JPH03280540A - 絶縁膜の形成方法 - Google Patents

絶縁膜の形成方法

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JPH03280540A
JPH03280540A JP8272890A JP8272890A JPH03280540A JP H03280540 A JPH03280540 A JP H03280540A JP 8272890 A JP8272890 A JP 8272890A JP 8272890 A JP8272890 A JP 8272890A JP H03280540 A JPH03280540 A JP H03280540A
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JP
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film
silicon
ozone
chemical vapor
lead frame
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JP8272890A
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Yoshiaki Hisamune
義明 久宗
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は絶縁膜の形成方法に関し、特に半導体集積回路
の多層配線層間絶縁膜、表面保@膜等に用いられるシリ
コン酸化窒化膜(Sz□0.N、)の形成方法に関する
〔従来の技術〕
従来、半導体基板上の保lI&絶縁展または層間絶縁膜
は、モノ7ラン(S t Ha )、アンモニア(Nl
−1,)を原料ガスとしてプラズマ化学気相成長法によ
り形成されるシリコン窒化膜、あるいはシリコン當化膜
よシも膜応力が小さく耐湿性にも優れている岬利点の多
い、モノシラン(S1H4)、アンモニア(NHa)お
よび亜酸化窒素(Nt O)を原料ガスとしてプラズマ
化学気相成長法によ多形成されるシリコン酸化窒化膜が
用いられている。
〔発明が解決しようとする録題〕
しかしながら、上述したプラズマ化学気相成長法により
形成されるシリコン輩化膜あるいはシリコン窒化層ある
いはシリコン酸化窒化膜は、膜成長をすべき半導体基板
をプラズマに直接晒すため、半導体基板および形成され
た薄膜がプラズマ中の高速荷電粒子によって損傷される
。この膜面の損傷は通常、アニールの熱処理によって一
応快復せしめることができる。しかし、この熱処理温度
は一般に450℃以上の高温を必要とするので、製造さ
れた半導体集積回路素子の電気的特性を変動あるいは劣
化させるという欠点がある。
与えることなき絶縁膜の形成方法を提供することである
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば、絶縁膜の形成方法は、窒素(へ)を含
む有機ケイ素化合物とオゾン(O,)とを反応炉内に導
入し前記窒素(N)を含む有機ケイ素化合物を化学的に
活性なオゾン(O,)を用いて分解させ前記反応炉内に
設置され600℃以下の一定温度に保たれた被処理物表
面上に堆積せしめるシリコン酸化窒化膜の化学気相成長
工程を含んで構成され、要すれば、上記化学気相成長に
より形成されたシリコン酸化窒化膜を紫外光照射下で0
.雰囲気にて熱処理し膜の緻密性を向上する工程が付加
される。
本発明方法において使用される化学気相成長のための原
料は、窒素を含む有機ケイ素化合物とオゾンである。
上記有機ケイ素化合物は広範な物質群からなるが、さま
ざまな物質に関し検討を行った結果、窒素、炭素、水素
、酸素およびケイ素から成る化合物のすべてが利用でき
る0表1および表2にそのうちの一部を示す0表1に示
した有機ケイ素化合物はケイ素(Sl)と窒素(N)と
の直接結合をもつ化合物であル、オゾン(O,)との反
応によシ形成されるシリコン酸化窒化膜(StxOアN
、)の膜内に比較的高い窒素(N)含有量(70チ以下
)を持つグループであり、他方、表2に示した有機ケイ
素化合物はケイ素(sl)と窒素(N)との直接結合を
もたず、形成される膜内に小さな窒素(N)含有量(2
(l以下)をもつグループである。このように原料ガス
となる有機ケイ素化合物と成膜条件を選択することによ
り、任意の組成のシリコン酸化窒化膜(81xO,N、
)を形成することができる。
θ θ θ ■ ◎ [相] [株] [株] ・ ・ ■ ・ ・ ・ ・ [株] ■ [相] ・ ・ ■ ・ θ θ θ 0 [相] ・ ・ ・ ・ ・ ■ ・ [相] ■ ・ [有] [相] ・ ■ ■ [相] ・ ・ ■ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ε 〔実施例〕 以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明の実施に使用する化学気相成長装置のプ
ロ、り構成図を示すもので、反応炉101゜シリコン基
板から成る試料102を載置するサセプター103、試
料102を加熱するピー2104%反応ガス導入管10
5、反応ガス排気管106、酸素ガス供給管107、窒
素ガス供給管10B、パルプ109、流量計110、 
− 漬41…判酸素ガス供給管107から導入された酸素(
O,)をオゾン(O1)に変換し、反応ガス導入管10
5へ送り込む放電型オゾン発生器111゜Nを含んだ有
機シラン、すなわちジ(アミノージ(をブトキシ)−シ
リル)−アミン(NH,(をC4H*O)* 5t)t
 NHを入れ窒素ガス供給管108からの窒素(N宜)
をキャリアガスとして用いて上記(NH*(t  C*
H*0)tsi:ImNHを反応ガス導入管105へ送
り込み、01と混合後反応炉101内へ導入するエバポ
レータ112およびこのエバポレータ112から反応炉
101tでの配管を加熱し液体原料の配管内における析
出を防ぐ官シタ113とを含む。
上記化学気相成長装置の反応炉101の中にヒータ10
4により加熱された試料102を設置すれば、有機ケイ
素化合物(NH*(t  C4HsO)tsi)*NH
とオゾン(O,)との反応によシ試料102のシリコン
基板上にはシリコン酸化窒化膜(Sl!OF NK )
が形成される。この場合、化学的に活性なオゾン(O,
)を用いているため、常圧および減圧いずれの圧力下に
おいても、約100”0の低温からでも充分高速にシリ
コン酸化窒化膜(SIIOF NS )の成長を行うこ
とができる。例えば、稀釈N1N11200sc、15
0℃に加熱した有機ケイ素化合物(NH* (t −C
4H*0 )tsi )*NHを100 sccm窒素
(N、)ガスによシバプリングし、400 secm酸
素(O,)ガスを放電型オゾン発生器111によ!I)
12%オゾン化するとき、成層温度200℃において8
0 nm/m i n 、 400’Oにおいて200
 nm/m i nの成長速度でシリコン酸化窒化膜(
SixO,N、)が形成される。この成長膜をラブフォ
ード後方散乱分光法によシ測定するとx:y:z=47
:34:19の組成比を示した。
本発明の方法によって形成されたシリコン酸化窒化(S
 i ! Oy Ns )膜は窒素を含む有機ケイ素化
合物ガスを化学的に活性なオゾン(O,)を用いて分解
して作られたものであるので成膜面は全く損傷されない
、従って、アニール処理を施さすともそのままの状態で
パッジページ璽ン膜その他の絶縁膜として用いることが
できる。ただし、若干のアニール処理を施すことによっ
て膜質をよシ緻密化することは可能である。
第2図は本発明による成膜のアニール効果を示す実験デ
ータ図であって、成膜温度200℃〜800℃で形成し
たシリコン酸化金化(SixO,NりII!1のに50
緩衝)、酸溶液によるエツチング速度がアニール前後の
比較データで示されている。ここで、集線Aが有機ケイ
素化合物[(t  C4H1O)tNH,S i )、
NHを原料として形成したシリコン酸化窒化(S iz
 Oy Ns )膜のエツチング速度、点線Bが上記s
 ixo、 NxJ[Iを1気圧の0.雰囲気中におい
て低圧水欽灯からの紫外光を照射しつつ400℃で熱処
理した場合のエツチング速度をそれぞれ示す、この実峡
データから紫外光照射全行いつつ酸素雰囲中で熱処理す
ることによシ、膜がより緻密化されエツチング速度が減
少することが理解できる。
第3図(a)〜(C)は本発明を用いて樹脂封止型半導
体装mを製造した場合の工程順序図である。本夾施例に
よれに1半導体チップ303のi[1304とリードフ
レームの外部導出線部301とが金属導線(ボンディン
グ・ワイヤ)305によシ接続された半導体チップ表面
が1本発明による窒素(N)を含む有機シランとオゾン
(O,)との化学気相成長法によ多形成したシリコン酸
化窒化(Si!07NS)膜によシ被覆され、樹脂封止
が行われる工程が示がマウントされボンディング・ワイ
ヤ(金縁)305により14304とボンディングされ
る。
ここで、306はウェノ・工程最後にプラズマCVDに
よ多形成されたパ、シペーシ、ン膜(シリコン窒化膜)
を示す。ついで、この半導体チップ303の全表面はリ
ードフレームの外部導出線部301お・よび素子マウン
ト部302と共に本発明方法によるシリコン酸化窒化(
SixOyNs )IJ 307によシ被覆される〔第
3図(b)参照〕、このシリコン酸化窒化(stxo、
N、) li307の形成に祉既に述べた第1図の成膜
装偽が使用され、有機ケイ素化合物原料にトリエチル・
シリラミン・オキサイド((Ct)is)ss iNH
*o)を用いて成膜温度250℃にて行われる。この際
、適幽な治具全マスクとして用いれば外部導出線201
の一部のみに成kを行うことができる。
ついで樹脂封止を行いリードルームの切断および整形を
行えば、第3図(c)に示す如き半導体装置の完成品を
得る。ここで、308t′i封入樹脂、309は整形さ
れた外部導出電極(ピン)′に示す。
かくして得られた半導体装tL半導体チップ303上の
電極304が本発明によるシリコン酸化窒化(SixO
,NK)農307で被覆・保護されているため、封入樹
脂308とは直接接することがない。
その結果、半導体チップ303および電極204の耐湿
性は飛躍的に向上し、信頼性の格段に優れた半導体装置
を得ることが可能となる。
第4図は本発明による絶縁膜を用いて製造した上記実施
例半導体装置の耐湿性試験データ図を示すものである。
試料にはポンディング工程後保饅膜を形成せず樹脂封止
した従来の半導体装置[1)と、ボンディング後にトリ
エチル・シリラミン・オキサイド〔(C,ル)、SiN
ルO〕 とオゾン(O,)の化学的気相成長法による本
発明のシリコン酸化金化(SixOアNi)膜を被覆し
樹脂封止した上記実施例の半導体装置[11)と、従来
のプラズマ化学気相成長法によるシリコン酸化窒化(S
 s X Oy Nz )膜で被覆した後温度450℃
、時間30分のTE01と0.の化学気相成長法により
S io、膜を被覆しアニール処理を施した樹脂封止半
導体装置〔層〕との3種類のものが各々100個づつ準
備されまれそれについて温度150℃、2気圧の水蒸気
釜に試料を入れ不良数を調べるグレアシャー・り、カー
試験(PCT)が行われた。この際、従来のプラズマ化
学気相成長法による絶縁膜をもつ試料[1)は試験開始
前置に大部分のものが特性不良をおこしているので試験
対象から外し、試料(1)および[11)についてのみ
試験を続行した結果、本発明方法によるシリコン酸化窒
化(SizOyNx ) aをパ、シベーシ箇ン膜とし
て用いた試料[11]がきわめて優れた結果を示すこと
が確かめられた。勿論この試料〔田〕には成膜前抜にお
いて半導体素子の電気的特性変動は認められず、成膜に
よる損傷のないことも示された。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明によれば、窒素を含
む有機ケイ素化合物とオゾン(Oa)とを反応させ化学
気相成長せしめることによシ極めて緻密性に富み耐顕性
の高いシリコン酸化窒化膜を被処理物表面上に損傷を与
えずに形成することができるので、例えば、パ、シベー
シ冒ン膜の形成に実施すれば、樹脂封止型半導体装置の
信頼性の向上に顕著な効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の実施に使用する化学気相成長装置のプ
ロ、り構成図、第2図は本発明による成膜のアニール効
果を示す実験データ図、第3図(a)〜(C)は本発明
を用いて樹脂封止型半導体装置を製造した場合の工程順
序回、第4図は本発明による絶縁膜を用いて製造した上
記実施例半導体装置の耐湿性試験データ図である。 101・・・・・・反応炉、102・・・・・・試料、
103・・・・・・サセプター 104・・・・・・ヒ
ータ、105・・・・・・反応ガス導入管、106・・
・・・・反応ガス排気管、107・・・・・・酸素ガス
供給管、108・・・・・・窒素ガス供給管、109・
・・・・・パルプ、110・・・・・・流量計、111
・・・・・・オゾン発生器、112・・団・エバポレー
タ、113・・・・・・配管加熱ヒータ、3o1・・・
・・・す:′)ドフレーム外部導出線部、302・・・
・・・リードフレーム素子マウント部、303・・・・
・・半導体チップ、3o4・旧・・電極、305・・・
・・・ボンディング・ワイヤー、3o6・・・・・・パ
ッシヘーシ■ンIll、307・・・・・・シリコン隈
化窒化膜、308・・・・・・封入樹脂、309・・団
・外部導出電極(ピン)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  窒素(N)を含む有機ケイ素化合物とオゾン(O_3
    )とを反応炉内に導入し前記窒素(N)を含む有機ケイ
    素化合物を化学的に活性なオゾン(O_3)を用いて分
    解させ前記反応炉内に設置され一定温度に保たれる被処
    理物表面上に堆積せしめるシリコン酸化窒化膜(Si_
    xO_yN_z)の化学気相成長工程を含むことを特徴
    とする絶縁膜の形成方法。
JP8272890A 1990-03-29 1990-03-29 絶縁膜の形成方法 Pending JPH03280540A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6586163B1 (en) 1999-06-02 2003-07-01 Semiconductor Leading Edge Technologies Inc. Method of forming fine pattern
KR100379651B1 (ko) * 1996-11-27 2003-07-22 동경 엘렉트론 주식회사 반도체장치의제조방법

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KR100379651B1 (ko) * 1996-11-27 2003-07-22 동경 엘렉트론 주식회사 반도체장치의제조방법
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