
く、また吸着しているエタノールの量が少いために、と
くにオゾンとTEOSによる酸化膜の形成が始まった後
は、その効果が持続しにくいという欠点があった。その
ため、とくにアスペクト比2以上の微細なスペース部で
は、ボイドの発生をなくしてTEOS酸化膜を埋め込む
ことは困難であった。
にTEOS酸化膜を形成する方法では、半導体基板表面
にエタノールが液状で残らないように乾燥させる必要が
ある。しかしながら、凹凸を有する基板表面に充分にし
かも均一にエタノールを吸着して残すことは極めて難し
く、また吸着しているエタノールの量が少いために、と
くにオゾンとTEOSによる酸化膜の形成が始まった後
は、その効果が持続しにくいという欠点があった。その
ため、とくにアスペクト比2以上の微細なスペース部で
は、ボイドの発生をなくしてTEOS酸化膜を埋め込む
ことは困難であった。
【0008】本発明の目的は、半導体基板上に形成され
た高アスペクト比を有する凹凸部をボイドを発生させる
ことなく均一に酸化膜で埋込むことの可能な半導体装置
の製造方法を提供することにある。
た高アスペクト比を有する凹凸部をボイドを発生させる
ことなく均一に酸化膜で埋込むことの可能な半導体装置
の製造方法を提供することにある。
【0009】
【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、凹凸部を有する半導体基板表面上にこの凹凸
部の高さより小さい厚さの第1の絶縁膜を形成する工程
と、前記第1の絶縁膜上に、加熱によりアルコールが遊
離するスピンオングラス膜形成用の溶液を塗布し塗布膜
を形成する工程と、常圧下にて前記半導体基板を加熱し
ながらオゾンおよびテトラエチルオルソシリケート〔S
i(OC2 H5 )4 〕を含むガスを原料とする気相成長
法により前記塗布膜上に酸化膜を形成する工程とを有す
ることを特徴とするものである。
造方法は、凹凸部を有する半導体基板表面上にこの凹凸
部の高さより小さい厚さの第1の絶縁膜を形成する工程
と、前記第1の絶縁膜上に、加熱によりアルコールが遊
離するスピンオングラス膜形成用の溶液を塗布し塗布膜
を形成する工程と、常圧下にて前記半導体基板を加熱し
ながらオゾンおよびテトラエチルオルソシリケート〔S
i(OC2 H5 )4 〕を含むガスを原料とする気相成長
法により前記塗布膜上に酸化膜を形成する工程とを有す
ることを特徴とするものである。
【0010】本発明では、アルコールを遊離する塗布膜
を形成したのちTEOS酸化膜を形成する為、埋込特性
を良好にするエタノールの効果を持続させることがで
き、しかも同時に塗布膜をスピンオングラス(SOG)
膜とすることができる。
を形成したのちTEOS酸化膜を形成する為、埋込特性
を良好にするエタノールの効果を持続させることがで
き、しかも同時に塗布膜をスピンオングラス(SOG)
膜とすることができる。
【0011】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1(a)〜(c)は本発明の実施例1を説明する
為の半導体チップの断面図であり、本発明を金属配線上
の層間絶縁膜の形成に適用した場合を示す。
る。図1(a)〜(c)は本発明の実施例1を説明する
為の半導体チップの断面図であり、本発明を金属配線上
の層間絶縁膜の形成に適用した場合を示す。
【0012】まず図1(a)に示すように、シリコン基
板1上に酸化シリコン膜2を形成したのち、Alを主体
とする高さ0.8μm,配線間隔(配線間スペース幅)
最小0.4μmのAl配線3を形成する。このAl配線
3のスペースのアスペクト比は2である。次に図1
(b)に示すように、この配線の表面に第1の絶縁膜と
してプラズマ気相成長法による酸化シリコン膜(プラズ
マ酸化膜)4を0.1μmの厚さに形成する。
板1上に酸化シリコン膜2を形成したのち、Alを主体
とする高さ0.8μm,配線間隔(配線間スペース幅)
最小0.4μmのAl配線3を形成する。このAl配線
3のスペースのアスペクト比は2である。次に図1
(b)に示すように、この配線の表面に第1の絶縁膜と
してプラズマ気相成長法による酸化シリコン膜(プラズ
マ酸化膜)4を0.1μmの厚さに形成する。
【0013】次に図1(c)に示すように、プラズマ酸
化膜4の表面にSOG膜形成用の溶液を回転塗布し厚さ
約0.1μmの塗布膜5を形成する。熱処理後に形成さ
れるSOG膜は膜質がやや劣るが、0.1μm程度であ
れば、層間絶縁膜の特性にほとんど問題を与えない。こ
こで用いるSOG膜形成用の溶液の主成分は(−Si−
O−Si−O−Si−)n の主鎖のSiの一部にエトキ
シ基−OC2 H5 などのアルコキシ基(400℃以下の
加熱でエタノールC2 H5 OHなどのアルコールとして
遊離する)が結合した構造の高分子であり、これが適度
な粘度になるようにエタノール溶媒が加えられているも
のである。塗布膜5を形成したのち、本発明ではベーク
(熱処理)を施さずに気相成長法によりTEOS酸化膜
6を0.8μmの厚さに形成する。
化膜4の表面にSOG膜形成用の溶液を回転塗布し厚さ
約0.1μmの塗布膜5を形成する。熱処理後に形成さ
れるSOG膜は膜質がやや劣るが、0.1μm程度であ
れば、層間絶縁膜の特性にほとんど問題を与えない。こ
こで用いるSOG膜形成用の溶液の主成分は(−Si−
O−Si−O−Si−)n の主鎖のSiの一部にエトキ
シ基−OC2 H5 などのアルコキシ基(400℃以下の
加熱でエタノールC2 H5 OHなどのアルコールとして
遊離する)が結合した構造の高分子であり、これが適度
な粘度になるようにエタノール溶媒が加えられているも
のである。塗布膜5を形成したのち、本発明ではベーク
(熱処理)を施さずに気相成長法によりTEOS酸化膜
6を0.8μmの厚さに形成する。
【0014】ここで用いる常圧気相成長装置の断面図を
図2に示す。シリコン基板1を反応室7内のヒータを内
蔵するサセプタ8上に保持し約400℃に加熱する。次
でサセプタ8に対向し数mm離されたガスインジェクタ
9よりオゾンとガス化されたTEOSを供給することに
よりシリコン基板1の表面上にTEOS酸化膜6を形成
する。約100g/m3 のオゾンを含む酸素の流量は約
7l/min,TEOS流量は約15SCCMである。
このTEOS酸化膜6の形成によりAl配線3間はボイ
ドを発生することなく完全に埋められ、その表面は平坦
となる。更に塗布膜5もアルコール等が遊離しSOG膜
となる。
図2に示す。シリコン基板1を反応室7内のヒータを内
蔵するサセプタ8上に保持し約400℃に加熱する。次
でサセプタ8に対向し数mm離されたガスインジェクタ
9よりオゾンとガス化されたTEOSを供給することに
よりシリコン基板1の表面上にTEOS酸化膜6を形成
する。約100g/m3 のオゾンを含む酸素の流量は約
7l/min,TEOS流量は約15SCCMである。
このTEOS酸化膜6の形成によりAl配線3間はボイ
ドを発生することなく完全に埋められ、その表面は平坦
となる。更に塗布膜5もアルコール等が遊離しSOG膜
となる。
【0015】この実施例1によれば、塗布膜中に充分な
エタノールが、Si−OC2 H5 としてもしくは溶媒と
して存在するために、従来のエタノール処理に比べエタ
ノールが均一に残る為その効果が大きく、シリコン基板
表面全域に均一性よくTEOS酸化膜を埋めることがで
きる。また、TEOS酸化膜の形成は約400℃で行わ
れるために、成膜前及び成膜中にエタノールが遊離し、
その効果が成膜中にも持続する。更に塗布膜による逆テ
ーパーの緩和やアスペクト比の低減効果もある。
エタノールが、Si−OC2 H5 としてもしくは溶媒と
して存在するために、従来のエタノール処理に比べエタ
ノールが均一に残る為その効果が大きく、シリコン基板
表面全域に均一性よくTEOS酸化膜を埋めることがで
きる。また、TEOS酸化膜の形成は約400℃で行わ
れるために、成膜前及び成膜中にエタノールが遊離し、
その効果が成膜中にも持続する。更に塗布膜による逆テ
ーパーの緩和やアスペクト比の低減効果もある。
【0016】図3(a),(b)は本発明の実施例2を
説明する為の半導体チップの断面図であり、本発明を素
子分離のトレンチの埋込に適用した場合を示している。
説明する為の半導体チップの断面図であり、本発明を素
子分離のトレンチの埋込に適用した場合を示している。
【0017】まず図3(a)に示すように、シリコン基
板1上にトレンチ形成時に必要なマスク材およびトレン
チ埋込後のエッチバックに必要なストッパー材として、
酸化膜11,多結晶シリコン膜12及び酸化膜13(以
下これらをマスク層14と記す)を形成後、マスク層1
4に開口部を設け、次でこのマスク層を用いてシリコン
基板1にトレンチ15を形成する。マスク層14を含め
たトレンチ15の深さは0.75μm,幅0.3μmで
あり、アスペクト比は2.5となる。また、トレンチ1
5は一般にやや順テーパーであるが、マスク層の部分
は、やや逆テーパー状になっていることがある為、酸化
膜の埋め込みには不利な形状である。
板1上にトレンチ形成時に必要なマスク材およびトレン
チ埋込後のエッチバックに必要なストッパー材として、
酸化膜11,多結晶シリコン膜12及び酸化膜13(以
下これらをマスク層14と記す)を形成後、マスク層1
4に開口部を設け、次でこのマスク層を用いてシリコン
基板1にトレンチ15を形成する。マスク層14を含め
たトレンチ15の深さは0.75μm,幅0.3μmで
あり、アスペクト比は2.5となる。また、トレンチ1
5は一般にやや順テーパーであるが、マスク層の部分
は、やや逆テーパー状になっていることがある為、酸化
膜の埋め込みには不利な形状である。
【0018】次に図3(b)に示すように、実施例1と
ほぼ同様の手順でTEOS酸化膜を形成する。ここでT
EOS酸化膜の下地となる第1の絶縁膜としては、減圧
気相成長法による高温酸化膜(HTO膜)16が最適で
あり、これを0.5μmの厚さに形成する。次いでSO
G膜形成用の塗布膜5Aを0.05μm形成したのちT
EOS酸化膜6Aを0.5μmの厚さに形成する。ここ
でTEOS酸化膜6Aの膜質をより高品質にするために
は基板温度を450〜500℃で形成することが望まし
い。
ほぼ同様の手順でTEOS酸化膜を形成する。ここでT
EOS酸化膜の下地となる第1の絶縁膜としては、減圧
気相成長法による高温酸化膜(HTO膜)16が最適で
あり、これを0.5μmの厚さに形成する。次いでSO
G膜形成用の塗布膜5Aを0.05μm形成したのちT
EOS酸化膜6Aを0.5μmの厚さに形成する。ここ
でTEOS酸化膜6Aの膜質をより高品質にするために
は基板温度を450〜500℃で形成することが望まし
い。
【0019】この実施例2によれば、よりアスペクト比
の厳しいトレンチ15にもボイドを発生することなく、
安定にTEOS酸化膜6Aを埋め込むことができる。
の厳しいトレンチ15にもボイドを発生することなく、
安定にTEOS酸化膜6Aを埋め込むことができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、凹凸部を
有する半導体基板上に絶縁膜を介してSOG膜形成用の
塗布膜を形成し、熱処理を行わずにその上にTEOS酸
化膜を形成することにより、高アスペクト比を有する凹
凸部をボイドを発生させることなく良好な埋込特性で均
一に埋込むことができるという効果を有する。
有する半導体基板上に絶縁膜を介してSOG膜形成用の
塗布膜を形成し、熱処理を行わずにその上にTEOS酸
化膜を形成することにより、高アスペクト比を有する凹
凸部をボイドを発生させることなく良好な埋込特性で均
一に埋込むことができるという効果を有する。
【図1】本発明の実施例1を説明する為の半導体チップ
の断面図。
の断面図。
【図2】実施例に用いる気相成長装置の断面図。
【図3】本発明の実施例2を説明する為の半導体チップ
の断面図。
の断面図。
【図4】従来の半導体装置の製造方法を説明する為の半
導体チップの断面図。
導体チップの断面図。
1 シリコン基板 2 酸化シリコン膜 3 Al膜 4 プラズマ酸化膜 5,5A 塗布膜 6,6A TEOS酸化膜 7 反応室 8 サセプタ 9 ガスインジエクタ 11,13 酸化膜 12 多結晶シリコン膜 14 マスク層 15 トレンチ 16 HTO膜
Claims (1)
- 【請求項1】 凹凸部を有する半導体基板表面上にこの
凹凸部の高さより小さい厚さの第1の絶縁膜を形成する
工程と、前記第1の絶縁膜上に、加熱によりアルコール
が遊離するスピンオングラス膜形成用の溶液を塗布し塗
布膜を形成する工程と、常圧下にて前記半導体基板を加
熱しながらオゾンおよびテトラエチルオルソシリケート
〔Si(OC2 H5 )4 〕を含むガスを原料とする気相
成長法により前記塗布膜上に酸化膜を形成する工程とを
有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3222895A JPH08227885A (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3222895A JPH08227885A (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08227885A true JPH08227885A (ja) | 1996-09-03 |
Family
ID=12353120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3222895A Pending JPH08227885A (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08227885A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010037892A (ko) * | 1999-10-20 | 2001-05-15 | 박종섭 | 반도체 소자의 금속배선 형성방법 |
| KR100450569B1 (ko) * | 2002-10-04 | 2004-09-30 | 동부전자 주식회사 | 반도체 소자의 층간 절연막 형성 방법 |
| JP2015179729A (ja) * | 2014-03-19 | 2015-10-08 | 東京エレクトロン株式会社 | シリコン酸化膜の形成方法およびその形成装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0499325A (ja) * | 1990-08-17 | 1992-03-31 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0616723A (ja) * | 1992-06-30 | 1994-01-25 | Toray Ind Inc | 光学用樹脂材料 |
-
1995
- 1995-02-21 JP JP3222895A patent/JPH08227885A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0499325A (ja) * | 1990-08-17 | 1992-03-31 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0616723A (ja) * | 1992-06-30 | 1994-01-25 | Toray Ind Inc | 光学用樹脂材料 |
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|---|---|---|---|---|
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| KR100450569B1 (ko) * | 2002-10-04 | 2004-09-30 | 동부전자 주식회사 | 반도체 소자의 층간 절연막 형성 방법 |
| JP2015179729A (ja) * | 2014-03-19 | 2015-10-08 | 東京エレクトロン株式会社 | シリコン酸化膜の形成方法およびその形成装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19971224 |