JPH06314686A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH06314686A
JPH06314686A JP10168293A JP10168293A JPH06314686A JP H06314686 A JPH06314686 A JP H06314686A JP 10168293 A JP10168293 A JP 10168293A JP 10168293 A JP10168293 A JP 10168293A JP H06314686 A JPH06314686 A JP H06314686A
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JP
Japan
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film
inorganic
silazane
coating method
semiconductor device
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Withdrawn
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JP10168293A
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English (en)
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Takashi Nagashima
隆 長嶋
Hideki Harada
秀樹 原田
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Kyushu Fujitsu Electronics Ltd
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Kyushu Fujitsu Electronics Ltd
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置及びその製造方法に関し、高集積
化を阻害することなく下地へのカバレッジを良好にする
ことができるとともに、膜質を緻密にすることができる
カバー膜を得ることができる半導体装置及びその製造方
法を提供する。 【構成】 塗布法によって形成された無機シラザンを含
有するシリコン窒化膜又はシリコン酸化窒化膜からなる
カバー膜を有するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に係り、詳しくは、LSIの表面保護のためのカ
バー膜となるパッシベーション膜を形成する技術に適用
することができ、特に、高集積化を阻害することなく下
地へのカバレッジを良好にすることができるとともに、
膜質を緻密にすることができるカバー膜を得ることがで
きる半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】近年、LSIのパッシベーション技術で
は、その目的から耐クラック性が強く、水分やNa+
オンを透過し難く、しかも絶縁性に優れ、金属や絶縁膜
との密着性が良好であること等が求められており、プラ
ズマCVD法によるSiX YZ 膜が広く一般的に用
いられている。しかしながら、このプラズマCVD法に
よるSiX Y Z 膜には、大量の水素を膜中に含んで
いるため、ホット・エレクトロン耐性が低下する等の弊
害が報告されている。また、デバイスの高集積化により
下地段差が厳しくなると、プラズマCVD法によるSi
X Y Z 膜では、その下地へのカバレッジが良好であ
るとは言えず、この傾向は、高集積化の要求に伴い、今
後増々厳しくなる傾向にある。
【0003】そこで、水素含有が少なく、且つカバレッ
ジの良好なSiX Y Z 膜を得ることができる半導体
装置及びその製造方法が要求されている。
【0004】
【従来の技術】従来、LSIの表面保護技術には、プラ
ズマCVD法によるSiX Y Z 膜を単層で用いる
か、若しくはプラズマSiX Y Z 膜は、単層ではス
トレスが大きいため、下地配線金属の陥没の防止対策と
して常圧PSG膜やプラズマ酸化膜と組合せたり、カバ
レッジ対策としてSOGと組合せたりして用いている。
このプラズマCVD法によるSiX Y Z 膜では、塗
布形成による場合よりも膜質を緻密にできるという利点
を有する。
【0005】さて、カバレッジ対策として従来のSOG
を用いずに、スピンコーティング法によるSiX Y
成方法が、例えば特開平3−146484号公報で報告
されている。このスピンコーティング法によるSiX
Y 膜では、プラズマCVD法による場合よりも下地への
カバレッジを良好にできるという利点を有する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来のプラズ
マCVD法によるSiX Y Z 膜では、塗布形成によ
る場合よりも膜質を緻密にできるという利点を有する
が、デバイスの高集積化により下地段差が厳しくなる
と、配線間隔の狭い所へのカバレッジが悪くなるという
問題があった。このようにカバレッジが悪くなると、膜
厚の薄いところから水分が浸入してコロージョンが生じ
て配線が劣化したり、トランジスタのホットキャリアが
多くなって素子特性が劣化したりすることがあった。
【0007】次に、上記した従来のスピンコーティング
法によるSiX Y 膜では、プラズマCVD法によるS
X Y Z 膜よりも下地へのカバレッジを良好にでき
るという利点を有するが、膜の構成材料に分子末端をメ
チル基頭の有機基で封止している有機シラザンを用いて
いるため、熱処理すると、膜中のCH3 基等の有機基が
脱離して抜け易いので、プラズマCVD法によるSiX
Y Z 膜と比べてボイドが生じて膜質が悪くなる。ま
た、有機基が残っていても、その部分がSi−ON膜の
構造欠陥を引き起こし、膜質を悪化させるという問題が
あった。このように膜質が悪いと、水分が浸入し易くコ
ロージョンが生じて配線が劣化したり、トランジスタの
ホットキャリアが多くなって素子特性が劣化したりする
ことがあった。
【0008】そこで、本発明は、高集積化を阻害するこ
となく下地へのカバレッジを良好にすることができると
ともに、膜質を緻密にすることができるカバー膜を得る
ことができる半導体装置及びその製造方法を提供するこ
とを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
は上記目的達成のため、塗布法によって形成された無機
シラザンを含有するシリコン窒化膜又はシリコン酸化窒
化膜からなるカバー膜を有することを特徴とするもので
ある。本発明による半導体装置の製造方法は上記目的達
成のため、無機シラザンを塗布した後、焼成してシリコ
ン膜又はシリコン酸化窒化膜を形成する工程とを含むこ
とを特徴とするものである。
【0010】本発明に係る無機シラザンは、無機シラザ
ン結合を有する無機シラザンであり、分子量が500以
上のオリゴマー又はポリマーの未端基の50%以上がH
で封止されている無機シラザンに好ましく適用させるこ
とができ、この無機シラザンによれば容易にスピンコー
ティング塗布形成することができる。本発明に係る塗布
法は、スピンコーティング法が好ましく、この場合、下
地に対してカバレッジを良く塗布形成することができ
る。また、焼成は、プラズマ雰囲気で行うのが好まし
く、この場合、反応ガス等を活性化させて無機シラザン
を構成するSi−H結合を効率良く切ってSiX Y
化を促進させることができる。
【0011】本発明に係る焼成する際の基板温度は、3
00℃以上が好ましく、この場合、無機シラザンを構成
するSi−H結合を効率良く切ってSiN膜化を促進さ
せることができる。なお、この時、プラズマ中でN2
活性化させると好ましいが、この時のその他の好ましい
焼成条件としては、反応ガス中のN2 濃度は20%以上
であり、かつ真空度は0.5Torr以上の高圧であ
る。
【0012】
【作用】従来のカバレッジの点で優れているスピンコー
ティング法によるSiX Y 膜では、膜の構成材料に分
子末端にCH3 基等の有機基で封止している有機シラザ
ンを用いているため、熱処理すると、この膜中のCH3
基等の有機基が脱離し易いので、ボイドが生じて膜質が
悪くなる。そこで、本発明者等は、思考錯誤を繰り返し
つつ各種実験を重ねた結果、SiX Y 膜を構成する材
料に有機シラザンではなく無機シラザンを用い、この無
機シラザンを塗布して焼成したところ、下地へのカバレ
ッジ及び膜質が良好なSiX Y カバー膜を得ることが
できた。以下、具体的に説明する。
【0013】本発明では、CH3 等の有機基を含有する
有機シラザンを用いるのではなく、H基を含有する無機
シラザン(好ましくは分子量が500以上のオリゴマー
又はポリマーの末端基の50%以上のプロトンで封止さ
れている無機シラザン)を用いたため、SOGのように
塗布法(好ましくはスピンコーティング法)により基板
全面に渡って塗布形成することができ、下地に対して良
好なカバレッジを得ることができる。
【0014】次に、塗布後の無機シラザンを焼成する
と、SiX Y 膜化させることができるが、このSiX
Y 膜化させるための好ましい焼成方法としては、プラ
ズマ雰囲気で行うとよく、この場合、N2 を効率良く活
性化させてSiX Y 膜化を効率良く行うことができ
る。ここで、図1に本発明の原理説明のための無機シラ
ザンをN2 プラズマ中で焼成した時の反応式を示す。こ
の図1から判るように、無機シラザンをN2 プラズマ雰
囲気で焼成すると、無機シラザンを構成するSi−H結
合のH基が脱離してSiX Y 膜化するが、この時、従
来のようにCH3 基等の有機基が脱離するのではなくH
基が脱離するので、従来よりもボイドの発生を抑えるこ
とができ、緻密な膜質にすることができる。なお、焼成
する時、Oを少量添加すると、膜中に酸素を含有させて
SiX Y Z 膜を形成することができる。この場合、
SiX Y の場合よりも更に膜質を緻密にすることがで
きる。
【0015】次に、図2に本発明の原理説明のためのN
2 プラズマ中にて焼成する際、基板焼成温度を0〜40
0℃まで振った時のSi−H結合度の強さをフーリエ変
換赤外分光法(FT−1R)で調べたものを示す。図2
に示す如く、室温の時の強度を1とした場合、300℃
以上で略0になり、Si−H結合が完全に切れることが
判る。これより、基板焼成温度は、300℃以上にする
のが望ましい。同様に、反応ガス中のN2 濃度は20%
以上、チャンバー真空度は0.5Torr以上にするの
が好ましく、この時、Si−H結合を効率良く切ること
ができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図3は比較例と本発明の配線構造を示す断面図で
ある。以下、この図3を用いて本発明の実施例を比較例
と対比しながら説明する。まず、比較例を説明する。比
較例では、図3(a)に示す如く、基板1上に開口部2
aを有する配線層2を形成した後、プラズマCVD法に
より配線層2を覆うように1.0μm程度のSiX Y
Z カバー膜を形成したところ、配線層2間隔の狭い場
所に空洞が生じる等、下地へのカバレッジが悪くなって
いた。
【0017】これに対し、本実施例では、図3(b)に
示す如く、基板1上に開口部2aを有する配線層2を形
成した後、分子量が500以上のオリゴマー又はポリマ
ー末端基の50%以上がHで封止されている無機シラザ
ンを配線層2を覆うようにスピンコーティング法により
1.0μm程度塗布し、真空チャンバー内で焼成を行っ
てSiX Y Z カバー膜3aを形成したところ、図3
(a)の比較例よりも良好なカバレッジを得ることがで
きた。しかも、緻密な膜質のSiX Y Z カバー膜3
aを得ることができた。なお、この時の焼成条件は、N
2 流量は30sccm、真空度は0.5Torr、RF
パワーは100W、基板1加熱温度は300℃である。
【0018】次に、図4は、本発明における半導体装置
の構造を示す断面図である。図中、11は膜厚1μmの
PS膜、12は膜厚0.5μmで、2μmの間隔でライ
ンアンドスペースにレイアウトされているアルミニウム
含有配線層、13は本発明における膜厚3000 の無
機シリコン窒化膜又は無機シリコン酸化窒化膜である。
【0019】図5は、図4のカバー膜の種類を変化させ
て行った、P.C.T.(プッシャークッカーテスト)
の結果を示すグラフである。縦軸は耐透水性〔%〕、横
軸は経過時間〔H〕である。P.C.T.の実験におい
ては、120℃、2気圧という一般的な高温、高圧とい
う条件で行ったものである。グラフ中において、○は従
来のカバー膜として使用されているプラズマ窒化膜、△
は塗布法によって形成された無機シラザンを酸素雰囲気
中において450℃で焼成した膜、□は塗布法によって
形成された無機シラザンを窒素雰囲気中において450
℃で焼成した膜、◇は塗布法によって形成された無機シ
ラザンを窒素プラズマ雰囲気で焼成した膜、×はプラズ
マ酸化膜である。
【0020】なお、無機シラザンはSi、N、Hからな
るもので、例えばper−ヒドロポリシラザン等であ
る。図4、5から、本発明のカバー膜は、スピーンコー
ティング法によって形成するため、カバレッジが良く、
且つ、耐透水性も優れていることが判った。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、高集積化を阻害するこ
となく、下地へのカバレッジを良好にすることができる
とともに、膜質を緻密にすることができるカバー膜を得
ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】無機シラザンをN2 プラズマ中で焼成した時の
反応式を示す図である。
【図2】基板加熱温度を振った時のSi−H結合度の強
さを示す図である。
【図3】比較例と本発明の配線構造を示す断面図であ
る。
【図4】本発明における半導体装置の構造を示す断面図
である。
【図5】図4のカバー膜の種類を変化させて行ったP.
C.T.の結果を示す図である。
【符号の説明】
1 基板 2 配線層 2a 開口部 3、3a SiX Y Z カバー膜 11 PSG膜 12 アルミニウム含有配線層 13 窒化膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塗布法によって形成された無機シリコン
    窒化膜又は無機シリコン酸化窒化膜からなるカバー膜を
    有することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 無機シラザンを塗布した後、焼成してシ
    リコン窒化膜又はシリコン酸化窒化膜を形成する工程を
    含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記焼成は、プラズマ雰囲気で行うこと
    を特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記焼成する際の基板温度は、300℃
    以上であることを特徴とする請求項2乃至3記載の半導
    体装置の製造方法。
JP10168293A 1993-04-28 1993-04-28 半導体装置及びその製造方法 Withdrawn JPH06314686A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120107607A1 (en) * 2009-07-17 2012-05-03 Mitsui Chemicals, Inc. Multilayered material and method of producing the same
US8716696B2 (en) * 2005-11-29 2014-05-06 Lg Display Co., Ltd. Organic semiconductor thin film transistor and method of fabricating the same

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