JP2999973B2

JP2999973B2 - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2999973B2
Application number: JP6340597A
Authority: JP
Inventors: 秀樹水原; 裕之渡辺; 佳居実沢; 征基平瀬; 弘行青江; 恭典井上; 公英斉藤; 宏康石原
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1996-03-19
Filing date: 1997-03-17
Publication date: 2000-01-17
Anticipated expiration: 2017-03-17
Also published as: JPH09312286A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に係り、特に、配線を絶縁保護するパッシベーショ
ン膜の製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体デバイスの特性安定化
のために、デバイス表面には、配線を絶縁保護するため
のパッシベーション膜が形成されている。このパッシベ
ーション膜には、熱ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法で形成
された絶縁膜が用いられるのが一般的であるが、中で
も、耐湿性に優れているという理由から、プラズマＣＶ
Ｄ法によって形成されたシリコン窒化膜が良く用いられ
ている。

【０００３】しかしながら、このプラズマＣＶＤ法で形
成されたシリコン窒化膜は、耐湿性に優れてはいるが完
全ではなく、微量の水分を通してしまう問題がある。そ
こで、シリコン窒化膜の下に、ＰＳＧ（phospho-silica
te glass）膜を設け、シリコン窒化膜を通して入り込ん
だ水を吸湿分散させたり、また更に、耐湿性を高めるた
めに、ＰＳＧ膜の下に更にシリコン窒化膜を設けること
が、特開平６−５３２１０号公報に記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来例のように、ＰＳ
Ｇ膜自身に水分を吸収させるものにあっては、たとえ水
分をＰＳＧ膜中に分散させるとはいえ、その水分が配線
に悪影響を与える危惧を払拭することはできない。

【０００５】本発明は、半導体装置の製造方法に関し、
耐湿性に優れたパッシベーション膜を得て、半導体装置
としての信頼性を高めることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の半導体装置の
製造方法は、半導体基板上に配線を形成する工程と、前
記配線の上に、配線を絶縁保護するパッシベーション膜
の少なくとも一部として有機ＳＯＧ膜を形成する工程
と、少なくとも前記有機ＳＯＧ膜に、アルゴン、ボロ
ン、窒素、リンからなるグループより選ばれた少なくと
も１つの不純物を導入する工程と、を含むことを特徴と
する。

【０００７】また、請求項２の半導体装置の製造方法
は、請求項１に記載の発明において、前記有機ＳＯＧ膜
の上層及び下層の少なくとも一方に、前記有機ＳＯＧ膜
よりも吸湿性の低い膜を形成することを特徴とする。

【０００８】また、請求項３の半導体装置の製造方法
は、請求項２に記載の発明において、前記吸湿性の低い
膜は、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸窒
化膜からなるグループより選ばれた少なくとも１つの材
料を含むことを特徴とする。

【０００９】また、請求項４の半導体装置の製造方法
は、請求項１に記載の発明において、前記不純物を導入
する工程は、イオン注入法などのように、不純物に運動
エネルギーを与えて前記有機ＳＯＧ膜に導入する工程で
あることを特徴とする。

【００１０】すなわち、有機ＳＯＧ膜に、アルゴン、ボ
ロン、窒素、リンからなるグループより選ばれた少なく
とも１つの不純物を導入することにより、膜が改質され
て、膜に含まれる水分や水酸基が減少し且膜が吸水しに
くくなる。この膜をパッシベーション膜として用いるこ
とにより、優れた絶縁効果及び耐湿効果を得ることがで
きる。

【００１１】また、有機ＳＯＧ膜は、平坦性に優れてい
るので、パッシベーション膜自身の平坦性がきわめて良
好になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）本発明を具体化した第１の実施形態の製造方法を、図１
〜図１０に従って説明する。

【００１３】工程１（図１参照）：（１００）ｐ型（又
はｎ型）単結晶シリコン基板１の上にゲート絶縁膜２
（膜厚：１０ｎｍ）及びゲート電極３（膜厚：２００ｎ
ｍ）を形成する。

【００１４】そして、ゲート絶縁膜２及びゲート電極３
をマスクとするイオン注入法を用いて基板１にｎ型（又
はｐ型）不純物をドープすることにより、ソース・ドレ
イン領域４を自己整合的に形成してＭＯＳトランジスタ
を完成する。

【００１５】工程２（図２参照）：プラズマＣＶＤ法を
用いて、デバイスの全面にシリコン酸化膜５（膜厚：５
００ｎｍ）を形成する。尚、このプラズマＣＶＤ法で用
いるガスは、モノシランと亜酸化窒素（ＳｉＨ₄＋Ｎ
₂Ｏ）、モノシランと酸素（ＳｉＨ₄＋Ｏ₂）、ＴＥＯＳ
（Tetra-ethoxy-silane）と酸素（ＴＥＯＳ＋Ｏ₂）など
であり、成膜温度は３００〜９００℃である。

【００１６】工程３（図３参照）：シリコン酸化膜５の
上に有機ＳＯＧ膜６を形成する。有機ＳＯＧ膜６の組成
は［ＣＨ₃Ｓｉ（ＯＨ）₃］で、その膜厚は４００ｎｍで
ある。その形成方法は、まず、前記組成のシリコン化合
物のアルコール系溶液（例えば、ＩＰＡ＋アセトン）を
基板１の上に滴下して基板を回転速度：５４００rpmで
２０秒間回転させ、この溶液の被膜を基板１の上に形成
する。このとき、そのアルコール系溶液の被膜は、基板
１の上の段差に対して、その凹部には厚く、その凸部に
は薄く、段差を緩和するように形成される。その結果、
アルコール系溶液の被膜の表面は平坦化される。

【００１７】次に、窒素雰囲気中において、１００℃で
１分間、２００℃で１分間、３００℃で１分間、２２℃
で１分間、３００℃で３０分間、順次熱処理が施される
と、アルコール系が蒸発すると共に重合反応が進行し
て、表面が平坦な有機ＳＯＧ膜６が形成される。この有
機ＳＯＧ膜６は、炭素を１％以上含むシリコン酸化物で
ある。

【００１８】そして、イオン注入法を用いて、アルゴン
イオン（Ａｒ⁺）を加速エネルギー：１４０keV、ドーズ
量：１×１０¹⁵atoms／cm²の条件で有機ＳＯＧ膜６にド
ープすることで、有機成分を分解させると共に、膜中に
含まれる水分及び水酸基を減少させる。その結果、有機
ＳＯＧ膜６は、有機成分が含まれず、水分及び水酸基が
僅かしか含まれないＳＯＧ膜（以下、改質ＳＯＧ膜とい
う）７に変えられる。工程４（図４参照）：プラズマＣ
ＶＤ法を用いて、改質ＳＯＧ膜７の上にシリコン酸化膜
８（膜厚：２００ｎｍ）を形成する。シリコン酸化膜８
の形成条件はシリコン酸化膜５と同じである。

【００１９】工程５（図５参照）：四フッ化炭素と水素
の混合ガス系をエッチングガスとして用いる異方性エッ
チングを行い、ソース・ドレイン領域４の上の各膜５〜
８にビアホール９を形成する。工程６（図６参照）：スパッタ法を用いてビアホール９
内を含むデバイスの全面にアルミニウム膜を堆積し、そ
のアルミニウム膜が所望のパターンになるように異方性
エッチングを行って、ソース・ドレイン電極（ソース・
ドレイン配線）１０を形成する。

【００２０】工程７（図７参照）：デバイスの全面に、
シリコン酸化膜１２（膜厚２００ｎｍ）を形成する。次
に、このシリコン酸化膜１２の上に、有機ＳＯＧ膜１３
を形成し、更にこの有機ＳＯＧ膜１３にアルゴンイオン
を注入することにより改質ＳＯＧ膜１４（膜厚４００ｎ
ｍ）を形成する。この有機ＳＯＧ膜１３及び改質ＳＯＧ
膜１４の形成方法は、工程３における有機ＳＯＧ６及び
改質ＳＯＧ膜７と同様である。

【００２１】そして、改質ＳＯＧ膜１４の上に、シリコ
ン酸化膜１５（膜厚２００〜４００ｎｍ）を形成する。
このシリコン酸化膜１２、１５の形成方法は、工程２に
おけるシリコン酸化膜５と同様である。これらシリコン
酸化膜１２、改質ＳＯＧ膜１４及びシリコン酸化膜１５
の積層構造からなる膜により、デバイスの表面に、デバ
イス、特にソース・ドレイン電極１０を絶縁保護するた
めのパッシベーション膜１６を形成する。

【００２２】こうして、各シリコン酸化膜１２、１５で
改質ＳＯＧ膜１４を挟んだ構造とすることにより、パッ
シベーション膜１６全体としての絶縁性及び機械的強度
を高めることができる。特に、シリコン酸化膜１２が存
在することにより、パッシベーション膜１６としての絶
縁効果が一層強固なものとなる。しかも、シリコン酸化
膜１２は、改質ＳＯＧ膜１４よりも配線に対する密着性
が良いので、パッシベーション膜全体としての密着性が
向上する。

【００２３】また、シリコン酸化膜１５が存在すること
により、パッシベーション膜１６としての耐湿効果が一
層強固なものとなる。また、改質ＳＯＧ膜１４自身、段
差被覆性に優れているので、配線間隔が狭くても、配線
間に容易に充填することができ、更には、平坦性に優れ
ているので、シリコン酸化膜１５を容易に被覆させるこ
とができる。

【００２４】尚、改質ＳＯＧ膜１４には、有機成分が含
まれず、水分及び水酸基が僅かしか含まれないため、図
８のように、各シリコン酸化膜１２、１５を省いて、パ
ッシベーション膜１６を改質ＳＯＧ膜１４単層で構成し
ても良い。この場合、シリコン酸化膜１２、１５を形成
する必要がないぶん、工程数の削減が図れる。また、有
機ＳＯＧ膜１３を完全に改質できないような条件でイオ
ン注入を行う場合などには、図９に示すように、シリコ
ン酸化膜１５のみを省いたり、図１０に示すように、シ
リコン酸化膜１２のみを省いたりすることもできる。

【００２５】本実施形態によれば、以下の作用及び効果
を得ることができる。（イ）各シリコン酸化膜５，８で改質ＳＯＧ膜７が挟ま
れたサンドイッチ構造が採用されているのは、層間絶縁
膜１１全体としての絶縁性及び機械的強度を高めるため
である。（ロ）改質ＳＯＧ膜７には有機成分が含まれていないた
め、ビアホール９を形成するためのエッチングを、四フ
ッ化炭素と水素の混合ガス系の雰囲気中で行うことがで
きる。そのため、このエッチングにおいて、エッチング
マスクとしてフォトレジストを用いた場合でも、そのフ
ォトレジストが侵されることはなく、そのフォトレジス
トでマスクされている改質ＳＯＧ膜７がエッチングされ
ることもない。従って、微細なビアホール９を正確に形
成することができる。

【００２６】（ハ）改質ＳＯＧ膜７には有機成分が含ま
れていないため、改質ＳＯＧ膜７のエッチングレートは
各シリコン酸化膜５，８とほとんど同じになる上に、エ
ッチングマスクとして用いたフォトレジストを除去する
際のアッシング処理時に改質ＳＯＧ膜７が収縮すること
はない。そのため、改質ＳＯＧ膜７にクラックが生じる
ことはなく、ビアホール９を形成する際にリセスが発生
することはない。従って、ビアホール９内にアルミニウ
ム膜を十分に埋め込むことが可能になり、ソース・ドレ
イン電極１０とソース・ドレイン領域４との間のコンタ
クトを良好にすることができる。

【００２７】（ニ）改質ＳＯＧ膜７には有機成分が含ま
れず、水分及び水酸基が僅かしか含まれないため、各シ
リコン酸化膜５，８を省いて改質ＳＯＧ膜７を単層で用
いることもできる。（ホ）シリコン酸化膜１２，１５は、ＳＯＧ膜ほどでは
ないが、比較的段差被覆性が良いので、狭い金属配線間
も容易に被覆できる。

【００２８】（第２実施形態）本発明を具体化した第２
の実施形態の製造方法を図１１〜図２０に従って説明す
る。尚、本実施形態において、第１実施形態と同じ構成
部材については同じ符号を用いその詳細な説明を省略す
る。工程(1)（図１１参照）：ｐ型（又はｎ型）単結晶シリ
コン基板１の上にゲート絶縁膜２、ゲート電極３及びソ
ース・ドレイン領域４を形成してＭＯＳトランジスタを
完成する。そして、デバイスの全面に層間絶縁膜２１を
形成し、ソース・ドレイン領域４上の層間絶縁膜２１に
コンタクトホール２２を形成する。その後、スパッタ法
を用いてコンタクトホール２２内を含むデバイスの全面
にアルミ膜を堆積し、そのアルミ膜が所望のパターンに
なるように異方性エッチングを行って、ソース・ドレイ
ン電極（ソース・ドレイン配線）１０を形成する。

【００２９】工程(2)（図１２参照）：デバイスの全面
にシリコン酸化膜５を形成する。工程(3)（図１３参照）：シリコン酸化膜５の上に有機
ＳＯＧ膜６を形成した後、イオン注入によって、有機Ｓ
ＯＧ膜６を、改質ＳＯＧ膜７に変える。工程(4)（図１４参照）：改質ＳＯＧ膜７の上にシリコ
ン酸化膜８を形成する。

【００３０】工程(5)（図１５参照）：四フッ化炭素と
水素の混合ガス系をエッチングガスとして用いる異方性
エッチングを行い、ソース・ドレイン領域４の上の各膜
５〜８にビアホール９を形成する。工程(6)（図１６参照）：スパッタ法を用いてビアホー
ル９内を含むデバイスの全面にアルミニウム膜を堆積
し、そのアルミ膜が所望のパターンになるように異方性
エッチングを行って、配線２３を形成する。

【００３１】このように、本第２実施形態では、ソース
・ドレイン配線１０の上に、層間絶縁膜１１を介して配
線２３を形成する。この場合でも、ＭＯＳトランジスタ
及びソース・ドレイン配線１０に悪影響を与えることな
く、第１実施形態と同様の作用、効果を得ることができ
る。工程(7)（図１７参照）：第１実施形態の工程７と同様
に、デバイスの全面に、シリコン酸化膜１２、改質ＳＯ
Ｇ膜１４及びシリコン酸化膜１５の積層構造からなるパ
ッシベーション膜１６を形成する。

【００３２】尚、このパッシベーション膜も、第１実施
形態における図８〜図１０に示した例と同様、改質ＳＯ
Ｇ膜１４単層にしたり（図１８参照）、シリコン酸化膜
１５を省いたり（図１９参照）、シリコン酸化膜１２を
省いたり（図２０参照）しても良い。図２１〜図２２は
上記第１実施形態や第２実施形態で示したようなＮＭＯ
Ｓトランジスタの上にシリコン酸化膜８／有機ＳＯＧ膜
６（改質ＳＯＧ膜７）／シリコン酸化膜５からなる層間
絶縁膜を形成したテストデバイスを用いて、各種実験を
行った結果を示している。

【００３３】図２１はＮＭＯＳトランジスタのホットキ
ャリア寿命（Ｇｍ（相互コンダクタンス）がある一定の
割合劣化するまでの時間のこと、トランジスタの寿命を
示すパラメータの１つ）のドレイン電圧依存性を示した
もので、イオン注入していない有機ＳＯＧ膜を用いたも
のに比べ、改質ＳＯＧ膜７を用いたもの（特に、加速エ
ネルギーを１４０keVとしたもの）は、ホットキャリア
寿命が約２桁延びることが分かる。

【００３４】図２２及び図２３は加速試験（２００℃の
温度条件下で、テストデバイスのトランジスタに５Ｖの
電圧を２時間印加し続ける試験）の前後におけるしきい
値Ｖtを示したもので、図２２は加速試験前のしきい値
Ｖｔを、図２３は加速試験前後のしきい値Ｖｔの変化量
をそれぞれ示している。図２２に示すように、加速試験
前にあっては、イオン注入していない有機ＳＯＧ膜を用
いたものも改質ＳＯＧ膜７を用いたものもほとんどしき
い値に変化がない。

【００３５】ところが、図２３に示すように、イオン注
入していない有機ＳＯＧ膜を用いたもの（未注入）が、
試験の前後でしきい値Ｖtが大幅に変化するのに対し、
改質ＳＯＧ膜７を用いたもの（特に、加速エネルギー
を１４０keVとしたもの）は、ゲート長に関係なくしき
い値Ｖtの変化がほとんど見られない。この結果は、Ｍ
ＯＳトランジスタのしきい値特性が長期にわたり安定
することを示している。

【００３６】図２４は図２３と同様の加速試験の前後に
おけるトランジスタのＧｍの変化量を示したものであ
る。イオン注入していない有機ＳＯＧ膜を用いたもの
が、試験の前後でＧｍが大幅に変化するのに対し、改質
ＳＯＧ膜７を用いたもの（特に、加速エネルギーを１４
０keVとしたもの）は、ゲート長に関係なくＧｍの変化
はほとんど見られない。この結果は、ＭＯＳトランジス
タのＧｍが長期にわたり安定することを示している。

【００３７】尚、図２１〜図２４において、改質ＳＯＧ
膜７を加速エネルギーが２０keVの条件で形成したもの
は、加速エネルギーが１４０keVの条件で形成したもの
に比べて、その改善効果はわずかである。これは、図
２５の通り、加速エネルギー（注入エネルギー）が有機
ＳＯＧ膜の改質深さとほぼ正の相関関係にあり、加速エ
ネルギーが２０keVの場合には、有機ＳＯＧ膜６の表層
（約５０ｎｍ）のみ改質されたためと考えられる。

【００３８】図２６は有機ＳＯＧ膜６（１３）(未処
理：unimplanted)及び改質ＳＯＧ膜７（１４）(イオン
注入処理：Ar⁺-implanted)のそれぞれに窒素雰囲気で３
０分間の熱処理を施し、ＴＤＳ法(Thermal Desorption
Spectroscopy)を用いて評価した結果を示している。
尚、イオン注入条件は、加速エネルギー：１４０keV、
ドーズ量：１×１０¹⁵atoms/cm²である。

【００３９】この図は、Ｈ₂Ｏ（ｍ／ｅ＝１８）に関す
る脱離量を表したものであり、図から明らかなように、
改質ＳＯＧ膜７（１４）はＨ₂Ｏ（ｍ／ｅ＝１８）に関
する脱離が少ないことが分かる。このことは、有機ＳＯ
Ｇ６（１３）にイオン注入を行って、改質ＳＯＧ膜７
（１４）とすることにより、有機ＳＯＧ膜６（１３）に
含まれる水分及び水酸基が減少することを示している。

【００４０】図２７は有機ＳＯＧ膜６（１３）及び改質
ＳＯＧ膜７（１４）の吸湿性を調べる目的で、有機ＳＯ
Ｇ膜６（１３）(no treatment)、有機ＳＯＧ膜６（１
３）を酸素プラズマに晒したもの(O₂ Plasma)及び改質
ＳＯＧ膜７（１４）(Ar⁺)をクリーンルーム内で大気中
に放置し、膜中の水分を評価した結果を示している。膜
中の水分量は、ＦＴ−ＩＲ法(Fourier Transform Infra
red Spectroscopy)を用いて、赤外吸収スペクトルのＯ
−Ｈ基に関する吸収（３５００cm^-1付近）の面積強度を
指標とした。イオン注入条件は、加速エネルギー：１４
０keV、ドーズ量：１×１０¹⁵atoms/cm²である。

【００４１】酸素プラズマに晒した場合、処理前後での
水分増加だけでなく、１日後でも水分が増加しているこ
とが分かる。一方、改質ＳＯＧ膜７（１４）は、イオン
注入後に増加していないだけでなく、クリーンルーム内
で大気に放置しても、有機ＳＯＧ膜６（１３）に比べて
水分の増加は小さい。即ち、改質ＳＯＧ膜７（１４）
は、有機ＳＯＧ膜６（１３）に比べて吸湿性が低いこと
が分かる。

【００４２】図２８は改質ＳＯＧ膜７（１４）及び有機
ＳＯＧ膜６（１３）の水分の透過性を調べる目的で、プ
レッシャー・クッカー試験（ＰＣＴ）（加湿試験のこと
で、本実施形態では、条件として、１２０℃、２気圧の
飽和水蒸気雰囲気で行った）した結果を示している。Ｆ
Ｔ−ＩＲ法を用いて、有機ＳＯＧ膜６（１３）中のＯ−
Ｈに関する吸収ピーク（３５００cm^-1付近）の面積強度
を求め、ＰＣＴ時間との関係をプロットした。

【００４３】イオン注入法を用いて表面だけを改質した
試料（Ａｒ⁺２０keV）を作製し、膜全体を改質したもの
（Ａｒ⁺１４０keV）や改質しなかったもの（有機ＳＯＧ
膜６（１３）：Untreatment）と比較した結果、以下の
ことが分かった。（ａ）改質していない有機ＳＯＧ膜６（１３）をＰＣＴ
した場合、３５００cm ^-1付近（Ｏ−Ｈ基に関する）の吸
収強度が劇的な増加を示す。

【００４４】（ｂ）改質ＳＯＧ膜７（１４）では、３５
００cm^-1付近（Ｏ−Ｈ基に関する）の吸収強度の増加は
小さい。膜表面だけを改質した試料でも、膜全体を改質
したものと同程度である。以上の結果から、イオンを注入することで、水分の透過
性を抑制する層を形成できることが分かる。

【００４５】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではなく、以下のように実施しても同様の作用効果を得
ることができる。１）各シリコン酸化膜５，８，１２，１５をプラズマＣ
ＶＤ法以外の方法（常圧ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、ＥＣ
ＲプラズマＣＶＤ法、光励起ＣＶＤ法、ＴＥＯＳ−ＣＶ
Ｄ法、ＰＶＤ法など）によって形成されたシリコン酸化
膜を用いる。この場合、常圧ＣＶＤ法で用いられるガス
はモノシランと酸素（ＳｉＨ₄＋Ｏ₂）であり、成膜温度
は４００℃以下である。また、減圧ＣＶＤ法で用いられ
るガスはモノシランと亜酸化窒素（ＳｉＨ₄＋Ｎ₂Ｏ）で
あり、成膜温度は９００℃以下である。

【００４６】２）各シリコン酸化膜５，８，１２，１５
を、水分及び水酸基を遮断する性質に加えて機械的強度
が高い性質を持つ他の絶縁膜（シリコン窒化膜、シリコ
ン酸窒化膜、シリケートガラス膜など）に置き代える。
その絶縁膜はＣＶＤ法やＰＶＤ法などどのような方法に
よって形成してもよい。特に、シリコン酸化膜１２やシ
リコン酸化膜１５に代えて、シリコン窒化膜を用いた場
合、シリコン窒化膜は、ＮａやＫなどのアルカリ金属を
通さないので、これらがデバイスに与える悪影響を防止
することができる。

【００４７】また、シリコン酸化膜１２やシリコン酸化
膜１５に代えて、シリコン酸窒化膜を用いた場合、シリ
コン酸窒化膜は、ＮａやＫなどのアルカリ金属を通さな
いので、上記シリコン窒化膜と同様の作用効果を得るこ
とができると共に、シリコン窒化膜よりも、応力に起因
するデバイス特性の劣化や配線の信頼性の劣化に対する
防止効果が高い。

【００４８】３）ソース・ドレイン電極１０および配線
２３を、アルミ以外の導電材料（銅、金、銀、シリサイ
ド、高融点金属、ドープドポリシリコン、窒化チタン
（ＴｉＮ）、タングステンチタン（ＴｉＷ）などの合
金）及びそれらの積層構造で形成する。４）改質ＳＯＧ膜７，１４に熱処理を施す。この場合、
改質ＳＯＧ膜中のダングリングボンドが少なくなるた
め。吸湿性が更に小さくなり、水分の透過も更に少なく
なる。

【００４９】５）有機ＳＯＧ膜６、１３の組成を無機Ｓ
ＯＧ膜に置き代え、その無機ＳＯＧ膜にイオン注入を行
う。この場合には、無機ＳＯＧ膜に含まれる水分及び水
酸基を減少させることができる。６）上記実施形態では、有機ＳＯＧ膜６，１３に注入す
るイオンとしてアルゴンイオンを用いたが、結果として
有機ＳＯＧ膜６，１３を改質するものであればどのよう
なイオンを用いてもよい。

【００５０】具体的には、アルゴンイオン、ボロンイオ
ン、窒素イオン、リンイオンなどの比較的質量が小さい
イオンが適している。中でも、ボロンイオンがもっとも
適しているが、これら以外にも以下に示すイオンも十分
に効果が期待できる。：アルゴン以外の不活性ガスイオ
ン（ヘリウムイオン、ネオンイオン、クリプトンイオ
ン、キセノンイオン、ラドンイオン）。不活性ガスは有
機ＳＯＧ膜６（１３）と反応しないため、イオン注入に
よって悪影響が生じる恐れが全くない。

【００５１】：ボロン及び窒素以外のIII b,IV b,Ｖ b,
VI b,VII bの各族の元素単体イオン及びそれらの化合物
イオン。特に、酸素、アルミ、イオウ、塩素、ガリウ
ム、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、臭素、アンチモン、
ヨウ素、インジウム、スズ、テルル、鉛、ビスマスの元
素単体イオン及びそれらの化合物イオン。この中で、金
属元素イオンについては、イオン注入後の有機ＳＯＧ膜
６（１３）の誘電率を低く抑えることができる。

【００５２】：IV a族,Ｖ a族の元素単体イオン及びそ
れらの化合物イオン。特に、チタン、バナジウム、ニ
オブ、ハフニウム、タンタルの元素単体イオン及びそれ
らの化合物イオン。IV a族,Ｖ a族の元素の酸化物は誘
電率が高いため、イオン注入後の有機ＳＯＧ膜６（１
３）の誘電率も高くなるが、特に低い誘電率の絶縁膜が
要求される場合以外には実用上問題ない。

【００５３】：各イオンを複数種類組み合わせて用い
る。この場合、各イオンの相乗作用により更に優れた効
果を得ることができる。７）上記実施形態では、有機ＳＯＧ膜６（１３）にイオ
ンを注入しているが、イオンに限らず、電子、原子、分
子、粒子であればよい（本発明ではこれらを総称して不
純物と称する）。

【００５４】

【発明の効果】本発明にあっては、耐湿性に優れたパッ
シベーション膜を得て、半導体装置としての信頼性を高
めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した第１の実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す断面図である。

【図２】本発明を具体化した第１の実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す断面図である。

【図３】本発明を具体化した第１の実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す断面図である。

【図４】本発明を具体化した第１の実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す断面図である。

【図５】本発明を具体化した第１の実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す断面図である。

【図６】本発明を具体化した第１の実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す断面図である。

【図７】本発明を具体化した第１の実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す断面図である。

【図８】本発明を具体化した第１の実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す断面図である。

【図９】本発明を具体化した第１の実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す断面図である。

【図１０】本発明を具体化した第１の実施形態に係る半
導体装置の製造過程を示す断面図である。

【図１１】本発明を具体化した第２の実施形態に係る半
導体装置の製造過程を示す断面図である。

【図１２】本発明を具体化した第２の実施形態に係る半
導体装置の製造過程を示す断面図である。

【図１３】本発明を具体化した第２の実施形態に係る半
導体装置の製造過程を示す断面図である。

【図１４】本発明を具体化した第２の実施形態に係る半
導体装置の製造過程を示す断面図である。

【図１５】本発明を具体化した第２の実施形態に係る半
導体装置の製造過程を示す断面図である。

【図１６】本発明を具体化した第２の実施形態に係る半
導体装置の製造過程を示す断面図である。

【図１７】本発明を具体化した第２の実施形態に係る半
導体装置の製造過程を示す断面図である。

【図１８】本発明を具体化した第２の実施形態に係る半
導体装置の製造過程を示す断面図である。

【図１９】本発明を具体化した第２の実施形態に係る半
導体装置の製造過程を示す断面図である。

【図２０】本発明を具体化した第２の実施形態に係る半
導体装置の製造過程を示す断面図である。

【図２１】本発明の実施形態を説明するための特性図で
ある。

【図２２】本発明の実施形態を説明するための特性図で
ある。

【図２３】本発明の実施形態を説明するための特性図で
ある。

【図２４】本発明の実施形態を説明するための特性図で
ある。

【図２５】本発明の実施形態を説明するための特性図で
ある。

【図２６】本発明の実施形態を説明するための特性図で
ある。

【図２７】本発明の実施形態を説明するための特性図で
ある。

【図２８】本発明の実施形態を説明するための特性図で
ある。

【符号の説明】

１シリコン基板１０ソース・ドレイン電極（配線）１２シリコン酸化膜（吸湿性の低い膜）１３有機ＳＯＧ膜１４改質ＳＯＧ膜１５シリコン酸化膜（吸湿性の低い膜）１６パッシベーション膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平瀬征基大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者青江弘行大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者井上恭典大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者斉藤公英大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者石原宏康大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (56)参考文献特開平２−233531（ＪＰ，Ａ) 特開平５−234991（ＪＰ，Ａ) 特開平５−74759（ＪＰ，Ａ) 特開平６−29282（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−250646（ＪＰ，Ａ) 特開平１−183126（ＪＰ，Ａ) 特開平２−222538（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−115345（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/316

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に配線を形成する工程と、前記配線の上に、配線を絶縁保護するパッシベーション
膜の少なくとも一部として有機ＳＯＧ膜を形成する工程
と、少なくとも前記有機ＳＯＧ膜に、アルゴン、ボロン、窒
素、リンからなるグループより選ばれた少なくとも１つ
の不純物を導入する工程と、を含むことを特徴とした半導体装置の製造方法。
【請求項２】前記有機ＳＯＧ膜の上層及び下層の少な
くとも一方に、前記有機ＳＯＧ膜よりも吸湿性の低い膜
を形成することを特徴とした請求項１に記載の半導体装
置の製造方法。
【請求項３】前記吸湿性の低い膜は、シリコン窒化
膜、シリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜からなるグルー
プより選ばれた少なくとも１つの材料を含むことを特徴
とした請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】前記不純物を導入する工程は、イオン注
入法などのように、不純物に運動エネルギーを与えて前
記有機ＳＯＧ膜に導入する工程であることを特徴とした
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。