JPH06140386A - 半導体装置の構造 - Google Patents
半導体装置の構造Info
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- JPH06140386A JPH06140386A JP4118193A JP4118193A JPH06140386A JP H06140386 A JPH06140386 A JP H06140386A JP 4118193 A JP4118193 A JP 4118193A JP 4118193 A JP4118193 A JP 4118193A JP H06140386 A JPH06140386 A JP H06140386A
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- silicon oxide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 O3 TEOS常圧CVDシリコン酸化膜の吸
湿性を低くすることによって、高歩留りと高信頼性を有
する優れた半導体装置を提供することを目的とする。 【構成】 プラズマCVDシリコン酸化膜とO3 TEO
S常圧CVDシリコン酸化膜との積層絶縁膜に於て、下
層のプラズマCVDシリコン酸化膜の膜質を、赤外吸収
スペクトルの3400cm-1付近のH−OHピークがな
く、また大気放置によっても前記ピークの増大がない様
に制御することによってO3 TEOS常圧CVD膜の吸
湿性を低下させ、かつ段差被覆性を向上させる。
湿性を低くすることによって、高歩留りと高信頼性を有
する優れた半導体装置を提供することを目的とする。 【構成】 プラズマCVDシリコン酸化膜とO3 TEO
S常圧CVDシリコン酸化膜との積層絶縁膜に於て、下
層のプラズマCVDシリコン酸化膜の膜質を、赤外吸収
スペクトルの3400cm-1付近のH−OHピークがな
く、また大気放置によっても前記ピークの増大がない様
に制御することによってO3 TEOS常圧CVD膜の吸
湿性を低下させ、かつ段差被覆性を向上させる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置の構造、特
に多層配線構造における層間絶縁膜の構造に関するもの
である。
に多層配線構造における層間絶縁膜の構造に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の半導体装置の製造方法の一
例を示す工程断面図である。この図において11は絶縁
膜、12は第1層配線、13はO2 とテトラエチルオル
ソシリケート(以下TEOSと称す。)を用いたプラズ
マ化学気相成長法によるシリコン酸化膜(以下P−Si
Oと称す。)である。また14はO3 とTEOSを用い
た常圧化学気相成長法によるシリコン酸化膜(以下O3
TEOS−NSGと称す。)であり、15は第2層配線
である。
例を示す工程断面図である。この図において11は絶縁
膜、12は第1層配線、13はO2 とテトラエチルオル
ソシリケート(以下TEOSと称す。)を用いたプラズ
マ化学気相成長法によるシリコン酸化膜(以下P−Si
Oと称す。)である。また14はO3 とTEOSを用い
た常圧化学気相成長法によるシリコン酸化膜(以下O3
TEOS−NSGと称す。)であり、15は第2層配線
である。
【0003】以下、この図3に基づき工程の説明をす
る。
る。
【0004】まず図3(a)に示すように絶縁膜11上
に第1層配線として、アルミニウム合金系の配線層12
を、膜厚7000Å程度にスパッタリング等で堆積さ
せ、通常のホトリソ・エッチングによりパターニングす
る。次にP−SiOを2000Å成長させ、続いてO3
TEOS−NSG14を8000Å成長させると図3
(b)の如くなる。
に第1層配線として、アルミニウム合金系の配線層12
を、膜厚7000Å程度にスパッタリング等で堆積さ
せ、通常のホトリソ・エッチングによりパターニングす
る。次にP−SiOを2000Å成長させ、続いてO3
TEOS−NSG14を8000Å成長させると図3
(b)の如くなる。
【0005】次に、第1層配線12と第2層配線15と
の電気的導通を得るための図示しない開孔、すなわちス
ルーホールをホトリソ・エッチングにより形成した後、
第2層配線15を第1層配線と同様の手順で形成したの
が図3(c)である。以上で多層配線の絶縁膜構造が完
成する。
の電気的導通を得るための図示しない開孔、すなわちス
ルーホールをホトリソ・エッチングにより形成した後、
第2層配線15を第1層配線と同様の手順で形成したの
が図3(c)である。以上で多層配線の絶縁膜構造が完
成する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上述
べた従来技術の多層配線絶縁膜構造ではO3 TEOS−
NSGの吸湿性によって、以下に述べる課題がある。
べた従来技術の多層配線絶縁膜構造ではO3 TEOS−
NSGの吸湿性によって、以下に述べる課題がある。
【0007】 水の侵入により半導体装置の構成素子
であるMOSFETの特性が劣化する。
であるMOSFETの特性が劣化する。
【0008】 スルーホール開孔後、第2層配線を形
成する際に、スルーホール側壁からのガスの離脱によっ
て第1層配線との導通がとれなくなる。
成する際に、スルーホール側壁からのガスの離脱によっ
て第1層配線との導通がとれなくなる。
【0009】 配線材料であるアルミ合金が腐食す
る。
る。
【0010】また、多層配線・絶縁膜の平坦性が充分で
ないため、 上層配線のカバレージが悪化する。 ホトリソ工程における焦点深度が大きくなり精度の
良い微細加工が困難となる。 といった問題が発生し、半導体装置の歩留り低下や信頼
性の低下をもたらすことになる。
ないため、 上層配線のカバレージが悪化する。 ホトリソ工程における焦点深度が大きくなり精度の
良い微細加工が困難となる。 といった問題が発生し、半導体装置の歩留り低下や信頼
性の低下をもたらすことになる。
【0011】この発明は、半導体装置における層間絶縁
膜の構造、特にプラズマCVDシリコン酸化膜(P−S
iO2 )とO3 TEOS常圧CVDシリコン酸化膜(O
3 TEOS−NSG)を用いて多層配線層間絶縁膜を形
成する時に、O3 TEOS−NSGの吸湿性が高いこと
によって発生するMOSFETの特性劣化、スルーホー
ルの導通不良、及びアルミ合金配線の腐食といった問題
と、層間絶縁膜の平坦性が充分でないという問題を除去
するために、O3 TEOS−NSG膜質の下地依存性
(下地によって膜質が変化する性質)を利用して、下地
であるプラズマCVDシリコン酸化膜(P−SiO)の
膜質を制御することによって、O3 TEOS−NSGの
吸湿性を低くして、またO3 TEOS−NSGの平坦性
・段差被覆性を向上させて、高歩留りと、高信頼性を有
する優れた半導体装置を提供することを目的としたもの
である。
膜の構造、特にプラズマCVDシリコン酸化膜(P−S
iO2 )とO3 TEOS常圧CVDシリコン酸化膜(O
3 TEOS−NSG)を用いて多層配線層間絶縁膜を形
成する時に、O3 TEOS−NSGの吸湿性が高いこと
によって発生するMOSFETの特性劣化、スルーホー
ルの導通不良、及びアルミ合金配線の腐食といった問題
と、層間絶縁膜の平坦性が充分でないという問題を除去
するために、O3 TEOS−NSG膜質の下地依存性
(下地によって膜質が変化する性質)を利用して、下地
であるプラズマCVDシリコン酸化膜(P−SiO)の
膜質を制御することによって、O3 TEOS−NSGの
吸湿性を低くして、またO3 TEOS−NSGの平坦性
・段差被覆性を向上させて、高歩留りと、高信頼性を有
する優れた半導体装置を提供することを目的としたもの
である。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明は前記課題を解
決するために、前記プラズマCVDシリコン酸化膜(P
−SiO)の膜質を、赤外吸収スペクトルの3400c
m-1付近に現れるH−OHの吸収がなく、また大気放置
によってもこの吸収の増加がないように制御すること
で、O3 TEOS−NSGの吸湿性を低下させ平坦性・
段差被覆性を向上させるようにしたものである。
決するために、前記プラズマCVDシリコン酸化膜(P
−SiO)の膜質を、赤外吸収スペクトルの3400c
m-1付近に現れるH−OHの吸収がなく、また大気放置
によってもこの吸収の増加がないように制御すること
で、O3 TEOS−NSGの吸湿性を低下させ平坦性・
段差被覆性を向上させるようにしたものである。
【0013】
【作用】この発明によれば、多層配線の層間絶縁膜にお
いて、P−SiO2 とO3 TEOS−NSGの積層構造
の下層P−SiO2 の膜質を以上のように制御したの
で、上層のO3 TEOS−NSGの吸湿性を低下させ、
かつ平坦性・段差被覆性を向上させることができ、よっ
てMOSFETの劣化、スルーホールの導通不良、及び
アルミ合金系配線の腐食、上層配線のカバレージ不足、
微細加工性の低下といった問題が回避できるのである。
いて、P−SiO2 とO3 TEOS−NSGの積層構造
の下層P−SiO2 の膜質を以上のように制御したの
で、上層のO3 TEOS−NSGの吸湿性を低下させ、
かつ平坦性・段差被覆性を向上させることができ、よっ
てMOSFETの劣化、スルーホールの導通不良、及び
アルミ合金系配線の腐食、上層配線のカバレージ不足、
微細加工性の低下といった問題が回避できるのである。
【0014】
【実施例】以下、この発明の実施例を順を追って説明す
る。まず従来技術と同様に第1層配線まで形成し、続い
てプラズマCVDシリコン酸化膜(P−SiO)を20
00Å成長させる。このP−SiOの膜質を赤外吸収ス
ペクトルの3400cm-1付近に現われるH−OHの吸
収がなく、また大気放置によってもこの吸収の増加がな
いように制御する。この膜質は、例えば放電周波数1
3.56MHzの平行平板型プラズマCVD装置を用い
TEOS流量330cc/min、O2 流量730cc
/min、圧力10Torr、温度390℃、電極間距
離4.7mm、RFパワー2.0W/cm2 という条件
で実現できる。
る。まず従来技術と同様に第1層配線まで形成し、続い
てプラズマCVDシリコン酸化膜(P−SiO)を20
00Å成長させる。このP−SiOの膜質を赤外吸収ス
ペクトルの3400cm-1付近に現われるH−OHの吸
収がなく、また大気放置によってもこの吸収の増加がな
いように制御する。この膜質は、例えば放電周波数1
3.56MHzの平行平板型プラズマCVD装置を用い
TEOS流量330cc/min、O2 流量730cc
/min、圧力10Torr、温度390℃、電極間距
離4.7mm、RFパワー2.0W/cm2 という条件
で実現できる。
【0015】図1(a)にP−SiOの成膜直後の赤外
吸収スペクトルを示す。この図において、P−SiO
Aは前記膜質条件を満たす条件、P−SiO Bは満た
さない条件で膜を成長させたものである。P−SiO
Aは、3650cm-1付近の吸収係数が1.4×10-2
cm-1であり、3400cm-1付近のH−OHの吸収ス
ペクトルは観察されない。P−SiO BはSi−OH
のピークの吸収係数が2.2×10-2cm-1であり、H
−OHの吸収スペクトルも明らかに観察される。
吸収スペクトルを示す。この図において、P−SiO
Aは前記膜質条件を満たす条件、P−SiO Bは満た
さない条件で膜を成長させたものである。P−SiO
Aは、3650cm-1付近の吸収係数が1.4×10-2
cm-1であり、3400cm-1付近のH−OHの吸収ス
ペクトルは観察されない。P−SiO BはSi−OH
のピークの吸収係数が2.2×10-2cm-1であり、H
−OHの吸収スペクトルも明らかに観察される。
【0016】図1(b)は、P−SiOを成膜後46時
間大気中に放置した後の赤外吸収スペクトルである。P
−SiO A′は、前記膜質条件を満たす条件、P−S
iOB′は満たさない条件で成膜したものである。図1
(a)で示したP−SiOAとP−SiO Bと比較す
ると、P−SiO A′のスペクトルは殆んど変化して
いないのに対し、P−SiO B′のスペクトルではH
−OHのピークが大きくなっていることがわかる。
間大気中に放置した後の赤外吸収スペクトルである。P
−SiO A′は、前記膜質条件を満たす条件、P−S
iOB′は満たさない条件で成膜したものである。図1
(a)で示したP−SiOAとP−SiO Bと比較す
ると、P−SiO A′のスペクトルは殆んど変化して
いないのに対し、P−SiO B′のスペクトルではH
−OHのピークが大きくなっていることがわかる。
【0017】次に、このP−SiO A及びP−SiO
Bの膜2000Å上に、O3 とTEOSを用いたO3
TEOS−NSGを8000Å形成した時のO3 TEO
S−NSGの吸湿性を比較する。図2は、昇温脱離ガス
分析によって、大気放置によるO3 TEOS−NSGか
らの放出水分の経時変化を測定したものである。O3T
EOS−NSGからの放出水分は、下地がP−SiO
Bに比べ、下地がP−SiO Aの方が少ないことがわ
かる。つまりO3 TEOS−NSGの吸湿性が減少して
いるのである。以後の工程は、従来技術と同様に、スル
ーホールを得た後、第2層配線を形成する。また、下地
P−SiOの形成条件によってO3 TEOS−NSGの
平坦性・段差被覆性も変化している。図4は、膜厚70
00Åのメタル配線上に、P−SiOを2000Å形成
し、更にO3 TEOS−NSGを8000Å形成したと
きの配線間スペース幅に対する残留段差を示す図であ
る。この図においてP−SiOA″は前記膜質条件を満
たす条件、P−SiO B″は満たさない条件で膜を成
長させたものである。図から明らかなようにP−SiO
B″を下地に使う場合よりP−SiO A″を使った
方が残留段差が小さく、O3 TEOS−NSGの平坦性
・段差被覆性が向上していることがわかる。
Bの膜2000Å上に、O3 とTEOSを用いたO3
TEOS−NSGを8000Å形成した時のO3 TEO
S−NSGの吸湿性を比較する。図2は、昇温脱離ガス
分析によって、大気放置によるO3 TEOS−NSGか
らの放出水分の経時変化を測定したものである。O3T
EOS−NSGからの放出水分は、下地がP−SiO
Bに比べ、下地がP−SiO Aの方が少ないことがわ
かる。つまりO3 TEOS−NSGの吸湿性が減少して
いるのである。以後の工程は、従来技術と同様に、スル
ーホールを得た後、第2層配線を形成する。また、下地
P−SiOの形成条件によってO3 TEOS−NSGの
平坦性・段差被覆性も変化している。図4は、膜厚70
00Åのメタル配線上に、P−SiOを2000Å形成
し、更にO3 TEOS−NSGを8000Å形成したと
きの配線間スペース幅に対する残留段差を示す図であ
る。この図においてP−SiOA″は前記膜質条件を満
たす条件、P−SiO B″は満たさない条件で膜を成
長させたものである。図から明らかなようにP−SiO
B″を下地に使う場合よりP−SiO A″を使った
方が残留段差が小さく、O3 TEOS−NSGの平坦性
・段差被覆性が向上していることがわかる。
【0018】以上の実施例では、主としてP−SiO膜
のH−OHの吸収係数に着目したが、Si−OHの吸収
係数を減少させることもP−SiO上層のO3 TEOS
−NSGの吸湿性を低減させる働きがあることを付け加
えておく。
のH−OHの吸収係数に着目したが、Si−OHの吸収
係数を減少させることもP−SiO上層のO3 TEOS
−NSGの吸湿性を低減させる働きがあることを付け加
えておく。
【0019】またP−SiOの膜質を制御するのに、プ
ラズマCVD装置の種々のパラメータ(ガス流量、圧
力、温度等)を変化させることにより、以上記した以外
の条件であっても膜質の制御が可能なことは言うまでも
ない。
ラズマCVD装置の種々のパラメータ(ガス流量、圧
力、温度等)を変化させることにより、以上記した以外
の条件であっても膜質の制御が可能なことは言うまでも
ない。
【0020】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、この発明に
よればP−SiOとO3 TEOS−NSGを用いた積層
の層間絶縁膜を形成するときに、下層であるP−SiO
の膜質を赤外吸収スペクトルの3400cm-1付近の吸
収がなくまた大気放置によっても、この吸収の増加がな
いように制御することによって、O3 TEOS−NSG
の吸湿性を低下させ、かつ段差被覆性を向上させること
ができる。よってMOSFETやスルーホール、及び配
線の信頼性を損なわない層間絶縁膜が形成でき、歩留り
の良い、優れた半導体装置の提供が可能となるものであ
る。
よればP−SiOとO3 TEOS−NSGを用いた積層
の層間絶縁膜を形成するときに、下層であるP−SiO
の膜質を赤外吸収スペクトルの3400cm-1付近の吸
収がなくまた大気放置によっても、この吸収の増加がな
いように制御することによって、O3 TEOS−NSG
の吸湿性を低下させ、かつ段差被覆性を向上させること
ができる。よってMOSFETやスルーホール、及び配
線の信頼性を損なわない層間絶縁膜が形成でき、歩留り
の良い、優れた半導体装置の提供が可能となるものであ
る。
【図1】P−SiO成膜直後の赤外吸収スペクトル
(a)と大気放置46時間のP−SiOの赤外吸収スペ
クトル(b)
(a)と大気放置46時間のP−SiOの赤外吸収スペ
クトル(b)
【図2】O3 TEOS−NSGからの放出水分の経時変
化
化
【図3】従来技術による層間膜形成の工程断面図
【図4】下地によるO3 TEOS−NSGの段差被覆性
の変化
の変化
P−SiO A 制御された条件で形成されたP−S
iO膜の赤外吸収スペクトル P−SiO B 制御されていない条件で形成された
P−SiO膜の赤外吸収スペクトル P−SiO A′ 制御された条件で形成されたP−S
iO膜を46時間大気放置後の赤外吸収スペクトル P−SiO B′ 制御されていない条件で形成された
P−SiO膜を46時間大気放置後の赤外吸収スペクト
ル P−SiO A″ 制御された条件で形成されたP−S
iO膜上にO3TEOS−NSGを成長させた場合の段
差被覆性 P−SiO B″ 制御されていない条件で形成された
P−SiO膜上にO3 TEOS−NSGを成長させた場
合の段差被覆性 11 絶縁膜 12 第1層配線 13 プラズマCVDシリコン酸化膜 14 O3 TEOS常圧シリコン酸化膜 15 第2層配線
iO膜の赤外吸収スペクトル P−SiO B 制御されていない条件で形成された
P−SiO膜の赤外吸収スペクトル P−SiO A′ 制御された条件で形成されたP−S
iO膜を46時間大気放置後の赤外吸収スペクトル P−SiO B′ 制御されていない条件で形成された
P−SiO膜を46時間大気放置後の赤外吸収スペクト
ル P−SiO A″ 制御された条件で形成されたP−S
iO膜上にO3TEOS−NSGを成長させた場合の段
差被覆性 P−SiO B″ 制御されていない条件で形成された
P−SiO膜上にO3 TEOS−NSGを成長させた場
合の段差被覆性 11 絶縁膜 12 第1層配線 13 プラズマCVDシリコン酸化膜 14 O3 TEOS常圧シリコン酸化膜 15 第2層配線
Claims (1)
- 【請求項1】 半導体装置の構造であって、 (a)半導体基板上に形成された絶縁膜と、 (b)前記絶縁膜上に形成された第1の配線層と、 (c)前記絶縁膜上、及び第1の配線層上に形成された
赤外吸収スペクトルの3400cm-1付近のH−OHピ
ークがなく、また大気放置によっても前記ピークの増大
がないプラズマCVDシリコン酸化膜と、 (d)前記プラズマCVDシリコン酸化膜上に形成され
たO3 TEOS常圧CVDシリコン酸化膜と、 を具備することを特徴とする半導体装置の構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4118193A JPH06140386A (ja) | 1992-09-11 | 1993-03-02 | 半導体装置の構造 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24336292 | 1992-09-11 | ||
JP4-243362 | 1992-09-11 | ||
JP4118193A JPH06140386A (ja) | 1992-09-11 | 1993-03-02 | 半導体装置の構造 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06140386A true JPH06140386A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=26380745
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4118193A Pending JPH06140386A (ja) | 1992-09-11 | 1993-03-02 | 半導体装置の構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06140386A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6037274A (en) * | 1995-02-17 | 2000-03-14 | Fujitsu Limited | Method for forming insulating film |
JP2007142066A (ja) * | 2005-11-17 | 2007-06-07 | Renesas Technology Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1993
- 1993-03-02 JP JP4118193A patent/JPH06140386A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6037274A (en) * | 1995-02-17 | 2000-03-14 | Fujitsu Limited | Method for forming insulating film |
US6448666B1 (en) | 1995-02-17 | 2002-09-10 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and method for forming insulating film |
JP2007142066A (ja) * | 2005-11-17 | 2007-06-07 | Renesas Technology Corp | 半導体装置の製造方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010403 |