JP4082014B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に金属配線上に形成される絶縁膜に関する。
【0002】
【従来の技術】
図21は、従来の半導体装置の要部断面図である。ここでは、750V耐圧の横型パワーMOSFETの要部断面図を示す。
p型の125Ω・cm程度の高抵抗シリコン基板1の表面層に、pウェル領域2とnウェル領域3を接して形成し、pウェル領域2の表面層にn+ ソース領域4とp+ 領域5を接して形成し、nウェル領域3の表面層にn+ ドレイン領域6を形成する。n+ ソース領域4とnウェル領域3に挟まれたpウェル領域2上にはゲート酸化膜8aを介してゲート電極を形成する。pウェル領域2とn+ ドレイン領域6に挟まれたnウェル領域3の表面にはフィールド酸化膜7aを形成し、n+ ソース領域4とp+ 領域5上にソース電極10を形成し、n+ ドレイン領域6上にはドレイン電極11を形成する。前記したゲート電極8bはフィールド酸化膜7上に張り出して形成され、ソース電極10とドレイン電極11はフィールド酸化膜上に、絶縁膜9を介して張り出して形成される。ソース電極10、ドレイン電極9および絶縁膜9上に層間絶縁膜12aを形成し、この層間絶縁膜12a上にTEOS酸化膜22(TMS酸化膜の場合もある)を形成し、このTEOS酸化膜22上に、シリコンナイトライド膜からなるパッシベーション膜23を形成する。
【0003】
この横型パワーMOSFETチップ(以下、MOSFETチップと称す)を図示しないプラスチックモールド樹脂でパッケージして完成した横型パワーMOSFETとなる。尚、TEOSとはTetraethyl−Ortho−Silicateで、Si(C2 H5 O)4 のことで、TMSとはTri−Methoxy−Silaneで、HSi(CH3 O)3 のことである。
【0004】
本素子のn+ ソース領域4とn+ ドレイン領域6間に700V程度未満の逆バイアスが印加されると、p型の高抵抗シリコン基板1とnウェル領域3との間のpn接合にバランスよく空乏層が伸びることで電界を緩和し高耐圧化を達成している。
しかし、700V以上の耐圧を有するMOSFETチップを、プラスチックモールド樹脂でパッケージした高耐圧の横型パワーMOSFETでは、高電圧を印加すると、モールド樹脂中の可動イオンや電荷24(電子のこと)の影響によって、フィールド酸化膜7下のpウェル領域3に形成される空乏層の伸びに影響を与えて、横型パワーMOSFETの耐圧が低下する不具合が起きる。
【0005】
これは、印加電圧によって図示しないモールド樹脂中の可動イオンや電荷24が図のように誘起され、MOSFETチップを構成する酸化膜、特にTEOSやTMS等の有機シランを原料ガスとして成膜されたプラズマ酸化膜22が、この可動イオンや電荷24によって、分極を起こす。この分極によって、図のように、プラズマ酸化膜22中に電荷25が誘起され、その電荷25によって、デバイス内部の電界強度分布が変動するためである。
【0006】
これを防止するために、700V以上の高耐圧の横型パワーMOSFETのような高耐圧デバイスでは、分極を起こし易い有機シランを原料ガスとするプラズマ酸化膜の代わりに、比較的分極が起こりにくいモノシラン(SiH4 )を原料ガスとするプラズマ酸化膜が用いられている。
このプラズマ酸化膜はパッシベーション膜23として用いられるプラズマ窒化膜の耐水性を向上させるために、金属配線等を形成したときにできる下地段差を低減するためや、多層配線の層間絶縁膜として用いられるものであり、一般的な並行平板方式のプラズマCVD装置で成膜され、平坦化のためにレジストエッチバック法やSOG(Spin on glass)エッチバック法あるいはまた異方性エッチングと組み合わせて用いられる。
【0007】
また、近年、デバイスの高機能化を図るために、高耐圧デバイスとこの高耐圧デバイスを制御する制御回路用の低耐圧デバイスを同一チップ上に形成したワンチップパワーICの開発が盛んである。この制御回路用の低耐圧デバイスの低消費電力化や高機能化のために、微細化と多層配線化が進んでいる。それに伴い、このワンチップパワーICの高耐圧デバイス部においても層間絶縁膜の平坦化プロセスが必須になってきている。
【0008】
しかし、前述のような、従来の並行平板方式のプラズマCVD装置でモノシランを原料ガスとして成膜していたプラズマ酸化膜では、低耐圧デバイス部および高耐圧デバイス部での段差被覆形状が十分でないため、レジストエッチバック法やSOGエッチバック法または異方性エッチングと組み合わせた場合でも、サブミクロンルールの微細加工された配線間の埋め込みや層間絶縁膜の平坦化が不充分であった。
【0009】
そのため、サブミクロンルールのデバイスプロセスで平坦化プロセスとして広く使用されているモノシランを原料ガスとし、ECR(Electron Cycltron Resonance)やIPC(Inductive Coupled Plasma)、ヘリコン波をプラズマ源とする高密度プラズマCVD装置を用いて層間絶縁膜を形成したの後、CMP(Chemical Mechanical Polishing)で研磨する平坦化プロセスの検討が行われているが、一般的に高密度プラズマCVD装置やCMP装置はスループットが低く、コストダウンが難しいという課題があった。
【0010】
一方、700V未満の高耐圧デバイスを集積したワンチップパワーICにおいて、常圧オゾンTEOS CVD法や準常圧オゾンTEOS CVD法で成膜した酸化膜を層間絶縁膜に適用する平坦化プロセスの検討も行われている。これらTEOSを原料ガスとする熱CVD法によるプロセスは一般的に埋め込み性や平坦性に優れていることから、現在のLSIでは平坦化プロセスとして広く使われており、またスループットも比較的高いのでデバイスの製造コストの低減を図ることが期待される。
【0011】
しかし、これらTEOS(またはTMS)を原料ガスとする酸化膜を、700Vを超える高耐圧パワーMOSFETに適用した場合に、前述のプラズマTEOS酸化膜(またはTMS酸化膜)と同様に酸化膜の分極により高耐圧デバイスの耐圧が低下する不具合が発生する問題があった。
また、モールド樹脂中の可動イオンや電荷の影響を抑制する手段として高耐圧デバイスをアルミ配線のようなものでシールドする構造も提案されており、耐圧の安定化に一定の効果があることが知られている。しかしながら耐圧が700V以上の高耐圧デバイスにTEOSやTMSを原料ガスとする酸化膜を使用した場合にはこのようなシールド構造だけでは不充分であった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、700V以上の高耐圧デバイスで、金属配線上に形成する表面保護膜や、多層配線の層間絶縁膜にプラズマCVD法や熱CVD法によるTEOS酸化膜やTMS酸化膜を適用した場合、モールド樹脂中の可動イオンや電荷の影響を受けて、これらの表面保護膜や層間絶縁膜内で分極が起こり、高耐圧デバイスの耐圧が低下する。
【0013】
この発明の目的は、前記の課題を解決して、低コストで、耐圧の低下を防止できる高耐圧の半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、第1導電型の高抵抗シリコン基板の表面層に互いに接して形成された第1導電型のウェル領域、及び第2導電型のウェル領域と、
前記第1導電型のウェル領域の表面層に互いに接して形成された第2導電型のソース領域、及び第1導電型の高濃度領域と、
前記第2導電型のウェル領域の表面層に形成された第2導電型のドレイン領域と、
前記ソース領域と前記第2導電型のウェル領域に挟まれた前記第1導電型のウェル領域上にゲート酸化膜を介して形成されたゲート電極と、
前記第1導電型のウェル領域と前記ドレイン領域に挟まれた前記第2導電型のウェル領域の表面には形成されたフィールド酸化膜と、
前記ソース領域と前記第1導電型の高濃度領域上に形成された金属からなるソース電極と、
前記ドレイン領域上に形成された金属からなるドレイン電極と、を備え、
前記ゲート電極は前記フィールド酸化膜上に張り出して形成され、前記ゲート電極、及び前記フィールド絶縁膜が第1の絶縁膜で覆われ、前記ソース電極と前記ドレイン電極は前記フィールド酸化膜上に前記第1の絶縁膜を介して張り出して形成されている高耐圧の横型パワーMOSFET上に、パッシベーション膜が形成されている半導体装置の製造方法において、
前記第1の絶縁膜上と前記ソース電極、及び前記ドレイン電極上に、TEOS(Tetraethyl−Ortho−Silicate)をガス化し、該ガスと酸素ガスを合わせた原料ガスに窒素を添加したプロセスガスを用いたプラズマCVD法(CVD:Chemical Vapor Deposition)により、窒素が添加された第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜を形成した後に、該第2の絶縁膜上に第3の絶縁膜を形成する工程と、
該第3の絶縁膜と前記第2の絶縁膜の表面層とを除去して前記第2の絶縁膜を平坦化する工程と、
該平坦化された第2の絶縁膜上に、パッシベーション膜であるシリコン窒化膜を形成する工程とを具備する製造方法とする。
【0015】
また、第1導電型の高抵抗シリコン基板の表面層に互いに接して形成された第1導電型のウェル領域、及び第2導電型のウェル領域と、
前記第1導電型のウェル領域の表面層に互いに接して形成された第2導電型のソース領域、及び第1導電型の高濃度領域と、
前記第2導電型のウェル領域の表面層に形成された第2導電型のドレイン領域と、
前記ソース領域と前記第2導電型のウェル領域に挟まれた前記第1導電型のウェル領域上にゲート酸化膜を介して形成されたゲート電極と、
前記第1導電型のウェル領域と前記ドレイン領域に挟まれた前記第2導電型のウェル領域の表面には形成されたフィールド酸化膜と、
前記ソース領域と前記第1導電型の高濃度領域上に形成された金属からなるソース電極と、
前記ドレイン領域上に形成された金属からなるドレイン電極と、を備え、
前記ゲート電極は前記フィールド酸化膜上に張り出して形成され、前記ゲート電極、及び前記フィールド絶縁膜が第1の絶縁膜で覆われ、前記ソース電極と前記ドレイン電極は前記フィールド酸化膜上に前記第1の絶縁膜を介して張り出して形成されている高耐圧の横型パワーMOSFET上に、パッシベーション膜が形成されている半導体装置の製造方法であって、
前記第1の絶縁膜上と前記ソース電極、及び前記ドレイン電極上に、TEOS(Tetraethyl−Ortho−Silicate)をガス化し、該ガスと酸素ガスを合わせた原料ガスに窒素を添加したプロセスガスを用いたプラズマCVD法により、窒素が添加された第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜を形成した後に、該第2の絶縁膜上に第3の絶縁膜を形成する工程と、
該第3の絶縁膜と前記第2の絶縁膜の表面層とを除去して第2の絶縁膜を平坦化する工程と、
該平坦化された第2の絶縁膜上にフィールドプレートとして機能する金属配線を形成した後、パッシベーション膜であるシリコン窒化膜を形成する工程とを具備する製造方法とする。
【0016】
このように、TEOS酸化膜に窒素を添加することにより、窒素が添加されていないTEOS酸化膜よりも比抵抗が低い、言い換えれば電気伝導度が比較的高い層間絶縁膜を形成することができる。
これは、一般的にCVD法で形成される酸化膜の比抵抗は1015Ω・cm前後であるが、窒化膜の比抵抗はこれよりも高い1014Ω・cm前後であるため、窒素を添加された酸化膜、すなわち窒素酸化膜は純酸化膜と純窒化膜の間の比抵抗を有するためである。
【0017】
従って、本発明に従って窒素が添加されたTEOS酸化膜は窒素を添加されていないものよりも比抵抗が低いので分極をキャンセルするリーク電流が流れ、パワーMOSFET部に集まったモールド樹脂中の可動イオンや電荷の影響によって層間絶縁膜が分極を起こさない。その結果、パワーMOSFETの耐圧を低下させるような不具合を起こさない。またアルミ配線のようなもので高耐圧デバイスをシールドする構造を併用することにより更に高品質なデバイスの製造が可能になる。
【0018】
また、第1導電型の高抵抗シリコン基板の表面層に互いに接して形成された第1導電型のウェル領域、及び第2導電型のウェル領域と、
前記第1導電型のウェル領域の表面層に互いに接して形成された第2導電型のソース領域、及び第1導電型の高濃度領域と、
前記第2導電型のウェル領域の表面層に形成された第2導電型のドレイン領域と、
前記ソース領域と前記第2導電型のウェル領域に挟まれた前記第1導電型のウェル領域上にゲート酸化膜を介して形成されたゲート電極と、
前記第1導電型のウェル領域と前記ドレイン領域に挟まれた前記第2導電型のウェル領域の表面には形成されたフィールド酸化膜と、
前記ソース領域と前記第1導電型の高濃度領域上に形成された金属からなるソース電極と、
前記ドレイン領域上に形成された金属からなるドレイン電極と、を備え、
前記ゲート電極は前記フィールド酸化膜上に張り出して形成され、前記ゲート電極、及び前記フィールド絶縁膜が第1の絶縁膜で覆われ、前記ソース電極と前記ドレイン電極は前記フィールド酸化膜上に前記第1の絶縁膜を介して張り出して形成されている高耐圧の横型パワーMOSFET上に、パッシベーション膜が形成されている半導体装置の製造方法であって、
前記第1の絶縁膜上と前記ソース電極、及び前記ドレイン電極上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜上に、TEOS(Tetraethyl−Ortho−Silicate)をガス化し、該ガスと酸素ガスと合わせた原料ガスに窒素を添加したプロセスガスを用いた熱CVD法により、窒素が添加された第3の絶縁膜を形成する工程と、
前記第3の絶縁膜上に、パッシベーション膜であるシリコン窒化膜を形成する工程とを具備する製造方法とする。
【0019】
また、第1導電型の高抵抗シリコン基板の表面層に互いに接して形成された第1導電型のウェル領域、及び第2導電型のウェル領域と、
前記第1導電型のウェル領域の表面層に互いに接して形成された第2導電型のソース領域、及び第1導電型の高濃度領域と、
前記第2導電型のウェル領域の表面層に形成された第2導電型のドレイン領域と、
前記ソース領域と前記第2導電型のウェル領域に挟まれた前記第1導電型のウェル領域上にゲート酸化膜を介して形成されたゲート電極と、
前記第1導電型のウェル領域と前記ドレイン領域に挟まれた前記第2導電型のウェル領域の表面には形成されたフィールド酸化膜と、
前記ソース領域と前記第1導電型の高濃度領域上に形成された金属からなるソース電極と、
前記ドレイン領域上に形成された金属からなるドレイン電極と、を備え、
前記ゲート電極は前記フィールド酸化膜上に張り出して形成され、前記ゲート電極、及び前記フィールド絶縁膜が第1の絶縁膜で覆われ、前記ソース電極と前記ドレイン電極は前記フィールド酸化膜上に前記第1の絶縁膜を介して張り出して形成されている高耐圧の横型パワーMOSFET上に、パッシベーション膜が形成されている半導体装置の製造方法であって、
前記第1の絶縁膜上と前記第1の金属配線上に、第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜上に、TEOS(Tetraethyl−Ortho−Silicate)をガス化し、該ガスと酸素ガスと合わせた原料ガスに窒素を添加したプロセスガスを用いた熱CVD法により、窒素が添加された第3の絶縁膜を形成する工程と、
前記第3の絶縁膜上にフィールドプレートとして機能する金属配線を形成した後、パッシベーション膜であるシリコン窒化膜を形成する工程とを具備する製造方法とする。
【0020】
また、前記原料ガスに添加する窒素の代わりにアンモニアを添加する製造方法とする。
また、前記原料ガスに添加する窒素の代わりに二酸化窒素を添加する製造方法とする。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下の説明で、図21と同一部位には同一符号を記した。また、p型、n型を逆にしても構わない。
図1から図5は、この発明の第1実施例の半導体装置の製造方法であり、工程順に示した要部製造工程断面図である。
【0025】
図1に示すように、p型の125Ω・cm程度の高抵抗シリコン基板1の表面層に、pウェル領域2とnウェル領域3を接して形成し、pウェル領域2の表面層にn+ ソース領域4とp+ 領域5を接して形成し、nウェル領域3の表面層にn+ ドレイン領域6を形成する。n+ ソース領域4とnウェル領域3に挟まれたpウェル領域2上にはゲート酸化膜8aを介してゲート電極を形成する。pウェル領域2とn+ ドレイン領域6に挟まれたnウェル領域3の表面にはフィールド酸化膜7aを形成し、n+ ソース領域4とp+ 領域5上にソース電極10を形成し、n+ ドレイン領域6上にはドレイン電極11を形成する。前記したゲート電極8bはフィールド酸化膜7上に張り出して形成され、ソース電極10とドレイン電極11はフィールド酸化膜上に、絶縁膜9を介して張り出して形成される。また、n+ ソース領域4とn+ ドレイン領域5の間隔は80μm程度である。尚、図中の7bはLOCOS酸化膜(選択酸化膜)であり、フィールド酸化膜7aと同時に形成される。
【0026】
図2に示すように、TEOSと酸素を原料ガスとし、窒素を添加したプロセスガスを用いて、プラズマCVD法により、窒素を添加した酸化膜12を形成する。尚、窒素が添加された酸化膜12の屈折率は1.5より大きい。また、原料ガスとして、TEOSの代わりにTMSを用いても構わない。
図3に示すように、SOG(Spin On Glass)を塗布した後、例えば400℃でキュア(硬化)することにより酸化膜13を形成する。
【0027】
図4に示すように、酸化膜エッチャー(酸化膜をエッチングする装置)で全面エッチバックする。この時SOG膜中に残留する水分がデバイスに影響を与えることを防止するため、酸化膜13は全て除去されることが望ましい。
図5に示すように、プラズマCVD法により窒化膜であるパッシベーション膜14を形成する。
【0028】
このように酸化膜13を犠牲膜として、ソース電極10やドレイン電極11となる金属配線上の平坦性を改善することで、パッシベーション膜14である窒化膜の耐水性を大幅に改善することが出来ると同時に、平坦化された窒素を添加した酸化膜12に、窒素を添加したプラズマTEOS酸化膜を使用することで、従来のモノシラン(SiH4 )を使用した酸化膜と比較して、窒素が添加された酸化膜12では、ステップカバレッジが大幅に改善し、サブミクロンルールの微細加工されたデバイスであっても金属配線上の平坦化が容易になる。また、高電圧を印加されたパワーMOSFET部に集まったモールド樹脂中の可動イオンや電荷の影響によって、窒素を添加したTEOS酸化膜は分極を起こさないので、高耐圧MOSFETの耐圧の低下が起こらない。尚、TEOS酸化膜の代わりにTMS酸化膜を用いてもよい。
【0029】
図6から図11は、この発明の第2実施例の半導体装置の製造方法であり、工程順に示した要部製造工程断面図である。
図6に示すように、p型の125Ω・cm程度の高抵抗シリコン基板1の表面層に、pウェル領域2とnウェル領域3を接して形成し、pウェル領域2の表面層にn+ ソース領域4とp+ 領域5を接して形成し、nウェル領域3の表面層にn+ ドレイン領域6を形成する。n+ ソース領域4とnウェル領域3に挟まれたpウェル領域2上にはゲート酸化膜8aを介してゲート電極を形成する。pウェル領域2とn+ ドレイン領域6に挟まれたnウェル領域3の表面にはフィールド酸化膜7aを形成し、n+ ソース領域4とp+ 領域5上にソース電極10を形成し、n+ ドレイン領域6上にはドレイン電極11を形成する。前記したゲート電極8bはフィールド酸化膜7上に張り出して形成され、ソース電極10とドレイン電極11はフィールド酸化膜上に、絶縁膜9を介して張り出して形成される。また、n+ ソース領域4とn+ ドレイン領域5の間隔は80μm程度である。尚、図中の7bはLOCOS酸化膜(選択酸化膜)であり、フィールド酸化膜7aと同時に形成される。また、ソース電極10およびドレイン電極11は第1金属配線である。
【0030】
図7に示すように、TEOSと酸素を原料ガスとし、窒素やアンモニアを添加したプロセスガスを用いてプラズマCVD法により、窒素を添加した酸化膜12を形成する。尚、窒素が添加された酸化膜12の屈折率は1.5より大きい。また、原料ガスとして、TEOSの代わりにTMSをもちいても構わない。
図8に示すように、SOGを塗布した後、例えば、400℃でキュアする事により酸化膜13を形成する。この酸化膜13は犠牲膜となる。
【0031】
図9に示すように、酸化膜エッチャーで全面エッチバックする。この時SOG膜中に残留する水分がデバイスに影響を与えることを防止するため、酸化膜13は全て除去されることが望ましい。
図10に示すように、フィールドプレートとして機能する第2金属配線15を形成する。
【0032】
図11に示すように、プラズマCVD法により窒化膜でパッシベーション膜23を形成する。
このように酸化膜13を犠牲膜として、ソース電極10やドレイン電極11となる第1金属配線上の平坦性を改善することで窒化膜で形成されたパッシベーション膜23の耐水性を大幅に改善することが出来ると同時に、平坦化された窒素を添加した酸化膜12に、窒素を添加したプラズマTEOS酸化膜を使用することで、従来のモノシランを使用した酸化膜と比較して、窒素が添加された酸化膜12では、ステップカバレッジが大幅に改善するため、サブミクロンルールの微細加工されたデバイスであってもソース電極10やドレイン電極11となる第1金属配線上の平坦化が容易になる。また、高電圧を印加されたパワーMOSFET部に集まったモールド樹脂中の可動イオンや電荷の影響によって、窒素を添加したTEOS酸化膜は分極を起こさないので、高耐圧MOSFETの耐圧の低下が起こらない。
【0033】
また第2金属配線15から形成されるフィールドプレートで高耐圧デバイスをシールドする構造を併用することにより、更に高品質なデバイスの製造が可能になる。
図12から図15は、この発明の第3実施例の半導体装置の製造方法であり、工程順に示した要部製造工程断面図である。
【0034】
図12に示すように、p型の125Ω・cm程度の高抵抗シリコン基板1の表面層に、pウェル領域2とnウェル領域3を接して形成し、pウェル領域2の表面層にn+ ソース領域4とp+ 領域5を接して形成し、nウェル領域3の表面層にn+ ドレイン領域6を形成する。n+ ソース領域4とnウェル領域3に挟まれたpウェル領域2上にはゲート酸化膜8aを介してゲート電極を形成する。pウェル領域2とn+ ドレイン領域6に挟まれたnウェル領域3の表面にはフィールド酸化膜7aを形成し、n+ ソース領域4とp+ 領域5上にソース電極10を形成し、n+ ドレイン領域6上にはドレイン電極11を形成する。前記したゲート電極8bはフィールド酸化膜7上に張り出して形成され、ソース電極10とドレイン電極11はフィールド酸化膜上に、絶縁膜9を介して張り出して形成される。また、n+ ソース領域4とn+ ドレイン領域5の間隔は80μm程度である。尚、図中の7bはLOCOS酸化膜(選択酸化膜)であり、フィールド酸化膜7aと同時に形成される。
【0035】
図13に示すように、モノシランを原料ガスとしたプラズマCVD法によりプラズマ酸化膜17を形成する。
図14に示すように、オゾンとTEOSを原料ガスとし、窒素を添加したプロセスガスを用いて、常圧オゾンTEOSのCVD法により酸化膜18を形成する。尚、窒素が添加された酸化膜18の屈折率は1.5より大きい。また、原料ガスとして、にTEOSの代わりにTMSを用いても構わない。
【0036】
図15に示すように、プラズマCVD法により、窒化膜でパッシベーション膜19を形成する。
このように酸化膜18でソース電極10やドレイン電極11となる金属配線上の平坦性を改善することで、窒化膜で形成されたパッシベーション膜19の耐水性を大幅に改善することが出来ると同時に、平坦化膜に窒素を添加した酸化膜を使用することで従来のモノシランを使用したプロセスと比較して、酸化膜18のステップカバレッジを大幅に改善することができるので、サブミクロンルールの微細加工されたデバイスであってもソース電極10やドレイン電極11となる金属配線上の平坦化が容易になる。また、高電圧を印加されたパワーMOSFET部に集まったモールド樹脂中の可動イオンや電荷の影響によって、窒素を添加したTEOS酸化膜は分極を起こさないので、高耐圧MOSFETの耐圧の低下が起こらない。
【0037】
図16から図20は、この発明の第4実施例の半導体装置の製造方法であり、工程順に示した要部製造工程断面図である。図16に示すように、p型の125Ω・cm程度の高抵抗シリコン基板1の表面層に、pウェル領域2とnウェル領域3を接して形成し、pウェル領域2の表面層にn+ ソース領域4とp+ 領域5を接して形成し、nウェル領域3の表面層にn + ドレイン領域6を形成する。n+ ソース領域4とnウェル領域3に挟まれたpウェル領域2上にはゲート酸化膜8aを介してゲート電極を形成する。pウェル領域2とn + ドレイン領域6に挟まれたnウェル領域3の表面にはフィールド酸化膜7aを形成し、n+ ソース領域4とp+ 領域5上にソース電極10を形成し、n+ ドレイン領域6上にはドレイン電極11を形成する。前記したゲート電極8bはフィールド酸化膜7上に張り出して形成され、ソース電極10とドレイン電極11はフィールド酸化膜上に、絶縁膜9を介して張り出して形成される。また、n+ ソース領域4とn+ ドレイン領域5の間隔は80μm程度である。尚、図中の7bはLOCOS酸化膜(選択酸化膜)であり、フィールド酸化膜7aと同時に形成される。また、ソース電極10およびドレイン電極11は第1金属配線である。また、ソース電極10およびドレイン電極11は第1金属配線である。
【0038】
図17に示すように、モノシランを原料ガスとしたプラズマCVD法によりプラズマ酸化膜17を形成する。
図18に示すように、オゾンとTEOSを原料ガスとして使用した常圧オゾンTEOSのCVD法により、窒素を添加した酸化膜18を形成する。酸化膜18に窒素を添加する方法としてはプラズマCVDの原料ガスに窒素やアンモニアガスを添加したプロセスガスを用いて行う方法が用いられる。尚、窒素が添加された酸化膜12の屈折率は1.5より大きい。また、原料ガスとして、TEOSの代わりにTMSをもちいても構わない。
【0039】
図19に示すように、フィールドプレートとして機能する第2金属配線20を形成する。
図20に示すように、プラズマCVD法によりパッシベーション膜である窒化膜21を形成する。
このように酸化膜18でソース電極10やドレイン電極11となる金属配線上の平坦性を改善することでパッシベーション膜である窒化膜の耐水性を大幅に改善することが出来ると同時に、平坦化膜に窒素を添加した酸化膜を使用することで従来のモノシランを使用したプロセスと比較して、酸化膜18のステップカバレッジを大幅に改善することができるので、サブミクロンルールのデバイスであってもソース電極10やドレイン電極11となる第1金属配線上の平坦化が容易になる。また、高電圧を印加されたパワーMOSFET部に集まったモールド樹脂中の可動イオンや電荷の影響によって、窒素を添加したTEOS酸化膜は分極を起こさないので、高耐圧MOSFETの耐圧の低下が起こらない。
【0040】
また、第2金属配線20から形成されるフィールドプレートで高耐圧デバイスをシールドする構造を併用することにより、更に高品質なデバイスの製造が可能になる。
尚、第1から第4実施例では、プロセスガスに添加する窒素として、二酸化窒素を添加しても絶縁膜中に窒素を添加することができ、同様の効果が得られることは言うまでも無い。
【0041】
【発明の効果】
この発明によれば、高耐圧のパワーMOSFETをチップ上に形成したモノリシックパワーICなどの半導体装置をプラスチックモールド樹脂でパッケージする場合、高電圧を印加されたパワーMOSFET部に集まったモールド樹脂中の可動イオンや電荷の影響によってデバイス内部で平坦化に使用される酸化膜が分極を起こして、高耐圧MOSFETの耐圧を低下させるような不具合を起こさない層間絶縁膜を、埋め込み性や平坦性に優れたTEOSを原料ガスとする並行平板方式のプラズマCVD法や常圧CVD法、準常圧CVD法によって工程数を大幅に増やすことなく低コストで提供することができる。
【0042】
また、窒素を添加したTEOS酸化膜またはTMS酸化膜を並行平板方式のプラズマCVD法や熱CVD法を用いて形成することで、低コストで、耐圧の低下を防止できる高耐圧の半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例の半導体装置の要部製造工程断面図
【図2】図1に続く、この発明の第1実施例の半導体装置の要部製造工程断面図
【図3】図2に続く、この発明の第1実施例の半導体装置の要部製造工程断面図
【図4】図3に続く、この発明の第1実施例の半導体装置の要部製造工程断面図
【図5】図4に続く、この発明の第1実施例の半導体装置の要部製造工程断面図
【図6】この発明の第2実施例の半導体装置の要部製造工程断面図
【図7】図6に続く、この発明の第2実施例の半導体装置の要部製造工程断面図
【図8】図7に続く、この発明の第2実施例の半導体装置の要部製造工程断面図
【図9】図8に続く、この発明の第2実施例の半導体装置の要部製造工程断面図
【図10】図9に続く、この発明の第2実施例の半導体装置の要部製造工程断面図
【図11】図11に続く、この発明の第2実施例の半導体装置の要部製造工程断面図
【図12】この発明の第3実施例の半導体装置の要部製造工程断面図
【図13】図12に続く、この発明の第3実施例の半導体装置の要部製造工程断面図
【図14】図13に続く、この発明の第3実施例の半導体装置の要部製造工程断面図
【図15】図14に続く、この発明の第3実施例の半導体装置の要部製造工程断面図
【図16】この発明の第4実施例の半導体装置の要部製造工程断面図
【図17】図16に続く、この発明の第4実施例の半導体装置の要部製造工程断面図
【図18】図17に続く、この発明の第4実施例の半導体装置の要部製造工程断面図
【図19】図18に続く、この発明の第4実施例の半導体装置の要部製造工程断面図
【図20】図19に続く、この発明の第4実施例の半導体装置の要部製造工程断面図
【図21】従来の半導体装置の要部断面図
【符号の説明】
1 高抵抗シリコン基板(p型)
2 pウェル領域
3 nウェル領域
4 n+ ソース領域
5 p+ 領域
6 n+ ドレイン領域
7a フィールド酸化膜
7b LOCOS酸化膜
8a ゲート酸化膜
8b ゲート電極(第1金属配線:1層目)
9 絶縁膜
10 ソース電極
11 ドレイン電極(第1金属配線:1層目)
12、18 窒素を添加した酸化膜
12a 層間絶縁膜
13 酸化膜(犠牲膜)
14、16、21、23 パッシベーション膜
15、20 第2金属配線(2層目)
17 プラズマ酸化膜
22 TEOS酸化膜
24 モールド樹脂に誘起される可動イオンまたは電荷
25 酸化膜中に誘起される電荷[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to an insulating film formed on a metal wiring.
[0002]
[Prior art]
FIG. 21 is a cross-sectional view of a main part of a conventional semiconductor device. Here, a cross-sectional view of the main part of a lateral power MOSFET with a withstand voltage of 750 V is shown.
A p-
[0003]
This horizontal power MOSFET chip (hereinafter referred to as a MOSFET chip) is packaged with a plastic mold resin (not shown) to complete a horizontal power MOSFET. TEOS is Tetraethyl-Ortho-Silicate, Si (C2HFiveO)FourTMS is Tri-Methoxy-Silane, and HSi (CHThreeO)ThreeThat is.
[0004]
N of this element+Source region 4 and n+When a reverse bias of less than about 700 V is applied between the
However, in a high withstand voltage lateral power MOSFET in which a MOSFET chip having a withstand voltage of 700 V or more is packaged with a plastic mold resin, when a high voltage is applied, due to the influence of movable ions and charges 24 (electrons) in the mold resin, This affects the elongation of the depletion layer formed in the p-
[0005]
This is because plasma is formed using an oxide film, especially an organic silane such as TEOS or TMS, which constitutes a MOSFET chip, as a raw material gas, as shown in the figure, by moving voltages and charges 24 in a mold resin (not shown) induced by an applied voltage. The oxide film 22 is polarized by the movable ions and charges 24. This is because electric charges 25 are induced in the plasma oxide film 22 due to this polarization, and the electric field intensity distribution inside the device fluctuates due to the electric charges 25.
[0006]
In order to prevent this, in a high breakdown voltage device such as a lateral power MOSFET having a high breakdown voltage of 700 V or higher, monosilane (which is relatively less likely to be polarized) is used instead of a plasma oxide film using organic silane which is easily polarized as a source gas. SiHFour) Is used as a source gas.
This plasma oxide film is used to improve the water resistance of the plasma nitride film used as the passivation film 23, to reduce the base step formed when forming the metal wiring or the like, and as the interlayer insulating film of the multilayer wiring The film is formed by a general parallel plate type plasma CVD apparatus, and is used in combination with a resist etch back method, a SOG (Spin on glass) etch back method or anisotropic etching for planarization.
[0007]
In recent years, in order to increase the functionality of devices, development of one-chip power ICs in which a high breakdown voltage device and a low breakdown voltage device for a control circuit that controls the high breakdown voltage device are formed on the same chip has been actively conducted. In order to reduce the power consumption and increase the functionality of the low voltage device for the control circuit, miniaturization and multilayer wiring are progressing. Along with this, the planarization process of the interlayer insulating film is indispensable also in the high breakdown voltage device portion of this one-chip power IC.
[0008]
However, in the plasma oxide film formed using monosilane as a source gas in the conventional parallel plate type plasma CVD apparatus as described above, the step coverage shape in the low breakdown voltage device portion and the high breakdown voltage device portion is not sufficient. Even when combined with the resist etch back method, the SOG etch back method, or the anisotropic etching, filling between finely processed wirings of the submicron rule and flattening of the interlayer insulating film are insufficient.
[0009]
Therefore, high-density plasma CVD apparatus using monosilane, which is widely used as a flattening process in the submicron rule device process, as a source gas, and using ECR (Electron Cyctron Resonance), IPC (Inductive Coupled Plasma), and helicon wave as a plasma source. A flattening process in which an interlayer insulating film is formed by using a CMP and then polished by CMP (Chemical Mechanical Polishing) has been studied. Generally, a high-density plasma CVD apparatus and a CMP apparatus have low throughput and cost. There was a problem that it was difficult to down.
[0010]
On the other hand, in a one-chip power IC in which high-voltage devices less than 700 V are integrated, a planarization process in which an oxide film formed by atmospheric pressure ozone TEOS CVD method or quasi-atmospheric pressure ozone TEOS CVD method is applied to an interlayer insulating film is also studied. Has been done. Since these thermal CVD processes using TEOS as a raw material gas are generally excellent in embeddability and flatness, they are widely used as a flattening process in current LSIs and have a relatively high throughput. It is expected to reduce the manufacturing cost.
[0011]
However, when these oxide films using TEOS (or TMS) as a source gas are applied to a high-voltage power MOSFET exceeding 700 V, the polarization of the oxide film is similar to the plasma TEOS oxide film (or TMS oxide film) described above. There was a problem that the breakdown voltage of the high breakdown voltage device was reduced.
Also, as a means to suppress the influence of mobile ions and charges in the mold resin, a structure that shields a high voltage device with something like aluminum wiring has been proposed, and it is known that there is a certain effect in stabilizing the voltage resistance. It has been. However, when an oxide film using TEOS or TMS as a source gas is used for a high breakdown voltage device having a breakdown voltage of 700 V or more, such a shield structure alone is insufficient.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when a TEOS oxide film or TMS oxide film formed by a plasma CVD method or a thermal CVD method is applied to a surface protection film formed on a metal wiring or an interlayer insulating film of a multilayer wiring in a high voltage device of 700 V or higher Under the influence of movable ions and electric charges in the mold resin, polarization occurs in these surface protective films and interlayer insulating films, and the breakdown voltage of the high breakdown voltage device is lowered.
[0013]
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a high breakdown voltage semiconductor device that solves the above-described problems and can prevent a decrease in breakdown voltage at low cost.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above objective,A first conductivity type well region and a second conductivity type well region formed in contact with each other on the surface layer of the first conductivity type high-resistance silicon substrate;
A source region of a second conductivity type formed in contact with a surface layer of the well region of the first conductivity type, and a high concentration region of the first conductivity type;
A second conductivity type drain region formed in a surface layer of the second conductivity type well region;
A gate electrode formed on the first conductivity type well region sandwiched between the source region and the second conductivity type well region via a gate oxide film;
A field oxide film formed on a surface of the second conductivity type well region sandwiched between the first conductivity type well region and the drain region;
A source electrode made of metal formed on the source region and the high-concentration region of the first conductivity type;
A drain electrode made of a metal formed on the drain region,
The gate electrode is formed to protrude on the field oxide film, the gate electrode and the field insulating film are covered with a first insulating film, and the source electrode and the drain electrode are formed on the field oxide film. In a method of manufacturing a semiconductor device in which a passivation film is formed on a high breakdown voltage lateral power MOSFET formed so as to protrude through an insulating
A process gas obtained by gasifying TEOS (tetraethyl-ortho-silicate) on the first insulating film, the source electrode, and the drain electrode, and adding nitrogen to a source gas obtained by combining the gas and oxygen gas is used. Plasma CVD method (CVD: Chemical Vapor Forming a second insulating film to which nitrogen is added by Deposition);
Forming a third insulating film on the second insulating film after forming the second insulating film;
Removing the third insulating film and the surface layer of the second insulating film to planarize the second insulating film;
Forming a silicon nitride film as a passivation film on the planarized second insulating film;It is set as the manufacturing method which comprises.
[0015]
Also,A first conductivity type well region and a second conductivity type well region formed in contact with each other on the surface layer of the first conductivity type high-resistance silicon substrate;
A source region of a second conductivity type formed in contact with a surface layer of the well region of the first conductivity type, and a high concentration region of the first conductivity type;
A second conductivity type drain region formed in a surface layer of the second conductivity type well region;
A gate electrode formed on the first conductivity type well region sandwiched between the source region and the second conductivity type well region via a gate oxide film;
A field oxide film formed on a surface of the second conductivity type well region sandwiched between the first conductivity type well region and the drain region;
A source electrode made of metal formed on the source region and the high-concentration region of the first conductivity type;
A drain electrode made of a metal formed on the drain region,
The gate electrode is formed to protrude on the field oxide film, the gate electrode and the field insulating film are covered with a first insulating film, and the source electrode and the drain electrode are formed on the field oxide film. A method of manufacturing a semiconductor device in which a passivation film is formed on a high breakdown voltage lateral power MOSFET formed so as to protrude through an insulating film of 1.
A process gas obtained by gasifying TEOS (tetraethyl-ortho-silicate) on the first insulating film, the source electrode, and the drain electrode, and adding nitrogen to a source gas obtained by combining the gas and oxygen gas is used. Forming a second insulating film to which nitrogen is added by the plasma CVD method,
Forming a third insulating film on the second insulating film after forming the second insulating film;
Removing the third insulating film and the surface layer of the second insulating film to planarize the second insulating film;
Forming a metal wiring functioning as a field plate on the planarized second insulating film, and then forming a silicon nitride film as a passivation film;It is set as the manufacturing method which comprises.
[0016]
As described above, by adding nitrogen to the TEOS oxide film, an interlayer insulating film having a lower specific resistance than that of a TEOS oxide film to which nitrogen is not added, in other words, a relatively high electric conductivity, can be formed.
This is because the specific resistance of an oxide film generally formed by CVD is 1015Although the resistivity is around Ω · cm, the resistivity of the nitride film is higher than this.14This is because the oxide film to which nitrogen is added, that is, the nitrogen oxide film has a specific resistance between the pure oxide film and the pure nitride film because it is around Ω · cm.
[0017]
Therefore, the TEOS oxide film added with nitrogen according to the present invention has a specific resistance lower than that without nitrogen added, so that a leakage current that cancels polarization flows, and mobile ions in the mold resin collected in the power MOSFET portion The interlayer insulating film is not polarized due to the influence of electric charges. As a result, there is no problem that reduces the breakdown voltage of the power MOSFET. Further, by using a structure that shields a high voltage device such as an aluminum wiring, it becomes possible to manufacture a higher quality device.
[0018]
Also,A first conductivity type well region and a second conductivity type well region formed in contact with each other on the surface layer of the first conductivity type high-resistance silicon substrate;
A source region of a second conductivity type formed in contact with a surface layer of the well region of the first conductivity type, and a high concentration region of the first conductivity type;
A second conductivity type drain region formed in a surface layer of the second conductivity type well region;
A gate electrode formed on the first conductivity type well region sandwiched between the source region and the second conductivity type well region via a gate oxide film;
A field oxide film formed on a surface of the second conductivity type well region sandwiched between the first conductivity type well region and the drain region;
A source electrode made of metal formed on the source region and the high-concentration region of the first conductivity type;
A drain electrode made of a metal formed on the drain region,
The gate electrode is formed to protrude on the field oxide film, the gate electrode and the field insulating film are covered with a first insulating film, and the source electrode and the drain electrode are formed on the field oxide film. A method of manufacturing a semiconductor device in which a passivation film is formed on a high breakdown voltage lateral power MOSFET formed so as to protrude through an insulating film of 1.
Forming a second insulating film on the first insulating film, the source electrode, and the drain electrode;
Nitrogen is added to the second insulating film by a thermal CVD method using a process gas in which TEOS (Tetraethyl-Ortho-Silicate) is gasified and nitrogen is added to a raw material gas combined with the gas and oxygen gas. Forming a third insulating film;
Forming a silicon nitride film as a passivation film on the third insulating film.
[0019]
Also,A first conductivity type well region and a second conductivity type well region formed in contact with each other on the surface layer of the first conductivity type high-resistance silicon substrate;
A source region of a second conductivity type formed in contact with a surface layer of the well region of the first conductivity type, and a high concentration region of the first conductivity type;
A second conductivity type drain region formed in a surface layer of the second conductivity type well region;
A gate electrode formed on the first conductivity type well region sandwiched between the source region and the second conductivity type well region via a gate oxide film;
A field oxide film formed on a surface of the second conductivity type well region sandwiched between the first conductivity type well region and the drain region;
A source electrode made of metal formed on the source region and the high-concentration region of the first conductivity type;
A drain electrode made of a metal formed on the drain region,
The gate electrode is formed to protrude on the field oxide film, the gate electrode and the field insulating film are covered with a first insulating film, and the source electrode and the drain electrode are formed on the field oxide film. A method of manufacturing a semiconductor device in which a passivation film is formed on a high breakdown voltage lateral power MOSFET formed so as to protrude through an insulating film of 1.
Forming a second insulating film on the first insulating film and on the first metal wiring;
Nitrogen is added to the second insulating film by a thermal CVD method using a process gas in which TEOS (Tetraethyl-Ortho-Silicate) is gasified and nitrogen is added to a raw material gas combined with the gas and oxygen gas. Forming a third insulating film;
And forming a silicon nitride film as a passivation film after forming a metal wiring functioning as a field plate on the third insulating film.
[0020]
In addition, a manufacturing method in which ammonia is added instead of nitrogen added to the raw material gas.
Moreover, it is set as the manufacturing method which adds nitrogen dioxide instead of nitrogen added to the said source gas.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the following description, the same parts as those in FIG. The p-type and n-type may be reversed.
FIG. 1 to FIG. 5 are cross-sectional views of the main part manufacturing process shown in the order of steps in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
[0025]
As shown in FIG. 1, a p-
[0026]
As shown in FIG. 2, an
As shown in FIG. 3, after applying SOG (Spin On Glass), the
[0027]
As shown in FIG. 4, the entire surface is etched back by an oxide film etcher (an apparatus for etching an oxide film). At this time, in order to prevent moisture remaining in the SOG film from affecting the device, it is desirable to remove all of the
As shown in FIG. 5, a passivation film 14 which is a nitride film is formed by plasma CVD.
[0028]
In this way, by using the
[0029]
FIGS. 6 to 11 are cross-sectional views of the main part manufacturing process shown in the order of steps in the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 6, a p-
[0030]
As shown in FIG. 7, an
As shown in FIG. 8, after applying SOG, the
[0031]
As shown in FIG. 9, the entire surface is etched back with an oxide film etcher. At this time, in order to prevent moisture remaining in the SOG film from affecting the device, it is desirable to remove all of the
As shown in FIG. 10, the
[0032]
As shown in FIG. 11, a passivation film 23 is formed of a nitride film by plasma CVD.
As described above, by using the
[0033]
Further, by using a structure that shields the high breakdown voltage device with the field plate formed of the
12 to 15 are cross-sectional views of the main part manufacturing process shown in the order of steps in the method of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.
[0034]
As shown in FIG. 12, a p-
[0035]
As shown in FIG. 13, a
As shown in FIG. 14, an
[0036]
As shown in FIG. 15, a passivation film 19 is formed of a nitride film by plasma CVD.
Thus, by improving the flatness on the metal wiring that becomes the
[0037]
16 to 20 show the present invention.4thFIG. 4 is a cross-sectional view of a main part manufacturing process illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment and illustrated in the order of processes; As shown in FIG. 16,
[0038]
As shown in FIG. 17, a
As shown in FIG. 18, an
[0039]
As shown in FIG. 19, the
As shown in FIG. 20, a nitride film 21 which is a passivation film is formed by plasma CVD.
Thus, by improving the flatness on the metal wiring that becomes the
[0040]
Further, by using a structure that shields the high breakdown voltage device with the field plate formed of the
In the first to fourth embodiments, it goes without saying that nitrogen can be added to the insulating film even when nitrogen dioxide is added as nitrogen to be added to the process gas, and the same effect can be obtained. .
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, when a semiconductor device such as a monolithic power IC in which a high breakdown voltage power MOSFET is formed on a chip is packaged with a plastic mold resin, the movable in the mold resin gathered in the power MOSFET portion to which a high voltage is applied. Interlayer insulation film that does not cause defects that lower the breakdown voltage of high voltage MOSFETs due to polarization of oxide film used for planarization inside the device due to the influence of ions and charges, has excellent embeddability and flatness The parallel plate type plasma CVD method, atmospheric pressure CVD method, and quasi-atmospheric pressure CVD method using TEOS as a source gas can be provided at a low cost without greatly increasing the number of steps.
[0042]
In addition, a TEOS oxide film or a TMS oxide film to which nitrogen is added is formed by using a parallel plate type plasma CVD method or a thermal CVD method, thereby manufacturing a high breakdown voltage semiconductor device that can prevent a decrease in breakdown voltage at low cost. A method can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part manufacturing process of a semiconductor device according to a first embodiment of the invention.
2 is a cross-sectional view of the essential part manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention continued from FIG. 1;
3 is a cross-sectional view of the essential part manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention continued from FIG. 2;
4 is a cross-sectional view of the essential part manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the invention, following FIG. 3;
5 is a cross-sectional view of the essential part manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the invention, following FIG. 4;
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part manufacturing process of a semiconductor device according to a second embodiment of the invention.
7 is a cross-sectional view of the essential part manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the invention, following FIG. 6;
8 is a cross-sectional view of the essential part manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the invention, following FIG. 7;
9 is a cross-sectional view of the essential part manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the invention, following FIG. 8;
FIG. 10 is a cross-sectional view of the essential part manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the invention, following FIG. 9;
FIG. 11 is a cross-sectional view of the essential part manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the invention, following FIG. 11;
FIG. 12 is a cross-sectional view of the essential part manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention;
13 is a fragmentary cross-sectional view of the manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment of the invention, following FIG. 12;
FIG. 14 is a cross-sectional view of the essential part manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment of the invention, following FIG. 13;
15 is a cross-sectional view of the essential part manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment of the invention, following FIG. 14;
FIG. 16 is a cross-sectional view of the essential part manufacturing process of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the invention;
FIG. 17 is a cross-sectional view of the essential part manufacturing process of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the invention, following FIG. 16;
FIG. 18 is a cross-sectional view of the essential part manufacturing process of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the invention, following FIG. 17;
FIG. 19 is a cross-sectional view of the essential part manufacturing process of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the invention, following FIG. 18;
FIG. 20 is a cross-sectional view of the essential part manufacturing process of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the invention, following FIG. 19;
FIG. 21 is a cross-sectional view of main parts of a conventional semiconductor device.
[Explanation of symbols]
1 High resistance silicon substrate (p-type)
2 p-well region
3 n-well region
4 n+Source area
5 p+region
6 n+Drain region
7a Field oxide film
7b LOCOS oxide film
8a Gate oxide film
8b Gate electrode (first metal wiring: first layer)
9 Insulating film
10 Source electrode
11 Drain electrode (first metal wiring: first layer)
12, 18 Nitrogen-added oxide film
12a Interlayer insulation film
13 Oxide film (sacrificial film)
14, 16, 21, 23 Passivation film
15, 20 Second metal wiring (second layer)
17 Plasma oxide film
22 TEOS oxide film
24 Mobile ions or charges induced in mold resin
25 Charges induced in oxide film
Claims (6)
前記第1導電型のウェル領域の表面層に互いに接して形成された第2導電型のソース領域、及び第1導電型の高濃度領域と、
前記第2導電型のウェル領域の表面層に形成された第2導電型のドレイン領域と、
前記ソース領域と前記第2導電型のウェル領域に挟まれた前記第1導電型のウェル領域上にゲート酸化膜を介して形成されたゲート電極と、
前記第1導電型のウェル領域と前記ドレイン領域に挟まれた前記第2導電型のウェル領域の表面には形成されたフィールド酸化膜と、
前記ソース領域と前記第1導電型の高濃度領域上に形成された金属からなるソース電極と、
前記ドレイン領域上に形成された金属からなるドレイン電極と、を備え、
前記ゲート電極は前記フィールド酸化膜上に張り出して形成され、前記ゲート電極、及び前記フィールド絶縁膜が第1の絶縁膜で覆われ、前記ソース電極と前記ドレイン電極は前記フィールド酸化膜上に前記第1の絶縁膜を介して張り出して形成されている高耐圧の横型パワーMOSFET上に、パッシベーション膜が形成されている半導体装置の製造方法において、
前記第1の絶縁膜上と前記ソース電極、及び前記ドレイン電極上に、TEOS(Tetraethyl−Ortho−Silicate)をガス化し、該ガスと酸素ガスを合わせた原料ガスに窒素を添加したプロセスガスを用いたプラズマCVD法(CVD:Chemical Vapor Deposition)により、窒素が添加された第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜を形成した後に、該第2の絶縁膜上に第3の絶縁膜を形成する工程と、
該第3の絶縁膜と前記第2の絶縁膜の表面層とを除去して前記第2の絶縁膜を平坦化する工程と、
該平坦化された第2の絶縁膜上に、パッシベーション膜であるシリコン窒化膜を形成する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A first conductivity type well region and a second conductivity type well region formed in contact with each other on the surface layer of the first conductivity type high-resistance silicon substrate;
A source region of a second conductivity type formed in contact with a surface layer of the well region of the first conductivity type, and a high concentration region of the first conductivity type;
A second conductivity type drain region formed in a surface layer of the second conductivity type well region;
A gate electrode formed on the first conductivity type well region sandwiched between the source region and the second conductivity type well region via a gate oxide film;
A field oxide film formed on a surface of the second conductivity type well region sandwiched between the first conductivity type well region and the drain region;
A source electrode made of metal formed on the source region and the high-concentration region of the first conductivity type;
A drain electrode made of a metal formed on the drain region,
The gate electrode is formed to protrude on the field oxide film, the gate electrode and the field insulating film are covered with a first insulating film, and the source electrode and the drain electrode are formed on the field oxide film. In a method of manufacturing a semiconductor device in which a passivation film is formed on a high breakdown voltage lateral power MOSFET formed so as to protrude through an insulating film 1,
A process gas obtained by gasifying TEOS (tetraethyl-ortho-silicate) on the first insulating film, the source electrode, and the drain electrode, and adding nitrogen to a source gas obtained by combining the gas and oxygen gas is used. Plasma CVD method (CVD: Chemical Vapor Forming a second insulating film to which nitrogen is added by Deposition);
Forming a third insulating film on the second insulating film after forming the second insulating film;
Removing the third insulating film and the surface layer of the second insulating film to planarize the second insulating film;
Forming a silicon nitride film as a passivation film on the planarized second insulating film . A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第1導電型のウェル領域の表面層に互いに接して形成された第2導電型のソース領域、及び第1導電型の高濃度領域と、
前記第2導電型のウェル領域の表面層に形成された第2導電型のドレイン領域と、
前記ソース領域と前記第2導電型のウェル領域に挟まれた前記第1導電型のウェル領域上にゲート酸化膜を介して形成されたゲート電極と、
前記第1導電型のウェル領域と前記ドレイン領域に挟まれた前記第2導電型のウェル領域の表面には形成されたフィールド酸化膜と、
前記ソース領域と前記第1導電型の高濃度領域上に形成された金属からなるソース電極と、
前記ドレイン領域上に形成された金属からなるドレイン電極と、を備え、
前記ゲート電極は前記フィールド酸化膜上に張り出して形成され、前記ゲート電極、及び前記フィールド絶縁膜が第1の絶縁膜で覆われ、前記ソース電極と前記ドレイン電極は前記フィールド酸化膜上に前記第1の絶縁膜を介して張り出して形成されている高耐圧の横型パワーMOSFET上に、パッシベーション膜が形成されている半導体装置の製造方法であって、
前記第1の絶縁膜上と前記ソース電極、及び前記ドレイン電極上に、TEOS(Tetraethyl−Ortho−Silicate)をガス化し、該ガスと酸素ガスを合わせた原料ガスに窒素を添加したプロセスガスを用いたプラズマCVD法により、窒素が添加された第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜を形成した後に、該第2の絶縁膜上に第3の絶縁膜を形成する工程と、
該第3の絶縁膜と前記第2の絶縁膜の表面層とを除去して第2の絶縁膜を平坦化する工程と、
該平坦化された第2の絶縁膜上にフィールドプレートとして機能する金属配線を形成した後、パッシベーション膜であるシリコン窒化膜を形成する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A first conductivity type well region and a second conductivity type well region formed in contact with each other on the surface layer of the first conductivity type high-resistance silicon substrate;
A source region of a second conductivity type formed in contact with a surface layer of the well region of the first conductivity type, and a high concentration region of the first conductivity type;
A second conductivity type drain region formed in a surface layer of the second conductivity type well region;
A gate electrode formed on the first conductivity type well region sandwiched between the source region and the second conductivity type well region via a gate oxide film;
A field oxide film formed on a surface of the second conductivity type well region sandwiched between the first conductivity type well region and the drain region;
A source electrode made of metal formed on the source region and the high-concentration region of the first conductivity type;
A drain electrode made of a metal formed on the drain region,
The gate electrode is formed to protrude on the field oxide film, the gate electrode and the field insulating film are covered with a first insulating film, and the source electrode and the drain electrode are formed on the field oxide film. A method of manufacturing a semiconductor device in which a passivation film is formed on a high breakdown voltage lateral power MOSFET formed so as to protrude through an insulating film of 1.
A process gas obtained by gasifying TEOS (tetraethyl-ortho-silicate) on the first insulating film, the source electrode, and the drain electrode, and adding nitrogen to a source gas obtained by combining the gas and oxygen gas is used. Forming a second insulating film to which nitrogen is added by the plasma CVD method,
Forming a third insulating film on the second insulating film after forming the second insulating film;
Removing the third insulating film and the surface layer of the second insulating film to planarize the second insulating film;
And forming a silicon nitride film as a passivation film after forming a metal wiring functioning as a field plate on the planarized second insulating film .
前記第1導電型のウェル領域の表面層に互いに接して形成された第2導電型のソース領域、及び第1導電型の高濃度領域と、
前記第2導電型のウェル領域の表面層に形成された第2導電型のドレイン領域と、
前記ソース領域と前記第2導電型のウェル領域に挟まれた前記第1導電型のウェル領域上にゲート酸化膜を介して形成されたゲート電極と、
前記第1導電型のウェル領域と前記ドレイン領域に挟まれた前記第2導電型のウェル領域の表面には形成されたフィールド酸化膜と、
前記ソース領域と前記第1導電型の高濃度領域上に形成された金属からなるソース電極と、
前記ドレイン領域上に形成された金属からなるドレイン電極と、を備え、
前記ゲート電極は前記フィールド酸化膜上に張り出して形成され、前記ゲート電極、及び前記フィールド絶縁膜が第1の絶縁膜で覆われ、前記ソース電極と前記ドレイン電極は前記フィールド酸化膜上に前記第1の絶縁膜を介して張り出して形成されている高耐圧の横型パワーMOSFET上に、パッシベーション膜が形成されている半導体装置の製造方法であって、
前記第1の絶縁膜上と前記ソース電極、及び前記ドレイン電極上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜上に、TEOS(Tetraethyl−Ortho−Silicate)をガス化し、該ガスと酸素ガスと合わせた原料ガスに窒素を添加したプロセスガスを用いた熱CVD法により、窒素が添加された第3の絶縁膜を形成する工程と、
前記第3の絶縁膜上に、パッシベーション膜であるシリコン窒化膜を形成する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A first conductivity type well region and a second conductivity type well region formed in contact with each other on the surface layer of the first conductivity type high-resistance silicon substrate;
A source region of a second conductivity type formed in contact with a surface layer of the well region of the first conductivity type, and a high concentration region of the first conductivity type;
A second conductivity type drain region formed in a surface layer of the second conductivity type well region;
A gate electrode formed on the first conductivity type well region sandwiched between the source region and the second conductivity type well region via a gate oxide film;
A field oxide film formed on a surface of the second conductivity type well region sandwiched between the first conductivity type well region and the drain region;
A source electrode made of metal formed on the source region and the high-concentration region of the first conductivity type;
A drain electrode made of a metal formed on the drain region,
The gate electrode is formed to protrude on the field oxide film, the gate electrode and the field insulating film are covered with a first insulating film, and the source electrode and the drain electrode are formed on the field oxide film. A method of manufacturing a semiconductor device in which a passivation film is formed on a high breakdown voltage lateral power MOSFET formed so as to protrude through an insulating film of 1.
Forming a second insulating film on the first insulating film, the source electrode, and the drain electrode;
Nitrogen is added to the second insulating film by a thermal CVD method using a process gas in which TEOS (Tetraethyl-Ortho-Silicate) is gasified and nitrogen is added to a raw material gas combined with the gas and oxygen gas. Forming a third insulating film;
Forming a silicon nitride film, which is a passivation film, on the third insulating film .
前記第1導電型のウェル領域の表面層に互いに接して形成された第2導電型のソース領域、及び第1導電型の高濃度領域と、
前記第2導電型のウェル領域の表面層に形成された第2導電型のドレイン領域と、
前記ソース領域と前記第2導電型のウェル領域に挟まれた前記第1導電型のウェル領域上にゲート酸化膜を介して形成されたゲート電極と、
前記第1導電型のウェル領域と前記ドレイン領域に挟まれた前記第2導電型のウェル領域の表面には形成されたフィールド酸化膜と、
前記ソース領域と前記第1導電型の高濃度領域上に形成された金属からなるソース電極と、
前記ドレイン領域上に形成された金属からなるドレイン電極と、を備え、
前記ゲート電極は前記フィールド酸化膜上に張り出して形成され、前記ゲート電極、及び前記フィールド絶縁膜が第1の絶縁膜で覆われ、前記ソース電極と前記ドレイン電極は前記フィールド酸化膜上に前記第1の絶縁膜を介して張り出して形成されている高耐圧の横型パワーMOSFET上に、パッシベーション膜が形成されている半導体装置の製造方法であって、
前記第1の絶縁膜上と前記第1の金属配線上に、第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜上に、TEOS(Tetraethyl−Ortho−Silica te)をガス化し、該ガスと酸素ガスと合わせた原料ガスに窒素を添加したプロセスガスを用いた熱CVD法により、窒素が添加された第3の絶縁膜を形成する工程と、
前記第3の絶縁膜上にフィールドプレートとして機能する金属配線を形成した後、パッシベーション膜であるシリコン窒化膜を形成する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A first conductivity type well region and a second conductivity type well region formed in contact with each other on the surface layer of the first conductivity type high-resistance silicon substrate;
A source region of a second conductivity type formed in contact with a surface layer of the well region of the first conductivity type, and a high concentration region of the first conductivity type;
A second conductivity type drain region formed in a surface layer of the second conductivity type well region;
A gate electrode formed on the first conductivity type well region sandwiched between the source region and the second conductivity type well region via a gate oxide film;
A field oxide film formed on a surface of the second conductivity type well region sandwiched between the first conductivity type well region and the drain region;
A source electrode made of metal formed on the source region and the high-concentration region of the first conductivity type;
A drain electrode made of a metal formed on the drain region,
The gate electrode is formed to protrude on the field oxide film, the gate electrode and the field insulating film are covered with a first insulating film, and the source electrode and the drain electrode are formed on the field oxide film. A method of manufacturing a semiconductor device in which a passivation film is formed on a high breakdown voltage lateral power MOSFET formed so as to protrude through an insulating film of 1.
Forming a second insulating film on the first insulating film and on the first metal wiring;
Nitrogen is added to the second insulating film by thermal CVD using a process gas obtained by gasifying TEOS (Tetraethyl-Ortho-Silicate ) and adding nitrogen to the source gas combined with the gas and oxygen gas. Forming a third insulating film formed;
And forming a silicon nitride film as a passivation film after forming a metal wiring functioning as a field plate on the third insulating film .
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