JPH02102534A - 半導体装置の形成方法 - Google Patents
半導体装置の形成方法Info
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- JPH02102534A JPH02102534A JP25614088A JP25614088A JPH02102534A JP H02102534 A JPH02102534 A JP H02102534A JP 25614088 A JP25614088 A JP 25614088A JP 25614088 A JP25614088 A JP 25614088A JP H02102534 A JPH02102534 A JP H02102534A
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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。
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、半導体装置の形成法に関し、特に耐湿性２段
差被覆性の優れたシリコン酸化窒化膜の形成方法に関す
る。
差被覆性の優れたシリコン酸化窒化膜の形成方法に関す
る。
従来、半導体装置のアルミニウム配線上の絶縁膜として
、低膜応力かつ耐湿性の優れた、プラズマシリコン酸化
窒化膜が考案されている（特願昭６２−２２２４１１１
）。
、低膜応力かつ耐湿性の優れた、プラズマシリコン酸化
窒化膜が考案されている（特願昭６２−２２２４１１１
）。
上述した従来のプラズマシリコン酸化窒化膜は、原料ガ
スとして、シラン（Ｓ ｉ ＨＪ、アンモニア（Ｎ Ｈ
３） 、−酸化窒素（Ｎ、Ｏ）を用いて形成する。しか
しながらプラズマシリコン酸化窒化膜は、形成時の一酸
化窒素（Ｎ２Ｏ）の分圧が高いほど、段差被覆性が悪化
する。そのため、プラズマシリコン酸化窒化膜を多層配
線の層間膜に用いた場合には上層配線が断線する、ある
いは保護膜として用いた場合には配線間にボイドが残り
、信頼性不良を起こすという問題がある。特に保護膜と
して用いた場合には配線の側壁部の膜厚が薄くなり、マ
イクロクラック等の発生によって耐湿性不良が発生する
。
スとして、シラン（Ｓ ｉ ＨＪ、アンモニア（Ｎ Ｈ
３） 、−酸化窒素（Ｎ、Ｏ）を用いて形成する。しか
しながらプラズマシリコン酸化窒化膜は、形成時の一酸
化窒素（Ｎ２Ｏ）の分圧が高いほど、段差被覆性が悪化
する。そのため、プラズマシリコン酸化窒化膜を多層配
線の層間膜に用いた場合には上層配線が断線する、ある
いは保護膜として用いた場合には配線間にボイドが残り
、信頼性不良を起こすという問題がある。特に保護膜と
して用いた場合には配線の側壁部の膜厚が薄くなり、マ
イクロクラック等の発生によって耐湿性不良が発生する
。
本発明の半導体装置絶縁膜の形成方′法は、シリコン酸
化窒化膜を化学気相成長する原料ガスとして、シラン（
Ｓ １Ｈ４） ＊アンモニア（Ｎ Ｈｓ ）の他に酸素
元として、酸素を含む有機ケイ素化合物を用いる。
化窒化膜を化学気相成長する原料ガスとして、シラン（
Ｓ １Ｈ４） ＊アンモニア（Ｎ Ｈｓ ）の他に酸素
元として、酸素を含む有機ケイ素化合物を用いる。
本発明の方法において、用いる化学気相成長法は、高周
波放電マイクロ波放電、ＥＣＲ放電等によるプラズマ化
学気相成長法、あるいは、紫外光を照射して行なう光励
起化学気相成長法である。
波放電マイクロ波放電、ＥＣＲ放電等によるプラズマ化
学気相成長法、あるいは、紫外光を照射して行なう光励
起化学気相成長法である。
また、上記酸素を含む有機ケイ素化合物としては、ヘキ
サメチルジシランＯａ Ｈ＋ ｓ Ｓ ｘ ２０ 。
サメチルジシランＯａ Ｈ＋ ｓ Ｓ ｘ ２０ 。
ヘキサメチルシクロトリシロキサン（ＣＨ３）ｚｓ ｉ
ｏ、。
ｏ、。
ヒドロキシプロピルトリメチルシランＣ＠Ｈ１＠Ｓ ｉ
Ｏ。
Ｏ。
メチルトリエトキシシランｃＨｓｓ １（ＯＣｚＨ３）
ｓ。
ｓ。
フェニルトリメトキシシランＣ５ＨｓＳ １（ＯＣＨ３
）ｔ。
）ｔ。
テトラブキシシランＳ ｉ （ＯＣｓ Ｈｅ） ４１テ
トライリブロポキシシラン８ｉ（ＯＣｓＨｙ）＊。
トライリブロポキシシラン８ｉ（ＯＣｓＨｙ）＊。
テトラメチルシクロテトラジオキサンＣ４Ｈ１ａＳ！ｔ
ｏ４ｅトリエトキシビニルシランＣ＊Ｈ＋ｓＳ ｉｏｓ
。
ｏ４ｅトリエトキシビニルシランＣ＊Ｈ＋ｓＳ ｉｏｓ
。
トリメチルシランＣｓＨ＋ｅＳｉＯ。
トリエトキシシランＨ３ｉ （ＯＣｚＩ（３）ｓ。
テトラエトキシシランＳ １（ＯＣｚＨ３）４゜テトラ
メトキシシランＳ ｉ （ＯＣＨ３） ４ 。
メトキシシランＳ ｉ （ＯＣＨ３） ４ 。
テトラフェノキシジシランＳ １（ＯＣａＨ３）＜。
ジアセトオキシジターシアリブトキシシラン（ＣＨ３Ｃ
ＯＯ）２（ｔ−Ｃ＊Ｈｅ０）ｔｓ ｉ 。
ＯＯ）２（ｔ−Ｃ＊Ｈｅ０）ｔｓ ｉ 。
ビスジターシャリブトキシ７ミノシランイミド［（ｔ−
Ｃ４ＨＩＯ）２Ｓ １ＮＨ２コ、ＮＨのいずれか１つ
あるいは２つ以上の組合せを用いることができる。
Ｃ４ＨＩＯ）２Ｓ １ＮＨ２コ、ＮＨのいずれか１つ
あるいは２つ以上の組合せを用いることができる。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の第１の実施例でプラズマ化学気相成長
法を用いた場合の装置概略図である。
法を用いた場合の装置概略図である。
１０１は反応室、１０２は試料、１０３は試料１０２を
設置する７ノード電極、１０４は高周波を印加するヒー
タ兼カソード電極である。高周波の周波数は４００ＫＨ
ｚを印加した。また１０６は流量計、１０７はバルブで
ある。
設置する７ノード電極、１０４は高周波を印加するヒー
タ兼カソード電極である。高周波の周波数は４００ＫＨ
ｚを印加した。また１０６は流量計、１０７はバルブで
ある。
シラン（ＳｉＨ３）ガス、アンモニア（ＮＨ，）ガスは
それぞれシランガス供給管ｌｏｎ、アンモニアガス供給
管１０９より導入する。また１０５は酸素を含む有機ケ
イ素化合物であるＴＥ０１（テトラエトキシシランＳ
１（ＯＣｚＨ３）＋）の入ったエバポレータであり、窒
化ガス供給管１１０からの窒素（Ｎ２）をキャリアガス
として、ＴＥ０１を反応ガス導入管１１２へ送り込み、
シラン（Ｓ ｉ Ｈ４）、アンモニア（ＮＨｚ）と混合
後反応室１０１内へ導入される。
それぞれシランガス供給管ｌｏｎ、アンモニアガス供給
管１０９より導入する。また１０５は酸素を含む有機ケ
イ素化合物であるＴＥ０１（テトラエトキシシランＳ
１（ＯＣｚＨ３）＋）の入ったエバポレータであり、窒
化ガス供給管１１０からの窒素（Ｎ２）をキャリアガス
として、ＴＥ０１を反応ガス導入管１１２へ送り込み、
シラン（Ｓ ｉ Ｈ４）、アンモニア（ＮＨｚ）と混合
後反応室１０１内へ導入される。
１１１は配管を加熱するためのヒータであり、ＴＥ０１
の液体原料が配管内において析出することを防ぐ役割を
する。
の液体原料が配管内において析出することを防ぐ役割を
する。
カソード電極１０４に高周波を印加することによってカ
ソード電極１０４，７ノ一ド電極１０３間にグロー放電
が生じ原料ガスを分解して、試料１０２上へシリコン酸
化窒化膜を形成することができる。
ソード電極１０４，７ノ一ド電極１０３間にグロー放電
が生じ原料ガスを分解して、試料１０２上へシリコン酸
化窒化膜を形成することができる。
この様にシラン（ＳｉＨ４）とＴＥ０１を混合し、分圧
を調整することによって、シリコン酸化窒化膜の酸素の
成分比を制御できる。
を調整することによって、シリコン酸化窒化膜の酸素の
成分比を制御できる。
第２図は本発明の第１の実施例を用いて、シリコン酸化
窒化膜を形成した、半導体装置の配線部の保護膜製造工
程順の断面図である。半導体素子を形成した、単結晶シ
リコン基板２０１上に絶縁膜２０２を形成し、更にアル
ミニウム配線２０３をエツチングを用いて形成する（第
２図（ａ））。
窒化膜を形成した、半導体装置の配線部の保護膜製造工
程順の断面図である。半導体素子を形成した、単結晶シ
リコン基板２０１上に絶縁膜２０２を形成し、更にアル
ミニウム配線２０３をエツチングを用いて形成する（第
２図（ａ））。
次に本発明の特徴となるシリコン酸化窒化膜２０４を第
１の実施例のプラズマ気相成長法で１μｍ形成する。そ
の際にシリコン酸化窒化膜２０４は、モノシランガス（
ＳｉＨ４）を１２０（ＳＣＣＭ）。
１の実施例のプラズマ気相成長法で１μｍ形成する。そ
の際にシリコン酸化窒化膜２０４は、モノシランガス（
ＳｉＨ４）を１２０（ＳＣＣＭ）。
アンモニアガス（ＮＨ３）を６００ＳＣＣＭ、ＴＥ０１
と窒素（Ｎ２）ガスの混合ガスを９００８０ＣＭ流し、
全ガス圧力を０．３Ｔｏｒｒに設定後、放電電力密度０
．５ｗ／ａ（を印加し、基板温度、３００℃の条件下で
形成した。この条件で形成したシリコン酸化窒化膜２０
４の組成はＳｉ ：Ｎ：Ｏ＝０．４５ ：０．３２：０
１２３であり、その膜応力は５ Ｘ １０’ｄｙｎ／ａ
ｌｌ （圧縮）と非常に小さい。また第２図（ｂ）に示
す、配線上部の膜厚Ａと、配線側部の膜厚Ｂの比Ｂ／Ａ
が０．９であり、非常に段差被覆性が優れている。尚、
シラン（Ｓ ｌＨ４１アンモニ′７（ＮＨ３）。
と窒素（Ｎ２）ガスの混合ガスを９００８０ＣＭ流し、
全ガス圧力を０．３Ｔｏｒｒに設定後、放電電力密度０
．５ｗ／ａ（を印加し、基板温度、３００℃の条件下で
形成した。この条件で形成したシリコン酸化窒化膜２０
４の組成はＳｉ ：Ｎ：Ｏ＝０．４５ ：０．３２：０
１２３であり、その膜応力は５ Ｘ １０’ｄｙｎ／ａ
ｌｌ （圧縮）と非常に小さい。また第２図（ｂ）に示
す、配線上部の膜厚Ａと、配線側部の膜厚Ｂの比Ｂ／Ａ
が０．９であり、非常に段差被覆性が優れている。尚、
シラン（Ｓ ｌＨ４１アンモニ′７（ＮＨ３）。
亜酸化窒素（Ｎ２０）を用いて形成したシリコン酸化窒
化膜の段差被覆性はＢ／Ａの値で０．７５である。
化膜の段差被覆性はＢ／Ａの値で０．７５である。
この様に本発明の方法を用いてシリコン酸化窒化膜を形
成した、半導体装置においては、５００℃Ｎ２ Ｈ２
雰囲気中で１時間熱処理を行った後においても、アルミ
ニウム配線２０３にはボイドが発生せず信頼性の高いも
のとなる。また段差被覆性も良好なため、配線側部の膜
厚も十分である。そのためマイクロクラックなどの発生
がなく、耐湿性が向上する。
成した、半導体装置においては、５００℃Ｎ２ Ｈ２
雰囲気中で１時間熱処理を行った後においても、アルミ
ニウム配線２０３にはボイドが発生せず信頼性の高いも
のとなる。また段差被覆性も良好なため、配線側部の膜
厚も十分である。そのためマイクロクラックなどの発生
がなく、耐湿性が向上する。
第３図は本発明の第２の実施例で、光励起化学気相成長
法を用いた場合の装置概略図である。
法を用いた場合の装置概略図である。
３０１は反応炉、３０２は試料、３０３は試料３０２を
設置するサセプター ３０４は試料３０２を加熱するヒ
ーター ３０５は反応ガスを分解する紫外光ランプであ
る。また３０７は流量計、３０８はバルブである。
設置するサセプター ３０４は試料３０２を加熱するヒ
ーター ３０５は反応ガスを分解する紫外光ランプであ
る。また３０７は流量計、３０８はバルブである。
シラン（ＳｉＨ４）ガス、アンモニア（Ｎ Ｈｓ ）ガ
スはそれぞれシランガス供給管３０９．アンモニアガス
供給管３１０より導入する。また３１２は、酸素を含む
有機ケイ素化合物であるＴＭＣＴ Ｓ（テトラメチルシ
クロテトラジオキサンＣ４Ｈ１ｓＳ ｉａ Ｏ４）の入
ったエバポレータであり、窒素ガス供給管３１１から窒
素（Ｎ２）をキャリアガスとしてＴＭＣＴＳを反応ガス
導入管３１４へ送り込み、シラン（ＳｉＨ＜）、アンモ
ニア（Ｎ Ｈｓ ）と混合後反応炉３０１内へ導入され
る。３１３は配管を加熱するためのヒータであり、ＴＭ
ＣＴＳの液体原料が配管内において析出することを防ぐ
役割をする。
スはそれぞれシランガス供給管３０９．アンモニアガス
供給管３１０より導入する。また３１２は、酸素を含む
有機ケイ素化合物であるＴＭＣＴ Ｓ（テトラメチルシ
クロテトラジオキサンＣ４Ｈ１ｓＳ ｉａ Ｏ４）の入
ったエバポレータであり、窒素ガス供給管３１１から窒
素（Ｎ２）をキャリアガスとしてＴＭＣＴＳを反応ガス
導入管３１４へ送り込み、シラン（ＳｉＨ＜）、アンモ
ニア（Ｎ Ｈｓ ）と混合後反応炉３０１内へ導入され
る。３１３は配管を加熱するためのヒータであり、ＴＭ
ＣＴＳの液体原料が配管内において析出することを防ぐ
役割をする。
シリコン酸化窒化膜の形成条件は、モノシランガス（Ｓ
ｉＨ４）を１００（ＳＣＣＭ）、アンモニアガス（Ｎ
Ｈ３）を６００ ＳＣＣＭ、 ＴＭＣＴ Ｓと窒素（Ｎ
２）ガスの混合ガスを１０００ＳＣＣＭ流し、全ガス圧
力を５Ｔｏｒｒに設定し、紫外光を照射する。
ｉＨ４）を１００（ＳＣＣＭ）、アンモニアガス（Ｎ
Ｈ３）を６００ ＳＣＣＭ、 ＴＭＣＴ Ｓと窒素（Ｎ
２）ガスの混合ガスを１０００ＳＣＣＭ流し、全ガス圧
力を５Ｔｏｒｒに設定し、紫外光を照射する。
尚、試料温度は３００℃に設定する。
この様な条件で形成した、シリコン酸化窒化膜の段差被
覆性は、配線上部の膜厚Ａと、配線側部の膜厚Ｂの比Ｅ
／Ａで表わすと、０９ｇ５である。
覆性は、配線上部の膜厚Ａと、配線側部の膜厚Ｂの比Ｅ
／Ａで表わすと、０９ｇ５である。
尚、シラン（ＳｉＨ＜）、アンモニア（Ｎａ３）亜酸化
窒素（ＮＺＯ）用いて形成したシリコン酸化窒化膜（光
励起化学気相成長法）の段差被覆性は０．６８であり、
ＴＭＣＴＳを用いることによって段差被覆性が大幅に向
上していることがわかる。もちろん上記の条件で形成し
たシリコン酸化窒化膜の膜応力は５ Ｘ １０ ”ｄｙ
ｎ／ａｎｔ （圧縮）と非常に小さく、耐湿性にも優れ
ている。
窒素（ＮＺＯ）用いて形成したシリコン酸化窒化膜（光
励起化学気相成長法）の段差被覆性は０．６８であり、
ＴＭＣＴＳを用いることによって段差被覆性が大幅に向
上していることがわかる。もちろん上記の条件で形成し
たシリコン酸化窒化膜の膜応力は５ Ｘ １０ ”ｄｙ
ｎ／ａｎｔ （圧縮）と非常に小さく、耐湿性にも優れ
ている。
以上説明したように本発明は、シリコン酸化窒化膜を化
学気相成長する原料ガスとして、シラン（Ｓ １Ｈ４）
ｒアンモニア（Ｎ Ｈｓ ）の他に酸素元として、酸素
を含む有機ケイ素化合物を用いることにより、段差被覆
性が優れ、かつ低応力、耐湿性良好な、シリコン酸化窒
化膜が得られ、高集積度かつ、信頼性の高い、半導体装
置が得られる効果がある。
学気相成長する原料ガスとして、シラン（Ｓ １Ｈ４）
ｒアンモニア（Ｎ Ｈｓ ）の他に酸素元として、酸素
を含む有機ケイ素化合物を用いることにより、段差被覆
性が優れ、かつ低応力、耐湿性良好な、シリコン酸化窒
化膜が得られ、高集積度かつ、信頼性の高い、半導体装
置が得られる効果がある。
また、シラン（ＳｉＨ＋）と酸素を含む有機ケイ素化合
物の混合比を制御することにより、シリコン酸化窒化膜
の組成を、低膜応力かつ耐湿性の優れた組成（特願昭６
２−２２２４１１１）のものを形成できる。
物の混合比を制御することにより、シリコン酸化窒化膜
の組成を、低膜応力かつ耐湿性の優れた組成（特願昭６
２−２２２４１１１）のものを形成できる。
第１図は本発明の第１実施例でプラズマ化学気相成長法
を用いた場合の装置概略図、第２図（ａ）。 （ｂ）は第１実施例を用いた半導体装置の配線部の保護
膜製造工程順の断面図、第３図は本発明の第２の実施例
で光励起化学気相成長法を用いた場合の装置概略図であ
る。 １０１・・・・・・反応室、１０２・・・・・・試料、
１０３・・・・・・７ノード電極、１０４・・・・・・
カソード電極、１０５・・・・・・エバポレータ、１０
６・・・・・・流量計、１０７・・・・・・バルブ、１
０８・・・・・・シランガス供給管、１０９・・・・・
・アンモニアガス供給管、１１０・・・・・・窒素ガス
供給管、１１１・・・・・・ヒーター １１２・・・・
・・反応ガス導入管、２０１・・・・・・シリコン基板
、２０２・・・・・・絶縁膜、２０３・・・・・・アル
ミニウム配線、２０４・・・・・・シリコン酸化窒化膜
、３０１・・・・・・反応炉、３０２・・・・・・試料
、３０３・・・・・・サセプター ３′０４・・・・・
・ヒータ、３０５・・・・・・紫外線ランプ、３０６・
・・・・・反応ガス排気管、３０７・・・・・・流量計
、３０８・・・・・・バルブ、３０９・・・・・・シラ
ンガス供給管、３１０・・・・・・アンモニアガス供給
管、３１１・・・・・・窒素ガス供給管、３１２・・・
・・・エバポレータ、３１３・・・・・・ヒーター３１
４・・・・・・反応ガス導入管。 代理人 弁理士 内 原 晋 第２図
を用いた場合の装置概略図、第２図（ａ）。 （ｂ）は第１実施例を用いた半導体装置の配線部の保護
膜製造工程順の断面図、第３図は本発明の第２の実施例
で光励起化学気相成長法を用いた場合の装置概略図であ
る。 １０１・・・・・・反応室、１０２・・・・・・試料、
１０３・・・・・・７ノード電極、１０４・・・・・・
カソード電極、１０５・・・・・・エバポレータ、１０
６・・・・・・流量計、１０７・・・・・・バルブ、１
０８・・・・・・シランガス供給管、１０９・・・・・
・アンモニアガス供給管、１１０・・・・・・窒素ガス
供給管、１１１・・・・・・ヒーター １１２・・・・
・・反応ガス導入管、２０１・・・・・・シリコン基板
、２０２・・・・・・絶縁膜、２０３・・・・・・アル
ミニウム配線、２０４・・・・・・シリコン酸化窒化膜
、３０１・・・・・・反応炉、３０２・・・・・・試料
、３０３・・・・・・サセプター ３′０４・・・・・
・ヒータ、３０５・・・・・・紫外線ランプ、３０６・
・・・・・反応ガス排気管、３０７・・・・・・流量計
、３０８・・・・・・バルブ、３０９・・・・・・シラ
ンガス供給管、３１０・・・・・・アンモニアガス供給
管、３１１・・・・・・窒素ガス供給管、３１２・・・
・・・エバポレータ、３１３・・・・・・ヒーター３１
４・・・・・・反応ガス導入管。 代理人 弁理士 内 原 晋 第２図
Claims (1)
- 半導体素子の形成された、半導体基板上を覆う絶縁膜と
して、シリコン（Ｓｉ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）から
なるシリコン酸化窒化膜Ｓｉ＿ｘＯ＿ｙＮ＿ｚ（ｘ＋ｙ
＋ｚ＝１）形成する工程において、原料ガスとして、シ
ラン（ＳｉＨ＿４）とアンモニア（ＮＨ＿３）と酸素を
含む有機ケイ素化合物を用い、化学気相成長することを
特徴とする、半導体装置の形成方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63256140A JPH0793298B2 (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | 半導体装置の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63256140A JPH0793298B2 (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | 半導体装置の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02102534A true JPH02102534A (ja) | 1990-04-16 |
| JPH0793298B2 JPH0793298B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=17288457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63256140A Expired - Fee Related JPH0793298B2 (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | 半導体装置の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0793298B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0563208A (ja) * | 1991-02-21 | 1993-03-12 | Toshiba Corp | 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法 |
| JPH07211712A (ja) * | 1994-01-25 | 1995-08-11 | Canon Sales Co Inc | 成膜方法 |
| JP2011504651A (ja) * | 2007-10-22 | 2011-02-10 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 基板上に酸化ケイ素層を形成する方法 |
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| JPS62186540A (ja) * | 1986-02-12 | 1987-08-14 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
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| JPS63228627A (ja) * | 1987-03-04 | 1988-09-22 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレーテッド | 集積回路構造を製造するための方法 |
-
1988
- 1988-10-11 JP JP63256140A patent/JPH0793298B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0793298B2 (ja) | 1995-10-09 |
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