JPH01185926A - 窒化シリコン膜の製造方法 - Google Patents
窒化シリコン膜の製造方法Info
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Landscapes
- Formation Of Insulating Films (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。
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〕
本発明は、半導体集積回路の保護膜や、居間絶縁膜等と
してプラズマＣＶＤ法によって形成する窒化シリコン膜
の製造方法、特に膜質の改良に関する。
してプラズマＣＶＤ法によって形成する窒化シリコン膜
の製造方法、特に膜質の改良に関する。
従来、半導体集積回路の導電膜配線後の保護膜や居間絶
縁膜として、プラズマＣＶＤ法によって形成した窒化シ
リコン膜が広く用いられている。
縁膜として、プラズマＣＶＤ法によって形成した窒化シ
リコン膜が広く用いられている。
このプラズマＣＶＤ法では、シラン（ＳｉＨＪ）、アン
モニア（ＮＨ３）、窒素（Ｎ２）の低温プラズマ中で活
性化されたイオンやラジカルの反応性を利用して窒化シ
リコン膜（Ｓ ｉ ｘＮｙＨｚ）の薄膜が形成されてい
る。
モニア（ＮＨ３）、窒素（Ｎ２）の低温プラズマ中で活
性化されたイオンやラジカルの反応性を利用して窒化シ
リコン膜（Ｓ ｉ ｘＮｙＨｚ）の薄膜が形成されてい
る。
この窒化シリコン膜の特性は、主に反応ガスの温度、圧
力、流量、比率によって制御されるが、通常の量産装置
では各膜成長装置毎に窒化シリコン膜の屈折率が略一定
になるように反応条件を決定している。
力、流量、比率によって制御されるが、通常の量産装置
では各膜成長装置毎に窒化シリコン膜の屈折率が略一定
になるように反応条件を決定している。
上記のような従来のプラズマＣＶＤ法による窒化シリコ
ン膜の製造方法で形成した窒化シリコン膜を、アルミニ
ウム配線の保護膜として使用した場合、窒化シリコン膜
の成長装置によってアルミニウム配線の配線寿命が異な
ることが判明している。このことは、膜成長装置ごとに
プラズマＣＶＤ法による窒化シリコン膜中の組成が変っ
ているこｋに起因していると考えられ、窒化シリコン膜
中の組成を制御することによってアルミニウム配線の寿
命を長くすることが可能であることを示唆するものであ
る。
ン膜の製造方法で形成した窒化シリコン膜を、アルミニ
ウム配線の保護膜として使用した場合、窒化シリコン膜
の成長装置によってアルミニウム配線の配線寿命が異な
ることが判明している。このことは、膜成長装置ごとに
プラズマＣＶＤ法による窒化シリコン膜中の組成が変っ
ているこｋに起因していると考えられ、窒化シリコン膜
中の組成を制御することによってアルミニウム配線の寿
命を長くすることが可能であることを示唆するものであ
る。
本発明の目的は上記の問題に鑑み、プラズマＣＶＤ法に
よる窒化シリコン膜の製造方法で形成した窒化シリコン
膜をアルミニウム配線の保護膜として使用した場合に、
窒化シリコン膜中の組成を制御してアルミニウム配線の
配線寿命を長くさせることが可能な窒化シリコン膜の製
造方法を提供することにある。
よる窒化シリコン膜の製造方法で形成した窒化シリコン
膜をアルミニウム配線の保護膜として使用した場合に、
窒化シリコン膜中の組成を制御してアルミニウム配線の
配線寿命を長くさせることが可能な窒化シリコン膜の製
造方法を提供することにある。
本発明は、次に作用の項に述べるような実験結果にもと
づき、問題点を解決するために、プラズマＣＶＤ法によ
る窒化シリコン膜の製造方法において、前記窒化シリコ
ン膜中のシリコンと水素の結合密度と、窒素と水素の結
合密度の比を５以下にしたものである。
づき、問題点を解決するために、プラズマＣＶＤ法によ
る窒化シリコン膜の製造方法において、前記窒化シリコ
ン膜中のシリコンと水素の結合密度と、窒素と水素の結
合密度の比を５以下にしたものである。
本発明の発明者は、窒素と水素の結合密度との比が配線
寿命に相関関係にあることをつきとめ、特にその比が５
以上の場合に配線寿命が非常に悪くなっていることを確
かめた。第１図に示したデータは、所定の電流密度の電
流を流１゜た場合のアルミニウム配線の配線寿命（５０
％断線時間）と、シリコンと水素の結合密度と、窒素と
水素の結合密度との比の相関関係を示すデータである０
図において、シリコンと水素の結合密度と、窒素と水素
の結合密度は、膜の赤外線吸収スペクトルで〜２１６０
ｃｍ１、〜３３３０ ｃ ｍ＝にビークを持つ振動スペ
クトルの強度によって計算したものである。
寿命に相関関係にあることをつきとめ、特にその比が５
以上の場合に配線寿命が非常に悪くなっていることを確
かめた。第１図に示したデータは、所定の電流密度の電
流を流１゜た場合のアルミニウム配線の配線寿命（５０
％断線時間）と、シリコンと水素の結合密度と、窒素と
水素の結合密度との比の相関関係を示すデータである０
図において、シリコンと水素の結合密度と、窒素と水素
の結合密度は、膜の赤外線吸収スペクトルで〜２１６０
ｃｍ１、〜３３３０ ｃ ｍ＝にビークを持つ振動スペ
クトルの強度によって計算したものである。
図からも明らかなように、シリコンと水素の結合密度と
、窒素と水素の結合密度との比が５を越える配線寿命が
急速に悪くなっていることがわかる。このことから、プ
ラズマＣＶＤ法によって形成された窒化シリコン膜では
、各装置毎に膜の屈折率をほぼ一定になるように反応条
件が決定されているので、膜の組成が装置毎に必ずしも
一定にならず、アルミニウム配線の保護膜として用いた
場合アルミニウムの配線寿命に悪影響を及ぼすというこ
とが明らかである。
、窒素と水素の結合密度との比が５を越える配線寿命が
急速に悪くなっていることがわかる。このことから、プ
ラズマＣＶＤ法によって形成された窒化シリコン膜では
、各装置毎に膜の屈折率をほぼ一定になるように反応条
件が決定されているので、膜の組成が装置毎に必ずしも
一定にならず、アルミニウム配線の保護膜として用いた
場合アルミニウムの配線寿命に悪影響を及ぼすというこ
とが明らかである。
したがって従来のように窒化シリコン膜の屈折率を一定
になるように各反応ガスの成分を定めることでなくシリ
コンと水素の結合速度と窒素と水素の結合速度との比を
制御することで良好な結果を得ることができる。
になるように各反応ガスの成分を定めることでなくシリ
コンと水素の結合速度と窒素と水素の結合速度との比を
制御することで良好な結果を得ることができる。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第２図は本発明のプラズマＣＶＤ法による窒化シリコン
膜の製造方法によって一層のアルミニウム配線の保護膜
として窒化シリコン膜を用いた場合の第１実施例の断面
図である。
膜の製造方法によって一層のアルミニウム配線の保護膜
として窒化シリコン膜を用いた場合の第１実施例の断面
図である。
図において、１１はシリコン基板で、このシリコン基板
ｌｌ上に熱酸化によって酸化シリコン膜１２が形成され
ている。また、酸化シリコン膜ｌｚ上には、スパッタリ
ング等によってアルミニウム膜が被着してあり、ホトレ
ジスト工程を経て、アルミニウム配線１３が形成しであ
る。そして、このアルミニウム配線１３上にプラズマＣ
ＶＤ法によって窒化シリコン膜１４が形成しである。こ
のときに、シラン（ＳｉＨ４）、アンモニア（Ｎ）（３
） 、窒素（Ｎ２）の３種類の反応ガスの温度、圧力、
流量等を調整し、形成される窒化シリコン膜１４の組成
が（シリコンと水素の結合密度）：（窒素と水素の結合
密度）≦５となるようにしである。
ｌｌ上に熱酸化によって酸化シリコン膜１２が形成され
ている。また、酸化シリコン膜ｌｚ上には、スパッタリ
ング等によってアルミニウム膜が被着してあり、ホトレ
ジスト工程を経て、アルミニウム配線１３が形成しであ
る。そして、このアルミニウム配線１３上にプラズマＣ
ＶＤ法によって窒化シリコン膜１４が形成しである。こ
のときに、シラン（ＳｉＨ４）、アンモニア（Ｎ）（３
） 、窒素（Ｎ２）の３種類の反応ガスの温度、圧力、
流量等を調整し、形成される窒化シリコン膜１４の組成
が（シリコンと水素の結合密度）：（窒素と水素の結合
密度）≦５となるようにしである。
また、第３図は本発明のプラズマＣＶＤ法による窒化シ
リコン膜の製造方法によって二層のアルミニウム配線の
例で、居間絶縁膜と保護膜としてプラズマＣＶＤ法によ
って形成した窒化シリコン膜を用いた場合の第２実施例
の断面図である。
リコン膜の製造方法によって二層のアルミニウム配線の
例で、居間絶縁膜と保護膜としてプラズマＣＶＤ法によ
って形成した窒化シリコン膜を用いた場合の第２実施例
の断面図である。
第１実施例と同様に、シリコン基板１１上に熱酸化によ
って酸化シリコン膜１２が形成されている。そして、酸
化シリコン膜１２上には、スパッタリング等によってア
ルミニウム膜が被着して、ホトレジスト工程を経て、第
１アルミニウム配線２１が形成しである。そして、この
第１アルミニウム配線２１上にプラズマＣＶＤ法によっ
て第１窒化シリコン＄２２が形成しである９この第１窒
化シリコン８２２が平坦になるように、シリカフィルム
等の有機シリコン化合物２３を塗布、熱処理を行い再び
、プラズマＣＶＤ法によって第２窒化シリコン膜２４を
形成して層間絶縁膜としている。この際、第２窒化シリ
コン膜２４の組成が（シリコンと水素の結合密度）＝（
窒素と水素の結合密度）≦５となるようにしである。
って酸化シリコン膜１２が形成されている。そして、酸
化シリコン膜１２上には、スパッタリング等によってア
ルミニウム膜が被着して、ホトレジスト工程を経て、第
１アルミニウム配線２１が形成しである。そして、この
第１アルミニウム配線２１上にプラズマＣＶＤ法によっ
て第１窒化シリコン＄２２が形成しである９この第１窒
化シリコン８２２が平坦になるように、シリカフィルム
等の有機シリコン化合物２３を塗布、熱処理を行い再び
、プラズマＣＶＤ法によって第２窒化シリコン膜２４を
形成して層間絶縁膜としている。この際、第２窒化シリ
コン膜２４の組成が（シリコンと水素の結合密度）＝（
窒素と水素の結合密度）≦５となるようにしである。
さらに、居間絶縁膜である第２窒化シリコン膜２４に第
１アルミニウム配線２１と第２アルミニウム配線２５（
後記する）を導通させるためのスルーホール（図示せず
）を開孔した後に、第２窒化シリコン膜２４上に、スパ
ッタリング等によってアルミニウム膜を被着し、ホトレ
ジスト工程を経て、第２アルミニウム配線２５を形成し
ている。そして、この第２アルミニウム配線２５上に保
護膜となる第３窒化シリコン膜２６がプラズマＣＶＤ法
によって形成しである。この際も、第３窒化シリコン膜
２６の組成が（シリコンと水素の結合密度）＝（窒素と
水素の結合密度）≦５となるようにしである。
１アルミニウム配線２１と第２アルミニウム配線２５（
後記する）を導通させるためのスルーホール（図示せず
）を開孔した後に、第２窒化シリコン膜２４上に、スパ
ッタリング等によってアルミニウム膜を被着し、ホトレ
ジスト工程を経て、第２アルミニウム配線２５を形成し
ている。そして、この第２アルミニウム配線２５上に保
護膜となる第３窒化シリコン膜２６がプラズマＣＶＤ法
によって形成しである。この際も、第３窒化シリコン膜
２６の組成が（シリコンと水素の結合密度）＝（窒素と
水素の結合密度）≦５となるようにしである。
以上説明したように、本発明のプラズマＣＶＤ法による
窒化シリコン膜の製造方法は、窒化シリコン膜中のシリ
コンと水素の結合密度と、窒素と水素の結合密度の比を
５以下に制御しであるので、窒化シリコン膜をアルミニ
ウム配線の保護膜として使用した場合に、アルミニウム
配線の配線寿命が長くなるという優れた効果がある。
窒化シリコン膜の製造方法は、窒化シリコン膜中のシリ
コンと水素の結合密度と、窒素と水素の結合密度の比を
５以下に制御しであるので、窒化シリコン膜をアルミニ
ウム配線の保護膜として使用した場合に、アルミニウム
配線の配線寿命が長くなるという優れた効果がある。
第１図はアルミニウム配線の配線寿命（５０％断線時間
）と、シリコンと水素の結合密度と、窒素と水素の結合
密度との比の相関関係を示すデータグラフ、第２図は本
発明のプラズマＣＶＤ法による窒化シリコン膜の製造方
法によって一層のアルミニウム配線の保護膜として窒化
シリコン膜を用いた場合の第１実施例の断面図、第３図
は本発明のプラズマＣＶＤ法による窒化シリコン膜の製
造方法によって二層のアルミニウム配線の例で、層間絶
縁膜と保護膜としてプラズマＣＶＤ法によって形成した
窒化シリコン膜を用いた場合の第２実施例の断面図であ
る。 １４・・・窒化シリコン膜、 ２２・・・第１窒化シリコン膜、 ２４・・・第２窒化シリコン膜、 ２６・・・第３窒化シリコン膜。 特許出願人 日本電気株式会社 代理人 弁理士 内 原 晋第２図 ＋ａ） ＋ｂｌ 牙３図 ＋２）
）と、シリコンと水素の結合密度と、窒素と水素の結合
密度との比の相関関係を示すデータグラフ、第２図は本
発明のプラズマＣＶＤ法による窒化シリコン膜の製造方
法によって一層のアルミニウム配線の保護膜として窒化
シリコン膜を用いた場合の第１実施例の断面図、第３図
は本発明のプラズマＣＶＤ法による窒化シリコン膜の製
造方法によって二層のアルミニウム配線の例で、層間絶
縁膜と保護膜としてプラズマＣＶＤ法によって形成した
窒化シリコン膜を用いた場合の第２実施例の断面図であ
る。 １４・・・窒化シリコン膜、 ２２・・・第１窒化シリコン膜、 ２４・・・第２窒化シリコン膜、 ２６・・・第３窒化シリコン膜。 特許出願人 日本電気株式会社 代理人 弁理士 内 原 晋第２図 ＋ａ） ＋ｂｌ 牙３図 ＋２）
Claims (1)
- プラズマＣＶＤ法による窒化シリコン膜の製造方法に
おいて、前記窒化シリコン膜中のシリコンと水素の結合
密度と、窒素と水素の結合密度との比を５以下にしたこ
とを特徴とするプラズマＣＶＤ法による窒化シリコン膜
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1111088A JPH01185926A (ja) | 1988-01-20 | 1988-01-20 | 窒化シリコン膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1111088A JPH01185926A (ja) | 1988-01-20 | 1988-01-20 | 窒化シリコン膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01185926A true JPH01185926A (ja) | 1989-07-25 |
Family
ID=11768869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1111088A Pending JPH01185926A (ja) | 1988-01-20 | 1988-01-20 | 窒化シリコン膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01185926A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5877095A (en) * | 1994-09-30 | 1999-03-02 | Nippondenso Co., Ltd. | Method of fabricating a semiconductor device having a silicon nitride film made of silane, ammonia and nitrogen |
| WO2006071576A1 (en) * | 2004-12-27 | 2006-07-06 | Northrop Grumman Corporation | Low charging dielectric for capacitive mems devices and method of making the same |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5996736A (ja) * | 1982-11-26 | 1984-06-04 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| JPS62204575A (ja) * | 1986-03-05 | 1987-09-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜半導体装置およびその製造方法 |
-
1988
- 1988-01-20 JP JP1111088A patent/JPH01185926A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5996736A (ja) * | 1982-11-26 | 1984-06-04 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| JPS62204575A (ja) * | 1986-03-05 | 1987-09-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜半導体装置およびその製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5877095A (en) * | 1994-09-30 | 1999-03-02 | Nippondenso Co., Ltd. | Method of fabricating a semiconductor device having a silicon nitride film made of silane, ammonia and nitrogen |
| WO2006071576A1 (en) * | 2004-12-27 | 2006-07-06 | Northrop Grumman Corporation | Low charging dielectric for capacitive mems devices and method of making the same |
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