JPH04184932A - パッシベーション膜の形成方法 - 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］ 本発明は、半導体装置のパッシベーション膜の形成方法
に関する。

［発明の概要］ 本発明は、５ｉＯｘＮ、系のパッシベーション膜の形成
方法において、 プラズマ励起シリコン窒化膜と、プラズマ励起シリコン
酸化膜とを交互に形成することにより、パッジベージジ
ン膜中の水素含油量を低減して例えば下地アルミニウム
配線にボイドが発生するのを防止すると共に、屈折率等
の光学特性の設定を容易とし、更に段差被覆性（ステッ
プ力バレγジ）を向上した。

［従来の技術］ 近年、パッシベーションに用いられるプラズマ励起シリ
コン窒化膜（以下、Ｐ−８ｉＮｘ膜と称する）は、ステ
ップカバレ・ノジに優れ、耐湿性が高いことから多用さ
れている。しかし、下地にアルミニウム配線を用いる場
合、このＰ−３ｉＮｘ膜を低ストレス化してヒロックを
防止し、しかも低温化してＡ１ボイドの発生を防止する
ことが求められている。

このため、パッジベージロン膜を複数の膜（ＳｉＮ膜）
の積層構造として形成し、夫々の膜を形成する場合の条
件、膜質等を適宜設計することによって応力の種類を引
張り又は圧縮として、パッジベージ璽ン膜全体として応
力が相互に打ち消しあうようにして応力を所定値以下に
低減させる技術が提案されている（特開平２−８４７２
８号）。

また、パッシベーション膜としてのプラズマ励起シリコ
ンオ牛シナイトライド（Ｐ−８ｉＯ，Ｎ、）膜の形成方
法として、例えばテトラエトキシシラン（ＴＥ０１）と
ＮＨ，を１００Ｔｏ　ｒ　ｒ以下の真空中において５０
〜５００℃で加熱し、５０ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの
高周波プラズマ中あるいはμ波プラズマ中で反応させて
Ｓ　ｓ　Ｏｘ　Ｎ　ｙ膜を得る方法が知られている（公
開技報番号９Ｏ−９８６０）。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記した従来技術の前者においては、膜
中の水素含有に伴ない、アニール時に下地と膜との界面
にＨｌが気化して界面の破壊が生じる問題点が解決され
ていない。

一般に、シリコンナイトライド系膜の成膜に際し、高速
レートのまま、プロセスを低温化した場合、水素含有量
が増加し、後のアニールで下地との界面が水素発泡に起
因して破壊されることが知られている。このような水素
含有量を低下させる対策として、形成ガスをＳ　＋　８
４／　Ｈを系にしたり、Ｓ　ｉ　Ｈ４／ＮＨ，／Ｎ、Ｏ
系を用いてＰ−３ｉＯ，Ｎ。

化することが行なわれているが、ステップカバレッジが
悪化する問題点がある。

また、上記した従来技術の後者にあっては、プラズマに
よるダメージの少ない膜を形成しようとするとμ波の出
力が制限されるため、窒化反応が進みにくくなり、その
ため膜中の窒素量が少なくなってパッシベーション性が
悪化する問題点を有している。

ところで、パッシベーション膜は、紫外線によって記憶
の消去を行なうＥＰＲＯＭなどの光学的デバイスの窓材
を兼ねる場合もあるため、この場合、屈、折率（ｎ）を
１．８以下にすることが好ましい。しかし、Ｐ−３ｉＮ
、膜をＡ１ボイドやヒロック防止のために２５０℃程度
の温度で成膜すると水素含有量が２５ａｔ％程度となり
、その屈折率（ｎ）は１．７〜２．０の値となる。また
、成膜温度をさらに低温化すると水素含有量は５０ａｔ
％程度まで達し、屈折率はさらに高い値となって上記窓
材としての適用が困難となる問題点を有している。

本発明は、このような問題点に着目して創案されたもの
であって、水素含有量を抑制してＡ１ボイドの発生がな
く、シかも光学特性とパッシベーション性の良好なパッ
シベーション膜の形成方法を得んとするものである。

［課題を解決するための手段］ そこで、本発明は、プラズマ励起シリコイ窒化膜と、プ
ラズマ励起シリコン酸化膜とを交互に形成することを、
その解決方法としている。

［作用］ プラズマ励起シリコン酸化膜を形成する際に、プラズマ
励起シリコン窒化膜（Ｐ−３ｉＮ、）はプラズマ処理（
０，プラズマ処理）されて膜中の水素量が低減される。

このように、低水素化されることによって、□水素発泡
による界面破壊、Ａｌボイド等の発生が防止でき、パッ
シベーションの信頼性を高める。

また、このような水素含有量の低減に伴ない服属折率の
増加を抑制する作用がある。また、プラズマ励起による
成膜のため、良好なステップカバレッジを得ることが可
能となる。

［実施例コ 以下、本発明に係るパッシベーション膜の形成方法の詳
細を図面に対する実施例に基づいて説明する。

本実施例は、Ｐ　　Ｓ　ｉＮ　ｘ膜が形成できるガス系
と、Ｐ　　Ｓ　ｉＮ　＊膜が形成できるガス系と、ｌ０
０Ｔｏ　ｒ　ｒ以下の真空中で、１５０〜２５０℃の基
板加熱を行ない、５０ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの高周
波プラズマかμ波プラズマ中で交互に反応させてＰ−３
ｉＯ，Ｎ、系のパッシベーション膜を形成する。

先ず、本実施例においては、第１図に示すように、基板
上の層間絶縁膜１上にアルミニウム配線ヲハターニング
した後、テトラエトキシシラン（ＴＥ０１）−酸素（Ｏ
Ｒ）−窒素（Ｎ、）系のガスを用い、圧力１００Ｔｏｒ
ｒ以下、温度１５０〜２５０℃の条件でプラズマＣＶＤ
を行なって、膜厚５００人のＰ−３ｉＮ、膜３を形成す
る。

次に、同一のプロセスチャンバ内で、ガス系をシラン（
ＳｉＨ，）−アンモニア（ＮＨ，）　−Ｎ。

系に変え同様にプラズマＣＶＤを行なって、膜厚５００
人のＰ−３ｉＮ、膜４を形成する。なお、このＰ−３ｉ
Ｎ、膜４の形成温度を例えば１５０℃の低温条件にした
場合は、膜中の水素含有量が増大する。

さらに、このＰ−３ｉＮ、４膜の上には、形成ガスをＴ
Ｅ０１−０．−Ｎ系ガスに変え、同様の操作を行なって
膜厚５００人のＰ−ＳｉＮ、膜３を形成する。このとき
、下地のＰ−ＳｉＮｘ膜は、発生したＯ、プラズマによ
り脱水素化されて、水素含有量が２５ａｔ％以下になる
。

そして、上記したＰ−８ｉＯ，膜３とＰ−ＳｉＮ、４膜
の成膜を交互に繰り返すことにより、１μｍ程度の膜厚
を有するパッシベーション膜が形成できる。本実施例は
、各プロセスを同一チャンバ内で行なったが、マルチチ
ャンバ装置を用いて連続に行なってもよい。

以上、実施例について説明したが、本発明は、これに限
られるものではなく、成膜条件の適宜変更が可能である
。

例えば、上記実施例においては、成膜時の基板加熱温度
を、アルミニウム配線のボイド発生を防止する関点から
１５０〜２５０℃に設定したが、例えばタングステン配
線を用いた場合には５００℃程まで高めてもよい。また
、基板加熱温度は、下限値５０℃まで下げてもよく、こ
の場合、Ｐ−ＳｉＮｘ膜４の水素含有量が増えるが、Ｐ
−ＳｉＯｘ膜３の形成時に脱水素化が行なわれるため間
　・題はない。

このように、本実施例においては、プラズマＣＶＤによ
り高いステップカバレッジが得られると共に、低温化し
ても水素含有量を低減させることができる。

また、上記実施例に用いる高周波は、５ＱｋＨ２〜１３
．５６ＭＨ２の範囲の工業的に用いられる周波数帯であ
ればよい。なお、プラズマ発生手段としては、この他に
μ波を用いても勿論よい。さらに、ウェハ表面の■Ｄｏ
を制御すればさらに好ましい。

上記した成膜時の圧力は、ｌ　ＱＱＴｏ　ｒ　ｒ以下の
範囲において、高圧である程成膜速度が上昇し有利であ
る。

さらに、Ｐ−８ｉＯｘＮｙで表されるパッシベーション
膜の組成は、堆積膜厚比で制御でき、Ｐ−Ｓｉｎ、とＰ
　　Ｓ　ｉ　Ｎｘの最適条件を用いることができる。加
えて、このような堆積膜厚比で制御を行なえば、冬服の
引張り応力、圧縮応力を相殺することも可能である。

また、上記実施例においては、プラズマ励起シリコン酸
化膜としてＰ　　Ｓ　ｒ　Ｏｘを用いたがプラズマ励起
シリコンオキシナイトライド膜を用いてもよい。

［発明の効果コ 以上の説明から明らかなように、本発明に係るパッシベ
ーション膜の形成方法にあっては、パッシベーション膜
中の水素含有量を低減して例えば下地アルミニウム配線
にボイドが発生するのを防止すると共に、屈折率等の光
学特性の設定を容易とし、更に段差被覆性（ステップカ
バレッジ）を向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るパッシベーション膜の形成方法の
実施例を示す断面図である。 ３−Ｐ−３ｉｎ、膜、４・−・Ｐ−８ｉＮ、膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラズマ励起シリコン窒化膜と、プラズマ励起シ
   リコン酸化膜とを交互に形成することを特徴とするパッ
   シベーション膜の形成方法。