JP3156374B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法お
よび半導体装置に関し、特にサブミクロン以下に微細化
された金属配線上に積層構造を有する保護絶縁膜の形成
およびその構造に関する。
よび半導体装置に関し、特にサブミクロン以下に微細化
された金属配線上に積層構造を有する保護絶縁膜の形成
およびその構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＬＳＩ等に用いられる半導体装置
の最終金属配線上の保護絶縁膜は、物理的損傷，コンタ
ミネーションや水分の侵入を防ぐ為に、低温でプラズマ
気相成長したシリコン窒化膜が用いられ、又一部にはそ
の下層にストレス緩和の為気相成長によるシリコン酸化
膜を敷いた構造が用いられている。
の最終金属配線上の保護絶縁膜は、物理的損傷，コンタ
ミネーションや水分の侵入を防ぐ為に、低温でプラズマ
気相成長したシリコン窒化膜が用いられ、又一部にはそ
の下層にストレス緩和の為気相成長によるシリコン酸化
膜を敷いた構造が用いられている。
【０００３】従来の半導体装置の製造方法は、例えば図
３で示す如く、トランジスタや抵抗等の半導体素子が作
り込まれたＳｉ基板１１上のフィールド絶縁膜や層間絶
縁膜１２を介して、厚みが１μｍ程度のＡｌ合金等でな
る最終金属配線１３上に、保護絶縁膜として、まずＳｉ
Ｈ4とＯ2あるいはＮ2Ｏを４００℃前後で気相反応させ
た０．３μｍ程度のシリコン酸化膜１９もしくはこれに
ＰＨ3を添加して気相反応させたＰＳＧ膜（リンガラ
ス）を成長し、更にＳｉＨ4とＮＨ3あるいはＮ2を導入
したプラズマ反応による厚みが１μｍ程度のシリコン窒
化膜１７を気相成長させ、その後フォトレジストをマス
クに、前記積層絶縁膜をドライもしくはウェットで選択
エッチングし、外部電極取り出し用のボンディングパッ
ド部を開孔してあり、場合によってはモールド時のスト
レス緩和の為に、ポリイミド樹脂等を積層してある。
３で示す如く、トランジスタや抵抗等の半導体素子が作
り込まれたＳｉ基板１１上のフィールド絶縁膜や層間絶
縁膜１２を介して、厚みが１μｍ程度のＡｌ合金等でな
る最終金属配線１３上に、保護絶縁膜として、まずＳｉ
Ｈ4とＯ2あるいはＮ2Ｏを４００℃前後で気相反応させ
た０．３μｍ程度のシリコン酸化膜１９もしくはこれに
ＰＨ3を添加して気相反応させたＰＳＧ膜（リンガラ
ス）を成長し、更にＳｉＨ4とＮＨ3あるいはＮ2を導入
したプラズマ反応による厚みが１μｍ程度のシリコン窒
化膜１７を気相成長させ、その後フォトレジストをマス
クに、前記積層絶縁膜をドライもしくはウェットで選択
エッチングし、外部電極取り出し用のボンディングパッ
ド部を開孔してあり、場合によってはモールド時のスト
レス緩和の為に、ポリイミド樹脂等を積層してある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来技術
に於いては、ＬＳＩの様な半導体装置がサブミクロン以
下に微細化されてくると金属配線加工はドライエッチン
グ化され断面形状が急峻となる上、アスペクト比（段差
／スペース）が大きくなり、ＳｉＨ4を用いて気相成長
させたシリコン酸化膜１９やシリコン窒化膜１７はカス
ピングによって付き回りが悪い為、金属配線１３の特定
スペースにはボイド２０が形成され、コンタミネーショ
ントラップとなる上、金属配線の側壁部及び溝部コーナ
ーのシリコン窒化膜１７が平坦部に比べ極めて薄くな
り、この領域からの水分や汚染が侵入し長期信頼性上問
題となっていた。又、デバイスの動作速度向上には層間
容量の低減を必要とし、従来は、金属配線と基板あるい
配線上下方向の層間容量に注意を払って来たが、配線ス
ペースの微細化により横方向の層間容量の寄与が大きく
なくなり、よって誘電率の高いシリコン窒化膜が金属配
線スペース間に存在する事が動作速度等の電気特性向上
に弊害となってきた。
に於いては、ＬＳＩの様な半導体装置がサブミクロン以
下に微細化されてくると金属配線加工はドライエッチン
グ化され断面形状が急峻となる上、アスペクト比（段差
／スペース）が大きくなり、ＳｉＨ4を用いて気相成長
させたシリコン酸化膜１９やシリコン窒化膜１７はカス
ピングによって付き回りが悪い為、金属配線１３の特定
スペースにはボイド２０が形成され、コンタミネーショ
ントラップとなる上、金属配線の側壁部及び溝部コーナ
ーのシリコン窒化膜１７が平坦部に比べ極めて薄くな
り、この領域からの水分や汚染が侵入し長期信頼性上問
題となっていた。又、デバイスの動作速度向上には層間
容量の低減を必要とし、従来は、金属配線と基板あるい
配線上下方向の層間容量に注意を払って来たが、配線ス
ペースの微細化により横方向の層間容量の寄与が大きく
なくなり、よって誘電率の高いシリコン窒化膜が金属配
線スペース間に存在する事が動作速度等の電気特性向上
に弊害となってきた。
【０００５】しかるに本発明は係る問題点を解決するも
ので、平坦性の改善と配線間容量の低減により信頼性並
びにデバイス特性の向上をなす保護絶縁膜構造を提供
し、より微細化された半導体装置の安定供給を目的とし
たものである。
ので、平坦性の改善と配線間容量の低減により信頼性並
びにデバイス特性の向上をなす保護絶縁膜構造を提供
し、より微細化された半導体装置の安定供給を目的とし
たものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】（１）本発明の半導体装
置の製造方法は、Ｓｉ基板上に絶縁膜を介して形成され
た金属配線層をエッチングすることにより、半導体素子
と外部とを電気的に接続するための電極部を形成する工
程と、前記電極部を覆うようにプラズマ気相成長法によ
り、保護絶縁膜となる第１シリコン酸化膜を形成する工
程と、前記第１シリコン酸化膜上に、保護絶縁膜となる
塗布ガラスを形成する工程と、前記塗布ガラス上にプラ
ズマ気相成長法により、保護絶縁膜となる第２シリコン
酸化膜を形成する工程と、前記電極部の一部を露出させ
るために、前記電極部上に積層された前記第２シリコン
酸化膜、前記塗布ガラス、前記第１シリコン酸化膜の所
定箇所をウエットエッチング法により開孔して、第１開
孔部を形成する工程と、前記第１開孔部および前記第２
シリコン酸化膜を覆うように、プラズマ気相成長法によ
り、保護絶縁膜となるシリコン窒化膜を形成する工程
と、前記電極部上に形成された前記第１開孔部を覆う前
記シリコン窒化膜の所定箇所をドライエッチング法によ
り開孔して、第２開孔部を形成する工程と、を有するこ
とを特徴とする。
置の製造方法は、Ｓｉ基板上に絶縁膜を介して形成され
た金属配線層をエッチングすることにより、半導体素子
と外部とを電気的に接続するための電極部を形成する工
程と、前記電極部を覆うようにプラズマ気相成長法によ
り、保護絶縁膜となる第１シリコン酸化膜を形成する工
程と、前記第１シリコン酸化膜上に、保護絶縁膜となる
塗布ガラスを形成する工程と、前記塗布ガラス上にプラ
ズマ気相成長法により、保護絶縁膜となる第２シリコン
酸化膜を形成する工程と、前記電極部の一部を露出させ
るために、前記電極部上に積層された前記第２シリコン
酸化膜、前記塗布ガラス、前記第１シリコン酸化膜の所
定箇所をウエットエッチング法により開孔して、第１開
孔部を形成する工程と、前記第１開孔部および前記第２
シリコン酸化膜を覆うように、プラズマ気相成長法によ
り、保護絶縁膜となるシリコン窒化膜を形成する工程
と、前記電極部上に形成された前記第１開孔部を覆う前
記シリコン窒化膜の所定箇所をドライエッチング法によ
り開孔して、第２開孔部を形成する工程と、を有するこ
とを特徴とする。
【０００７】（２）本発明の半導体装置の製造方法は、
（１）記載の半導体装置の製造方法において、前記第１
開孔部の形成は、主にＨＦとＮＨ４Ｆとをエッチング液
として用いたウエットエッチング法であることを特徴と
する。
（１）記載の半導体装置の製造方法において、前記第１
開孔部の形成は、主にＨＦとＮＨ４Ｆとをエッチング液
として用いたウエットエッチング法であることを特徴と
する。
【０００８】（３）本発明の半導体装置の製造方法は、
（１）記載の半導体装置の製造方法において、Ｓｉ基板
上に絶縁膜を介して形成された金属配線層をエッチング
することにより、半導体素子と外部とを電気的に接続す
るための電極部を形成する工程と、前記電極部を覆うよ
うにプラズマ気相成長法により、保護絶縁膜となる第１
シリコン酸化膜を形成する工程と、前記第１シリコン酸
化膜上に、保護絶縁膜となる塗布ガラスを形成する工程
と、後に形成される第１開孔部内に前記塗布ガラスが露
出しないようにエッチングバック法により前記塗布ガラ
スの一部を除去する工程と、前記塗布ガラスおよび前記
第１シリコン酸化膜上にプラズマ気相成長法により、保
護絶縁膜となる第２シリコン酸化膜を形成する工程と、
前記電極部の一部を露出させるために、前記電極部上に
積層された前記第２シリコン酸化膜、前記第１シリコン
酸化膜の所定箇所をウエットエッチング法により開孔し
て、前記第１開孔部を形成する工程と、前記第１開孔部
および前記第２シリコン酸化膜を覆うように、プラズマ
気相成長法により、保護絶縁膜となるシリコン窒化膜を
形成する工程と、前記電極部上に形成された前記第１開
孔部を覆う前記シリコン窒化膜の所定箇所をドライエッ
チング法により開孔して、第２開孔部を形成する工程
と、を有することを特徴とする。
（１）記載の半導体装置の製造方法において、Ｓｉ基板
上に絶縁膜を介して形成された金属配線層をエッチング
することにより、半導体素子と外部とを電気的に接続す
るための電極部を形成する工程と、前記電極部を覆うよ
うにプラズマ気相成長法により、保護絶縁膜となる第１
シリコン酸化膜を形成する工程と、前記第１シリコン酸
化膜上に、保護絶縁膜となる塗布ガラスを形成する工程
と、後に形成される第１開孔部内に前記塗布ガラスが露
出しないようにエッチングバック法により前記塗布ガラ
スの一部を除去する工程と、前記塗布ガラスおよび前記
第１シリコン酸化膜上にプラズマ気相成長法により、保
護絶縁膜となる第２シリコン酸化膜を形成する工程と、
前記電極部の一部を露出させるために、前記電極部上に
積層された前記第２シリコン酸化膜、前記第１シリコン
酸化膜の所定箇所をウエットエッチング法により開孔し
て、前記第１開孔部を形成する工程と、前記第１開孔部
および前記第２シリコン酸化膜を覆うように、プラズマ
気相成長法により、保護絶縁膜となるシリコン窒化膜を
形成する工程と、前記電極部上に形成された前記第１開
孔部を覆う前記シリコン窒化膜の所定箇所をドライエッ
チング法により開孔して、第２開孔部を形成する工程
と、を有することを特徴とする。
【０００９】（４）本発明の半導体装置の製造方法は、
（３）記載の半導体装置の製造方法において、前記第１
開孔部の形成は、主にＨＦとＮＨ４Ｆとをエッチング液
として用いたウエットエッチング法であることを特徴と
する。
（３）記載の半導体装置の製造方法において、前記第１
開孔部の形成は、主にＨＦとＮＨ４Ｆとをエッチング液
として用いたウエットエッチング法であることを特徴と
する。
【００１０】（５）本発明の半導体装置の製造方法は、
Ｓｉ基板上に絶縁膜を介して形成された金属配線層をエ
ッチングすることにより、半導体素子と外部とを電気的
に接続するための電極部を形成する工程と、前記電極部
を覆うようにプラズマ気相成長法により、保護絶縁膜と
なる第１シリコン酸化膜を形成する工程と、前記第１シ
リコン酸化膜上に、保護絶縁膜となる塗布ガラスを形成
する工程と、前記塗布ガラス上に減圧熱反応による気相
成長法により、保護絶縁膜となる第２シリコン酸化膜を
形成する工程と、前記第２シリコン酸化膜上にプラズマ
気相成長法により、保護絶縁膜となるシリコン窒化膜を
形成する工程と、前記電極部上に積層されている前記シ
リコン窒化膜、前記第２シリコン酸化膜、前記塗布ガラ
ス、前記第１シリコン酸化膜の所定箇所をドライエッチ
ング法により開孔して、前記電極部の一部を露出させる
工程と、を有することを特徴とする。
Ｓｉ基板上に絶縁膜を介して形成された金属配線層をエ
ッチングすることにより、半導体素子と外部とを電気的
に接続するための電極部を形成する工程と、前記電極部
を覆うようにプラズマ気相成長法により、保護絶縁膜と
なる第１シリコン酸化膜を形成する工程と、前記第１シ
リコン酸化膜上に、保護絶縁膜となる塗布ガラスを形成
する工程と、前記塗布ガラス上に減圧熱反応による気相
成長法により、保護絶縁膜となる第２シリコン酸化膜を
形成する工程と、前記第２シリコン酸化膜上にプラズマ
気相成長法により、保護絶縁膜となるシリコン窒化膜を
形成する工程と、前記電極部上に積層されている前記シ
リコン窒化膜、前記第２シリコン酸化膜、前記塗布ガラ
ス、前記第１シリコン酸化膜の所定箇所をドライエッチ
ング法により開孔して、前記電極部の一部を露出させる
工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】（６）本発明の半導体装置の製造方法は、
（５）記載の半導体装置の製造方法において、前記第２
シリコン酸化膜形成前に、前記塗布ガラス表面を減圧ア
ニール処理する工程を有することを特徴とする。
（５）記載の半導体装置の製造方法において、前記第２
シリコン酸化膜形成前に、前記塗布ガラス表面を減圧ア
ニール処理する工程を有することを特徴とする。
【００１２】（７）本発明の半導体装置の製造方法は、
（６）記載の半導体装置の製造方法において、前記減圧
アニール処理は、前記第２シリコン酸化膜が形成される
同一装置内でなされ、前記減圧アニール処理後連続して
前記第２シリコン酸化膜が形成されることを特徴とす
る。
（６）記載の半導体装置の製造方法において、前記減圧
アニール処理は、前記第２シリコン酸化膜が形成される
同一装置内でなされ、前記減圧アニール処理後連続して
前記第２シリコン酸化膜が形成されることを特徴とす
る。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【実施例】図１は、本発明に係わる半導体装置の一実施
例を説明する為の工程概略断面図であり、例えば、Ｓｉ
ゲートＣＭＯＳ−ＬＳＩの絶縁保護膜に適用した場合に
於いて、Ｓｉ基板１１にはＭＯＳトランジスタや抵抗等
の半導体素子が形成され、フィールド絶縁膜や層間絶縁
膜１２を介して不純物層等からのコンタクトホールが開
孔され、バリアメタル，Ｃｕを含むＡｌ合金及び反射防
止膜をスッパタで積層させ約１μｍとし、Ｃｌ2系ガス
を用いたドライエッチャーで該積層膜を選択エッチング
し、ほぼ垂直な側面形状を持った金属配線１３を形成し
た。この反射防止膜は、Ａｌ合金自身やこの上に開けら
れるスルーホールのフォトリソ工程のハレーション防止
の為で、導電性のＴｉＮを用いた。次に枚葉式で平行平
板電極を有する反応室にキャリアーガスでＴＥＯＳ〔Ｓ
ｉ（ＯＣ2Ｈ5）4〕とＯ2を導入し、３８０℃，約９ｔｏ
ｒｒでプラズマ気相反応させ約０．５μｍの厚みの第１
のシリコン酸化膜１４を成長させた（図１（ａ））。Ｔ
ＥＯＳを用いたプラズマ反応のシリコン酸化膜は、Ｓｉ
Ｈ4を用いて形成されたシリコン酸化膜の様なカスピン
グが発生せず自身でボイドを形成することがなく、緻密
で耐コンタミ性にも優れ、圧縮応力（例えばＳｉウエハ
ーに成長したとき凸形に反る）を持つが、成長速度が大
きく段差側壁の付き回りは平坦部の５０％程度である。
よってスペース寸法とほぼ同じ厚みのシリコン酸化膜を
成長させることできる。続いてシロキサン系ポリマーを
アルコールやエステル類の各種有機溶剤に溶かしてスピ
ンコートした有機塗布ガラス１５を積層し４２５℃のＮ
2 雰囲気で４５分のアニールを行うと金属配線１３領域
上の平坦部には約０．１μｍ、段差部や溝部には０．３
から０．８μｍ程度の塗布ガラス１５が溜まっており平
坦化される（図１（ｂ））。次に第１のシリコン酸化膜
１４と同じ方法で、約０．２μｍの厚みで第２のシリコ
ン酸化膜１６を気相成長させた。続いてＮ2キャリアー
でＳｉＨ4とＮＨ3を導入し、３６０℃でプラズマ反応さ
せたシリコン窒化膜１７を約１μｍ気相成長させた（図
１（ｃ））。フォトレジストをマスクにシリコン窒化膜
１７はＣＦ4とＯ2の混合ガスで、又シリコン酸化膜１
４，１６と塗布ガラス１５はＣＦ4とＣＨＦ3を含む混合
ガスで選択ドライエッチングし、外部への電極取り出し
の為のボンディングパッド部を開孔した（図示せず）。
この様にして製造された半導体装置は、金属配線１３の
特定スペースの保護絶縁膜にボイドが発生せず、第１の
シリコン酸化膜１４と有機塗布ガラス１５によって平坦
化が図られ、この結果シリコン窒化膜１７の表面平坦度
は平滑で付き回りが良く、局所的に薄い膜厚や欠陥が少
なく、耐湿性や汚染に対する信頼性の向上が図れた。
又、構造的に金属配線のスペースは、誘電率の低いシリ
コン酸化膜や有機塗布ガラスで埋まり、シリコン窒化膜
の影響が少なく従来の構造に比べ動作速度を向上する事
ができた。
例を説明する為の工程概略断面図であり、例えば、Ｓｉ
ゲートＣＭＯＳ−ＬＳＩの絶縁保護膜に適用した場合に
於いて、Ｓｉ基板１１にはＭＯＳトランジスタや抵抗等
の半導体素子が形成され、フィールド絶縁膜や層間絶縁
膜１２を介して不純物層等からのコンタクトホールが開
孔され、バリアメタル，Ｃｕを含むＡｌ合金及び反射防
止膜をスッパタで積層させ約１μｍとし、Ｃｌ2系ガス
を用いたドライエッチャーで該積層膜を選択エッチング
し、ほぼ垂直な側面形状を持った金属配線１３を形成し
た。この反射防止膜は、Ａｌ合金自身やこの上に開けら
れるスルーホールのフォトリソ工程のハレーション防止
の為で、導電性のＴｉＮを用いた。次に枚葉式で平行平
板電極を有する反応室にキャリアーガスでＴＥＯＳ〔Ｓ
ｉ（ＯＣ2Ｈ5）4〕とＯ2を導入し、３８０℃，約９ｔｏ
ｒｒでプラズマ気相反応させ約０．５μｍの厚みの第１
のシリコン酸化膜１４を成長させた（図１（ａ））。Ｔ
ＥＯＳを用いたプラズマ反応のシリコン酸化膜は、Ｓｉ
Ｈ4を用いて形成されたシリコン酸化膜の様なカスピン
グが発生せず自身でボイドを形成することがなく、緻密
で耐コンタミ性にも優れ、圧縮応力（例えばＳｉウエハ
ーに成長したとき凸形に反る）を持つが、成長速度が大
きく段差側壁の付き回りは平坦部の５０％程度である。
よってスペース寸法とほぼ同じ厚みのシリコン酸化膜を
成長させることできる。続いてシロキサン系ポリマーを
アルコールやエステル類の各種有機溶剤に溶かしてスピ
ンコートした有機塗布ガラス１５を積層し４２５℃のＮ
2 雰囲気で４５分のアニールを行うと金属配線１３領域
上の平坦部には約０．１μｍ、段差部や溝部には０．３
から０．８μｍ程度の塗布ガラス１５が溜まっており平
坦化される（図１（ｂ））。次に第１のシリコン酸化膜
１４と同じ方法で、約０．２μｍの厚みで第２のシリコ
ン酸化膜１６を気相成長させた。続いてＮ2キャリアー
でＳｉＨ4とＮＨ3を導入し、３６０℃でプラズマ反応さ
せたシリコン窒化膜１７を約１μｍ気相成長させた（図
１（ｃ））。フォトレジストをマスクにシリコン窒化膜
１７はＣＦ4とＯ2の混合ガスで、又シリコン酸化膜１
４，１６と塗布ガラス１５はＣＦ4とＣＨＦ3を含む混合
ガスで選択ドライエッチングし、外部への電極取り出し
の為のボンディングパッド部を開孔した（図示せず）。
この様にして製造された半導体装置は、金属配線１３の
特定スペースの保護絶縁膜にボイドが発生せず、第１の
シリコン酸化膜１４と有機塗布ガラス１５によって平坦
化が図られ、この結果シリコン窒化膜１７の表面平坦度
は平滑で付き回りが良く、局所的に薄い膜厚や欠陥が少
なく、耐湿性や汚染に対する信頼性の向上が図れた。
又、構造的に金属配線のスペースは、誘電率の低いシリ
コン酸化膜や有機塗布ガラスで埋まり、シリコン窒化膜
の影響が少なく従来の構造に比べ動作速度を向上する事
ができた。
【００２５】この他、ＬＳＩは初期電気特性測定後、内
部にあるＰｏｌｙＳｉやＡｌ等で成る冗長素子の特定領
域をレーザー光で溶断させ、良否回路の選択を行い収率
を上げる方法が多く取り入られている。これらは屈折率
の高いプラズマシリコン窒化膜１７を介したのではレー
ザー光での溶断が難しく、又ボンディングパッド部の開
孔時に冗長領域を同時に開孔しておくと、その領域から
水分等の侵入があり好ましくない。よってこれらは、プ
ラズマシリコン窒化膜１７を形成する前のシリコン酸化
膜１４，１６や有機塗布ガラス１５に第１のボンディン
グパッドの開孔を施し初期電気特性測定後、該シリコン
酸化膜等を通して冗長溶断を行なってからシリコン窒化
１７膜を成長し、更に第２のボンディングパッドの開孔
後、最終電気特性測定がなされる。この場合にはボンデ
ィングパッド部以外の開孔が無いので耐湿性等に優れ
る。この時のシリコン酸化膜等の開孔は、量産的にはバ
ッチ式でＨＦとＮＨ4Ｆ等の混酸で選択ウェットエッチ
されるが、塗布ガラス１５が該混酸に触れるとエッチン
グ速度が非常に大きいためサイドエッチが進み第２のシ
リコン酸化膜１６のチッピングやクラックが発生する
為、有機塗布ガラス１５のアニール後にＣＨＦ3とＣＦ4
の混合ガスを用いたドライエッチャーで約０．２５μｍ
エッチングバックし、ボンディングパッドの開孔部で有
機塗布ガラス１５が混酸に触れない様にした。
部にあるＰｏｌｙＳｉやＡｌ等で成る冗長素子の特定領
域をレーザー光で溶断させ、良否回路の選択を行い収率
を上げる方法が多く取り入られている。これらは屈折率
の高いプラズマシリコン窒化膜１７を介したのではレー
ザー光での溶断が難しく、又ボンディングパッド部の開
孔時に冗長領域を同時に開孔しておくと、その領域から
水分等の侵入があり好ましくない。よってこれらは、プ
ラズマシリコン窒化膜１７を形成する前のシリコン酸化
膜１４，１６や有機塗布ガラス１５に第１のボンディン
グパッドの開孔を施し初期電気特性測定後、該シリコン
酸化膜等を通して冗長溶断を行なってからシリコン窒化
１７膜を成長し、更に第２のボンディングパッドの開孔
後、最終電気特性測定がなされる。この場合にはボンデ
ィングパッド部以外の開孔が無いので耐湿性等に優れ
る。この時のシリコン酸化膜等の開孔は、量産的にはバ
ッチ式でＨＦとＮＨ4Ｆ等の混酸で選択ウェットエッチ
されるが、塗布ガラス１５が該混酸に触れるとエッチン
グ速度が非常に大きいためサイドエッチが進み第２のシ
リコン酸化膜１６のチッピングやクラックが発生する
為、有機塗布ガラス１５のアニール後にＣＨＦ3とＣＦ4
の混合ガスを用いたドライエッチャーで約０．２５μｍ
エッチングバックし、ボンディングパッドの開孔部で有
機塗布ガラス１５が混酸に触れない様にした。
【００２６】叉、平坦化に用いた有機塗布ガラスは厚膜
塗布ができるものの、熱収縮率が大きい，溶媒が揮発し
にくい，プラズマ形成のシリコン酸化膜への密着性が劣
ることやＯ2プラズマ処理によりクラックが発生する等
不安定要素もあり、量産マージンを広げる要求から、更
に以下の様な改善を行った。
塗布ができるものの、熱収縮率が大きい，溶媒が揮発し
にくい，プラズマ形成のシリコン酸化膜への密着性が劣
ることやＯ2プラズマ処理によりクラックが発生する等
不安定要素もあり、量産マージンを広げる要求から、更
に以下の様な改善を行った。
【００２７】まず、既に有機塗布ガラス１５で平坦化さ
れておりカスピングが生じないので、第２のシリコン酸
化膜１６の形成はＳｉＨ4とＯ2を不活性キャリアーガス
で導入した３８０℃の減圧炉で熱反応させ気相成長させ
た。ここで第２のシリコン酸化膜成長前に、第２のシリ
コン酸化膜を成長させる同一反応炉内でＮ2１．５ｔｏ
ｒｒ程度の圧力で３０から６０分の減圧アニールを施し
たところ、従来は信頼性評価の繰り返し加熱試験によっ
て有機塗布ガラス１５が第１のシリコン酸化膜１４から
剥離する不良が時々発生していたが、該熱処理をするこ
とで皆無となりこの結果組立，モールド工程での高温加
熱の処理マージンが増した。
れておりカスピングが生じないので、第２のシリコン酸
化膜１６の形成はＳｉＨ4とＯ2を不活性キャリアーガス
で導入した３８０℃の減圧炉で熱反応させ気相成長させ
た。ここで第２のシリコン酸化膜成長前に、第２のシリ
コン酸化膜を成長させる同一反応炉内でＮ2１．５ｔｏ
ｒｒ程度の圧力で３０から６０分の減圧アニールを施し
たところ、従来は信頼性評価の繰り返し加熱試験によっ
て有機塗布ガラス１５が第１のシリコン酸化膜１４から
剥離する不良が時々発生していたが、該熱処理をするこ
とで皆無となりこの結果組立，モールド工程での高温加
熱の処理マージンが増した。
【００２８】この他、第２のシリコン酸化膜１６の形成
をプラズマ反応の気相成長で行なった場合、成長初期に
は有機塗布ガラス１５がＯ2やＮ2Ｏのプラズマに晒され
メチル基（−ＣＨ3）脱離の他に水酸基（−ＯＨ）やマ
イクロクラックが発生することがあった。
をプラズマ反応の気相成長で行なった場合、成長初期に
は有機塗布ガラス１５がＯ2やＮ2Ｏのプラズマに晒され
メチル基（−ＣＨ3）脱離の他に水酸基（−ＯＨ）やマ
イクロクラックが発生することがあった。
【００２９】従ってこれを防ぐ為の実験を行った結果、
第２のシリコン酸化膜成長前にＮ2キャリアーでＮＨ3を
導入し約５ｔｏｒｒで高周波１３．５６ＭＨｚ，４５０
ｗのプラズマ中に１０から３０秒間晒し、その後第２の
シリコン酸化膜１６を、ＴＥＯＳとＯ2のプラズマ反応
で気相成長させたところ有機塗布ガラス１５には、従来
の様なマイクロクラックの発生が全く無くなり、又モニ
ターを赤外分光分析した結果ではメチル基脱離はなくな
り、他に膜の絶縁特性も向上した。尚この処理を施した
後に長い間大気放置すると水分吸着が認められるので、
前記プラズマ反応による有機塗布ガラス１５の表面処理
は、第２シリコン酸化膜１６を成長させる同一反応炉も
しくはロードロック室で行い、その後、第２シリコン酸
化膜１６を連続処理で形成することが望ましい。この処
理は、低ストレスのシリコン窒化膜の形成が可能で第２
のシリコン酸化膜が不要な場合にも、シリコン窒化膜と
有機塗布ガラスの密着性を向上する効果があった。
第２のシリコン酸化膜成長前にＮ2キャリアーでＮＨ3を
導入し約５ｔｏｒｒで高周波１３．５６ＭＨｚ，４５０
ｗのプラズマ中に１０から３０秒間晒し、その後第２の
シリコン酸化膜１６を、ＴＥＯＳとＯ2のプラズマ反応
で気相成長させたところ有機塗布ガラス１５には、従来
の様なマイクロクラックの発生が全く無くなり、又モニ
ターを赤外分光分析した結果ではメチル基脱離はなくな
り、他に膜の絶縁特性も向上した。尚この処理を施した
後に長い間大気放置すると水分吸着が認められるので、
前記プラズマ反応による有機塗布ガラス１５の表面処理
は、第２シリコン酸化膜１６を成長させる同一反応炉も
しくはロードロック室で行い、その後、第２シリコン酸
化膜１６を連続処理で形成することが望ましい。この処
理は、低ストレスのシリコン窒化膜の形成が可能で第２
のシリコン酸化膜が不要な場合にも、シリコン窒化膜と
有機塗布ガラスの密着性を向上する効果があった。
【００３０】更に他の実施例として、有機塗布ガラスの
密着性向上と平坦性を向上させる目的で、図２の如く、
Ｓｉ基板１１，フィールド酸化膜や層間絶縁膜１２等を
介して形成された金属配線１３を形成した後、ＴＥＯＳ
とＯ2をプラズマ気相反応させ約０．５μｍ厚みの第１
のシリコン酸化膜１４を成長させ、続いてシラノール
［Ｓｉ（ＯＨ）4］とＰ2Ｏ5をアルコール類やアセトン
等の有機溶剤に溶かした無機塗布ガラス１８をスピンコ
ートし４５０℃のＮ2 雰囲気で３０分のアニールを行
い、金属配線１３領域上の平坦部には約０．０５μｍ、
段差部や溝部には厚くても０．１μｍ程度の無機塗布ガ
ラス１８を積層し、続いてシロキサン系ポリマーをアル
コール類やエステル類に溶かした有機塗布ガラス１５を
スピンコートし４２５℃のＮ2 雰囲気で４５分のアニー
ルを行うことにより、金属配線１３領域上の平坦部には
約０．１μｍ、段差部や溝部には０．３から１μｍ程度
の有機塗布ガラス１５が溜まり平坦化された。次に第１
のシリコン酸化膜１４と同じ方法で、約０．３μｍの厚
みの第２のシリコン酸化膜１６を、更にプラズマ反応の
シリコン窒化膜を約１μｍ気相成長させ、フォトレジス
トをマスクに積層された絶縁保護膜を選択ドライエッチ
ングし、外部への電極取り出しの為にボンディングパッ
ド部を開孔した。この様にして製造された半導体装置
は、プラズマ成長した第１のシリコン酸化膜１４と有機
塗布ガラス１５の間には、どちらにも密着の良い無機塗
布ガラス１８が挟まれ、従来の様に後工程の熱処理で有
機塗布ガラス１５の剥離がなくなった。更に２回塗りの
効果により一層の平坦化もなされ、信頼性の向上が図れ
た。この場合も、シリコン酸化膜のウェットエッチング
が必要であれば、シリコン窒化膜を気相成長する前に、
塗布ガラスの所望量をエッチバックすることは併用出来
る。
密着性向上と平坦性を向上させる目的で、図２の如く、
Ｓｉ基板１１，フィールド酸化膜や層間絶縁膜１２等を
介して形成された金属配線１３を形成した後、ＴＥＯＳ
とＯ2をプラズマ気相反応させ約０．５μｍ厚みの第１
のシリコン酸化膜１４を成長させ、続いてシラノール
［Ｓｉ（ＯＨ）4］とＰ2Ｏ5をアルコール類やアセトン
等の有機溶剤に溶かした無機塗布ガラス１８をスピンコ
ートし４５０℃のＮ2 雰囲気で３０分のアニールを行
い、金属配線１３領域上の平坦部には約０．０５μｍ、
段差部や溝部には厚くても０．１μｍ程度の無機塗布ガ
ラス１８を積層し、続いてシロキサン系ポリマーをアル
コール類やエステル類に溶かした有機塗布ガラス１５を
スピンコートし４２５℃のＮ2 雰囲気で４５分のアニー
ルを行うことにより、金属配線１３領域上の平坦部には
約０．１μｍ、段差部や溝部には０．３から１μｍ程度
の有機塗布ガラス１５が溜まり平坦化された。次に第１
のシリコン酸化膜１４と同じ方法で、約０．３μｍの厚
みの第２のシリコン酸化膜１６を、更にプラズマ反応の
シリコン窒化膜を約１μｍ気相成長させ、フォトレジス
トをマスクに積層された絶縁保護膜を選択ドライエッチ
ングし、外部への電極取り出しの為にボンディングパッ
ド部を開孔した。この様にして製造された半導体装置
は、プラズマ成長した第１のシリコン酸化膜１４と有機
塗布ガラス１５の間には、どちらにも密着の良い無機塗
布ガラス１８が挟まれ、従来の様に後工程の熱処理で有
機塗布ガラス１５の剥離がなくなった。更に２回塗りの
効果により一層の平坦化もなされ、信頼性の向上が図れ
た。この場合も、シリコン酸化膜のウェットエッチング
が必要であれば、シリコン窒化膜を気相成長する前に、
塗布ガラスの所望量をエッチバックすることは併用出来
る。
【００３１】尚、第１，第２のシリコン酸化膜１４，１
６はノンドープに限られず、ＰＨ3やＰ（ＯＣＨ3）3等
を添加した気相成長のＰＳＧ膜も当然応用できるもので
あり、又金属配線構造としては、実施例で示したＡｌ−
Ｃｕ合金に限られずＴｉ，Ｗ，Ｍｏ等の高融点金属や半
導体あるいはこれらの化合物を含む場合、あるいはバリ
アメタルやキャップメタルの有無に係わらず適用できる
ものである。
６はノンドープに限られず、ＰＨ3やＰ（ＯＣＨ3）3等
を添加した気相成長のＰＳＧ膜も当然応用できるもので
あり、又金属配線構造としては、実施例で示したＡｌ−
Ｃｕ合金に限られずＴｉ，Ｗ，Ｍｏ等の高融点金属や半
導体あるいはこれらの化合物を含む場合、あるいはバリ
アメタルやキャップメタルの有無に係わらず適用できる
ものである。
【００３２】
【発明の効果】以上本発明によれば、微細ＬＳＩの保護
絶縁膜の構成を積層化し、特にプラズマシリコン窒化膜
の下地膜を塗布ガラスとシリコン酸化膜の組合せにより
デザインルールに限定されず配線間の平坦化と容量の低
減及び塗布ガラスの特性改善を行い、電気特性，信頼性
と量産性の向上を図り、高品質な微細半導体装置の安定
供給を可能にするものである。
絶縁膜の構成を積層化し、特にプラズマシリコン窒化膜
の下地膜を塗布ガラスとシリコン酸化膜の組合せにより
デザインルールに限定されず配線間の平坦化と容量の低
減及び塗布ガラスの特性改善を行い、電気特性，信頼性
と量産性の向上を図り、高品質な微細半導体装置の安定
供給を可能にするものである。
【図１】本発明に係わる半導体装置の製造方法を示す工
程概略断面図である。
程概略断面図である。
【図２】本発明の他の実施例に係わる半導体装置の製造
方法を示す概略断面図である。
方法を示す概略断面図である。
【図３】従来の半導体装置の製造方法に係わる概略断面
図である。
図である。
１１ Ｓｉ基板 １２ 絶縁膜 １３ 金属配線 １４ 第１のシリコン酸化膜 １５ 有機塗布ガラス １６ 第２シリコン酸化膜 １７ シリコン窒化膜 １８ 無機塗布ガラス １９ シリコン酸化膜 ２０ ボイド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−158519（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−181733（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−239939（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−94127（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/316 H01L 21/318
Claims (7)
- 【請求項１】 Ｓｉ基板上に絶縁膜を介して形成された
金属配線層をエッチングすることにより、半導体素子と
外部とを電気的に接続するための電極部を形成する工程
と、 前記電極部を覆うようにプラズマ気相成長法により、保
護絶縁膜となる第１シリコン酸化膜を形成する工程と、 前記第１シリコン酸化膜上に、保護絶縁膜となる塗布ガ
ラスを形成する工程と、 前記塗布ガラス上にプラズマ気相成長法により、保護絶
縁膜となる第２シリコン酸化膜を形成する工程と、 前記電極部の一部を露出させるために、前記電極部上に
積層された前記第２シリコン酸化膜、前記塗布ガラス、
前記第１シリコン酸化膜の所定箇所をウエットエッチン
グ法により開孔して、第１開孔部を形成する工程と、 前記第１開孔部および前記第２シリコン酸化膜を覆うよ
うに、プラズマ気相成長法により、保護絶縁膜となるシ
リコン窒化膜を形成する工程と、 前記電極部上に形成された前記第１開孔部を覆う前記シ
リコン窒化膜の所定箇所をドライエッチング法により開
孔して、第２開孔部を形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記第１開孔部の形成は、主にＨＦとＮ
Ｈ４Ｆとをエッチング液として用いたウエットエッチン
グ法である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。 - 【請求項３】 Ｓｉ基板上に絶縁膜を介して形成された
金属配線層をエッチングすることにより、半導体素子と
外部とを電気的に接続するための電極部を形成する工程
と、 前記電極部を覆うようにプラズマ気相成長法により、保
護絶縁膜となる第１シリコン酸化膜を形成する工程と、 前記第１シリコン酸化膜上に、保護絶縁膜となる塗布ガ
ラスを形成する工程と、 後に形成される第１開孔部内に前記塗布ガラスが露出し
ないようにエッチングバック法により前記塗布ガラスの
一部を除去する工程と、 前記塗布ガラスおよび前記第１シリコン酸化膜上にプラ
ズマ気相成長法により、保護絶縁膜となる第２シリコン
酸化膜を形成する工程と、 前記電極部の一部を露出させるために、前記電極部上に
積層された前記第２シリコン酸化膜、前記第１シリコン
酸化膜の所定箇所をウエットエッチング法により開孔し
て、前記第１開孔部を形成する工程と、 前記第１開孔部および前記第２シリコン酸化膜を覆うよ
うに、プラズマ気相成長法により、保護絶縁膜となるシ
リコン窒化膜を形成する工程と、 前記電極部上に形成された前記第１開孔部を覆う前記シ
リコン窒化膜の所定箇所をドライエッチング法により開
孔して、第２開孔部を形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記第１開孔部の形成は、主にＨＦとＮ
Ｈ４Ｆとをエッチング液として用いたウエットエッチン
グ法であることを特徴とする請求項３記載の半導体装置
の製造方法。 - 【請求項５】 Ｓｉ基板上に絶縁膜を介して形成された
金属配線層をエッチングすることにより、半導体素子と
外部とを電気的に接続するための電極部を形成する工程
と、 前記電極部を覆うようにプラズマ気相成長法により、保
護絶縁膜となる第１シリコン酸化膜を形成する工程と、 前記第１シリコン酸化膜上に、保護絶縁膜となる塗布ガ
ラスを形成する工程と、 前記塗布ガラス上に減圧熱反応による気相成長法によ
り、保護絶縁膜となる第２シリコン酸化膜を形成する工
程と、 前記第２シリコン酸化膜上にプラズマ気相成長法によ
り、保護絶縁膜となるシリコン窒化膜を形成する工程
と、 前記電極部上に積層されている前記シリコン窒化膜、前
記第２シリコン酸化膜、前記塗布ガラス、前記第１シリ
コン酸化膜の所定箇所をドライエッチング法により開孔
して、前記電極部の一部を露出させる工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記第２シリコン酸化膜形成前に、前記
塗布ガラス表面を減圧アニール処理する工程を有するこ
とを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記減圧アニール処理は、前記第２シリ
コン酸化膜が形成される同一装置内でなされ、前記減圧
アニール処理後連続して前記第２シリコン酸化膜が形成
されることを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17999692A JP3156374B2 (ja) | 1992-07-07 | 1992-07-07 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17999692A JP3156374B2 (ja) | 1992-07-07 | 1992-07-07 | 半導体装置の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000375964A Division JP3624823B2 (ja) | 2000-12-11 | 2000-12-11 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0629282A JPH0629282A (ja) | 1994-02-04 |
| JP3156374B2 true JP3156374B2 (ja) | 2001-04-16 |
Family
ID=16075636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17999692A Expired - Fee Related JP3156374B2 (ja) | 1992-07-07 | 1992-07-07 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3156374B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101530170B1 (ko) | 2013-09-17 | 2015-06-19 | 주식회사 만도 | 전기 자전거 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3769426B2 (ja) | 1999-09-22 | 2006-04-26 | 東京エレクトロン株式会社 | 絶縁膜形成装置 |
| JP4593019B2 (ja) * | 2001-06-25 | 2010-12-08 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 発光装置の作製方法 |
-
1992
- 1992-07-07 JP JP17999692A patent/JP3156374B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101530170B1 (ko) | 2013-09-17 | 2015-06-19 | 주식회사 만도 | 전기 자전거 |
| US9139253B2 (en) | 2013-09-17 | 2015-09-22 | Mando Corporation | Electric bicycle |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0629282A (ja) | 1994-02-04 |
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