[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

本发明是关于半导体器件及其制造方法，特别是关于在超LSI的多层布线的制作工艺中，要实现其膜厚具有优良的均一性的层间绝缘膜的半导体器件及其制造方法的发明。

半导体器件的高密度化和高集成化取得了惊人的进步，与之相伴而来的是，在半导体器件中，就要求微细化的布线构造，或自如运用多层布线技术的布线构造。这样一来，在把下层布线与上层布线绝缘分隔开来的层间绝缘膜中，对均一地填平在半导体衬底上形成的微细而且具有高纵横尺寸比的第一层布线的台阶的技术的要求，就变得越来越严了。近年来，作为对此课题的有力的解决办法，人们正积极地进行利用四乙氧基硅烷(tatraethoxysilane，以下，称之为TEOS)和臭氧(以下，称之为O₃)进行反应的常压CVD法的研究。

以下，参照附图，对上述旧有半导体器件制造方法的一例进行说明。

图11(a)-(c)给出了旧有的半导体器件的制造方法的各个制作工艺。如图11(a)所示，在半导体衬底10上边，分别形成绝缘隔离用LO COS膜11，由多晶硅膜组成的栅极电极12，含有氧化硼和氧化磷的SiO₂膜(以下，称之为BPSG膜)13，由杂质扩散区形成的源区和漏区14，由钨(以下，称之为W)形成的源电极或漏电极15，以及由含有硅(约1％左右)和铜(约0.5％左右)的铝合金膜形成的第2布线层16。此外，在图11(a)中，17表示栅极绝缘膜。

其次，如图11(b)所示，用以TEOS为原料气体的等离子体CVD法，在第一层布线层16上形成SiO₂膜(以下，称之为P-TEOS膜)21。

接下来，如图11(C)所示，在用应用TEOS和O₃进行反应的常正CVD法，在P-TEOS膜21的上边形成SiO₂膜(以下，称之为TEOS-O₃膜)22之后，在TEOS-O₃膜22的上边，形成第2布线层23。

但是，在上述半导体器件的制造方法中所采用的应用TEOS和O₃进行反应常压CVD法，具有强烈的依赖于基底表面的特性。就是说在基底膜，即在P-TEOS膜21上混合存在着亲水性部分和排水性部分的情况下，如以下所说明的那样，在P-TEPS膜21上的亲水性部分和排水性部分上，有着TEOS-O₃膜22的形成速度及膜质不同的问题。

图12给出了在第2布线层16上形成的P-TEOS膜21的断面构造的原子级的状态。由于第2布线层16上边的P-TEOS膜21的表面具有凸状的断面构造，由于为了淀积P-TEOS膜21而进行等离子体CVD时，P-TEOS膜21多曝露于离子材料和电子中，故Si和O之间的原子间结合其成了良好的状态，即未结合键少的状态。通常，在大气层中，未结合键上连接有羟基(图中用一OH来表示)。另一方面，第一布线层16相互之间的沟部的表面，很少曝露于离子材料和电子之中，故形成了未结合键(由于曝露于大气之中，变成了连接有一OH的形状)多的状态。人们认为，由于P-TEOS膜21的表面状态不一样，就形成了在TEOS-O₃膜22上的膜厚不均匀。

在旧有的半导体器件的制造方法中，由于混合存在着基底膜的材质的不同，或者在基底膜上混合存在着亲水性部分和排水性部分，故淀积于基底膜上的TEOS-O₃膜22的形成速度和膜质就不相同，所以，就存在着在TEOS膜22的表面上生成凹凸，或者使TEOS-O₃膜22的膜质变坏这样的问题。

在以下的文献中，给出了采用使P-TEOS膜21曝露于N₂气体所形成的等离子体中的办法以稳定基底膜表面的方法，这些文献是：

1)  K.Fujino，Y.Nishimoto，N.Tokunasu and K.Maeda：“Surface Modification of Base Materials for TEOS/O₃Atomospheric Pressure Chemical Vapor Deposition”，J.Electrochem.Soc.，Vol.139，No.6(1992)P.1690