JPH07130732A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH07130732A
JPH07130732A JP27334193A JP27334193A JPH07130732A JP H07130732 A JPH07130732 A JP H07130732A JP 27334193 A JP27334193 A JP 27334193A JP 27334193 A JP27334193 A JP 27334193A JP H07130732 A JPH07130732 A JP H07130732A
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JP
Japan
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film
wiring layer
passivation film
metal wiring
passivation
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JP27334193A
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English (en)
Inventor
Yoshitaka Narita
宜隆 成田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】第1のパッシベーション膜(4)を堆積した後
に、シリケートガラス膜5を形成しエッチバックを施し
て、アルミニウム配線層3上部に堆積された第1のパッ
シベーション膜の膜厚をその他の部分よりも薄くする。
これにより、第21のパッシベーション膜表面の状態
は、アルミニウム配線層の段差が緩和され平坦性が向上
するので、第2のパッシベーション膜6は、良好な被覆
性をもって堆積される。一方、シリケートガラス膜は平
坦性を改善するために利用するが、形成工程で全面除去
しパッシベーション膜中に残さないので、シリケートガ
ラス膜に起因するクラックや剥がれは発生し得ない。 【効果】平坦性や断面形状の良好はパッシベーション膜
が得られ、半導体装置の信頼性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に関し、特に、金属配線上のパッシベーション膜
の構造及びその形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来この種の半導体装置は、図3の断面
図に示すように、シリコン基板1の上に二酸化シリコン
などの層間絶縁膜2を介して形成されたアルミニウム配
線層3と、そのアルミニウム配線層3の耐水性の向上の
ために形成されたカバー用パッシベーション膜8とを有
し、外部より浸透してくる水分により、シリコン基板上
に形成されたアルミニウム配線層3が腐食されにくい構
造としていた。
【0003】このとき、パッシベーション膜8の形状
は、アルミニウム配線層3上の膜厚に比較して、アルミ
ニウム配線層3側壁での膜厚が薄くなる傾向が有る。ま
た、アルミニウム配線層3による段差部付近においてパ
ッシベーション膜8に凹部8aができ、この凹部8aか
らアルミニウム配線層3の下部付近にかけて(図3中×
印で表示)、構造的に弱くなり水分などの浸入によりア
ルミニウム配線層が腐食されるという不都合が発生しや
すい。
【0004】このため、アルミニウム配線層3側壁ある
いは、段差部に生ずる凹部8aに十分な耐水性を持たせ
るためには、パッシベーション膜8の膜厚を過度に厚く
堆積する必要があり、パッシベーション膜表面の平坦性
や断面形状が著しく悪化し半導体装置の信頼性を損なう
と言う問題点があった。
【0005】また、特開昭61−256642号公報に
は、この凹部形状を改善するために、凹部分にシリカ膜
を形成し、パッシベーション膜表面の凹凸をシリケート
ガラス膜で平滑化し、その上に第2のパッシベーション
膜を形成する技術が提案されている。しかしなが、この
方法によると全体としてのパッシベーション膜に相当量
のシリカケートガラス膜が含有されるので、パッシベー
ション膜とシリカケートガラス膜との温度変化に対する
膨張率の違いにより、クラックや剥がれが発生すること
が確認されている。従って、この手法も前述した問題の
解決にはならない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、上述した
ように、パッシベーション膜がアルミニウム配線層側壁
で膜厚が薄くなること及びアルミニウム配線層段差部に
おいてパッシベーション膜の凹部が生じ、パッシベーシ
ョン膜表面の平坦性や断面形状が著しく悪化し半導体装
置の信頼性を損なうとう言う問題点がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板上の絶縁膜を選択的に被覆する金属配線層
と、前記金属配線層の表面で膜厚が他の領域よりも薄い
第1のパッシベーション膜と、前記第1のパッシベーシ
ョン膜を被覆する第2のパッシベーション膜とを具備す
るというものである。ここで第1のパッシベーション膜
は金属配線層上にはなくてもよい。
【0008】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上の絶縁膜を選択的に被覆する金属配線層を
形成する工程と、全面に第1のパシベーション膜を堆積
する工程と、塗布法を利用してシリケートガラス膜を形
成してエッチバックを行い、前記第1のパッシベーショ
ン膜の前記金属配線層表面での厚さを相対的に薄くする
工程と、全面に第2のパッシベーション膜を堆積する工
程とを含むというものである。
【0009】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0010】図1(a)〜(e)は、本発明の第1の実
施例についてその製造工程に沿って説明するための工程
断面図である。
【0011】まず、図1(a)に示すように、シリコン
基板1の主表面上に、二酸化シリコン等の層間絶縁膜2
を形成し、その上に、厚さ0.8μmのアルミニウム配
線層3を形成する。ここで層間絶縁膜2を形成するまで
に、シリコン基板には素子分離用絶縁膜(図示しない)
やトランジスタ(図示しない)などが形成されているも
のとする。またアルミニウム配線層3は純アルミニウム
膜とは限らず、Al−Si−Cu合金膜などを代表して
いるものとする。
【0012】次に、プラズマCVD法による第1の窒化
シリコン膜4(第1のパッシベーション膜)を0.8μ
mの膜厚で全面に成長させる。この膜厚は、アルミニウ
ム配線層3上以外の部分の膜厚が、アルミニウム配線層
3の膜厚の70〜80%になる様設定することが望まし
い。この膜厚が薄いと平坦性改善の効果が得られるず、
逆に厚くなると、エッチング工程でエッチングする膜厚
が厚くなりプロセス制御性が損なわれる。続いて、図1
(b)に示すように、第1の窒化シリコン膜4表面に、
スピンオン法による塗布と焼成などによりシリケートガ
ラス膜5を形成する。このとき塗布されるシリケートガ
ラス膜前駆体は非常に流動性が大きいので、凸部には薄
く、凹部には厚くたまるように形成され、焼成後のシリ
ケートガラス膜5の表面は概ね平坦となる。
【0013】次に、全面エッチバックして、図1(c)
に示すように少なくともアルミニウム配線層3上に第1
の窒化シリコン膜4を0.1μm程度残す。なお、図
中、矢印でエッチバックを模式的に示す。ここで、アル
ミニウム配線層3上に第1の窒化シリコン膜を残す理由
は、エッチバック工程においてアルミニウム配線層3表
面がエッチバックにさらされて消失しやすくなるなどの
不都合を防止するためである。この階段で、シリケート
ガラス膜が残存していれば、窒化シリコン膜に対して選
択性のあるバッファードフッ酸などによるエッチングを
行ない図1(d)に示すようにシリケートガラス膜を除
去する。
【0014】第1の窒化シリコン膜4は、アルミニウム
配線層3表面上部で薄く、その他の部分で厚い構造とな
り、アルミニウム配線層3の段差が緩和された平面状態
を得ることができる。本実施例では、凸部と平坦部の段
差は、0.3μmとなる。すなわち、凸部はアルミニウ
ム配線層3と第1の窒化シリコン膜3で0.9μm、平
坦部は、第1の窒化シリコン膜4のみで、0.6μmと
なっている。
【0015】次に、図1(e)に示すように、全面に第
2の窒化シリコン膜6(第2のパッシベーション膜)を
プラズマCVD法により0.6μm堆積する。表面の段
差が0.3μmと緩和されているので、従来例のような
アルミニウム配線層による段差に起因する被覆性の悪化
はほとんどなく、良好なパッシベーション膜(本実施例
はカバー膜)を得ることができる。
【0016】図2(a)〜(e)は、本発明の第2の実
施例についてその製造工程に沿って説明するための工程
順断面図である。
【0017】図2(a)に示すように、シリコン基板1
の主表面上に、二酸化シリコン等の層間絶縁膜2を形成
し、その上に、アルミニウム配線層3を形成する。この
アルミニウム配線層3上には、50nm程度の膜厚の窒
化チタニウム膜7が形成されている。この窒化チタニウ
ム膜7は、後工程のエッチバックでのストッパーの役割
を果たし、アルミニウム配線層3表面の保護膜となる。
本実施例でも、アルミニウム配線層3の膜厚を0.8μ
mとして説明を行う。次に、プラズマCVD法による第
1の窒化シリコン膜4を0.8μmの膜厚で全面に成長
させる。続いて、図2(b)に示すように、第1の窒化
シリコン膜4表面に、スピンオン法による塗布と焼成な
どによりシリケートガラス膜5を形成する。
【0018】次に、全面エッチバックして、図2(c)
に示すようにアルミニウム配線層3上の第1の窒化シリ
コン膜4を除去する。なお、図中、矢印でエッチバック
を模式的に示す。ここで、アルミニウム配線層3上に窒
化チタニウム膜7が形成されているので、アルミニウム
配線層3はエッチバック用のCF4 ガスにさらされるこ
とはない。したがって、アルミニウム配線層3上の第1
の窒化シリコン膜およびシリケートガラス膜がなくなる
までエッチバックすることが可能である。すなわち、前
述のCF4 ガスによりこの窒化チタニウム膜4はほとん
どエッチングされないのでエッチバックのストッパーと
して利用するのである。このことにより、第1の実施例
よりもプロセス安定性が向上し、アルミニウム配線層3
の消失の不具合の発生を一層確実に防止できる。また、
この窒化チタニウム膜はアルミニウム配線層のエレクト
ロマイグレーションの抑制にも役立つ。
【0019】以下は、第1の実施例と同様に、図2
(e)に示すように、全面に第2の窒化シコン窒化膜6
をプラズマCVD法により0.6μm堆積する。因み
に、本実施例の方面の段差は、0.25μmとさらに緩
和されている(凸部はアルミニウム配線層3と窒化チタ
ニウム膜7で0.85μm、平坦部は、窒化シリコン膜
4のみで、0.6μm)。
【0020】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、パッシ
ベーション膜形成工程において、第1のパッシベーショ
ン膜を堆積した後に、シリケートガラス膜(スピンオン
ガラス膜)を形成してエッチバックを施して、アルミニ
ウム配線層上部に堆積された第1のパッシベーション膜
の膜厚をその他の部分よりも薄くすることができる。そ
れで、第1のパッシベーション膜表面の状態は、アルミ
ニウム配線層の段差が緩和された形状となり、第2のパ
ッシベーション膜は、良好な被覆性をもって堆積され
る。これにより、従来例の様な凹部の形成は緩和され、
平坦性、形状の悪化を防止でき、耐水性の向上されたパ
ッシベーション膜を備えた半導体装置が実現できる。一
方、シリケートガラス膜は平坦性を改善するため途中工
程で利用するが、パッシベーション膜中に残さないの
で、シリケートガラス膜に起因するクラックや剥がれは
発生し得ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例についてその製造工程に
沿って説明するため(a)〜(e)に分図して示す工程
断面図である。
【図2】本発明の第2の実施例についてその製造工程に
沿って説明するため(a)〜(e)に分図して示す工程
断面図である。
【図3】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 層間絶縁膜 3 アルミニウム配線層 4 第1窒化シリコン膜 5 シリケートガラス膜 6 第2の窒化シリコン膜 7 窒化チタニウム膜 8 パッシベーション膜 8a 凹部
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3205

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上の絶縁膜を選択的に被覆す
    る金属配線層と、前記金属配線層の表面で膜厚が他の領
    域よりも薄い第1のパッシベーション膜と、前記第1の
    パッシベーション膜を被覆する第2のパッシベーション
    膜とを具備することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板上の絶縁膜を選択的に被覆す
    る金属配線層と、前記金属配線層の表面を除く側面と前
    記絶縁膜に被着された第1のパッシベーション膜と、前
    記第1のパッシベーション膜および前記金属配線層の表
    面に被着された第2のパッシベーション膜とを具備する
    ことを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 半導体基板上の絶縁膜を選択的に被覆す
    る金属配線層を形成する工程と、全面に第1のパシベー
    ション膜を堆積する工程と、塗布法を利用してシリケー
    トガラス膜を形成してエッチバックを行い、前記第1の
    パッシベーション膜の前記金属配線層表面での厚さを相
    対的に薄くする工程と、全面に第2のパッシベーション
    膜を堆積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。
  4. 【請求項4】 前記エッチバック工程で金属配線上の第
    1のパッシベーション膜を完全に除去する請求項3記載
    の半導体装置の製造方法。
JP27334193A 1993-11-01 1993-11-01 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH07130732A (ja)

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Effective date: 19961210