JPH0760851B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
Semiconductor device and manufacturing method thereofInfo
- Publication number
- JPH0760851B2 JPH0760851B2 JP16354789A JP16354789A JPH0760851B2 JP H0760851 B2 JPH0760851 B2 JP H0760851B2 JP 16354789 A JP16354789 A JP 16354789A JP 16354789 A JP16354789 A JP 16354789A JP H0760851 B2 JPH0760851 B2 JP H0760851B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- silicon oxide
- insulating layer
- film
- semiconductor substrate
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特
にその間に絶縁層を介して形成された複数の導電層から
なる配線構造を有する半導体装置およびその製造方法に
関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor device having a wiring structure formed of a plurality of conductive layers with an insulating layer therebetween. The present invention relates to a manufacturing method thereof.
[従来の技術] 第3図は、従来の半導体装置における配線構造の一例を
示す部分断面図である。図において、シリコン等の半導
体基板1の上には第1の絶縁膜2が形成されている。こ
の第1の絶縁膜2の上には、互いに所定の間隔を隔てて
第1の配線層3が形成されている。第1の配線層3を覆
うように、第1の絶縁層2の上には第2の絶縁膜4が形
成されている。この第2の絶縁膜4を介して、その上に
形成された第2の配線層5と、第1の配線層3とが互い
に絶縁されている。[Prior Art] FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing an example of a wiring structure in a conventional semiconductor device. In the figure, a first insulating film 2 is formed on a semiconductor substrate 1 such as silicon. First wiring layers 3 are formed on the first insulating film 2 with a predetermined space therebetween. A second insulating film 4 is formed on the first insulating layer 2 so as to cover the first wiring layer 3. The second wiring layer 5 and the first wiring layer 3 formed thereon are insulated from each other through the second insulating film 4.
第3図に示される従来の配線構造においては、第1の配
線層3の上に形成される第2の絶縁膜4には、その上に
形成される第2の配線層5のパターニングを良好にし、
かつ配線の信頼性を向上させるために、十分な平坦性が
要求される。以下、第3図に示される配線構造の製造方
法について、特に第2の絶縁膜4の形成に着目して説明
する。第4A図〜第4D図は、上記の配線構造の形成を工程
順に示す部分断面図である。なお、第1の配線層3およ
び第2の配線層5には、アルミニウム、高融点金属等の
金属配線層、高融点金属シリサイド配線層、多結晶シリ
コン配線層等が用いられるが、ここでは、第1の配線層
3および第2の配線層5がアルミニウム配線層である場
合について説明する。In the conventional wiring structure shown in FIG. 3, the second insulating film 4 formed on the first wiring layer 3 has good patterning of the second wiring layer 5 formed thereon. West,
In addition, sufficient flatness is required to improve the reliability of the wiring. Hereinafter, a method of manufacturing the wiring structure shown in FIG. 3 will be described, focusing on the formation of the second insulating film 4. 4A to 4D are partial cross-sectional views showing the formation of the above wiring structure in the order of steps. For the first wiring layer 3 and the second wiring layer 5, a metal wiring layer of aluminum, a refractory metal or the like, a refractory metal silicide wiring layer, a polycrystalline silicon wiring layer, or the like is used, but here, A case where the first wiring layer 3 and the second wiring layer 5 are aluminum wiring layers will be described.
第4A図を参照して、半導体基板1の上に形成された第1
の絶縁膜2の上には、第1の配線層3が形成される。Referring to FIG. 4A, the first formed on the semiconductor substrate 1
A first wiring layer 3 is formed on the insulating film 2.
次に、第4B図を参照して、第1の配線層3の上には、た
とえば、シラン(SiH4)と、酸素(O2)あるいは亜酸化
窒素(N2O)を用いて、300〜450℃の膜堆積温度におい
て熱CVD法やプラズマCVD法により、シリコン酸化膜11が
堆積される。Next, referring to FIG. 4B, on the first wiring layer 3, for example, silane (SiH 4 ) and oxygen (O 2 ) or nitrous oxide (N 2 O) are used to A silicon oxide film 11 is deposited by a thermal CVD method or a plasma CVD method at a film deposition temperature of ˜450 ° C.
第4C図を参照して、シリコン酸化膜11の上には、シラノ
ール{Si(OH)4}等を主成分とする無機塗布絶縁膜12
が塗布される。その後、400℃以上の温度でベーキング
処理が施されることにより、その表面が平坦化される。Referring to FIG. 4C, on the silicon oxide film 11, an inorganic coating insulating film 12 containing silanol {Si (OH) 4 } or the like as a main component is formed.
Is applied. After that, a baking process is performed at a temperature of 400 ° C. or higher to flatten the surface.
第4D図を参照して、第4B図で示された方法と同様の方法
によりシリコン酸化膜13が無機塗布絶縁膜12の上に堆積
される。Referring to FIG. 4D, silicon oxide film 13 is deposited on inorganic coating insulating film 12 by a method similar to the method shown in FIG. 4B.
最後に、シリコン酸化膜11,13と無機塗布絶縁膜12とか
らなる第2の絶縁膜4の上には、第2の配線層5とし
て、たとえば、アルミニウム配線層が形成される。この
ようにして、第3図に示される配線構造が完成する。Finally, an aluminum wiring layer, for example, is formed as the second wiring layer 5 on the second insulating film 4 including the silicon oxide films 11 and 13 and the inorganic coating insulating film 12. In this way, the wiring structure shown in FIG. 3 is completed.
[発明が解決しようとする課題] 従来の配線構造における第2の絶縁膜4を、上述の方法
によって形成する場合、以下のような問題点があった。[Problems to be Solved by the Invention] When the second insulating film 4 in the conventional wiring structure is formed by the method described above, there are the following problems.
配線の微細化に伴ない、配線間隔が狭くなる。この配線
間隔がサブミクロン・オーダになると、配線層間に積層
される無機塗布絶縁膜12の厚みt0が大きくなる。そのた
め、後工程においてベーキング処理が施されると、第5
図に示されるように塗布絶縁膜12にクラック14が発生す
る。これは、塗布絶縁膜12がベーキング処理の工程にお
いて急激な体積収縮を伴なうことに起因する。たとえ
ば、シラノール{Si(OH)4}等を主成分とする塗布絶
縁膜12の場合、その厚みt0が0.5μm以上になるとクラ
ック14が発生しやすくなる。As the wiring becomes finer, the wiring interval becomes narrower. When this wiring interval is on the order of submicron, the thickness t 0 of the inorganic coating insulating film 12 laminated between the wiring layers becomes large. Therefore, if the baking process is performed in the subsequent process, the
As shown in the figure, cracks 14 occur in the coated insulating film 12. This is because the coating insulating film 12 is accompanied by abrupt volume contraction in the baking process. For example, in the case of the coated insulating film 12 containing silanol {Si (OH) 4 } as a main component, cracks 14 are likely to occur when the thickness t 0 is 0.5 μm or more.
このように、塗布絶縁膜12にクラック14が生ずると、そ
の上にシリコン酸化膜13が堆積されても、塗布絶縁膜12
の形成がシリコン酸化膜13に反映され、第2の配線層5
のパターニングが阻害される。第6図に示すように、ク
ラック14が発生した部分においてステップ・カバレッジ
が悪くなるために、第2の配線層5が断線することにな
る。このように第2の絶縁層に発生したクラックが配線
の信頼性に重大な影響を及ぼす。As described above, when the crack 14 is generated in the coating insulating film 12, even if the silicon oxide film 13 is deposited on the crack 14, the coating insulating film 12
Formation is reflected in the silicon oxide film 13, and the second wiring layer 5
Patterning is disturbed. As shown in FIG. 6, since the step coverage deteriorates in the portion where the crack 14 is generated, the second wiring layer 5 is disconnected. Thus, the cracks generated in the second insulating layer seriously affect the reliability of the wiring.
そこで、このような塗布絶縁膜12の欠点を解消する方法
として、化学的気相薄膜成長法(Chemical Vapor Depos
ition;以下、CVD法と略する。)によって形成した絶縁
膜のみで平坦化を図るという試みがある。その1つとし
て、有機シラン、たとえば、TEOS{(tetraethylorth
osilicate,テトラエトキシシラン;Si(OC2H5)4}と
酸素を用い、300〜450℃の膜堆積温度でプラズマCVD法
により堆積されるシリコン酸化膜が平坦化のために用い
られる。また、もう1つの例として、同様にTEOS等の有
機シランとオゾン(O3)を用い、300〜450℃の膜堆積温
度で熱CVD法により堆積されるシリコン酸化膜が平坦化
のために用いられる。Therefore, as a method of eliminating such defects of the coated insulating film 12, a chemical vapor deposition method (Chemical Vapor Depos
ition; hereinafter abbreviated as CVD method. There is an attempt to achieve planarization only with the insulating film formed by (1). As one of them, an organic silane, for example, TEOS {(t etra e thylorth
o s ilicate, tetraethoxysilane; Si (OC 2 H 5) 4} and using oxygen, silicon oxide film deposited by a plasma CVD method at a film deposition temperature of 300 to 450 ° C. is used for the planarization. Further, as another example, similarly, an organic silane such as TEOS and ozone (O 3 ) are used, and a silicon oxide film deposited by a thermal CVD method at a film deposition temperature of 300 to 450 ° C. is used for planarization. To be
上記のシリコン酸化膜は、いずれも有機シランを用いる
ことにより化学気相反応時の基板表面における反応の割
合が増加するので、従来のシラン(SiH4)を用いた場合
に比べて、ステップ・カバレッジに優れたシリコン酸化
膜となる。The above silicon oxide films have a step coverage higher than that of the conventional silane (SiH 4 ) because the ratio of the reaction on the substrate surface during the chemical vapor reaction increases by using the organic silane. It becomes an excellent silicon oxide film.
しかしながら、前者のTEOS+O2系プラズマCVD・シリコ
ン酸化膜(TEOS+O2系酸化膜と称する。)21は、第7B図
に示されるように、従来のシラン(SiH4)を用いたシリ
コン酸化膜20(第7A図)に比べると、ステップ・カバレ
ッジは良好であるが、サブミクロン・オーダの配線間を
埋め込んで平坦化することはできない。これは、プラズ
マCVD法による膜であるため、プラズマ中における化学
気相反応の割合が比較的多いからである。したがって、
配線間隔の狭い部分では、第7B図に示すように空洞22が
生じてしまう。However, the former TEOS + O 2 system plasma CVD silicon oxide film (referred to as TEOS + O 2 system oxide film) 21 is, as shown in FIG. 7B, a conventional silicon oxide film 20 using silane (SiH 4 ). Compared with Fig. 7A), the step coverage is good, but it is not possible to bury the gaps between sub-micron-order wirings and planarize. This is because the film formed by the plasma CVD method has a relatively large proportion of chemical vapor reaction in plasma. Therefore,
In the portion where the wiring interval is narrow, a cavity 22 is created as shown in FIG. 7B.
また、後者のTEOS+O3系熱CVD・シリコン酸化膜(以
下、TEOS+O3系酸化膜と称する。)23は、第8図に示さ
れるように、その膜厚が大きくなると、クラック24が発
生しやすい。これは、基板表面における化学気相反応
(表面縮合化反応)が主であるため、非常に良好なステ
ップ・カバレッジを呈するが、膜厚が大きくなると膜自
体の収縮応力が働くことに起因する。The latter TEOS + O 3 system thermal CVD silicon oxide film (hereinafter referred to as TEOS + O 3 system oxide film) 23, as shown in FIG. 8, tends to have cracks 24 when the film thickness becomes large. . This is because the chemical vapor phase reaction (surface condensation reaction) on the surface of the substrate is mainly present, and therefore exhibits very good step coverage. However, when the film thickness increases, the shrinkage stress of the film itself acts.
そこで、この発明は、上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、第1の配線層の上に形成される第
2の絶縁膜として、クラック耐性に優れ、かつ平坦性も
良好な絶縁層が形成される半導体装置およびその製造方
法を提供することを目的とする。Therefore, the present invention has been made in order to solve the above problems, and has excellent crack resistance and good flatness as the second insulating film formed on the first wiring layer. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device in which a transparent insulating layer is formed and a manufacturing method thereof.
[課題を解決するための手段] この発明に従った半導体装置は、半導体基板と、第1の
絶縁層と、第1の導電層と、第2の絶縁層と、第2の導
電層とを備える。第1の絶縁層は、半導体基板の主表面
上に形成されている。第1の導電層は、第1の絶縁層の
上に選択的に間隔を隔てて形成されている。第2の絶縁
層は、半導体基板と第1の導電層の上に形成されてい
る。第2の絶縁層は、第1のシリコン酸化膜層と第2の
シリコン酸化物層とが交互に積層されて形成されてい
る。第1のシリコン酸化物層は、有機シランと酸素とを
主成分とする気相からプラズマ励起により化学気相薄膜
成長させられたものである。第2のシリコン酸化物層
は、有機シランとオゾンとを主成分とする気相から熱励
起により化学気相薄膜成長させられたものである。第2
の絶縁層の上には第2の導電層が形成されている。第1
のシリコン酸化物層および第2のシリコン酸化物層の各
膜厚は、500Å以上2000Å以下である。[Means for Solving the Problems] A semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor substrate, a first insulating layer, a first conductive layer, a second insulating layer, and a second conductive layer. Prepare The first insulating layer is formed on the main surface of the semiconductor substrate. The first conductive layer is selectively formed on the first insulating layer at intervals. The second insulating layer is formed on the semiconductor substrate and the first conductive layer. The second insulating layer is formed by alternately stacking first silicon oxide film layers and second silicon oxide layers. The first silicon oxide layer is a chemical vapor phase thin film grown by plasma excitation from a vapor phase containing organic silane and oxygen as main components. The second silicon oxide layer is a chemical vapor phase thin film grown by thermal excitation from a vapor phase containing organosilane and ozone as main components. Second
A second conductive layer is formed on the insulating layer. First
The thickness of each of the silicon oxide layer and the second silicon oxide layer is 500 Å or more and 2000 Å or less.
この発明に従った半導体装置の製造方法によれば、ま
ず、第1の絶縁層が半導体基板の主表面上に形成され
る。第1の絶縁層の上には、第1の導電層が選択的に間
隔を隔てて形成される。半導体基板と第1の導電層の上
には、第2の絶縁層が形成される。第2の絶縁層は、第
1のシリコン酸化物層と第2のシリコン酸化物層とが交
互に積層されることによって形成される。第1のシリコ
ン酸化物層と第2のシリコン酸化物層とは、各膜厚が50
0Å以上2000Å以下になるように、交互に積層される。
第2の絶縁層の上には、第2の導電層が形成される。According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, first, the first insulating layer is formed on the main surface of the semiconductor substrate. First conductive layers are selectively formed on the first insulating layer at intervals. A second insulating layer is formed on the semiconductor substrate and the first conductive layer. The second insulating layer is formed by alternately stacking the first silicon oxide layer and the second silicon oxide layer. The first silicon oxide layer and the second silicon oxide layer each have a thickness of 50
Layers are stacked alternately so that the length is 0 Å or more and 2000 Å or less.
A second conductive layer is formed on the second insulating layer.
[作用] この発明においては、有機シランと酸素を用いたプラズ
マCVD・シリコン酸化膜である第1のシリコン酸化物層
の膜厚が2000Å以下であるので、サブミクロン・オーダ
の配線間隔の部分に第1のシリコン酸化物層を堆積した
としても、第7B図に示されるように空洞22を生じさせる
ほどの顕著なオーバ・ハング形状が生じない。また、有
機シランとオゾンとを用いた熱CVD・シリコン酸化膜で
ある第2のシリコン酸化物層の膜厚が2000Å以下である
ので、クラック耐性について余裕が大きい。また、サブ
ミクロン・レベルの配線間隔の段差部に第2のシリコン
酸化物層が堆積されると、基板表面での化学気相反応
(表面縮合化反応)により、その段差部分の平坦化を図
ることができる。[Operation] In the present invention, since the film thickness of the first silicon oxide layer, which is a plasma CVD silicon oxide film using organic silane and oxygen, is 2000 Å or less, it is possible to achieve a wiring interval of submicron order. The deposition of the first silicon oxide layer does not result in a noticeable overhang feature that would result in the cavity 22 as shown in Figure 7B. Further, since the thickness of the second silicon oxide layer, which is a thermal CVD silicon oxide film using organic silane and ozone, is 2000 Å or less, there is a large margin for crack resistance. Further, when the second silicon oxide layer is deposited on the step portion having the wiring interval of submicron level, the step portion is flattened by the chemical vapor phase reaction (surface condensation reaction) on the substrate surface. be able to.
また、第1のシリコン酸化物層と第2のシリコン酸化物
層の各膜厚を500Å以上とするのは、生産性の観点から
作業能率の向上を図るためである。The thickness of each of the first silicon oxide layer and the second silicon oxide layer is set to 500 Å or more in order to improve work efficiency from the viewpoint of productivity.
したがって、クラック耐性に優れた第1のシリコン酸化
物層と、平坦性に優れた第2のシリコン酸化物層とが交
互に堆積された積層構造によって第2の絶縁層が形成さ
れるので、その上に形成される第2の導電層が安定して
パターニングされ、かつ第2の導電層からなる配線の信
頼性も向上する。Therefore, the second insulating layer is formed by the laminated structure in which the first silicon oxide layer having excellent crack resistance and the second silicon oxide layer having excellent flatness are alternately deposited. The second conductive layer formed above is stably patterned, and the reliability of the wiring made of the second conductive layer is also improved.
[実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明する。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は、この発明に従った配線構造を示す部分断面図
である。図において、半導体基板1の上には第1の絶縁
膜2が形成されている。第1の絶縁膜2の上には互いに
間隔を隔てて第1の配線層3が形成されている。第1の
配線層3を覆うように、第1の絶縁膜2の上には第2の
絶縁膜100が堆積されている。第2の絶縁膜100は、TEOS
+O2系酸化膜101,103,105,107と、TEOS+O3系酸化膜10
2,104,106とからなる。第2の配線層108は、第2の絶縁
膜100の上に形成されている。FIG. 1 is a partial sectional view showing a wiring structure according to the present invention. In the figure, a first insulating film 2 is formed on a semiconductor substrate 1. First wiring layers 3 are formed on the first insulating film 2 at a distance from each other. A second insulating film 100 is deposited on the first insulating film 2 so as to cover the first wiring layer 3. The second insulating film 100 is TEOS
+ O 2 -based oxide films 101, 103, 105, 107 and TEOS + O 3 -based oxide film 10
It consists of 2,104,106. The second wiring layer 108 is formed on the second insulating film 100.
次に、第1図に示される配線構造において特に第2の絶
縁膜の形成方法について説明する。第2A図〜第2F図は、
第1図に示された配線構造の形成方法を工程順に示す部
分断面図である。なお、第1の配線層3および第2の配
線層108がアルミニウム配線層の場合について説明す
る。Next, a method of forming the second insulating film in the wiring structure shown in FIG. 1 will be described. 2A to 2F,
FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing a method of forming the wiring structure shown in FIG. 1 in process order. The case where the first wiring layer 3 and the second wiring layer 108 are aluminum wiring layers will be described.
まず、第2A図を参照して、シリコン等の半導体基板1の
上に形成された第1の絶縁膜2の上に互いに間隔を隔て
た第1の配線層3が形成される。First, referring to FIG. 2A, first wiring layers 3 spaced apart from each other are formed on a first insulating film 2 formed on a semiconductor substrate 1 made of silicon or the like.
第2B図を参照して、第1の配線層3を覆うようにTEOS+
O2系酸化膜101が形成される。この第1層目のシリコン
酸化膜の形成は、TEOSと酸素を用い、300〜450℃の膜堆
積温度においてプラズマCVD法によって行なわれる。Referring to FIG. 2B, TEOS + is formed so as to cover the first wiring layer 3.
An O 2 based oxide film 101 is formed. The formation of the first-layer silicon oxide film is performed by plasma CVD using TEOS and oxygen at a film deposition temperature of 300 to 450 ° C.
このシリコン酸化膜は、クラック耐性に優れているが、
ステップ・カバレッジは十分ではない。第9A図には、TE
OS+O2系酸化膜101の膜厚t1が2000Å以下の場合が示さ
れている。第9B図に示すように、TEOS+O2系酸化膜109
の膜厚t1が2000Åを越えるほど大きくなると、第1の配
線層3間の段差部においてオーバハンク110が生じてし
まう。そのため、サブミクロン・オーダの配線間隔を有
する第1の配線層3の上にTEOS+O2系酸化膜を形成する
場合、その膜厚t1は2000Å以下とする必要がある。This silicon oxide film has excellent crack resistance,
Step coverage is not sufficient. In Figure 9A, TE
The case where the film thickness t 1 of the OS + O 2 -based oxide film 101 is 2000 Å or less is shown. As shown in FIG. 9B, TEOS + O 2 system oxide film 109
If the film thickness t 1 of the first wiring layer 3 becomes larger than 2000 Å, an over-hank 110 is generated at the step portion between the first wiring layers 3. Therefore, when the TEOS + O 2 based oxide film is formed on the first wiring layer 3 having a wiring interval of submicron order, the film thickness t 1 needs to be 2000 Å or less.
第2C図を参照して、TEOS+O2系酸化膜101の上に、第2
層目のシリコン酸化膜としてTEOS+O3系酸化膜102が堆
積される。このシリコン酸化膜の形成は、TEOSとオゾン
とを用い、300〜450℃の膜堆積温度において熱CVD法に
より行なわれる。Referring to FIG. 2C, a second film is formed on the TEOS + O 2 -based oxide film 101.
A TEOS + O 3 based oxide film 102 is deposited as a silicon oxide film of the layer. The formation of this silicon oxide film is performed by a thermal CVD method using TEOS and ozone at a film deposition temperature of 300 to 450 ° C.
このシリコン酸化膜は、ステップ・カバレッジについて
は非常に優れているが、クラック耐性に劣る。第10A図
には、TEOS+O3系酸化膜102の膜厚t2が2000Å以下の場
合が示されている。第10B図に示すように、TEOS+O3系
酸化膜111の膜厚t2が2000Åを越えるほど大きくなる
と、この膜自体の収縮応力のためにクラック112が第1
の配線層3の間の段差部に発生してしまう。そのため、
サブミクロン・オーダの配線間隔を有する第1の配線層
3間の段差部にTEOS+O3系酸化膜102を形成する場合、
その膜厚t2を平坦部において2000Å以下とする必要があ
る。This silicon oxide film is very excellent in step coverage, but inferior in crack resistance. FIG. 10A shows the case where the film thickness t 2 of the TEOS + O 3 based oxide film 102 is 2000 Å or less. As shown in FIG. 10B, when the film thickness t 2 of the TEOS + O 3 -based oxide film 111 increases to more than 2000 Å, the crack 112 causes the first crack 112 due to the shrinkage stress of the film itself.
Will occur at the step portion between the wiring layers 3. for that reason,
In the case where the TEOS + O 3 based oxide film 102 is formed in the step portion between the first wiring layers 3 having a wiring interval of submicron order,
The film thickness t 2 needs to be 2000 Å or less in the flat portion.
さらに、第2D図に示すように、第2B図に示された工程と
同様に、第3層目のシリコン酸化膜としてTEOS+O2系酸
化膜103が、TEOS+O3系酸化膜102の上に堆積される。こ
の場合も、上記と同様の理由により、そのシリコン酸化
膜の膜厚を2000Å以下とする。Further, as shown in FIG. 2D, as in the step shown in FIG. 2B, a TEOS + O 2 -based oxide film 103 is deposited on the TEOS + O 3 -based oxide film 102 as a third-layer silicon oxide film. It Also in this case, for the same reason as above, the thickness of the silicon oxide film is set to 2000 Å or less.
第2E図を参照して、第2C図に示される工程と同様に、第
4層目のシリコン酸化膜としてTEOS+O3系酸化膜104
が、TEOS+O2系酸化膜103の上に堆積される。この場合
も、上記と同様の理由により、そのシリコン酸化膜の膜
厚を平坦部において2000Å以下とする。Referring to FIG. 2E, as in the step shown in FIG. 2C, the TEOS + O 3 based oxide film 104 is used as the fourth silicon oxide film.
Are deposited on the TEOS + O 2 -based oxide film 103. Also in this case, for the same reason as above, the thickness of the silicon oxide film is set to 2000 Å or less in the flat portion.
第2F図に示すように、以下、同様にシリコン酸化膜を繰
返して堆積することにより、第5層目のTEOS+O2系酸化
膜105、第6層目のTEOS+O3系酸化膜106および第7層目
のTEOS+O2系酸化膜107が順に形成される。このように
して、TEOS+O2系酸化膜101,103,105,107とTEOS+O3系
酸化膜102,104,106とが交互に積層された第2の絶縁膜1
00が形成される。As shown in FIG. 2F, the TEOS + O 2 -based oxide film 105 of the fifth layer, the TEOS + O 3 -based oxide film 106 of the sixth layer, and the seventh layer are formed by repeatedly depositing a silicon oxide film in the same manner. The TEOS + O 2 -based oxide film 107 of the eye is sequentially formed. In this way, the second insulating film 1 in which the TEOS + O 2 based oxide films 101, 103, 105, 107 and the TEOS + O 3 based oxide films 102, 104, 106 are alternately laminated
00 is formed.
最後に、第2の絶縁膜100の上に第2の配線層108が形成
される。これにより、第1図に示される配線構造が完成
する。Finally, the second wiring layer 108 is formed on the second insulating film 100. As a result, the wiring structure shown in FIG. 1 is completed.
上述の工程において第2の絶縁膜の形成は、たとえば、
第11図に示される化学気相反応装置を用いて容易に行な
われ得る。第11図を参照して、反応室チャンバ201の内
部には、ガス分散ヘッド202と基板ホルダ204とが対向す
るように配置されている。基板ホルダ204の上には、絶
縁膜が堆積されるべき半導体基板203が載置されてい
る。基板ホルダ204には、半導体基板203を所望の温度に
加熱するためのヒータ205が設けられている。ガス分散
ヘッド202には、TEOSガス供給ラインバルブ206と、O2ガ
ス供給ラインバルブ207と、O3ガス供給ラインバルブ208
とを介して、それぞれのガス供給ラインが接続されてい
る。ガス分散ヘッド202には、反応室チャンバ201の内部
にプラズマを発生させるために高周波電源209が接続さ
れている。この高周波電源209には、高周波電力のON/OF
Fスイッチ210が設けられている。ガス分散ヘッド202に
対向する基板ホルダ204は接地電位に保たれている。反
応室チャンバ201は、その内部を所定の真空状態に保つ
ために、矢印で示されるように真空排気系211に接続さ
れる。In the above process, the formation of the second insulating film is
It can be easily carried out using the chemical vapor phase reactor shown in FIG. Referring to FIG. 11, a gas dispersion head 202 and a substrate holder 204 are arranged inside the reaction chamber chamber 201 so as to face each other. A semiconductor substrate 203 on which an insulating film is to be deposited is placed on the substrate holder 204. The substrate holder 204 is provided with a heater 205 for heating the semiconductor substrate 203 to a desired temperature. The gas dispersion head 202 includes a TEOS gas supply line valve 206, an O 2 gas supply line valve 207, and an O 3 gas supply line valve 208.
The respective gas supply lines are connected via and. A high-frequency power source 209 is connected to the gas dispersion head 202 to generate plasma inside the reaction chamber chamber 201. This high-frequency power source 209 has high-frequency power ON / OF.
An F switch 210 is provided. The substrate holder 204 facing the gas dispersion head 202 is kept at the ground potential. The reaction chamber chamber 201 is connected to a vacuum exhaust system 211 as indicated by an arrow in order to keep the inside of the reaction chamber chamber 201 in a predetermined vacuum state.
このような化学気相反応装置を用いて、半導体基板203
が基板ホルダ204の上に置かれた後、所望の温度、たと
えば、300〜450℃まで加熱される。その後、真空排気系
211を用いて反応室チャンバ201の内部が所望の真空度、
たとえば、10-4Torr程度に達するまで排気される。Using such a chemical vapor phase reaction device, the semiconductor substrate 203
After being placed on the substrate holder 204, it is heated to the desired temperature, eg 300-450 ° C. After that, evacuation system
Using 211, the inside of the reaction chamber chamber 201 has a desired degree of vacuum,
For example, it is exhausted until it reaches about 10 -4 Torr.
TEOS+O2系酸化膜を堆積する場合には、TEOSガス供給ラ
インバルブ206と、O2ガス供給ラインバルブ207とが開か
れる。TEOSガスとO2ガスとが、所定の流量でガス分散ヘ
ッド202を介して反応室チャンバ201の内部に10〜100Tor
r程度の圧力下で供給される。この状態下において、高
周波電力ON/OFFスイッチ210をONにすることにより、反
応室チャンバ201の内部にプラズマが発生させられる。
このプラズマ励起により半導体基板203の上にシリコン
酸化膜が化学気相薄膜成長させられる。When depositing a TEOS + O 2 -based oxide film, the TEOS gas supply line valve 206 and the O 2 gas supply line valve 207 are opened. TEOS gas and O 2 gas are supplied at a predetermined flow rate through the gas dispersion head 202 to the inside of the reaction chamber chamber 201 for 10 to 100 Tor.
Supplied under pressure of about r. In this state, by turning on the high frequency power ON / OFF switch 210, plasma is generated inside the reaction chamber chamber 201.
By this plasma excitation, a silicon oxide film is grown on the semiconductor substrate 203 by chemical vapor deposition.
また、TEOS+O3系酸化膜を堆積する場合には、高周波電
力ON/OFFスイッチ210がOFF、O2ガス供給ラインバルブ20
7が閉状態にされた後に、O3ガス供給ラインバルブ208が
開かれる。バス分散ヘッド202を介して反応室チャンバ2
01の内部に、10〜100Torr程度の圧力下において、所定
の流量のガス、たとえば、10000〜50000ppmのO3を含むO
2ガスが供給される。これにより、半導体基板203の表面
上において熱励起による化学気相反応が起こり、シリコ
ン酸化膜が堆積される。When depositing a TEOS + O 3 -based oxide film, the high-frequency power ON / OFF switch 210 is turned off and the O 2 gas supply line valve 20
After the 7 is closed, the O 3 gas supply line valve 208 is opened. Reaction chamber chamber 2 via bath dispersion head 202
Inside 01, under a pressure of about 10 to 100 Torr, a gas having a predetermined flow rate, for example, O containing 10000 to 50000 ppm of O 3
2 Gas is supplied. As a result, a chemical vapor phase reaction due to thermal excitation occurs on the surface of the semiconductor substrate 203, and a silicon oxide film is deposited.
TEOS+O2系酸化膜とTEOS+O3系酸化膜とを同一の反応室
内で連続的に交互に繰返して堆積するためには、上述の
操作を交互に繰返せばよい。したがって、第11図に示さ
れる化学気相反応装置を用いれば、この発明に従った2
種類のシリコン酸化膜を容易に交互に堆積することが可
能となる。In order to continuously and alternately deposit the TEOS + O 2 -based oxide film and the TEOS + O 3 -based oxide film in the same reaction chamber, the above operation may be repeated alternately. Therefore, according to the present invention, the chemical vapor phase reactor shown in FIG.
It becomes possible to easily deposit the types of silicon oxide films alternately.
なお、上記実施例においては、第2の絶縁膜100の最下
層および最上層が、共にTEOS+O2系酸化膜の場合を示し
ている。しかしながら、本発明の目的とするところは、
2000Å以下の膜厚を有する2種類のシリコン酸化膜を交
互に堆積することであり、その最下層および最上層のい
ずれか、あるいは両者がTEOS+O3系酸化膜であっても、
同様の効果を奏する。In the above embodiment, the case where the lowermost layer and the uppermost layer of the second insulating film 100 are both TEOS + O 2 -based oxide films is shown. However, the object of the present invention is to
It is to alternately deposit two kinds of silicon oxide films having a film thickness of 2000 Å or less, and either the bottom layer or the top layer or both of them are TEOS + O 3 type oxide films,
Has the same effect.
また、上記実施例においては、TEOS+O2系酸化膜とTEOS
+O3系酸化膜とを交互に堆積することにより、第2の絶
縁膜のすべてを形成する場合について述べている。しか
しながら、第2の絶縁膜の平坦性をさらに良くする目的
で、上記2種類のシリコン酸化膜からなる絶縁膜と、塗
布絶縁膜とを組合わせたり、あるいは上記2種類のシリ
コン酸化膜からなる絶縁膜を堆積した後に反応性イオン
・エッチングやスパッタ・エッチング等を用いてエッチ
バックを行なっても同様の効果を奏する。Further, in the above embodiment, the TEOS + O 2 -based oxide film and the TEOS
The case where all of the second insulating film is formed by alternately depositing + O 3 -based oxide film is described. However, for the purpose of further improving the flatness of the second insulating film, the insulating film made of the two types of silicon oxide films may be combined with the coating insulating film, or the insulating film made of the two types of silicon oxide films may be used. The same effect can be obtained even if the film is deposited and then etched back using reactive ion etching, sputter etching, or the like.
さらに、上記実施例においては、有機シランの一例とし
て、TEOSを用いた場合を示している。しかしながら、他
の有機シラン、たとえば、Si(OCH3)4[テトラメトキ
シシラン]、Si(OiC3H7)4[テトライソプロポキシシ
ラン]、(tC4H9O2)Si(OOCCH3)2[DADBS,ジターシ
ャリブトキシアセトキシシラン]などの有機シランを用
いても同様の効果を奏する。Further, in the above-mentioned examples, the case where TEOS is used is shown as an example of the organic silane. However, other organosilanes, such as Si (OCH 3 ) 4 [tetramethoxysilane], Si (OiC 3 H 7 ) 4 [tetraisopropoxysilane], (tC 4 H 9 O 2 ) Si (OOCCH 3 ) 2 The same effect can be obtained by using an organic silane such as [DADBS, ditertiarybutoxyacetoxysilane].
上記実施例においては、有機シランと酸素あるいはオゾ
ンのみを用いて、膜形成を行なう場合について述べてい
る。これらのガスを主成分とし、膜のクラック耐性をさ
らに向上させる目的で、リン(P)やボロン(B)等の
不純物をシリコン酸化膜中にドーピングする手段とし
て、PO(OCH3)3[リン酸トリメチルエステル]、B
(OC2H5)3[ボロン・エチラート]等を添加した場合
でも同様の効果を奏する。In the above embodiment, the case where the film is formed using only the organic silane and oxygen or ozone is described. PO (OCH 3 ) 3 [Phosphorus] is used as a means for doping impurities into the silicon oxide film, containing these gases as the main components and further improving the crack resistance of the film, such as phosphorus (P) and boron (B). Acid trimethyl ester], B
Even when (OC 2 H 5 ) 3 [boron ethylate] or the like is added, the same effect is obtained.
上記実施例においては、第1の配線層、第2の配線層が
アルミニウム配線層の場合について述べたが、それらの
配線層が高融点金属(W、Mo、Tiなど)からなる金属配
線層、高融点金属シリサイド(WSi2、MoSi2、TiSi2な
ど)配線層、多結晶シリコン配線層であっても同様の効
果を奏する。In the above embodiments, the case where the first wiring layer and the second wiring layer are aluminum wiring layers has been described, but those wiring layers are made of refractory metal (W, Mo, Ti, etc.), The same effect can be obtained even with a refractory metal silicide (WSi 2 , MoSi 2 , TiSi 2, etc.) wiring layer or a polycrystalline silicon wiring layer.
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、ステップ・カバレッ
ジは十分ではなく、クラック耐性に優れる第1のシリコ
ン酸化物層と、ステップ・カバレッジは非常に良好であ
り、クラック耐性に劣る第2のシリコン酸化物層とを、
2000Å以下の比較的薄い膜厚で交互に繰返して堆積する
ようにしたので、クラック耐性と平坦性とを兼備えた第
2の絶縁層が形成され得る。したがって、この第2の絶
縁層の上に形成される第2の配線層のパターニングが安
定になり、かつ配線の信頼性も向上する。その結果、高
い歩留りと高い信頼性を有する半導体装置が提供され得
る。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the step coverage is not sufficient, and the first silicon oxide layer having excellent crack resistance and the step coverage are very good. An inferior second silicon oxide layer,
The second insulating layer having both crack resistance and flatness can be formed because the layers are alternately and repeatedly deposited with a relatively thin film thickness of 2000 Å or less. Therefore, the patterning of the second wiring layer formed on the second insulating layer becomes stable, and the reliability of the wiring is improved. As a result, a semiconductor device having high yield and high reliability can be provided.
第1図は、この発明に従った半導体装置の配線構造の一
実施例を示す部分断面図である。 第2A図、第2B図、第2C図、第2D図、第2E図、第2F図は、
第1図に示された配線構造において絶縁膜の成形方法を
工程順に示す部分断面図である。 第3図は、従来の半導体装置における配線構造を示す部
分断面図である。 第4A図、第4B図、第4C図、第4D図は、第3図に示された
従来の配線構造において絶縁膜の形成方法を工程順に示
す部分断面図である。 第5図、第6図は、従来の配線構造において塗布絶縁膜
の問題点を示す部分断面図である。 第7A図、第7B図は、従来の配線構造において、シランと
亜酸化窒素を用いて形成されるシリコン酸化膜と、TEOS
と酸素を用いて形成されるシリコン酸化膜の問題点を示
す部分断面図である。 第8図は、従来の配線構造において、TEOSとオゾンとを
用いて形成されるシリコン酸化膜の問題点を示す部分断
面図である。 第9A図、第9B図は、TEOSと酸素とを用いて形成されるシ
リコン酸化膜の膜厚の大小による相違を比較して示す部
分断面図である。 第10A図、第10B図は、TEOSとオゾンとを用いて形成され
るシリコン酸化膜の膜厚の大小による相違を比較して示
す部分断面図である。 第11図は、この発明に従った配線構造における絶縁膜の
堆積方法を実施することが可能な化学気相反応装置の一
例を示す概略構成図である。 図において、1は半導体基板、2は第1の絶縁膜、3は
第1の配線層、100は第2の絶縁膜、101,103,105,107は
TEOS+O2系酸化膜、102,104,106はTEOS+O3系酸化膜、1
08は第2の配線層である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。FIG. 1 is a partial sectional view showing an embodiment of a wiring structure of a semiconductor device according to the present invention. 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F,
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a method of forming an insulating film in the wiring structure shown in FIG. 1 in step order. FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a wiring structure in a conventional semiconductor device. FIG. 4A, FIG. 4B, FIG. 4C, and FIG. 4D are partial cross-sectional views showing a method of forming an insulating film in the order of steps in the conventional wiring structure shown in FIG. FIG. 5 and FIG. 6 are partial cross-sectional views showing the problems of the coated insulating film in the conventional wiring structure. FIGS. 7A and 7B show TEOS and a silicon oxide film formed by using silane and nitrous oxide in the conventional wiring structure.
3 is a partial cross-sectional view showing a problem of a silicon oxide film formed by using oxygen and oxygen. FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing a problem of the silicon oxide film formed by using TEOS and ozone in the conventional wiring structure. FIG. 9A and FIG. 9B are partial cross-sectional views showing the differences in the thickness of the silicon oxide film formed using TEOS and oxygen for comparison. FIG. 10A and FIG. 10B are partial cross-sectional views showing the differences in the thickness of the silicon oxide film formed by using TEOS and ozone for comparison. FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing an example of a chemical vapor deposition reactor capable of carrying out the method for depositing an insulating film in a wiring structure according to the present invention. In the figure, 1 is a semiconductor substrate, 2 is a first insulating film, 3 is a first wiring layer, 100 is a second insulating film, and 101, 103, 105 and 107 are
TEOS + O 2 system oxide film, 102, 104, 106 are TEOS + O 3 system oxide film, 1
08 is a second wiring layer. In each drawing, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (2)
導電層からなる配線構造を有する半導体装置であって、 主表面を有する半導体基板と、 前記半導体基板の主表面上に形成された第1の絶縁層
と、 前記第1の絶縁層の上に選択的に間隔を隔てて形成され
た第1の導電層と、 前記半導体基板および前記第1の導電層の上に、有機シ
ランと酸素とを主成分とする気相からプラズマ励起によ
り化学気相薄膜成長させられた第1のシリコン酸化物層
と、有機シランとオゾンとを主成分とする気相から熱励
起により化学気相薄膜成長させられた第2のシリコン酸
化物層とが交互に積層された第2の絶縁層と、 前記第2の絶縁層の上に形成された第2の導電層とを備
え、 前記第1のシリコン酸化物層および前記第2のシリコン
酸化物層の各膜厚は、500Å以上2000Å以下である、半
導体装置。1. A semiconductor device having a wiring structure composed of a plurality of conductive layers formed with an insulating layer interposed therebetween, comprising: a semiconductor substrate having a main surface; and a semiconductor substrate formed on the main surface of the semiconductor substrate. A first insulating layer, a first conductive layer selectively formed on the first insulating layer at intervals, and an organic silane on the semiconductor substrate and the first conductive layer. A first silicon oxide layer grown by chemical vapor deposition from a gas phase containing oxygen as a main component by plasma excitation, and a chemical vapor deposition thin film by thermal excitation from a gas phase containing organic silane and ozone as main components. A second insulating layer in which grown second silicon oxide layers are alternately stacked; and a second conductive layer formed on the second insulating layer, The thickness of each of the silicon oxide layer and the second silicon oxide layer is It is 500Å or more 2000Å or less, the semiconductor device.
導電層からなる配線構造を有する半導体装置の製造方法
であって、 半導体基板の主表面上に第1の絶縁層を形成する工程
と、 前記第1の絶縁層の上に選択的に間隔を隔てて第1の導
電層を形成する工程と、 前記半導体基板および前記第1の導電層の上に、有機シ
ランと酸素とを主成分とする気相からプラズマ励起によ
り化学気相薄膜成長させられた第1のシリコン酸化物層
と、有機シランとオゾンとを主成分とする気相から熱励
起により化学気相薄膜成長させられた第2のシリコン酸
化物層とを交互に積層して、第2の絶縁層を形成する工
程と、 前記第2の絶縁層の上に第2の導電層を形成する工程と
を備え、 前記第1のシリコン酸化物層および前記第2のシリコン
酸化物層は、各膜厚が500Å以上2000Å以下になるよう
に、交互に積層される、半導体装置の製造方法。2. A method of manufacturing a semiconductor device having a wiring structure composed of a plurality of conductive layers formed with an insulating layer interposed therebetween, which is a step of forming a first insulating layer on a main surface of a semiconductor substrate. And a step of selectively forming a first conductive layer on the first insulating layer with a space between the first insulating layer and the semiconductor substrate and the first conductive layer. The first silicon oxide layer, which was chemically vapor-deposited by plasma excitation from the component gas phase, and the chemical vapor-phase thin film, which was thermally excited from the gas phase containing organosilane and ozone as the main components. A step of forming a second insulating layer by alternately stacking second silicon oxide layers, and a step of forming a second conductive layer on the second insulating layer; One silicon oxide layer and the second silicon oxide layer are each Thickness as is 500Å or more 2000Å or less, it is alternately laminated, a method of manufacturing a semiconductor device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16354789A JPH0760851B2 (en) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16354789A JPH0760851B2 (en) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0329345A JPH0329345A (en) | 1991-02-07 |
| JPH0760851B2 true JPH0760851B2 (en) | 1995-06-28 |
Family
ID=15775970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16354789A Expired - Lifetime JPH0760851B2 (en) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0760851B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05243402A (en) * | 1992-03-03 | 1993-09-21 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
-
1989
- 1989-06-26 JP JP16354789A patent/JPH0760851B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0329345A (en) | 1991-02-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3221025B2 (en) | Plasma process equipment | |
| EP0478174B1 (en) | Silicon dioxide deposition method | |
| TW584902B (en) | Method of plasma processing silicon nitride using argon, nitrogen and silane gases | |
| US5116640A (en) | Process for preparing an electroluminescent device | |
| JPH0760851B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP2659600B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JPH0744218B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP3396791B2 (en) | Method of forming insulating film | |
| JP3184013B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| JP3192903B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor manufacturing apparatus | |
| JPS6239533B2 (en) | ||
| JP3401322B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device having insulating film | |
| JPS59177919A (en) | Selective growth of thin film | |
| JPH0744219B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| US20240110284A1 (en) | Selective Deposition of Thin Films with Improved Stability | |
| JP3445902B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JPS6360532B2 (en) | ||
| JPH05343354A (en) | Close contact layer of semiconductor device and forming method for metal plug | |
| KR102080706B1 (en) | Tray for transferring substrate and manufacturing method thereof | |
| JPH0669361A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JPH0669200A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| KR100327578B1 (en) | Formation method of isolation coating layer with low k | |
| JPS62254447A (en) | Formation of multilayered structure | |
| JPH0684802A (en) | Vapor phase epitaxy method | |
| KR20200020753A (en) | Tray for transferring substrate and manufacturing method thereof |