JPH0586479A - Ecrプラズマcvdによる成膜方法 - Google Patents

Ecrプラズマcvdによる成膜方法

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JPH0586479A
JPH0586479A JP25084891A JP25084891A JPH0586479A JP H0586479 A JPH0586479 A JP H0586479A JP 25084891 A JP25084891 A JP 25084891A JP 25084891 A JP25084891 A JP 25084891A JP H0586479 A JPH0586479 A JP H0586479A
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JP
Japan
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film
film forming
plasma cvd
substrate
ecr
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP25084891A
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English (en)
Inventor
Junya Nakahira
順也 中平
Masahiko Toki
雅彦 土岐
Shoji Okuda
章二 奥田
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ECRプラズマPECVDによる
成膜方法、特に、半導体装置、集積回路装置、配線装置
等を製造する際のECRプラズマPECVDによる成膜
方法に関し、成膜を行う下地の配線層あるいは絶縁層の
信頼性を高め、半導体装置等の信頼性や特性を向上する
ことを目的とする。 【構成】 ECRプラズマPECVDによって成膜を行
う前に、ECRプラズマCVD装置内で、成膜を行う下
地が形成されている基板の温度が成膜温度、あるいは、
それより高い温度になるまで充分な時間をかけてマイク
ロ波プラズマ放電による前処理を加えるように構成し
た。この場合、下地がAl配線であり、その上にSiO
2 膜を成膜する場合に適用でき、あるいは、下地がPS
G膜であり、その上にSi3 4 膜を成膜する場合に適
用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ECRプラズマCVD
による成膜方法、特に半導体装置、集積回路装置、配線
装置等を製造する際に用いるECRプラズマCVDによ
る成膜方法に関する。
【0002】近年、半導体装置、、集積回路装置、配線
装置等において、高信頼性を保ちながら、より高集積化
することが要求されている。その要求に応える手段の一
つとして、配線層あるいは層間絶縁膜の信頼性を高める
ことが必要になっている。
【0003】
【従来の技術】従来の半導体装置等の製造方法において
は、例えば、Al配線の上にプラズマCVD(Plas
ma Enhanced Chmical Vapou
r Deposition 以下PECVDと略称す
る。)によってSiO2 、Si3 4 、PSG等の絶縁
膜を形成していた。
【0004】図2は、従来のPECVD装置の構成説明
図である。この図において、11は反応容器、12は原
料ガス供給管、13は排気管、14は絶縁物、15は電
極兼ガス吹き出し口、16はウェハ、17はヒータ、1
8はRF発電機である。
【0005】この従来のPECVD装置においては、反
応容器11の中のウェハ16をヒータ17によって加熱
し、RF発電機18によって発生される高周波電力を反
応容器11と、反応容器と絶縁物14によって絶縁され
る電極兼ガス吹き出し口15の間に印加される電界によ
って、原料ガス供給管12を通して供給される原料ガス
を高密度プラズマ化し、プラズマ中の活性な原子や分子
のラジカルを反応させてウェハ16の上に所望の組成の
膜を堆積するようになっている。
【0006】このPECVDによると、大面積で均一な
厚さの膜を容易に形成することができるため、半導体装
置の製造に多用されている。しかし、半導体装置の高集
積化や多層配線化が進み、Al配線層が細くなり超多層
構造が採用されるに伴って、Al配線や層間絶縁膜の信
頼性を向上することがクローズアップされ、つぎのよう
な問題が生じてきた。
【0007】すなわち、上記のPECVDにおいては、
成長温度が350〜400℃と高く、その温度サイクル
によってAl配線に高さ0.5μ程度の小丘であるヒロ
ック(hillock)や被膜の一部が欠けるボイド
(void)等が生じるため、Al配線や絶縁膜の信頼
性が損なわれ、あるいはヒロックによって多層配線層の
層間短絡を生じるおそれが生じている。
【0008】そこで、高温における成膜を避けて上記の
障害を除くため、電子サイクロトロン共鳴CVD(El
ectron Cyclotron Resonanc
ePECVD 以下ECR−PECVDと略称する。)
が提案され半導体装置の製造に多用され始めている。
【0009】図3は、従来のECR−PECVD装置の
構成説明図である。この図において、21はイオン発生
室、22は導波管、23、28は原料ガス供給管、24
はマイクロ波、25は電磁石、26はイオン、27は反
応室、29は排気管、30はサセプタ、31は基板であ
る。
【0010】この従来のECR−PECVD装置を用い
てSi3 4 膜を形成する過程を説明する。まず、イオ
ン発生室21で、原料ガス供給管23から供給されたN
2 を、電磁石25が形成する磁界と導波管22から入射
されるマイクロ波24の相互作用による電子サイクロト
ロン共鳴によってイオン化する。
【0011】つぎに、このイオン26を、排気管29に
よって排気された反応室27に導き、原料ガス供給管2
8から供給されるSiH4 と反応させ、サセプタ30の
上の基板31の上にSi3 4 膜として堆積する。
【0012】この従来のECR−PECVDによると、
プラズマ密度が高いため、基板31を加熱することな
く、高品質の膜を堆積することができる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ECR
−PECVDを用いれば問題が全て解決されるというこ
とではなく、ECR−PECVDによって成膜する条件
も重要である。
【0014】例えば、前記のPECVDにより成膜する
場合は、成膜が開始するまでの間に基板の温度が上昇
し、それが自然に基板を熱処理する役割を果たしていた
が、ECR−PECVDにより成膜する場合は、基本的
には基板を加熱する機構がなく、成膜が開始されるまで
のプラズマ放電によって僅かに基板の温度が上昇するだ
けであるため、成膜開始まで基板はほぼ室温のままであ
り、PECVDによる場合のような熱処理の役割を果た
すものはない。
【0015】そのため、基板の上に形成されたAl配線
やPSG膜等の上に成膜する場合は、このAl配線やP
SG膜等に吸着されている水分が取り除かれないまま、
その上に成膜してしまうことになる。
【0016】その場合、そのあとで行われるシンター等
の高温プロセスにおいて、Al配線等の下地に吸着され
ている水分が蒸発するため、Al等の下地にボイドが生
じたり、下地と成膜した膜との間に剥離が生じることが
あり、これが原因となって半導体装置等の初期歩留り、
あるいは、高温雰囲気での保管や使用によって寿命が低
下するといった問題を生じていた。
【0017】本発明は、以上の点に鑑み、ECR−PE
CVDに前処理として加熱工程を加えることによって下
地のAl配線あるいは絶縁膜の信頼性を高め、ひいて
は、半導体装置等の信頼性や特性を向上することを目的
とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】この発明にかかるECR
プラズマCVDによる成膜方法においては、ECRプラ
ズマCVDによって成膜を行う前に、ECRプラズマC
VD装置内で、成膜を行う下地が形成されている基板の
温度が成膜温度、あるいは、それより高い温度になるま
で充分な時間をかけてマイクロ波プラズマ放電による前
処理を加える工程を採用した。
【0019】この場合、Al配線下地上にSiO2 膜を
成膜することができ、また、PSG膜下地上にSi3
4 膜を成膜することができる。
【0020】
【作用】前記従来技術がもっていた、下地にボイドが生
じ、あるいは、下地と成膜する膜との間に剥離が生じる
という問題点は、ECR−PECVD法によって成膜す
る前に、ECR−PECVD装置内で基板の温度を成膜
温度、あるいは、それ以上の温度になるまで充分な時間
をかけてマイクロ波プラズマ放電による前処理を加えて
下地に吸着されている水分を取り除き、良好な界面状態
で成膜することによって解決することができる。
【0021】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 (第1実施例)図1は、本発明の実施例と従来技術にお
ける温度変化説明図である。図中、1は従来のPECV
Dの温度変化曲線、2は従来のECR−PECVDの温
度変化曲線、3は本発明のECR−PECVDの温度変
化曲線である。
【0022】図1の温度変化曲線1に示されるように、
従来のPECVDにおいては、基板温度が400℃と高
くAl配線にヒロックが発生する領域に入っている。た
だし、成膜が始まる前に基板が200℃程度に昇温する
プレヒート期間があるため、基板の下地に吸着されてい
た水分が完全に除去された後に成膜が開始することにな
り、後の熱履歴において水分が蒸発して下地にボイドを
生じる等の支障を生じることが防がれる。
【0023】そして、図1の温度変化曲線2に示される
ように、従来のECR−PECVDにおいては、基板温
度が180℃で定常状態の成膜が行われるため、下地の
Al配線にヒロックは生じない。しかし、180℃より
も低い室温から成膜が開始しているため、下地に吸着さ
れている水分を取り除かないまま、その上に成膜するこ
とになり、後の熱履歴においてこの水分が蒸発し、Al
配線や絶縁膜にボイド等の障害を生じる可能性がでてく
る。
【0024】そしてまた、図1の温度変化曲線3に示さ
れるように、本発明のECR−PECVDにおいては、
プラズマ放電を維持する前処理によって下地の表面に吸
着していた水分を取り除き、その後に成膜を行うため、
後の熱履歴において水分が蒸発してAl配線等にボイド
が生じることがなく、しかも、成膜中の基板温度が18
0℃と低く、熱ストレスが小さいためAl配線にヒロッ
ク等の障害を生じることがなく、Al配線の信頼性を向
上することができる。
【0025】なお、図1において、Al配線にヒロック
が生じる温度が200℃以上であるとして図示されてい
るが、この数字はAl配線の成長条件等で多少変動す
る。
【0026】(第2実施例)前記本発明のECR−PE
CVDは、下地がAl配線であり、成膜を行う膜が多層
配線のSiO2 層間絶縁膜である場合に適用すると、後
に加えられる半導体装置の製造工程における熱履歴によ
ってAl配線にボイドを生じるのを防止することがで
き、集積回路装置の信頼性を向上することができる。
【0027】(第3実施例)半導体集積回路装置の多層
配線層を形成する工程等において、PSG膜の上にSi
3 4 膜を成膜する場合が多いが、PSG膜は水分を吸
着し易いため、その上に形成されたSi3 4 膜が後の
熱履歴によって部分的に剥離する現象が見られる。この
多層配線層の形成に本発明のECRプラズマCVDによ
る成膜方法を適用すると、絶縁膜間の剥離現象を防止す
ることができる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
半導体装置、集積回路装置、配線装置等の配線層あるい
は層間絶縁膜の信頼性を高めることができ、これらの装
置の高信頼性を保ちながらより高集積化することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例と従来技術における温度変化説
明図である。
【図2】従来のPECVD装置の構成説明図である。
【図3】従来のECR−PECVD装置の構成説明図で
ある。
【符号の説明】
1 従来のPECVDの温度変化曲線 2 従来のECR−PECVDの温度変化曲線 3 本発明のECR−PECVDのの温度変化曲線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥田 章二 愛知県春日井市高蔵寺町二丁目1844番2 富士通ヴイエルエスアイ株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ECRプラズマCVDによって成膜を行
    う前に、ECRプラズマCVD装置内で、成膜を行う下
    地が形成されている基板の温度が成膜温度、あるいは、
    それより高い温度になるまで充分な時間をかけてマイク
    ロ波プラズマ放電による前処理を加えることを特徴とす
    るECRプラズマCVDによる成膜方法。
  2. 【請求項2】 成膜を行う下地がAl配線であり、その
    上に成膜する膜がSiO2 からなることを特徴とする請
    求項1記載のECRプラズマCVDによる成膜方法。
  3. 【請求項3】 成膜する下地がPSG膜であり、その上
    に成膜する膜がSi 3 4 からなることを特徴とする請
    求項1記載のECRプラズマCVDによる成膜方法。
JP25084891A 1991-09-30 1991-09-30 Ecrプラズマcvdによる成膜方法 Withdrawn JPH0586479A (ja)

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Effective date: 19981203