JPH05304218A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH05304218A
JPH05304218A JP10941692A JP10941692A JPH05304218A JP H05304218 A JPH05304218 A JP H05304218A JP 10941692 A JP10941692 A JP 10941692A JP 10941692 A JP10941692 A JP 10941692A JP H05304218 A JPH05304218 A JP H05304218A
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silicon oxide
oxide film
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interlayer insulating
nitrogen
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Kenji Okamura
健司 岡村
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Abstract

(57)【要約】 【目的】層間絶縁膜に吸収される水分量を低減して金属
配線のボイドの発生を防止する。 【構成】テトラエトキシシランとアンモニアを用いるプ
ラズマCVD法により、窒素を含む酸化シリコン膜を堆
積して層間絶縁膜を形成することにより、層間絶縁膜に
吸湿される水分量を低減することができ、層間絶縁膜に
接する金属配線にボイドが発生するのを防止し、信頼性
を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特に層間絶縁膜の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化は益々進
み、金属配線工程においても、微細化配線、多層化金属
配線の進展が著しい。
【0003】従来、多層配線を有する半導体装置の層間
絶縁膜は、シラン(SiH4 )と亜酸化窒素(N2 O)
を用いプラズマCVD法によって形成された酸化シリコ
ン膜が使用されていた。
【0004】しかしながら、近年、金属配線の微細化が
進み、金属配線の線間隔が1μm以下と狭くなって来
た。このような狭い間隔においては、シランを用いた酸
化シリコン膜では、段差被覆性が十分でなく、平坦性が
低下してしばしばボイド(空隙)を発生し、上層の金属
配線形成工程における加工精度の低下や断線等を生ずる
という問題点があった。このような問題点を解決する段
差被覆性の良好な酸化シリコン膜として、テトラエトキ
シシラン(TEOS)と酸素を用いたプラズマCVD法
によって形成される酸化シリコン膜、或はテトラエトキ
シシランとオゾン(O3 )を用いた常圧CVD法によっ
て形成される酸化シリコン膜が用いられるようになっ
た。
【0005】図6は従来の半導体装置の製造方法の第1
の例を説明するための断面図である。
【0006】図6に示すように、半導体基板1の上に形
成した酸化シリコン膜2の上に下層のアルミニウム合金
配線3を選択的に形成する。次に、アルミニウム合金配
線3を含む表面にテトラエトキシシランと酸素を用いた
プラズマCVD法により、層間絶縁膜として酸化シリコ
ン膜4を堆積する。次に、酸化シリコン膜4の上にレジ
スト膜を塗布し、このレジスト膜と酸化シリコン膜4と
をほぼ同じエッチングレートでエッチバック(以下レジ
ストエッチバック法と記す)し表面を平坦化する。次
に、酸化シリコン膜4の上に上層のアルミニウム合金配
線5を選択的に形成し、アルミニウム合金配線5を含む
表面にパッシベーション膜6を形成する。
【0007】図7は従来の半導体装置の製造方法の第2
の例を説明するための断面図である。
【0008】図7に示すように、第1の従来例と同様の
工程で半導体基板1の上に設けた酸化シリコン膜2の上
に下層のアルミニウム合金配線3及び酸化シリコン膜4
を順次形成した後、テトラエトキシシランとオゾンを用
いた常圧CVD法により酸化シリコン膜7を堆積して酸
化シリコン膜4の上面に生じた段差部や凹部に充填す
る。酸化シリコン膜7は、段差被覆性が特に優れる為、
微細なアルミニウム合金配線によって生ずる段差部や凹
部においても、ボイドを生じることがない。次に、レジ
ストエッチバック法によって、酸化シリコン膜4,7の
表面を平坦化した後、上層のアルミニウム合金配線5を
形成し、アルミニウム合金配線5を含む表面にパッシベ
ーション膜6を形成する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体装置
の製造方法では、形成された層間絶縁膜が水を吸収し易
く図8に示すように、上層の配線上にパッシベーション
膜を形成する際に層間絶縁膜から離脱する水分によっ
て、下層のアルミニウム合金配線3の一部にボイド8を
生じる。
【0010】すなわち、配線となるアルミニウム膜又は
アルミニウム合金膜はスパッタ等により堆積されるが、
このアルミニウム膜を緻密に堆積するのは困難で、アル
ミニウム原子間あるいはアルミニウム多結晶間に隙間が
生じてしまう。層間絶縁膜が水分を吸収した状態で加熱
すると、アルミニウム膜にこの水分が接してしまうの
で、この水分によって生じた水蒸気圧力によってアルミ
ニウム原子が押しのけられてしまうため、アルミニウム
膜が緻密になる分だけ、加熱前には分散していた隙間が
集まってボイドになってしまうのである。
【0011】このようなボイドは、エレクトロマイグレ
ーション特性を劣化させ、信頼性を低下させるという問
題がある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基板上に設けた下層配線を含む表面に
プラズマCVD法又は常圧CVD法により堆積した窒素
を含有する酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜を形成す
る工程と、この層間絶縁膜の上に上層配線を形成する工
程とを含んで構成される。
【0013】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。但し、半導体装置の構造は、従来技術において説明
したものと同様であるため図面を省略する。
【0014】半導体基板に設けた絶縁膜の上に下層のア
ルミニウム配線又はアルミ合金配線を形成し、この下層
の配線を含む表面に第1の実施例としてテトラエトキシ
シラン(TEOS)とアンモニアを用いたプラズマCV
D法により、窒素を含有する酸化シリコン膜を堆積し、
層間絶縁膜を形成する。
【0015】図1は、枚葉型プラズマCVD装置におい
て、テトラエトキシシランガス150SCCM,窒素ガ
ス700SCCM,真空度4Torr,プラズマ高周波
電力500Wの条件の下で、アンモニア流量を変化させ
た場合の酸化シリコン膜中の窒素濃度と、大気に曝した
後の水分量を示す図である。
【0016】図1に示すように、アンモニア添加によっ
て、酸化シリコン膜中に窒素がとり込まれ、吸湿水分量
が急激に減少する。本実施例におけるアンモニア流量と
して20〜40SCCMが適当である。また、膜中に残
存する炭素を減少させる為、亜酸化窒素(N2 O)を1
0SCCM添加しても良い。以後、レジストエッチバッ
ク法を用い酸化シリコン膜の表面を平坦化し、上層のア
ルミ合金配線及びパッシベーション膜を形成する。
【0017】本発明の第2の実施例は層間絶縁膜として
アルキルアミノシランを用い窒素を含有する酸化シリコ
ン膜を形成する。
【0018】図2は第2の実施例のテトラジメチルアミ
ノシラン(Si〔N(CH3 2 4 )100SCC
M,窒素700SCCM,真空度4Torr,パワー5
00Wの条件下で酸素流量を変化させた場合の、酸化シ
リコン膜中の窒素濃度、吸湿水分量を示す図である。本
実施例においては、より容易に窒素がとり込まれること
が出来、吸湿水分量が少ない。酸素流量として、20S
CCMが適当である。
【0019】本発明の第3の実施例は層間絶縁膜として
アルキルアミノ基と、アセトキシ基とを有するシリコン
化合物を用い窒素を含有する酸化シリコン膜を形成す
る。
【0020】図3はジエトキシジジメチルアミノシラン
(Si〔OC2 5 2 〔N(CH3 2 2 )100
SCCM,窒素700SCCM,真空度4Torr,パ
ワー500Wの条件下で、酸素流量を変化させた場合の
酸化シリコン膜中の窒素濃度と吸湿水分量を示す図であ
る。特性は第1の実施例と、第2の実施例の中間的性質
を有し、酸素流量は20SCCMが適当である。
【0021】本発明の第4の実施例は、窒素を含む酸化
シリコン膜を2層に積層して層間絶縁膜を構成する。下
層の配線を含む表面に本発明の第1乃至第3の実施例の
いずれかにより第1層の窒素を含む酸化シリコン膜を形
成した後アルキルアミノシランとオゾンを用いる常圧C
VD法により第2層の窒素を含有する酸化シリコン膜を
形成して第1層の窒素を含む酸化シリコン膜の上面にで
きた凹部を充填し、次に、レジストエッチバック法を用
いて表面を平坦化する。
【0022】図4は、枚葉型常圧CVD装置において、
テトラジメチルアミノシラン(Si〔N(CH3 2
4 )400SCCM,窒素5SLM,温度400℃の下
でオゾン流量を変化させて形成した窒素を含む酸化シリ
コン膜中の窒素濃度と吸湿水分量を示す図である。
【0023】図4に示すように、プラズマCVD法の場
合に比較して、吸湿水分量は多いが、従来のテトラエト
キシシランを用いた常圧CVD法の場合の30%に比較
すると、格段に少ない。本発明におけるオゾン流量は、
400SCCMが適当である。本発明では、膜質の緻密
なプラズマCVD法による酸化シリコン膜と、段差被覆
性が優れる常圧CVD法による酸化シリコン膜とを組合
せることにより、微細化されたアルミ合金配線による層
間絶縁膜のボイドを防止できる利点がある。
【0024】本発明の第5の実施例は第4の実施例にお
ける第2層の窒素を含む酸化シリコン膜をアルキルアミ
ノ基とアセトキシ基を有するシリコン化合物とオゾンを
用いる常圧CVD法によって形成するものである。
【0025】図5は、ジエトキシジジメチルアミノシラ
ン(Si〔OC2 5 4 〔N(CH3 2 2 )40
0SCCM,窒素5SLM,温度380℃の下で、オゾ
ン流量を変化させて形成した酸化シリコン膜中の窒素濃
度と、水分量を示す図である。
【0026】図5に示すように、第4の実施例と同様
に、従来例に比べて吸湿水分量が格段に少くできる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、酸化シリ
コン膜中に窒素を含有させることにより、吸湿水分量を
従来技術に比較して、格段に減少させることが出来る。
その結果、パッシベーション膜形成時において、従来技
術で見られたアルミ合金配線の空隙(ボイド)の発生が
防止できるので、エレクトロマイグレーション耐性が格
段に向上し、半導体装置の信頼性を高めることが出来
る。
【0028】なお、酸化シリコン膜中に、窒素を含有さ
せても、段差被覆性には何ら影響は無く、微細化金属配
線に適用し、問題を生じさせない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例により形成された酸化シ
リコン膜中の窒素濃度と吸湿水分量とを示す図。
【図2】本発明の第2の実施例により形成された酸化シ
リコン膜中の窒素濃度と吸湿水分量とを示す図。
【図3】本発明の第3の実施例により形成された酸化シ
リコン膜中の窒素濃度と吸湿水分量とを示す図。
【図4】本発明の第4の実施例により形成された酸化シ
リコン膜中の窒素濃度と吸湿水分量とを示す図。
【図5】本発明の第5の実施例により形成された酸化シ
リコン膜中の窒素濃度と吸湿水分量とを示す図。
【図6】従来の半導体装置の製造方法の第1の例を説明
するための断面図。
【図7】従来の半導体装置の製造方法の第2の例を説明
するための断面図。
【図8】従来の半導体装置の問題点を説明するための平
面図。
【符号の説明】
1 半導体基板 2,4,7 酸化シリコン膜 3,5 アルミニウム合金膜 6 パッシベーション膜 8 ボイド

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に設けた下層配線を含む表
    面に窒素を含有する酸化シリコン膜を堆積して層間絶縁
    膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜の上に上層配線を
    形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 層間絶縁膜がテトラエトキシシラン及び
    アンモニアを含むガスを用いたプラズマCVD法により
    堆積された窒素を含有する酸化シリコン膜からなる請求
    項1の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 層間絶縁膜がアルキルアミノシラン及び
    酸素を含むガスを用いたプラズマCVD法により堆積さ
    れた窒素を含有する酸化シリコン膜からなる請求項1記
    載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 層間絶縁膜がアルコキシ基とアルキルア
    ミノ基とを有するシリコン化合物及び酸素を含むガスを
    用いたプラズマCVD法により堆積された窒素を含有す
    る酸化シリコン膜からなる請求項1記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 層間絶縁膜がアルコキシ基とアルキルア
    ミノ基とを有するシリカ化合物及びオゾンを含むガスを
    用いた常圧CVD法により堆積された窒素を含有する酸
    化シリコン膜を含む請求項1記載の半導体装置の製造方
    法。
  6. 【請求項6】 層間絶縁膜がアルコキシ基とアルキルア
    ミノ基とを有するシリコン化合物及びオゾンを含むガス
    を用いた常圧CVD法により堆積された窒素を含有する
    酸化シリコン膜を含む請求項1記載の半導体装置の製造
    方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007217455A (ja) * 2006-02-14 2007-08-30 Daicel Chem Ind Ltd 絶縁膜形成材料及び絶縁膜
JP2010265257A (ja) * 2009-04-14 2010-11-25 Tosoh Corp ジアザシラシクロペンテン誘導体、その製造方法及びケイ素含有薄膜の製法
US20210070783A1 (en) * 2016-02-12 2021-03-11 Seastar Chemicals Inc. Organometallic compound and method

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