JPH04106957A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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］ 本発明は、多層配線及び微細な配線を有する半導体装置
に関し、詳しくは、その表面保護膜（パシベーション膜
）の形成方法に関する。

［従来の技術］ 近年、半導体装置の集積度の向上を図るため、素子寸法
の縮小と共に、配線の多層化が重要になってきた。ゲー
トアレー、スタンダードセルは勿論、最近ではメモリー
においても、２〜３層のアルミニウム配線が用いられる
ようになってきた。

しかし、微細な配線の多層化により、半導体装置の信頼
性に関しては、問題がおきるようになった。

特（二手導体装置の表面形状や構造に影響を受けやすい
表面保護膜には、ピンホールやマイクロクラックが起り
、プラス・ティックパッケージに封止された時、耐湿性
などの問題が現われやすい。

第４図及び第５図に半導体装置の一部構造断面図を用い
、従来から実施されている半導体表面保護膜について説
明する。

第４図に示すように、単結晶シリコン基板４１の主面に
リンガラス膜４２が堆積され、この上にアルミニウム合
金からなる配線層４３が形成されている。

本図では、単結晶シリコン基板４１内に形成されている
素子は省略し、アルミニウム合金による配線部のみにつ
いて記している。

さらに表面には、表面保護膜として窒化Ｍ４４が形成さ
れ、水分及び汚れ等による外部からの素子への影響が防
止される。

このような従来方法では次の様な問題点がある。すなわ
ち、アルミニウム合金の配線の幅が細く、かつ配線間隔
が小さくなると、表面保護膜としての窒化膜が配線の側
面に均一に形成されず、配線間が溝状になる。そして、
アルミニウム合金の配線の側壁の膜厚が極めて薄くなり
、マイクロクラックやピンホールが発生し、素子の耐湿
及び耐汚れ性低下の原因となる。

表面保護膜である窒化膜のステップカバーレージは、配
線の多層化により半導体装置の表面の凹凸が大きくなる
と、より一層悪（なり、表面保護膜としての効果は小さ
くなる。

第５図に示すように、単結晶シリコン基板５１の主表面
にリンガラス膜５２が堆積され、この上に、アルミニウ
ム合金からなる第一の配線層５３が形成されている。さ
らに、その上に眉間絶縁膜、５４が形成され、その上に
、アルミニウム合金からなる第二の配線層５５が形成さ
れる。そして、最上層には表面保護膜として窒化Ｍ５６
が形成されている。

このような表面構造では、前例と同様に表面保護ｎ莫の
ステップカバレージは悪く、ピンホールも発生しやすく
、素子の耐湿性及び耐汚染に対して大きな影響がある。

以上のように、従来の方法では表面保護膜の効果が不充
分であり、高密度の微細配線や、多層配線には、半導体
装置の信頼性上問題がある。

［発明が解決しようとする課題１ 従来の方法による表面保護膜では、複雑な表面形状に対
し、ステップカバレージが悪いため、ピンホールやマイ
クロクラックが発生しやすく、耐湿性及び耐汚染に対し
て、信頼性上大きな問題となる。特に、配線の多層化、
配線の微細化により、この問題は一層顕著である。

したがって、ピンホールやマイクロクラックを減少し、
耐湿性及び耐汚染性が良く、外からの影響を受けにくい
半導体装置の表面保護膜が要求される。

［課題を解決するための手段］ （１）本発明の第一の方法は、アルミニウム合金の配線
に直接、気相成長酸化膜を堆積し、その堆積した気相成
長酸化膜を異方性プラズマエッチング法によって、エッ
チバックを行なった後、窒化膜を形成する方法。

（２）本発明の第二の方法は、窒化膜を形成する前まで
第一の方法と同しで、エッチバックを行なった後、第二
の気相成長膜を形成した後、窒化膜を形成する方法。

（３）本発明の他の方法は、エッチバックの一後、ＳＯ
Ｇ膜を形成した後、窒化膜を形成する方法がある。

［実　施　例〕 第１図（ａ）〜第１図（Ｃ）、第２図（ａ）　−第２図
（Ｃ）、第３図（ａ）〜第３図（ｃ）に半導体装置の工
程毎の断面略図を示し、以下に本発明の詳細な説明する
。

第１図（ａ）に示すように、単結晶シリコン基板１１の
主面にリンガラス膜１２を堆積し、この上にアルミニウ
ム合金からなる配線層１３を形成した後、層間絶縁膜１
４をＣＶＤ法により形成する。

第１図（ｂ）に示すように、異方性プラズマエツチング
法によって、層間絶縁膜１４を途中までエツチング除去
する。

第１図（Ｃ）に示すよう：二その上にプラズマＣＶ　Ｄ
法により、表面保護膜として窒化！１５を升三成する。

本発明の方法によれば、深い溝を持ち、オーバーハング
気味に形成された層間絶縁膜を、異方性プラズマエツチ
ング法でエッチバックすると、凸部が速くエツチングさ
れ、深い溝もなくなり、オーバーハング部もなくなる。

配線のサイドになだらかなサイドウオールが形成される
。その上に、表面保護膜として窒化膜を形成すると、段
差がなだらかになっているため、段差部でも充分、厚く
形成される。そのため、溝の隅での窒化膜へのピンホー
ルやマイクロクラックが入りにくくなる。

第２の方法は、第２図（ａ）に示すように、単結晶シリ
コン基板２１の主面にリンガラス膜２２を堆積し、この
上にアルミニウム合金からなる配線層２３を形成した後
、第一の層間絶縁ｌｌ１２４をＣ〜′Ｄ法により形成す
る。第２図（ｂ）に示すように、異方性プラズマエツチ
ング法によって、第一の層間絶縁膜２４を途中までエツ
チング除去する。

第２図（Ｃ）に示すように、その上に第二の層間絶縁膜
２５を形成した後、プラズマＣＶＤ法により表面保護膜
としての窒化膜２６を形成する。

第二の層間絶縁膜２５を形成するのは、第一の層間絶縁
膜２４でなだらかになった凹凸をさらになだらかにする
ためである。

第３の方法は、第３図（ａ）に示すように、単結晶シリ
コン基板３１の主面にリンガラス膜３２を堆積し、この
上にアルミニウム合金からなる配線層３３を形成した後
、層間絶縁膜３４をＣＶＤ法によって形成する。第３図
（ｂ）に示すように、異方性プラズマエツチング法によ
って、層間絶縁膜３４を途中までエツチング除去する。

第３図（Ｃ）に示すように、その上にＳＯＧ膜３５をス
ピン塗布、焼成した後、プラズマＣＶＤ法により、表面
保護膜として窒化膜３６を形成する。

５ＯＧ１３５を用いるのは、眉間絶縁１１ｉ３４でなだ
らかになった溝をさらにうめて、凹凸をさらに少なくす
るためである。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、微細化された配線及び
本発明の例では示さなかったが、多層配線構造によって
生じた凹凸形状を滑らかな表面形状とする事及び多層構
造の表面保護膜とする事により、窒化膜が極端に薄くな
る所もなく、ピンホールやマイクロクラックなどの発生
を防止し、耐湿性及び耐汚染性を向上する事ができた。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜第１図（Ｃ）、第２図（ａ）〜第２図（
ｃ）及び第３図（ａ）〜第３図（ｃ）は、本発明の方法
を製造工程で示した工程順の断面略図である。 第４図及び第５図は、従来例の半導体装置の構造断面略
図である。 ｉ２）刀（１） 手２ｉ”１（ｃ） 第”）［１（α） ネ　３　図（１）） 箪３）辺ＣＣ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム合金等の金属配線層上に、パシベー
   ション膜を形成してなる半導体装置の製造方法において
   、 ａ）半導体基板上に、最上層となる前記金属配線を形成
   する工程、 ｂ）気相成長酸化膜を形成する工程、 ｃ）異方性プラズマエッチング法にて、前記気相成長酸
   化膜をエッチバックする工程、 ｄ）プラズマ窒化膜を形成する工程、 とを具備する事を特徴とする半導体装置の製造方法。
2. （２）前記気相成長酸化膜は、ＳｉＯ＿２膜、又はリン
   ガラス膜である事を特徴とする請求項１記載の半導体装
   置の製造方法。
3. （３）アルミニウム合金等の金属配線層上に、パシベー
   シヨン膜を形成してなる半導体装置の製造方法において
   、 ａ）半導体基板上に、最上層となる前記金属配線を形成
   する工程、 ｂ）第一の気相成長酸化膜を形成する工程、ｃ）異方性
   プラズマエッチング法にて、前記第一の気相成長酸化膜
   をエッチバックする工程、ｄ）第二の気相成長酸化膜を
   形成する工程、ｅ）プラズマ窒化膜を形成する工程、 とを具備する事を特徴とする半導体装置の製造方法。
4. （４）アルミニウム合金等の金属配線層上に、パシベー
   ション膜を形成してなる半導体装置の製造方法において
   、 ａ）半導体基板上に、最上層となる前記金属配線を形成
   する工程、 ｂ）気相成長酸化膜を形成する工程、 ｃ）異方性プラズマエッチング法にて、前記気相成長酸
   化膜をエッチバックする工程、 ｄ）ＳＯＧ（ＳＰＩＮＯＮＧＬＡＳＳの略）膜を塗布形
   成する工程、 ｅ）プラズマ窒化膜を形成する工程、 とを具備する事を特徴とする半導体装置の製造方法。