JP2810649B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- insulating film
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に係
り、詳しくは、複数の導電層間の層間絶縁膜の構成に関
するものである。
り、詳しくは、複数の導電層間の層間絶縁膜の構成に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体装置における配線構造の一
例を図１に示す。図１において、２１はシリコン基板を
示す。シリコン基板２１上面全域には絶縁膜２２が形成
され、絶縁膜２２上にはＡｌからなる第１導電層２３が
パターン形成されている。第１導電層２３表面を含んで
絶縁膜２２の上面にはシリコン酸化膜２４が形成され、
シリコン酸化膜２４上には、シリコン酸化膜２５、シリ
コン酸化膜２６が積層形成されている。
例を図１に示す。図１において、２１はシリコン基板を
示す。シリコン基板２１上面全域には絶縁膜２２が形成
され、絶縁膜２２上にはＡｌからなる第１導電層２３が
パターン形成されている。第１導電層２３表面を含んで
絶縁膜２２の上面にはシリコン酸化膜２４が形成され、
シリコン酸化膜２４上には、シリコン酸化膜２５、シリ
コン酸化膜２６が積層形成されている。
【０００３】これら３層のシリコン酸化膜２４、２５、
２６にて層間絶縁膜２００が構成されている。層間絶縁
膜２００（シリコン酸化膜２６）上にはＡｌからなる第
２導電層２８が形成されている。次に、このような構成
の配線構造の作製手順について説明する。まず、シリコ
ン基板２１の上に絶縁膜２２を形成した後、Ａｌ等の金
属を蒸着法、スパッタ法あるいは化学気相成長法により
積層し、ホトリソグラフィ技術を用いてパターニングし
て第１導電層２３を形成する。第１導電層２３の上に
は、有機シランと酸素とを主成分とする気相からプラズ
マ励起による化学気相成長法によりシリコン酸化膜２４
を堆積する。
２６にて層間絶縁膜２００が構成されている。層間絶縁
膜２００（シリコン酸化膜２６）上にはＡｌからなる第
２導電層２８が形成されている。次に、このような構成
の配線構造の作製手順について説明する。まず、シリコ
ン基板２１の上に絶縁膜２２を形成した後、Ａｌ等の金
属を蒸着法、スパッタ法あるいは化学気相成長法により
積層し、ホトリソグラフィ技術を用いてパターニングし
て第１導電層２３を形成する。第１導電層２３の上に
は、有機シランと酸素とを主成分とする気相からプラズ
マ励起による化学気相成長法によりシリコン酸化膜２４
を堆積する。
【０００４】シリコン酸化膜２４の上には、有機シラン
とオゾンとを主成分とする気相から熱励起による化学気
相成長法によりシリコン酸化膜２５を堆積する。シリコ
ン酸化膜２５の上には、シリコン酸化膜２４と同様にプ
ラズマ励起による化学気相成長法によりシリコン酸化膜
２６を堆積する。シリコン酸化膜２４、２５及び２６か
らなる層間絶縁膜２００の上にはＡｌ等の金属を蒸着
法、スパッタ法あるいは化学気相成長法により積層して
第２導電層２８を形成する。
とオゾンとを主成分とする気相から熱励起による化学気
相成長法によりシリコン酸化膜２５を堆積する。シリコ
ン酸化膜２５の上には、シリコン酸化膜２４と同様にプ
ラズマ励起による化学気相成長法によりシリコン酸化膜
２６を堆積する。シリコン酸化膜２４、２５及び２６か
らなる層間絶縁膜２００の上にはＡｌ等の金属を蒸着
法、スパッタ法あるいは化学気相成長法により積層して
第２導電層２８を形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したような半導体
装置にあっては、層間絶縁膜の構成において以下のよう
な問題点があった。有機シランとオゾンとを主成分とす
る気相から熱励起による化学気相成長法により堆積した
シリコン酸化膜は、強い吸湿性を有し、成膜後に空気中
から水分を吸収する。シリコン酸化膜中に取り込まれた
水分が、Ａｌ配線の腐食、絶縁機能の低下をもたらすこ
とは、例えば、特開平３−２９３４５号公報に記載され
ている。従って、層間絶縁膜として使用するシリコン酸
化膜の吸湿は、半導体装置の信頼性の上で大きな問題と
なっている。
装置にあっては、層間絶縁膜の構成において以下のよう
な問題点があった。有機シランとオゾンとを主成分とす
る気相から熱励起による化学気相成長法により堆積した
シリコン酸化膜は、強い吸湿性を有し、成膜後に空気中
から水分を吸収する。シリコン酸化膜中に取り込まれた
水分が、Ａｌ配線の腐食、絶縁機能の低下をもたらすこ
とは、例えば、特開平３−２９３４５号公報に記載され
ている。従って、層間絶縁膜として使用するシリコン酸
化膜の吸湿は、半導体装置の信頼性の上で大きな問題と
なっている。
【０００６】図１に示すような半導体装置の層間絶縁膜
２００の構成にあっては、このような吸湿性を有するシ
リコン酸化膜２５の上に吸湿性を有さないシリコン酸化
膜２６を堆積しているが、シリコン酸化膜２６を堆積し
た後でも、シリコン酸化膜２５は空気中の水分を吸収し
て上述したような信頼性上の問題が生ずる場合がある。
２００の構成にあっては、このような吸湿性を有するシ
リコン酸化膜２５の上に吸湿性を有さないシリコン酸化
膜２６を堆積しているが、シリコン酸化膜２６を堆積し
た後でも、シリコン酸化膜２５は空気中の水分を吸収し
て上述したような信頼性上の問題が生ずる場合がある。
【０００７】本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたも
のであり、水分が絶縁膜に覆われている導電層に与える
悪影響を防止し、導電層の特性を長期に亘って保持する
ことにより、半導体装置としての信頼性を高めることを
その目的とする。
のであり、水分が絶縁膜に覆われている導電層に与える
悪影響を防止し、導電層の特性を長期に亘って保持する
ことにより、半導体装置としての信頼性を高めることを
その目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
複数の導電層間の層間絶縁膜として、吸湿性の高い第１
絶縁膜と、有機シランと酸素とを主成分とする気相から
プラズマ励起により化学気相成長させられ、前記第１絶
縁膜の表面を覆うシリコン酸化膜とを備えた半導体装置
において、前記シリコン酸化膜の厚さを２００ｎｍ以上
とし、更に、前記第１絶縁膜における前記シリコン酸化
膜とは反対側に、第１絶縁膜よりも吸湿性の低い第２絶
縁膜を設けることをその要旨とする。また、本発明の半
導体装置は、導電層上の絶縁膜として、吸湿性の高い第
１絶縁膜と、有機シランと酸素とを主成分とする気相か
らプラズマ励起により化学気相成長させられ、前記第１
絶縁膜の表面を覆うシリコン酸化膜とを備えたものであ
って、前記シリコン酸化膜の厚さを２００ｎｍ以上と
し、更に、前記第１絶縁膜における前記シリコン酸化膜
とは反対側に、第１絶縁膜よりも吸湿性の低い第２絶縁
膜を設けることをその要旨とする。
複数の導電層間の層間絶縁膜として、吸湿性の高い第１
絶縁膜と、有機シランと酸素とを主成分とする気相から
プラズマ励起により化学気相成長させられ、前記第１絶
縁膜の表面を覆うシリコン酸化膜とを備えた半導体装置
において、前記シリコン酸化膜の厚さを２００ｎｍ以上
とし、更に、前記第１絶縁膜における前記シリコン酸化
膜とは反対側に、第１絶縁膜よりも吸湿性の低い第２絶
縁膜を設けることをその要旨とする。また、本発明の半
導体装置は、導電層上の絶縁膜として、吸湿性の高い第
１絶縁膜と、有機シランと酸素とを主成分とする気相か
らプラズマ励起により化学気相成長させられ、前記第１
絶縁膜の表面を覆うシリコン酸化膜とを備えたものであ
って、前記シリコン酸化膜の厚さを２００ｎｍ以上と
し、更に、前記第１絶縁膜における前記シリコン酸化膜
とは反対側に、第１絶縁膜よりも吸湿性の低い第２絶縁
膜を設けることをその要旨とする。
【０００９】すなわち、吸湿性を有する第１絶縁膜の表
面が、厚さ２００ｎｍ以上の吸湿性がきわめて低いシリ
コン酸化膜にて覆われているので、第１絶縁膜における
吸湿が防止される。しかも、第１絶縁膜における前記シ
リコン酸化膜と反対側には、第１絶縁膜よりも吸湿性の
低い第２絶縁膜を設けているので、万一第１絶縁膜が吸
湿しても、水分が導電層に到達することを防止する。
面が、厚さ２００ｎｍ以上の吸湿性がきわめて低いシリ
コン酸化膜にて覆われているので、第１絶縁膜における
吸湿が防止される。しかも、第１絶縁膜における前記シ
リコン酸化膜と反対側には、第１絶縁膜よりも吸湿性の
低い第２絶縁膜を設けているので、万一第１絶縁膜が吸
湿しても、水分が導電層に到達することを防止する。
【００１０】このシリコン酸化膜と第２絶縁膜との相乗
効果により、絶縁膜に覆われている導電層への水分の進
出を遮断する。以下、吸湿性を有するシリコン酸化膜に
おける吸湿を防止すべく、これを覆うように形成するシ
リコン酸化膜の厚さを２００ｎｍ以上とした限定理由に
ついて説明する。
効果により、絶縁膜に覆われている導電層への水分の進
出を遮断する。以下、吸湿性を有するシリコン酸化膜に
おける吸湿を防止すべく、これを覆うように形成するシ
リコン酸化膜の厚さを２００ｎｍ以上とした限定理由に
ついて説明する。
【００１１】図２に示すように、シリコン基板３１上に
有機シランとオゾンとを主成分とする気相から熱励起に
よる化学気相成長法によりシリコン酸化膜３５を、有機
シランと酸素とを主成分とする気相からプラズマ励起に
よる化学気相成長法によりシリコン酸化膜３６を、この
順に堆積した試料を作製した。シリコン酸化膜３５とシ
リコン酸化膜３６との膜厚構成を変えて、下記の表１に
示すＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及びＥの５種類の試料を用意した。
有機シランとオゾンとを主成分とする気相から熱励起に
よる化学気相成長法によりシリコン酸化膜３５を、有機
シランと酸素とを主成分とする気相からプラズマ励起に
よる化学気相成長法によりシリコン酸化膜３６を、この
順に堆積した試料を作製した。シリコン酸化膜３５とシ
リコン酸化膜３６との膜厚構成を変えて、下記の表１に
示すＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及びＥの５種類の試料を用意した。
【００１２】
【表１】
【００１３】尚、試料Ｂ，Ｃ及びＤはシリコン酸化膜３
５を堆積後、試料を空気にさらすことなくシリコン酸化
膜３６を堆積した。従って、試料Ｂ，Ｃ，Ｄの吸湿はシ
リコン酸化膜３６を堆積した後のみにおいて起きる。各
試料におけるシリコン酸化膜３５、３６の形成条件は同
じである。シリコン酸化膜３５は、ＴＥＯＳ（tetraeth
ylortho-silicate,テトラエトキシシラン，Ｓｉ（ＯＣ2
Ｈ5）4）とオゾン（Ｏ2−４％Ｏ3）とを減圧下、４００
℃で熱励起により化学気相成長（Chemical Vapor Depos
ition,CVD）させたもの（以下、ＴＥＯＳ−Ｏ3系熱ＣＶ
Ｄシリコン酸化膜３５という）である。また、シリコン
酸化膜３６は、ＴＥＯＳと酸素とを４００℃でプラズマ
励起によるＣＶＤで堆積させたもの（以下、ＴＥＯＳ−
Ｏ2系プラズマＣＶＤシリコン酸化膜３６という）であ
る。
５を堆積後、試料を空気にさらすことなくシリコン酸化
膜３６を堆積した。従って、試料Ｂ，Ｃ，Ｄの吸湿はシ
リコン酸化膜３６を堆積した後のみにおいて起きる。各
試料におけるシリコン酸化膜３５、３６の形成条件は同
じである。シリコン酸化膜３５は、ＴＥＯＳ（tetraeth
ylortho-silicate,テトラエトキシシラン，Ｓｉ（ＯＣ2
Ｈ5）4）とオゾン（Ｏ2−４％Ｏ3）とを減圧下、４００
℃で熱励起により化学気相成長（Chemical Vapor Depos
ition,CVD）させたもの（以下、ＴＥＯＳ−Ｏ3系熱ＣＶ
Ｄシリコン酸化膜３５という）である。また、シリコン
酸化膜３６は、ＴＥＯＳと酸素とを４００℃でプラズマ
励起によるＣＶＤで堆積させたもの（以下、ＴＥＯＳ−
Ｏ2系プラズマＣＶＤシリコン酸化膜３６という）であ
る。
【００１４】試料の吸湿性はＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換
赤外分光）法による赤外吸収スペクトルの変化により測
定した。本実験では吸湿したＴＥＯＳ−Ｏ3系熱ＣＶＤ
シリコン酸化膜３５の赤外吸収スペクトルに現れる９３
０ｃｍ-1付近の吸収（以下、９３０ｃｍ-1吸収という）
ピーク高さにより吸湿の進行を評価した。図３に試料
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及びＥの空気中放置時間に対する９３０
ｃｍ-1吸収ピーク高さの変化を示す。試料Ａの結果（○
印）より、ＴＥＯＳ−Ｏ3系熱ＣＶＤシリコン酸化膜３
５は空気中から水分を吸収すること、そして、試料Ｅの
結果（●印）より、ＴＥＯＳ−Ｏ2系プラズマＣＶＤシ
リコン酸化膜３６は空気中では吸湿性を示さないことが
わかる。
赤外分光）法による赤外吸収スペクトルの変化により測
定した。本実験では吸湿したＴＥＯＳ−Ｏ3系熱ＣＶＤ
シリコン酸化膜３５の赤外吸収スペクトルに現れる９３
０ｃｍ-1付近の吸収（以下、９３０ｃｍ-1吸収という）
ピーク高さにより吸湿の進行を評価した。図３に試料
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及びＥの空気中放置時間に対する９３０
ｃｍ-1吸収ピーク高さの変化を示す。試料Ａの結果（○
印）より、ＴＥＯＳ−Ｏ3系熱ＣＶＤシリコン酸化膜３
５は空気中から水分を吸収すること、そして、試料Ｅの
結果（●印）より、ＴＥＯＳ−Ｏ2系プラズマＣＶＤシ
リコン酸化膜３６は空気中では吸湿性を示さないことが
わかる。
【００１５】試料Ｂ，Ｃ及びＤの結果（□印、△印及び
▽印）より、ＴＥＯＳ−Ｏ3系熱ＣＶＤシリコン酸化膜
３５とＴＥＯＳ−Ｏ2系プラズマＣＶＤシリコン酸化膜
３６との２層膜においては、ＴＥＯＳ−Ｏ3系熱ＣＶＤ
シリコン酸化膜３５の上に堆積されたＴＥＯＳ−Ｏ2系
プラズマＣＶＤシリコン酸化膜３６の膜厚が増加する
と、９３０ｃｍ-1吸収ピーク高さが減少することが分か
る。そして、試料Ｄでは、ＴＥＯＳ−Ｏ2系プラズマＣ
ＶＤシリコン酸化膜３６単層である試料Ｅと同様に９３
０ｃｍ-1吸収はみられない。
▽印）より、ＴＥＯＳ−Ｏ3系熱ＣＶＤシリコン酸化膜
３５とＴＥＯＳ−Ｏ2系プラズマＣＶＤシリコン酸化膜
３６との２層膜においては、ＴＥＯＳ−Ｏ3系熱ＣＶＤ
シリコン酸化膜３５の上に堆積されたＴＥＯＳ−Ｏ2系
プラズマＣＶＤシリコン酸化膜３６の膜厚が増加する
と、９３０ｃｍ-1吸収ピーク高さが減少することが分か
る。そして、試料Ｄでは、ＴＥＯＳ−Ｏ2系プラズマＣ
ＶＤシリコン酸化膜３６単層である試料Ｅと同様に９３
０ｃｍ-1吸収はみられない。
【００１６】以上により、吸湿性を有するＴＥＯＳ−Ｏ
3系熱ＣＶＤシリコン酸化膜３５の上に吸湿性を有さな
いＴＥＯＳ−Ｏ2系プラズマＣＶＤシリコン酸化膜３６
を堆積して、ＴＥＯＳ−Ｏ3系熱ＣＶＤシリコン酸化膜
３５の吸湿を防止する方法に関して次の２点がわかる。 （ア） ＴＥＯＳ−Ｏ2系プラズマＣＶＤシリコン酸化
膜３６の膜厚が１００ｎｍ以下では、空気中からの吸湿
を完全に防止することはできない。
3系熱ＣＶＤシリコン酸化膜３５の上に吸湿性を有さな
いＴＥＯＳ−Ｏ2系プラズマＣＶＤシリコン酸化膜３６
を堆積して、ＴＥＯＳ−Ｏ3系熱ＣＶＤシリコン酸化膜
３５の吸湿を防止する方法に関して次の２点がわかる。 （ア） ＴＥＯＳ−Ｏ2系プラズマＣＶＤシリコン酸化
膜３６の膜厚が１００ｎｍ以下では、空気中からの吸湿
を完全に防止することはできない。
【００１７】（イ） ＴＥＯＳ−Ｏ2系プラズマＣＶＤ
シリコン酸化膜３６の膜厚を２００ｎｍ以上にすると空
気中からの吸湿を３０日以上の長期にわたり防止するこ
とができる。 （ア）、（イ）より図１における層間絶縁膜２００を形
成する工程の中で、有機シランとオゾンを主成分とする
気相から熱励起による化学気相成長法により堆積された
シリコン酸化膜２５上の、有機シランと酸素とを主成分
とする気相からプラズマ励起による化学気相成長により
堆積されたシリコン酸化膜２６の膜厚を２００ｎｍ以上
とすることにより、層間絶縁膜２００形成後のシリコン
酸化膜２５における空気中からの吸湿を防止することが
できる。
シリコン酸化膜３６の膜厚を２００ｎｍ以上にすると空
気中からの吸湿を３０日以上の長期にわたり防止するこ
とができる。 （ア）、（イ）より図１における層間絶縁膜２００を形
成する工程の中で、有機シランとオゾンを主成分とする
気相から熱励起による化学気相成長法により堆積された
シリコン酸化膜２５上の、有機シランと酸素とを主成分
とする気相からプラズマ励起による化学気相成長により
堆積されたシリコン酸化膜２６の膜厚を２００ｎｍ以上
とすることにより、層間絶縁膜２００形成後のシリコン
酸化膜２５における空気中からの吸湿を防止することが
できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明を具体化した実施形態を図
を参照して説明する。図４は本実施形態における半導体
装置の断面図であり、図中１１はシリコン基板を示す。
シリコン基板１１上面全域には絶縁膜１２が形成され、
絶縁膜１２上にはＡｌからなる第１導電層１３がパター
ン形成されている。第１導電層１３表面を含んで絶縁膜
１２の上面には、有機シランと酸素とを主成分とする気
相からプラズマ励起による化学気相成長により堆積され
たシリコン酸化膜１４が形成されている。シリコン酸化
膜１４上には、有機シランとオゾンとを主成分とする気
相から熱励起による化学気相成長により堆積されたシリ
コン酸化膜１５が形成されている。また、シリコン酸化
膜１５上には、有機シランと酸素とを主成分とする気相
からプラズマ励起による化学気相成長により堆積された
シリコン酸化膜１６が厚さ２００ｎｍ以上に形成されて
いる。これらの３層のシリコン酸化膜１４、１５、１６
にて層間絶縁膜１００が構成されている。
を参照して説明する。図４は本実施形態における半導体
装置の断面図であり、図中１１はシリコン基板を示す。
シリコン基板１１上面全域には絶縁膜１２が形成され、
絶縁膜１２上にはＡｌからなる第１導電層１３がパター
ン形成されている。第１導電層１３表面を含んで絶縁膜
１２の上面には、有機シランと酸素とを主成分とする気
相からプラズマ励起による化学気相成長により堆積され
たシリコン酸化膜１４が形成されている。シリコン酸化
膜１４上には、有機シランとオゾンとを主成分とする気
相から熱励起による化学気相成長により堆積されたシリ
コン酸化膜１５が形成されている。また、シリコン酸化
膜１５上には、有機シランと酸素とを主成分とする気相
からプラズマ励起による化学気相成長により堆積された
シリコン酸化膜１６が厚さ２００ｎｍ以上に形成されて
いる。これらの３層のシリコン酸化膜１４、１５、１６
にて層間絶縁膜１００が構成されている。
【００１９】層間絶縁膜１００（シリコン酸化膜１６）
上には、Ａｌからなる第２導電層１８が形成されてい
る。第１導電層１３上方の一部の層間絶縁膜１００は除
去されていて、第１導電層１３、第２導電層１８を接続
するためのコンタクトホール１９となっている。コンタ
クトホール１９の側壁には、有機シランと酸素とを主成
分とする気相からプラズマ励起による化学気相成長によ
り堆積されたサイドウォール１７が厚さ２００ｎｍ以上
に形成されている。コンタクトホール１９の中央部に
は、第２導電層１８が延在して下方の第１導電層１３と
接続している。
上には、Ａｌからなる第２導電層１８が形成されてい
る。第１導電層１３上方の一部の層間絶縁膜１００は除
去されていて、第１導電層１３、第２導電層１８を接続
するためのコンタクトホール１９となっている。コンタ
クトホール１９の側壁には、有機シランと酸素とを主成
分とする気相からプラズマ励起による化学気相成長によ
り堆積されたサイドウォール１７が厚さ２００ｎｍ以上
に形成されている。コンタクトホール１９の中央部に
は、第２導電層１８が延在して下方の第１導電層１３と
接続している。
【００２０】本半導体装置では、吸湿性を有するシリコ
ン酸化膜１５上に吸湿性を有さないシリコン酸化膜１６
を厚さ２００ｎｍ以上形成しているので、前述の実験結
果（図３）からもわかるように、このシリコン酸化膜１
５の空気中からの吸湿を完全に防止できる。次に、この
ような構成をなす配線構造の作製手順を、その工程を示
す図５を参照して説明する。
ン酸化膜１５上に吸湿性を有さないシリコン酸化膜１６
を厚さ２００ｎｍ以上形成しているので、前述の実験結
果（図３）からもわかるように、このシリコン酸化膜１
５の空気中からの吸湿を完全に防止できる。次に、この
ような構成をなす配線構造の作製手順を、その工程を示
す図５を参照して説明する。
【００２１】まず、ＭＯＳトランジスタを形成したシリ
コン基板１１の上に絶縁膜１２を形成した後、Ａｌ等の
金属を蒸着法、スパッタ法あるいは化学気相成長法によ
り積層し、ホトリソグラフィー技術を用いたパターニン
グにより第１導電層１３を形成し、その後、有機シラン
と酸素とを主成分とする気相からプラズマ励起による化
学気相成長により堆積したシリコン酸化膜１４を形成す
る（図５（ａ））。
コン基板１１の上に絶縁膜１２を形成した後、Ａｌ等の
金属を蒸着法、スパッタ法あるいは化学気相成長法によ
り積層し、ホトリソグラフィー技術を用いたパターニン
グにより第１導電層１３を形成し、その後、有機シラン
と酸素とを主成分とする気相からプラズマ励起による化
学気相成長により堆積したシリコン酸化膜１４を形成す
る（図５（ａ））。
【００２２】有機シランと酸素とを主成分とする気相か
らプラズマ励起による化学気相成長により堆積されるシ
リコン酸化膜は、厚く堆積するとオーバーハングが生じ
る。本工程でのオーバーハングは、後の有機シランとオ
ゾンとを主成分とする気相から熱励起による化学気相成
長によりシリコン酸化膜を堆積する工程において、第１
導電層の間隔が狭い部分においてボイドを発生させる可
能性がある。そのため、本工程におけるシリコン酸化膜
１４の膜厚は、後の有機シランとオゾンとを主成分とす
る気相から熱励起による化学気相成長によりシリコン酸
化膜を堆積する工程において、ボイドが発生しない程度
にとどめる必要がある。
らプラズマ励起による化学気相成長により堆積されるシ
リコン酸化膜は、厚く堆積するとオーバーハングが生じ
る。本工程でのオーバーハングは、後の有機シランとオ
ゾンとを主成分とする気相から熱励起による化学気相成
長によりシリコン酸化膜を堆積する工程において、第１
導電層の間隔が狭い部分においてボイドを発生させる可
能性がある。そのため、本工程におけるシリコン酸化膜
１４の膜厚は、後の有機シランとオゾンとを主成分とす
る気相から熱励起による化学気相成長によりシリコン酸
化膜を堆積する工程において、ボイドが発生しない程度
にとどめる必要がある。
【００２３】次に、有機シランとオゾンとを主成分とす
る気相から熱励起による化学気相成長によりシリコン酸
化膜１５を形成した後、有機シランと酸素とを主成分と
する気相からプラズマ励起による化学気相成長により、
シリコン酸化膜１６を２００ｎｍ以上堆積させて、層間
絶縁膜１００を形成する（図５（ｂ））。ここで、シリ
コン酸化膜１５を形成後、空気にさらすことなくシリコ
ン酸化膜１６を形成すれば、吸湿が全く無いシリコン酸
化膜１５を得ることができ、層間絶縁膜１００の信頼性
をさらに向上させることができる。
る気相から熱励起による化学気相成長によりシリコン酸
化膜１５を形成した後、有機シランと酸素とを主成分と
する気相からプラズマ励起による化学気相成長により、
シリコン酸化膜１６を２００ｎｍ以上堆積させて、層間
絶縁膜１００を形成する（図５（ｂ））。ここで、シリ
コン酸化膜１５を形成後、空気にさらすことなくシリコ
ン酸化膜１６を形成すれば、吸湿が全く無いシリコン酸
化膜１５を得ることができ、層間絶縁膜１００の信頼性
をさらに向上させることができる。
【００２４】有機シランとオゾンとを主成分とする気相
から熱励起による化学気相成長により堆積されたシリコ
ン酸化膜は、非常に優れたステップカバレジを示すの
で、ボイドを発生することなくシリコン酸化膜１４形成
時の段差の穴埋めを行うことができる。しかし、クラッ
ク耐性に問題があり、厚く堆積するとクラックが発生す
る。クラックの発生は、半導体装置の信頼性のうえで好
ましくない。
から熱励起による化学気相成長により堆積されたシリコ
ン酸化膜は、非常に優れたステップカバレジを示すの
で、ボイドを発生することなくシリコン酸化膜１４形成
時の段差の穴埋めを行うことができる。しかし、クラッ
ク耐性に問題があり、厚く堆積するとクラックが発生す
る。クラックの発生は、半導体装置の信頼性のうえで好
ましくない。
【００２５】また、有機シランとオゾンとを主成分とす
る気相から熱励起による化学気相成長により堆積された
シリコン酸化膜は、絶縁性においても有機シランと酸素
とを主成分とする気相からプラズマ励起による化学気相
成長により堆積されたシリコン酸化膜に比べて劣る。こ
のため、本工程におけるシリコン酸化膜１５の膜厚は、
後の工程において必要な平坦性を得た上で、できる限り
薄くする必要がある。
る気相から熱励起による化学気相成長により堆積された
シリコン酸化膜は、絶縁性においても有機シランと酸素
とを主成分とする気相からプラズマ励起による化学気相
成長により堆積されたシリコン酸化膜に比べて劣る。こ
のため、本工程におけるシリコン酸化膜１５の膜厚は、
後の工程において必要な平坦性を得た上で、できる限り
薄くする必要がある。
【００２６】次に、ホトリソグラフィ技術及びエッチン
グ技術を用いて、第１導電層１３と第２導電層１８との
間での接続を得るためのコンタクトホール１９を層間絶
縁膜１００に形成した後、有機シランと酸素とを主成分
とする気相からプラズマ励起による化学気相成長法によ
り厚さ２００ｎｍ以上のシリコン酸化膜１７ａを全域に
形成する（図５（ｃ））。
グ技術を用いて、第１導電層１３と第２導電層１８との
間での接続を得るためのコンタクトホール１９を層間絶
縁膜１００に形成した後、有機シランと酸素とを主成分
とする気相からプラズマ励起による化学気相成長法によ
り厚さ２００ｎｍ以上のシリコン酸化膜１７ａを全域に
形成する（図５（ｃ））。
【００２７】次いで、異方性エッチングによりコンタク
トホール１９の側壁にシリコン酸化膜１７ａからなる厚
さ２００ｎｍ以上のサイドウォール１７を形成した後、
Ａｌ等の金属を蒸着法、スパッタ法あるいは化学気相成
長法により積層して第２導電層１８を形成する（図５
（ｄ））。尚、上記実施形態においては、第１、第２導
電層１３、１８間の層間絶縁膜１００を、有機シランと
オゾンとを主成分とする気相から熱励起による化学気相
成長により堆積したシリコン酸化膜１５の上下に有機シ
ランと酸素とを主成分とする気相からプラズマ励起によ
る化学気相成長によるシリコン酸化膜１４、１６を堆積
した３層構造としている。本発明の目的の一つは、有機
シランと酸素とを主成分とする気相からプラズマ励起に
よる化学気相成長により堆積したシリコン酸化膜と有機
シランとオゾンとを主成分とする気相から熱励起による
化学気相成長により堆積したシリコン酸化膜とを用いて
構成された層間絶縁膜において、有機シランとオゾンと
を主成分とする気相から熱励起による化学気相成長によ
り堆積されたシリコン酸化膜の吸湿を防止することであ
り、層間絶縁膜が４層以上の積層構造である場合におい
ても同様の効果を奏する。
トホール１９の側壁にシリコン酸化膜１７ａからなる厚
さ２００ｎｍ以上のサイドウォール１７を形成した後、
Ａｌ等の金属を蒸着法、スパッタ法あるいは化学気相成
長法により積層して第２導電層１８を形成する（図５
（ｄ））。尚、上記実施形態においては、第１、第２導
電層１３、１８間の層間絶縁膜１００を、有機シランと
オゾンとを主成分とする気相から熱励起による化学気相
成長により堆積したシリコン酸化膜１５の上下に有機シ
ランと酸素とを主成分とする気相からプラズマ励起によ
る化学気相成長によるシリコン酸化膜１４、１６を堆積
した３層構造としている。本発明の目的の一つは、有機
シランと酸素とを主成分とする気相からプラズマ励起に
よる化学気相成長により堆積したシリコン酸化膜と有機
シランとオゾンとを主成分とする気相から熱励起による
化学気相成長により堆積したシリコン酸化膜とを用いて
構成された層間絶縁膜において、有機シランとオゾンと
を主成分とする気相から熱励起による化学気相成長によ
り堆積されたシリコン酸化膜の吸湿を防止することであ
り、層間絶縁膜が４層以上の積層構造である場合におい
ても同様の効果を奏する。
【００２８】また、上記実施形態においては、有機シラ
ンと酸素とを主成分とする気相からプラズマ励起による
化学気相成長により堆積されたシリコン酸化膜、有機シ
ランとオゾンとを主成分とする気相から熱励起による化
学気相成長により堆積されたシリコン酸化膜及び有機シ
ランと酸素とを主成分とする気相からプラズマ励起によ
る化学気相成長により堆積されたシリコン酸化膜を順次
積層することにより層間絶縁膜を形成しているが、層間
絶縁膜の平坦性を向上させる目的で、上記工程中に、等
方性あるいは異方性エッチバックを行った場合において
も同様の効果を奏する。
ンと酸素とを主成分とする気相からプラズマ励起による
化学気相成長により堆積されたシリコン酸化膜、有機シ
ランとオゾンとを主成分とする気相から熱励起による化
学気相成長により堆積されたシリコン酸化膜及び有機シ
ランと酸素とを主成分とする気相からプラズマ励起によ
る化学気相成長により堆積されたシリコン酸化膜を順次
積層することにより層間絶縁膜を形成しているが、層間
絶縁膜の平坦性を向上させる目的で、上記工程中に、等
方性あるいは異方性エッチバックを行った場合において
も同様の効果を奏する。
【００２９】更に、上記実施形態では、第１、第２導電
層１３、１８をＡｌ等の金属としたが、これが例えば、
多結晶シリコン等のいかなる導電層であった場合におい
ても同様の効果を奏する。
層１３、１８をＡｌ等の金属としたが、これが例えば、
多結晶シリコン等のいかなる導電層であった場合におい
ても同様の効果を奏する。
【００３０】
【発明の効果】本発明にあっては、吸湿性を有する第１
絶縁膜の表面を、厚さ２００ｎｍ以上の吸湿性がきわめ
て低いシリコン酸化膜で覆って、第１絶縁膜における吸
湿を防止すると共に、第１絶縁膜におけるシリコン酸化
膜とは反対側に、第１絶縁膜よりも吸湿性の低い第２絶
縁膜を設けて、万一第１絶縁膜が吸湿しても、水分が導
電層に到達することを防止するので、このシリコン酸化
膜と第２絶縁膜との相乗効果により、絶縁膜に覆われて
いる導電層への水分の進出を効果的に遮断することがで
きる。
絶縁膜の表面を、厚さ２００ｎｍ以上の吸湿性がきわめ
て低いシリコン酸化膜で覆って、第１絶縁膜における吸
湿を防止すると共に、第１絶縁膜におけるシリコン酸化
膜とは反対側に、第１絶縁膜よりも吸湿性の低い第２絶
縁膜を設けて、万一第１絶縁膜が吸湿しても、水分が導
電層に到達することを防止するので、このシリコン酸化
膜と第２絶縁膜との相乗効果により、絶縁膜に覆われて
いる導電層への水分の進出を効果的に遮断することがで
きる。
【００３１】従って、絶縁膜に覆われている導電層の特
性を長期に亘って保持することができ、半導体装置とし
ての信頼性を高めることができる。
性を長期に亘って保持することができ、半導体装置とし
ての信頼性を高めることができる。
【図１】従来の半導体装置における配線構造の一例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】本発明における数値限定のために作製した実験
用試料の構造を示す断面図である。
用試料の構造を示す断面図である。
【図３】各実験用試料におけるシリコン酸化膜の吸湿性
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図４】本発明の半導体装置における配線構造の一例を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図５】図４に示す配線構造を得る工程を示す断面図で
ある。
ある。
【符号の説明】 １１ シリコン基板 １３ 第１導電層 １４ シリコン酸化膜（第２絶縁膜） １５ シリコン酸化膜（第１絶縁膜） １６ プラズマＣＶＤ法で形成したシリコン酸化膜 １８ 第２導電層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平瀬 征基 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 齋田 敦 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−194932（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−346461（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 複数の導電層間の層間絶縁膜として、吸
湿性の高い第１絶縁膜と、有機シランと酸素とを主成分
とする気相からプラズマ励起により化学気相成長させら
れ、前記第１絶縁膜の表面を覆うシリコン酸化膜とを備
えた半導体装置において、前記シリコン酸化膜の厚さを
２００ｎｍ以上とし、更に、前記第１絶縁膜における前
記シリコン酸化膜とは反対側に、第１絶縁膜よりも吸湿
性の低い第２絶縁膜を設けることを特長とした半導体装
置。 - 【請求項２】 導電層上の絶縁膜として、吸湿性の高い
第１絶縁膜と、有機シランと酸素とを主成分とする気相
からプラズマ励起により化学気相成長させられ、前記第
１絶縁膜の表面を覆うシリコン酸化膜とを備えた半導体
装置において、前記シリコン酸化膜の厚さを２００ｎｍ
以上とし、更に、前記第１絶縁膜における前記シリコン
酸化膜とは反対側に、第１絶縁膜よりも吸湿性の低い第
２絶縁膜を設けることを特長とした半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8132183A JP2810649B2 (ja) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8132183A JP2810649B2 (ja) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | 半導体装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3298172A Division JPH0758733B2 (ja) | 1991-10-17 | 1991-10-17 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08274174A JPH08274174A (ja) | 1996-10-18 |
| JP2810649B2 true JP2810649B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=15075337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8132183A Expired - Lifetime JP2810649B2 (ja) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2810649B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3173451B2 (ja) * | 1998-02-25 | 2001-06-04 | 日本電気株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP3644887B2 (ja) | 2000-04-11 | 2005-05-11 | 松下電器産業株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03194932A (ja) * | 1989-12-22 | 1991-08-26 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1996
- 1996-05-27 JP JP8132183A patent/JP2810649B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08274174A (ja) | 1996-10-18 |
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