JPS63120429A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS63120429A
JPS63120429A JP26709086A JP26709086A JPS63120429A JP S63120429 A JPS63120429 A JP S63120429A JP 26709086 A JP26709086 A JP 26709086A JP 26709086 A JP26709086 A JP 26709086A JP S63120429 A JPS63120429 A JP S63120429A
Authority
JP
Japan
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film
silicon nitride
semiconductor device
containing boron
boron nitride
Prior art date
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Pending
Application number
JP26709086A
Other languages
English (en)
Inventor
Riichiro Aoki
利一郎 青木
Katsuya Okumura
勝弥 奥村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS63120429A publication Critical patent/JPS63120429A/ja
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  • 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】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) 本発明は、半導体装置に関し、特に半導体装置本体の最
上層のパッジページ、ン膜として、チッ化カロンTh含
んだシリコンナイトライド膜を有する半導体装置として
使用されるものである。
(従来の技術) 一般に半導体装置の構造は、その基板上KMOSトラン
ジスタ等の能動素子エレメントと、それら素子エレメン
ト間を電気的に結合するためのAt合金等からなる配線
および絶縁酸化膜とから形成され、その最上部はリンシ
リケートガラス膜(P2O膜)等の保護膜によって被覆
される。該保護膜の役割は、外界からの汚染物質の侵入
によって起こる素子性能の劣化を防止し半導体装置の信
頼性を得ることである。外界からの汚染物質の内で重要
なものは水、それにナトリウム等の可動イオン源である
。水は金属配線の腐食の要因となり、ナトリウムはシリ
コン層で移動するイオンとなって素子の電気的特性全劣
化させる。そして両者共に通常の生活環境中に豊富に存
在している。
(発明が解決し、ようとする問題点) 従来最も広く用いられてbる保護膜材料は前述のPSG
である。このPSG膜の保護膜としての性能は、材料中
に含有されるリンの量によって規定される。即ちN1の
侵入防止のためにはリン濃度の高りほど良好であるが、
リンの持つ吸湿性の食めに水に対する保護性は逆に減少
して行く。従って水とナトリウムの両者に対して同時に
理想的な保護性能を得ることは不可能である。
また、PEG膜は脆性破壊に対して弱く、下層との熱膨
張係数の差により発生する応力によって膜中に亀裂を生
じることが多く、やはりP2O膜の重大な欠点となって
いる。
次に保nMjt料として使われるものは窒化ケイ素であ
り、こね、は水とナトリウムの両者に対して優れた保護
性能を持つことが知られている。然しなから、従来金属
配線上の保護膜としての窒化ケイ素の成膜法はプラズマ
気相成長法(プラズマCVD法)によっているが、この
方法では次の様なプラズマ中の化学反応 3SAH4+41Snら → S I、N4+ 12)
f2によって窒化物を生成しているために必ず膜中に水
素が混入し、その量は原子数にして通常20〜25%に
もなる。この水素はホットエレクトロン効果の要因とな
り、 MO8)ランジスタの閾値の変化等を招くため、
半導体装置の信頼性を損う欠点きなって員る。筐た、窒
化ケイ素膜にもやはり下層との応力発生((よる亀裂の
生成が問題である。
本発明の目的は、 flitI記の問題点を一掃すべく
なさ′7′1−た本のであり、イぎ軸性の高い半導体装
置を提供することである。
[発明の構成] (問題点を解法するための手段と作用)本発明は、半導
体装置の金属配線上のパブシベーシ、ン膜ニ、チフ化=
Nロンヲ含むシリコンナイトライド膜全具備すること全
特徴とするものであり、その結果、保護膜としての信頼
性全向上し得るものである。即ち緻密性を有するシリコ
ンナイトサイドを用いるから耐湿性に優れる。またチッ
化ゲロンを入れたためナイトライド膜の靭性が向上し、
亀裂防止等が可能となるものである。
(実施例) 以下図面を参照1〜て本発明の詳細な説明する。第1図
は同実施例の断面図で、1は半導体素子が形成された半
導体装置本体としての基板で、この基板上の絶縁膜等は
図示省略しである。2は金属配線、3はチッ化?ロンを
含むシリコンナイトライド膜で、これは金属配線2上を
覆う最終保護膜として使用されている。
本実施例では、チッ化ゲロンを含むシリコンナイトライ
ド膜3の形成法として、4wt%(ウェイトノイーセン
ト)のチッ化20ンヲ含んだシリコンナイトライドター
グツトを用い、 Arガスをスパッタガスとしたバイア
ススパッタ法を用いた。ま九金属配線2としてAt配線
(アルミニウム合金)を用い、この上層の金属をバイア
ススパッタ法を用りて形成したチッ化ゲロンを含んだシ
リコンナイトライド膜の形状である。基板1にRF(高
周波)′f!:バイアスした効果により、下層に凹凸(
配線2等による)があっても、平坦な形状のシリコンナ
イトライド膜3が得られる。
上記実施例と比較すべき従来例として、プラズマCVD
法によるシリコンナイトライド膜を有した半導体装置全
従来例1とし、また常圧cvD@で形成し之IJンをド
ープしたガラス膜(PEG膜)を具備する半導体装置を
従来例21二して比較した。第2図はこれら従来例の構
成を示し、4はプラズマCVD法により形成した窒化シ
リコン層または常圧CVD法で形成したリンシリケート
ガラス層である。
これらのノfツシペーシ、ン膜に対する性能試験として
、耐湿試験、MOSトランジスタの閾値試験。
クラック発生試験全実施した。試験時のノやツシベーシ
、ン膜の膜厚は1.2μとした。
耐湿試験は、アルミニウム配線の導通不良発生率を2.
5気圧、湿度100%の条件下で測定した。
結果を表IK示すa表中の数値は各1.00試料中の不
良発生数である。表の如くに本発明の実施例は高い耐湿
性能金星す。
閾値試験けNチャネルMO8FET上に試料膜を形成し
、その形成前後の閾値変化を測定したものである。表2
に示す様に本実施例の閾値変動はない。
クラック発生試験は配線1」20〜100μ、高−=!
0.8μのアルミニウム配線上に1.2μの試料膜を形
成し、150℃と一55℃の温度サイクル試験1100
0サイクル行った。後の試料膜の亀裂発生状況を光学顕
微鏡によって観察した。表3より明らかなように、本実
施例においてははぼ完全に従来例よりも亀裂発生を防ぐ
ことができた。
表  1 表2 表  3 なお、本発明は実施例に限られることなく種々の応用が
可能である。例えば本実施例では、ノヤッシベーシ、ン
膜を全てバイアススパッタ法で形成した例を示したが、
先にバイアススツヤツタ法でボロンナイトライドを含む
シリコンナイトライド膜を形成し1次にプラズマCvD
法でシリコンナイトライドを形成する二層構造としても
同等の効果が得られる。又この順序が逆の場合で本ステ
ップカバレッジは悪くなるが、効果は同様に得られる。
[発明の効果] 以上説明し念如く本発明によれば、耐湿性、耐久性に優
れ、素子特性に変動を与えないパッジページ、ン膜を具
備することにより、高い信頼性′f:有した牛導体装置
を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2図は従来
装置の断面図である。 1・・・基板、2・・・At配線、3・・・チッ化?ロ
ンを含んだシリコンナイトライド膜。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体素子が形成された半導体装置本体と、該半
    導体装置本体を覆うように該本体上に形成された絶縁膜
    とを具備し、該絶縁膜の一部または全てにチッ化ボロン
    を含むシリコンナイトライド膜を具備することを特徴と
    した半導体装置。
  2. (2)前記チッ化ボロンを含むシリコンナイトライド膜
    を最終保護膜として有している特許請求の範囲第1項に
    記載の半導体装置。
JP26709086A 1986-11-10 1986-11-10 半導体装置 Pending JPS63120429A (ja)

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