JPS63209130A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS63209130A JPS63209130A JP4334987A JP4334987A JPS63209130A JP S63209130 A JPS63209130 A JP S63209130A JP 4334987 A JP4334987 A JP 4334987A JP 4334987 A JP4334987 A JP 4334987A JP S63209130 A JPS63209130 A JP S63209130A
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Landscapes
- Local Oxidation Of Silicon (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- 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】
〔座業上の利用分野〕
本発明は半導体装置に関し、特にプラズマ化学的気相成
長法による層間絶縁膜に関する。
長法による層間絶縁膜に関する。
従来、半導体装置の多層配線の層間絶縁膜には。
プラズマ化学的気相成長法によるシリコン窒化膜（以下
プラズマ窒化膜と記す。）が用いられていた。
プラズマ窒化膜と記す。）が用いられていた。
上述した従来のプラズマ窒化膜は、下地のアルミニウム
配曜上に被覆して４５０℃程度の熱処理を行なうと、窒
化膜ふくれあるいはアルミニウム消失と呼ばれる不良が
発生し半導体装置の製造歩１１Ｉり及び信頼性を低下さ
せるという問題点がある。
配曜上に被覆して４５０℃程度の熱処理を行なうと、窒
化膜ふくれあるいはアルミニウム消失と呼ばれる不良が
発生し半導体装置の製造歩１１Ｉり及び信頼性を低下さ
せるという問題点がある。
上記不良モードは今まで原因が不明であった。
ジェイ書ティユニ（Ｊ、Ｔ Ｙｕｅ）らやティ・メー
ナー（Ｔ 、 Ｔｕｒｎｅｒ ）らＨ１９８５年のプロ
シーディンゲス オプ アイイーイーイー インターナ
ショナル リライア ビリティ フィジックスシンボジ
ウＡ （Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩｇＥＥ
ｌ ９８５Ｉｎｔｅｒ ｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅ
１ｉａｂｉｌｉｔｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｓｙｍｐｏｓ
ｉｕｍ）の１２６頁及び１４２頁においてその原因を応
力にボめでいる。しかるに本発明＠ニ、上記の不良モー
ドの原因は応力でになく、プラズマ窒化膜中に存伍する
水素であることをつきとめ本発明に至った。
ナー（Ｔ 、 Ｔｕｒｎｅｒ ）らＨ１９８５年のプロ
シーディンゲス オプ アイイーイーイー インターナ
ショナル リライア ビリティ フィジックスシンボジ
ウＡ （Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩｇＥＥ
ｌ ９８５Ｉｎｔｅｒ ｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅ
１ｉａｂｉｌｉｔｙ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｓｙｍｐｏｓ
ｉｕｍ）の１２６頁及び１４２頁においてその原因を応
力にボめでいる。しかるに本発明＠ニ、上記の不良モー
ドの原因は応力でになく、プラズマ窒化膜中に存伍する
水素であることをつきとめ本発明に至った。
不発明の目的ａ１上記層間杷線暎の問題点を除去し、製
造歩留り及び信頼性の同上した半導体装置を提供するこ
とにある。
造歩留り及び信頼性の同上した半導体装置を提供するこ
とにある。
本発明の半導体装置は、アルミニウム配線を有する半導
体装置であって、前記アルミニウム配線は、プラズマ化
学的気相成長法により形成され、かつＮ−Ｈ結付の叙が
５ｔ−Ｈｆ１合の数の０〜２０チであるシリコン系絶縁
膜で〜われているものである。
体装置であって、前記アルミニウム配線は、プラズマ化
学的気相成長法により形成され、かつＮ−Ｈ結付の叙が
５ｔ−Ｈｆ１合の数の０〜２０チであるシリコン系絶縁
膜で〜われているものである。
プラズマ窒化膜中にはフーリエ変換赤外吸収スペクトル
（以下ＦＴＩＲと記す）で歳察すると、Ｎ−Ｈ結合と５
ｔ−）１結合の形で水素がふくまれている。これらの結
合の熱処理による分屏め様子全編３図に示す。Ｎ−Ｈ結
合ｎ Ｓｔ −Ｈ結合に比較して熱処理によって分層し
やすく１通常のＩＣのプロセス中に熱処理によって発生
する水素ぼ、Ｎ−Ｈ１合の分層によるものであることが
わかる。
（以下ＦＴＩＲと記す）で歳察すると、Ｎ−Ｈ結合と５
ｔ−）１結合の形で水素がふくまれている。これらの結
合の熱処理による分屏め様子全編３図に示す。Ｎ−Ｈ結
合ｎ Ｓｔ −Ｈ結合に比較して熱処理によって分層し
やすく１通常のＩＣのプロセス中に熱処理によって発生
する水素ぼ、Ｎ−Ｈ１合の分層によるものであることが
わかる。
第４図はプラズマ窒化膜中の５Ｌ−Ｈ結合及びＮ−Ｈ結
合とアンモニア（ＮＨｓ）ガスに対するシラン（ＳｉＨ
ａ）ガスの流量比との関連図でおる。
合とアンモニア（ＮＨｓ）ガスに対するシラン（ＳｉＨ
ａ）ガスの流量比との関連図でおる。
第４図からＮ−Ｈ結合を減らしてＳｉ−ＨＰ合金増やす
には反応に用いるアンモニアガスに対するシランガスの
流量比を増してやれば良いことがわかる。さらに第３図
に示したようにＮ−Ｈ結合から離脱した水素はＳｉ−Ｈ
結合を増加させていることもわかる。
には反応に用いるアンモニアガスに対するシランガスの
流量比を増してやれば良いことがわかる。さらに第３図
に示したようにＮ−Ｈ結合から離脱した水素はＳｉ−Ｈ
結合を増加させていることもわかる。
この工つな時性をプラズマ窒化膜が有していることはこ
れまでにも矧らｎていた。例えばジャーナル オプ エ
レクトロケミカル ソサイテイオクトラバー（Ｊｏｕｒ
ｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏ ｃｈｅｍｉｃａｌＳｏ
ｃｉｅｔｙ ０ｃｔｏｂｅｒ ） １９７９年 １７５
０〜１７５４頁にも同様の結果が侍らｎていることがエ
ッチ。
れまでにも矧らｎていた。例えばジャーナル オプ エ
レクトロケミカル ソサイテイオクトラバー（Ｊｏｕｒ
ｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏ ｃｈｅｍｉｃａｌＳｏ
ｃｉｅｔｙ ０ｃｔｏｂｅｒ ） １９７９年 １７５
０〜１７５４頁にも同様の結果が侍らｎていることがエ
ッチ。
ジェイ スティン（Ｈ、Ｊ ５ｔｅｉｎ）らにより報
告されている。
告されている。
ところが、この水素が実除にプラズマ窒化膜のふくれを
発生させたりアルミニウム配線消失を発生させるという
事ニ知られていなかった。
発生させたりアルミニウム配線消失を発生させるという
事ニ知られていなかった。
第５凶に半導体果績回路の′？Ｉ！ｒ偽造において放出
される水素量の熱処理温度依存性全館す。この夷峡精果
から４００℃付近から離脱水素置が増加しにじめ、アル
ミニウムの融点付近の６００℃以上になって急激に増大
することがわかる。
される水素量の熱処理温度依存性全館す。この夷峡精果
から４００℃付近から離脱水素置が増加しにじめ、アル
ミニウムの融点付近の６００℃以上になって急激に増大
することがわかる。
すなわち１本発明者は、アルミニウム単独でにこのよう
に大賞の水素に発生しないが、プラズマ窒化膜を仮覆す
ると偉めて大賞の水素を放出するという事実を見い出し
た。そしてこの水素放出特注に対応して、プラズマ窒化
膜ふくれと、アルミニウム消失が発生すること全確認し
本発明に至った。
に大賞の水素に発生しないが、プラズマ窒化膜を仮覆す
ると偉めて大賞の水素を放出するという事実を見い出し
た。そしてこの水素放出特注に対応して、プラズマ窒化
膜ふくれと、アルミニウム消失が発生すること全確認し
本発明に至った。
次に本発明について図面全参照して説明する。
第１図に本発明の第１の実施例の縦断面図である。以下
製造方法と共に説明する。
製造方法と共に説明する。
まず、比抵抗１〜３００ＧのＰ形シリコン基板１上は、
４モル％嬢度のＰＳＧ膜２″（Ｈｌ、０７１ｍの厚さに
＠、＊する。次に半導体基板１の上にｌ）Ｃマグネトロ
ンスパッタ法でアルミニウム膜ｋＬＯμｍ形成し、通常
のフォトリソグラフィを用いてパターニングし、アルミ
配線３ｔ−形成する。
４モル％嬢度のＰＳＧ膜２″（Ｈｌ、０７１ｍの厚さに
＠、＊する。次に半導体基板１の上にｌ）Ｃマグネトロ
ンスパッタ法でアルミニウム膜ｋＬＯμｍ形成し、通常
のフォトリソグラフィを用いてパターニングし、アルミ
配線３ｔ−形成する。
次にプラズマ窒化膜４を３００℃、トータル圧力Ｑ、
３ Ｔｏｒｒ Ｓｉｎ ４ガス流ｉ １５０ ＳＣＣ
Ｍ ％ＮＨｓガス流蓄３００８００Ｍ％Ｎ２ガス流ｉ１
１５００８ｃｃＭの条件でＦＪｌ、０μｍの厚さに形成
する。しかる後。
３ Ｔｏｒｒ Ｓｉｎ ４ガス流ｉ １５０ ＳＣＣ
Ｍ ％ＮＨｓガス流蓄３００８００Ｍ％Ｎ２ガス流ｉ１
１５００８ｃｃＭの条件でＦＪｌ、０μｍの厚さに形成
する。しかる後。
アルミニウムとシリコン基板のオーミックコンタクトに
とるため４５０℃ Ｎ雪＋Ｏｚ雰囲気中で３０分間熱処
理する。
とるため４５０℃ Ｎ雪＋Ｏｚ雰囲気中で３０分間熱処
理する。
このプラズマ窒化−４中のＮ−Ｈ結合の数は１．７Ｘ
１０”個／ ｃｍ ”でめり、ｉた８ｉ−ＨＭ合の数＊
９．３ Ｘ １０ ” １ｔｉＳｌｌ／ ｃｍ３で、
Ｎ−）Ｌｍ合ｆｌ［Ｓｉ−Ｈ結合数の約１８％であった
。
１０”個／ ｃｍ ”でめり、ｉた８ｉ−ＨＭ合の数＊
９．３ Ｘ １０ ” １ｔｉＳｌｌ／ ｃｍ３で、
Ｎ−）Ｌｍ合ｆｌ［Ｓｉ−Ｈ結合数の約１８％であった
。
このようにｍ成された第１の’Ｊ＝４ｍ例においてに。
上記４５０℃３０分間の熱処理に工っても窒化膜のふく
れやアルミニウム消失の不良は発生しなかった。
れやアルミニウム消失の不良は発生しなかった。
また、ＳｉＨ４ガス流量１５０ＳＣＣＭでＮ Ｈｓガス
流＃ＦＩ１００ＳＣＣＭに増やした条件で厚さ約１．０
μｍのプラズマ窒化膜を形成すると、プラズマ窒化膜中
のＮ−Ｈ結合と８ｉ−Ｈ結合の数は１２×１ｏ！１１固
／副３及び１．ｌＸ１０”″４固／α３となハＳｉ−Ｈ
ｉＦ８合数に対するＮ−）１結合数の割合は約２９％に
ｆｆＪ加する。この場合プラズマ窒化祷成量債、 ４５
０’ＯＮｚ ＋Ｃｈ雰囲気中で３０分間熱処理すると、
プラズマ窒化膜ふくれとアルミニウム消失の不良が発生
した。
流＃ＦＩ１００ＳＣＣＭに増やした条件で厚さ約１．０
μｍのプラズマ窒化膜を形成すると、プラズマ窒化膜中
のＮ−Ｈ結合と８ｉ−Ｈ結合の数は１２×１ｏ！１１固
／副３及び１．ｌＸ１０”″４固／α３となハＳｉ−Ｈ
ｉＦ８合数に対するＮ−）１結合数の割合は約２９％に
ｆｆＪ加する。この場合プラズマ窒化祷成量債、 ４５
０’ＯＮｚ ＋Ｃｈ雰囲気中で３０分間熱処理すると、
プラズマ窒化膜ふくれとアルミニウム消失の不良が発生
した。
Ｎ Ｈｓガス流量に対しＳｉＨ４ガス流ｔを壇やし。
Ｎ−８Ｍ合の数をＳｉ−Ｈ結合の数の２０％以下にする
とプラズマ窒化膜ふくれやアルミニウム消失の不良に発
生しなかった。
とプラズマ窒化膜ふくれやアルミニウム消失の不良に発
生しなかった。
この理由は熱処理によって分解したＮ−Ｈ結合のＨｉあ
まっているＳｉにとらえられＳｉ−Ｈ結合を作るために
消費される。このため、プラズマ窒化膜から外へ水素が
離脱しないためと考えられる。
まっているＳｉにとらえられＳｉ−Ｈ結合を作るために
消費される。このため、プラズマ窒化膜から外へ水素が
離脱しないためと考えられる。
第２図に本発明の第２の実施例の縦断面図である。
シリコン基板１上に第１の実施例と同様にＰＳＧ膜２を
形成し、その上にアルミニウム配線３を形成する。次で
この上にプラズマシリコン酸化膜５を、ＳｉＨ４ガス流
童１００ ＳＣＣＭ％Ｎ！Ｏガス流量１１５０ＳＣＣＭ
％温度３００°０、圧力０．３ Ｔｏｒｒ 。
形成し、その上にアルミニウム配線３を形成する。次で
この上にプラズマシリコン酸化膜５を、ＳｉＨ４ガス流
童１００ ＳＣＣＭ％Ｎ！Ｏガス流量１１５０ＳＣＣＭ
％温度３００°０、圧力０．３ Ｔｏｒｒ 。
パワー０．０７ ｗ ７ｃｍ” １周Ｍ数３８０Ｋ）ｉ
ｚで約１．０μｍの厚さに形成した後、４５０ ’Ｏ％
Ｈｚ ＋ ０２ 雰囲気中で３０分間熱処理する。
ｚで約１．０μｍの厚さに形成した後、４５０ ’Ｏ％
Ｈｚ ＋ ０２ 雰囲気中で３０分間熱処理する。
この時、プラズマ酸化膜中にはＳｉ−Ｈ結合はわずかに
↑突出されたがＮ−Ｈ，債合は検出されなかつ次。
↑突出されたがＮ−Ｈ，債合は検出されなかつ次。
この場合もプラズマシリコン酸化膜ふくれやアルミニウ
ム消失は発生しなかった。
ム消失は発生しなかった。
尚、上記実施例では層間絶縁膜としてシリコン窒化膜及
びシリコン酸化膜を用いた場合について説明したが、こ
れ以外のシリコン系絶縁ｇｋ用いてもよく、史に喚中に
水素を全く含まない膜も上述した不良を防ぐことができ
ることｒｘ＝うまでもない。
びシリコン酸化膜を用いた場合について説明したが、こ
れ以外のシリコン系絶縁ｇｋ用いてもよく、史に喚中に
水素を全く含まない膜も上述した不良を防ぐことができ
ることｒｘ＝うまでもない。
以上説明したように本発明は、プラズマ化学的気相成長
法により形成され、かつＮ−Ｈ結合の数がＳｉ−Ｈ結合
の畝の２０％以下のシリコン糸杷縁膜でアルミニウム「
把＠を負うことによジ、窒化膜ふくｎあるいにアルミニ
ウム消失と呼ばれる不良の発生を無くすことができる効
果がある。このため半導体装１ｄの製造歩留り及び倍傾
注は同上したものとなる。
法により形成され、かつＮ−Ｈ結合の数がＳｉ−Ｈ結合
の畝の２０％以下のシリコン糸杷縁膜でアルミニウム「
把＠を負うことによジ、窒化膜ふくｎあるいにアルミニ
ウム消失と呼ばれる不良の発生を無くすことができる効
果がある。このため半導体装１ｄの製造歩留り及び倍傾
注は同上したものとなる。
第１図及び第２図ａ不発明の第１及び第２の実施例のに
！断面図、第３図はプラズマ窒化膜中の５１−Ｈ結合及
びＮ −）ｉｔ５合の数と熱処理温度との関連図、第４
凶はプラズマ窒化膜中の５ｔ−Ｈ結合及びＮ−８Ｍ合と
Ｓｉｆ（４／ＮＨ４ガス流量比との関連図、第５図は熱
処理温度とＩＣの水素放出前との関連図である。 １・・・・・・シリコン基板、２・・・・・・ＰＳＧ膜
、３・・・・・・アルミニウム配、嘲、４・・・・・・
プラズマ窒化膜、５・・・・・・プラズマシリコン酸化
膜。 ；１．−７ 代理人 升理士 内 原 音熱処理温度（°
Ｃ） 扁３図 ガ４図
！断面図、第３図はプラズマ窒化膜中の５１−Ｈ結合及
びＮ −）ｉｔ５合の数と熱処理温度との関連図、第４
凶はプラズマ窒化膜中の５ｔ−Ｈ結合及びＮ−８Ｍ合と
Ｓｉｆ（４／ＮＨ４ガス流量比との関連図、第５図は熱
処理温度とＩＣの水素放出前との関連図である。 １・・・・・・シリコン基板、２・・・・・・ＰＳＧ膜
、３・・・・・・アルミニウム配、嘲、４・・・・・・
プラズマ窒化膜、５・・・・・・プラズマシリコン酸化
膜。 ；１．−７ 代理人 升理士 内 原 音熱処理温度（°
Ｃ） 扁３図 ガ４図
Claims (1)
- アルミニウム配線を有する半導体装置において、前記ア
ルミニウム配線は、プラズマ化学的気相成長法により形
成され、かつＮ−Ｈ結合の数がＳｉ−Ｈ結合の数の０〜
２０％であるシリコン系絶縁膜で覆われていることを特
徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4334987A JPS63209130A (ja) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4334987A JPS63209130A (ja) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63209130A true JPS63209130A (ja) | 1988-08-30 |
Family
ID=12661371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4334987A Pending JPS63209130A (ja) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63209130A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02234430A (ja) * | 1989-03-08 | 1990-09-17 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JP2004128500A (ja) * | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Agere Systems Inc | 集積回路用のシリコンリッチ低熱収支窒化ケイ素 |
| JP2008166518A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Toshiba Corp | 不揮発性半導体記憶装置 |
-
1987
- 1987-02-25 JP JP4334987A patent/JPS63209130A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02234430A (ja) * | 1989-03-08 | 1990-09-17 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JP2004128500A (ja) * | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Agere Systems Inc | 集積回路用のシリコンリッチ低熱収支窒化ケイ素 |
| US6940151B2 (en) * | 2002-09-30 | 2005-09-06 | Agere Systems, Inc. | Silicon-rich low thermal budget silicon nitride for integrated circuits |
| JP2008166518A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Toshiba Corp | 不揮発性半導体記憶装置 |
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