JPH01196130A - シリコン酸化膜の成長方法 - Google Patents

シリコン酸化膜の成長方法

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JPH01196130A
JPH01196130A JP2177388A JP2177388A JPH01196130A JP H01196130 A JPH01196130 A JP H01196130A JP 2177388 A JP2177388 A JP 2177388A JP 2177388 A JP2177388 A JP 2177388A JP H01196130 A JPH01196130 A JP H01196130A
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JP
Japan
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silicon oxide
oxide film
film
layer
glass layer
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Pending
Application number
JP2177388A
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English (en)
Inventor
Takao Nakamura
孝夫 中村
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、シリコン酸化膜の成長方法に関する。
より詳細には、ウェハ上で層間膜あるいは保護膜として
使用するシリコン酸化膜の成長にあたって、特にヒロッ
クの発生を有効に防止して膜質の改善を図った新規なシ
リコン酸化膜の成長方法に関する。
従来の技術 半導体集積回路技術の高度化により、近年多層構造の集
積回路が提案され、また開発されている。
多層構造の集積回路では、配線としてのメタライシンク
層上に、保護層あるいは層間絶縁層が形成され、更にそ
の上に池の配線等が形成される。尚、保護層あるいは層
間絶縁層としては、SiO2系ガラス等が使用される。
一般にSiO2系ガラメガ5フ スフィン等を原料ガスとした化学気相成長法により形成
されるが、成長ずるSin2系ガラス層の均一性並びに
膜質等を重視して、従来は420℃程度の成長温度で化
学気相成長法を実施していた。
発明が解決しようとする課題 ところで、半導体集積回路における配線層は一般にAI
等の金属により形成されるが、Alは再結晶温度が低く
、また、自己拡散の活性化エネルギーが小さいので、熱
影響下で容易にヒロックと呼ばれる隆起を生じる。これ
は、Si基板の熱膨張率(23. 5ppm/ ’C程
度)とAl膜の熱nF ’JM 率(3. 3ppm/
 ’c程度)との差によって熱影響下でへ1膜に圧縮応
力が発生し、この応力を緩和するたyvにヒロックが形
成されるものと考えられている。
前述のようにSiO2系ガラス層の成長温度は、成膜後
のSiO2系ガラス層の膜質の点から420℃程度は必
要であり、この温度影響下でヒロックの発生を根絶する
ことは困難であった。下地となるAl配線層にヒロック
が発生すると、保護層あるいは層間絶縁層に欠陥が生じ
、腐食や短絡を生じる等配線の信申頁性が著しく低下す
ることから、ヒロックへの対策が種々提案されている。
しかしながら、配線層の材料にCu、Sn等の不純物を
混入する、配線層の表面を他の金属層で被覆する等の公
知の方法では、工程を増加する、特殊な材料を必要とす
る等の問題があり、有効な対策とはなっていない。
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決
し、より簡便かつ単純な方法でヒロックの生成を有効に
防止できる新規なシリコン酸化膜の成長方法を提供する
ことにある。
課題を解決するための手段 即ぢ、本発肋に従い、半導体集積回路のA]配線層上に
、化学気相成長法によりSiO2系ガラメガ5フ に、該AI−Si配線層にヒロックが生じない低い温度
でSiO2系ガラス層を成長させる第1成膜工程と、該
第1成膜工程によって形成されたSiO2系ガラス層上
に、該第1成膜工程よりも高い温度でSin,系ガラス
層を成長させる第2工程とを含むことを特徴とするシリ
コン酸化膜の成長方法が提供される。
心皿 本発明に従うシリコン酸化膜の成長方法は、半導体集積
回路のA+配線層上に保護膜あるいは層間絶縁膜を形成
する際に適用することができ、ヒロックが発生しない低
い成長温度で行う第1成膜工程と、優れた品質のシリコ
ン酸化膜が得られる高い成長温度で行う第2成膜工程と
をそれぞれ化学気相成長法により実施することによって
、ヒロックの生成を有効に防止することをその主要な特
徴としている。
ここで、シリコン酸化膜としては、リンシリケートガラ
スやリンシリケートガラスとシリコン酸化膜との積層構
造の膜等が例示できる。
ヒロックの発生密度は1.へ1配線層に対する温度影響
に極とて強い相関関係があり、シリコン酸化膜の成長温
度を低下することによって、ヒロックの発生を現象する
ことができる。一方、低い成長温度で形成されたシリコ
ン酸化膜は、膜質、均−性等の点で品質が低い。
しかしながら、本発明者の種々の実験並びに検討1こよ
れば、ヒロックの発生を抑制した条件で一旦シリコン酸
化膜を形成すると、その後に高い成長温度で/リコン酸
化膜を積層しても、最早新規なヒロックは殆ど発生しな
いことが同門した。これは、Al配線層上に低い成長温
度で形成されたシリコン酸化膜が新規なヒロックの発生
を有効に抑止しているたtであると思われる。
ここで、ヒロックの発生が極めて低いシリコン酸化膜の
成長温度としては、好ましい範囲として360°C乃至
380℃の温度範囲を挙げることができる。即ち、成長
温度がこの範囲を越えると急激にヒロックの発生が増加
し、一方、成長温度が上記範囲に達しない場合は均一な
シリコン酸化膜の形成が困難である。また、シリコン酸
化膜の膜質を重視する第2成膜工程における成長温度と
しては420℃程度が好ましい。
更に、本発明者の知見によれば、この低温で成長したシ
リコン酸化膜によるヒロックの抑止効果は、かなり薄い
シリコン酸化膜によっても有効であり、具体的には50
0 A以上の膜厚があれば十分な効果が得られる。従っ
て、低温で成長したヒロック防止のためのシリコン酸化
膜を形成した後に、更にその上にシリコン酸化膜の膜質
に最適な条件でシリコン酸化膜を成長することによって
、ヒロックの抑止とシリコン酸化膜の良好な膜質とを両
立することが可能となる。尚、シリコン酸化膜全体の膜
質を考慮すると、この低温で成長したシリコン酸化膜の
厚さは、1500 人未満であることが望ましい。
本発明の好ましい態様によれば、例えばへ1配線層上に
、360乃至380 ℃の温度範囲で数百人程度の厚さ
のシリコン酸化膜層を形成し、続いて420℃程度の成
長温度でシリコン酸化膜層層を形成し、全体として1μ
m程度の厚さのシリコン酸化膜を形成することができる
。こうして得られたシリコン酸化膜は、具体的に後述す
るように、全体として良好な品質を維持すると共に、ヒ
ロックの発生は有効に抑止される。
以下に図面を参照して本発明をより具体的に詳述するが
、以下に開示するものは本発明の一実施零に過ぎず、本
発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。
実施例 本実施例は、本発明に従うシリコン酸化膜の成長方法を
、層間絶縁膜の形成に適用して実施したものであり、第
1図(a)乃至(C)は、その工程毎に説明する図であ
る。
ここで、シリコン酸化膜は、第1図(a)に示すような
、シリコン基板等の基板1上に形成されたアルミニウム
等の配線パターン2上に形成されるものとする。
まず、常法に従う化学気相成長法によって、第1図(b
)に示すように、厚さ500人のシリコン酸化膜3を形
成した。この工程でのシリコン酸化膜の成長温度は36
0℃であった。
続いて、同じく化学気相成長法によって、第1図(C)
に示すよう:、こ、厚さ11500人のシリコン酸化膜
4を形成した。この工程でのシリコン酸化膜の成長温度
は420℃であった。
また、比較のために、420℃の成長温度で1.200
0人の厚さのシリコン酸化膜を、同じ仕様の配線層上に
直接形成したが、両者のシリコン酸化膜について、誘電
率等の特性に有意な差異は認められなかった。
第2図(a)並びに(b)は、本発明の実施例において
作成したシリコン酸化膜の表面性状を示す図であり、第
2図(a)は本発明に従う方法によって作成したシリコ
ン酸化膜の表面を、第2図(b)は従来の方法によって
作成したシリコン酸化膜の表面を、それぞれ100倍に
拡大した顕微鏡写真を更に?倍に拡大して描いた図であ
る。
同図にも駄らかなように、第2図(a)に示す本発明の
方法に従って作成した試料では、100倍に拡大しても
全くヒロフクを発見できないのに対して、第2図(b)
に示す従来の方法で作成した試料では、無数のヒロフク
が発生していることが確J忍できた。
発明の効果 以上詳述のように、本発明のシリコン酸化膜の成長方法
によれば、金属配線層のヒロックの発生を有効に抑止す
ると同時に、膜質の優れたシリコン酸化膜を形成するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)乃至(C)は、本発明に従うシリコン酸化
膜の成長方法を、その工程毎に説明する図であり、第2
図(a)並びに(b)は、本発明の実施例において作成
したシリコン酸化膜の表面性状を示す図であり、第2図
(a)は本発明に従う方法によって作成したシリコン酸
化膜の表面を、第2図(b)は従来の方法によって作成
したシリコン酸化膜の表面を、それぞれ100倍に拡大
した顕微鏡写真を更に2倍に拡大して描いた図である。 〔参照番号〕 1・・・基板、 2・・・金属層、 3・・・第1工程によるシリコン酸化膜、4・・・第2
工程による/リコン酸化膜特許出願人  住友電気工業
株式会社

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体集積回路のAl配線層上に、化学気相成長
    法によりSiO_2系ガラス層を形成する方法において
    、 該Al−Si配線層の直上に、該Al−Si配線層にヒ
    ロックが生じない低い温度でSiO_2系ガラス層を成
    長させる第1成膜工程と、該第1成膜工程によって形成
    されたSiO_2系ガラス層上に、該第1成膜工程より
    も高い温度でSiO_2系ガラス層を成長させる第2工
    程とを含むことを特徴とするシリコン酸化膜の成長方法
  2. (2)前記SiO_2系ガラス層が、前記Al−Si配
    線層の保護膜または層間絶縁膜であることを特徴とする
    第1請求項に記載の成長方法。 (2)前記第1成膜工程において形成されるSiO_2
    系ガラス層が、十分に薄いことを特徴とする第1請求項
    に記載の成長方法。
  3. (3)前記第1成膜工程において形成されるSiO_2
    系ガラス層の厚さが、500Å以上、1500Å未満で
    あることを特徴とする第2請求項に記載の成長方法。
  4. (4)前記第1成膜工程におけるSiO_2系ガラス層
    の成長温度が、360℃乃至380℃であることを特徴
    とする第1請求項から第3請求項までの何れか1項に記
    載の成長方法。
  5. (5)前記SiO_2系ガラス層を、リンシリケードガ
    ラスにより形成することを特徴とする第1請求項から第
    4請求項までの何れか1項に記載の成長方法。
  6. (6)前記SiO_2系ガラス層を、酸化シリコンとリ
    ンシリケードガラスの積層膜によって形成することを特
    徴とする第1請求項から第4請求項までの何れか1項に
    記載の成長方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0681327A2 (en) * 1994-04-28 1995-11-08 Xerox Corporation Dual dielectric capping layers for hillock suppression in metal layers in thin film structures

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