JPH077802B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH077802B2 JPH077802B2 JP13908888A JP13908888A JPH077802B2 JP H077802 B2 JPH077802 B2 JP H077802B2 JP 13908888 A JP13908888 A JP 13908888A JP 13908888 A JP13908888 A JP 13908888A JP H077802 B2 JPH077802 B2 JP H077802B2
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- Japan
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- film
- wiring
- interlayer insulating
- layer
- insulating film
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体装置に係り、特に多層配線構造を有す
る半導体装置の層間絶縁膜に関する。
る半導体装置の層間絶縁膜に関する。
（従来の技術） 近年、半導体集積回路装置において高集積化および高性
能化への要求はますます高まってきており、特に論理LS
Iでは配線が不規則なため配線の専有面積が増大し、各
層配線構造をとることが必須となっている。
能化への要求はますます高まってきており、特に論理LS
Iでは配線が不規則なため配線の専有面積が増大し、各
層配線構造をとることが必須となっている。
多層配線構造においては、加工性の面では層間絶縁膜は
薄ければ薄いほどよく、また上層に形成される配線パタ
ーンのパターン精度の向上のためにも平坦であるのが望
ましい。
薄ければ薄いほどよく、また上層に形成される配線パタ
ーンのパターン精度の向上のためにも平坦であるのが望
ましい。
そこで、層間絶縁膜を互いに異なる２層以上の絶縁膜の
積層構造とする方法が提案されている。
積層構造とする方法が提案されている。
この構造では、単層構造の場合に比べて、平坦性も向上
し、絶縁性もある程度は向上する。
し、絶縁性もある程度は向上する。
しかしながら、従来の絶縁膜では、膜厚が薄くなると以
前としてリーク電流が発生し易く、信頼性低下の原因と
なるという問題があった。
前としてリーク電流が発生し易く、信頼性低下の原因と
なるという問題があった。
（発明が解決しようとする課題） そこで、平坦性がよく、絶縁性の高い層間絶縁膜を得る
ためにさまざまな研究が重ねられている。
ためにさまざまな研究が重ねられている。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、平坦性が
よくかつリークが少ない層間絶縁膜を提供することを目
的とする。
よくかつリークが少ない層間絶縁膜を提供することを目
的とする。
（課題を解決するための手段） そこで本発明では、各配線層間に介在する層間絶縁膜
が、酸化膜からなる第１の絶縁層と、モル分極率が1.0
以下である第２の絶縁層を含むようにしている。
が、酸化膜からなる第１の絶縁層と、モル分極率が1.0
以下である第２の絶縁層を含むようにしている。
また本発明では、各配線層間に介在する層間絶縁膜が酸
化膜からなる第１の絶縁層と、水酸基（OH基）濃度が80
0ppm以下である第２の絶縁層とを含むようにしている。
化膜からなる第１の絶縁層と、水酸基（OH基）濃度が80
0ppm以下である第２の絶縁層とを含むようにしている。
（作用） 上記構成によれば、モル分極率が1.0以下である第２の
絶縁層を含むことにより、チャージを運ぶ分極性イオン
を低減することができるため、電流−電圧特性のシフト
を抑え、リーク電流をLSIにおける許容レベル以下に抑
えることができる。
絶縁層を含むことにより、チャージを運ぶ分極性イオン
を低減することができるため、電流−電圧特性のシフト
を抑え、リーク電流をLSIにおける許容レベル以下に抑
えることができる。
また、本発明者は、水酸基（OH基）濃度が800ppm以下で
は比抵抗が1015Ωcmであるのに対し、800ppmを境に大巾
に（1013Ωcm以下に）低下してしまうということを発見
した。そこで、層間絶縁膜の少なくとも一層に水酸基
（OH基）濃度が800ppm以下である絶縁層を含むことによ
り、十分な絶縁機能を得ることができる。
は比抵抗が1015Ωcmであるのに対し、800ppmを境に大巾
に（1013Ωcm以下に）低下してしまうということを発見
した。そこで、層間絶縁膜の少なくとも一層に水酸基
（OH基）濃度が800ppm以下である絶縁層を含むことによ
り、十分な絶縁機能を得ることができる。
さらに、このようなモル分極率が1.0以下である絶縁層
および水酸基（OH基）濃度が800ppm以下である絶縁層
は、いずれも常磁性欠陥が大幅に低減されている。
および水酸基（OH基）濃度が800ppm以下である絶縁層
は、いずれも常磁性欠陥が大幅に低減されている。
（実施例） 実施例１ 以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に
説明する。
説明する。
この半導体装置は、図に示すように、所望の素子領域
（図示せず）の形成されたシリコン基板１上にアルミニ
ウム層からなる第１の配線パターン２と同じくアルミニ
ウム層からなる第２の配線パターン３とが、膜厚1.2μ
ｍのBF2ドープされたホウリン酸ガラス4aと、プラズマC
VD法によって形成された膜厚1.0μｍの酸化シリコン膜S
iO24bとの２層構造体からなる層間絶縁膜４を介して順
次積層された多層配線を具備してなるものである。
（図示せず）の形成されたシリコン基板１上にアルミニ
ウム層からなる第１の配線パターン２と同じくアルミニ
ウム層からなる第２の配線パターン３とが、膜厚1.2μ
ｍのBF2ドープされたホウリン酸ガラス4aと、プラズマC
VD法によって形成された膜厚1.0μｍの酸化シリコン膜S
iO24bとの２層構造体からなる層間絶縁膜４を介して順
次積層された多層配線を具備してなるものである。
そしてこのホウリン酸ガラス膜4aは分極率0.0085とし
た。
た。
この多層配線において、基板温度が150℃のとき、第１
の配線パターン２と第２の配線パターン３との間に5Vの
電圧を印加した場合、層間リーク電流は10-15A以下であ
った。
の配線パターン２と第２の配線パターン３との間に5Vの
電圧を印加した場合、層間リーク電流は10-15A以下であ
った。
また、層間絶縁膜４は平坦性もよく、層間絶縁膜４中の
応力も200kg/cm2以下であった。
応力も200kg/cm2以下であった。
実施例２ また第２の実施例の多層配線は、実施例１の多層配線に
おいて、層間絶縁膜４のみを以下のように変形したもの
で、他は同様である。すなわち、この層間絶縁膜はプラ
ズマCVD法によって形成された膜厚1.0μｍの窒化シリコ
ン膜Si3N44aと、プラズマCVD法によって形成された膜厚
1.0μｍの酸化シリコン膜SiO24bとの２層構造体で構成
されている。
おいて、層間絶縁膜４のみを以下のように変形したもの
で、他は同様である。すなわち、この層間絶縁膜はプラ
ズマCVD法によって形成された膜厚1.0μｍの窒化シリコ
ン膜Si3N44aと、プラズマCVD法によって形成された膜厚
1.0μｍの酸化シリコン膜SiO24bとの２層構造体で構成
されている。
この酸化シリコン膜の形成に用いられるターゲット用の
酸化シリコンとしては、原料を精製した後、真空溶融し
脱水処理を行うことにより、水酸基を除去したものを用
いた。
酸化シリコンとしては、原料を精製した後、真空溶融し
脱水処理を行うことにより、水酸基を除去したものを用
いた。
なおこれら両膜の膜中の水酸基（OH基）濃度は1ppm以下
であった。
であった。
また、この多層配線において、基板温度が100℃のと
き、第１の配線パターン２と第２の配線パターン３との
間に5Vの電圧を印加した場合、層間リーク電流は10-16A
以下であった。
き、第１の配線パターン２と第２の配線パターン３との
間に5Vの電圧を印加した場合、層間リーク電流は10-16A
以下であった。
実施例３ 更にまた、第３の実施例の多層配線は、実施例１の多層
配線において、層間絶縁膜４のみを以下のように変形し
たもので、他は同様である。すなわち、この層間絶縁膜
はスパッタ法によって形成された膜厚1.2μｍの酸化亜
鉛−酸化シリコン（ZnO−SiO）系ガラス膜4aと、プラズ
マCVD法によって形成された膜厚1.0μｍの窒化シリコン
膜Si3N44bとの２層構造体で構成されている。
配線において、層間絶縁膜４のみを以下のように変形し
たもので、他は同様である。すなわち、この層間絶縁膜
はスパッタ法によって形成された膜厚1.2μｍの酸化亜
鉛−酸化シリコン（ZnO−SiO）系ガラス膜4aと、プラズ
マCVD法によって形成された膜厚1.0μｍの窒化シリコン
膜Si3N44bとの２層構造体で構成されている。
この酸化亜鉛−酸化シリコン（ZnO−SiO）系ガラス膜4a
のモル分極率は0.0085であり、膜中の常磁性欠陥はなか
った。
のモル分極率は0.0085であり、膜中の常磁性欠陥はなか
った。
この多層配線において、基板温度が150℃のとき、第１
の配線パターン２と第２の配線パターン３との間に5Vの
電圧を印加した場合、層間リーク電流は10-15A以下であ
った。また、膜中にクラックの発生もみられなかった。
の配線パターン２と第２の配線パターン３との間に5Vの
電圧を印加した場合、層間リーク電流は10-15A以下であ
った。また、膜中にクラックの発生もみられなかった。
実施例４ 更に、第４の実施例の多層配線は、実施例１の多層配線
において、層間絶縁膜４のみを以下のように変形したも
ので、他は同様である。すなわち、この層間絶縁膜は膜
厚1.0μｍのリン酸シリカ系ガラス膜4aと、プラズマCVD
法によって形成された膜厚1.0μｍの酸化シリコン膜SiO
24bとの２層構造体で構成されている。
において、層間絶縁膜４のみを以下のように変形したも
ので、他は同様である。すなわち、この層間絶縁膜は膜
厚1.0μｍのリン酸シリカ系ガラス膜4aと、プラズマCVD
法によって形成された膜厚1.0μｍの酸化シリコン膜SiO
24bとの２層構造体で構成されている。
この層間絶縁膜は、堆積後、150℃20分のアニールおよ
び酸化処理を行い、水酸基（OH基）濃度が1ppm以下とな
るようにした。また、このアニール処理により、リン酸
シリカ系ガラス膜4a中のリンが酸化シリコン膜SiO24b中
に拡散し、酸化膜中の欠陥は皆無となった。
び酸化処理を行い、水酸基（OH基）濃度が1ppm以下とな
るようにした。また、このアニール処理により、リン酸
シリカ系ガラス膜4a中のリンが酸化シリコン膜SiO24b中
に拡散し、酸化膜中の欠陥は皆無となった。
この多層配線において、基板温度が150℃のとき、第１
の配線パターン２と第２の配線パターン３との間に5Vの
電圧を印加した場合、層間リーク電流は10-15A以下であ
った。また、膜中の応力も極めて低く、クラックの発生
もみられなかった。
の配線パターン２と第２の配線パターン３との間に5Vの
電圧を印加した場合、層間リーク電流は10-15A以下であ
った。また、膜中の応力も極めて低く、クラックの発生
もみられなかった。
以上説明してきたように、本発明の半導体装置によれ
ば、多層配線における各配線層間に介在する層間絶縁膜
が、酸化膜からなる第１の絶縁層と、モル分極率が1.0
以下である第２の絶縁層を含むようにしているため、絶
縁性が良好で、かつ平坦性も良好となり、高密度化に際
しても信頼性の高いものとなる。
ば、多層配線における各配線層間に介在する層間絶縁膜
が、酸化膜からなる第１の絶縁層と、モル分極率が1.0
以下である第２の絶縁層を含むようにしているため、絶
縁性が良好で、かつ平坦性も良好となり、高密度化に際
しても信頼性の高いものとなる。
また、本発明では、各配線層間に介在する層間絶縁膜が
酸化膜からなる第１の絶縁層と、水酸基（OH基）濃度が
800ppm以下である第２の絶縁層とを含むようにしている
ため、絶縁性が良好で、かつ平坦性も良好となり、高密
度化に際しても信頼性の高いものとなる。
酸化膜からなる第１の絶縁層と、水酸基（OH基）濃度が
800ppm以下である第２の絶縁層とを含むようにしている
ため、絶縁性が良好で、かつ平坦性も良好となり、高密
度化に際しても信頼性の高いものとなる。
図は本発明実施例の半導体装置を示す図である。 １……シリコン基板、２……第１の配線層パターン、３
……第２の配線層パターン、４……層間絶縁膜、4a……
第１の絶縁膜、4b……第２の絶縁膜。
……第２の配線層パターン、４……層間絶縁膜、4a……
第１の絶縁膜、4b……第２の絶縁膜。
Claims (2)
- 【請求項１】多層構造の配線を有する半導体装置におい
て、 各配線層間に介在する層間絶縁膜が酸化膜からなる第１
の絶縁層と、モル分極率が1.0以下である第２の絶縁層
を含むようにしたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】多層構造の配線を有する半導体装置におい
て、 各配線層間に介在する層間絶縁膜が酸化膜からなる第１
の絶縁層と、水酸基（OH基）濃度が800ppm以下である第
２の絶縁層を含むようにしたことを特徴とする半導体装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13908888A JPH077802B2 (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13908888A JPH077802B2 (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01308052A JPH01308052A (ja) | 1989-12-12 |
| JPH077802B2 true JPH077802B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=15237207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13908888A Expired - Lifetime JPH077802B2 (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077802B2 (ja) |
-
1988
- 1988-06-06 JP JP13908888A patent/JPH077802B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01308052A (ja) | 1989-12-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080130 Year of fee payment: 13 |
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| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 14 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090130 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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