JPH02172282A - 半導体装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は紫外線消去型半導体メモリ素子を有する半導
体装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は従来の半導体装置の全体を示す断面図である。

図において、１は紫外線消去型半導体メモリ素子が形成
された半導体チップ、２は電気信号の入出力を行うため
の外部リード、３は半導体チップ１と外部リード２とを
接続するワイヤ・ボンディング線、４はセラミックやエ
ポキシ樹脂などから成るパッケージ、５はパッケージ４
の半導体チップ１上面に設けられたガラス窓、６は紫外
線消去型半導体メモリ素子に書き込まれたデータを消去
するための紫外線である。

また、第４図は図中に上記半導体チップ１の断面構造の
概略図の拡大を示す。図において、１１はシリコン基板
（半導体基板）、１２は素子分離用のシリコン酸化膜、
１３はシリコン基板１１の活性領域中に形成された紫外
線消去型半導体メモリ素子、１４はアルミ配線、１５は
保護絶縁膜で、通常、データ消去のための紫外線６の透
過特性の良好なシリコン酸化膜が用いられる。

次に、第４図に示した従来の半導体装置の製造フローを
第５図に従って説明する。

（１）シリコン基板１１の表面に選択酸化法により、素
子分離用シリコン酸化膜１２を形成する。

こうして得られた素子分離用シリコン酸化膜１２で囲ま
れた活性領域部に、イオン注入法や、各種成膜、エツチ
ング法等を用いて紫外線消去型半導体メモリ素子１３を
作り込む。次に、これらの半導体メモリ素子１３間を接
続するためのアルミ配線１４を形成する。

（ＩＩ）シリコン基板１１表面に形成された紫外線消去
型半導体メモリ素子１３及びアルミ配線１４を保護する
ための保護絶縁膜１５を常圧あるいは減圧下の化学気相
成長法によりそれらの全面に堆積する。この保護絶縁膜
１５は、紫外線消去型半導体メモリ素子１３のデータを
消去するための波長２６５（ｘｉ）付近の紫外線６を透
過する必要があり、通常、この波長領域の紫外線透過性
の良好なシリコン酸化膜が用いられる。

（ＩＩＩ）保護絶縁膜１５の全面に、フォト・レジスト
１６を塗布した後、写真製版法によりボンディング・パ
ッド部１７の開孔を、弗酸や弗化アンモニウム等の混合
液を用いた浸式エツチング法にて行う。

（ＩＶ）フォト・レジスト１６の除去を酸素プラズマを
用いて行い、後工程のウェハ・プロセス処理を経て、紫
外線消去型半導体メモリ素子１３の形成されたシリコン
基板１１ができあがる。

このシリコン基板１１をダイシングにより、半導体チッ
プ１に切り出し、パッケージ４に組立てをして、半導体
チップ１とパッケージ４の外部リード２とを接続するた
めのワイヤ・ポンディング３を行う、最後に、紫外線透
過用ガラス窓５をはめ込み、シールをすることにより、
紫外線消去型半導体メモリ素子を有する従来の半導体装
置が得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の半導体装置は、以上のように構成されており、保
護絶縁膜１５としては、紫外線透過率の高いシリコン酸
化膜を用いていた。このシリコン酸化膜は、膜物性上、
アルカリ金属イオンや水分等に対するバリア効果は小さ
い。そのため、長期間使用時に、パッケージ４のすきま
を介して、これらの汚染物質が侵入してきた場合、紫外
線消去型半導体メモリ素子１３内部まで到達してしまい
、保持しておくべきデータが揮発してしまうというよう
な信頼性上の問題が発生しやすかった。

これに対し、アルカリ金属イオンや水分等に対するバリ
ア効果が、シリコン酸化膜に比べ、格段に優れているシ
リコン窒化膜を保護絶縁膜１５として用いることも考え
られるが、通常、用いられる屈折率２．００〜２．１０
付近のプラズマ励起、化学気相成長法で形成されるシリ
コン窒化膜はデータ消去用の波長２６５（ｍｍ）付近の
紫外線を十分に透過しないため、この用途には使うこと
ができなかった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、長期間使用しても保持すべきデータの揮発を
防止し、信頼性の向上を図れる半導体装置を得ることを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る半導体装置は、基板（シリコン基板１１
）上に形成された紫外線消去型半導体メモリ素子１３を
保護するための第１の保護絶縁膜２１と、その第１の保
護絶縁膜２工上に堆積された第２の保護絶縁膜２２とを
有し、上記第１の保護絶縁膜２１は低屈折率のシリコン
窒化膜で形成し、第２の保護絶縁膜２２はシリコン酸化
膜で形成したことを特徴とするものである。

〔作用〕

低屈折率のシリコン窒化膜で形成された第１の保護絶縁
膜２１は、アルカリ金属イオンや水分などに対するバリ
ア性が高く、また、半導体メモリ素子１３のデータ消去
用の紫外線を透過しやすい。

シリコン酸化膜で形成された第２の保護絶縁膜２２は、
保護絶縁膜全体としての紫外線透過率を低下させない。

〔発明の実施例〕

第１図はこの発明の一実施例に係る半導体装置を示す断
面図である。図において、１１はシリコン基板（半導体
基板）、１２は素子分離用シリコン酸化膜、１３はシリ
コン基板１１の活性領域中に形成された紫外線消去型半
導体メモリ素子、１４はアルミ配線、２１は低屈折率の
シリコン窒化膜から成り紫外線消去型半導体メモリ素子
１３を保護するための第１の保護絶縁膜、２２はシリコ
ン酸化膜から成り第１の保護絶縁膜２１上に堆積された
第２の保護絶縁膜である。

第１図に示す本発明の一実施例である半導体装置の製造
フローを第２図により説明する。

（１）シリコン基板１１の表面に、紫外線消去型半導体
メモリ素子１３を作り込み、それらを接続するためのア
ルミ配ＮｌＡｌ４を形成するところまでは従来と同じで
ある。

（ｎ）紫外線消去型半導体メモリ素子１３及びアルミ配
線１４を保護するための第１の保護絶縁膜２１として、
屈折率が１．８５〜１．９５である低屈折率のシリコン
窒化膜をＳｉＨ４とＮＨ，を用いたプラズマ励起化学気
相成長法により１０００〜３０００人程度堆積する。膜
の屈折率は、例えば成膜中の５ｉＨａとＮＨｆｆとのガ
ス流量比を変えることにより、自由に制御できる。即ち
、低屈折率のシリコン窒化膜は、ＮＨ３ガス流量を相対
的に上げてやれば堆積することができるわけである。さ
らに、その上に、第２の保護絶縁膜２２として、シリコ
ン酸化膜を常圧、あるいは、減圧下の化学気相成長法に
より堆積する。

（ＩＩＩ）第２の保護絶縁膜２２の全面に、フォト・レ
ジスト１６を塗布した後、写真製版法により、ボンディ
ング・パッド部１７の開孔を行うわけであるが、まず、
弗酸や弗化アンモニウム等の混合液を用いた漫式エツチ
ングにより、第２の保護絶縁膜２２であるシリコン酸化
膜のエツチングを行う。このとき、第１の保護絶縁膜２
１である低屈折率シリコン窒化膜はほとんどエツチング
されないので、エツチングのストッパーとしても作用し
、浸式エツチング時に、ボンディング・パッド部１７゛
のアルミ配線１４が浸触されるのを防止するという働き
もする。

（ＩＶ）次に、ボンディング・パッド部１７の第１の保
護絶縁膜２１である低屈折率シリコン窒化膜をＣＦ、と
０２との混合ガスを用いたプラズマ・エツチング法によ
りエツチングする。最後に、フォト・レジスト１６を酸
素プラズマを用いて除去し、後工程のウェハ・プロセス
処理を経て、所望の半導体チップの作り込まれたシリコ
ン基板１１を得ることができる。

以上のように、本実施例では、保護絶縁膜を第１の保護
絶縁膜２１である低屈折率シリコン窒化膜と、第２の保
護絶縁膜２２であるシリコン酸化膜との積層構造とした
ことにより、下記のような利点をもっている。

（Ａ）第１の保護絶縁膜２１として用いる低屈折率シリ
コン窒化膜は、シリコン酸化膜に比べ、緻密であるので
、アルカリ金属イオンや水分等に対するバリア性は高い
。そのため、長期間使用時に、パッケージ４のすきまを
介して、これら汚染物質が侵入してきても、１０００　
（人〕以上の低屈折率シリコン窒化膜があれば、バリア
となり、これにより汚染物が内部には侵入しないので、
紫外線消去型半導体メモリ素子１３の保持すべきデータ
が揮発してしまうような信頼性上の不良を防止できる。

（Ｂ）第３図に、シリコン窒化膜の紫外線透過特性を示
すが、膜の屈折率（膜中のＮとｓｉとの組成比に相当）
により大きく変化する。通常、保護絶縁膜として用いら
れる屈折率２．００〜２．１０付近のシリコン窒化膜は
、データ消去のための、波長２６５（ｍｍ）付近の紫外
線をほとんど透過しないため、ここでは、膜の屈折率を
１．８５〜１．９５まで小さくし、紫外線透過率を高め
た低屈折率シリコン窒化膜を第１の保護絶縁膜２１とし
て用いる。この場合、屈折率１．９５はアルカリ金属イ
オンや水分等に対するバリア性を有する最小膜厚である
膜厚１０００　（人〕の場合に、データ消去に必要な波
長２６５（ｔｍ）付近の紫外線を透過するための最大の
屈折率の値である。

また、屈折率が１．８５以下では、シリコン窒化膜中の
水素含有量が増してしまうので、保護絶縁膜として必要
な膜質を保てなくなってしまうことから、１．８５〜１
．９５の屈折率を有するシリコン窒化膜が第１の保護絶
縁膜２１として最適である。このように、第１の保護絶
縁膜２１として、低屈折率のシリコン窒化膜を用い、さ
らに、その上に第２の保護絶縁膜２２として、紫外線透
過性の良好なシリコン酸化膜を５０００〜１００００〔
人〕程度堆積することにより、保護絶縁膜全体の紫外線
透過率をあまり低下させずにアルカリ金属イオンや水分
等に対するバリア性を高めることができる。

上述したように、この実施例の半導体装置は、紫外線消
去型半導体メモリ素子１３及びアルミ配＆’ｉ１４を保
護する第１の保護絶縁膜２１として、膜の屈折率（膜中
のＮとｓｉとの組成比に相当）を小さくし、データ消去
用の紫外線６を透過しやすくしたシリコン窒化膜を用い
、その上に堆積される第２の保護絶縁膜２２として、紫
外線透過性の良好なシリコン酸化膜を用いるようにした
ものである。

したがって、この半導体装置は、第１の保護絶縁膜２１
としてアルカリ金属イオンや水分等に対するバリア性が
高いシリコン窒化膜を用いているので、外部からパッケ
ージ４のすきまを介して、それらの汚染物質が侵入して
きても、このシリコン窒化膜がバリアとなり、これによ
り内部には汚染物質が侵入せず、データ揮発等の発生し
ない高信頼性の紫外線消去型半導体メモリ素子１３を有
する半導体装置を得ることができる。また、この第１の
保護絶縁膜２１として用いるシリコン窒化膜は、膜の屈
折率を通常よりも小さくし、データ消去用の紫外線６を
透過しやすくしてあり、また、膜厚は薄くても、アルカ
リ金属イオンや水分等に対する十分なバリア効果を持つ
ことから、本実施例のように第２の保護絶縁膜２２であ
る紫外線透過性の良好なシリコン酸化膜と積層構造にす
れば、保護絶縁膜全体としての紫外線透過率はあまり低
下せず、紫外線によるデータ消去を行うこの種の半導体
装置の本来の機能をそこなうこともない。

なお、上記実施例では紫外線消去型半導体メモリ素子の
みを有する半導体装置について説明したが、紫外線消去
型半導体メモリ素子やその他の素子をどを含む半導体装
置であっても同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、紫外線消去型半導体メモ
リ素子を保護するための低屈折率シリコン窒化膜で形成
された第１の保護絶縁膜と、その第１の保護絶縁膜上に
堆積されシリコン酸化膜で形成された第２の保護絶縁膜
とを備えて構成したので、データ消去用の紫外線透過率
をあまり低下させずにアルカリ金属イオンや水分などに
対するバリア効果を高めることができ、これによりこれ
らの汚染物質の侵入を防ぐことが可能となり、したがっ
て長期間使用しても保持すべきデータの揮発が防止され
、信頼性が高まるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

・・・紫外線消去型半導体メモリ素子、２１・・・第１
の保護絶縁膜、２２・・・第２の保護絶縁膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上に形成された紫外線消去型半導体メモリ素子を保
   護するための第１の保護絶縁膜と、その第１の保護絶縁
   膜上に堆積された第２の保護絶縁膜とを有し、上記第１
   の保護絶縁膜は低屈折率のシリコン窒化膜で形成し、上
   記第２の保護絶縁膜はシリコン酸化膜で形成したことを
   特徴とする半導体装置。