JPH03261144A - 集積回路装置用表面保護膜の被覆方法 - Google Patents

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） 本発明は集積回路装置の表面を外気の４響から守るため
の表面保護膜の被覆方法に関する。

［従来の技術］ 周知のように半導体装置では必ずその表面保護が必要で
、その半導体の表面に対してはそれに接して酸化シリコ
ン膜を設ける。

これは、酸化シリコン膜が半導体に有害な金属や不純物
の原子に対して高いトラップ効果を持つためであるが、
酸化シリコン膜自体は外気の侵入を防止する効果が低い
ため、半導体装置に対する最終的な表面保護用にはふつ
う窒化膜、正確には窒化シリコン膜を用いる。

集積回路装置では酸化シリコン膜やさらにそれを覆う燐
シリケートガラス等の層間絶縁膜の上に配線用等のアル
ミ膜が配設されるので、窒化膜はこのアルミ膜を覆って
設けられる。

よく知られているように、この窒化膜は例えばいわゆる
熱ＣＶＤ法によってふつうはＯ，Ｓ＊程度の厚みに成長
される。

（発明が解決しようとする旧訳 集積回路装置に対する最終的表面保ＩＩ膜としての上述
の窒化膜は、それ自体としては非常に優れた保護効果を
有するが、アルミ膜に発生しやすいヒロック、正確には
ヒルロック（ｈｉｌｌｒｏｃｋ）と呼ばれる突起によっ
てその特質を充分に発揮できずにトラブルが発生するこ
とがある。

二の突起はアルミ膜を被着した後の熱処理時にとくに発
生しやすく、発生当時はふつうサイズが最大でも１４．
高さも０．５−以下の微小なものであるが、窒化膜のＣ
ＶＤｍ長時や高温試験の温度条件下でその高さが次第に
成長するので、窒化膜の膜質が突起により局部的に低下
したり、あるいはそれによる段差のためにピンホールや
クランクが発生して、湿気の侵入によって集積回路装置
の動作特性が低下したり、アルミ膜が酸化によって断線
したりするなど、集積回路装置の長期信頼性が著しく損
なわれる結果を招きやすい。

また、この突起のほかにも、アルミ膜自体による段差が
大きい場合にも窒化膜の被覆不良ないし欠陥が発生する
ことがあり、この場合にも同様なトラブルが発生しやす
い。

本発明の目的は、この問題を解消してアルミ膜に突起が
発生し、あるいはアルミ膜による段差が大きい場合にも
、集積回路装置の長期信頼性が損なわれることがない表
面保護膜の被覆方法を得ることにある。

〔課題を解決するための手段］ この目的は本発明方法によれば、集積回路装置の表面に
配設されるアルミ膜を覆って２００℃以下の低温下で絶
縁性の薄い下地膜を成長させる工程と、下地膜上に酸化
シリコン系の平坦化膜を像面しかつ焼き付ける工程と、
平坦化膜上に窒化シリコン系の保護膜を成長させる工程
とを経て、集積回路装置を表面保ＩＩ膜で被覆すること
にまり遠戚される。

なお、上記中の下地膜としては酸化シリコン膜をプラズ
マＣＶＤ法で成長させるのがよく、これを２００°Ｃ以
下の温度で成長させる上では、とくにＥ　ＣＲ（Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎ　Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ　Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ
）プラズマＣＶＤ法を利用するのが望ましい。

平坦化膜としては例えばシラノール系塗布隙をＳ　ＯＧ
　　（Ｓｐｉｎ　Ｏｎ　Ｇｌａｓｓ）法ないしスピンコ
ード法で塗着するのが好適である。

保護膜としては通常の窒化シリコン膜をプラズマＣＶＤ
法で成長させることでよく、オキシナイトライド膜等を
利用することも可能である。

〔作用〕

本発明はまず上述の下地ＩＩ威展長工程おいて、絶縁性
の下地膜をアルミ膜に接しかつそれを覆うよう低温下で
成長させることにより、アルミ膜上の突起をそれ以ｌＩ
成長しないように抑え、さらに次の平坦化膜の塗着工程
において、表面の凹凸中の凹部を平坦化膜で埋めること
により、アルミ膜に基づく段差を減少させた上で、最後
の保護膜の成長工程において、外気侵入に対する防止効
果の高い窒化シリコン系の腰で最終的に表面を完全に覆
ってしまうようにしたものである。

このように、本発明方法により集積回路装置に被覆され
る表面保ＩＩＩは３層構成であって、その内の下地膜に
より突起の成長を抑え、平坦化膜によりアルミ膜に基づ
く段差を埋めた上で最上層の保１！ｌを成長させるので
、保ＩＷ４の局部的な膜質低下が少なく、ピンホールや
クランク等の欠陥の発生もほとんどなくなるので、最終
保ｍＭが本来もつ性能を充分発揮させて、集積回路装置
の長期信頼性を向上することができる。

なお、下地膜の成長温度を上述のように２００°Ｃ以下
と低く選定したのは、この温度が高いとその成長工程中
に突起が成長してしまい、それ以降の突起成長に対する
抑止効果を得るにはかかる低温成長の必要があるからで
ある。

〔実施例〕

以下、図を参照して本発明の具体実施例を説明する。第
１図は、本発明方法により表面保護膜を被覆される集積
回路装置の主な工程ごとの状態を一部拡大断面で例示す
るものである。

第１図（ａ）は本発明方法を実施する罰の集積回路装置
用ウェハの状態を示す。この例でのウェハ１０はＭＯ３
集積回路装置用であって、ｎ形の基板１１の表面からｎ
チャネルＭＯＳ　）ランジスタのＰ形のウェル１２が、
さらにその中にｎ形のソースないしドレイン層１３がそ
れぞれ拡散されており、これらの表面はプロセス酸化ｌ
ｌ１１４とゲート酸化膜１５とで覆われ、後者上にゲー
ト１６が設けられ、さらにこのゲート１６を含む全面が
燐シリケートガラス等の層間絶縁Ｗ１１７で覆われてい
る。

アルミ膜２１と２２はこの例では層間絶縁１！１７の上
に配設され、図かられかるようにこの内のアルミ１１２
１は集積回路内の回路要素間の接続用であり、アルミ膜
２２の方は電界効果トランジスタのソースないしドレイ
ン端子用である。これらのアル逅膜にはそのスパッタな
いし真空蒸着後に例えば水素ふん囲気内の４００°Ｃの
温度条件下で熱処理ないしアニール処理が施され、図示
の状態になるまでに小さな突起Ｈがその表面に発生しや
すい、＠述のように、保護膜を被覆する上ではこの突起
Ｈのほかに、アルミ１１２１や２２による０、５−１−
の段差ｄが従来のトラブル発生原因である。

第１図（ロ）は下地膜成長工程後の状態を示す０本発明
では、図の下地膜３０として酸化シリコン膜を低温プラ
ズマＣＶＤ法により３０００人程度０厚みで成長させる
のがよい、前述のように、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法はと
くにこれに適し、例えばシランとｈＯと＾ｒを混合した
０、１〜数Ｔｏｒｒの反応ガス内で望ましくは１００〜
１５０°Ｃの温度下で下地１９３０として酸化シリコン
酸を成長させる。

下地Ｉ［３０をこのように２００℃以下の低温で成長さ
せることにより、下地ＩＩ威成長程中の突起Ｈの成長を
抑えながらそれを下地１１３０内に埋め込み、それ以降
の成長をも有効に抑止できる。

第１図（Ｃ）は平坦化１！１Ｉ４０の重着工程後の状態
を示す、この平坦化Ｍ４０にはシラノール系等の塗布剤
を用い、その粘度を適度に調整した状態でＳＯＧないし
スピンコード法によりウェハ面に１〜数回塗布して所望
の厚みとした上で、像面剤に適した温度例えば４００℃
で焼き付ける。ＳＯＧ法等によれば平坦化！！Ｉ４０は
図のようにウェハ面内の凸部ニ薄く凹部に厚く付くので
、ウェハ面の凹凸が緩和されて平坦化される。この効果
を得る上では平坦化１！４０の厚みをウェハの凹部に対
し上述の段差ｄと同程度以上とするのがよく、有機物を
含有する高粘度の塗布剤を用いれば、段差ｄがとくに大
きくない限り１回の塗布で所望の厚みが得られる。

また、燐を含む塗布剤を用いれば金属等の有害な不純物
に対するトラップ効果をこの平坦化［Ｉ４０に持たセる
こともできる。

第１図（ｄ）は保護膜５０の成長工程後の完成状態を示
す、この保護膜５０は従来と同しく窒化膜とするのがよ
く、通常のプラズマＣＶＤ法によりシランとアンモニア
を含む０．１〜数Ｔｏｒｒの反応ガス中の望ましくは２
５０〜３５０℃の比較的低温条件で窒化シリコン膜を例
えば５０００人の厚みに成長させる。

もちろん、この保１［１１５０には窒化膜に限らずオキ
シナイトライド膜等も利用できる。この保護膜５０を成
長さゼた後は通例のように熱処理が適宜に施され、これ
により表面保護膜で外気から保護された集積回路装置用
ウェハが完成する。

以上説明した本発明方法による複合構成の表面保護膜で
被覆された集積回路装置チップに対する強酸を用いる腐
食検査結果によれば、その最上層の保！［１１５０のピ
ンホールやクランク等の欠陥数が従来より１〜２桁少な
い、また、高温高湿の劣化促進条件下の連続試験および
ヒートサイクル試験の結果からも、集積回路装置が通常
に使用される全期間に亘り非常に高い信頼性を保証でき
ることが確かめられている。

〔発明の効果〕

以上の記載のとおり本発明では、集積回路装置の表面に
配設されるアルミ酸を覆って２００°Ｃ以下の低温下で
絶縁性の薄い下地膜を成長させる工程と、下地膜上に酸
化シリコン系の平坦化膜を塗布しかつ焼き付ける工程と
、平坦化膜上に窒化シリコン系の保ａ膜を成長させる工
程とを経て、複合構成の表面保Ｗｉｌｌにより集積回路
装置を被覆することにより、次の効果を得ることができ
る。

（ａ）アルミ膜上に突起が発生しても、アルミ膜に接し
それを覆うように低温成長させる下地膜によりこの突起
を包み込んで以降の工程での成長を抑えることにより、
突起に起因する最上層の保護膜の局部的な膜質低下や欠
陥の発生を有効に防止することができる。

い）アルミ膜による段差が大きくても、平坦化膜の塗布
と焼付により集積回路装置の表面内の凹部を埋めて凹凸
を減少させることにより、段差に起因する最上層の保護
膜の被覆不足や欠陥発生の問題をなくすことができる。

（Ｃ）多層配線構造の集積回路装置にとくに適する。

この場合、平坦化膜を配線用の眉間絶縁膜に利用でき、
かつ各配線層に対して上述の下地膜がもつ突起成長の抑
止効果と平坦化膜がもつ表面平坦化効果を生かしながら
、段差による内部配線の断線のおそれを減少させ、かつ
表面保護の信頼性を従来より格段に高めることができる
。

このように、本発明方法は種々の集積回路装置に適用し
て、その長期信頼性を高める効果を発揮することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法により表面保護膜を被覆される集積
回路装置の主な工程ごとの状態を例示するその一部拡大
断面図である０図において、ｌＯ：集積回路装置用ウェ
ハ、１１：基板、１２：ウェル、１３：ソース・ドレイ
ン層、１４：プロセス酸化膜、１５：ゲート酸化膜、１
６：ゲート、１７：層間絶縁膜、２１，２２ニアルミ膜
、３０：下地膜、４０：平坦化膜、５０：保ＩＤＩ、　
ｄ　：アルく腰による段差、アノＬミ層 １２２ 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　半導体集積回路装置の表面に配設されるアルミ膜を覆
   って表面保護膜を被覆する方法であって、アルミ膜を覆
   って２００℃以下の低温下で絶縁性の薄い下地膜を成長
   させる工程と、下地膜上に酸化シリコン系の平坦化膜を
   塗布しかつ焼き付ける工程と、平坦化膜上に窒化シリコ
   ン系の保護膜を成長させる工程とを含む集積回路装置用
   表面保護膜の被覆方法。