JP3118913B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

Info

Publication number
JP3118913B2
JP3118913B2 JP03310174A JP31017491A JP3118913B2 JP 3118913 B2 JP3118913 B2 JP 3118913B2 JP 03310174 A JP03310174 A JP 03310174A JP 31017491 A JP31017491 A JP 31017491A JP 3118913 B2 JP3118913 B2 JP 3118913B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
power
sin
semiconductor device
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP03310174A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05129285A (ja
Inventor
哲男 渡辺
研 足立
真二 土屋
健基 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP03310174A priority Critical patent/JP3118913B2/ja
Publication of JPH05129285A publication Critical patent/JPH05129285A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3118913B2 publication Critical patent/JP3118913B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特にプラズマCVD法により窒化シリコン(Si
N)膜を成膜する際のマイクロダストを低減させる方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】SiN膜は、水分の浸透をほとんど許さ
ず、ナトリウム・イオンの拡散を妨げ、極めて酸化速度
が小さく、膜質が硬質である等の優れた性質を有し、L
SI等の半導体装置において、多層配線構造中の層間絶
縁膜やデバイスの最終パッシベーション膜として広く使
用されている。
【0003】SiN膜の成膜方法としては、常圧CVD
法、減圧CVD法、およびプラズマCVD法が代表的な
方法である。中でも、プラズマCVD法は、エネルギー
の高いプラズマ状態下で原料ガスの化学結合を分解して
活性種を生成させ、該活性種間の反応により所定の組成
の膜を形成させる方法であり、おおよそ250〜400
℃における低温成膜が可能である点を最大の特長とす
る。
【0004】したがって、プラズマCVD法により成膜
されるSiN膜(以下、p−SiN膜と略称する。)
は、アルミニウム(Al)系配線層や金(Au)配線層
等の低融点金属材料層上における層間絶縁膜や、既に完
成したデバイスの表面を被覆するパッシベーション膜と
して特に有効である。原料ガスの組成は、シラン系ガス
と窒素系ガスの混合組成を基本としており、SiH4
NH3 混合ガス、SiH4 /N2 混合ガス、SiH4
NH3 /N2 混合ガス等が多く用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、p−SiN
膜の成膜工程においては、成膜後のp−SiN膜の表面
に微小な粒子(以下、マイクロダストと称する。)が発
生する現象がしばしば観察される。このマイクロダスト
は、直径0.1〜0.3μm程度の微小な粒子であり、
光学的に数をカウントする方法では検出できないが、S
EM(走査型電子顕微鏡)で観察すると、ほぼ全面的に
発生していることがわかる。この状態をSEM観察にも
とづいてスケッチした様子を、図2に示す。
【0006】この図は、Al系配線層(Al)1上にB
PSG層2、成膜後にエッチバックされた第1のp−S
iN層3、第2のp−SiN層4、PSG層5、第3の
p−SiN層6が順次積層された部分において、第2の
p−SiN層4の成膜時にマイクロダスト4aが発生し
た状態を示している。上記マイクロダスト4aは極めて
微小であるが、いわゆるSC洗浄等の通常の前洗浄処理
を経ても除去されずに残り、後工程で形成されるPSG
層5、第3のp−SiN層6の平坦性を順次、加算的に
劣化させていることが明らかである。このことは、さら
に配線材料層等を積層した場合のステップ・カバレッジ
(段差被覆性)を劣化させ、半導体装置の信頼性を低下
させる原因となる。
【0007】そこで本発明は、マイクロダストを発生さ
せずにp−SiN膜を成膜し、かつその際に生じ得る膜
質の変化を防止することが可能な半導体装置の製造方法
を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の目的を達
成するために提案されるものである。すなわち、本願の
第1の発明にかかる半導体装置の製造方法はシラン系ガ
スと窒素系ガスとを含む原料ガスを用いてプラズマCV
D法により窒化シリコン膜を成膜する第1の工程と、前
記シラン系ガスの供給を停止した後もRFパワーを印加
しながら窒化シリコン膜の成膜を継続させる第2の工程
とを有することを特徴とする。
【0009】さらに、本願の第2の発明の発明にかかる
半導体装置の製造方法は、前記第2の工程におけるプラ
ズマCVD装置の電極間距離を前記第1の工程における
よりも小とするか、あるいは前記第2の工程におけるR
Fパワーを前記第1の工程におけるよりも小とするか、
もしくはその両方を行うことを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明者らは、上述の目的を達成するために検
討を重ねる過程で、図2に示したマイクロダスト4aが
第2のp−SiN膜4の内部ではなく、常に表面に乗っ
た状態で存在していることに注目した。つまり、マイク
ロダスト4aは、成膜中ではなく、成膜終了後に発生し
ていることになる。また本発明者らは、シラン系ガスの
ボンベのファイナル・バルブからCVD装置の成膜チャ
ンバまでの配管長が長い場合ほどマイクロダスト4aが
多く発生することも、別の実験から確認した。この事実
は、マイクロダスト4aが残留するシラン系ガスの影響
により発生していることを示唆している。
【0011】本願の第1の発明は、この残留シラン系ガ
スも成膜用に消費してしまうことにより、マイクロダス
トの生成を抑制しようとするものである。通常のp−S
iN膜の成膜工程では、p−SiN膜の膜厚が所定の値
に達した時点で原料ガスの供給を停止するので、間もな
くプラズマも消滅してしまう。これに対して本発明で
は、上記原料ガス中のシラン系ガスの供給を停止した後
もRFパワーを印加しながら成膜を継続する。つまり、
第1の工程においてほぼ目的の膜厚のp−SiN膜を成
膜した後も、第2の工程において窒素系ガスを主体と
し、わずかに残留シラン系ガスを含む原料ガスによりプ
ラズマを維持し、この間に若干のp−SiN膜を成膜す
るのである。
【0012】ところで、上記第1の発明では、第1の工
程と第2の工程とで原料ガス組成が互いに異なるので、
成膜されるp−SiN膜の膜質に若干の変化が現れる。
これは、具体的には屈折率nの上昇傾向として現れ、第
1の工程で成膜されるp−SiN(n=2.00程度)
よりも第2の工程で成膜されるp−SiN膜の屈折率n
は0.01〜0.02程度上昇する。この原因の詳細は
必ずしも明らかではないが、SiとNの組成比や膜密度
の変動に関連するものであり、絶縁性,耐湿性,パッシ
ベーション性等に影響を与える懸念がある。
【0013】本願の第2の発明では、上述の膜質の変化
に対する対策として、第2の工程におけるプラズマCV
D装置の電極間距離を前記第1の工程におけるよりも狭
めるか、あるいは前記第2の工程におけるRFパワーを
前記第1の工程におけるよりも低下させるか、もしくは
その両方を実施する。これらの対策のいずれかを施すこ
とにより、屈折率の変化を実際に抑制することができ
る。
【0014】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
【0015】実施例1 本実施例は、本願の第1の発明を適用し、第1の工程に
おいてSiH4 /NH3 /N2 混合ガスを用いてp−S
iN膜をほぼ目的の膜厚分だけ成膜した後、第2の工程
においてSiH4 の供給を停止した状態で成膜を継続し
た例である。まず、第1の工程を実施するため、6イン
チ径の適当な基板をプラズマCVD装置にセットし、一
例として下記の条件でp−SiN膜を約750nmの膜
厚に成膜した。
【0016】 SiH4 流量 185SCCM NH3 流量 60SCCM N2 流量 1500SCCM ガス圧 732Pa(5.5Torr) 基板温度 370℃ RFパワー(13.56MHz) 445W(低ストレス条件) 500W(高ストレス条件) 電極間距離 12.7mm RFパワー印加時間 48秒 ここで、上記RFパワーに2種類の値が設定されている
のは、得られるp−SiN膜のストレス(圧縮応力)を
制御するためである。
【0017】続いて、第2の工程を実施するため、Si
4 の供給を停止した他は上述の同じ条件にてp−Si
N膜の成膜を継続した。ここで、RFパワーの印加時間
を0〜2.5秒の範囲で変化させ、各場合のp−SiN
膜表面をSEMで観察して視野内のマイクロダストの発
生個数をカウントした結果を図1に示す。図中、横軸は
RFパワー印加時間(秒)、横軸はダスト数(個/50
μm2 )であり、破線は低ストレス条件、実線は高スト
レス条件に対応している。この図より、低ストレス条
件,高ストレス条件共にRFパワーを1.5秒印加すれ
ば、この間に残留SiH4 が消費され、ダストの発生を
ほぼ完全に抑制できることがわかった。
【0018】実施例2 本実施例では、第1の工程においてSiH4 /NH3
2 混合ガスを用いてp−SiN膜をほぼ目的の膜厚分
だけ成膜した後、第2の工程においてSiH4 とNH3
の供給を停止した状態で成膜を継続した例である。第1
の工程は実施例1と同じ条件で行い、膜厚約750nm
のp−SiN膜を成膜した。
【0019】第2の工程は、一例として下記の条件によ
り行った。 SiH4 流量 0SCCM NH3 流量 0SCCM N2 流量 1500SCCM ガス圧 732Pa(5.5Torr) 基板温度 370℃ RFパワー(13.56MHz) 445W(低ストレス条件) 電極間距離 12.7mm RFパワー印加時間 2.5秒 ここでは、SiH4 に加えてNH3 も供給が停止される
が、N2 によりプラズマが維持される。本実施例におい
ても、マイクロダストの発生がほぼ完全に抑制されるこ
とを、SEM観察により確認した。
【0020】実施例3 本実施例は、本願の第2の発明を適用し、第1の工程に
おいてSiH4 /NH3 /N2 混合ガスを用いてp−S
iN膜をほぼ目的の膜厚分だけ成膜した後、第2の工程
においてSiH4 の供給を停止し、かつ電極間距離を狭
めた状態で成膜を継続した例である。
【0021】第1の工程は実施例1と同じ条件で行い、
膜厚約750nmのp−SiN膜を成膜した。この段階
で得られたp−SiN膜の屈折率nは2.00であっ
た。第2の工程は、一例として下記の条件により行っ
た。 SiH4 流量 0SCCM NH3 流量 60SCCM N2 流量 1500SCCM ガス圧 732Pa(5.5Torr) 基板温度 370℃ RFパワー(13.56MHz) 445W(低ストレス条件) 電極間距離 6.6mm RFパワー印加時間 2秒 本実施例では、第2の工程において電極間距離を第1の
工程の約半分に狭めることにより、p−SiN膜の屈折
率nの上昇を防止することができた。
【0022】なお本発明者らは、電極間距離を変化させ
ずにRFパワーのみを低下させても、屈折率nを低減で
きることを見出した。RFパワーは装置の構成,種類等
に密接に関与したパラメータであるため、その低下の許
容範囲を一概に限定することはできない。しかし、本発
明者らの実験によれば、150Wに低下させた場合に屈
折率が1.80まで低下したので、これ以上にRFパワ
ーを低下させることは好ましくない。
【0023】もちろん、電極間距離の縮小とRFパワー
の低下を同時に行えば、これらの相乗的な効果を得るこ
とができる。
【0024】以上、本発明を3つの実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではなく、たとえば原料ガスの組成や成膜条件等は
適宜変更可能である。
【0025】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によればp−SiN膜の成膜時におけるマイクロダス
トの発生を防止することができ、後工程において形成さ
れる各種材料層の平坦性およびステップ・カバレッジを
改善することができる。しかも、RFパワーの印加条件
を変化させることにより、膜質を制御することも可能で
ある。
【0026】したがって、本発明は微細なデザイン・ル
ールにもとづいて設計され、高集積度,高性能を有する
半導体装置の製造に極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願の第1の発明の適用例において、第2の工
程におけるRFパワー印加時間と発生するダスト数の関
係を示すグラフである。
【図2】従来技術において、第2のp−SiN膜の表面
にマイクロダストが形成され、後工程で形成される材料
層の平坦性が劣化した状態を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
4 ・・・第2のp−SiN膜 4a・・・マイクロダスト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 健基 長崎県諫早市津久葉町1883−43 ソニー 長崎株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−43731(JP,A) 特開 昭60−54469(JP,A) 特開 平2−292826(JP,A) 特開 平4−196321(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/318 JICSTファイル(JOIS)「マイ クロダスト」、発明者名

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シラン系ガスと窒素系ガスとを含む原料
    ガスを用いてプラズマCVD法により窒化シリコン膜を
    成膜する第1の工程と、 前記シラン系ガスの供給を停止した後もRFパワーを印
    加しながら窒化シリコン膜の成膜を継続させる第2の工
    程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記第2の工程におけるプラズマCVD
    装置の電極間距離を前記第1の工程におけるよりも小と
    するか、あるいは前記第2の工程におけるRFパワーを
    前記第1の工程におけるよりも小とするか、もしくはそ
    の両方を行うことを特徴とする請求項1記載の半導体装
    置の製造方法。
JP03310174A 1991-10-30 1991-10-30 半導体装置の製造方法 Expired - Lifetime JP3118913B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03310174A JP3118913B2 (ja) 1991-10-30 1991-10-30 半導体装置の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03310174A JP3118913B2 (ja) 1991-10-30 1991-10-30 半導体装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05129285A JPH05129285A (ja) 1993-05-25
JP3118913B2 true JP3118913B2 (ja) 2000-12-18

Family

ID=18002068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP03310174A Expired - Lifetime JP3118913B2 (ja) 1991-10-30 1991-10-30 半導体装置の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3118913B2 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0793276B2 (ja) * 1993-12-14 1995-10-09 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 薄膜形成前処理方法および薄膜形成方法
JPH0799744B2 (ja) * 1993-12-27 1995-10-25 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 薄膜形成方法
US6521302B1 (en) * 2000-09-26 2003-02-18 Applied Materials, Inc. Method of reducing plasma-induced damage
JP2002368084A (ja) * 2001-06-12 2002-12-20 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置の製造方法
JP2011129723A (ja) * 2009-12-17 2011-06-30 Sharp Corp 固体撮像素子の製造方法
GB201410317D0 (en) * 2014-06-10 2014-07-23 Spts Technologies Ltd Substrate
US11060189B2 (en) 2016-12-16 2021-07-13 Applied Materials, Inc. Method to enable high temperature processing without chamber drifting
US10515796B2 (en) * 2017-11-21 2019-12-24 Applied Materials, Inc. Dry etch rate reduction of silicon nitride films

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05129285A (ja) 1993-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3330554B2 (ja) エッチング方法
KR940007063B1 (ko) 반도체 장치의 제조방법
JPH07335559A (ja) 半導体装置の製造方法
JP3118913B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2003045959A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2985789B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP5714004B2 (ja) プラズマ処理方法
JP2004200203A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH09321026A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0157495B2 (ja)
JP2003124307A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2001077192A (ja) 半導体装置およびその製造方法
US20050136644A1 (en) Method of fabricating a semiconductor device having metal wiring
JP2010232538A (ja) 半導体装置とその製造方法
JPH02292826A (ja) 半導体装置
JP2006148046A (ja) 半導体素子の製造方法
JPH0745610A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH09289247A (ja) コンタクト形成方法
KR100365753B1 (ko) 반도체 소자의 금속배선 층간절연막 형성방법
JP2830604B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0533138A (ja) 酸化膜の製造方法
KR100459945B1 (ko) 반도체 소자의 제조 방법
JPH03255632A (ja) 半導体装置及びその製造方法
KR19990057863A (ko) 실리콘산화막과 실리콘질화막 간의 스트레스에 의한 균열 방지를 위한 반도체 소자 제조방법
KR100575874B1 (ko) 비트라인 형성방법

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20000912

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091013

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091013

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101013

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101013

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111013

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111013

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121013

Year of fee payment: 12

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121013

Year of fee payment: 12