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JPH04158551A - 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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Publication number
JPH04158551A
JPH04158551A JP28405390A JP28405390A JPH04158551A JP H04158551 A JPH04158551 A JP H04158551A JP 28405390 A JP28405390 A JP 28405390A JP 28405390 A JP28405390 A JP 28405390A JP H04158551 A JPH04158551 A JP H04158551A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon oxide
oxide film
film
silicon nitride
silicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP28405390A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukio Morozumi
幸男 両角
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP28405390A priority Critical patent/JPH04158551A/ja
Publication of JPH04158551A publication Critical patent/JPH04158551A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Formation Of Insulating Films (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】 [産業上の利用分野1 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に積層構造
を持つ保護絶縁膜の形成に関する。
[従来の技術] 従来、LSI等に用いる半導体装置の最終金属配線上の
保護絶縁膜は、物理的損傷、コンタミネーションや水分
の侵入を防ぐ為に、低温で気相成長したプラズマシリコ
ン窒化膜が用いられる。
シリコン窒化膜のストレスダメージを緩和する為、一般
に、その下層には気相成長によるシリコン酸化膜あるい
はそのPSGIII(リンガラス)を敷いた構造が用い
られる。
従来の半導体装置の製造方法は、例えば、第3図に示す
如く半導体素子が作り込まれたシリコン基板11上のフ
ィールド酸化膜や眉間絶縁1I112を介して、厚みが
1.0μm前後のA12合金膜でなる金属配線13上に
、保護絶縁膜としてまず400℃前後の比較的低温で、
SiH<とO8あるいはN富O1もしくはこれにPH,
を導入し熱あるいはプラズマ気相反応によって、厚みが
0.3〜1− Oum程度のシリコン酸化1118もし
くはPSGMiを成長させ、この上にS I H4とN
 HsもしくはこれにN2を導入したプラズマ反応によ
り、厚みが1.0μm程度のシリコン窒化膜16を気相
成長させ、その後パターニングしたフォトレジストをマ
スクに、前記積層膜をドライあるいはウェット方式で選
択エツチングし、外部電極取り出し用のボンディングパ
ッド17を開孔してあり、場合によっては更にモールド
時のストレス緩和の為に、ポリイミド樹脂等を積層する
〔発明が解決しようとする課B] しかしながら従来技術では、LSIの様な半導体装置が
、サブミクロン以下に微細化されてくると金属配線のパ
クーニングはドライエツチング化され、断面形状が急峻
化されると共にアスペクト比(B!j差/スペース)が
大きくなる為、S I H4を用いたシリコン酸化膜1
8やシリコン窒化膜16はカスピングによって付き回り
が悪く、金属配線のスペースにはボイド19が形成され
コンタミネーショントラップとなる上、金属配線の側壁
部や底面部及び凹部コーナーのシリコン窒化It! l
 6が、金属配#!13上に比較して極めて薄くなり、
この領域から水分や汚染が侵入することにより、トラン
ジスタ特性やフィールド反転耐圧の変動及びAI2配線
の腐蝕等に関わる半導体装置の長期信頼性が問題となっ
ていた。
しかるに本発明はかかる問題点を解決するもので、保護
絶縁膜に関わる耐湿性や耐汚染効果を改善し、より微細
化される半導体装置の信頼性の向上と安定供給を目的と
したものである。
〔課題を解決するための手段1 本発明の半導体装置の製造方法は、半導体装置の最終金
属配線上の保護絶縁膜形成に於いて、少なくとも、有機
シランと支燃性ガスをプラズマ気相反応させた第1のシ
リコン酸化膜を形成する工程、有機シランとオゾンガス
を熱気相反応させた第2のシリコン酸化膜を形成する工
程、81層された該シリコン酸化膜の所定膜厚を異方性
エッチバックする工程、プラズマ反応によるシリコン窒
化膜を形成する工程、外部電極取り出し用のボンディン
グパッドを開孔する工程を具備したことを特徴とする。
〔実 施 例] 第1図は、本発明の半導体装置の製造方法の一実施例に
ついて説明する為の概略断面図であり、S1ゲ一トCM
OS−LSIの絶縁保護膜に適用した場合を示している
。シリコン基板11には、P及びNMO5hランジスク
、高抵抗等の半導体素子が形成され、フィールド酸化膜
や眉間絶縁膜12を介して不純物層等からのコンタクト
ホールを開孔し、Cuを約0.5%含んだへ2合金膜を
約0.8μmと、この上にキャップメタルとしてTiN
膜を600人積層スパッタリングしてから、フォトリソ
工程で最小間隔が約0,65μmにパターン形成し、フ
レオン系のガスとC12系のガスで該積層膜をドライエ
ツチングし、はぼ垂直な側面形状を持った金属配線13
を形成した。
次にロードロック付きの平行平板電極を有するチャンバ
ーで、TE01 [Si  (QC,H,)41と0.
を約10torr、380℃のプラズマ気相反応により
約0.5μmの第1のシリコン酸化l1114を成長さ
せた。このシリコン酸化膜14は、均一性も良くち密で
圧縮応力(例えばS1ウエハーに成長したとき凸形に反
る)を持つが、段差側面への成長割合が低い、又成長速
度が大きい上、ロードロツタで減圧時間が短くヒロック
の成長がほとんどない、続いてTE01と02中5%程
度のオゾン(0,)と400℃の90torrの減圧下
で熱反応させ第2のシリコン酸化膜15を0.4μm積
層させた。このシリコン酸化膜15は段差部での付き回
りはほぼ100%で、溝部への埋まり込みも良好である
が、引張り応力を有し、厚くなったり後工程で成膜温度
より高い熱処理がなされるとクラックが入りやすい、T
E01を用いたシリコン酸化11!14.15は、いず
れも従来のS i H4を用いたものと違ってカスピン
グが極めて少ないことが特徴である(第1図−a)、続
いて、SHF、、SF4とAr等によるドライエツチャ
ーを用い0.45μm程度異方性エッチバックし、平坦
部の第2のシリコン酸化膜15は除去し、金属配、11
13のスペースに側壁として残す、このエッチバックの
時、第2のシリコン酸化膜15が全面に残った形にする
と、後工程で形成されるシリコン窒化膜のストレスが大
きく圧縮応力を持つ時、各々にクラックが入ることがあ
る(第1図−b)、続いて約360℃でN2をキャリア
ーとしSiH,とNH,をプラズマ反応させたシリコン
窒化膜16を0.9μm成長させた6次にパクーニング
されたフォトレジストをマスクにして、まずシリコン窒
化膜16はCF4と02の混合ガスで、又第1のシリコ
ン酸化膜14はCF4とCHi=sを含む混合ガスで選
択ドライエツチングし、外部電極取り出し用のボンディ
ングパッド17を開孔した(第1図−C)、この様にし
てなる半導体装置は、金属配線のスペースには保護絶縁
膜のボイドが発生せず、シリコン窒化膜16の付き回り
、平坦性も従来に比べ大幅に改善された。この結果、耐
湿性やコンタミネーションに対する遮薮効果による信頼
性向上が図れた。
この他の実施例として、ポリシリコン等をレーザーで溶
断して収率を上げる冗長回路を持つLSIメモリーの製
造にも適用したが、第2図の如く金属配[113上の前
記実施例と同じ気相成長シリコン酸化膜14.15を所
定量異方性エッチバックしてから、トランジスタ特性等
の安定化の為450°C13%Hz / A r雰囲気
中で30分間シンター処理を行なった後、選択エッチし
ボンディングパッド17を開孔し、電気特性測定並びに
レーザー修復処理をしてから、シリコン窒化膜16を約
1.0μm積層させ、該シリコン窒化膜16を選択ドラ
イエツチングしてボンディングパッド17を再度開孔し
た1以上の様にしてなる半導体装置は、前記実施例と同
様な改善効果が認められ信頼性向上が図れた。尚この中
で修復処理は、屈折率が2.0程度に高くレーザーの通
り難いシリコン窒化膜を掛ける前に行なうのが効率的で
、信頼性も確保され、シリコン窒化膜形成以降に行なう
と半導体素子領域の冗長部をボンディングパッドと同時
に開孔しておく必要があり、ii1?A性上の問題とな
る。尚、第1のシリコン酸化膜の気相成長時の02は、
N、0やO3でも良く、又第2のシリコン酸化膜は減圧
反応によらず常圧に近い反応圧で気相成長したものでも
良く、更に各シリコン酸化膜は気相成長時にPO(CH
,)、やP(CHl)8等を添加したリンガラス膜も適
用出来た。この他、TEOSに賛えて5i(QCH3)
4等の有機シランも応用可能である。
一方に工程途中に於ける気相成長、エツチング処理のプ
ラズマ装置等から発生する電荷ダメージを消去する紫外
線照射処理を各工程間で施しても良く、金属配線形成後
に、ヒロックの発生が問題ないのならシンター処理をし
てからシリコン酸化膜の成長を行なっても良く、更にシ
リコン窒化膜上にモールドストレス緩和の為にポリイミ
ド樹脂等を積層したものにも応用出来る。
又本発明は、MOS−LSIの他に、バイポーラ、DM
O3及びこれらを組み合わせたLSI等や多層配線の半
導体装置にも適用でき、金属配線としてはAI2にSi
、Ti、Pt、Mg等を含むものや、ヒロック、コンタ
クトバリヤーにTi、W、Pt、Mo等の高融点金属や
その窒化物、ケイ化物あるいはこれらの合金を上あるい
は下に積層構造となったものでも良い。
[発明の効果] 以上本発明によれば、最終保護絶縁膜の構成として、特
に気相成長条件を異にしたTEOSからのシリコン酸化
膜を組み合わせプラズマシリコン窒化膜の下地膜とした
積層構造とし、微細化されたMOSLSI等の半導体装
置に於ける保護絶縁膜の付き回り不具合を改善し、耐湿
性、耐汚染効果の向上により、電気特性を含めた長期信
頼性に関わる品質改善効果があり、より微細化された半
導体装置の安定供給を可能にするものである。
【図面の簡単な説明】
第1図−a〜第1図−〇、第2図は本発明による半導体
装置の製造方法の実施例を示す概略断面図である。 第3図は、従来の半導体装置の製造方法に係わる概略断
面図である。 11・・・シリコン基板 12・・・層間絶縁膜 13・・・金属配線 14・・・第1のシリコン酸化膜 15・・・第2のシリコン酸化膜 16・・・シリコン窒化膜 17・・・ポンプイングツ\・ンド 18・・・シリコン酸化膜 19・・・ボイド 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体装置の最終金属配線上の保護絶縁膜形成に於いて
    、少なくとも、有機シランと支燃性ガスをプラズマ気相
    反応させた第1のシリコン酸化膜を形成する工程、有機
    シランとオゾンガスを熱気相反応させた第2のシリコン
    酸化膜を形成する工程、積層された該シリコン酸化膜の
    所定膜厚を異方性エッチバックする工程、プラズマ反応
    によるシリコン窒化膜を形成する工程、外部電極取り出
    し用のボンディングパッドを開孔する工程を具備したこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP28405390A 1990-10-22 1990-10-22 半導体装置の製造方法 Pending JPH04158551A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5888909A (en) * 1996-07-19 1999-03-30 Sony Corporation Method of forming interlayer film
JP2008244056A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Mitsubishi Electric Corp 炭化珪素半導体装置の製造方法

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