JP3149223B2 - 成膜方法 - Google Patents
成膜方法Info
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- silicon film
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、半導体デバイスの製造プロセス
においては、半導体デバイスの集積化（３次元構造化）
に伴い、図１２に示すように、導電層２により構成され
るアスペクト比（縦の長さＡ／横の長さＢ）の大きなト
レンチ構造の表面に対して絶縁膜（層間絶縁膜）３を適
正に埋め込むことが重要な課題となっている。この絶縁
膜３を例えばＣＶＤ法により形成する場合には、従来で
は、例えばシラン（ＳｉＨ4 ）と水素原子（Ｈ）の混合
ガス（ＳｉＨ4 ／Ｈ）を原料ガスとして用いてトレンチ
構造の表面にシリコン膜を堆積させ、次いでこのシリコ
ン膜を酸化することによって形成されている。
においては、半導体デバイスの集積化（３次元構造化）
に伴い、図１２に示すように、導電層２により構成され
るアスペクト比（縦の長さＡ／横の長さＢ）の大きなト
レンチ構造の表面に対して絶縁膜（層間絶縁膜）３を適
正に埋め込むことが重要な課題となっている。この絶縁
膜３を例えばＣＶＤ法により形成する場合には、従来で
は、例えばシラン（ＳｉＨ4 ）と水素原子（Ｈ）の混合
ガス（ＳｉＨ4 ／Ｈ）を原料ガスとして用いてトレンチ
構造の表面にシリコン膜を堆積させ、次いでこのシリコ
ン膜を酸化することによって形成されている。
【０００３】しかし、アスペクト比（Ａ／Ｂ）が大きく
なると、ＳｉＨ4 ／Ｈでは膜の流動性が低いために、段
差被覆部の堆積量が均一（コンフォーマル）にならず、
ボイドが形成され、図１２の矢印で示すように導電層
２，２間でブレークダウンを起こす原因となっている。
このような事情から、テトラエチルオルソシリケート
（Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ；ＴＥＯＳ（テオス））とオゾ
ン（Ｏ3 ）の混合ガス（ＴＥＯＳ／Ｏ3 ）を原料ガスと
して用いてコンフォーマルな絶縁膜３を形成し得るＣＶ
Ｄ法の研究が行われている。このＴＥＯＳ／Ｏ3 を用い
た反応では、シリコン膜の流動性が高いために、段差被
覆部をコンフォーマルに埋め込むことができる。
なると、ＳｉＨ4 ／Ｈでは膜の流動性が低いために、段
差被覆部の堆積量が均一（コンフォーマル）にならず、
ボイドが形成され、図１２の矢印で示すように導電層
２，２間でブレークダウンを起こす原因となっている。
このような事情から、テトラエチルオルソシリケート
（Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ；ＴＥＯＳ（テオス））とオゾ
ン（Ｏ3 ）の混合ガス（ＴＥＯＳ／Ｏ3 ）を原料ガスと
して用いてコンフォーマルな絶縁膜３を形成し得るＣＶ
Ｄ法の研究が行われている。このＴＥＯＳ／Ｏ3 を用い
た反応では、シリコン膜の流動性が高いために、段差被
覆部をコンフォーマルに埋め込むことができる。
【０００４】しかし、ＴＥＯＳ分子中には酸素原子の結
合が存在するため、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）以外の
絶縁膜を形成することは困難である。また、ＴＥＯＳの
分子構造に由来する有機物やＯＨ基が膜中に取り込まれ
ることによって、シリコン酸化膜をトレンチ構造の溝内
に埋め込んだときには、さらにその絶縁性を低下させる
可能性も大きい。また、ＴＥＯＳとＯ3 の反応による分
解生成物がパーティクルとなって、コンタミネーション
の原因ともなっている。このような観点から、絶縁性が
高く、しかも段差被覆部をコンフォーマルに埋め込むこ
とのできる絶縁膜が要求されるに至っている。その点、
シリコン窒化膜は、絶縁性がシリコン酸化膜よりも高
く、また、水分やアルカリイオンに対するブロック効果
の高い物性を示す点で好ましいものである。
合が存在するため、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）以外の
絶縁膜を形成することは困難である。また、ＴＥＯＳの
分子構造に由来する有機物やＯＨ基が膜中に取り込まれ
ることによって、シリコン酸化膜をトレンチ構造の溝内
に埋め込んだときには、さらにその絶縁性を低下させる
可能性も大きい。また、ＴＥＯＳとＯ3 の反応による分
解生成物がパーティクルとなって、コンタミネーション
の原因ともなっている。このような観点から、絶縁性が
高く、しかも段差被覆部をコンフォーマルに埋め込むこ
とのできる絶縁膜が要求されるに至っている。その点、
シリコン窒化膜は、絶縁性がシリコン酸化膜よりも高
く、また、水分やアルカリイオンに対するブロック効果
の高い物性を示す点で好ましいものである。
【０００５】そこで、本発明者は、鋭意研究を重ねたと
ころ、ＴＥＳ（トリエチルシラン）を含む原料ガスを用
いたＣＶＤ法によれば、上記条件を満たす絶縁膜の形成
が可能であることを見出した。すなわち、このＴＥＳ
は、酸素フリーな分子構造であるため、シリコン膜の堆
積後、これを酸化または窒化することによってシリコン
酸化膜やシリコン窒化膜の膜厚を自在にコントロールし
ながら多層構造の絶縁膜を形成することができる。な
お、シリコン窒化膜のほかにシリコン酸化膜を組合せて
多層構造とするのは、シリコン窒化膜が硬いため、その
応力歪をシリコン酸化膜により緩和するためである。ま
た、ＴＥＳを含む原料ガスによれば、トレンチ構造の表
面に流動性の高い重合膜となって段差被覆部へコンフォ
ーマルに堆積することが、本発明者の実験により確認さ
れている。
ころ、ＴＥＳ（トリエチルシラン）を含む原料ガスを用
いたＣＶＤ法によれば、上記条件を満たす絶縁膜の形成
が可能であることを見出した。すなわち、このＴＥＳ
は、酸素フリーな分子構造であるため、シリコン膜の堆
積後、これを酸化または窒化することによってシリコン
酸化膜やシリコン窒化膜の膜厚を自在にコントロールし
ながら多層構造の絶縁膜を形成することができる。な
お、シリコン窒化膜のほかにシリコン酸化膜を組合せて
多層構造とするのは、シリコン窒化膜が硬いため、その
応力歪をシリコン酸化膜により緩和するためである。ま
た、ＴＥＳを含む原料ガスによれば、トレンチ構造の表
面に流動性の高い重合膜となって段差被覆部へコンフォ
ーマルに堆積することが、本発明者の実験により確認さ
れている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者のそ
の後の研究によれば、ＣＶＤ法において、ＴＥＳを含む
原料ガスを用いた場合においても、なお問題のあること
が判明した。すなわち、トレンチ構造の表面における原
料ガスの反応の際には、原料ガス中の水素結合はマイク
ロ波放電等で供給される水素原子（Ｈ）と反応して除去
されるが、形成されたシリコン膜中には、ＴＥＯＳを用
いた場合と同様に有機物が取り込まれ、シリコン膜を酸
化または窒化するプロセスの後も膜中に有機物が残留
し、そのため従来の熱酸化膜と同等の絶縁性が得られ
ず、また、ランダムな組成により緻密な堆積膜が得られ
ない問題がある。
の後の研究によれば、ＣＶＤ法において、ＴＥＳを含む
原料ガスを用いた場合においても、なお問題のあること
が判明した。すなわち、トレンチ構造の表面における原
料ガスの反応の際には、原料ガス中の水素結合はマイク
ロ波放電等で供給される水素原子（Ｈ）と反応して除去
されるが、形成されたシリコン膜中には、ＴＥＯＳを用
いた場合と同様に有機物が取り込まれ、シリコン膜を酸
化または窒化するプロセスの後も膜中に有機物が残留
し、そのため従来の熱酸化膜と同等の絶縁性が得られ
ず、また、ランダムな組成により緻密な堆積膜が得られ
ない問題がある。
【０００７】そこで、本発明の第１目的は、膜中の有機
物を効率的に除去することができる成膜方法を提供する
ことにある。本発明の第２目的は、有機シランガスを含
む原料ガスを用いてＣＶＤ法によりアスペクト比の高い
トレンチ構造の表面に均一なシリコン膜を形成する際
に、シリコン膜の有機物を効率的に除去することができ
る成膜方法を提供することにある。本発明の第３目的
は、半導体基板上に導電層が設けられて形成されたトレ
ンチ構造の表面に、ＣＶＤ法により形成したシリコン薄
膜に酸素原子を反応させてシリコン酸化膜からなる絶縁
膜を形成するプロセスと、ＣＶＤ法により形成したシリ
コン薄膜に窒素原子を反応させてシリコン窒化膜からな
る絶縁膜を形成するプロセスとを交互に繰返して多層構
造の絶縁膜を形成する成膜方法において、シリコン膜中
の有機物を効率的に除去することができる成膜方法を提
供することにある。
物を効率的に除去することができる成膜方法を提供する
ことにある。本発明の第２目的は、有機シランガスを含
む原料ガスを用いてＣＶＤ法によりアスペクト比の高い
トレンチ構造の表面に均一なシリコン膜を形成する際
に、シリコン膜の有機物を効率的に除去することができ
る成膜方法を提供することにある。本発明の第３目的
は、半導体基板上に導電層が設けられて形成されたトレ
ンチ構造の表面に、ＣＶＤ法により形成したシリコン薄
膜に酸素原子を反応させてシリコン酸化膜からなる絶縁
膜を形成するプロセスと、ＣＶＤ法により形成したシリ
コン薄膜に窒素原子を反応させてシリコン窒化膜からな
る絶縁膜を形成するプロセスとを交互に繰返して多層構
造の絶縁膜を形成する成膜方法において、シリコン膜中
の有機物を効率的に除去することができる成膜方法を提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明の成膜方法は、それぞれ以下の特徴を有す
る。 （１）半導体基板上に導電層によって形成されたトレン
チ構造の表面に絶縁膜を形成する成膜方法において、 （Ａ）有機シランガスを含む原料ガスを用いてＣＶＤ法
により均一なシリコン膜を形成するシリコン膜形成工程
と、 （Ｂ）前記シリコン膜に水素原子を照射して当該シリコ
ン膜中の有機物を除去する有機物除去工程と、 （Ｃ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に酸素
原子を反応させてシリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成
する酸化絶縁膜形成工程とを有することを特徴とする。 （２）半導体基板上に導電層によって形成されたトレン
チ構造の表面に絶縁膜を形成する成膜方法において、 （Ａ）有機シランガスを含む原料ガスを用いてＣＶＤ法
により均一なシリコン膜を形成するシリコン膜形成工程
と、 （Ｂ）前記シリコン膜に水素原子を照射して当該シリコ
ン膜中の有機物を除去する有機物除去工程と、 （Ｃ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に窒素
原子を反応させてシリコン窒化膜からなる絶縁膜を形成
する窒化絶縁膜形成工程とを有することを特徴とする。 （３）半導体基板上に導電層によって形成されたトレン
チ構造の表面に絶縁膜を形成する成膜方法において、 （Ａ）有機シランガスを含む原料ガスを用いてＣＶＤ法
により均一なシリコン膜を形成するシリコン膜形成工程
と、 （Ｂ）前記シリコン膜に水素原子を照射して当該シリコ
ン膜中の有機物を除去する有機物除去工程と、 （Ｃ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に酸素
原子を反応させてシリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成
する酸化絶縁膜形成工程と、 （Ｄ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に窒素
原子を反応させてシリコン窒化膜からなる絶縁膜を形成
する窒化絶縁膜形成工程とを有し、 シリコン膜形成工程、有機物除去工程、酸化絶縁膜形成
工程、シリコン膜形成工程、有機物除去工程および窒化
絶縁膜形成工程をこの順に少なくとも１回繰り返すこと
により多層構造の絶縁膜を形成することを特徴とする。 （４）上記（１）〜（３）のいずれかにおいて、シリコ
ン膜形成工程において、有機シランガスとして、トリエ
チルシラン、モノエチルシラン、ジエチルシラン、トリ
メチルシラン、モノメチルシランおよびジメチルシラン
から選択されるものが用いられることを特徴とする。 （５）上記（１）〜（４）のいずれかにおいて、シリコ
ン膜形成工程において、原料ガスは、水素原子が混合さ
れた混合ガスであることを特徴とする。 （６）上記（１）または（３）の成膜方法において、酸
化絶縁膜形成工程において、酸素原子は、酸素ガスをマ
イクロ波放電させて生成されたものであることを特徴と
する。 （７）上記（２）または（３）の成膜方法において、窒
化絶縁膜形成工程において、窒素原子は、アンモニアガ
スをマイクロ波放電させて生成されたものであることを
特徴とする。（８） シリコン半導体基板の表面に絶縁膜を形成する成
膜方法において、 （Ａ）有機シランガスを含む原料ガスを用いてＣＶＤ法
により均一なシリコン膜を形成するシリコン膜形成工程
と、 （Ｂ）前記シリコン膜に水素原子を照射して当該シリコ
ン膜中の有機物を除去する有機物除去工程と、 （Ｃ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に酸素
原子を反応させてシリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成
する酸化絶縁膜形成工程とを有することを特徴とする。（９） シリコン半導体基板の表面に絶縁膜を形成する成
膜方法において、 （Ａ）有機シランガスを含む原料ガスを用いてＣＶＤ法
により均一なシリコン膜を形成するシリコン膜形成工程
と、 （Ｂ）前記シリコン膜に水素原子を照射して当該シリコ
ン膜中の有機物を除去する有機物除去工程と、 （Ｃ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に窒素
原子を反応させてシリコン窒化膜からなる絶縁膜を形成
する窒化絶縁膜形成工程とを有することを特徴とする。（１０） シリコン半導体基板の表面に絶縁膜を形成する
成膜方法において、 （Ａ）有機シランガスを含む原料ガスを用いてＣＶＤ法
により均一なシリコン膜を形成するシリコン膜形成工程
と、 （Ｂ）前記シリコン膜に水素原子を照射して当該シリコ
ン膜中の有機物を除去する有機物除去工程と、 （Ｃ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に酸素
原子を反応させてシリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成
する酸化絶縁膜形成工程と、 （Ｄ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に窒素
原子を反応させてシリコン窒化膜からなる絶縁膜を形成
する窒化絶縁膜形成工程とを有し、 シリコン膜形成工程、有機物除去工程、酸化絶縁膜形成
工程、シリコン膜形成工程、有機物除去工程および窒化
絶縁膜形成工程をこの順に少なくとも１回繰り返すこと
により多層構造の絶縁膜を形成することを特徴とする。（１１）上記（８）〜（１０） のいずれかにおいて、シ
リコン膜形成工程において、有機シランガスとして、ト
リエチルシラン、モノエチルシラン、ジエチルシラン、
トリメチルシラン、モノメチルシランおよびジメチルシ
ランから選択されるものが用いられることを特徴とす
る。（１２）上記（８）〜（１１） のいずれかにおいて、シ
リコン膜形成工程において、原料ガスは、水素原子が混
合された混合ガスであることを特徴とする。（１３）上記（８）または（１０） の成膜方法におい
て、酸化絶縁膜形成工程において、酸素原子は、酸素ガ
スをマイクロ波放電させて生成されたものであることを
特徴とする。（１４）上記（９）または（１０） の成膜方法におい
て、窒化絶縁膜形成工程において、窒素原子は、アンモ
ニアガスをマイクロ波放電させて生成されたものである
ことを特徴とする。
め、本発明の成膜方法は、それぞれ以下の特徴を有す
る。 （１）半導体基板上に導電層によって形成されたトレン
チ構造の表面に絶縁膜を形成する成膜方法において、 （Ａ）有機シランガスを含む原料ガスを用いてＣＶＤ法
により均一なシリコン膜を形成するシリコン膜形成工程
と、 （Ｂ）前記シリコン膜に水素原子を照射して当該シリコ
ン膜中の有機物を除去する有機物除去工程と、 （Ｃ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に酸素
原子を反応させてシリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成
する酸化絶縁膜形成工程とを有することを特徴とする。 （２）半導体基板上に導電層によって形成されたトレン
チ構造の表面に絶縁膜を形成する成膜方法において、 （Ａ）有機シランガスを含む原料ガスを用いてＣＶＤ法
により均一なシリコン膜を形成するシリコン膜形成工程
と、 （Ｂ）前記シリコン膜に水素原子を照射して当該シリコ
ン膜中の有機物を除去する有機物除去工程と、 （Ｃ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に窒素
原子を反応させてシリコン窒化膜からなる絶縁膜を形成
する窒化絶縁膜形成工程とを有することを特徴とする。 （３）半導体基板上に導電層によって形成されたトレン
チ構造の表面に絶縁膜を形成する成膜方法において、 （Ａ）有機シランガスを含む原料ガスを用いてＣＶＤ法
により均一なシリコン膜を形成するシリコン膜形成工程
と、 （Ｂ）前記シリコン膜に水素原子を照射して当該シリコ
ン膜中の有機物を除去する有機物除去工程と、 （Ｃ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に酸素
原子を反応させてシリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成
する酸化絶縁膜形成工程と、 （Ｄ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に窒素
原子を反応させてシリコン窒化膜からなる絶縁膜を形成
する窒化絶縁膜形成工程とを有し、 シリコン膜形成工程、有機物除去工程、酸化絶縁膜形成
工程、シリコン膜形成工程、有機物除去工程および窒化
絶縁膜形成工程をこの順に少なくとも１回繰り返すこと
により多層構造の絶縁膜を形成することを特徴とする。 （４）上記（１）〜（３）のいずれかにおいて、シリコ
ン膜形成工程において、有機シランガスとして、トリエ
チルシラン、モノエチルシラン、ジエチルシラン、トリ
メチルシラン、モノメチルシランおよびジメチルシラン
から選択されるものが用いられることを特徴とする。 （５）上記（１）〜（４）のいずれかにおいて、シリコ
ン膜形成工程において、原料ガスは、水素原子が混合さ
れた混合ガスであることを特徴とする。 （６）上記（１）または（３）の成膜方法において、酸
化絶縁膜形成工程において、酸素原子は、酸素ガスをマ
イクロ波放電させて生成されたものであることを特徴と
する。 （７）上記（２）または（３）の成膜方法において、窒
化絶縁膜形成工程において、窒素原子は、アンモニアガ
スをマイクロ波放電させて生成されたものであることを
特徴とする。（８） シリコン半導体基板の表面に絶縁膜を形成する成
膜方法において、 （Ａ）有機シランガスを含む原料ガスを用いてＣＶＤ法
により均一なシリコン膜を形成するシリコン膜形成工程
と、 （Ｂ）前記シリコン膜に水素原子を照射して当該シリコ
ン膜中の有機物を除去する有機物除去工程と、 （Ｃ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に酸素
原子を反応させてシリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成
する酸化絶縁膜形成工程とを有することを特徴とする。（９） シリコン半導体基板の表面に絶縁膜を形成する成
膜方法において、 （Ａ）有機シランガスを含む原料ガスを用いてＣＶＤ法
により均一なシリコン膜を形成するシリコン膜形成工程
と、 （Ｂ）前記シリコン膜に水素原子を照射して当該シリコ
ン膜中の有機物を除去する有機物除去工程と、 （Ｃ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に窒素
原子を反応させてシリコン窒化膜からなる絶縁膜を形成
する窒化絶縁膜形成工程とを有することを特徴とする。（１０） シリコン半導体基板の表面に絶縁膜を形成する
成膜方法において、 （Ａ）有機シランガスを含む原料ガスを用いてＣＶＤ法
により均一なシリコン膜を形成するシリコン膜形成工程
と、 （Ｂ）前記シリコン膜に水素原子を照射して当該シリコ
ン膜中の有機物を除去する有機物除去工程と、 （Ｃ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に酸素
原子を反応させてシリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成
する酸化絶縁膜形成工程と、 （Ｄ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に窒素
原子を反応させてシリコン窒化膜からなる絶縁膜を形成
する窒化絶縁膜形成工程とを有し、 シリコン膜形成工程、有機物除去工程、酸化絶縁膜形成
工程、シリコン膜形成工程、有機物除去工程および窒化
絶縁膜形成工程をこの順に少なくとも１回繰り返すこと
により多層構造の絶縁膜を形成することを特徴とする。（１１）上記（８）〜（１０） のいずれかにおいて、シ
リコン膜形成工程において、有機シランガスとして、ト
リエチルシラン、モノエチルシラン、ジエチルシラン、
トリメチルシラン、モノメチルシランおよびジメチルシ
ランから選択されるものが用いられることを特徴とす
る。（１２）上記（８）〜（１１） のいずれかにおいて、シ
リコン膜形成工程において、原料ガスは、水素原子が混
合された混合ガスであることを特徴とする。（１３）上記（８）または（１０） の成膜方法におい
て、酸化絶縁膜形成工程において、酸素原子は、酸素ガ
スをマイクロ波放電させて生成されたものであることを
特徴とする。（１４）上記（９）または（１０） の成膜方法におい
て、窒化絶縁膜形成工程において、窒素原子は、アンモ
ニアガスをマイクロ波放電させて生成されたものである
ことを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明の成膜方法においては、有機物が残存す
る膜に水素原子を照射して当該膜中の有機物を除去する
処理を行うので、絶縁性が高く緻密な膜を形成すること
ができる。また、有機シランガスを含む原料ガスを用い
てＣＶＤ法によりアスペクト比の高いトレンチ構造の表
面に均一なシリコン膜を形成する場合には、絶縁性が高
く緻密な膜を形成することができる。特に、半導体基板
上に導電層が設けられて形成されたトレンチ構造の表面
に、ＣＶＤ法により形成したシリコン薄膜に酸素原子を
反応させてシリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成するプ
ロセスと、ＣＶＤ法により形成したシリコン薄膜に窒素
原子を反応させてシリコン窒化膜からなる絶縁膜を形成
するプロセスとを交互に繰返して多層構造の絶縁膜を形
成する場合には、絶縁性が高く緻密な膜を形成すること
ができる。
る膜に水素原子を照射して当該膜中の有機物を除去する
処理を行うので、絶縁性が高く緻密な膜を形成すること
ができる。また、有機シランガスを含む原料ガスを用い
てＣＶＤ法によりアスペクト比の高いトレンチ構造の表
面に均一なシリコン膜を形成する場合には、絶縁性が高
く緻密な膜を形成することができる。特に、半導体基板
上に導電層が設けられて形成されたトレンチ構造の表面
に、ＣＶＤ法により形成したシリコン薄膜に酸素原子を
反応させてシリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成するプ
ロセスと、ＣＶＤ法により形成したシリコン薄膜に窒素
原子を反応させてシリコン窒化膜からなる絶縁膜を形成
するプロセスとを交互に繰返して多層構造の絶縁膜を形
成する場合には、絶縁性が高く緻密な膜を形成すること
ができる。
【００１０】以下、本発明を具体的に説明する。図１
は、基板としてのシリコン半導体ウエハ（以下単に「ウ
エハ」という。）１上に、例えばアルミニウムからなる
導電層２が設けられて、トレンチ構造の表面が形成され
ている状態を示す。
は、基板としてのシリコン半導体ウエハ（以下単に「ウ
エハ」という。）１上に、例えばアルミニウムからなる
導電層２が設けられて、トレンチ構造の表面が形成され
ている状態を示す。
【００１１】導電層２の厚さ（縦の長さＡ）は、例えば
０．４〜０．６μｍである。また、導電層２，２間の距
離（層間絶縁膜の幅）Ｂは、最近の高密度化に対応すべ
く、例えば０．２〜０．３μｍと非常に短くする傾向に
ある。従って、アスペクト比（Ａ／Ｂ）は、１以上と比
較的大きくなる。
０．４〜０．６μｍである。また、導電層２，２間の距
離（層間絶縁膜の幅）Ｂは、最近の高密度化に対応すべ
く、例えば０．２〜０．３μｍと非常に短くする傾向に
ある。従って、アスペクト比（Ａ／Ｂ）は、１以上と比
較的大きくなる。
【００１２】本発明においては、まず、このようなトレ
ンチ構造の表面に、例えば有機シランガスを含む原料ガ
スを用いて、例えばＣＶＤ法により、均一なシリコン膜
を形成する。原料ガスを構成する有機シランガスとして
は、トリエチルシラン（ＴＥＳ）、モノエチルシラン、
ジエチルシラン、トリメチルシラン、モノメチルシラ
ン、ジメチルシランから適宜選択して用いることが好ま
しい。
ンチ構造の表面に、例えば有機シランガスを含む原料ガ
スを用いて、例えばＣＶＤ法により、均一なシリコン膜
を形成する。原料ガスを構成する有機シランガスとして
は、トリエチルシラン（ＴＥＳ）、モノエチルシラン、
ジエチルシラン、トリメチルシラン、モノメチルシラ
ン、ジメチルシランから適宜選択して用いることが好ま
しい。
【００１３】原料ガスとしては、特に、ＴＥＳと水素原
子（Ｈ）の混合ガス（ＴＥＳ／Ｈ）が好ましく用いられ
る。ＴＥＳは、酸素フリーな分子構造であるため、シリ
コン膜の堆積後、これを酸化または窒化することによっ
てシリコン酸化膜やシリコン窒化膜の多層構造からなる
絶縁膜を形成することができ、しかも各膜の膜厚のコン
トロールも相当大きな自由度で行うことができる。ま
た、ＴＥＳを含む原料ガスによれば、トレンチ構造の表
面に流動性の高い重合膜となって段差被覆部へコンフォ
ーマルに堆積するようになる。水素原子（Ｈ）は、例え
ば水素ガス（Ｈ2 ）をマイクロ波放電させて得ることが
できる。
子（Ｈ）の混合ガス（ＴＥＳ／Ｈ）が好ましく用いられ
る。ＴＥＳは、酸素フリーな分子構造であるため、シリ
コン膜の堆積後、これを酸化または窒化することによっ
てシリコン酸化膜やシリコン窒化膜の多層構造からなる
絶縁膜を形成することができ、しかも各膜の膜厚のコン
トロールも相当大きな自由度で行うことができる。ま
た、ＴＥＳを含む原料ガスによれば、トレンチ構造の表
面に流動性の高い重合膜となって段差被覆部へコンフォ
ーマルに堆積するようになる。水素原子（Ｈ）は、例え
ば水素ガス（Ｈ2 ）をマイクロ波放電させて得ることが
できる。
【００１４】トレンチ構造の表面における原料ガスの反
応によって、図２に示すように、シリコン膜４が堆積す
る。このシリコン膜４の厚さは、例えば５Åである。し
かし、このシリコン膜４中には、ＴＥＳに含まれている
有機物が取り込まれている。従って、次に、このシリコ
ン膜４に対して、例えばマイクロ波放電等によって生成
した水素原子を、例えば室温下で照射し、当該シリコン
膜４中の有機物を除去する処理を行う。水素原子の照射
に際しては、シリコン膜４の形状を損なわずに膜中の有
機物を除去することが要求される。従って、水素原子を
ダウンストリームでシリコン膜４に輸送して反応させる
のが好ましい。
応によって、図２に示すように、シリコン膜４が堆積す
る。このシリコン膜４の厚さは、例えば５Åである。し
かし、このシリコン膜４中には、ＴＥＳに含まれている
有機物が取り込まれている。従って、次に、このシリコ
ン膜４に対して、例えばマイクロ波放電等によって生成
した水素原子を、例えば室温下で照射し、当該シリコン
膜４中の有機物を除去する処理を行う。水素原子の照射
に際しては、シリコン膜４の形状を損なわずに膜中の有
機物を除去することが要求される。従って、水素原子を
ダウンストリームでシリコン膜４に輸送して反応させる
のが好ましい。
【００１５】水素原子の照射によって、シリコン膜４中
に取り込まれていたメチル基やエチル基等が水素原子と
反応して、メタンやエタン等となってシリコン膜４外に
離散して除去される。この作用効果は、本発明者による
ｉｎ−ｓｉｔｕ ＦＴＩＲ（ＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓ
ｆｏｒｍ Ｉｎｆｒａｒｅｄ）−ＡＴＲ（Ａｔｔｅｎｕ
ａｔｅｄＴｏｔａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）法による
研究結果により確認されている。すなわち、図３は、水
素原子の照射処理によって有機物が除去されることを裏
付けるデータであり、縦軸は、水素原子の照射処理前後
のシリコン膜表面の赤外光吸収スペクトルの差分を示し
ている。この図３のデータによれば、メチル基（−ＣＨ
3 ）およびエチル基（−Ｃ2 Ｈ5 ）が除去されているこ
とが明らかである。従って、カーボン（Ｃ）汚染の少な
いシリコン膜を形成することができる。
に取り込まれていたメチル基やエチル基等が水素原子と
反応して、メタンやエタン等となってシリコン膜４外に
離散して除去される。この作用効果は、本発明者による
ｉｎ−ｓｉｔｕ ＦＴＩＲ（ＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓ
ｆｏｒｍ Ｉｎｆｒａｒｅｄ）−ＡＴＲ（Ａｔｔｅｎｕ
ａｔｅｄＴｏｔａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）法による
研究結果により確認されている。すなわち、図３は、水
素原子の照射処理によって有機物が除去されることを裏
付けるデータであり、縦軸は、水素原子の照射処理前後
のシリコン膜表面の赤外光吸収スペクトルの差分を示し
ている。この図３のデータによれば、メチル基（−ＣＨ
3 ）およびエチル基（−Ｃ2 Ｈ5 ）が除去されているこ
とが明らかである。従って、カーボン（Ｃ）汚染の少な
いシリコン膜を形成することができる。
【００１６】以上のようにしてシリコン膜を形成した
後、図４に示すように、シリコン膜４に酸素原子を反応
させてシリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成するプロセ
スと、上記と同様にしてＣＶＤ法により形成したシリコ
ン膜４に窒素原子を反応させてシリコン窒化膜からなる
絶縁膜を形成するプロセスとを交互に繰返して多層構造
の絶縁膜５を形成する際に、前記各プロセスにおいて、
酸素原子または窒素原子を反応させる前に、シリコン膜
に水素原子を照射して当該膜中の有機物を除去する処理
を行う。このような水素原子の照射処理を行うことによ
り、絶縁膜を構成する各層のカーボン汚染を確実に防止
することができ、絶縁性が高く緻密な多層構造の絶縁膜
５を形成することができる。
後、図４に示すように、シリコン膜４に酸素原子を反応
させてシリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成するプロセ
スと、上記と同様にしてＣＶＤ法により形成したシリコ
ン膜４に窒素原子を反応させてシリコン窒化膜からなる
絶縁膜を形成するプロセスとを交互に繰返して多層構造
の絶縁膜５を形成する際に、前記各プロセスにおいて、
酸素原子または窒素原子を反応させる前に、シリコン膜
に水素原子を照射して当該膜中の有機物を除去する処理
を行う。このような水素原子の照射処理を行うことによ
り、絶縁膜を構成する各層のカーボン汚染を確実に防止
することができ、絶縁性が高く緻密な多層構造の絶縁膜
５を形成することができる。
【００１７】図５において、実線は、水素原子の照射時
間とシリコン酸化膜のエッチング速度との関係を示すも
のであり、水素原子の照射時間の経過とともにシリコン
酸化膜のエッチング速度が小さくなっており、これは水
素原子の照射によってより緻密な構造のシリコン酸化膜
が得られたことを示している。なお、図５において、破
線は従来の成膜方法により得られた熱酸化膜のエッチン
グ速度を示すが、本発明の成膜方法により得られたシリ
コン酸化膜は、従来の熱酸化膜と比べても遜色のない緻
密さを有していることがわかる。
間とシリコン酸化膜のエッチング速度との関係を示すも
のであり、水素原子の照射時間の経過とともにシリコン
酸化膜のエッチング速度が小さくなっており、これは水
素原子の照射によってより緻密な構造のシリコン酸化膜
が得られたことを示している。なお、図５において、破
線は従来の成膜方法により得られた熱酸化膜のエッチン
グ速度を示すが、本発明の成膜方法により得られたシリ
コン酸化膜は、従来の熱酸化膜と比べても遜色のない緻
密さを有していることがわかる。
【００１８】図６は、ＴＥＳ／Ｈを用いて２５０℃でＣ
ＶＤ法によりシリコン膜を形成した後、２５秒間にわた
り水素原子の照射処理を行い、次いで室温で酸素原子と
反応させて得られたシリコン酸化膜のＣ−Ｖ（容量−電
圧）特性を示すものであり、このデータから、水素原子
の照射処理を行うことにより、シリコン酸化膜中の固定
電荷が低減されることが分かる。図７は、ＴＥＳ／Ｈを
用いて２５０℃でＣＶＤ法によりシリコン膜を形成した
後、室温で酸素原子と反応させて得られたシリコン酸化
膜のＣ−Ｖ特性を示すものであり、図８は、ＴＥＳ／Ｈ
を用いてＣＶＤ法により２５０℃でシリコン膜を形成し
た後、酸素原子と反応させ、８００℃の高温で加熱して
得られたシリコン酸化膜のＣ−Ｖ特性を示すものであ
る。これらの図７および図８から明らかなように、水素
原子の照射処理を行わない場合には、ヒステリシスが生
じ、シリコン酸化膜中に固定電荷が残存することが分か
る。
ＶＤ法によりシリコン膜を形成した後、２５秒間にわた
り水素原子の照射処理を行い、次いで室温で酸素原子と
反応させて得られたシリコン酸化膜のＣ−Ｖ（容量−電
圧）特性を示すものであり、このデータから、水素原子
の照射処理を行うことにより、シリコン酸化膜中の固定
電荷が低減されることが分かる。図７は、ＴＥＳ／Ｈを
用いて２５０℃でＣＶＤ法によりシリコン膜を形成した
後、室温で酸素原子と反応させて得られたシリコン酸化
膜のＣ−Ｖ特性を示すものであり、図８は、ＴＥＳ／Ｈ
を用いてＣＶＤ法により２５０℃でシリコン膜を形成し
た後、酸素原子と反応させ、８００℃の高温で加熱して
得られたシリコン酸化膜のＣ−Ｖ特性を示すものであ
る。これらの図７および図８から明らかなように、水素
原子の照射処理を行わない場合には、ヒステリシスが生
じ、シリコン酸化膜中に固定電荷が残存することが分か
る。
【００１９】図９は、図６、図７、図８にそれぞれ対応
するシリコン酸化膜の絶縁破壊の割合とそのときの電界
強度との関係を示すものであり、水素原子の照射処理を
したシリコン酸化膜では、ブレークダウン電圧が高い方
にシフトしていることが明らかである。なお、以上のデ
ータは、水素原子の照射処理を、ウエハの温度が室温と
なる状態で行った場合のものであるが、水素原子の照射
処理の際に、ウエハを加熱する複合処理を行ってもよ
い。この場合のウエハの加熱温度は、例えば３５０℃で
ある。
するシリコン酸化膜の絶縁破壊の割合とそのときの電界
強度との関係を示すものであり、水素原子の照射処理を
したシリコン酸化膜では、ブレークダウン電圧が高い方
にシフトしていることが明らかである。なお、以上のデ
ータは、水素原子の照射処理を、ウエハの温度が室温と
なる状態で行った場合のものであるが、水素原子の照射
処理の際に、ウエハを加熱する複合処理を行ってもよ
い。この場合のウエハの加熱温度は、例えば３５０℃で
ある。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１０は、ＣＶＤ装置の概略図である。真空チャンバー１
１には、有機ガス導入口１２と、アルミナ管内でマイク
ロ波（２．４５ＧＨｚ）放電によって生成した水素
（Ｈ）、酸素（Ｏ）あるいは窒素（Ｎ）等のラジカル等
を含む原子を導入するガス導入口１３が設けられてい
る。これらの原子は、例えばＨ2 、Ｏ2 、ＮＨ3 等をマ
イクロ波放電することにより得られる。
１０は、ＣＶＤ装置の概略図である。真空チャンバー１
１には、有機ガス導入口１２と、アルミナ管内でマイク
ロ波（２．４５ＧＨｚ）放電によって生成した水素
（Ｈ）、酸素（Ｏ）あるいは窒素（Ｎ）等のラジカル等
を含む原子を導入するガス導入口１３が設けられてい
る。これらの原子は、例えばＨ2 、Ｏ2 、ＮＨ3 等をマ
イクロ波放電することにより得られる。
【００２１】有機ガス導入口１２およびガス導入口１３
は、ガスや原子がウエハ１４に十分に照射されるよう
に、ウエハ１４の表面に対して導入口の方向が例えば４
５°の角度となるように傾斜させて設置してある。ま
た、これらの導入口とウエハ１４との離間距離は、ウエ
ハ１４のサイズによっても異なるが、ウエハ１４の全面
に均一に照射できるような距離とされる。ウエハ１４
は、例えば真空チャックなどの手段により固定されてお
り、また、有機ガスや原子がウエハ１４に均一に照射さ
れるようにウエハ１４がその面内で回転できるような構
造になっている。１５はウエハ１４の加熱手段であり、
ＣＶＤ法によるプロセスの遂行中において、必要に応じ
てウエハ１４を加熱できるようになっている。
は、ガスや原子がウエハ１４に十分に照射されるよう
に、ウエハ１４の表面に対して導入口の方向が例えば４
５°の角度となるように傾斜させて設置してある。ま
た、これらの導入口とウエハ１４との離間距離は、ウエ
ハ１４のサイズによっても異なるが、ウエハ１４の全面
に均一に照射できるような距離とされる。ウエハ１４
は、例えば真空チャックなどの手段により固定されてお
り、また、有機ガスや原子がウエハ１４に均一に照射さ
れるようにウエハ１４がその面内で回転できるような構
造になっている。１５はウエハ１４の加熱手段であり、
ＣＶＤ法によるプロセスの遂行中において、必要に応じ
てウエハ１４を加熱できるようになっている。
【００２２】かかる構成のＣＶＤ装置を用いて、以下の
ようにして成膜処理を行う。まず、真空チャンバー１１
を、ターボ分子ポンプなどを用いて、真空度が１．０×
１０-6Ｔｏｒｒ以下となるまで真空引きする。続いて、
その表面に導電層によるトレンチ構造が形成されたウエ
ハ１４を、加熱手段１５により例えば２５０℃に加熱し
ながら、有機ガス導入口１２からＴＥＳを導入するとと
もに、ガス導入口１３から導入した水素ガス（Ｈ2 ）を
マイクロ波（２．４５ＧＨｚ）放電によって水素原子と
したうえで、これらをウエハ１４のトレンチ構造の表面
において反応させる。真空チャンバー１１内の全圧は、
例えば１Ｔｏｒｒとし、ＴＥＳおよびＨ2 ガスの導入比
は４：６とした。
ようにして成膜処理を行う。まず、真空チャンバー１１
を、ターボ分子ポンプなどを用いて、真空度が１．０×
１０-6Ｔｏｒｒ以下となるまで真空引きする。続いて、
その表面に導電層によるトレンチ構造が形成されたウエ
ハ１４を、加熱手段１５により例えば２５０℃に加熱し
ながら、有機ガス導入口１２からＴＥＳを導入するとと
もに、ガス導入口１３から導入した水素ガス（Ｈ2 ）を
マイクロ波（２．４５ＧＨｚ）放電によって水素原子と
したうえで、これらをウエハ１４のトレンチ構造の表面
において反応させる。真空チャンバー１１内の全圧は、
例えば１Ｔｏｒｒとし、ＴＥＳおよびＨ2 ガスの導入比
は４：６とした。
【００２３】この状態を、例えば１０秒間にわたり継続
し、ウエハ１４のトレンチ構造の表面にシリコン膜を堆
積させた。なお、マイクロ波放電によって生成した水素
原子が、ウエハの表面でＴＥＳ分子中のＳｉ−Ｈ結合を
引き離し、重合膜を形成していることは、本発明者の実
験で確認できている。同時に、メチル基やエチル基など
の有機物も一部脱離し、このような反応により、適度な
流動性をもった重合膜がウエハ１４の表面を流れ、トレ
ンチ構造の溝内にコンフォーマルに埋め込まれているこ
とも確認できている。
し、ウエハ１４のトレンチ構造の表面にシリコン膜を堆
積させた。なお、マイクロ波放電によって生成した水素
原子が、ウエハの表面でＴＥＳ分子中のＳｉ−Ｈ結合を
引き離し、重合膜を形成していることは、本発明者の実
験で確認できている。同時に、メチル基やエチル基など
の有機物も一部脱離し、このような反応により、適度な
流動性をもった重合膜がウエハ１４の表面を流れ、トレ
ンチ構造の溝内にコンフォーマルに埋め込まれているこ
とも確認できている。
【００２４】次に、ＴＥＳおよび水素ガスの導入を止
め、真空チャンバー１１内の真空度を１．０×１０-6Ｔ
ｏｒｒ以下に調整した後、ガス導入口１３から水素ガス
（Ｈ2 ）を導入してこれをマイクロ波（２．４５ＧＨ
ｚ）放電によって水素原子とし、この水素原子をウエハ
１４のトレンチ構造の表面においてシリコン膜と反応さ
せた。水素原子の照射処理時間は６０秒間とし、導入し
た水素ガス（Ｈ2 ）の分圧は１Ｔｏｒｒとした。また、
水素原子の照射処理中のウエハ１４の温度は室温とし
た。この結果、シリコン膜中の有機物は、水素原子と反
応し、例えばメタンやエタンとなって気相中へ脱離して
いく。従って、シリコン膜の形状は均一のまま、膜中の
不要な有機物が除去される。しかも、シリコン膜中に
は、Ｓｉ−Ｓｉ結合が増え、より緻密な膜が形成でき
る。なお、水素原子を照射する際には、ウエハ１４を加
熱手段１５により室温以上に加熱してもよい。
め、真空チャンバー１１内の真空度を１．０×１０-6Ｔ
ｏｒｒ以下に調整した後、ガス導入口１３から水素ガス
（Ｈ2 ）を導入してこれをマイクロ波（２．４５ＧＨ
ｚ）放電によって水素原子とし、この水素原子をウエハ
１４のトレンチ構造の表面においてシリコン膜と反応さ
せた。水素原子の照射処理時間は６０秒間とし、導入し
た水素ガス（Ｈ2 ）の分圧は１Ｔｏｒｒとした。また、
水素原子の照射処理中のウエハ１４の温度は室温とし
た。この結果、シリコン膜中の有機物は、水素原子と反
応し、例えばメタンやエタンとなって気相中へ脱離して
いく。従って、シリコン膜の形状は均一のまま、膜中の
不要な有機物が除去される。しかも、シリコン膜中に
は、Ｓｉ−Ｓｉ結合が増え、より緻密な膜が形成でき
る。なお、水素原子を照射する際には、ウエハ１４を加
熱手段１５により室温以上に加熱してもよい。
【００２５】次に、ガス導入口１３から酸素ガス
（Ｏ2 ）を導入してこれをマイクロ波（２．４５ＧＨ
ｚ）放電によって酸素原子とし、この酸素原子をウエハ
１４のトレンチ構造の表面においてシリコン膜と反応さ
せて、シリコン酸化膜を形成した。酸素原子の照射処理
時間は１０秒間とし、導入した酸素ガス（Ｏ2 ）の分圧
は１Ｔｏｒｒとした。このようにしてシリコン酸化膜を
形成した後、このシリコン酸化膜の上に上記と同様にし
てシリコン膜を形成し、上記と同様にして水素原子の照
射処理を行い、さらに、ガス導入口１３からアンモニア
ガス（ＮＨ3 ）を導入してこれをマイクロ波（２．４５
ＧＨｚ）放電によって窒素原子とし、この窒素原子を表
面のシリコン膜と反応させてシリコン窒化膜を形成し
た。窒素原子の照射処理時間は１０秒間とし、導入した
アンモニアガス（ＮＨ3 ）の分圧は１Ｔｏｒｒとした。
（Ｏ2 ）を導入してこれをマイクロ波（２．４５ＧＨ
ｚ）放電によって酸素原子とし、この酸素原子をウエハ
１４のトレンチ構造の表面においてシリコン膜と反応さ
せて、シリコン酸化膜を形成した。酸素原子の照射処理
時間は１０秒間とし、導入した酸素ガス（Ｏ2 ）の分圧
は１Ｔｏｒｒとした。このようにしてシリコン酸化膜を
形成した後、このシリコン酸化膜の上に上記と同様にし
てシリコン膜を形成し、上記と同様にして水素原子の照
射処理を行い、さらに、ガス導入口１３からアンモニア
ガス（ＮＨ3 ）を導入してこれをマイクロ波（２．４５
ＧＨｚ）放電によって窒素原子とし、この窒素原子を表
面のシリコン膜と反応させてシリコン窒化膜を形成し
た。窒素原子の照射処理時間は１０秒間とし、導入した
アンモニアガス（ＮＨ3 ）の分圧は１Ｔｏｒｒとした。
【００２６】続いて、上記と同様にして、ＴＥＳ／Ｈを
用いたＣＶＤプロセス、水素原子の照射処理、酸化プロ
セスまたは窒化プロセスを繰返し、シリコン酸化膜とシ
リコン窒化膜の多層構造からなる絶縁膜をトレンチ構造
の溝内にコンフォーマルに埋め込んで、層間絶縁膜を形
成した。図１１は、以上のプロセスのシーケンスを示す
ものである。
用いたＣＶＤプロセス、水素原子の照射処理、酸化プロ
セスまたは窒化プロセスを繰返し、シリコン酸化膜とシ
リコン窒化膜の多層構造からなる絶縁膜をトレンチ構造
の溝内にコンフォーマルに埋め込んで、層間絶縁膜を形
成した。図１１は、以上のプロセスのシーケンスを示す
ものである。
【００２７】このような実施例によれば、シリコン膜の
形成後、水素原子の照射処理を付加し、その後シリコン
酸化膜またはシリコン窒化膜の形成を行うので、従来の
ように水素原子の照射処理を行わずに、シリコン膜の形
成後、直接、酸化処理または窒化処理を行う場合に比べ
て、膜質の格段に良好な絶縁膜を形成することができ
る。
形成後、水素原子の照射処理を付加し、その後シリコン
酸化膜またはシリコン窒化膜の形成を行うので、従来の
ように水素原子の照射処理を行わずに、シリコン膜の形
成後、直接、酸化処理または窒化処理を行う場合に比べ
て、膜質の格段に良好な絶縁膜を形成することができ
る。
【００２８】なお、ＴＥＳの代わりに、モノエチルシラ
ン、ジエチルシラン、トリメチルシラン、モノメチルシ
ラン、ジメチルシランなどの有機シランガスを用いて、
上記と同様にして絶縁膜を形成したところ、ＴＥＳを用
いた場合と同様に膜質の良好な絶縁膜が得られた。
ン、ジエチルシラン、トリメチルシラン、モノメチルシ
ラン、ジメチルシランなどの有機シランガスを用いて、
上記と同様にして絶縁膜を形成したところ、ＴＥＳを用
いた場合と同様に膜質の良好な絶縁膜が得られた。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の成膜方法
は、有機シランガスを含む原料ガスを用いてＣＶＤ法に
より形成されたシリコン膜のように、有機物が残存する
膜に対し、水素原子を照射して当該膜中の有機物を除去
する有機物除去工程を含み、当該膜により絶縁膜を形成
することにより、絶縁性が高く緻密な絶縁膜を形成する
ことができる。 特に、シリコン膜は、酸素原子を反応さ
せるとシリコン酸化膜よりなる絶縁膜を形成することが
でき、窒素原子を反応させるとシリコン窒化膜よりなる
絶縁膜を形成することができるので、シリコン膜形成工
程、有機物除去工程および酸化絶縁膜形成工程を行い、
続いてシリコン膜形成工程、有機物除去工程および窒化
絶縁膜形成工程を行うことを繰り返すことにより、シリ
コン酸化膜とシリコン窒化膜とを交互に有する、絶縁性
が高く緻密な多層構成の絶縁膜を形成することができ
る。
は、有機シランガスを含む原料ガスを用いてＣＶＤ法に
より形成されたシリコン膜のように、有機物が残存する
膜に対し、水素原子を照射して当該膜中の有機物を除去
する有機物除去工程を含み、当該膜により絶縁膜を形成
することにより、絶縁性が高く緻密な絶縁膜を形成する
ことができる。 特に、シリコン膜は、酸素原子を反応さ
せるとシリコン酸化膜よりなる絶縁膜を形成することが
でき、窒素原子を反応させるとシリコン窒化膜よりなる
絶縁膜を形成することができるので、シリコン膜形成工
程、有機物除去工程および酸化絶縁膜形成工程を行い、
続いてシリコン膜形成工程、有機物除去工程および窒化
絶縁膜形成工程を行うことを繰り返すことにより、シリ
コン酸化膜とシリコン窒化膜とを交互に有する、絶縁性
が高く緻密な多層構成の絶縁膜を形成することができ
る。
【図１】トレンチ構造の表面の説明図である。
【図２】トレンチ構造の表面にシリコン膜が堆積した状
態を示す説明図である。
態を示す説明図である。
【図３】水素原子の照射処理前後のシリコン膜表面の赤
外光吸収スペクトルの差分を示すグラフである。
外光吸収スペクトルの差分を示すグラフである。
【図４】多層構造の絶縁膜を形成する場合のプロセスの
説明図である。
説明図である。
【図５】水素原子の照射時間とシリコン酸化膜のエッチ
ング速度との関係を示すグラフである。
ング速度との関係を示すグラフである。
【図６】水素原子の照射処理を行ったシリコン酸化膜の
Ｃ−Ｖ特性図である。
Ｃ−Ｖ特性図である。
【図７】シリコン膜を形成した後水素原子の照射処理を
行わずに、室温で酸化して得られたシリコン酸化膜のＣ
−Ｖ特性図である。
行わずに、室温で酸化して得られたシリコン酸化膜のＣ
−Ｖ特性図である。
【図８】シリコン膜を形成した後水素原子の照射処理を
行わずに、酸化し、さらに８００℃で熱処理して得られ
たシリコン酸化膜のＣ−Ｖ特性図である。
行わずに、酸化し、さらに８００℃で熱処理して得られ
たシリコン酸化膜のＣ−Ｖ特性図である。
【図９】図６、図７、図８にそれぞれ対応するシリコン
酸化膜の絶縁破壊の割合とそのときの電界強度との関係
を示すグラフである。
酸化膜の絶縁破壊の割合とそのときの電界強度との関係
を示すグラフである。
【図１０】実施例で用いたＣＶＤ装置の説明図である。
【図１１】実施例のプロセスのシーケンスを示す説明図
である。
である。
【図１２】層間絶縁膜の説明図である。
１ シリコン半導体ウエハ ２ 導電層 ３ 絶縁膜 ４ シリコン
膜 ５ 多層構造の絶縁膜 １１ 真空チャ
ンバー １２ 有機ガス導入口 １３ ガス導入
口 １４ ウエハ １５ 加熱手段
膜 ５ 多層構造の絶縁膜 １１ 真空チャ
ンバー １２ 有機ガス導入口 １３ ガス導入
口 １４ ウエハ １５ 加熱手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 平１−18149（ＪＰ，Ｂ２) 特許2587624（ＪＰ，Ｂ２) 特許2980340（ＪＰ，Ｂ２) 特許3046643（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/316 H01L 21/318
Claims (14)
- 【請求項１】 半導体基板上に導電層によって形成され
たトレンチ構造の表面に絶縁膜を形成する成膜方法にお
いて、 （Ａ）有機シランガスを含む原料ガスを用いてＣＶＤ法
により均一なシリコン膜を形成するシリコン膜形成工程
と、 （Ｂ）前記シリコン膜に水素原子を照射して当該シリコ
ン膜中の有機物を除去する有機物除去工程と、 （Ｃ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に酸素
原子を反応させてシリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成
する酸化絶縁膜形成工程とを有することを特徴とする成
膜方法。 - 【請求項２】 半導体基板上に導電層によって形成され
たトレンチ構造の表面に絶縁膜を形成する成膜方法にお
いて、 （Ａ）有機シランガスを含む原料ガスを用いてＣＶＤ法
により均一なシリコン膜を形成するシリコン膜形成工程
と、 （Ｂ）前記シリコン膜に水素原子を照射して当該シリコ
ン膜中の有機物を除去する有機物除去工程と、 （Ｃ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に窒素
原子を反応させてシリコン窒化膜からなる絶縁膜を形成
する窒化絶縁膜形成工程とを有することを特徴とする成
膜方法。 - 【請求項３】 半導体基板上に導電層によって形成され
たトレンチ構造の表面に絶縁膜を形成する成膜方法にお
いて、 （Ａ）有機シランガスを含む原料ガスを用いてＣＶＤ法
により均一なシリコン膜を形成するシリコン膜形成工程
と、 （Ｂ）前記シリコン膜に水素原子を照射して当該シリコ
ン膜中の有機物を除去する有機物除去工程と、 （Ｃ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に酸素
原子を反応させてシリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成
する酸化絶縁膜形成工程と、 （Ｄ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に窒素
原子を反応させてシリコン窒化膜からなる絶縁膜を形成
する窒化絶縁膜形成工程とを有し、 シリコン膜形成工程、有機物除去工程、酸化絶縁膜形成
工程、シリコン膜形成工程、有機物除去工程および窒化
絶縁膜形成工程をこの順に少なくとも１回繰り返すこと
により多層構造の絶縁膜を形成することを特徴とする成
膜方法。 - 【請求項４】 シリコン膜形成工程において、有機シラ
ンガスとして、トリエチルシラン、モノエチルシラン、
ジエチルシラン、トリメチルシラン、モノメチルシラン
およびジメチルシランから選択されるものが用いられる
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載
の成膜方法。 - 【請求項５】 シリコン膜形成工程において、原料ガス
は、水素原子が混合された混合ガスであることを特徴と
する請求項１〜請求項４のいずれかに記載の成膜方法。 - 【請求項６】 酸化絶縁膜形成工程において、酸素原子
は、酸素ガスをマイクロ波放電させて生成されたもので
あることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の
成膜方法。 - 【請求項７】 窒化絶縁膜形成工程において、窒素原子
は、アンモニアガスをマイクロ波放電させて生成された
ものであることを特徴とする請求項２または請求項３に
記載の成膜方法。 - 【請求項８】 シリコン半導体基板の表面に絶縁膜を形
成する成膜方法において、 （Ａ）有機シランガスを含む原料ガスを用いてＣＶＤ法
により均一なシリコン膜を形成するシリコン膜形成工程
と、 （Ｂ）前記シリコン膜に水素原子を照射して当該シリコ
ン膜中の有機物を除去する有機物除去工程と、 （Ｃ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に酸素
原子を反応させてシリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成
する酸化絶縁膜形成工程とを有する ことを特徴とする成
膜方法。 - 【請求項９】 シリコン半導体基板の表面に絶縁膜を形
成する成膜方法において、 （Ａ）有機シランガスを含む原料ガスを用いてＣＶＤ法
により均一なシリコン膜 を形成するシリコン膜形成工程
と、 （Ｂ）前記シリコン膜に水素原子を照射して当該シリコ
ン膜中の有機物を除去する有機物除去工程と、 （Ｃ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に窒素
原子を反応させてシリコン窒化膜からなる絶縁膜を形成
する窒化絶縁膜形成工程とを有することを特徴とする成
膜方法。 - 【請求項１０】 シリコン半導体基板の表面に絶縁膜を
形成する成膜方法において、 （Ａ）有機シランガスを含む原料ガスを用いてＣＶＤ法
により均一なシリコン膜を形成するシリコン膜形成工程
と、 （Ｂ）前記シリコン膜に水素原子を照射して当該シリコ
ン膜中の有機物を除去する有機物除去工程と、 （Ｃ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に酸素
原子を反応させてシリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成
する酸化絶縁膜形成工程と、 （Ｄ）前記有機物除去工程で得られたシリコン膜に窒素
原子を反応させてシリコン窒化膜からなる絶縁膜を形成
する窒化絶縁膜形成工程とを有し、 シリコン膜形成工程、有機物除去工程、酸化絶縁膜形成
工程、シリコン膜形成工程、有機物除去工程および窒化
絶縁膜形成工程をこの順に少なくとも１回繰り返すこと
により多層構造の絶縁膜を形成することを特徴とする成
膜方法。 - 【請求項１１】 シリコン膜形成工程において、有機シ
ランガスとして、トリエチルシラン、モノエチルシラ
ン、ジエチルシラン、トリメチルシラン、モノメチルシ
ランおよびジメチルシランから選択されるものが用いら
れることを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれか
に記載の成膜方法。 - 【請求項１２】 シリコン膜形成工程において、原料ガ
スは、水素原子が混合された混合ガスであることを特徴
とする請求項８〜請求項１１のいずれかに記載の成膜方
法。 - 【請求項１３】 酸化絶縁膜形成工程において、酸素原
子は、酸素ガスをマイクロ波放電させて生成されたもの
であることを特徴とする請求項８または請求 項１０に記
載の成膜方法。 - 【請求項１４】 窒化絶縁膜形成工程において、窒素原
子は、アンモニアガスをマイクロ波放電させて生成され
たものであることを特徴とする請求項９または請求項１
０に記載の成膜方法。
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| JP28553391A JP3149223B2 (ja) | 1991-10-07 | 1991-10-07 | 成膜方法 |
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-
1991
- 1991-10-07 JP JP28553391A patent/JP3149223B2/ja not_active Expired - Lifetime
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