JPH11145279A - 窒化シリコン保護膜のピンホール除去方法 - Google Patents

窒化シリコン保護膜のピンホール除去方法

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JPH11145279A
JPH11145279A JP9294520A JP29452097A JPH11145279A JP H11145279 A JPH11145279 A JP H11145279A JP 9294520 A JP9294520 A JP 9294520A JP 29452097 A JP29452097 A JP 29452097A JP H11145279 A JPH11145279 A JP H11145279A
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Ryoto Cho
良冬 張
香平 ▲鄭▼
Kohei Tei
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SHIJIE XIANJIN JITI ELECTRIC C
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多層配線構造の保護膜において、内部配線上
の有機金属を除去し、ピンホールの発生を抑制する保護
膜の形成方法を提供する。 【解決手段】 前処理としてプラズマ衝撃で誘電膜・金
属膜上の有機金属を除去するもので、反応ガスをNH3
とN2 O、ガス圧を約2.5トル、パワーを約100
W、電極ギャップを約450ミル、NH3 、N2 O流量
を約100sccm、1600sccmとする工程と、金属膜・
誘電膜上にパッド膜としての薄い酸化膜を形成するもの
で、ガス圧を約2.5トル、堆積パワーを約240W、
電極ギャップを約430ミル、N2 Oの流量を約160
0sccm、SiH4 の流量を約90sccmとする工程と、酸
化膜上に窒化シリコン膜をCVDにより形成して保護膜
とするもので、ガス圧を約3.35トル、パワーを約7
60W、電極ギャップを約650ミル、反応ガスをSi
4 およびNH3 、SiH4 およびNH3 の流量を約8
0sccm、約270sccmとする工程とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、集積回路の製造
プロセスにおいて保護膜を形成する方法に関し、特に、
窒化シリコン保護膜のピンホール除去方法に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路の製造プロセスにおいて、素子
間を絶縁する分離領域が重要な役割を果たしているが、
一般的に集積回路を製造する場合、素子を形成する前に
分離領域を完成させた上で、後続プロセスを行ってい
る。そのうち、内部配線の形成もたいへん重要な工程で
あって、それにより素子間における信号の伝達経路を形
成するので、通常は、金属または合金を内部配線の材料
として採用している。
【0003】現在、アルミニウムまたはアルミニウム合
金が、集積回路における内部配線として広く使用されて
いるが、多層配線構造においては、一般にアルミニウム
合金を利用してスパイキング(spiking )の発生を防止
しており、通常は、アルミニウム金属中に少量の銅を加
えてエレクトロマイグレーション(electromigration)
を防止している。また、アルミニウム金属膜の多くがマ
グネトロンDCスッパタリング法により堆積されてお
り、その他には、内部配線用の金属としてタングステ
ン、チタンなどの金属が多用されている。
【0004】通常、内部配線の作製が完了してから、金
属内部配線上に絶縁膜としての誘電膜が形成されるが、
多層配線構造の最上膜となる誘電膜を保護膜あるいは表
面保護膜(パッシベーション膜ともいう。passivation
)と呼んでおり、この保護膜は絶縁膜であるほかに水
分の侵入などを防止する機能を備えている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術の保護膜の形成方法においては、ピンホールが発生す
るという不都合があり、ピンホールの発生を抑制するこ
とが課題の1つとなっていた。そこで、この発明は、こ
のような課題を解決できる集積回路の多層配線保護膜を
形成する方法を提供することを目的とする。また、この
発明は、窒化シリコン保護膜のピンホール除去方法を提
供することをもう1つの目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、この発明は、まず誘電膜上に金属膜を形成して、
この金属膜により電気的な導通を行う内部配線とする。
金属膜としては、アルミニウム、チタン、タングステ
ン、銅、金、プラチナあるいは、これらの合金を採用す
ることができる。そして、金属膜上にフォトレジスト膜
を形成してから内部配線パターンを形成することによ
り、このパターニングされたフォトレジスト膜をマスク
として金属膜をエッチングして内部配線を形成する。次
に、上記フォトレジスト膜を除去する。ここで、前処理
として有機金属を除去するが、この前処理にはプラズマ
衝撃を採用するとともに、反応ガスをNH3 およびN2
O、工程のガス圧を約2.5トル(Torrs )、プラズマ
のパワーを約100ワットの高周波(radio frequency
)範囲、電極ギャップ(サセプター距離 susceptor s
pacing ともいう)を約450ミル(1ミル=1000
分の1インチ=0.0254mm。他も同様)、NH3
およびN2 Oガスの流量をそれぞれ100sccmなら
びに1600sccmとする。続いて、上記した金属膜
および誘電膜上に薄い酸化膜を形成するが、この酸化膜
をパッド膜として金属膜と後に形成する窒化シリコン膜
との間の応力を低減させるものであって、その工程のガ
ス圧を約2.5トル、堆積のパワーを約240ワットの
高周波範囲、電極ギャップを約430ミル、反応ガスN
2 Oの流量を約1600sccm、反応ガスSiH4
流量を約90sccmとする。酸化膜上に窒化シリコン
膜を形成して保護膜とするが、この窒化シリコン膜を減
圧化学気相堆積法(low pressure chemical vapor depo
sition)またはプラズマ化学気相堆積法(plasma enhan
ce chemical vapor deposition)あるいは高密度プラズ
マ化学気相堆積法(high density plasma chemical va
por deposition)により形成し、工程のガス圧を約3.
35トル、堆積パワーを約760ワット、電極ギャップ
を約650ミル、反応ガスをSiH4 およびNH3 、ガ
スSiH4 およびNH3 の流量をそれぞれ約80scc
mならびに約270sccmという工程パラメーターと
することにより、保護膜中に発生するピンホール(pin
holes )を有効に除去することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる好適な実
施例を図面に基づいて説明する。この発明は、保護膜の
品質を向上させる方法を開示するものであり、保護膜中
に発生していたピンホールを除去することができるの
で、集積回路製造プロセスの品質を向上させることがで
きるものである。
【0008】図1において、P型あるいはN型の<10
0>結晶方位を有するシリコン半導体ウェハー2上に公
知の半導体素子(図示せず)を形成してから、絶縁膜お
よび内部配線を所定のパターンに基づいてウェハー2上
に形成するが、誘電膜4上に電気的な導通を行う内部配
線となる金属膜6を形成する。この金属膜6としては、
アルミニウム、チタン、タングステン、銅、金、プラチ
ナあるいは、これらの合金を採用することができる。
【0009】続いて、金属膜6上にフォトレジスト膜
(図示せず)を形成してから、内部配線のパターンを形
成し、パターニングされたフォトレジスト膜をマスクと
して金属膜6をエッチングすることによって内部配線を
形成する。この金属膜6の厚さを約6000〜9000
Åの範囲とし、内部配線を形成した後は、前記フォトレ
ジスト膜を除去する。この内部配線を形成する工程にお
いて、誘電膜4および金属膜6の表面にしばしば有機金
属が形成される。
【0010】そこで、図2おいて、前処理として有機金
属を除去する必要があり、プラズマ衝撃によって有機金
属を除去する。反応ガスをNH3 およびN2 O、工程の
ガス圧を約2.5トル、プラズマのパワーを約100ワ
ットの高周波範囲、電極ギャップを約450ミル、NH
3 およびN2 Oガスの流量をそれぞれ100sccmな
らびに1600sccmとする。
【0011】図3において、前記した誘電膜4および金
属膜6上に薄い酸化膜8を形成するが、この酸化膜8を
パッド膜として金属膜6と後述する窒化シリコン膜との
応力を低減させるために形成するものであるとともに、
この酸化膜8を二酸化シリコンよりなるものとする。そ
の工程ガス圧を約約2.5トル、堆積パワーを約100
ワットの高周波範囲、電極ギャップを約430ミル、反
応ガスN2 Oの流量を1600sccm、反応ガスSi
4 の流量を90sccm、堆積工程の温度を約200
〜400℃、酸化膜8の厚さを約300〜3000Åの
範囲とする。
【0012】図4において、酸化膜8上に表面保護膜と
しての窒化シリコン膜10を形成するが、この窒化シリ
コン膜10を減圧化学気相堆積法(low pressure chemi
calvapor deposition)またはプラズマ化学気相堆積法
(plasma enhance chemicalvapor deposition)あるい
は高密度プラズマ化学気相堆積法(high density plasm
a chemical vapor deposition )により形成し、工程の
ガス圧を約3.35トル、堆積パワーを約760ワッ
ト、電極ギャップを約650ミル、反応ガスをSiH4
およびNH3 、ガスSiH4 およびNH3 の流量をそれ
ぞれ約80sccmならびに約270sccmという工
程パラメーターとすることにより、表面保護膜10中に
発生するピンホール(pin holes )を有効に除去するこ
とができる。
【0013】以上のごとく、この発明を好適な実施例に
より開示したが、当業者であれば容易に理解できるよう
に、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更
ならびに潤色が当然なされうるものであるから、その特
許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等
な領域を基準として定めなければならないものとする。
【0014】
【発明の効果】上記のような構成により、この発明は、
半導体集積回路における保護膜の品質を向上させる方法
を開示するものであり、保護膜中に発生していたピンホ
ールを有効に除去することができるので、集積回路製造
プロセスの品質を向上させることができるとともに、半
導体デバイスの歩留まりを向上させることができるの
で、きわめて産業上の利用価値が高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明にかかる製造プロセスで形成された
金属膜の説明断面図である。
【図2】 この発明にかかる製造プロセスで前処理を行
う状況を示した説明断面図である。
【図3】 この発明にかかる製造プロセスで金属膜上に
酸化膜を形成した状況を示した説明断面図である。
【図4】 この発明にかかる製造プロセスで酸化膜上に
窒化シリコン膜を形成した状況を示した説明断面図であ
る。
【符号の説明】
2 シリコン半導体ウェハー(ウェハー) 4 誘電膜(絶縁膜) 6 金属膜(内部配線) 8 酸化膜(パッド膜) 10 窒化シリコン膜(保護膜/表面保護膜)

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体ウェハー上に保護膜を形成する方
    法であって、前記ウェハー上に誘電膜を形成して絶縁膜
    とするものにおいて、前記した誘電膜上に導電膜を形成
    するステップと、前記した導電膜上にフォトレジスト膜
    を形成して、内部配線のパターンを作成するステップ
    と、プラズマによる前処理として前記した内部配線上の
    有機金属を除去するとともに、その反応ガスをNH3
    よびN2 Oとするステップと、前記した内部配線および
    誘電膜上に酸化膜を形成しパッド膜とするステップと、
    前記した酸化膜上に窒化シリコン膜を形成するステップ
    とを具備する窒化シリコン保護膜のピンホール除去方
    法。
  2. 【請求項2】 上記した前処理が、その工程圧力を約
    2.5トルとするものである請求項1記載の窒化シリコ
    ン保護膜のピンホール除去方法。
  3. 【請求項3】 上記した前処理が、その工程パワーを1
    00ワットとするものである請求項1記載の窒化シリコ
    ン保護膜のピンホール除去方法。
  4. 【請求項4】 上記した前処理が、その反応ガスN2
    の流量を約1600sccmとするものである請求項1
    記載の窒化シリコン保護膜のピンホール除去方法。
  5. 【請求項5】 上記した前処理が、その反応ガスNH3
    の流量を100sccmとするものである請求項1記載
    の窒化シリコン保護膜のピンホール除去方法。
  6. 【請求項6】 上記した前処理が、その電極ギャップを
    約450ミルとするものである請求項1記載の窒化シリ
    コン保護膜のピンホール除去方法。
  7. 【請求項7】 上記した酸化膜が、化学気相堆積法によ
    り形成され、その反応ガスをN2 OおよびSiH4 とす
    るものである請求項1記載の窒化シリコン保護膜のピン
    ホール除去方法。
  8. 【請求項8】 上記した反応ガスN2 Oが、その流量を
    約1600sccmとするものである請求項7記載の窒
    化シリコン保護膜のピンホール除去方法。
  9. 【請求項9】 上記した反応ガスSiH4 が、その流量
    を約90sccmとするものである請求項7記載の窒化
    シリコン保護膜のピンホール除去方法。
  10. 【請求項10】 上記した酸化膜の形成が、その工程パ
    ワーを240ワットとするものである請求項7記載の窒
    化シリコン保護膜のピンホール除去方法。
  11. 【請求項11】 上記した酸化膜の形成が、その電極ギ
    ャップを約430ミルとするものである請求項7記載の
    窒化シリコン保護膜のピンホール除去方法。
  12. 【請求項12】 上記した酸化膜の形成が、その工程圧
    力を約2.5トルとするものである請求項7記載の窒化
    シリコン保護膜のピンホール除去方法。
  13. 【請求項13】 上記した酸化膜の形成が、その工程温
    度を約200〜400℃とするものである請求項7記載
    の窒化シリコン保護膜のピンホール除去方法。
  14. 【請求項14】 上記した窒化シリコン膜が、減圧化学
    気相堆積法、プラズマ化学気相堆積法、高密度プラズマ
    化学気相堆積法のいずれかを利用して形成されるもので
    ある請求項1記載の窒化シリコン保護膜のピンホール除
    去方法。
  15. 【請求項15】 上記した化学気相堆積法の反応ガス
    が、SiH4 およびNH3 である請求項14記載の窒化
    シリコン保護膜のピンホール除去方法。
  16. 【請求項16】 上記した反応ガスSiH4 が、その流
    量を約270sccmとするものである請求項15記載
    の窒化シリコン保護膜のピンホール除去方法。
  17. 【請求項17】 上記した反応ガスNH3 が、その流量
    を約80sccmとするものである請求項15記載の窒
    化シリコン保護膜のピンホール除去方法。
  18. 【請求項18】 上記した窒化シリコン膜の形成が、そ
    の工程パワーを約760ワットとするものである請求項
    14記載の窒化シリコン保護膜のピンホール除去方法。
  19. 【請求項19】 上記した窒化シリコン膜の形成が、そ
    の電極ギャップを約650ミルとするものである請求項
    14記載の窒化シリコン保護膜のピンホール除去方法。
  20. 【請求項20】 上記した窒化シリコン膜の形成が、そ
    の工程温度を約200〜400℃とするものである請求
    項14記載の窒化シリコン保護膜のピンホール除去方
    法。
  21. 【請求項21】 上記した導電膜が、アルミニウム金属
    である請求項1記載の窒化シリコン保護膜のピンホール
    除去方法。
  22. 【請求項22】 上記した酸化膜の形成が、更に、前処
    理として熱処理工程を含むものである請求項1記載の窒
    化シリコン保護膜のピンホール除去方法。
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