JPH104140A - 層間絶縁膜の形成方法 - Google Patents
層間絶縁膜の形成方法Info
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- JPH104140A JPH104140A JP17555996A JP17555996A JPH104140A JP H104140 A JPH104140 A JP H104140A JP 17555996 A JP17555996 A JP 17555996A JP 17555996 A JP17555996 A JP 17555996A JP H104140 A JPH104140 A JP H104140A
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- Japan
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- film
- interlayer insulating
- insulating film
- forming
- bpsg
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- Local Oxidation Of Silicon (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 リフロー後の層間絶縁膜の表面にこの層間絶
縁膜中に含まれる不純物の酸化物などからなる析出物が
発生するのを防止することができる層間絶縁膜の形成方
法を提供する。 【構成】 パターン2が形成された半導体基板1上に例
えば常圧CVD法により第1層目のBPSG膜3および
第2層目のBPSG膜4を順次形成する。第1層目のB
PSG膜3のBおよびPの濃度は第2層目のBPSG膜
4のBおよびPの濃度よりも高くする。次に、減圧CV
D炉内において、窒素ガス雰囲気中において800〜9
00℃で熱処理を行うことによりBPSG膜3、4をリ
フローさせて表面を平坦化した後、引き続いてBPSG
膜4上に減圧CVD法によりSiO2 膜5を保護膜とし
て形成する。この後、減圧CVD炉から半導体基板1を
取り出す。
縁膜中に含まれる不純物の酸化物などからなる析出物が
発生するのを防止することができる層間絶縁膜の形成方
法を提供する。 【構成】 パターン2が形成された半導体基板1上に例
えば常圧CVD法により第1層目のBPSG膜3および
第2層目のBPSG膜4を順次形成する。第1層目のB
PSG膜3のBおよびPの濃度は第2層目のBPSG膜
4のBおよびPの濃度よりも高くする。次に、減圧CV
D炉内において、窒素ガス雰囲気中において800〜9
00℃で熱処理を行うことによりBPSG膜3、4をリ
フローさせて表面を平坦化した後、引き続いてBPSG
膜4上に減圧CVD法によりSiO2 膜5を保護膜とし
て形成する。この後、減圧CVD炉から半導体基板1を
取り出す。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、層間絶縁膜の形
成方法に関し、特に、いわゆるリフローによる表面平坦
化が行われる層間絶縁膜の形成に適用して好適なもので
ある。
成方法に関し、特に、いわゆるリフローによる表面平坦
化が行われる層間絶縁膜の形成に適用して好適なもので
ある。
【0002】
【従来の技術】半導体装置においては、金属配線の下層
の層間絶縁膜として、熱処理によるリフローにより表面
平坦化が可能なものが多く用いられる。このような層間
絶縁膜の一種に、ホウ素リンシリケートガラス(Boro-p
hosphosilicate Glass, BPSG)膜がある。
の層間絶縁膜として、熱処理によるリフローにより表面
平坦化が可能なものが多く用いられる。このような層間
絶縁膜の一種に、ホウ素リンシリケートガラス(Boro-p
hosphosilicate Glass, BPSG)膜がある。
【0003】このBPSG膜においては、リフロー性能
の向上のために、BおよびPの濃度を高くすることがよ
く行われる。そして、半導体装置の製造においては、化
学気相成長(Chemical Vapor Deposition,CVD)法に
よりこのBPSG膜を基板上に形成した後、800〜9
00℃の高温で熱処理を行うことによりこのBPSG膜
をリフローさせてその表面平坦化を行う。
の向上のために、BおよびPの濃度を高くすることがよ
く行われる。そして、半導体装置の製造においては、化
学気相成長(Chemical Vapor Deposition,CVD)法に
よりこのBPSG膜を基板上に形成した後、800〜9
00℃の高温で熱処理を行うことによりこのBPSG膜
をリフローさせてその表面平坦化を行う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の層間絶縁膜の形成方法には、次のような問題があ
った。すなわち、上述のようにして高温でBPSG膜の
リフローを行った後、基板をCVD炉外に取り出した際
にBPSG膜の表面が大気にさらされることにより、こ
の大気中の酸素がBPSG膜中のホウ素(B)およびリ
ン(P)と反応してBPO4 などが生成され、これがB
PSG膜の表面に析出物として発生する。また、リフロ
ー直後にはそのような析出物が発生しなかった場合にお
いても、その後に大気中に放置していると、BPSG膜
の表面に析出物が発生する。
従来の層間絶縁膜の形成方法には、次のような問題があ
った。すなわち、上述のようにして高温でBPSG膜の
リフローを行った後、基板をCVD炉外に取り出した際
にBPSG膜の表面が大気にさらされることにより、こ
の大気中の酸素がBPSG膜中のホウ素(B)およびリ
ン(P)と反応してBPO4 などが生成され、これがB
PSG膜の表面に析出物として発生する。また、リフロ
ー直後にはそのような析出物が発生しなかった場合にお
いても、その後に大気中に放置していると、BPSG膜
の表面に析出物が発生する。
【0005】このようにBPSG膜の表面に析出物が発
生すると、このBPSG膜上に金属配線を形成する工程
において、加工不良が発生し、金属配線の短絡などの問
題が発生してしまう。
生すると、このBPSG膜上に金属配線を形成する工程
において、加工不良が発生し、金属配線の短絡などの問
題が発生してしまう。
【0006】同様な問題は、層間絶縁膜としてBPSG
膜を用いる場合ばかりでなく、不純物を含む他の層間絶
縁膜を用いる場合にも発生し得るものである。
膜を用いる場合ばかりでなく、不純物を含む他の層間絶
縁膜を用いる場合にも発生し得るものである。
【0007】したがって、この発明の目的は、リフロー
後またはその後に大気中に放置したときに層間絶縁膜の
表面にこの層間絶縁膜中に含まれる不純物の酸化物など
の析出物が発生するのを防止することができる層間絶縁
膜の形成方法を提供することにある。
後またはその後に大気中に放置したときに層間絶縁膜の
表面にこの層間絶縁膜中に含まれる不純物の酸化物など
の析出物が発生するのを防止することができる層間絶縁
膜の形成方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明による層間絶縁膜の形成方法は、不純物を
含む層間絶縁膜を基板上に形成する工程と、熱処理を行
うことにより層間絶縁膜をリフローさせて表面平坦化を
行う工程と、層間絶縁膜の表面を大気にさらすことなく
層間絶縁膜上に保護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。
に、この発明による層間絶縁膜の形成方法は、不純物を
含む層間絶縁膜を基板上に形成する工程と、熱処理を行
うことにより層間絶縁膜をリフローさせて表面平坦化を
行う工程と、層間絶縁膜の表面を大気にさらすことなく
層間絶縁膜上に保護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。
【0009】この発明においては、典型的には、熱処理
および保護膜の形成を同一の化学気相成長炉、好適には
減圧化学気相成長炉を用いて連続的に行う。この場合、
熱処理は、好適には、不活性ガス雰囲気、例えば窒素ガ
ス雰囲気中において減圧または常圧下で行う。
および保護膜の形成を同一の化学気相成長炉、好適には
減圧化学気相成長炉を用いて連続的に行う。この場合、
熱処理は、好適には、不活性ガス雰囲気、例えば窒素ガ
ス雰囲気中において減圧または常圧下で行う。
【0010】この発明において、層間絶縁膜は、最も典
型的には、ホウ素リンシリケートガラス(BPSG)膜
であるが、リフロー後に大気にさらされたときにその中
に含まれる不純物が大気中の酸素と反応することにより
表面に析出物が発生するものであれば、他の層間絶縁
膜、例えばリンシリケートガラス(PSG)膜、ホウ素
シリケートガラス(BSG)膜、ヒ素シリケートガラス
(AsSG)膜などであってもよい。
型的には、ホウ素リンシリケートガラス(BPSG)膜
であるが、リフロー後に大気にさらされたときにその中
に含まれる不純物が大気中の酸素と反応することにより
表面に析出物が発生するものであれば、他の層間絶縁
膜、例えばリンシリケートガラス(PSG)膜、ホウ素
シリケートガラス(BSG)膜、ヒ素シリケートガラス
(AsSG)膜などであってもよい。
【0011】層間絶縁膜がホウ素リンシリケートガラス
膜である場合、このホウ素リンシリケートガラス膜は、
全体としてリフロー性能の向上を図りつつ、表面への析
出物の発生を最小限に抑えるために、好適には、第1層
目のホウ素リンシリケートガラス膜と第2層目のホウ素
リンシリケートガラス膜とからなり、第1層目のホウ素
リンシリケートガラス膜のホウ素およびリンの濃度は第
2層目のホウ素リンシリケートガラス膜のホウ素および
リンの濃度よりも高い。また、この場合、熱処理の温度
は、典型的には、800〜900℃である。
膜である場合、このホウ素リンシリケートガラス膜は、
全体としてリフロー性能の向上を図りつつ、表面への析
出物の発生を最小限に抑えるために、好適には、第1層
目のホウ素リンシリケートガラス膜と第2層目のホウ素
リンシリケートガラス膜とからなり、第1層目のホウ素
リンシリケートガラス膜のホウ素およびリンの濃度は第
2層目のホウ素リンシリケートガラス膜のホウ素および
リンの濃度よりも高い。また、この場合、熱処理の温度
は、典型的には、800〜900℃である。
【0012】この発明において、保護膜としては、酸化
シリコン膜のほか、窒化シリコン膜などを用いることが
できる。この酸化シリコン膜は、典型的には、600〜
850℃の温度で形成する。
シリコン膜のほか、窒化シリコン膜などを用いることが
できる。この酸化シリコン膜は、典型的には、600〜
850℃の温度で形成する。
【0013】上述のように構成されたこの発明による層
間絶縁膜の形成方法においては、熱処理を行うことによ
り層間絶縁膜をリフローさせて表面平坦化を行った後、
層間絶縁膜の表面を大気にさらすことなく層間絶縁膜上
に保護膜を形成するようにしていることにより、リフロ
ー後またはその後に大気中に放置したときに層間絶縁膜
の表面にこの層間絶縁膜中に含まれる不純物の酸化物な
どからなる析出物が発生するのを防止することができ
る。
間絶縁膜の形成方法においては、熱処理を行うことによ
り層間絶縁膜をリフローさせて表面平坦化を行った後、
層間絶縁膜の表面を大気にさらすことなく層間絶縁膜上
に保護膜を形成するようにしていることにより、リフロ
ー後またはその後に大気中に放置したときに層間絶縁膜
の表面にこの層間絶縁膜中に含まれる不純物の酸化物な
どからなる析出物が発生するのを防止することができ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照しながら説明する。
いて図面を参照しながら説明する。
【0015】図1はこの発明の一実施形態による層間絶
縁膜の形成方法を示す。この一実施形態においては、ま
ず、図1Aに示すように、あらかじめ拡散層など(図示
せず)が形成されたシリコン基板のような半導体基板1
上にパターン2を形成した後、例えば常圧CVD法によ
り、全面に第1層目のBPSG膜3および第2層目のB
PSG膜4を順次形成する。これらのBPSG膜3、4
の形成には、例えば、連続式常圧CVD炉(図示せず)
を用いる。また、この常圧CVD用のガスとしては、例
えば、SiH4 またはO3 −TEOS(Tetra-ethyl-or
tho-silicate) が用いられる。この場合、第1層目のB
PSG膜3のB濃度は例えば4〜8重量%、P濃度は例
えば3〜5重量%とし、厚さは例えば550nmとす
る。また、第2層目のBPSG膜4のBおよびPの濃度
はそれらの全体の濃度で例えば14.5モル%とし、厚
さは例えば50nmとする。なお、パターン2は、例え
ばMOS型半導体装置の製造においてはゲート電極など
である。
縁膜の形成方法を示す。この一実施形態においては、ま
ず、図1Aに示すように、あらかじめ拡散層など(図示
せず)が形成されたシリコン基板のような半導体基板1
上にパターン2を形成した後、例えば常圧CVD法によ
り、全面に第1層目のBPSG膜3および第2層目のB
PSG膜4を順次形成する。これらのBPSG膜3、4
の形成には、例えば、連続式常圧CVD炉(図示せず)
を用いる。また、この常圧CVD用のガスとしては、例
えば、SiH4 またはO3 −TEOS(Tetra-ethyl-or
tho-silicate) が用いられる。この場合、第1層目のB
PSG膜3のB濃度は例えば4〜8重量%、P濃度は例
えば3〜5重量%とし、厚さは例えば550nmとす
る。また、第2層目のBPSG膜4のBおよびPの濃度
はそれらの全体の濃度で例えば14.5モル%とし、厚
さは例えば50nmとする。なお、パターン2は、例え
ばMOS型半導体装置の製造においてはゲート電極など
である。
【0016】次に、上述のようにしてBPSG膜3、4
が形成された半導体基板1を上述の連続式常圧CVD炉
外に取り出す。
が形成された半導体基板1を上述の連続式常圧CVD炉
外に取り出す。
【0017】次に、この半導体基板1を図2に示す縦型
減圧CVD炉内に入れる。図2に示すように、この縦型
減圧CVD炉においては、処理すべき半導体基板1が載
せられる石英ボート11が石英チューブ12内に入れら
れている。この石英チューブ12の外周にはヒーター1
3が設けられ、このヒーター13によって石英ボート1
1が加熱されるようになっている。また、石英チューブ
12内はその下部から減圧排気されるようになってい
る。さらに、この石英チューブ12内にはその下部に取
り付けられた窒素ガスライン14およびCVD用ガスラ
イン15を通してそれぞれ窒素ガスおよびCVD用ガス
が導入されるようになっている。
減圧CVD炉内に入れる。図2に示すように、この縦型
減圧CVD炉においては、処理すべき半導体基板1が載
せられる石英ボート11が石英チューブ12内に入れら
れている。この石英チューブ12の外周にはヒーター1
3が設けられ、このヒーター13によって石英ボート1
1が加熱されるようになっている。また、石英チューブ
12内はその下部から減圧排気されるようになってい
る。さらに、この石英チューブ12内にはその下部に取
り付けられた窒素ガスライン14およびCVD用ガスラ
イン15を通してそれぞれ窒素ガスおよびCVD用ガス
が導入されるようになっている。
【0018】このように構成された図2に示す縦型減圧
CVD炉の石英チューブ12内に窒素ガスライン14か
ら窒素ガスを例えば20l/minの流量で導入し、こ
の窒素ガス雰囲気中において減圧または常圧下で例えば
800〜900℃の温度で例えば30分程度熱処理を行
う。これによって、図1Bに示すように、BPSG膜
3、4がリフローして表面平坦化が行われる。
CVD炉の石英チューブ12内に窒素ガスライン14か
ら窒素ガスを例えば20l/minの流量で導入し、こ
の窒素ガス雰囲気中において減圧または常圧下で例えば
800〜900℃の温度で例えば30分程度熱処理を行
う。これによって、図1Bに示すように、BPSG膜
3、4がリフローして表面平坦化が行われる。
【0019】次に、引き続いて、この縦型減圧CVD炉
内において、減圧CVD法により、例えば600〜85
0℃の温度および例えば数十〜数百Paの減圧下でBP
SG膜4上にSiO2 膜5を保護膜として形成する。こ
のSiO2 膜5の厚さは例えば50〜100nmであ
る。また、この減圧CVD用のガスとしては、例えば、
SiH4 /N2 O、SiH2 Cl2 /N2 OまたはTE
OSを用いる。この減圧CVD法により形成されたSi
O2 膜5の膜質は良好であり、保護膜として好適なもの
である。
内において、減圧CVD法により、例えば600〜85
0℃の温度および例えば数十〜数百Paの減圧下でBP
SG膜4上にSiO2 膜5を保護膜として形成する。こ
のSiO2 膜5の厚さは例えば50〜100nmであ
る。また、この減圧CVD用のガスとしては、例えば、
SiH4 /N2 O、SiH2 Cl2 /N2 OまたはTE
OSを用いる。この減圧CVD法により形成されたSi
O2 膜5の膜質は良好であり、保護膜として好適なもの
である。
【0020】次に、図2に示す縦型減圧CVD炉内をあ
らかじめ窒素で十分に満たした状態で、炉外に半導体基
板1を取り出す。
らかじめ窒素で十分に満たした状態で、炉外に半導体基
板1を取り出す。
【0021】この後、SiO2 膜5上に例えばアルミニ
ウム(Al)またはAl合金からなる金属配線(図示せ
ず)が形成される。
ウム(Al)またはAl合金からなる金属配線(図示せ
ず)が形成される。
【0022】以上のように、この一実施形態によれば、
縦型減圧CVD炉内においてBPSG膜3、4を高温処
理によりリフローさせて表面平坦化を行い、引き続いて
同一の縦型減圧CVD炉内において保護膜としてのSi
O2 膜5を形成してBPSG膜3、4の表面を覆った
後、半導体基板1を炉外に取り出しているので、リフロ
ー後のBPSG膜3、4の表面が大気にさらされること
がなく、したがってBPO4 などからなる析出物がBP
SG膜3、4の表面に発生するのを有効に防止すること
ができる。また、リフロー後に半導体基板1を大気中に
放置した場合においても、BPSG膜3、4の表面にB
PO4 などからなる析出物が発生するのを防止すること
ができる。このため、その後の金属配線の形成工程にお
いて、加工不良の発生を防止することができ、これによ
って金属配線の短絡などの不良を防止することができ
る。
縦型減圧CVD炉内においてBPSG膜3、4を高温処
理によりリフローさせて表面平坦化を行い、引き続いて
同一の縦型減圧CVD炉内において保護膜としてのSi
O2 膜5を形成してBPSG膜3、4の表面を覆った
後、半導体基板1を炉外に取り出しているので、リフロ
ー後のBPSG膜3、4の表面が大気にさらされること
がなく、したがってBPO4 などからなる析出物がBP
SG膜3、4の表面に発生するのを有効に防止すること
ができる。また、リフロー後に半導体基板1を大気中に
放置した場合においても、BPSG膜3、4の表面にB
PO4 などからなる析出物が発生するのを防止すること
ができる。このため、その後の金属配線の形成工程にお
いて、加工不良の発生を防止することができ、これによ
って金属配線の短絡などの不良を防止することができ
る。
【0023】以上、この発明の一実施形態について具体
的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定さ
れるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種
の変形が可能である。
的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定さ
れるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種
の変形が可能である。
【0024】例えば、上述の一実施形態において挙げた
数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異な
る数値を用いてもよい。
数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異な
る数値を用いてもよい。
【0025】また、上述の一実施形態においては、BP
SG膜3、4のリフローおよびSiO2 膜5の形成に図
2に示す縦型減圧CVD炉を用いているが、この縦型減
圧CVD炉の代わりに横型減圧CVD炉を用いてもよ
い。
SG膜3、4のリフローおよびSiO2 膜5の形成に図
2に示す縦型減圧CVD炉を用いているが、この縦型減
圧CVD炉の代わりに横型減圧CVD炉を用いてもよ
い。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による層
間絶縁膜の形成方法によれば、熱処理を行うことにより
層間絶縁膜をリフローさせて表面平坦化を行った後、層
間絶縁膜の表面を大気にさらすことなく層間絶縁膜上に
保護膜を形成するようにしていることにより、リフロー
後またはその後に大気中に放置したときに層間絶縁膜の
表面にこの層間絶縁膜中に含まれる不純物の酸化物など
からなる析出物が発生するのを防止することができる。
間絶縁膜の形成方法によれば、熱処理を行うことにより
層間絶縁膜をリフローさせて表面平坦化を行った後、層
間絶縁膜の表面を大気にさらすことなく層間絶縁膜上に
保護膜を形成するようにしていることにより、リフロー
後またはその後に大気中に放置したときに層間絶縁膜の
表面にこの層間絶縁膜中に含まれる不純物の酸化物など
からなる析出物が発生するのを防止することができる。
【図1】この発明の一実施形態による層間絶縁膜の形成
方法を説明するための断面図である。
方法を説明するための断面図である。
【図2】この発明の一実施形態による層間絶縁膜の形成
方法において用いられる縦型減圧CVD炉を示す断面図
である。
方法において用いられる縦型減圧CVD炉を示す断面図
である。
1・・・半導体基板、3、4・・・BPSG膜、5・・
・SiO2 膜
・SiO2 膜
Claims (9)
- 【請求項1】 不純物を含む層間絶縁膜を基板上に形成
する工程と、 熱処理を行うことにより上記層間絶縁膜をリフローさせ
て表面平坦化を行う工程と、 上記層間絶縁膜の表面を大気にさらすことなく上記層間
絶縁膜上に保護膜を形成する工程とを有することを特徴
とする層間絶縁膜の形成方法。 - 【請求項2】 上記熱処理および上記保護膜の形成を同
一の化学気相成長炉を用いて連続的に行うようにしたこ
とを特徴とする請求項1記載の層間絶縁膜の形成方法。 - 【請求項3】 上記熱処理および上記保護膜の形成を同
一の減圧化学気相成長炉を用いて連続的に行うようにし
たことを特徴とする請求項1記載の層間絶縁膜の形成方
法。 - 【請求項4】 上記層間絶縁膜はホウ素リンシリケート
ガラス膜であることを特徴とする請求項1記載の層間絶
縁膜の形成方法。 - 【請求項5】 上記ホウ素リンシリケートガラス膜は第
1層目のホウ素リンシリケートガラス膜と第2層目のホ
ウ素リンシリケートガラス膜とからなり、上記第1層目
のホウ素リンシリケートガラス膜のホウ素およびリンの
濃度は上記第2層目のホウ素リンシリケートガラス膜の
ホウ素およびリンの濃度よりも高いことを特徴とする請
求項4記載の層間絶縁膜の形成方法。 - 【請求項6】 上記熱処理を不活性ガス雰囲気中におい
て減圧または常圧下で行うようにしたことを特徴とする
請求項1記載の層間絶縁膜の形成方法。 - 【請求項7】 上記熱処理の温度は800〜900℃で
あることを特徴とする請求項4記載の層間絶縁膜の形成
方法。 - 【請求項8】 上記保護膜は酸化シリコン膜であること
を特徴とする請求項1記載の層間絶縁膜の形成方法。 - 【請求項9】 上記酸化シリコン膜を600〜850℃
の温度で形成するようにしたことを特徴とする請求項8
記載の層間絶縁膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17555996A JPH104140A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 層間絶縁膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17555996A JPH104140A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 層間絶縁膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH104140A true JPH104140A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=15998205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17555996A Pending JPH104140A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | 層間絶縁膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH104140A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100562744B1 (ko) * | 2003-12-31 | 2006-03-21 | 동부아남반도체 주식회사 | 반도체 소자의 층간 절연막 제조방법 |
-
1996
- 1996-06-14 JP JP17555996A patent/JPH104140A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100562744B1 (ko) * | 2003-12-31 | 2006-03-21 | 동부아남반도체 주식회사 | 반도체 소자의 층간 절연막 제조방법 |
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