JPH04167429A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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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】
[産業上の利用分野コ
この発明は、一般に半導体装置に関するものであり、よ
り特定的には、層間絶縁膜の耐クラック性および絶縁性
を高めた、半導体装置に関するものである。この発明は
、さらに、そのような半導体装置を製造する方法に関す
る。
り特定的には、層間絶縁膜の耐クラック性および絶縁性
を高めた、半導体装置に関するものである。この発明は
、さらに、そのような半導体装置を製造する方法に関す
る。
[従来の技術]
最近の大規模集積回路デバイス(以下、LSIデバイス
という)の製造分野においては、4MビットDRAMの
量産が本格的に行なわれている。
という)の製造分野においては、4MビットDRAMの
量産が本格的に行なわれている。
LSIデバイスの微細化は、配線幅、配線間隔の微細化
を招来し、ひいては基板の表面段差の増大を結果とする
。この課題を解決する方法として、層間絶縁膜の平坦化
技術が種々提案されている。
を招来し、ひいては基板の表面段差の増大を結果とする
。この課題を解決する方法として、層間絶縁膜の平坦化
技術が種々提案されている。
しかし、決定的な良い効果の期待できる有効なプロセス
技術は見いだされていないのが現状である。
技術は見いだされていないのが現状である。
第6A図〜第6C図は、層間絶縁膜の平坦化技術の従来
のプロセスを断面図で示したものである(Semico
n News 1989年6月号)第6A図を参照
して、段差である凹凸パターン2を有する半導体基板1
が準備される。凹凸パターン2の表面を被覆するように
、プラズマ化学気相蒸着法(以下、プラズマCVD法と
いう)により、シリコン酸化膜3(以下、プラズマ酸化
膜3という)を形成する。プラズマ酸化膜3の膜厚は、
0.1〜063μm程度である。プラズマ酸化膜3は、
シラン(SiH4)/亜酸化窒素(N20)、またはテ
トラエチルオキシシラン(TEOS)/酸素(02)を
原料ガスに用いて、形成される。
のプロセスを断面図で示したものである(Semico
n News 1989年6月号)第6A図を参照
して、段差である凹凸パターン2を有する半導体基板1
が準備される。凹凸パターン2の表面を被覆するように
、プラズマ化学気相蒸着法(以下、プラズマCVD法と
いう)により、シリコン酸化膜3(以下、プラズマ酸化
膜3という)を形成する。プラズマ酸化膜3の膜厚は、
0.1〜063μm程度である。プラズマ酸化膜3は、
シラン(SiH4)/亜酸化窒素(N20)、またはテ
トラエチルオキシシラン(TEOS)/酸素(02)を
原料ガスに用いて、形成される。
このプラズマ酸化膜3は、絶縁性、耐クラック性に優れ
るが、一方、ステップカバレッジ性、埋め込み特性に劣
る。
るが、一方、ステップカバレッジ性、埋め込み特性に劣
る。
第6B図を参照シテ、TEOS/、tゾ:/(03)を
用いる常圧CVD法により、凹凸パターン2の凹部を埋
めかつ、該凹凸パターン2を覆うように、シリコン酸化
膜4(以下、常圧TEO8酸化膜4という)を堆積する
。凹凸パターン2の凸部2aにおける、常圧TEO8酸
化膜4の膜厚(t2)は、0.6〜0.8μm程度であ
る。プラズマ酸化膜3と常圧TEO3酸化膜4とを合わ
せると、膜厚は約0.9μmになる。
用いる常圧CVD法により、凹凸パターン2の凹部を埋
めかつ、該凹凸パターン2を覆うように、シリコン酸化
膜4(以下、常圧TEO8酸化膜4という)を堆積する
。凹凸パターン2の凸部2aにおける、常圧TEO8酸
化膜4の膜厚(t2)は、0.6〜0.8μm程度であ
る。プラズマ酸化膜3と常圧TEO3酸化膜4とを合わ
せると、膜厚は約0.9μmになる。
第6C図を参照して、常圧TEO3酸化膜4の表面に存
在する凹部4aを埋めるように、かつ常圧TEO8酸化
膜4を覆うように、常圧TEO3酸化膜4の上にスピン
オングラス膜5(以下、SOG膜5という)を塗布し、
これを焼成する。その後、SOG膜5が、常圧TEO8
酸化膜4の凹部4aにのみ残るように、このSOG膜5
をエツチングする。こうして、三層構造の層間絶縁膜2
4が半導体基板1の上に形成される。
在する凹部4aを埋めるように、かつ常圧TEO8酸化
膜4を覆うように、常圧TEO3酸化膜4の上にスピン
オングラス膜5(以下、SOG膜5という)を塗布し、
これを焼成する。その後、SOG膜5が、常圧TEO8
酸化膜4の凹部4aにのみ残るように、このSOG膜5
をエツチングする。こうして、三層構造の層間絶縁膜2
4が半導体基板1の上に形成される。
従来の層間絶縁膜の製造工程は、以上のように構成され
ている。さて、上述の方法で形成されるプラズマ酸化膜
3は、常圧TEO8酸化膜4と比べて、絶縁性および耐
クラック性に優れている。
ている。さて、上述の方法で形成されるプラズマ酸化膜
3は、常圧TEO8酸化膜4と比べて、絶縁性および耐
クラック性に優れている。
また、このプラズマ酸化膜3は熱処理により、膜質の変
化を起こしにくい。そのため、このプラズマ酸化膜3を
常圧TEO3酸化膜4の下敷き膜にすることによって、
凹凸パターン2(下地段差であるアルミニウム配線)と
常圧TEO8酸化膜4との間に膨脹率の差があっても、
膨脹率の差に起因する常圧TEO8酸化膜4のクラック
の発生は防止される。
化を起こしにくい。そのため、このプラズマ酸化膜3を
常圧TEO3酸化膜4の下敷き膜にすることによって、
凹凸パターン2(下地段差であるアルミニウム配線)と
常圧TEO8酸化膜4との間に膨脹率の差があっても、
膨脹率の差に起因する常圧TEO8酸化膜4のクラック
の発生は防止される。
常圧TEO8酸化膜4は、ステップカバレッジ性、埋め
込み特性に優れている。それゆえに、この常圧TEO8
酸化膜4は、プラズマ酸化膜3では、ボイドを発生させ
てしまうような、微小な溝にも、完全に埋めこまれる。
込み特性に優れている。それゆえに、この常圧TEO8
酸化膜4は、プラズマ酸化膜3では、ボイドを発生させ
てしまうような、微小な溝にも、完全に埋めこまれる。
プラズマ酸化膜3、常圧TEO8酸化膜4は、それぞれ
単独では、層間絶縁膜として不適である。
単独では、層間絶縁膜として不適である。
しかし、両者を積み重ねると、これらの長所が足し合わ
されて、優れた層間絶縁膜となる。
されて、優れた層間絶縁膜となる。
上記従来例では、第6CIIを参照して、幅の広い溝2
aの所では、層間絶縁膜の平坦性が不足するため、さら
に、常圧TEO8酸化膜4の凹部4aにSOG膜5を埋
め込んでいる。SOG膜5を凹部4aに埋め込むことに
よって、層間絶縁膜の表面の平坦性は良好なものとなる
。
aの所では、層間絶縁膜の平坦性が不足するため、さら
に、常圧TEO8酸化膜4の凹部4aにSOG膜5を埋
め込んでいる。SOG膜5を凹部4aに埋め込むことに
よって、層間絶縁膜の表面の平坦性は良好なものとなる
。
[発明が解決しようとする課題]
従来の層間絶縁膜は以上のように構成されているが、第
6C図を参照して、最後に形成されるSOGOsO4成
過程において、あるいは、さらに後に行なわれる熱処理
工程において、SOGOsO4圧TEO3酸化膜4との
収縮率の違いにより、SOGOsO4いは常圧TEO8
酸化膜4にクラックが発生するという問題点があった。
6C図を参照して、最後に形成されるSOGOsO4成
過程において、あるいは、さらに後に行なわれる熱処理
工程において、SOGOsO4圧TEO3酸化膜4との
収縮率の違いにより、SOGOsO4いは常圧TEO8
酸化膜4にクラックが発生するという問題点があった。
この発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
で、層間絶縁膜の耐クラック性および絶縁性を高めた半
導体装置およびその製造方法を提供することを目的とす
る。
で、層間絶縁膜の耐クラック性および絶縁性を高めた半
導体装置およびその製造方法を提供することを目的とす
る。
[課題を解決するための手段]
この発明にかかる半導体装置は、半導体基板と、上記半
導体基板の上に形成された凹凸パターンと、を備える。
導体基板の上に形成された凹凸パターンと、を備える。
上記凹凸パターンの表面を被覆するように、上記半導体
基板の上に、耐クラック性にすぐれる第1のシリコン酸
化膜が形成されている。
基板の上に、耐クラック性にすぐれる第1のシリコン酸
化膜が形成されている。
上記第1のシリコン酸化膜の表面に存在する凹部を埋め
、かつ上記凹凸パターンを覆うように、上記第1のシリ
コン酸化膜の上に、ステップカバレッジ性にすぐれる第
2のシリコン酸化膜が堆積されている。上記第2のシリ
コン酸化膜の表面を平坦化するために、上記第2のシリ
コン酸化膜の表面に存在する凹部に、埋め込み特性にす
ぐれる第3のシリコン酸化膜が埋め込まれている。上記
第2のシリコン酸化膜および上記第3のシリコン酸化膜
を含む上記半導体基板の上に、第4のシリコン酸化膜が
形成されている。
、かつ上記凹凸パターンを覆うように、上記第1のシリ
コン酸化膜の上に、ステップカバレッジ性にすぐれる第
2のシリコン酸化膜が堆積されている。上記第2のシリ
コン酸化膜の表面を平坦化するために、上記第2のシリ
コン酸化膜の表面に存在する凹部に、埋め込み特性にす
ぐれる第3のシリコン酸化膜が埋め込まれている。上記
第2のシリコン酸化膜および上記第3のシリコン酸化膜
を含む上記半導体基板の上に、第4のシリコン酸化膜が
形成されている。
この発明に従う半導体装置の好ましい実施態様によれば
、上記第1のシリコン酸化膜は、プラズマCVD法によ
り形成される。上記第2のシリコン酸化膜は、オゾンと
、アルコキシド基を有する有機シランとを用いる、常圧
CVD法により形成される。上記第3のシリコン酸化膜
は、スピンオングラス膜を塗布することによって形成さ
れる。
、上記第1のシリコン酸化膜は、プラズマCVD法によ
り形成される。上記第2のシリコン酸化膜は、オゾンと
、アルコキシド基を有する有機シランとを用いる、常圧
CVD法により形成される。上記第3のシリコン酸化膜
は、スピンオングラス膜を塗布することによって形成さ
れる。
この発明の他の局面に従う半導体装置の製造方法におい
ては、まず、半導体基板の上に凹凸パターンが形成され
る。上記凹凸パターンの表面を被覆するように、上記半
導体基板の上に耐クラック性にすぐれる第1のシリコン
酸化膜が形成される。
ては、まず、半導体基板の上に凹凸パターンが形成され
る。上記凹凸パターンの表面を被覆するように、上記半
導体基板の上に耐クラック性にすぐれる第1のシリコン
酸化膜が形成される。
上記凹凸パターンの凹部を埋め、かつ該凹凸パターンを
覆うように、上記第1のシリコン酸化膜の上に、ステッ
プカバレッジ性にすぐれる第2のシリコン酸化膜が堆積
される。その後、上記第2のシリコン酸化膜を所定の膜
厚になるまでエツチングする。エツチング後の上記第2
のシリコン酸化膜の表面に存在する凹部に、埋め込み特
性にすぐれる第3のシリコン酸化膜を埋め込む。上記第
2のシリコン酸化膜および上記第3のシリコン酸化膜を
含む上記半導体基板の上に、第4のシリコン酸化膜が形
成される。
覆うように、上記第1のシリコン酸化膜の上に、ステッ
プカバレッジ性にすぐれる第2のシリコン酸化膜が堆積
される。その後、上記第2のシリコン酸化膜を所定の膜
厚になるまでエツチングする。エツチング後の上記第2
のシリコン酸化膜の表面に存在する凹部に、埋め込み特
性にすぐれる第3のシリコン酸化膜を埋め込む。上記第
2のシリコン酸化膜および上記第3のシリコン酸化膜を
含む上記半導体基板の上に、第4のシリコン酸化膜が形
成される。
この発明の他の局面に従う半導体装置の製造方法の好ま
しい実施態様によれば、上記第1のシリコン酸化膜の形
成は、プラズマCVD法により行なわれる。上記第2の
シリコン酸化膜の形成は、オゾンと、アルコキシド基を
有する有機シランとを用いる、常圧CVD法により行な
われる。上記第3のシリコン酸化膜の形成は、スピンオ
ングラス膜を上記半導体基板の上に塗布することによっ
て行なわれる。
しい実施態様によれば、上記第1のシリコン酸化膜の形
成は、プラズマCVD法により行なわれる。上記第2の
シリコン酸化膜の形成は、オゾンと、アルコキシド基を
有する有機シランとを用いる、常圧CVD法により行な
われる。上記第3のシリコン酸化膜の形成は、スピンオ
ングラス膜を上記半導体基板の上に塗布することによっ
て行なわれる。
[作用]
この発明にかかる半導体装置によれば、層間絶縁膜か、
凹凸パターンの表面を覆うように設けられた耐クラック
性に優れる第1のシリコン酸化膜と、上記第1のシリコ
ン酸化膜の上に設けられた、ステップカバレッジ性に優
れる第2のシリコン酸化膜と、を含んでいる。さらに、
上記第2のシリコン酸化膜の表面に存在する凹部に、埋
め込み特性に優れる第3のシリコン酸化膜が埋め込まれ
ている。第2のシリコン酸化膜および第3のシリコン酸
化膜を覆うように、第4のシリコン酸化膜が設けられて
いる。層間絶縁膜が、上述したような異なった特性を有
するシリコン酸化膜が積層された積層構造になっている
ので、それぞれのシリコン酸化膜の有する長所が足し合
わされる。その結果、この層間絶縁膜の表面は平坦とな
り、かつ、この層間絶縁膜は耐クラック性に優れる。
凹凸パターンの表面を覆うように設けられた耐クラック
性に優れる第1のシリコン酸化膜と、上記第1のシリコ
ン酸化膜の上に設けられた、ステップカバレッジ性に優
れる第2のシリコン酸化膜と、を含んでいる。さらに、
上記第2のシリコン酸化膜の表面に存在する凹部に、埋
め込み特性に優れる第3のシリコン酸化膜が埋め込まれ
ている。第2のシリコン酸化膜および第3のシリコン酸
化膜を覆うように、第4のシリコン酸化膜が設けられて
いる。層間絶縁膜が、上述したような異なった特性を有
するシリコン酸化膜が積層された積層構造になっている
ので、それぞれのシリコン酸化膜の有する長所が足し合
わされる。その結果、この層間絶縁膜の表面は平坦とな
り、かつ、この層間絶縁膜は耐クラック性に優れる。
この発明の他の局面に従う、半導体装置の製造方法によ
れば、まず耐クラック性に優れる第1のシリコン酸化膜
で凹凸パターンの表面を覆う。その後、凹凸パターンの
凹部を埋め、かつ該凹凸、aターンを覆うように、上記
第1のシリコン酸化膜の上に、ステップカバレッジ性に
優れる第2のシリコン酸化膜を堆積する。
れば、まず耐クラック性に優れる第1のシリコン酸化膜
で凹凸パターンの表面を覆う。その後、凹凸パターンの
凹部を埋め、かつ該凹凸、aターンを覆うように、上記
第1のシリコン酸化膜の上に、ステップカバレッジ性に
優れる第2のシリコン酸化膜を堆積する。
その後、この第2のシリコン酸化膜を所定の膜厚になる
までエツチングする。上記第2のシリコン酸化膜はステ
ップカバレッジ性に優れるという長所を有するが、一方
において耐クラック性に劣るという欠点をも有する。し
かし、このエツチング処理により、第2のシリコン酸化
膜の膜厚を薄くすることによって、この欠点を極力抑え
ることができる。
までエツチングする。上記第2のシリコン酸化膜はステ
ップカバレッジ性に優れるという長所を有するが、一方
において耐クラック性に劣るという欠点をも有する。し
かし、このエツチング処理により、第2のシリコン酸化
膜の膜厚を薄くすることによって、この欠点を極力抑え
ることができる。
その後、第2のシリコン酸化膜の表面に存在する凹部に
、埋め込み特性に優れる第3のシリコン酸化膜を埋め込
む。これにより、得られた積層膜の表面は平坦化される
。
、埋め込み特性に優れる第3のシリコン酸化膜を埋め込
む。これにより、得られた積層膜の表面は平坦化される
。
その後、平坦化された、この積層膜の表面に第4のシリ
コン酸化膜が形成される。
コン酸化膜が形成される。
以上のようにして、層間絶縁膜が形成されるので、この
層間絶縁膜の表面は平坦となり、かつこの層間絶縁膜は
耐クラック性に優れる。
層間絶縁膜の表面は平坦となり、かつこの層間絶縁膜は
耐クラック性に優れる。
[実施例]
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第1図は、本発明にかかる半導体装置の断面図である。
半導体基板11(シリコン半導体基板)の上に、トラン
ジスタ20が形成されている。トランジスタ20を覆う
ように絶縁膜12が設けられている。
ジスタ20が形成されている。トランジスタ20を覆う
ように絶縁膜12が設けられている。
絶縁膜12中には、ビット線21が配置されている。絶
縁膜12には、半導体基板11の接合部22を露出させ
るためのコンタクトホール12aが設けられている。層
間絶縁膜12の上には、凹凸パターン13である第1の
At配線が形成されている。凹凸パターン13の一部は
、半導体基板11の接合部22に接続されるように、コ
ンタクトホール12a内に埋め込まれている。第1のA
t配線はビット線とビット線を接続するためのものであ
る。
縁膜12には、半導体基板11の接合部22を露出させ
るためのコンタクトホール12aが設けられている。層
間絶縁膜12の上には、凹凸パターン13である第1の
At配線が形成されている。凹凸パターン13の一部は
、半導体基板11の接合部22に接続されるように、コ
ンタクトホール12a内に埋め込まれている。第1のA
t配線はビット線とビット線を接続するためのものであ
る。
凹凸パターン13の表面を被覆するように、半導体基板
11の上に、耐クラック性に優れる第1のシリコン酸化
膜15(以下、プラズマ酸化膜15という)が形成され
ている。プラズマ酸化膜15は、後述するように、S
i H4/N20またはTEO8102を原料ガスに用
いる、プラズマCVD法により形成される。プラズマ酸
化膜15の膜厚は、0.1〜0.2μm程度である。プ
ラズマCVD法により形成されるシリコン酸化膜は、5
iOH結合が非常に少なく、かつ絶縁性、耐クラック性
に優れる。
11の上に、耐クラック性に優れる第1のシリコン酸化
膜15(以下、プラズマ酸化膜15という)が形成され
ている。プラズマ酸化膜15は、後述するように、S
i H4/N20またはTEO8102を原料ガスに用
いる、プラズマCVD法により形成される。プラズマ酸
化膜15の膜厚は、0.1〜0.2μm程度である。プ
ラズマCVD法により形成されるシリコン酸化膜は、5
iOH結合が非常に少なく、かつ絶縁性、耐クラック性
に優れる。
プラズマ酸化膜15の表面に存在する凹部15aを埋め
、かつ凹凸パターン13を覆うように、プラズマ酸化膜
15の上に、ステップカバレッジ性に優れる第2のシリ
コン酸化膜16(以下、常圧TEO3酸化膜16という
)が設けられている。
、かつ凹凸パターン13を覆うように、プラズマ酸化膜
15の上に、ステップカバレッジ性に優れる第2のシリ
コン酸化膜16(以下、常圧TEO3酸化膜16という
)が設けられている。
常圧TEO3酸化膜16は、後述するように、TE01
とオゾンを用いる、常圧CVD法により形成される。凹
凸パターン13の凸部における、常圧TEO8酸化膜1
6の膜厚(t2)は、0.5μm以下、好ましくは0.
2μm以下にされる。
とオゾンを用いる、常圧CVD法により形成される。凹
凸パターン13の凸部における、常圧TEO8酸化膜1
6の膜厚(t2)は、0.5μm以下、好ましくは0.
2μm以下にされる。
常圧CVD法により形成されるシリコン酸化膜は、プラ
ズマ酸化膜15よりも5iOH結合をより多く有してお
り、かつ、後述するように、ステップカバレッジ性およ
び埋め込み特性に優れる。しかし一方で、このシリコン
酸化膜は、絶縁性、耐クラック性に劣るという欠点を有
している。しかし、膜厚t2が0.5μm以下、好まし
くは0.2μm以下にされているので、耐クラック性に
劣るという欠点はなくなる。
ズマ酸化膜15よりも5iOH結合をより多く有してお
り、かつ、後述するように、ステップカバレッジ性およ
び埋め込み特性に優れる。しかし一方で、このシリコン
酸化膜は、絶縁性、耐クラック性に劣るという欠点を有
している。しかし、膜厚t2が0.5μm以下、好まし
くは0.2μm以下にされているので、耐クラック性に
劣るという欠点はなくなる。
常圧TEO8酸化膜16の表面を平坦化するために、常
圧TEO3酸化膜16の表面に存在する凹部16aに、
埋め込み特性に優れる第3のシリコン酸化膜17(以下
、SOG膜1膜上7う)が設けられている。SOG膜1
膜上7常圧TEO8酸化膜16よりも、より多く S
i OH結合を有しており、かつ埋め込み特性に優れる
。
圧TEO3酸化膜16の表面に存在する凹部16aに、
埋め込み特性に優れる第3のシリコン酸化膜17(以下
、SOG膜1膜上7う)が設けられている。SOG膜1
膜上7常圧TEO8酸化膜16よりも、より多く S
i OH結合を有しており、かつ埋め込み特性に優れる
。
SOG膜1膜上7び常圧TEO8酸化膜16の表面を覆
うように、第4のシリコン酸化膜であるプラズマ酸化膜
18が形成されている。第4のシリコン酸化膜は、プラ
ズマCVD法により形成されるのが好ましいが、TEO
8103ガスを用いる、常圧CVD法によって形成して
もよい。
うように、第4のシリコン酸化膜であるプラズマ酸化膜
18が形成されている。第4のシリコン酸化膜は、プラ
ズマCVD法により形成されるのが好ましいが、TEO
8103ガスを用いる、常圧CVD法によって形成して
もよい。
層間絶縁膜24が、上述したような、異なった特性を有
するシリコン酸化膜(15,16,17゜18)が積層
された積層構造になっているので、それぞれのシリコン
酸化膜の有する長所が足し合わされる。その結果、この
眉間絶縁膜24の表面は平坦となり、かつ、この層間絶
縁膜24は耐クラック性および絶縁性に優れる。
するシリコン酸化膜(15,16,17゜18)が積層
された積層構造になっているので、それぞれのシリコン
酸化膜の有する長所が足し合わされる。その結果、この
眉間絶縁膜24の表面は平坦となり、かつ、この層間絶
縁膜24は耐クラック性および絶縁性に優れる。
層間絶縁膜24の上に、第2のAt配線25が形成され
ている。第2AI配線25は、凹凸パターン13である
第1のAt配線に接続されるものである。
ている。第2AI配線25は、凹凸パターン13である
第1のAt配線に接続されるものである。
第2A図〜第2F図は、第1図に示す半導体装置の製造
工程を断面図で示したものである。
工程を断面図で示したものである。
第2A図を参照して、素子(図示せず)が形成された半
導体基板11の上に、絶縁膜12を形成する。絶縁膜1
2に、半導体基板11の接合部22を露出させるための
コンタクトホール12aを形成する。その後、スパッタ
により、半導体基板11の表面全面に、アルミニウム膜
を堆積させる。
導体基板11の上に、絶縁膜12を形成する。絶縁膜1
2に、半導体基板11の接合部22を露出させるための
コンタクトホール12aを形成する。その後、スパッタ
により、半導体基板11の表面全面に、アルミニウム膜
を堆積させる。
このアルミニウム膜を所定の形状にパターニングするこ
とによって、アルミニウム配線の段差である凹凸パター
ン13を形成する。凹凸パターン13の表面を被覆する
ように、プラズマ酸化膜15を形成する。プラズマ酸化
膜15は、SiH4/N2oまたはTEO8102を原
料ガスに用い、温度300〜400℃、圧力0.1〜1
0Torrの条件下で、膜厚が0.1〜0.2μmにな
るように堆積される。
とによって、アルミニウム配線の段差である凹凸パター
ン13を形成する。凹凸パターン13の表面を被覆する
ように、プラズマ酸化膜15を形成する。プラズマ酸化
膜15は、SiH4/N2oまたはTEO8102を原
料ガスに用い、温度300〜400℃、圧力0.1〜1
0Torrの条件下で、膜厚が0.1〜0.2μmにな
るように堆積される。
第2B図を参照して、半導体基板11の表面全面に、T
E01とオゾンを用い、温度350〜450℃、常圧(
760Torr以上)または準常圧(700〜760T
o r r)の条件下で行なわれるCVD法により、常
圧TEO8酸化膜16を形成する。03/TEO8の比
は、6以上で行なわれるのが好ましい。常圧TEO8酸
化膜16は、凹凸パターン13の凸部において、その膜
厚(t3)が1.0〜1.5μmになるまで、堆積され
る。
E01とオゾンを用い、温度350〜450℃、常圧(
760Torr以上)または準常圧(700〜760T
o r r)の条件下で行なわれるCVD法により、常
圧TEO8酸化膜16を形成する。03/TEO8の比
は、6以上で行なわれるのが好ましい。常圧TEO8酸
化膜16は、凹凸パターン13の凸部において、その膜
厚(t3)が1.0〜1.5μmになるまで、堆積され
る。
常圧TEO8酸化膜16が、ステップカバレッジ性およ
び埋め込み特性に優れる理由について説明する。
び埋め込み特性に優れる理由について説明する。
第3図(8、TEO8103を用いる常圧CVD法によ
り、常圧TEO8酸化膜が形成される様子を模式的に示
した図である。TE01と03の反応においては、まず
、オゾンが熱分解し、酸素ラジカルを発生させる。この
酸素ラジカルとTE01との重合反応が、気相で起こる
。重合反応により生成した中間体は、TE01がn個結
合した、低分子量のTEO3n量体と考えられる。気相
中で生成したTEO3n量体および酸素ラジカルは、凹
凸パターン13を有する半導体基板11の表面まで輸送
され、その表面で、さらに重合反応が起こり、その結果
、膜が形成される。TEOSn量体は、液体に似た性格
を有しており、流れるように、凹部に集まる。また、そ
の表面はなだらかな形状となる。これが、ステップカバ
レッジ性、埋め込み特性に優れる理由である。
り、常圧TEO8酸化膜が形成される様子を模式的に示
した図である。TE01と03の反応においては、まず
、オゾンが熱分解し、酸素ラジカルを発生させる。この
酸素ラジカルとTE01との重合反応が、気相で起こる
。重合反応により生成した中間体は、TE01がn個結
合した、低分子量のTEO3n量体と考えられる。気相
中で生成したTEO3n量体および酸素ラジカルは、凹
凸パターン13を有する半導体基板11の表面まで輸送
され、その表面で、さらに重合反応が起こり、その結果
、膜が形成される。TEOSn量体は、液体に似た性格
を有しており、流れるように、凹部に集まる。また、そ
の表面はなだらかな形状となる。これが、ステップカバ
レッジ性、埋め込み特性に優れる理由である。
第2C図を参照して、常圧TEO8酸化膜16を、その
膜厚(t2)が凹凸パターン13の凸部において、0.
2μm以下になるまで、エツチングする。
膜厚(t2)が凹凸パターン13の凸部において、0.
2μm以下になるまで、エツチングする。
第2D図を参照して、エツチングされた常圧TEO8酸
化膜16の表面に存在する凹部16aを埋めるように、
常圧TEO3酸化膜16の上にSOG膜17を塗布し、
これを焼成する。
化膜16の表面に存在する凹部16aを埋めるように、
常圧TEO3酸化膜16の上にSOG膜17を塗布し、
これを焼成する。
第2D図および第2E図を参照して、SOG膜17を、
該SOG膜17が凹部16aにのみ残るように、エツチ
ングする。
該SOG膜17が凹部16aにのみ残るように、エツチ
ングする。
第2F図を参照して、常圧TEO3酸化膜16およびS
OG膜17を含む半導体基板11の上に、プラズマ酸化
膜18を形成する。プラズマ酸化膜18の形成は、第2
A図において、プラズマ酸化膜15を形成した条件と、
同じ条件で行なわれる。
OG膜17を含む半導体基板11の上に、プラズマ酸化
膜18を形成する。プラズマ酸化膜18の形成は、第2
A図において、プラズマ酸化膜15を形成した条件と、
同じ条件で行なわれる。
プラズマ酸化膜18は、層間絶縁膜24の総膜厚が約0
.9μmになるように、堆積される。層間絶縁膜24の
上に第2AI配線を形成すると、第1図に示す半導体装
置が得られる。
.9μmになるように、堆積される。層間絶縁膜24の
上に第2AI配線を形成すると、第1図に示す半導体装
置が得られる。
第2A図および第2B図を参照して、凹凸パタ−ン13
の表面を被覆するようにプラズマ酸化膜15を形成する
ことにより、凹凸パターン13であるアルミニウム配線
の膨張が抑えられる。これにより、常圧TEO8酸化膜
16のクラックが防止される。
の表面を被覆するようにプラズマ酸化膜15を形成する
ことにより、凹凸パターン13であるアルミニウム配線
の膨張が抑えられる。これにより、常圧TEO8酸化膜
16のクラックが防止される。
第2B図および第2C図を参照して、常圧TEO8酸化
膜16は後にエッチバックするため、この常圧TEOS
酸化膜16は1、O〜1. 5Bm(従来は、0.6〜
0.8μm程度であった)と、従来よりも厚く堆積する
ことができる。それゆえに、常圧TEOS酸化膜16の
表面は、従来よりも、よりいっそう平坦となる。
膜16は後にエッチバックするため、この常圧TEOS
酸化膜16は1、O〜1. 5Bm(従来は、0.6〜
0.8μm程度であった)と、従来よりも厚く堆積する
ことができる。それゆえに、常圧TEOS酸化膜16の
表面は、従来よりも、よりいっそう平坦となる。
第2D図および第2E図を参照して、SOG膜17を形
成するとき(焼成するとき)、常圧TEO8酸化膜16
の膜厚は0.2μm以下になっているので、常圧TEO
8酸化膜16にクラックが発生するということはない。
成するとき(焼成するとき)、常圧TEO8酸化膜16
の膜厚は0.2μm以下になっているので、常圧TEO
8酸化膜16にクラックが発生するということはない。
以上のように、本実施例によれば、層間絶縁膜の絶縁性
および耐クラック性が、従来に比べて、大幅に改善され
る。また、常圧TEO8酸化膜の膜厚を、従来より厚く
形成することができるので、層間絶縁膜の平坦性がいっ
そう向上する。
および耐クラック性が、従来に比べて、大幅に改善され
る。また、常圧TEO8酸化膜の膜厚を、従来より厚く
形成することができるので、層間絶縁膜の平坦性がいっ
そう向上する。
なお、上記実施例では有機シランとしてTE01を用い
る場合を例示したが、この発明は、これに限られるもの
ではなく、テトラエチルオルトシリケイト(7MO3)
、テトラプロピルオルトシリケイト(TPO8)であ
っても同様の効果を奏する。また、上記実施例では有機
シラン単独を用いる場合を例示したが、この発明はこれ
に限られるものではなく、トリメチルボレート(TMB
)、トリエチルボレート(TEB)、トリn−プロピル
ボレート(TnPB) 、トリメチルホスフェ−) (
TMPO)、トリメチルホスファイト(TMP)を加え
てもよい。
る場合を例示したが、この発明は、これに限られるもの
ではなく、テトラエチルオルトシリケイト(7MO3)
、テトラプロピルオルトシリケイト(TPO8)であ
っても同様の効果を奏する。また、上記実施例では有機
シラン単独を用いる場合を例示したが、この発明はこれ
に限られるものではなく、トリメチルボレート(TMB
)、トリエチルボレート(TEB)、トリn−プロピル
ボレート(TnPB) 、トリメチルホスフェ−) (
TMPO)、トリメチルホスファイト(TMP)を加え
てもよい。
また、上記実施例では、第4のシリコン酸化膜として、
プラズマ酸化膜を形成する場合を例示したが、この発明
はこれに限られるものではなく、常圧TEO3酸化膜、
S i Ha / P H3/ 02を原料ガスとする
、常圧CVD法または減圧CVD法により形成したリン
ガラス膜であってもよい。
プラズマ酸化膜を形成する場合を例示したが、この発明
はこれに限られるものではなく、常圧TEO3酸化膜、
S i Ha / P H3/ 02を原料ガスとする
、常圧CVD法または減圧CVD法により形成したリン
ガラス膜であってもよい。
また、上記実施例では、第2シリコン膜が常圧CVD法
で形成した常圧TEO8酸化膜である場合について述べ
たが、減圧CVD法で形成することも可能である。しか
し、常圧CVD法で作ったTEO8酸化膜は、減圧CV
D法で作ったものに比べて、種々の点で優れている。以
下、両者を比較検討した結果を説明する。
で形成した常圧TEO8酸化膜である場合について述べ
たが、減圧CVD法で形成することも可能である。しか
し、常圧CVD法で作ったTEO8酸化膜は、減圧CV
D法で作ったものに比べて、種々の点で優れている。以
下、両者を比較検討した結果を説明する。
第4A図は、減圧(100To r r)CVD法で作
ったTEO3酸化膜の化学構造を示す図であり、第4B
図は常圧CVD法で作ったTEOS酸化膜の化学構造を
示す図である。図より明らかなように、常圧TEO8酸
化膜は、5iOH結合が減圧TEO3酸化膜に比べて少
ない。それゆえに、常圧TEO3酸化膜は、減圧TEO
3酸化膜よりも、分子量がより大きい。したがって、常
圧CVDの方が、減圧CVD法よりも、より液体に近い
ポリマが得られる。その結果、第3図を参照して、常圧
CVDの方が、減圧CVD法よりも、よりステップカバ
レッジ性に優れる。
ったTEO3酸化膜の化学構造を示す図であり、第4B
図は常圧CVD法で作ったTEOS酸化膜の化学構造を
示す図である。図より明らかなように、常圧TEO8酸
化膜は、5iOH結合が減圧TEO3酸化膜に比べて少
ない。それゆえに、常圧TEO3酸化膜は、減圧TEO
3酸化膜よりも、分子量がより大きい。したがって、常
圧CVDの方が、減圧CVD法よりも、より液体に近い
ポリマが得られる。その結果、第3図を参照して、常圧
CVDの方が、減圧CVD法よりも、よりステップカバ
レッジ性に優れる。
また、常圧CVD−TEO3酸化膜とM圧CVD−TE
O8酸化膜との膜収縮の程度を調べてみた。両者を、4
50℃、窒素雰囲気下で、30分間アニールした結果、
減圧CVD−TEO8酸化膜は、20%の膜収縮率を示
し、常圧CVD−TEO8酸化膜は1%の膜収縮率を示
した。
O8酸化膜との膜収縮の程度を調べてみた。両者を、4
50℃、窒素雰囲気下で、30分間アニールした結果、
減圧CVD−TEO8酸化膜は、20%の膜収縮率を示
し、常圧CVD−TEO8酸化膜は1%の膜収縮率を示
した。
次に、両者の耐クラック性を比較した。その結果を、表
1に示す。
1に示す。
(以下余白)
表 1
0・・・クラックなし
×・・・クラック発生
表1から明らかなように、常圧CVD−TEO8酸化膜
の方が、減圧CVD−TEO8酸化膜よりも耐クラック
性に優れていた。なお、減圧CVD法では、膜厚が1.
5μm以上のTEO3酸化膜を形成することができなか
った。
の方が、減圧CVD−TEO8酸化膜よりも耐クラック
性に優れていた。なお、減圧CVD法では、膜厚が1.
5μm以上のTEO3酸化膜を形成することができなか
った。
第5図は、それぞれの膜の、リーク電流を調べた結果を
図示した図である。
図示した図である。
曲線(1)i!常圧cVD−TEO8酸化膜の場合であ
り、曲線(2)は減圧CVD−TEO3酸化膜の場合で
ある。常圧CVD−TEO3酸化膜の方か、減圧CVD
−TEO8酸化膜よりも、より低いリーク電流を示して
いた。
り、曲線(2)は減圧CVD−TEO3酸化膜の場合で
ある。常圧CVD−TEO3酸化膜の方か、減圧CVD
−TEO8酸化膜よりも、より低いリーク電流を示して
いた。
[発明の効果]
以上説明したとおり、この発明にかかる半導体装置によ
れば層間絶縁膜が、異なった特性(平坦性と耐クラック
性)を有するシリコン酸化膜が積層された積層構造にな
っているので、それぞれのシリコン酸化膜の有する長所
が足し合わされる。
れば層間絶縁膜が、異なった特性(平坦性と耐クラック
性)を有するシリコン酸化膜が積層された積層構造にな
っているので、それぞれのシリコン酸化膜の有する長所
が足し合わされる。
その結果、この層間絶縁膜の表面は平坦となり、かつ、
この層間絶縁膜は耐クラック性に優れる。
この層間絶縁膜は耐クラック性に優れる。
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法によれば
、耐クラック性に優れ、かつ、その表面が平坦な層間絶
縁膜が得られるので、信頼性の高い半導体装置が得られ
るという効果を奏する。
、耐クラック性に優れ、かつ、その表面が平坦な層間絶
縁膜が得られるので、信頼性の高い半導体装置が得られ
るという効果を奏する。
第1図は、この発明の一実施例にかかる半導体装置の断
面図である。 第2A図〜第2F図は、第1図に示す半導体装置の製造
工程を断面図で示したものである。 第3図は、T E OS / 03を用いる常圧CVD
法により、シリコン酸化膜が形成される様子を模式的に
示した図である。 第4A図は、減圧CVD法により形成したTEO8酸化
膜の化学構造を示す図であり、第4B図は常圧CVD法
により形成されたTEO8酸化膜の化学構造を示す図で
ある。 第5図は、常圧CVD−TEO3酸化膜と減圧CVD−
TEO8酸化膜のリーク電流を比較したグラフである。 第6A図〜第6C図は、層間絶縁膜の従来の製造工程を
示した断面図である。 図において、11は半導体基板、13は凹凸パターン、
15はプラズマ酸化膜、16は常圧TEOS酸化膜、1
7はSOG膜、18はプラズマ酸化膜である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 特許出願人 三菱電機株式会社 、、、7−
、、、。 第1図 第3図 EO5 第4八図 1 l 1
l +第48図 第5図 Of 234 56 BREAKDOWN VOLTAKE (Mv/c
n )第6A図 第6B図 86C図 平成3年10月14日
面図である。 第2A図〜第2F図は、第1図に示す半導体装置の製造
工程を断面図で示したものである。 第3図は、T E OS / 03を用いる常圧CVD
法により、シリコン酸化膜が形成される様子を模式的に
示した図である。 第4A図は、減圧CVD法により形成したTEO8酸化
膜の化学構造を示す図であり、第4B図は常圧CVD法
により形成されたTEO8酸化膜の化学構造を示す図で
ある。 第5図は、常圧CVD−TEO3酸化膜と減圧CVD−
TEO8酸化膜のリーク電流を比較したグラフである。 第6A図〜第6C図は、層間絶縁膜の従来の製造工程を
示した断面図である。 図において、11は半導体基板、13は凹凸パターン、
15はプラズマ酸化膜、16は常圧TEOS酸化膜、1
7はSOG膜、18はプラズマ酸化膜である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 特許出願人 三菱電機株式会社 、、、7−
、、、。 第1図 第3図 EO5 第4八図 1 l 1
l +第48図 第5図 Of 234 56 BREAKDOWN VOLTAKE (Mv/c
n )第6A図 第6B図 86C図 平成3年10月14日
Claims (2)
- (1)半導体基板と、 前記半導体基板の上に形成された凹凸パターンと、 前記凹凸パターンの表面を被覆するように、前記半導体
基板の上に形成された耐クラック性にすぐれる第1のシ
リコン酸化膜と、 前記第1のシリコン酸化膜の表面に存在する凹部を埋め
、かつ前記凹凸パターンを覆うように、前記第1のシリ
コン酸化膜の上に堆積されたステップカバレッジ性にす
ぐれる第2のシリコン酸化膜と、 前記第2のシリコン酸化膜の表面を平坦化するために、
前記第2のシリコン酸化膜の表面に存在する凹部に埋め
こまれた埋め込み特性にすぐれる第3のシリコン酸化膜
と、 前記第2のシリコン酸化膜および前記第3のシリコン酸
化膜を含む前記半導体基板の上に形成された第4のシリ
コン酸化膜と、を備えた半導体装置。 - (2)半導体基板の上に凹凸パターンを形成する工程と
、 前記凹凸パターンの表面を被覆するように、前記半導体
基板の上に耐クラック性にすぐれる第1のシリコン酸化
膜を形成する工程と、 前記凹凸パターンの凹部を埋め、かつ該凹凸パターンを
覆うように、前記第1のシリコン酸化膜の上にステップ
カバレッジ性にすぐれる第2のシリコン酸化膜を堆積す
る工程と、前記第2のシリコン酸化膜を所定の膜厚にな
るまでエッチングする工程と、 エッチング後の前記第2のシリコン酸化膜の表面に存在
する凹部に、埋め込み特性にすぐれる第3のシリコン酸
化膜を埋め込む工程と、 前記第2のシリコン酸化膜および前記第3のシリコン酸
化膜を含む前記半導体基板の上に第4のシリコン酸化膜
を形成する工程と、 を備えた、半導体装置の製造方法。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2294423A JP2640174B2 (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | 半導体装置およびその製造方法 |
KR1019910018207A KR920008851A (ko) | 1990-10-30 | 1991-10-16 | 반도체장치 및 그 제조방법 |
US07/781,342 US5319247A (en) | 1990-10-30 | 1991-10-25 | Semiconductor device having an interlayer insulating film of high crack resistance |
DE4135810A DE4135810C2 (de) | 1990-10-30 | 1991-10-30 | Halbleitereinrichtung mit einem Zwischenschichtisolierfilm und Verfahren zu deren Herstellung |
DE4143592A DE4143592C2 (de) | 1990-10-30 | 1991-10-30 | Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung mit einem Zwischenschichtisolierfilm |
US08/223,192 US5459105A (en) | 1990-10-30 | 1994-04-05 | Method of manufacturing a semiconductor device having multilayer insulating films |
US08/538,324 US5721156A (en) | 1990-10-30 | 1995-10-03 | Method of manufacturing a semiconductor device with a planarized integrated circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2294423A JP2640174B2 (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04167429A true JPH04167429A (ja) | 1992-06-15 |
JP2640174B2 JP2640174B2 (ja) | 1997-08-13 |
Family
ID=17807571
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Country | Link |
---|---|
US (3) | US5319247A (ja) |
JP (1) | JP2640174B2 (ja) |
KR (1) | KR920008851A (ja) |
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