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Info
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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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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 N4 膜を成膜する場合に適
用することができる。
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 N4 膜を成膜する場合に適
用することができる。
Description
【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。
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。
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 N4 、PSG等の絶縁
膜を形成していた。
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 N4 、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 N4 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。
てSi3 N4 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 N4 膜として堆積する。
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 N4 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。
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。
−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。
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。
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。
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。
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。
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 N
4 膜を成膜することができる。
成膜することができ、また、PSG膜下地上にSi3 N
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 N4 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 N4 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。
配線層を形成する工程等において、PSG膜の上にSi
3 N4 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 N4 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。
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。
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。
ある。
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)
- 【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。 - 【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。 - 【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 N4 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25084891A JPH0586479A (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | Ecrプラズマcvdによる成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25084891A JPH0586479A (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | Ecrプラズマcvdによる成膜方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0586479A true JPH0586479A (ja) | 1993-04-06 |
Family
ID=17213910
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25084891A Withdrawn JPH0586479A (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | Ecrプラズマcvdによる成膜方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0586479A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998044543A1 (en) * | 1997-03-31 | 1998-10-08 | Lam Research Corporation | Method for microwave plasma substrate heating |
WO2002085090A1 (fr) * | 2001-04-09 | 2002-10-24 | Sanyo Vacuum Industries Co., Ltd. | Procede et dispositif permettant de deposer une protection electromagnetique |
JP2013153197A (ja) * | 2013-03-29 | 2013-08-08 | ▲さん▼圓光電股▲ふん▼有限公司 | 発光ダイオード装置の製造方法 |
JP2015065465A (ja) * | 2014-12-04 | 2015-04-09 | ▲さん▼圓光電股▲ふん▼有限公司 | 発光ダイオード装置の製造方法 |
-
1991
- 1991-09-30 JP JP25084891A patent/JPH0586479A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998044543A1 (en) * | 1997-03-31 | 1998-10-08 | Lam Research Corporation | Method for microwave plasma substrate heating |
US6030666A (en) * | 1997-03-31 | 2000-02-29 | Lam Research Corporation | Method for microwave plasma substrate heating |
KR100672848B1 (ko) * | 1997-03-31 | 2007-01-22 | 램 리서치 코포레이션 | 마이크로파 플라즈마 기판 가열방법 |
WO2002085090A1 (fr) * | 2001-04-09 | 2002-10-24 | Sanyo Vacuum Industries Co., Ltd. | Procede et dispositif permettant de deposer une protection electromagnetique |
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JP2015065465A (ja) * | 2014-12-04 | 2015-04-09 | ▲さん▼圓光電股▲ふん▼有限公司 | 発光ダイオード装置の製造方法 |
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