JPS6130054A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS6130054A
JPS6130054A JP15054184A JP15054184A JPS6130054A JP S6130054 A JPS6130054 A JP S6130054A JP 15054184 A JP15054184 A JP 15054184A JP 15054184 A JP15054184 A JP 15054184A JP S6130054 A JPS6130054 A JP S6130054A
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psg
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Toshio Kurahashi
倉橋 敏男
Fumio Yanagihara
柳原 文男
Makoto Serigano
芹ケ野 誠
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics

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  • Power Engineering (AREA)
  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (1)発明の技術分野 本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
特に、多層金属配線を形成する方法の改良に関する。
(2)技術の背景と従来技術の問題点 半導体装置は集積度の向上にともない金属特にアルミニ
ウム配線が多層に形成される場合が多くなっているが、
層間絶縁膜の形成工・程にCVD法等400〜450℃
程度の高温工程が使用される場合が多い関係上、下記す
る問題が避は難い。
(イ)二酸化シ゛リコン層、P2O層等の層間絶縁層を
形成する目的をもってなすCVD法等の実行に先立って
なされる400〜450℃程度の予熱工程期間中に、下
層を構成するアルミニウム層に突起(いわゆるヒルロッ
ク)が発生し、この突起が層間絶縁膜の厚さに不均一を
発生させ、層間短絡の原因となる。
(ロ)下層を構成するアルミニウム層が400〜450
℃程度の温度においてかなり膨張した状態でその上に層
間絶縁膜が形成されるので、常温に戻りアルミニウム層
が収縮した場合層間絶縁膜中にストレスが発生して層間
絶縁層にクラックが発生する原因となる。
(ハ)上記と同様の理由によりアルミニウム配線の破損
・断線の原因となる。
この欠点は、ガラスパッケージをもって半導体装置を保
護する場合等480℃程度の高温工程を半導体装置の形
成後にアプライすることを必要とする場合等においては
、極めて顕著となり、看過し難い重大な欠点となる。
(3)発明の目的 本発明の目的は、この欠点を解消することにあり、居間
短絡や下層金属配線が断線する可能性が少なく、特に、
多層配線形成後に高温工程を受ける場合でも層間短絡や
下層金属配線が断線する可能性が少ない半導体装置の製
造方法を提供することにある。
(4)発明の構成 本出願は二つの独立した発明を含み、その第1の発明の
構成は、多層配線を有する半導体装置の製造方法におい
て、金属配線を形成し、その後の工程において予定され
ている最高温度のおよそ展に約10℃を加えた温度にお
いて絶縁物層を形成する工程の組を少なくとも1組実行
することを特徴とする半導体装置の製造方法にある。
上記の欠点は、半導体装置がその中に置かれる温度には
、 (イ)層間絶縁膜の形成される温度(A)と、(ロ)多
層配線形成後に半導体装置が受ける最高温度(B)と、 (ハ)室温(C)との3種類があり、 一方、層間絶縁膜は温度(A)において形成されるので
あるから、熱膨張に起因して金属配線と層間絶縁膜との
間に発生するストレスとその方向とは、温度(A)が、
通常のCVD法の最適成長温度400〜450℃である
場合、温度(C)においては負方向に大となり、最高温
度(B)においては正方向に小となると言う原因にもと
づいて金属配線が損傷を受けるものであるから、この原
因を排除するため、温度(A)を、最高温度(B)のお
よそ局に室温(C)のおよそ局である約10℃を加えた
温度例えば250℃(480°/2+20°/2)程度
に選択して、熱膨張に起因して金属配線と居間絶縁膜と
の間に発生するストレスとその方向を、温度(C)にお
いては負方向に中程度とし、最高温度(B)においては
正方向に中程度とし、金屑配線にもまた、eM給縁辰に
も損傷を与える可能性を最も少なくしたものである。ち
なみに、もし、温度(A)を例えば100℃程度と極め
て低くすれば、金属配線と層間絶縁膜との間に発生する
ストレスとその方向は、温度(C)においては負方向に
小となるが、温度(B)においては正方向に大となり層
間絶縁膜が損傷を受けることとなるので、やはり不具合
である。
本発明の構成に係る温度において層間絶縁膜を形成する
ことは、プラズマCVD法またはスパッタ法を使用すれ
ば可能である。また、この絶縁物の種類には大きな自由
度が許され、PSG、SiN、SiO,、等が使用可能
である。また、スパッタ法を使用する場合はTiN等で
あってもよい。
たぐ、これらのプラズマCVD法等をもって形成した二
酸化シリコン膜はその膜質が必ずしもすぐれているとは
云い得ないので、まづ、これらの低温成長法を使用して
、ストレスの点からは最も望ましい特性の絶縁物層を形
成した後、通常のCVD法を使用して、ざらに膜質のす
ぐれた絶縁物膜を形成し、この二重層をもって層間絶縁
膜とすれば、ストレスの点からも膜質の点からもすぐれ
ており、居間短絡や下層金属配線断線のおそれがより少
ない多層配線を製造することができる。
本出願に含まれる第2の発明の構成は、多層配線を有す
る半導体装置の製造方法において、金属配線を形成し、
その後の工程において予定されている最高温度のおよそ
1/2程度の温度において第1の絶縁物層を形成し、熱
処理をなし、前記第1の絶縁物層を除去し、他の温度に
おいて第2の絶縁物層を形成する工程の組を少なくとも
1組実行することを特徴とする半導体装置の製造方法に
ある。
上記第1の発明に係る半導体装置の製造方法、において
は、居間絶縁膜を比較的低温をもって形成するため、プ
ラズマCVD法またはスパッタ法を使用せざるを得ない
ので、ストレスの問題は解決されるが、層間絶縁膜の膜
質が必ずしも満足すべきものではないという欠点が残る
。この第2の発明は、この欠点を解消するものであり、
第1の発明の場合と同様、熱膨張に起因するストレスの
点からは最も望ましい状態となる温度で居間絶縁膜を一
旦形成し、この望ましいストレス状態を保持させる目的
をもって、上記の層間絶縁膜が形成されている状態で熱
処理を実行して金属配線を構成する金属を合金化してそ
の金属グレインを再配列させてストレス状態を固定させ
た後上記の居間絶縁膜(膜質が必ずしも良好と、は云い
難い絶縁層)を除去し、最も良好な膜質が得られる温度
を自由に選択して、再び層間絶縁膜を形成し、熱膨張に
起因するストレスの点からも膜質の点からも最も望まし
い状態の多層配線を実現するものである。
当初に形成されるが後の工程において除去される居間絶
縁膜としては、第1の発明の場合と同様、プラズマCV
D法をもって形成されるPSG。
SiN、SiO2等やスパッタ法をもって形成されるP
SG、SiN、SiO、TiN等が使用可能である。後
の工程において形成される層間絶縁膜は通常のCVD法
を使用してなすPSG。
S iN 、 S t 02等がよい、なお、金属電極
台配線を合金化する熱処理温度は金属の種類に依存する
が、アルミニウムの場合400〜500℃程度であり、
熱処理時間は15分程度または若干それより長いことが
望ましい。
(5)発明の実施例 以下、図面を参照しつ覧、本出願に含まれる第1と第2
の発明の実施例に係る半導体装置の製造方法の層間絶縁
膜形成工程についてさらに説明する。
lの  の 第1図参照 図において、1はその中に素子が形成されているシリコ
ン単結晶層であり、2は二酸化シリコンよりなるフィー
ルド絶縁膜であり、3はアルミニウム電極・配線であり
、アルミニウムを 5.000A程度の厚さに蒸着した
後、フォトリソグラフィー法を使用してパターニングし
て形成する。
250℃程度の温度において、フォスフインとモノシラ
ンと酸化窒素との混合ガスを使用し、基板側を接地し対
向電極側に正バイアス電圧を印加してラジオ周波数を印
加してなすプラズマCVD法を使用してPSG膜4を5
00A程度の厚さに形成する。
つCいて、 400〜450℃の温度範囲において、フ
ォスフインとシランと酸素との混合ガスを使用してなす
プラズマCVD法をもって他のPSGSbF3,500
A程度の厚さに形成する。
所望により、アルミニウム電極φ配線3、PSG膜4、
他のPSGSbF3組を重ねて形成する。
以上の工程を使用して製造した多層配線においては、 (イ)アルミニウム電極拳配線3とPSGS2O2間の
ストレス状態が最も望ましい状態に保持されており、す
なわち、アルミニウム電極・配線3とPSGS2O2間
のストレス状態が、室温においては負方向に中程度、最
高温度においては正方向に中程度となるように保持され
ており、(ロ)PSGS2O2質は必ずしもすぐれてい
るとは云えないが、この膜質の問題は良好な膜質の他の
PSG膜4をもって十分カバーされており1本発明の目
的を満たす層間絶縁膜とされている。
なお、上記の実施例にあっては、PSG膜が2枚使用さ
れているが、これを1枚のみとし、つまり、PSGS2
O2としてこの厚さを1IL11程度に厚くしてもさし
つかえない、たぐ、再々述べているとおり 250℃程
度の低温においてなすプラズマCVD法をもって形成し
たPSG膜3の膜質はいささか劣るので、信頼性の点で
いく゛らか劣ることはやむを得ない。
2の  の 第2図参照 図において、lはその中に素子が形成されているシリコ
ン単結晶層であり、2は二酸化シリコンよりなるフィー
ルド絶縁膜であり、3はアルミニウム電極・配線であり
、アルミニウムを5,0OOA程度の厚さに蒸着した後
、フォトリソグラフィー法を使用してバターニングして
形成する。
250℃程度の温度において、フォスフインとモノシラ
ンと酸化窒素との混合ガスを使用し、基板側を接地し対
向電極側に正バイアス電圧を印加してラジオ周波数を印
加してなすプラズマCVD法を使用してPSG膜4を5
00λ程度の厚さに形成する。
400〜500℃の温度をもって15分程度または若干
それより長時間熱処理を実行する6表面がPSGである
から、ガスは選ばない、酸化性ガスでも全くさしつかえ
ない。
この工程において、アルミニウム電極・配線3は合金化
されて原子の再配列がなされ、上記の望ましいストレス
状態が固定されてアルミニウム電極・配線3°に転換さ
れる。
第3図参照 上記のPSG膜4を除去する。この工程は、四フッ化メ
タンと酸素との混合ガスを反応ガスとするプラズマエツ
チング法を使用して容易に可能である。
つCいて、 400〜450℃の温j[囲において、フ
ォスフインとシランと酸素との混合ガスを使用してなす
プラズマCVD法をもって第2のPSG膜6を1ト■程
度の厚さに形成する。
所望により、上記の工程を複数回繰り返しアルミニウム
電極・配線3°と第2のPSG膜6との組を所望の数形
成する。゛ 以上の工程を使用して製造した多層配線においては、 (イ)アルミニウム電極−配線3°と第2のPSG膜6
との間のストレス状態が最も望ましい状態に保持されて
おり、すなわち、アルミニウム電極・配線3°と第2の
PSG膜6との間のストレス状態が室温においては負方
向に中程度、最高温度においては正方向に中程度となる
ように保持されており。
(ロ)良好な膜質の第2のPSG膜6をもって絶縁が確
実に保持され本発明の目的を満たす層間絶縁膜とされて
いる。
(7)発明の詳細 な説明せるとおり、本発明によれば居間短絡や下層金属
配線が断線する可能性が少なく、特に、多層配線形成後
に高温工程を受ける場合でも居間短絡や下層金属配線が
断線する可能性が少ない半導体装置の製造方法を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は第1の発明の詳細な説明する基板断面
図であり、第3図は第2の発明の詳細な説明する基板断
面図である。 l・会舎シリコン単結晶層、  2・・・フィールド絶
縁膜、 3拳・・アルミニウム電極・配線、 3° ・
・・合金化されたアルミニウム電極参配線、 4・・・
絶縁物層(PSG膜)。 51魯他の絶縁物層(他のPSG膜)、6e・・第2の
絶縁物層(第2のPSG膜)。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)多層配線を有する半導体装置の製造方法において
    、金属配線を形成し、その後の工程において予定されて
    いる最高温度のおよそ1/2に約10℃を加えた温度に
    おいて絶縁物層を形成する工程の組を少なくとも1組実
    行することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)前記最高温度の1/2に10℃を加えた温度にお
    いて絶縁物層を形成した後、他の温度において他の絶縁
    物層を形成する工程の付加されてなる、特許請求の範囲
    第1項記載の半導体装置の製造方法。
  3. (3)多層配線を有する半導体装置の製造方法において
    、金属配線を形成し、その後の工程において予定されて
    いる最高温度のおよそ1/2程度の温度において第1の
    絶縁物層を形成し、熱処理をなし、前記第1の絶縁物層
    を除去し、他の温度において第2の絶縁物層を形成する
    工程の組を少なくとも1組実行することを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
JP59150541A 1984-07-20 1984-07-20 半導体装置の製造方法 Expired - Lifetime JPH0622234B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4920077A (en) * 1987-10-09 1990-04-24 Sgs-Thomson Microelectronics S.R.L. Method of manufacturing monolythic integrated circuits

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS555855A (en) * 1978-06-29 1980-01-17 Ricoh Co Ltd Ink jet type multihead
JPS58131768A (ja) * 1982-01-29 1983-08-05 Toshiba Corp 半導体装置

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