JPH04177751A - 絶縁膜の形成方法 - Google Patents
絶縁膜の形成方法Info
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- JPH04177751A JPH04177751A JP30474590A JP30474590A JPH04177751A JP H04177751 A JPH04177751 A JP H04177751A JP 30474590 A JP30474590 A JP 30474590A JP 30474590 A JP30474590 A JP 30474590A JP H04177751 A JPH04177751 A JP H04177751A
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Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- 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。
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、絶縁膜の形成方法に関し、更に詳しくは、ア
ルミニウム系配線上に窒化ケイ素で成るパッシベーショ
ン膜を形成する方法に係わる。
ルミニウム系配線上に窒化ケイ素で成るパッシベーショ
ン膜を形成する方法に係わる。
［発明の概要］
本発明は、基板上に形成されたアルミニウム系配線上に
窒化ケイ素で成る絶縁膜を形成する方法において、 前記アルミニウム系配線上に、引張応力を有する第１層
１」の窒化ケイ素膜を低温条件で成膜し、続いて前記基
板を加熱して高温条件で第２層目の窒化ケイ素膜を成膜
することにより、 アルミニウム系配線の体積変化を少なくし、ボイドの発
生を抑制するようにしたものである。
窒化ケイ素で成る絶縁膜を形成する方法において、 前記アルミニウム系配線上に、引張応力を有する第１層
１」の窒化ケイ素膜を低温条件で成膜し、続いて前記基
板を加熱して高温条件で第２層目の窒化ケイ素膜を成膜
することにより、 アルミニウム系配線の体積変化を少なくし、ボイドの発
生を抑制するようにしたものである。
［従来の技術］
ＬＳＩの微細化に伴ない、配線幅も益々細線化が進んで
いる。従来、アルミニウム配線形成後、窒化ケイ素膜な
どによりパッシベーション膜を形成し、アルミニウム配
線の保護を施しているが、配線の微細化に伴い、窒化ケ
イ素膜形成時及びアニール後のアルミニウムのマイグレ
ーションによる断線等が起こり、アルミニウム配線の信
頼性保持が困難になりつつある。
いる。従来、アルミニウム配線形成後、窒化ケイ素膜な
どによりパッシベーション膜を形成し、アルミニウム配
線の保護を施しているが、配線の微細化に伴い、窒化ケ
イ素膜形成時及びアニール後のアルミニウムのマイグレ
ーションによる断線等が起こり、アルミニウム配線の信
頼性保持が困難になりつつある。
特に、ストレスマイグレーションは、アルミニウム配線
の周囲の絶縁膜の真性応力、及びアルミニウム配線と周
囲の絶縁膜の熱膨張係数差により、アルミニウム配線に
くさび状あるいはスリット状の欠けが生じる現象であり
、かかるストレスマイグレーションはアルミニウム配線
の信頼性を低下させるので、その発生はできる限り防止
することが望まれる。
の周囲の絶縁膜の真性応力、及びアルミニウム配線と周
囲の絶縁膜の熱膨張係数差により、アルミニウム配線に
くさび状あるいはスリット状の欠けが生じる現象であり
、かかるストレスマイグレーションはアルミニウム配線
の信頼性を低下させるので、その発生はできる限り防止
することが望まれる。
このような、ストレスマイグレーションの発生原因は、
アルミニウム配線と周囲の膜との間に容積差が生じる点
にあり、かかる容積差により、第３図に略示するように
、アルミニウム配線層１にくさび状のボイドａや、スリ
ット状のボイドｂが生じることになる。これらのボイド
（アルミニウムの消失による生ずる中空）は、アルミニ
ウム配線の信頼性を劣化させる。
アルミニウム配線と周囲の膜との間に容積差が生じる点
にあり、かかる容積差により、第３図に略示するように
、アルミニウム配線層１にくさび状のボイドａや、スリ
ット状のボイドｂが生じることになる。これらのボイド
（アルミニウムの消失による生ずる中空）は、アルミニ
ウム配線の信頼性を劣化させる。
この容積差は、第４図〜第６図に示すような３つのモー
ドで考えることができる。アルミニウム配線層１上に、
絶縁膜２として圧縮応力を持っＰ−３ｉＮ（プラズマシ
リコンナイトライド）膜を形成した場合について説明す
る。第４図に示すのは、アルミニウム配線層１の側壁部
の絶縁膜２（Ｐ−８ｉＮ）の上方への伸び変形に起因す
る場合である。この場合、該側壁部に密着している絶縁
膜２の上方が図の上方に伸びることにより、応力緩和が
生じ、アルミニウム配線層１の上面の図にハツチングを
付した部分が容積差による伸び方向の力を受け、変形の
原因となる。第５図に示すのは、アルミニウム配線層１
上部の絶縁膜２ （Ｐ−８ｉＮ）のふくらみ変形に起因
する場合である。
ドで考えることができる。アルミニウム配線層１上に、
絶縁膜２として圧縮応力を持っＰ−３ｉＮ（プラズマシ
リコンナイトライド）膜を形成した場合について説明す
る。第４図に示すのは、アルミニウム配線層１の側壁部
の絶縁膜２（Ｐ−８ｉＮ）の上方への伸び変形に起因す
る場合である。この場合、該側壁部に密着している絶縁
膜２の上方が図の上方に伸びることにより、応力緩和が
生じ、アルミニウム配線層１の上面の図にハツチングを
付した部分が容積差による伸び方向の力を受け、変形の
原因となる。第５図に示すのは、アルミニウム配線層１
上部の絶縁膜２ （Ｐ−８ｉＮ）のふくらみ変形に起因
する場合である。
ふくらみは、弾性変形の範囲内でも起こると考えられ、
弾性的な変形と塑性的な変形の双方が生じ得ると考えら
れる。このふくらみにより応力緩和し、同じく図のハツ
チングの部分でアルミニウム配線層１はストレスを受け
る。第６図に示すのは、よく知られた熱膨張係数差によ
るアルミニウムの収縮である。アルミニウムはＰ−８ｉ
Ｎ等の絶縁層２よりも熱膨張係数が大きいので、高温状
態から冷却されると、アルミニウムはＰ−３ｉＮ等によ
り収縮の度合いが大きくなり、よって図の如くアルミニ
ウム配線層１は矢印方向に収縮して容積を小さくしよう
とする力を生じ、これが変形をもたらす。
弾性的な変形と塑性的な変形の双方が生じ得ると考えら
れる。このふくらみにより応力緩和し、同じく図のハツ
チングの部分でアルミニウム配線層１はストレスを受け
る。第６図に示すのは、よく知られた熱膨張係数差によ
るアルミニウムの収縮である。アルミニウムはＰ−８ｉ
Ｎ等の絶縁層２よりも熱膨張係数が大きいので、高温状
態から冷却されると、アルミニウムはＰ−３ｉＮ等によ
り収縮の度合いが大きくなり、よって図の如くアルミニ
ウム配線層１は矢印方向に収縮して容積を小さくしよう
とする力を生じ、これが変形をもたらす。
＝４−
これらの中で、微細配線においては、熱膨張係数差によ
るアルミニウムの収縮がストレスマイグレーションに対
し最も大きな影響を与える。
るアルミニウムの収縮がストレスマイグレーションに対
し最も大きな影響を与える。
特開昭６３−８６５４８号公報には、多層アルミニウム
配線構造の層間絶縁膜について、該絶縁膜のストレスに
よるヒロック及びそれに伴うひび割れ、あるいはアルミ
ニウム配線層の熱膨張によるヒロックの発生を防止すべ
く、層間絶縁膜を引張り応力の高いものから圧縮応力の
高いものに変え、その後の熱処理時にアルミニウムの熱
膨張によるヒロック及び層間絶縁膜のひび割れを抑制す
るようにし、また、層間絶縁膜を高温で一度に堆積変形
せず、まず低温で第１の層間絶縁膜を堆積し、この第１
の層間絶縁膜でアルミニウム配線層のヒロックの成長を
抑えた後、高温で第２の層間絶縁膜を堆積することによ
り層間絶縁膜の形成時におけるヒロックの発生を抑制す
る技術が開示されている。
配線構造の層間絶縁膜について、該絶縁膜のストレスに
よるヒロック及びそれに伴うひび割れ、あるいはアルミ
ニウム配線層の熱膨張によるヒロックの発生を防止すべ
く、層間絶縁膜を引張り応力の高いものから圧縮応力の
高いものに変え、その後の熱処理時にアルミニウムの熱
膨張によるヒロック及び層間絶縁膜のひび割れを抑制す
るようにし、また、層間絶縁膜を高温で一度に堆積変形
せず、まず低温で第１の層間絶縁膜を堆積し、この第１
の層間絶縁膜でアルミニウム配線層のヒロックの成長を
抑えた後、高温で第２の層間絶縁膜を堆積することによ
り層間絶縁膜の形成時におけるヒロックの発生を抑制す
る技術が開示されている。
しかしながら、上記技術にあっては、絶縁膜は低温成長
した膜と高温成長した膜とが積層した構造となり、両膜
は形成温度条件が互いに異なるため、各々物性が異なり
、絶縁膜自体の欠陥を招くおそれがある。これを避ける
ため両膜の形成温度差を小さくすることが考えられるが
、全体的に高温状態にすればストレスマイグレーション
の解決にならず、全体的に低温状態にすれば前記した絶
縁状態の低下の問題が生じ、いずれにしても抜本的な解
決にはならない。
した膜と高温成長した膜とが積層した構造となり、両膜
は形成温度条件が互いに異なるため、各々物性が異なり
、絶縁膜自体の欠陥を招くおそれがある。これを避ける
ため両膜の形成温度差を小さくすることが考えられるが
、全体的に高温状態にすればストレスマイグレーション
の解決にならず、全体的に低温状態にすれば前記した絶
縁状態の低下の問題が生じ、いずれにしても抜本的な解
決にはならない。
そこで、このような問題を解決する方策として、最近、
アルミニウム配線を覆う絶縁膜を低温成膜から高温成膜
に連続的に昇温させて形成する方法が、提案されている
。
アルミニウム配線を覆う絶縁膜を低温成膜から高温成膜
に連続的に昇温させて形成する方法が、提案されている
。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、上記方法においては、第６図に示すよう
なアルミニウム配線と絶縁膜との熱膨張係数の差に起因
したアルミニウムの熱収縮は防止できるものの、第４図
に示すような伸び変形や、第５図に示すようなふくらみ
変形に対する防止効果としては、まだ不充分であるとい
う問題点を有している。
なアルミニウム配線と絶縁膜との熱膨張係数の差に起因
したアルミニウムの熱収縮は防止できるものの、第４図
に示すような伸び変形や、第５図に示すようなふくらみ
変形に対する防止効果としては、まだ不充分であるとい
う問題点を有している。
本発明は、このような問題点に着目して創案されたもの
であって、アルミニウム配線と絶縁膜との熱膨張係数の
差に起因したアルミニウムの相対的な熱収縮を防止する
と共に、アルミニウム配線上面部に空隙を生じる所謂伸
び変形及びふくらみ変形を防止する絶縁膜の形成方法を
得んとするものである。
であって、アルミニウム配線と絶縁膜との熱膨張係数の
差に起因したアルミニウムの相対的な熱収縮を防止する
と共に、アルミニウム配線上面部に空隙を生じる所謂伸
び変形及びふくらみ変形を防止する絶縁膜の形成方法を
得んとするものである。
［課題を解決するための手段］
そこで、本発明は、基板上に形成されたアルミニウム系
配線上に窒化ケイ素で成る絶縁膜を形成する方法におい
て、前記アルミニウム系配線」二に、引張応力を有する
第１層目の窒化ケイ素膜を低温条件で成膜し、続いて前
記基板を加熱して高温条件で第２層目の窒化ケイ素膜を
成膜することを、その解決方法としている。
配線上に窒化ケイ素で成る絶縁膜を形成する方法におい
て、前記アルミニウム系配線」二に、引張応力を有する
第１層目の窒化ケイ素膜を低温条件で成膜し、続いて前
記基板を加熱して高温条件で第２層目の窒化ケイ素膜を
成膜することを、その解決方法としている。
［作用］
アルミニウム系配線」二の第１層目の窒化ケイ素膜は、
低温条件で成膜することにより、アルミニウム系配線と
当該窒化ケイ素膜との熱膨張差による空隙の発生を抑制
する。また、この第１層目の窒化ケイ素膜は、引張応力
を有するため、アルミニウム系配線上面部に空隙を生じ
る伸び変形及びふくらみ変形を防止する。
低温条件で成膜することにより、アルミニウム系配線と
当該窒化ケイ素膜との熱膨張差による空隙の発生を抑制
する。また、この第１層目の窒化ケイ素膜は、引張応力
を有するため、アルミニウム系配線上面部に空隙を生じ
る伸び変形及びふくらみ変形を防止する。
第２層目の窒化ケイ素膜は、基板を加熱して高温条件で
成膜することにより、膜質及び絶縁性が良好となる。
成膜することにより、膜質及び絶縁性が良好となる。
［実施例］
以下、本発明に係る絶縁膜の形成方法を、図面に示す実
施例に基づいて説明する。
施例に基づいて説明する。
本実施例は、第１図に示すように、シリコン基板上に形
成した５ＩＯ２で成る層間絶縁膜１０上にアルミニウム
配線１１をパターニングした後、第１窒化ケイ素（Ｓｉ
Ｎ）膜１２を数百人の膜厚となるようにプラズマＣＶＤ
法により成膜する。
成した５ＩＯ２で成る層間絶縁膜１０上にアルミニウム
配線１１をパターニングした後、第１窒化ケイ素（Ｓｉ
Ｎ）膜１２を数百人の膜厚となるようにプラズマＣＶＤ
法により成膜する。
この窒化ケイ素膜１２の成膜は、引張応力を有するよう
にＲＦ出力を制御すると共に、温度を１００〜２００℃
の低温条件で行なう。以下に本実施例で用いたプラズマ
ＣＶＤの条件を示す。
にＲＦ出力を制御すると共に、温度を１００〜２００℃
の低温条件で行なう。以下に本実施例で用いたプラズマ
ＣＶＤの条件を示す。
○雰囲気ガス及びその流量
シラン（Ｓ ｉ Ｈ４）ガス −１５０ｓｃｃＭアン
モニア（ＮＨ３）ガス ”’ ５０８ＣＣＩＪ窒素（Ｎ
２）ガス 、、 ４５００５ｃｃｕ○圧力
−５，５Ｔｏｒｒ○ＲＦ出力
・３００Ｗ次に、上記工程で成膜された第
１窒化ケイ素膜１２の上に第２窒化ケイ素膜］３をＣ−
ＶＤ法にて成膜する。この際、シリコン基板を成膜に伴
ない徐々に加熱して３５０°Ｃの高温条件に設定する。
モニア（ＮＨ３）ガス ”’ ５０８ＣＣＩＪ窒素（Ｎ
２）ガス 、、 ４５００５ｃｃｕ○圧力
−５，５Ｔｏｒｒ○ＲＦ出力
・３００Ｗ次に、上記工程で成膜された第
１窒化ケイ素膜１２の上に第２窒化ケイ素膜］３をＣ−
ＶＤ法にて成膜する。この際、シリコン基板を成膜に伴
ない徐々に加熱して３５０°Ｃの高温条件に設定する。
以下、このＣＶＤの条件を示す。
○雰囲気ガス及びその流量
シラン（Ｓ Ｉ Ｈ４）ガス −１５０５ｅｃｉｉア
ンモニア（ＮＨ３）ガス ・ ５０８ＣＣＭ窒素（Ｎ２
）ガス −４５００ｓｃｃ。
ンモニア（ＮＨ３）ガス ・ ５０８ＣＣＭ窒素（Ｎ２
）ガス −４５００ｓｃｃ。
○圧力 −５，５Ｔｏｒｒ○ＲＦ
出力 ・・・４２０Ｗこのようにして
、アルミニウム配線１１上に引張応力を有する第１窒化
ケイ素膜１２を低温条件で成膜したため、アルミニウム
配線１１の周囲に熱膨張差に起因する空隙が生じないと
共に、この引張応力に起因して、アルミニウム配線１１
上面と第１窒化ケイ素膜１との間に空隙か生じない。
出力 ・・・４２０Ｗこのようにして
、アルミニウム配線１１上に引張応力を有する第１窒化
ケイ素膜１２を低温条件で成膜したため、アルミニウム
配線１１の周囲に熱膨張差に起因する空隙が生じないと
共に、この引張応力に起因して、アルミニウム配線１１
上面と第１窒化ケイ素膜１との間に空隙か生じない。
また、第２窒化ケイ素膜１３を成膜する際に、基板を徐
々に温度上昇させることにより、第１窒化ケイ素膜１２
にクラックが発生するのを防止できる。
々に温度上昇させることにより、第１窒化ケイ素膜１２
にクラックが発生するのを防止できる。
以上、実施例について説明したが、本発明は、これに限
られるものではなく、構成の要旨に何階する各種の変更
が可能であり、例えば、上記実施例に用いたプラズマＣ
ＶＤ、ＣＶＤ等の成膜手段。
られるものではなく、構成の要旨に何階する各種の変更
が可能であり、例えば、上記実施例に用いたプラズマＣ
ＶＤ、ＣＶＤ等の成膜手段。
条件等も適宜変更可能である。
また、上記実施例においては、第１層及び第２層から成
る絶縁膜としたが、更に多層として段階的に温度を高め
てもよい。
る絶縁膜としたが、更に多層として段階的に温度を高め
てもよい。
［発明の効果コ
以上の説明から明らかなように、本発明に係る絶縁膜の
形成方法に依れば、アルミニウム配線と絶縁膜との相対
的な体積変形が少なくなりボイドの発生を抑制する効果
がある。このため、アルミニウム配線のストレスマイグ
レーションによる欠陥の発生を防止し信頼性の高い配線
構造を得ることができる。
形成方法に依れば、アルミニウム配線と絶縁膜との相対
的な体積変形が少なくなりボイドの発生を抑制する効果
がある。このため、アルミニウム配線のストレスマイグ
レーションによる欠陥の発生を防止し信頼性の高い配線
構造を得ることができる。
第１図は及び第２図は本発明に係る絶縁膜の形成方法の
実施例の工程を示す断面図、第３図は従来の問題点を示
す説明図、第４図〜第６図は従来の問題点を示す断面図
である。 １１・・・アルミニウム配線、１２・・・第１窒化ケイ
素膜、１３・・・第２窒化ケイ素膜。
実施例の工程を示す断面図、第３図は従来の問題点を示
す説明図、第４図〜第６図は従来の問題点を示す断面図
である。 １１・・・アルミニウム配線、１２・・・第１窒化ケイ
素膜、１３・・・第２窒化ケイ素膜。
Claims (1)
- （１）基板上に形成されたアルミニウム系配線上に窒化
ケイ素で成る絶縁膜を形成する方法において、 前記アルミニウム系配線上に、引張応力を有する第１層
目の窒化ケイ素膜を低温条件で成膜し、続いて前記基板
を加熱して高温条件で第２層目の窒化ケイ素膜を成膜す
ることを特徴とする絶縁膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30474590A JP3219760B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 絶縁膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30474590A JP3219760B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 絶縁膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04177751A true JPH04177751A (ja) | 1992-06-24 |
| JP3219760B2 JP3219760B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=17936708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30474590A Expired - Fee Related JP3219760B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 絶縁膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3219760B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02100054A (ja) * | 1988-10-07 | 1990-04-12 | Fuji Photo Film Co Ltd | モノマーの製造方法 |
| JPH0645322A (ja) * | 1992-07-22 | 1994-02-18 | Nec Corp | 窒化シリコン膜の製造方法 |
| JPH07106330A (ja) * | 1993-10-08 | 1995-04-21 | Nippon Precision Circuits Kk | 半導体装置における絶縁層の形成方法 |
| JP2007311464A (ja) * | 2006-05-17 | 2007-11-29 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-11-09 JP JP30474590A patent/JP3219760B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02100054A (ja) * | 1988-10-07 | 1990-04-12 | Fuji Photo Film Co Ltd | モノマーの製造方法 |
| JPH0645322A (ja) * | 1992-07-22 | 1994-02-18 | Nec Corp | 窒化シリコン膜の製造方法 |
| JPH07106330A (ja) * | 1993-10-08 | 1995-04-21 | Nippon Precision Circuits Kk | 半導体装置における絶縁層の形成方法 |
| JP2007311464A (ja) * | 2006-05-17 | 2007-11-29 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3219760B2 (ja) | 2001-10-15 |
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