JPH10312998A - 半導体集積回路の製造装置及び方法 - Google Patents

半導体集積回路の製造装置及び方法

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JPH10312998A
JPH10312998A JP12260697A JP12260697A JPH10312998A JP H10312998 A JPH10312998 A JP H10312998A JP 12260697 A JP12260697 A JP 12260697A JP 12260697 A JP12260697 A JP 12260697A JP H10312998 A JPH10312998 A JP H10312998A
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JP
Japan
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film
chamber
integrated circuit
semiconductor integrated
cvd
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JP12260697A
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Yoshimitsu Ishikawa
良光 石川
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体基板のPBSG膜のような平坦化膜の
表面状態の不安定化、半導体基板の平坦化不足、アルミ
配線間のショート、半導体集積回路の特性の変動、及び
半導体集積回路製造の工程管理の難しさを防止できる半
導体集積回路の製造装置及び方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板上にCVD膜を形成する第1
成膜室と、形成されたCVD膜の再流動化処理を行うリ
フロー室と、再流動化処理が行われたCVD膜の上層に
表面保護膜を形成する第2成膜室とが1つの処理室12
で兼用されて、前記各室の工程を同一の処理室12で順
次行うようにしたため、BPSG膜のような平坦化膜を
成膜後に半導体基板を処理室12から取り出して空気中
に晒すことがないので、高い吸湿性等によりCVD膜の
表面状態が不安定になることを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
製造過程における、CVD工程(後述するCVD膜を形
成する工程)及び熱処理工程に用いられる半導体集積回
路の製造装置及び方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体集積回路の製造方法は、ま
ずCVD装置、すなわち原料ガスを成膜室に導入し、熱
やプラズマ等のエネルギーにより半導体基板の表面に薄
膜を形成する装置により、半導体基板の表面に例えばB
PSG膜、すなわちSiO2膜中に不純物であるB(ボ
ロン)とP(リン)をドーピング(混入)して形成した
CVD膜(平坦化膜)を成膜し、次いでその半導体基板
をCVD装置から外側空気中に取り出して、今度は熱処
理炉に入れてリフロー(再流動化処理)することによ
り、半導体基板の表面の平坦化を行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の半導体集積回路の製造方法においては、BP
SG膜のような平坦化膜は、吸湿性が高い等により空気
中ではその表面状態が不安定となる。すなわち、BやP
等の不純物が吸湿すると結晶性を有し細かい粒状の物質
が生成され、この粒状の物質により表面の平坦性が害さ
れる。また、この粒状の物質により、Al配線加工時に
Al残渣が発生して配線間ショートを生ずる等の問題が
発生する。
【0004】このため、空気中におけるその表面状態を
安定化させるために、不純物であるB、P等を、その濃
度を不純物全体として9wt%(重量%)程度しか混入
させることができない。それ以上の割合で不純物を混入
させると、空気中でのBPSG膜のような平坦化膜の吸
湿性が高くなって、上述のような表面状態の不安定化が
著しくなるからである。
【0005】このように、不純物の混入量が少くせざる
を得ないため、次にリフロー処理を行っても、半導体基
板に求められている平坦性が十分に得られない。このよ
うに半導体基板の平坦性が不十分だと、アルミ配線加工
時にそのアルミ配線間でショートを生ずる等の問題が発
生する。
【0006】他方、リフロー処理のための温度を上げる
と平坦性が向上し、半導体基板に求められている平坦性
を得ることができるが、その反面、製造した半導体集積
回路の特性が変動すると共に、リフロー工程時にPBS
G膜の表面にB,P等の不純物が析出してしまい、やは
りアルミ配線加工時に配線間でショートを生ずる等の問
題が発生する。
【0007】さらに、このような問題の発生をできるだ
け抑えるために、前記PBSG膜のような平坦化膜の表
面状態を不安定にさせないように、そのような平坦化膜
を長時間空気中に置かないよう、できるだけ短時間で第
1成膜工程からリフロー工程に移る必要があるので、半
導体集積回路製造の工程管理を難しくしているという問
題があった。
【0008】そこで本発明は、上記問題点に鑑みて、半
導体基板のPBSG膜のような平坦化膜の表面状態の不
安定化、半導体基板の平坦化不足、アルミ配線間のショ
ート、半導体集積回路の特性の変動、及び半導体集積回
路製造の工程管理の難しさを防止できる半導体集積回路
の製造装置及び方法を提供することを課題とするもので
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による半導体集積回路の製造装置は、半導体
基板上にCVD膜を形成する第1成膜室と、前記形成さ
れたCVD膜の再流動化処理を行うリフロー室と、前記
再流動化処理が行われたCVD膜の上層に表面保護膜を
形成する第2成膜室とが、1つの処理室で兼用されて、
前記各室の工程を同一の処理室で、順次行うことができ
るようにしたことを特徴とするものである。
【0010】このような構成の半導体集積回路の製造装
置にによれば、同一の処理室において、半導体基板上に
CVD膜を形成し、次に前記形成されたCVD膜の再流
動化を行い、さらに前記再流動化されたCVD膜の上層
に表面保護膜を形成することができるため、処理室から
半導体基板を出し入れすることなく各工程を行うことが
できる。このため、BPSG膜のような平坦化膜を成膜
後に半導体基板を処理室から取り出して空気中に晒すこ
とがないので、高い吸湿性等によりCVD膜の表面状態
が不安定になることを防止することができる。
【0011】このため、空気中におけるBPSG膜のよ
うな平坦化膜の表面状態の不安定化を気にする必要がな
いので、B,P等の不純物を従来よりも高濃度、例えば
不純物全体として10wt%以上混入できる。このため
リフロー処理により、半導体基板に求められている平坦
性が確実に得られるので、アルミ配線加工時のアルミ配
線間のショートの発生を防止することができる。
【0012】また、空気中におけるBPSG膜のような
平坦化膜の表面状態の安定化のためにリフロー処理時の
温度を上げる必要がないので、半導体集積回路の特性が
変動することを防止することができる。さらに、空気中
におけるBPSG膜のような平坦化膜の表面状態の安定
化のために、第1成膜工程からリフロー工程に、できる
だけ短時間で移る必要がないので、半導体集積回路製造
の工程管理が容易となる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づいて具体的に説明する。図1及び図2
は、本発明による半導体集積回路の製造装置及び方法の
第1の実施の形態を説明するために参照する図である。
【0014】図1は、半導体集積回路の製造装置を示す
概略図である。同図において、半導体ウエハー(基板)
10をその搬出・搬入時に所定位置5aに載置するカセ
ットステーション5の隣には、図示しない搬送ロボット
が収納されて作動するロードロック室7の一端部が接続
されている。ロードロック室7の他端部には、4つの処
理室12がロードロック室7の他端部を囲むように配置
されている。
【0015】図2に示すように、処理室12の各々に
は、半導体ウエハー10を載置する台としてのサセプタ
ー14が設けられており、このサセプター14の下側に
はそのサセプター14上の半導体ウエハー10を加熱す
るためのランプヒーター16が設けられている。
【0016】処理室12の屋根部には開口部が形成され
ており、この開口部には、ガスを一方向にのみ通す仕切
板状のガス整流板18が設けられている。そして処理室
12には、このガス整流板18を通って各種ガスを処理
室12内に供給する、ガス供給装置(図示せず)が連結
されている。また処理室12には、真空装置20(図1
には図示せず)が配管22を介して連結されており、そ
の配管22の途中には圧力制御装置24が設けられてい
る。
【0017】次に、このような半導体集積回路の製造装
置の使用時の動作について説明する。まず、カセットス
テーション5内の所定位置5aに半導体ウエハー10を
載置すると、ロードロック室7内に設けられた図示しな
い搬送ロボットが、カセットステーション5から半導体
ウエハー10を取り出して、1つの処理室12のサセプ
ター14の上に載置する。
【0018】搬送ロボットがこのような動作を4回繰り
返して、4つの処理室12のすべてのサセプター14上
に半導体ウエハー10を載置する。ところで処理室12
内は、真空装置20により配管22の圧力制御装置24
を介して、例えば、1×104〜5×104Paの圧力に
なるよう設定されている。これと同時に処理室12内
は、ランプヒーター16により昇温して、例えば500
℃の温度に設定されている。
【0019】ここで、カセットステーション5は大気圧
となっており、処理室12は真空圧となっていて、カセ
ットステーション5と処理室12とでは互いの室内圧力
が異なる。このため、カセットステーション5内の半導
体ウエハー10がロードロック室7内に移動するときは
ロードロック室7は大気圧となり、ロードロック室7か
ら半導体ウエハー10が処理室12内に移動するとき
は、ロードロック室7はその前に処理室12内と同じ真
空圧にする。
【0020】また逆に、処理室12内の半導体ウエハー
10がロードロック室7内に移動するときは、ロードロ
ック室7は引続き真空圧になっており、半導体ウエハー
10がロードロック室7からカセットステーション5に
移動するときは、ロードロック室7はその前に大気圧に
戻す。
【0021】このようにロードロック室7が、大気圧と
なったり真空圧となったりと変化することにより、大気
圧の外側から半導体ウエハー10を、カセットステーシ
ョン5とロードロック室7を通って、処理室12の真空
圧を損なうことなく円滑に処理室12内に搬送すること
ができる。
【0022】次に前記ガス供給装置により、ガス整流板
18から処理室12内に、所望する膜の構成元素を含ん
だ反応ガスとしてのSiソースガス26、Pソースガス
28、Bソースガス30、及び酸化剤としてのオゾン3
2が供給されることにより、これらのソースガスが50
0℃の熱により反応して、例えば厚さが0.6μmのB
PSG膜(CVD膜)を、半導体ウエハー10の表面に
成膜する。このとき不純物B,P等の濃度は、従来のよ
うに表面の不安定化を気にしなくともよいので、不純物
全体で10wt%以上にすることができる。
【0023】それぞれのガスは、図示しないガス流量制
御装置によりその供給量を制御されると共に、オゾンも
その供給量や濃度を制御される。それぞれのガスの種類
及び供給量は、例えばSiソースガス26はTEOS
(テトラエチルオルソシリケート)が36.8scc
m、PソースガスはTMOP(トリメチルホスフェー
ト)が11.5sccm、BソースガスはTEB(トリ
エトキシボロン)が13.1sccmとし、オゾン32
は濃度が129mg/slで7slmとする。なお、ガ
スの種類,供給量や、オゾン32の濃度,供給量は、必
要に応じて種々に設定することができる。
【0024】ところで、上記sccmとは、sがスタン
ダード(0℃,1気圧)、ccは流量、mは1分間当り
の意なので、0℃,1気圧の下での1分間当りの流量の
意である。また、上記slとは、sはスタンダード(0
℃,1気圧)、lはリッターの意で、0℃,1気圧の下
での容積1l(1リッター)中の意である。さらに上記
slmとは、0℃,1気圧の下での1分間当りの流量l
の意である。
【0025】このように半導体ウエハー10への成膜工
程が終了すると、真空装置20により配管22、圧力制
御装置24を介して上記反応ガスが処理室12内から除
去される。そして、各々の同一の処理室12内におい
て、ランプヒーター16によりリフロー温度が例えば1
000℃に昇温され、例えば60秒間半導体ウエハー1
0の表面に形成されたBPSG膜のリフロー処理(再流
動化処理)が行われる。このときの処理室12内の圧力
は真空下におかれ、リフロー温度や処理時間は必要に応
じて様々に設定することができる。
【0026】このようなリフロー処理が終了すると、各
々の同一の処理室12内に反応ガスが流され、上記リフ
ロー処理されたBPSG膜の上に、例えば厚さが0.1
μm以下のSiO2膜の表面保護膜を形成する。この表
面保護膜の不純物B,P等の濃度は両方で9wt%以
下、または不純物はBのみ9wt%以下の濃度で、また
は不純物はPのみ9wt%以下の濃度で、或は不純物を
全く混入しないようにしてもよい。
【0027】このようにして処理室12での処理の一連
のプロセスは終了し、半導体ウエハー10は処理室12
からロードロック室7に取り出されると共に、ロードロ
ック室7からカセットステーション5に戻され、それか
ら半導体ウエハー10は外部に取り出される。
【0028】なお前記実施の形態においては、処理室1
2内は真空下に置かれる場合について説明したが、図示
しない不活性ガス供給装置によりガス整流板18から不
活性ガス35を処理室12内に供給して、処理室12内
は常圧下で酸素の存在しない完全な不活性ガス雰囲気に
してもよい。
【0029】また、前記実施の形態においては同一の処
理室12内で一連のプロセスを行うようにしたが、3つ
の処理室を互いに連通して、それらの処理室を同じ真空
下、又は不活性ガス雰囲気にして、各々の処置室で異な
るプロセスを行い、半導体ウエハー10を外気中に取り
出すことなく各処理室に順次移動させて各プロセスを行
うことにより、一連のプロセスを行うようにしてもよ
い。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
同一の処理室において、半導体基板上にCVD膜を形成
し、次に前記形成されたCVD膜の再流動化を行い、さ
らに前記再流動化されたCVD膜の上層に表面保護膜を
形成することができるため、処理室から半導体基板を出
し入れすることなく各工程を行うことができる。このた
め、BPSG膜のような平坦化膜を成膜後に半導体基板
を処理室から取り出して空気中に晒すことがないので、
高い吸湿性等によりCVD膜の表面状態が不安定になる
ことを防止することができる。
【0031】このため、空気中におけるBPSG膜のよ
うな平坦化膜の表面状態の不安定化を気にする必要がな
いので、B,P等の不純物を従来よりも高濃度、例えば
不純物全体として10wt%以上混入できる。このため
リフロー処理により、半導体基板に求められている平坦
性が確実に得られるので、アルミ配線加工時のアルミ配
線間のショートの発生を防止することができる。
【0032】また、空気中におけるBPSG膜のような
平坦化膜の表面状態の安定化のためにリフロー処理時の
温度を上げる必要がないので、半導体集積回路の特性が
変動することを防止することができる。
【0033】また、空気中におけるBPSG膜のような
平坦化膜の表面状態の安定化のために、第1成膜工程か
らリフロー工程に、できるだけ短時間で移る必要がない
ので、半導体集積回路製造の工程管理が容易となる。
【0034】さらに、BPSG膜のような平坦化膜の吸
湿が著しくなると、その下側に形成されたトランジスタ
やIC,LSI等の集積回路の特性を変化させる等の悪
影響が出るが、本発明によればそのような悪影響が出る
のを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体集積回路の製造装置の第1
の実施の形態を示す図である。
【図2】図1の処理室12の断面構成図である。
【符号の説明】
5…カセットステーション、5a…所定位置、7…ロー
ドロック室、10…半導体ウエハー(基板)、12…処
理室、14…サセプター、16…ランプヒーター、18
…ガス整流板、20…真空装置、22…配管、24…圧
力制御装置、26…Siソースガス、28…Pソースガ
ス、30…Bソースガス、32…オゾン、35…不活性
ガス

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上にCVD膜を形成する第1
    成膜室と、 前記形成されたCVD膜の再流動化処理を行うリフロー
    室と、 前記再流動化処理が行われたCVD膜の上層に表面保護
    膜を形成する第2成膜室とが、 1つの処理室で兼用されて、前記各室の工程を同一の処
    理室で順次行うことができるようにしたことを特徴とす
    る半導体集積回路の製造装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板上にCVD膜を形成する第1
    成膜室と、 前記形成されたCVD膜の再流動化処理を行うリフロー
    室と、 前記再流動化処理が行われたCVD膜の上層に表面保護
    膜を形成する第2成膜室とが、 互いに連通した構成となっていて、前記各室の工程を略
    同じ環境下で行うことができるようにしたことを特徴と
    する半導体集積回路の製造装置。
  3. 【請求項3】 前記処理室又は前記各室を真空圧にする
    ための真空装置を有することを特徴とする請求項1又は
    請求項2に記載の半導体集積回路の製造装置。
  4. 【請求項4】 前記処理室又は前記各室に不活性ガスを
    供給する装置を有することを特徴とする請求項1又は請
    求項2に記載の半導体集積回路の製造装置。
  5. 【請求項5】 前記CVD膜としてBPSG膜を形成す
    ることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導
    体集積回路の製造装置。
  6. 【請求項6】 前記CVD膜としてPSG膜を形成する
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体
    集積回路の製造装置。
  7. 【請求項7】 前記表面保護膜としてSiO2膜,BP
    SG膜及びPSG膜のいずれかを形成することを特徴と
    する請求項1又は請求項2に記載の半導体集積回路の製
    造装置。
  8. 【請求項8】 同一の処理室において、 半導体基板上にCVD膜を形成し、 次に前記形成されたCVD膜の再流動化処理を行い、 さらに前記再流動化処理されたCVD膜の上層に表面保
    護膜を形成するようにした、 ことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
  9. 【請求項9】 半導体基板上にCVD膜を形成する第1
    成膜室と、 前記形成されたCVD膜の再流動化処理を行うリフロー
    室と、 前記再流動化処理が行われたCVD膜の上層に表面保護
    膜を形成する第2成膜室とが互いに連通し、 前記3つの処理室を略同じ環境にして前記各処理室の各
    々の工程を半導体基板について順次行うようにした、 ことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
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