JPH0793298B2 - 半導体装置の形成方法 - Google Patents
半導体装置の形成方法Info
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- JPH0793298B2 JPH0793298B2 JP63256140A JP25614088A JPH0793298B2 JP H0793298 B2 JPH0793298 B2 JP H0793298B2 JP 63256140 A JP63256140 A JP 63256140A JP 25614088 A JP25614088 A JP 25614088A JP H0793298 B2 JPH0793298 B2 JP H0793298B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の形成法に関し、特に耐湿性，段
差被覆性の優れたシリコン酸化窒化膜の形成方法に関す
る。
差被覆性の優れたシリコン酸化窒化膜の形成方法に関す
る。
従来、半導体装置のアルミニウム配線上の絶縁膜とし
て、低膜応力かつ耐湿性の優れた、プラズマシリコン酸
化窒化物が考案されている（特願昭62−2224111）。
て、低膜応力かつ耐湿性の優れた、プラズマシリコン酸
化窒化物が考案されている（特願昭62−2224111）。
上述した従来のプラズマシリコン酸化窒化膜は、原料ガ
スとして、シラン（SiH4），アンモニア（NH3），−酸
化窒素（N2O）を用いて形成する。しかしながらプラズ
マシリコン酸化窒化膜は、形成時の一酸化窒素（N2O）
の分圧が高いほど、段差被覆性が悪化する。そのため、
プラズマシリコン酸化窒化膜を多層配線の層間膜に用い
た場合には上層配線が断線する、あるいは保護膜として
用いた場合には配線間にボイドが残り、信頼性不良を起
こすという問題がある。特に保護膜として用いた場合に
は配線の側壁部の膜厚が薄くなり、マイクロクラック等
の発生によって耐湿性不良が発生する。
スとして、シラン（SiH4），アンモニア（NH3），−酸
化窒素（N2O）を用いて形成する。しかしながらプラズ
マシリコン酸化窒化膜は、形成時の一酸化窒素（N2O）
の分圧が高いほど、段差被覆性が悪化する。そのため、
プラズマシリコン酸化窒化膜を多層配線の層間膜に用い
た場合には上層配線が断線する、あるいは保護膜として
用いた場合には配線間にボイドが残り、信頼性不良を起
こすという問題がある。特に保護膜として用いた場合に
は配線の側壁部の膜厚が薄くなり、マイクロクラック等
の発生によって耐湿性不良が発生する。
〔課題を解決するための手段〕 本発明の半導体素子の配線を覆う絶縁膜の形成方法は、
シリコン酸化窒化膜を化学気相成長する原料ガスとし
て、シラン（SiH4），アンモニア（NH3）の他に酸素元
として、酸素を含む有機ケイ素化合物を用いる。
シリコン酸化窒化膜を化学気相成長する原料ガスとし
て、シラン（SiH4），アンモニア（NH3）の他に酸素元
として、酸素を含む有機ケイ素化合物を用いる。
本発明の方法において、用いる化学気相成長法は、高周
波放電マイクロ波放電、ECR放電等によるプラズマ化学
気相成長法、あるいは、紫外光を照射して行なう光励起
化学気相成長法である。
波放電マイクロ波放電、ECR放電等によるプラズマ化学
気相成長法、あるいは、紫外光を照射して行なう光励起
化学気相成長法である。
また、上記酸素を含む有機ケイ素化合物としては、 ヘキサメチルジシランC6H18Si2O, ヘキサメチルシクロトリシロキサン（CH3）2SiO3、 ヒドロキシプロピルトリメチルシランC6H16SiO, メチルトリエトキシシランCH3Si（OC2H5）3, フェニルトリメトキシシランC6H5Si（OCH3）3, テトラブキシシランSi（OC4H9）4, テトライリプロポキシシランSi（OC3H7）4, テトラメチルシクロテトラシオキサンC4H16Si4O4, トリエトキシビニルシランC8H18SiO3, トリメチルシランC3H10SiO, トリエトキシシランHSi（OC2H5）3, テトラエトキシシランSi（OC2H5）4, テトラメトキシシランSi（OCH3）4, テトラフェノキシジシランSi（0C6H5）4, ジアセトオキシジターシアリブトキシシラン （CH3COO）２（ｔ−C4H9O）2Si, ビスジターシャリブトキシアミノシランイミド ［（ｔ−C4H9O）2SiNH2］2NH のいずれか１つあるいは２つ以上の組合せを用いること
ができる。
ができる。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の第１の実施例でプラズマ化学気相成長
法を用いた場合の装置概略図である。101は反応室,102
は試料,103は試料102を設置するアノード電極,104は高
周波を印加するヒータ兼カソード電極である。高周波の
周波数は400KHzを印加した。また106は流量計,107はバ
ルブである。
法を用いた場合の装置概略図である。101は反応室,102
は試料,103は試料102を設置するアノード電極,104は高
周波を印加するヒータ兼カソード電極である。高周波の
周波数は400KHzを印加した。また106は流量計,107はバ
ルブである。
シラン（SiH4）ガス，アンモニア（NH3）ガスはそれぞ
れシランガス供給管108,アンモニアガス供給管109より
導入する。また105は酸素を含む有機ケイ素化合物であ
るTEOS（テトラエトキシシランSi（OC2H5）４）の入っ
たエバポレータであり、窒化ガス供給管110からの窒素
（N2）をキャリアガスとして、TEOSを反応ガス導入管11
2へ送り込み、シラン（SiH4），アンモニア（NH3）と混
合後反応室101内へ導入される。
れシランガス供給管108,アンモニアガス供給管109より
導入する。また105は酸素を含む有機ケイ素化合物であ
るTEOS（テトラエトキシシランSi（OC2H5）４）の入っ
たエバポレータであり、窒化ガス供給管110からの窒素
（N2）をキャリアガスとして、TEOSを反応ガス導入管11
2へ送り込み、シラン（SiH4），アンモニア（NH3）と混
合後反応室101内へ導入される。
111は配管を加熱するためのヒータであり、TEOSの液体
原料が配管内において析出することを防ぐ役割をする。
原料が配管内において析出することを防ぐ役割をする。
カソード電極104に高周波を印加することによってカソ
ード電極104,アノード電極103間にグロー放電が生じ原
料ガスを分解して、試料102上へシリコン酸化窒化膜を
形成することができる。
ード電極104,アノード電極103間にグロー放電が生じ原
料ガスを分解して、試料102上へシリコン酸化窒化膜を
形成することができる。
この様にシラン（SiH4）とTEOSを混合し、分圧を調整す
ることによって、シリコン酸化窒化膜の酸素の成分比を
制御できる。
ることによって、シリコン酸化窒化膜の酸素の成分比を
制御できる。
第２図は本発明の第１の実施例を用いて、シリコン酸化
窒化膜を形成した、半導体の装置の配線部の保護膜製造
工程順の断面図である。半導体素子を形成した、単結晶
シリコン基板201上に絶縁膜202を形成し、更にアルミニ
ウム配線203をエッチングを用いて形成する（第２図
（ａ））。
窒化膜を形成した、半導体の装置の配線部の保護膜製造
工程順の断面図である。半導体素子を形成した、単結晶
シリコン基板201上に絶縁膜202を形成し、更にアルミニ
ウム配線203をエッチングを用いて形成する（第２図
（ａ））。
次に本発明の特徴となるシリコン酸化窒化膜204を第１
の実施例のプラズマ気相成長法で１μｍ形成する。その
際にシリコン酸化窒化膜204は、モノシランガス（Si
H4）を120（SCCM），アンモニアガス（NH3）を600SCCM,
TEOSと窒素（N2）ガスの混合ガスを900SCCM流し、全ガ
ス圧力を0.3Torrに設定後、放電電力密度0.5w/cm2を印
加し、基板温度、300℃の条件下で形成した。この条件
で形成したシリコン酸化窒化膜204の組成はSi:N:O＝0.4
5:0.32:0.23であり、その膜応力は５×108dyn/cm2（圧
縮）と非常に小さい。また第２図（ｂ）に示す、配線上
部の膜厚Ａと、配線側部の膜厚Ｂの比B/Aが0.9であり、
非常に段差被覆性が優れている。尚、シラン（SiH4），
アンモニア（NH3），亜酸化窒素（N2O）を用いて形成し
たシリコン酸化窒化膜の段差被覆性はB/Aの値で0.75で
ある。
の実施例のプラズマ気相成長法で１μｍ形成する。その
際にシリコン酸化窒化膜204は、モノシランガス（Si
H4）を120（SCCM），アンモニアガス（NH3）を600SCCM,
TEOSと窒素（N2）ガスの混合ガスを900SCCM流し、全ガ
ス圧力を0.3Torrに設定後、放電電力密度0.5w/cm2を印
加し、基板温度、300℃の条件下で形成した。この条件
で形成したシリコン酸化窒化膜204の組成はSi:N:O＝0.4
5:0.32:0.23であり、その膜応力は５×108dyn/cm2（圧
縮）と非常に小さい。また第２図（ｂ）に示す、配線上
部の膜厚Ａと、配線側部の膜厚Ｂの比B/Aが0.9であり、
非常に段差被覆性が優れている。尚、シラン（SiH4），
アンモニア（NH3），亜酸化窒素（N2O）を用いて形成し
たシリコン酸化窒化膜の段差被覆性はB/Aの値で0.75で
ある。
この様に本発明の方法を用いてシリコン酸化室化膜を形
成した、半導体装置においては、500℃N2−H2雰囲気中
で１時間熱処理を行った後においても、アルミニウム配
線203にはボイドが発生せず信頼性の高いものとなる。
また段差被覆性も良好なため、配線部の膜厚も十分であ
る。そのためマイクロクラックなどの発生がなく、耐湿
性が向上する。
成した、半導体装置においては、500℃N2−H2雰囲気中
で１時間熱処理を行った後においても、アルミニウム配
線203にはボイドが発生せず信頼性の高いものとなる。
また段差被覆性も良好なため、配線部の膜厚も十分であ
る。そのためマイクロクラックなどの発生がなく、耐湿
性が向上する。
第３図は本発明の第２の実施例で、光励起化学気相成長
法を用いた場合の装置概略図である。301は反応炉、302
は試料、303は試料302を設置するサセプター、304は試
料302を加熱するヒーター、305は反応ガスを分解する紫
外光ランプである。また307は流量計、308はバルブであ
る。
法を用いた場合の装置概略図である。301は反応炉、302
は試料、303は試料302を設置するサセプター、304は試
料302を加熱するヒーター、305は反応ガスを分解する紫
外光ランプである。また307は流量計、308はバルブであ
る。
シラン（SiH4）ガス、アンモニア（NH3）ガスはそれぞ
れシランガス供給管309,アンモニアガス供給管310より
導入する。また312は、酸素を含む有機ケイ素化合物で
あるTMCTS（テトラメチルシクロテトラシオキサンC4H16
Si4O4）の入ったエバポレータであり、窒素ガス供給管3
11から窒素（N2）をキャリアガスとしてTMCTSを反応ガ
ス導入管314へ送り込み、シラン（SiH4），アンモニア
（NH3）と混合後反応炉301内へ導入される。313は配管
を加熱するためのヒータであり、TMCTSの液体原料が配
管内において析出することを防ぐ役割をする。
れシランガス供給管309,アンモニアガス供給管310より
導入する。また312は、酸素を含む有機ケイ素化合物で
あるTMCTS（テトラメチルシクロテトラシオキサンC4H16
Si4O4）の入ったエバポレータであり、窒素ガス供給管3
11から窒素（N2）をキャリアガスとしてTMCTSを反応ガ
ス導入管314へ送り込み、シラン（SiH4），アンモニア
（NH3）と混合後反応炉301内へ導入される。313は配管
を加熱するためのヒータであり、TMCTSの液体原料が配
管内において析出することを防ぐ役割をする。
シリコン酸化窒化膜の形成条件は、モノシランガス（Si
H4）を100（SCCM）、アンモニアガス（NH3）を60
0SCCM、TMCTSと窒素（N2）ガスの混合ガスを1000SCCM流
し、全ガス圧力を5Torrに設定し、紫外光を照射する。
尚、試験温度は300℃に設定する。
H4）を100（SCCM）、アンモニアガス（NH3）を60
0SCCM、TMCTSと窒素（N2）ガスの混合ガスを1000SCCM流
し、全ガス圧力を5Torrに設定し、紫外光を照射する。
尚、試験温度は300℃に設定する。
この様な条件で形成した、シリコン酸化窒化膜の段差被
覆性は、配線上部の膜厚Ａと、配線側部の膜厚Ｂの比B/
Aで表わすと、0.85である。尚、シラン（SiH4），アン
モニア（NH3）亜酸化窒化（N2O）用いて形成したシリコ
ン酸化窒化膜（光励起化学気相成長法）の段差被覆性は
0.68であり、TMCTSを用いることによって段差被覆性が
大幅に向上していることがわかる。もちろん上記の条件
で形成したシリコン酸化窒化膜の膜応力は５×108dyn/c
m2（圧縮）と非常に小さく、耐湿性にも優れている。
覆性は、配線上部の膜厚Ａと、配線側部の膜厚Ｂの比B/
Aで表わすと、0.85である。尚、シラン（SiH4），アン
モニア（NH3）亜酸化窒化（N2O）用いて形成したシリコ
ン酸化窒化膜（光励起化学気相成長法）の段差被覆性は
0.68であり、TMCTSを用いることによって段差被覆性が
大幅に向上していることがわかる。もちろん上記の条件
で形成したシリコン酸化窒化膜の膜応力は５×108dyn/c
m2（圧縮）と非常に小さく、耐湿性にも優れている。
以上説明したように本発明は、シリコン酸化窒化膜を化
学気相成長する原料ガスとして、シラン（SiH4），アン
モニア（NH3）の他に酸素元として、酸素を含む有機ケ
イ素化合物を用いることにより、段差被覆性が優れ、か
つ低応力，耐湿性良好な、シリコン酸化窒化膜が得ら
れ、高集積度かつ、信頼性の高い、半導体装置が得られ
る効果がある。
学気相成長する原料ガスとして、シラン（SiH4），アン
モニア（NH3）の他に酸素元として、酸素を含む有機ケ
イ素化合物を用いることにより、段差被覆性が優れ、か
つ低応力，耐湿性良好な、シリコン酸化窒化膜が得ら
れ、高集積度かつ、信頼性の高い、半導体装置が得られ
る効果がある。
また、シラン（SiH4）と酸素を含む有機ケイ素化合物の
混合比を制御することにより、シリコン酸化窒化膜の組
成を、低膜応力かつ耐湿性の優れた組成（特願昭62−22
24111）のものを形成できる。
混合比を制御することにより、シリコン酸化窒化膜の組
成を、低膜応力かつ耐湿性の優れた組成（特願昭62−22
24111）のものを形成できる。
第１図は本発明の第１実施例でプラズマ化学気相成長法
を用いた場合の装置概略図、第２図（ａ），（ｂ）は第
１実施例を用いた半導体装置の配線部の保護膜製造工程
順の断面図、第３図は本発明の第２の実施例で光励起化
学気相成長法を用いた場合の装置概略図である。 101……反応室、102……試料、103……アノード電極、1
04……カソード電極、105……エバポレータ、106……流
量計、107……バルブ、108……シランガス供給管、109
……アンモニアガス供給管、110……窒素ガス供給管、1
11……ヒーター、112……反応ガス導入管、201……シリ
コン基板、202……絶縁膜、203……アルミニウム配線、
204……シリコン酸化窒化膜、301……反応炉、302……
試料、303……サセプター、304……ヒータ、305……紫
外線ランプ、306……反応ガス排気管、307……流量計、
308……バルブ、309……シランガス供給管、310……ア
ンモニアガス供給管、311……窒素ガス供給管、312……
エバポレータ、313……ヒーター、314……反応ガス導入
管。
を用いた場合の装置概略図、第２図（ａ），（ｂ）は第
１実施例を用いた半導体装置の配線部の保護膜製造工程
順の断面図、第３図は本発明の第２の実施例で光励起化
学気相成長法を用いた場合の装置概略図である。 101……反応室、102……試料、103……アノード電極、1
04……カソード電極、105……エバポレータ、106……流
量計、107……バルブ、108……シランガス供給管、109
……アンモニアガス供給管、110……窒素ガス供給管、1
11……ヒーター、112……反応ガス導入管、201……シリ
コン基板、202……絶縁膜、203……アルミニウム配線、
204……シリコン酸化窒化膜、301……反応炉、302……
試料、303……サセプター、304……ヒータ、305……紫
外線ランプ、306……反応ガス排気管、307……流量計、
308……バルブ、309……シランガス供給管、310……ア
ンモニアガス供給管、311……窒素ガス供給管、312……
エバポレータ、313……ヒーター、314……反応ガス導入
管。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体素子の配線を覆う保護膜として、シ
リコン（Si）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）からなるシリコ
ン酸化窒化膜SixOyNz（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を形成する工
程において、原料ガスとして、シラン（SiH4）とアンモ
ニア（NH3）と酸素を含む有機ケイ素化合物を用い、化
学気相成長することを特徴とする半導体装置の形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63256140A JPH0793298B2 (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | 半導体装置の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63256140A JPH0793298B2 (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | 半導体装置の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02102534A JPH02102534A (ja) | 1990-04-16 |
| JPH0793298B2 true JPH0793298B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=17288457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63256140A Expired - Fee Related JPH0793298B2 (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | 半導体装置の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0793298B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2667605B2 (ja) * | 1991-02-21 | 1997-10-27 | 株式会社東芝 | 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法 |
| JP2899600B2 (ja) * | 1994-01-25 | 1999-06-02 | キヤノン販売 株式会社 | 成膜方法 |
| US7943531B2 (en) * | 2007-10-22 | 2011-05-17 | Applied Materials, Inc. | Methods for forming a silicon oxide layer over a substrate |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5148750B2 (ja) * | 1971-08-26 | 1976-12-22 | ||
| JPS60249334A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-10 | Hitachi Ltd | 薄膜形成方法 |
| US4623912A (en) * | 1984-12-05 | 1986-11-18 | At&T Bell Laboratories | Nitrided silicon dioxide layers for semiconductor integrated circuits |
| JPS6284522A (ja) * | 1985-10-08 | 1987-04-18 | Nec Corp | ３−ｖ族化合物半導体の表面保護膜構造 |
| JPS62186540A (ja) * | 1986-02-12 | 1987-08-14 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS63177537A (ja) * | 1987-01-19 | 1988-07-21 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
| EP0281324B1 (en) * | 1987-03-04 | 2000-07-19 | Advanced Micro Devices, Inc. | Improved passivation for integrated circuit structures |
-
1988
- 1988-10-11 JP JP63256140A patent/JPH0793298B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02102534A (ja) | 1990-04-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |