JPS61128547A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPS61128547A
JPS61128547A JP25074284A JP25074284A JPS61128547A JP S61128547 A JPS61128547 A JP S61128547A JP 25074284 A JP25074284 A JP 25074284A JP 25074284 A JP25074284 A JP 25074284A JP S61128547 A JPS61128547 A JP S61128547A
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glass layer
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glass
semiconductor device
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Keiji Kobayashi
啓二 小林
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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔成業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置およびその製造方法に係り、特に
、積層LBX等、積ノー型牛導体装置におけるパッシベ
ーシーン膜に関するものである。
〔発明の技術的背景およびその問題点」表面女矩化技術
は、個別半導体素子から集積回路(Integrate
d C1rcuit)に至るまで、パフォーマンスと信
頼性を向上させるために広く研究が退められている。
半導体表面の電気的特性を安定化すると共に、外部雰囲
気の影響から素子を保噛するためのパツシペーシツン膜
は、特に、集積度の高い超大規模集積回路(超声8工)
等、微細な回路パターンを有する半導体装置では、!要
な存在となっている。
また、半導体テクノロジーの進歩により、高集積化と共
に、チップサイズも大型化の傾向にあり、5mX5■以
上にもなるような大型の半導体集積回路も実用化されて
きている。このような大型の半導体チップをパッジペー
ジ1ン膜によって被覆保護する場合、パッジページ1ン
膜にクラックが発生し易く、完全に保護するのは困趨で
あるという問題があった。そして、更に、バッジベージ
lン膜尤生じたクラックがチップクツツク、時には樹脂
クラックにまで伝播するという問題があった。
釣元ば、鶴2図はLaミニチップ断面の1部を示すもの
であるが、半導体基板101円に作り込まれた21層1
02上に熱酸化膜103、高抵抗被膜104とし℃のポ
リシリコン層、 OVD法によって形成された醸化シリ
コン層105がlit次積層上しめられており、更にこ
の上層にアルミニウム層から形成された配線/I 10
6をはさんで下層側にPEIG膜からなる層間ノくツシ
ベーシ冒ン膜107、上層側に、表面ノ(ツシペーシ璽
ン膜108が形成されている。
かかる構成を用いた場合、アルミニウム層、P8G膜の
熱膨張係数は夫々200xlO/C。
10XIO−’/Cと差が余りにも大きく、層間)(ッ
シペーシ冒ン膜としてのPSGfi内の引張り応力が1
200Kf/−以上となり、クラックが発生することが
たびたびであった。
書に、LEIエチップを形成するための出発材料である
フェノ1−を大口径化したり、チップサイズを犬キくし
たつすると、前述の)(ツシベーシ宵ン膜にクラックが
生じ、このり2ツクがチップにまで伸びる等により、熱
衝撃試験において不良になる等、L8工としての信頼性
の面で問題が多かった。
〔発明の目的j 本発明は、@記実情に11i2してなされたもので、ク
ラックを防止すると共に、分惚率がlトさく電気的%注
の良好なパツシペーシツン膜を具え、デバイスとしての
信頼性の高い半導体装置を提供することを目的とする。
〔発明の概猥〕
そこで本発明では、半導体装置の表面に、配線層をはさ
んで下側に位置するWI+司パッジベーン】ン膜として
の第1のガラス層と、上側に位置する表面パッジベーン
1ン膜としての第2のガラスフ1看とからなる被覆層を
形成するtclML、j4第1のガラス層よりも第2の
ガラス層内に発生する応力が大きくなるように構成して
いる。
また、クラックの発生を防止するために、前記配線N円
にスリットを形成する工程を含むよ5にしたり、これら
篤lおよび第2のガラス層をガラス流動点以下の温度で
アニールするようにしてもよい。
〔発明の効果〕
このように本発明の半導体装置では、層間バクシベーシ
諺ン膜とし℃の第1のガラス層内に発生する応力が表面
バッジベージ冒ン膜としての第2のガラス層よりも小さ
くなるように構成されているため、外部の温度変化に対
しても大型のデバイスに対してもクラックの発生は大1
陽に低減され、リークの発生はほとんど皆無となり、製
造歩留りが向上すると共にデバイスとしての信頼性が高
められる。また、仮にクラックが発生するに至ったとし
ても、第2のガラス層の方であり、帛2のガラス層から
素子に近い側に位置する第1のガラス層を超えて、チッ
プにまでクラックが伝播する確率は極めて小ざい。
更に、このようKして形成されるパッジベージ曹ン膜は
デバイスの電気的特性に与える#響はほとんどなく、工
菓的にすぐれたデバイスを得ろことが可能となる。
〔発明の実施例」 以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細K
1l5!明する。
(実施ガ1) 第1図は、LSIの断面の1部を示すもので一惑1図に
示した従来例のL81チップと同様にシリコン基板1内
に作、り込まれたP シリコン層2上に、熱酸化膜3、
高抵抗被膜4としてのポリシリコン層、OVD法によっ
て形成された教化シリコン層5が順次積重せしめられて
なるロンの含有量の多い膜浮約1μmの第1のガラス層
7、上層側には膜厚約1μmの通常の28G膜からなる
琳2のガラス層8が夫々層間パッジベージ璽ン膜、表面
パッジベージwygとして形成せしめられており、更に
この上層をエポキシ樹脂9で封止してなるものである。
この保−構造は次のようにして実現される。
まず、通常の工程で形成された半導体デバイスD上に、
反応ガスとして、7オスフイ7(1’T:1s)2X、
ジポランCB* Ha ) 1.5%、シラ7 (+3
1H,)sXs威素(01)91.5%からなる混合ガ
スを用い、プラズマCVD法によってBPSG膜を形成
した恢、フラッシュアニール法により850Cに加熱し
、流動化して平担化を行ない第1のガラス層7を得た。
次いで、通常の方法で、’1ic2のガラス層8として
のPEG膜を形成した恢、エポキシ樹脂の充填された樹
脂キャップで榎い気密封止したものである。
このときゝ、第1のガラス層の応力、=550Kg/−
5第2のガラス層の応力r−1300縁/−であった・ このようにして形成されたL8工を1socに急熱し、
急冷する熱衝撃試験を行なったが、クラックの発生はな
かった。
また第1のガラス層7の電気的−特性を測定するため、
 MOBキャパシタを形成し、この表面を第1のガラス
層で第11覆し、a−V特性を測定したが、被膜しない
場合に比べてa−V%性のシフトはほとんどなかった。
この結果からも、このガラス層はデバイスの電気的特性
に影響を与えないことがわかる。
(実施例2) また、前記実施例1と同様の半導体デバイスD上に、ア
ルミニウム配線層6をはさんで、下層側に位置する第1
のガラス層7として、通常のPBG膜を形成した後、こ
のP2O膜に対してボロン(B)を打ち込み条件120
KIV 10  cmでイオン注入し、900Cでシー
/メルティングを行い流動化して平担化したものを用い
、上層側に位置する第2のガラス/48として通常のP
SG膜を用いた(ちなみに、′i第1および第2のガラ
ス層の膜厚はいずれも1μmとし、更にこの上層は、実
施術乍四様に樹脂封止した)場合も、第1のガラス層お
よび爾2のガラス層内の応力は夫々400に9/cd 
、1200Kf/I:llIとなり、同様の熱衝撃試験
に対してもクラックの発生はなかりた・ 更に、このjlElのガラス層7として用いたものの、
電気的特性を測定するため、実施例1の場合と同様に%
MOsキャパシタを形成して表面をこの第1のガラス層
7で被覆し、a−V%性を測定したが、被覆しない場合
忙比べて0−1%性のシフトはほとんどな(、この第1
のガラス層7はデバイスの電気的特性には影響を及ぼさ
ないことがわかる。
(実施例3) 前記実施例1と同様の半導体デバイスD上にアルミニウ
ム配線層6をはさんで、下層側に位置する第1のガラス
層7として、フォスフイン(PHs)2%、ジボラン(
3tHa)1.2%、シラン(s1H4)s%、亜酸化
+y素(N2o)91.8Xの混合ガスを反応ガスとし
て用いプラズマCVD法によってN膜した膜厚1μmg
)ガラスtrti内にヒ素(As )をtsoev 1
0  cm  でイオン注入した後、5oocでアニー
ルし平担化したものを用い、上層側く位置する第2のガ
ラス層8としては膜厚1μmの通常のPsG膜を用いた
。更にこの上層を気密封止するわけであるが、この場合
も、第1のガラス層および第2のガラス層内の応力は夫
々450Kg/cd、 12001’#/−jであり、
実施例1と同様の熱衝堪試験に対してもクラックの発生
はなかった◎ また、実施例1および2の場合と同様にこの第1のガラ
ス層として用いたものの電気的特性を測足したが、デバ
イスの電気的特性には影響を及ぼさないものであること
がわかった。
(実施例4〕 前記実施例1と同様の半導体デバイスD上に第1のガラ
ス層7とし工、ホスフィンCPH5)2%、ジボラ:’
 (BtH@ ) 009%、シラン(SiH,)5X
からなる混合ガスにキャリアガスとしてのrR素0.を
加えたものを反応ガスとして用い、プラズマCVD法に
よりて膜厚5ooofの膜を形成した後400Cでアニ
ールし、この後、配線層6として、ところどころに幅2
μm1深さ1μmのスリットを有するようにアルミニウ
ム層なバターニングする。そして第2のガラス層として
膜厚5000 fの通常のPBGN&を形成する。
このとき、第1のガラス層およびN2のガラス層内の応
力は夫々450Kf/j、40M/jでありた・5mX
5mの大きさの範囲で20Offの顕微鏡を用いてクラ
ックの発生を観察した結果、クラックの発生はOであっ
た。
(実施例5) 前記実施例1と同様の半導体デバイスD上に第1のガラ
ス層7として、ホスフィン(pan)i%、ジボラン(
SiH6)2%、シラン(siHg)aXからなる混合
ガスにキャリアガスとしてチッ素(H1〕を加えたもの
を反応ガスとして用い、プラズマCVD法によりて膜厚
50001 の膜を形成した後450Cでアニールし、
この改、配線層6として、ところどころに幅5μmgさ
1μmのスリットを有するようにアルミニウム層をバタ
ーニングする。そして第2のガラス層として、通常の如
く形成された膜厚5000λのf’sG電S 膜内にlXl0  50Keマでヒ素をイオン注入する
O このとき、第1のガラス層および第2のガラス層内の応
力は夫々350Kg/d 、 400に9/−であった
@また熱膨張係数は夫々30X10 /C,45x 1
. o−、/ca度であり、51111X5+1111
+7)大きさの範囲で200活の顕微鏡を用いて観察し
た結果、クラックの発生はOであった。
(実施例6) 前記実施例と同様の半導体デバイス上に、第1のガラス
M7として、ホスフィン(PHI)2%ジホラy (B
、H,)1.5%、シラy (s1a4)5 X力らな
る混合ガスにキャリアガスとしてN2又は01を用いた
ものを反応ガスとして用い、プラズマCVD法によって
膜厚5000Aの膜を形成した後、350Cでアニール
し、この後、配線層6として、ところどころに幅3μm
1床さ0.5μmのスリットを有するようにアルミニウ
ム層をバターニングする。そして第2のガラス層として
、通常の如く膜厚5000X の?EIG膜を形成する
O このとき、第1のガラス層および第2のガラス層内の応
力は夫々300Kf/7.2”縁/−1熱膨張係数は夫
々38X10 /C,l0XIO/lll’であった。
この場合も、5mX5mの大きさの範囲で200倍の顕
微鏡を用いて観察した結果、クラックの発生はOであっ
た。
なお、半導体デバイスの素子そのものの構造は実施例に
限定されることなく適宜選択回心である口
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明実施例の半導体装置の断面の1mを示
す図、第2図は従来例の半導体装置の断面の1部を示す
図である。 101−・・半導体基板、102 ・P  層、l Q
 3 ・・・熱酸化膜、104・・・高抵抗被膜、10
5・・・酸化シリコン層、106・”配線M、1u7・
・・層間パッジベージ冒ン膜、108・・・表面パッジ
ページ!/膜、1・・・シリコン基板、2−op  シ
リコン層、3・−熱酸化膜、4・・・ポリシリコン層、
5・111Z化ンリコン層、6−・アルミニウム配線層
、7・・・第1のガラス層、8−第2のガラス層、9・
−エポキシ樹脂。 第1図 第2図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)所定の素子領域の形成された基板の表面をガラス
    膜を含むパッシベーション膜によつて被膜保護した半導
    体装置において、電極配線層の下層に層間パッシベーシ
    ョン膜として第1のガラス層を具えると共に前記電極配
    線層の上層に表面パッシベーション膜として前記第1の
    ガラス層よりも発生応力の大なる第2のガラス層を具え
    たことを特徴とする半導体装置。
  2. (2)前記第1のガラス層は、ガラス構造の網目修飾イ
    オンの位置にイオンを導入した構造をなすと共に、熱膨
    張係数が第2のガラス層よりも大きくなるように構成さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記
    載の半導体装置
  3. (3)所定の素子領域の形成された基板の表面に電極配
    線層の形成に先立ち、層間パッシベーション膜として、
    第1のガラス層を形成する工程と、電極配線層を形成す
    ると共に、該電極配線層内にガラス層中の応力の発生を
    低減すべく、スリットを形成する工程と、表面パッシベ
    ーション層として、前記第1のガラス層よりも熱膨張係
    数の小さい第2のガラス層を形成する工程とを備えたこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. (4)前記第1および第2のガラス層を形成した後、更
    にこれらのガラス層をアニールする工程を備えたことを
    特徴とする特許請求の範囲第(3)項記載の半導体装置
    の製造方法。
JP25074284A 1984-11-28 1984-11-28 半導体装置およびその製造方法 Granted JPS61128547A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59163841A (ja) * 1983-03-08 1984-09-14 Toshiba Corp 樹脂封止型半導体装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59163841A (ja) * 1983-03-08 1984-09-14 Toshiba Corp 樹脂封止型半導体装置

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