JPH06291114A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH06291114A JPH06291114A JP9717693A JP9717693A JPH06291114A JP H06291114 A JPH06291114 A JP H06291114A JP 9717693 A JP9717693 A JP 9717693A JP 9717693 A JP9717693 A JP 9717693A JP H06291114 A JPH06291114 A JP H06291114A
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- silicon nitride
- nitride film
- film
- hydrogen
- bond
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 製造工程が少ない単層で、水素含有量が少な
く、かつ、応力が小さく耐湿性に優れたパッシベーショ
ン膜を実現する。 【構成】 シリコン窒化膜４中に含まれる水素がＮ−Ｈ
結合状態およびＳｉ−Ｈ結合状態で存在し、Ｎ−Ｈ結合
状態の水素量とＳｉ−Ｈ結合状態の水素量の比である
（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）の値をシリコン窒化膜の表面
側で基板側より小さくした。これによりシリコン窒化膜
は、基板側で応力が緩和され、表面側で水素の取り込み
を防止でき、単層で特性の良いパッシベーション膜を得
ることができる。また、シリコン窒化膜はＥＣＲ−ＣＶ
Ｄ法で形成しているので、膜質劣化の原因となる水素の
含有量を少なくすることができる。
く、かつ、応力が小さく耐湿性に優れたパッシベーショ
ン膜を実現する。 【構成】 シリコン窒化膜４中に含まれる水素がＮ−Ｈ
結合状態およびＳｉ−Ｈ結合状態で存在し、Ｎ−Ｈ結合
状態の水素量とＳｉ−Ｈ結合状態の水素量の比である
（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）の値をシリコン窒化膜の表面
側で基板側より小さくした。これによりシリコン窒化膜
は、基板側で応力が緩和され、表面側で水素の取り込み
を防止でき、単層で特性の良いパッシベーション膜を得
ることができる。また、シリコン窒化膜はＥＣＲ−ＣＶ
Ｄ法で形成しているので、膜質劣化の原因となる水素の
含有量を少なくすることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関するも
のであり、特に、半導体装置を保護するパッシベーショ
ン膜に関するものである。
のであり、特に、半導体装置を保護するパッシベーショ
ン膜に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置における表面保護膜の形成、
すなわちパッシベーション技術は、半導体装置に悪影響
を及ぼす、たとえば水分やアルカリイオンなどの種々の
外乱から半導体装置を保護するものであり、装置の信頼
性を左右する非常に重要な技術である。
すなわちパッシベーション技術は、半導体装置に悪影響
を及ぼす、たとえば水分やアルカリイオンなどの種々の
外乱から半導体装置を保護するものであり、装置の信頼
性を左右する非常に重要な技術である。
【０００３】これまでパッシベーション膜としては様々
なものが検討されてきた。中でもプラズマ化学的気相成
長法（プラズマＣＶＤ法）によるシリコン窒化膜が、耐
湿性が比較的良いことやアルカリイオンのブロッキング
特性に優れていることから注目されている。しかしなが
ら一般にプラズマＣＶＤ法によるシリコン窒化膜は、５
×１０9ｄｙｎ／ｃｍ2という大きな圧縮応力を有するこ
とから、このようなシリコン窒化膜を半導体基板上に形
成すると、シリコン窒化膜にクラックが発生したり、半
導体基板に反りが生じたり、さらには金属配線のストレ
スマイグレーションによる断線の原因にもなっていた。
また、プラズマＣＶＤ法によるシリコン窒化膜は、その
成膜原料ガスとしてＳｉＨ4、ＮＨ3等を用いることに加
えて、プラズマ密度の小さいＲＦ放電プラズマを用いて
いることから、生成された膜中に多量の水素を含むこと
は避けられず、耐湿性が充分に優れているとはいえず、
半導体素子の特性を劣化させ、その信頼性を低下させる
原因となっていた。
なものが検討されてきた。中でもプラズマ化学的気相成
長法（プラズマＣＶＤ法）によるシリコン窒化膜が、耐
湿性が比較的良いことやアルカリイオンのブロッキング
特性に優れていることから注目されている。しかしなが
ら一般にプラズマＣＶＤ法によるシリコン窒化膜は、５
×１０9ｄｙｎ／ｃｍ2という大きな圧縮応力を有するこ
とから、このようなシリコン窒化膜を半導体基板上に形
成すると、シリコン窒化膜にクラックが発生したり、半
導体基板に反りが生じたり、さらには金属配線のストレ
スマイグレーションによる断線の原因にもなっていた。
また、プラズマＣＶＤ法によるシリコン窒化膜は、その
成膜原料ガスとしてＳｉＨ4、ＮＨ3等を用いることに加
えて、プラズマ密度の小さいＲＦ放電プラズマを用いて
いることから、生成された膜中に多量の水素を含むこと
は避けられず、耐湿性が充分に優れているとはいえず、
半導体素子の特性を劣化させ、その信頼性を低下させる
原因となっていた。
【０００４】そこで、たとえば特開平２−１６８６２１
号公報に示されるように、気相成長リンガラス膜（ＣＶ
Ｄ−ＰＳＧ膜）を下層とし、その上層にシリコン窒化膜
を形成した２層構造のパッシベーション膜が用いられる
ことが多い。このような２層構造のパッシベーション膜
においては、その特性として引張り応力を有するＰＳＧ
膜と、圧縮応力を有するＳｉＮ膜を積層構造とすること
により、両者の応力を相殺してクラックの発生等を防止
しようとするものである。
号公報に示されるように、気相成長リンガラス膜（ＣＶ
Ｄ−ＰＳＧ膜）を下層とし、その上層にシリコン窒化膜
を形成した２層構造のパッシベーション膜が用いられる
ことが多い。このような２層構造のパッシベーション膜
においては、その特性として引張り応力を有するＰＳＧ
膜と、圧縮応力を有するＳｉＮ膜を積層構造とすること
により、両者の応力を相殺してクラックの発生等を防止
しようとするものである。
【０００５】しかしながら、上記の従来の技術に記載の
パッシベーション膜では、シリコン窒化膜の形成は依然
としてプラズマＣＶＤ法により行なっているので、上述
したように耐湿性は充分に優れているとはいえないもの
である。さらに、上記の従来の技術に記載のパッシベー
ション膜では、気相成長リンガラス膜とシリコン窒化膜
の２層構造としているために、気相成長リンガラス膜成
膜用の装置とシリコン窒化膜成膜用の装置の２つを使用
しなければならず、製造工程も複雑化してしまい、その
ために完成した半導体装置の特性や信頼性の低下を招く
という問題があった。本発明は、上記の問題点を解決す
るためになされたものであり、製造工程が少ない単層
で、水素含有量が少なく、かつ、応力が小さく耐湿性に
優れたパッシベーション膜を備えることにより、特性及
び信頼性の非常に優れた半導体装置を提供することを目
的とする。
パッシベーション膜では、シリコン窒化膜の形成は依然
としてプラズマＣＶＤ法により行なっているので、上述
したように耐湿性は充分に優れているとはいえないもの
である。さらに、上記の従来の技術に記載のパッシベー
ション膜では、気相成長リンガラス膜とシリコン窒化膜
の２層構造としているために、気相成長リンガラス膜成
膜用の装置とシリコン窒化膜成膜用の装置の２つを使用
しなければならず、製造工程も複雑化してしまい、その
ために完成した半導体装置の特性や信頼性の低下を招く
という問題があった。本発明は、上記の問題点を解決す
るためになされたものであり、製造工程が少ない単層
で、水素含有量が少なく、かつ、応力が小さく耐湿性に
優れたパッシベーション膜を備えることにより、特性及
び信頼性の非常に優れた半導体装置を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属配線層上
にシリコン窒化膜を有する半導体装置において、前記シ
リコン窒化膜における膜中含有水素がＮ−Ｈ結合状態お
よびＳｉ−Ｈ結合状態で存在し、前記Ｎ−Ｈ結合状態の
水素量と前記Ｓｉ−Ｈ結合状態の水素量との比である
（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）の値が前記シリコン窒化膜の
表面側で基板側より小さいことを特徴とするものであ
る。また本発明は、前記半導体装置において、前記シリ
コン窒化膜はＥＣＲ−ＣＶＤ法により形成したことを特
徴とするものである。
にシリコン窒化膜を有する半導体装置において、前記シ
リコン窒化膜における膜中含有水素がＮ−Ｈ結合状態お
よびＳｉ−Ｈ結合状態で存在し、前記Ｎ−Ｈ結合状態の
水素量と前記Ｓｉ−Ｈ結合状態の水素量との比である
（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）の値が前記シリコン窒化膜の
表面側で基板側より小さいことを特徴とするものであ
る。また本発明は、前記半導体装置において、前記シリ
コン窒化膜はＥＣＲ−ＣＶＤ法により形成したことを特
徴とするものである。
【０００７】
【作用】この発明によれば、応力が小さく耐湿性に優れ
たパッシベーション膜を、製造工程が少ない単層で、か
つ水素含有量が少なくなるように得ることができるの
で、特性及び信頼性の非常に優れた半導体装置を得るこ
とができる。
たパッシベーション膜を、製造工程が少ない単層で、か
つ水素含有量が少なくなるように得ることができるの
で、特性及び信頼性の非常に優れた半導体装置を得るこ
とができる。
【０００８】
【実施例】図１に本発明の基本的な構成を表す半導体装
置の断面図を示す。１は半導体基板、２は絶縁膜、３は
たとえばアルミニウムなどで形成される金属配線層、４
はシリコン窒化膜である。これは、パッシベーション膜
としてのシリコン窒化膜４が金属配線層３上に形成され
ている様子を示している。シリコン窒化膜は、その成膜
条件によって膜特性が大きく変化する。その様子を、Ｃ
ＶＤ法によって作成されたシリコン窒化膜を例にとり、
詳細に説明する。
置の断面図を示す。１は半導体基板、２は絶縁膜、３は
たとえばアルミニウムなどで形成される金属配線層、４
はシリコン窒化膜である。これは、パッシベーション膜
としてのシリコン窒化膜４が金属配線層３上に形成され
ている様子を示している。シリコン窒化膜は、その成膜
条件によって膜特性が大きく変化する。その様子を、Ｃ
ＶＤ法によって作成されたシリコン窒化膜を例にとり、
詳細に説明する。
【０００９】図２は成膜原料ガスとしてＳｉＨ4とＮ2を
用いて、通常行なわれているＲＦ放電プラズマによるプ
ラズマＣＶＤ法に代えて、電子サイクロトロン共鳴ＣＶ
Ｄ法（ＥＣＲ−ＣＶＤ法）により形成したシリコン窒化
膜の赤外吸収スペクトルであり、横軸を波数、縦軸を透
過率として示してある。なお、透過率の単位は任意単位
として示してある。ＥＣＲ−ＣＶＤ法は以下の原理によ
って達成される成膜方法である。
用いて、通常行なわれているＲＦ放電プラズマによるプ
ラズマＣＶＤ法に代えて、電子サイクロトロン共鳴ＣＶ
Ｄ法（ＥＣＲ−ＣＶＤ法）により形成したシリコン窒化
膜の赤外吸収スペクトルであり、横軸を波数、縦軸を透
過率として示してある。なお、透過率の単位は任意単位
として示してある。ＥＣＲ−ＣＶＤ法は以下の原理によ
って達成される成膜方法である。
【００１０】一般に静電場中を運動する電子はローレン
ツ力を受け、回転運動を行なう。この運動の周波数と、
印加するマイクロ波の周波数、たとえば２．４５ＧＨｚ
とを一致させたとき共鳴吸収が起こり、マイクロ波エネ
ルギーが電子の運動に効率よく吸収される。これが電子
サイクロトロン共鳴現象（ＥＣＲ現象）であり、その条
件は次のように表すことができる。 ｗ＝ｗ0 ｗ0＝ｅＢ／ｍ ｗ：マイクロ波の角周波数 ｗ0：電子サイクロトロン角周波数 ｅ：電子の電荷量 Ｂ：共鳴条件の磁束密度 ｍ：電子の質量 以上の条件からマイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚの
場合、共鳴条件の磁束密度は８７５ガウスとなる。ＥＣ
Ｒプラズマ中で回転運動する成膜原料ガスの共鳴電子は
反磁性的効果を示し、発散磁界と相互作用しながら、そ
の磁力線に沿って加速される。プラズマが準中性である
ために、成膜原料ガスの電子およびイオンは磁界中で等
しい加速度を持ち、電子と共にイオンも磁界の外に加速
されて、膜を成長させるべく半導体基板にプラズマ流と
して入射し、基板表面に対してプラズマ処理が行なわれ
る。このようにして通常のプラズマＣＶＤ法と比較し、
効率良く成膜を行なうことができる。
ツ力を受け、回転運動を行なう。この運動の周波数と、
印加するマイクロ波の周波数、たとえば２．４５ＧＨｚ
とを一致させたとき共鳴吸収が起こり、マイクロ波エネ
ルギーが電子の運動に効率よく吸収される。これが電子
サイクロトロン共鳴現象（ＥＣＲ現象）であり、その条
件は次のように表すことができる。 ｗ＝ｗ0 ｗ0＝ｅＢ／ｍ ｗ：マイクロ波の角周波数 ｗ0：電子サイクロトロン角周波数 ｅ：電子の電荷量 Ｂ：共鳴条件の磁束密度 ｍ：電子の質量 以上の条件からマイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚの
場合、共鳴条件の磁束密度は８７５ガウスとなる。ＥＣ
Ｒプラズマ中で回転運動する成膜原料ガスの共鳴電子は
反磁性的効果を示し、発散磁界と相互作用しながら、そ
の磁力線に沿って加速される。プラズマが準中性である
ために、成膜原料ガスの電子およびイオンは磁界中で等
しい加速度を持ち、電子と共にイオンも磁界の外に加速
されて、膜を成長させるべく半導体基板にプラズマ流と
して入射し、基板表面に対してプラズマ処理が行なわれ
る。このようにして通常のプラズマＣＶＤ法と比較し、
効率良く成膜を行なうことができる。
【００１１】図２にはＳｉＨ4／（ＳｉＨ4＋Ｎ2）の流
量比の値を０．１５、０．２０、０．２５、０．３３と
し、他は同一の条件で成膜したシリコン窒化膜の赤外吸
収スペクトルを示している。シリコン窒化膜中に取り込
まれた水素は、Ｎ−Ｈ結合またはＳｉ−Ｈ結合の状態で
存在し、図２においてそれぞれ３３５０ｃｍ-1付近およ
び２１６０ｃｍ-1付近に吸収のピークが現われている。
この結果からＳｉＨ4の各流量比によって、それぞれの
結合状態に起因するピークの大きさが変化する様子が見
られる。Ｎ−Ｈ結合およびＳｉ−Ｈ結合のピーク面積を
もとに、Ｎ−Ｈ結合状態の水素およびＳｉ−Ｈ結合状態
の水素の量はそれぞれ以下の式で求められることが知ら
れている。ここで、水素の量とは水素の原子数である。
（Ｗ．Ａ．Ｌａｎｆｏｒｄ ｅｔ ａｌ：Ｊ． Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．４９，Ｎｏ．４，Ａｐｒｉｌ
１９７８参照） （Ｎ−Ｈピーク面積）×１．４×１．３６×１０17
（個／ｃｍ2） （Ｓｉ−Ｈピーク面積）×１．３６×１０17
（個／ｃｍ2） 上記の式にしたがってＮ−Ｈピーク面積、Ｓｉ−Ｈピー
ク面積から得られた水素の量の値をシリコン窒化膜の膜
厚で割って、それぞれの結合状態の水素含有量を（個／
ｃｍ3）として求めたものが図３である。図３において
は、他の成膜条件を同一とした場合のＳｉＨ4／（Ｓｉ
Ｈ4＋Ｎ2）の流量比の値を横軸として、ＳｉＨ4の流量
比を変化させたときのシリコン窒化膜中におけるＮ−Ｈ
結合状態およびＳｉ−Ｈ結合状態の水素量の値を縦軸に
とってある。また、Ｔｏｔａｌとして示してあるのは、
Ｎ−Ｈ結合状態の水素量とＳｉ−Ｈ結合状態の水素量と
の総和である。この結果から、ＳｉＨ4の流量比とＮ−
Ｈ結合状態の水素量およびＳｉ−Ｈ結合状態の水素量と
の間には相関関係があり、ＳｉＨ4の流量比を増加させ
るとＮ−Ｈ結合状態の水素量は減少し、逆にＳｉ−Ｈ結
合状態の水素量は増加することがわかった。さらに、Ｎ
−Ｈ結合状態の水素量とＳｉ−Ｈ結合状態の水素量との
総和は減少することがわかった。また、ＳｉＨ4／（Ｓ
ｉＨ4＋Ｎ2）の流量比の値に対する、Ｎ−Ｈ結合状態の
水素量とＳｉ−Ｈ結合状態の水素量の比である（Ｎ−
Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）の値も併せて示してあるが、ＳｉＨ
4の流量比の増加にしたがって（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−
Ｈ）の値は急激に減少して１以下の値に飽和する傾向に
あることもわかった。
量比の値を０．１５、０．２０、０．２５、０．３３と
し、他は同一の条件で成膜したシリコン窒化膜の赤外吸
収スペクトルを示している。シリコン窒化膜中に取り込
まれた水素は、Ｎ−Ｈ結合またはＳｉ−Ｈ結合の状態で
存在し、図２においてそれぞれ３３５０ｃｍ-1付近およ
び２１６０ｃｍ-1付近に吸収のピークが現われている。
この結果からＳｉＨ4の各流量比によって、それぞれの
結合状態に起因するピークの大きさが変化する様子が見
られる。Ｎ−Ｈ結合およびＳｉ−Ｈ結合のピーク面積を
もとに、Ｎ−Ｈ結合状態の水素およびＳｉ−Ｈ結合状態
の水素の量はそれぞれ以下の式で求められることが知ら
れている。ここで、水素の量とは水素の原子数である。
（Ｗ．Ａ．Ｌａｎｆｏｒｄ ｅｔ ａｌ：Ｊ． Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．４９，Ｎｏ．４，Ａｐｒｉｌ
１９７８参照） （Ｎ−Ｈピーク面積）×１．４×１．３６×１０17
（個／ｃｍ2） （Ｓｉ−Ｈピーク面積）×１．３６×１０17
（個／ｃｍ2） 上記の式にしたがってＮ−Ｈピーク面積、Ｓｉ−Ｈピー
ク面積から得られた水素の量の値をシリコン窒化膜の膜
厚で割って、それぞれの結合状態の水素含有量を（個／
ｃｍ3）として求めたものが図３である。図３において
は、他の成膜条件を同一とした場合のＳｉＨ4／（Ｓｉ
Ｈ4＋Ｎ2）の流量比の値を横軸として、ＳｉＨ4の流量
比を変化させたときのシリコン窒化膜中におけるＮ−Ｈ
結合状態およびＳｉ−Ｈ結合状態の水素量の値を縦軸に
とってある。また、Ｔｏｔａｌとして示してあるのは、
Ｎ−Ｈ結合状態の水素量とＳｉ−Ｈ結合状態の水素量と
の総和である。この結果から、ＳｉＨ4の流量比とＮ−
Ｈ結合状態の水素量およびＳｉ−Ｈ結合状態の水素量と
の間には相関関係があり、ＳｉＨ4の流量比を増加させ
るとＮ−Ｈ結合状態の水素量は減少し、逆にＳｉ−Ｈ結
合状態の水素量は増加することがわかった。さらに、Ｎ
−Ｈ結合状態の水素量とＳｉ−Ｈ結合状態の水素量との
総和は減少することがわかった。また、ＳｉＨ4／（Ｓ
ｉＨ4＋Ｎ2）の流量比の値に対する、Ｎ−Ｈ結合状態の
水素量とＳｉ−Ｈ結合状態の水素量の比である（Ｎ−
Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）の値も併せて示してあるが、ＳｉＨ
4の流量比の増加にしたがって（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−
Ｈ）の値は急激に減少して１以下の値に飽和する傾向に
あることもわかった。
【００１２】図４にはシリコン窒化膜成膜条件のうち、
他の成膜条件を同一とし、成膜原料ガスに与える放電エ
ネルギーとしてのマイクロ波電力のみを変化させた場合
のシリコン窒化膜中におけるＮ−Ｈ結合状態の水素量と
Ｓｉ−Ｈ結合状態の水素量、Ｎ−Ｈ結合状態の水素量と
Ｓｉ−Ｈ結合状態の水素量の総和、および（Ｎ−Ｈ）／
（Ｓｉ−Ｈ）比を示しており、横軸としてマイクロ波電
力、縦軸として水素含有量または（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−
Ｈ）比を示してある。この場合にもＳｉＨ4の流量比を
変化させた場合ほど顕著ではないが、やはり（Ｎ−Ｈ）
／（Ｓｉ−Ｈ）比の値が変化する様子が見られる。
他の成膜条件を同一とし、成膜原料ガスに与える放電エ
ネルギーとしてのマイクロ波電力のみを変化させた場合
のシリコン窒化膜中におけるＮ−Ｈ結合状態の水素量と
Ｓｉ−Ｈ結合状態の水素量、Ｎ−Ｈ結合状態の水素量と
Ｓｉ−Ｈ結合状態の水素量の総和、および（Ｎ−Ｈ）／
（Ｓｉ−Ｈ）比を示しており、横軸としてマイクロ波電
力、縦軸として水素含有量または（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−
Ｈ）比を示してある。この場合にもＳｉＨ4の流量比を
変化させた場合ほど顕著ではないが、やはり（Ｎ−Ｈ）
／（Ｓｉ−Ｈ）比の値が変化する様子が見られる。
【００１３】次にシリコン窒化膜の応力と耐湿性につい
て評価した結果を述べ、（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）比と
応力および耐湿性との関係を説明する。
て評価した結果を述べ、（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）比と
応力および耐湿性との関係を説明する。
【００１４】まず、応力の測定法について以下に説明す
る。一般に半導体基板上に形成された薄膜の応力σｆは
次の式で与えられる。 σｆ＝［Ｅｓ（ｔｓ）2／｛６（１−ｒｓ）ｔｆ｝］
（１／Ｒ−１／Ｒ0） ここで、Ｅｓ：基板のヤング率、 ｒｓ：基板のポアッソン比、 である。結晶方位（１００）の単結晶シリコン基板の場
合、 Ｅｓ／（１−ｒｓ）＝１．８０５×１０11 Ｎ／ｍ2 である。したがって、上式は、 σｆ＝｛（ｔｓ）2／（６ｔｆ）｝（１／Ｒ−１／Ｒ0） と変形できる。ただしここで、 ｔｓ：基板の厚さ ｔｆ：薄膜の膜厚 Ｒ ：成膜後の基板の曲率半径 Ｒ0 ：成膜前の基板の曲率半径 である。このときの基板の曲率半径を求める方法として
は、機械的手法により求める方法や光学的手法により求
める方法等が考えられるが、本発明においてはレーザー
光を基板面に照射し、その反射光の変位量から求めると
いう方法を採っている。
る。一般に半導体基板上に形成された薄膜の応力σｆは
次の式で与えられる。 σｆ＝［Ｅｓ（ｔｓ）2／｛６（１−ｒｓ）ｔｆ｝］
（１／Ｒ−１／Ｒ0） ここで、Ｅｓ：基板のヤング率、 ｒｓ：基板のポアッソン比、 である。結晶方位（１００）の単結晶シリコン基板の場
合、 Ｅｓ／（１−ｒｓ）＝１．８０５×１０11 Ｎ／ｍ2 である。したがって、上式は、 σｆ＝｛（ｔｓ）2／（６ｔｆ）｝（１／Ｒ−１／Ｒ0） と変形できる。ただしここで、 ｔｓ：基板の厚さ ｔｆ：薄膜の膜厚 Ｒ ：成膜後の基板の曲率半径 Ｒ0 ：成膜前の基板の曲率半径 である。このときの基板の曲率半径を求める方法として
は、機械的手法により求める方法や光学的手法により求
める方法等が考えられるが、本発明においてはレーザー
光を基板面に照射し、その反射光の変位量から求めると
いう方法を採っている。
【００１５】次に耐湿性の評価について説明する。耐湿
性の評価にはプレッシャークッカーテストを用いてい
る。プレッシャークッカーテストは、プレッシャークッ
カー試験機の温度、湿度、圧力等を通常半導体装置が使
用される条件よりも過酷な条件に設定し、所定時間経過
後の膜特性を調べようとするものである。すなわち、こ
の試験を行なうことにより、短時間で通常数年間にわた
って半導体装置が使用されたと同様の状況を作ることが
できる。 プレッシャークッカーテスト後にはフーリエ
変換機能付き赤外吸収スペクトル測定器（ＦＴ−ＩＲ）
により、Ｐ＝Ｏ（リンと酸素の二重結合）のピークの変
化を調べる。これはシリコン窒化膜の下層となるＰＳＧ
膜は、水分と反応するとＰＳＧ膜が本来持っているＰ＝
Ｏの二重結合が切れて、Ｐ−Ｏ−Ｈという結合状態に変
化する現象に注目しているものである。すなわち、プレ
ッシャークッカーテストによって長時間高湿度という条
件下にさらした後においてもＰ＝Ｏ二重結合のピークが
残っているものほど水分との反応が少なかったもの、つ
まり、水分の侵入が少なかったものと判断でき、耐湿性
に優れていると考えることができる。
性の評価にはプレッシャークッカーテストを用いてい
る。プレッシャークッカーテストは、プレッシャークッ
カー試験機の温度、湿度、圧力等を通常半導体装置が使
用される条件よりも過酷な条件に設定し、所定時間経過
後の膜特性を調べようとするものである。すなわち、こ
の試験を行なうことにより、短時間で通常数年間にわた
って半導体装置が使用されたと同様の状況を作ることが
できる。 プレッシャークッカーテスト後にはフーリエ
変換機能付き赤外吸収スペクトル測定器（ＦＴ−ＩＲ）
により、Ｐ＝Ｏ（リンと酸素の二重結合）のピークの変
化を調べる。これはシリコン窒化膜の下層となるＰＳＧ
膜は、水分と反応するとＰＳＧ膜が本来持っているＰ＝
Ｏの二重結合が切れて、Ｐ−Ｏ−Ｈという結合状態に変
化する現象に注目しているものである。すなわち、プレ
ッシャークッカーテストによって長時間高湿度という条
件下にさらした後においてもＰ＝Ｏ二重結合のピークが
残っているものほど水分との反応が少なかったもの、つ
まり、水分の侵入が少なかったものと判断でき、耐湿性
に優れていると考えることができる。
【００１６】上記の方法による耐湿性の具体的な評価の
過程を説明する。評価に用いた試料は、４インチシリコ
ンウェハ上に減圧ＣＶＤ法によりＰＳＧ膜を以下の成膜
条件で約８，０００Å成膜したものを基板として用い
た。 ＰＳＧ成膜条件 ガス種：ＳｉＨ4 …… ２０ＳＣ
ＣＭ １０％ＰＨ3／９０％ＳｉＨ4 …… ８０ＳＣＣＭ Ｏ2 …… ２００ＳＣＣＭ 圧力 ：０．２Ｔｏｒｒ 温度 ：４３０℃ 時間 ：４２ｍｉｎ． 上記の条件で基板上にＥＣＲ−ＣＶＤ法により種々の条
件でシリコン窒化膜を約１，０００Å成膜したもので耐
湿性の評価を行った。シリコン窒化膜を成膜した４イン
チシリコンウェハは４分割し、その内１枚を初期値（０
時間）評価用とし、他の３枚をプレッシャークッカー試
験機に導入してそれぞれ５０時間、１００時間、２００
時間経過後の試料とした。なお、プレッシャークッカー
テストの条件として、温度１２１℃、湿度１００％Ｒ
Ｈ、圧力２気圧とした。図５はプレッシャークッカーテ
スト後のＦＴ−ＩＲによる流量比ＳｉＨ4／（ＳｉＨ4＋
Ｎ2）＝０．１５で成膜したシリコン窒化膜の赤外吸収
スペクトルであり、横軸を波数、縦軸を吸光率として示
してある。なお、吸光率の単位は任意単位として示して
ある。図５においては、１３３０ｃｍ-1付近に現われる
Ｐ＝Ｏの二重結合を示すピークが、プレッシャークッカ
ーテストのテスト時間によって変化する様子が示されて
いる。図を見ると、プレッシャークッカーテスト０時間
のときには現われていたＰ＝Ｏの二重結合を示すピーク
が、プレッシャークッカーテスト時間を長くするにした
がってなくなるように変化しているのがわかる。これは
上述したように、Ｐ＝Ｏの二重結合がＰ−Ｏ−Ｈという
結合に変化すること、すなわちシリコン窒化膜中に水素
が取り込まれていくことを示している。このことをさら
に詳細に解析したもの、すなわち、プレッシャークッカ
ーテスト時間とＰ＝Ｏピーク面積残存率の関係を示した
ものが図６である。図６においては、Ｐ＝Ｏの二重結合
のピーク面積を、初期値（プレッシャークッカーテスト
０時間）を１００％として規格化したことにより、異な
る成膜条件でのシリコン窒化膜の耐湿性を比較すること
ができる。
過程を説明する。評価に用いた試料は、４インチシリコ
ンウェハ上に減圧ＣＶＤ法によりＰＳＧ膜を以下の成膜
条件で約８，０００Å成膜したものを基板として用い
た。 ＰＳＧ成膜条件 ガス種：ＳｉＨ4 …… ２０ＳＣ
ＣＭ １０％ＰＨ3／９０％ＳｉＨ4 …… ８０ＳＣＣＭ Ｏ2 …… ２００ＳＣＣＭ 圧力 ：０．２Ｔｏｒｒ 温度 ：４３０℃ 時間 ：４２ｍｉｎ． 上記の条件で基板上にＥＣＲ−ＣＶＤ法により種々の条
件でシリコン窒化膜を約１，０００Å成膜したもので耐
湿性の評価を行った。シリコン窒化膜を成膜した４イン
チシリコンウェハは４分割し、その内１枚を初期値（０
時間）評価用とし、他の３枚をプレッシャークッカー試
験機に導入してそれぞれ５０時間、１００時間、２００
時間経過後の試料とした。なお、プレッシャークッカー
テストの条件として、温度１２１℃、湿度１００％Ｒ
Ｈ、圧力２気圧とした。図５はプレッシャークッカーテ
スト後のＦＴ−ＩＲによる流量比ＳｉＨ4／（ＳｉＨ4＋
Ｎ2）＝０．１５で成膜したシリコン窒化膜の赤外吸収
スペクトルであり、横軸を波数、縦軸を吸光率として示
してある。なお、吸光率の単位は任意単位として示して
ある。図５においては、１３３０ｃｍ-1付近に現われる
Ｐ＝Ｏの二重結合を示すピークが、プレッシャークッカ
ーテストのテスト時間によって変化する様子が示されて
いる。図を見ると、プレッシャークッカーテスト０時間
のときには現われていたＰ＝Ｏの二重結合を示すピーク
が、プレッシャークッカーテスト時間を長くするにした
がってなくなるように変化しているのがわかる。これは
上述したように、Ｐ＝Ｏの二重結合がＰ−Ｏ−Ｈという
結合に変化すること、すなわちシリコン窒化膜中に水素
が取り込まれていくことを示している。このことをさら
に詳細に解析したもの、すなわち、プレッシャークッカ
ーテスト時間とＰ＝Ｏピーク面積残存率の関係を示した
ものが図６である。図６においては、Ｐ＝Ｏの二重結合
のピーク面積を、初期値（プレッシャークッカーテスト
０時間）を１００％として規格化したことにより、異な
る成膜条件でのシリコン窒化膜の耐湿性を比較すること
ができる。
【００１７】図７には、図３乃至図６を用いて説明した
方法によって算出または測定した（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−
Ｈ）比に対するシリコン窒化膜の応力と耐湿性の関係を
示した。用いた試料は、成膜条件として原料ガス圧を１
×１０-3Ｔｏｒｒ、マイクロ波電力を７００Ｗ、基板温
度を１００℃として、原料ガスであるＳｉＨ4とＮ2の流
量比を変化させて得、プレッシャークッカーテストを１
００時間行なった後のものである。図７において応力は
その値の絶対値が大きくなるほど大きくなり、マイナス
の符号は圧縮応力であることを示している。また、耐湿
性については任意単位であり、大きくなるほど耐湿性が
高いことを示している。その結果、（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ
−Ｈ）比の値が比較的大きい範囲では耐湿性は若干劣る
が低応力の膜となり、逆に（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）比
の値が比較的小さい範囲では応力はやや大きくなってい
るものの耐湿性に優れた膜が形成されることがわかっ
た。
方法によって算出または測定した（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−
Ｈ）比に対するシリコン窒化膜の応力と耐湿性の関係を
示した。用いた試料は、成膜条件として原料ガス圧を１
×１０-3Ｔｏｒｒ、マイクロ波電力を７００Ｗ、基板温
度を１００℃として、原料ガスであるＳｉＨ4とＮ2の流
量比を変化させて得、プレッシャークッカーテストを１
００時間行なった後のものである。図７において応力は
その値の絶対値が大きくなるほど大きくなり、マイナス
の符号は圧縮応力であることを示している。また、耐湿
性については任意単位であり、大きくなるほど耐湿性が
高いことを示している。その結果、（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ
−Ｈ）比の値が比較的大きい範囲では耐湿性は若干劣る
が低応力の膜となり、逆に（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）比
の値が比較的小さい範囲では応力はやや大きくなってい
るものの耐湿性に優れた膜が形成されることがわかっ
た。
【００１８】本発明は、シリコン窒化膜に関する上述し
たような種々の実験によって得た知見に基づいてなされ
たものである。すなわち、上述したような実験を繰り返
すことにより、Ｎ−Ｈ結合状態の水素量とＳｉ−Ｈ結合
状態の水素量との比である（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）の
値を変化させることにより異なる応力と耐湿性を有する
シリコン窒化膜が得られることを知り、さらに、パッシ
ベーション膜は応力が小さく耐湿性に優れていることが
要求されるが、その性質上全領域にわたりこの条件を満
たす必要はなく、基板側では応力が小さければ足り、表
面側では耐湿性に優れていれば足りることを知り、これ
を発明するに至ったのである。以下実施例に基づき、本
発明を詳細に説明する。
たような種々の実験によって得た知見に基づいてなされ
たものである。すなわち、上述したような実験を繰り返
すことにより、Ｎ−Ｈ結合状態の水素量とＳｉ−Ｈ結合
状態の水素量との比である（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）の
値を変化させることにより異なる応力と耐湿性を有する
シリコン窒化膜が得られることを知り、さらに、パッシ
ベーション膜は応力が小さく耐湿性に優れていることが
要求されるが、その性質上全領域にわたりこの条件を満
たす必要はなく、基板側では応力が小さければ足り、表
面側では耐湿性に優れていれば足りることを知り、これ
を発明するに至ったのである。以下実施例に基づき、本
発明を詳細に説明する。
【００１９】まず図１に示したように半導体基板上に絶
縁膜を形成し、さらに絶縁膜上の選択された部分に金属
配線層を形成する。さらに、上記金属配線層上および金
属配線層に覆われていない絶縁膜上に、ＥＣＲ−ＣＶＤ
法により以下の条件でシリコン窒化膜を形成する。金属
配線層までの形成方法およびシリコン窒化膜の形成方法
は、従来の半導体装置製造プロセスと同様にして形成で
きる。 成膜圧力 ：１×１０-3Ｔｏｒｒ マイクロ波電力：７００Ｗ 基板温度 ：１００℃ ガス種 ：ＳｉＨ4，Ｎ2 ガス流量 ：成膜開始時；ＳｉＨ4 …… １５ＳＣ
ＣＭ，Ｎ2 …… ７５ＳＣＣＭ， 成膜終了時；ＳｉＨ4 …… ３３ＳＣＣＭ，Ｎ2 …
… ６７ＳＣＣＭ， ここで、ガス流量は成膜開始時、成膜終了時それぞれ上
記のとおりとし、ＳｉＨ4流量は成膜開始時から成膜終
了時まで連続的に増加するように、また、Ｎ2流量は成
膜開始時から成膜終了時まで連続的に減少するようにマ
スフローコントローラによって制御する。この様子を図
８に示した。上記の条件で実際に成膜を行ったところ、
得られたシリコン窒化膜の膜厚は約１μｍであった。
縁膜を形成し、さらに絶縁膜上の選択された部分に金属
配線層を形成する。さらに、上記金属配線層上および金
属配線層に覆われていない絶縁膜上に、ＥＣＲ−ＣＶＤ
法により以下の条件でシリコン窒化膜を形成する。金属
配線層までの形成方法およびシリコン窒化膜の形成方法
は、従来の半導体装置製造プロセスと同様にして形成で
きる。 成膜圧力 ：１×１０-3Ｔｏｒｒ マイクロ波電力：７００Ｗ 基板温度 ：１００℃ ガス種 ：ＳｉＨ4，Ｎ2 ガス流量 ：成膜開始時；ＳｉＨ4 …… １５ＳＣ
ＣＭ，Ｎ2 …… ７５ＳＣＣＭ， 成膜終了時；ＳｉＨ4 …… ３３ＳＣＣＭ，Ｎ2 …
… ６７ＳＣＣＭ， ここで、ガス流量は成膜開始時、成膜終了時それぞれ上
記のとおりとし、ＳｉＨ4流量は成膜開始時から成膜終
了時まで連続的に増加するように、また、Ｎ2流量は成
膜開始時から成膜終了時まで連続的に減少するようにマ
スフローコントローラによって制御する。この様子を図
８に示した。上記の条件で実際に成膜を行ったところ、
得られたシリコン窒化膜の膜厚は約１μｍであった。
【００２０】本実施例によって得られたシリコン窒化膜
の膜厚方向における（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）比を図９
に示した。図９を見ればわかるように、シリコン窒化膜
は基板側（下地側）では（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）比の
値は大きく、表面側に行くにしたがって小さくなってい
る。この結果、図５を参照すれば明らかなように、基板
側では耐湿性では劣るが低応力であり、表面側では応力
は中程度であるが耐湿性に優れたシリコン窒化膜が得ら
れる。ＳｉＨ4流量とＮ2流量を成膜開始時から成膜終了
時まで連続的に変化させているので、シリコン窒化膜に
含まれるＮ−Ｈ結合状態の水素量およびＳｉ−Ｈ結合状
態の水素量は膜厚方向に連続的に分布し、シリコン窒化
膜全体としては基板との界面で応力が緩和され、かつ、
表面では高い耐湿性を有するパッシベーション膜として
充分な膜を得ることができる。
の膜厚方向における（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）比を図９
に示した。図９を見ればわかるように、シリコン窒化膜
は基板側（下地側）では（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）比の
値は大きく、表面側に行くにしたがって小さくなってい
る。この結果、図５を参照すれば明らかなように、基板
側では耐湿性では劣るが低応力であり、表面側では応力
は中程度であるが耐湿性に優れたシリコン窒化膜が得ら
れる。ＳｉＨ4流量とＮ2流量を成膜開始時から成膜終了
時まで連続的に変化させているので、シリコン窒化膜に
含まれるＮ−Ｈ結合状態の水素量およびＳｉ−Ｈ結合状
態の水素量は膜厚方向に連続的に分布し、シリコン窒化
膜全体としては基板との界面で応力が緩和され、かつ、
表面では高い耐湿性を有するパッシベーション膜として
充分な膜を得ることができる。
【００２１】上述した実施例においては、ＳｉＨ4流量
およびＮ2流量は成膜開始時から成膜終了時まで連続的
に増加または減少するように制御したが、段階的に増加
または減少するように制御することもできる。図１０に
ＳｉＨ4流量を成膜開始時から成膜終了時まで段階的に
増加するように、また、Ｎ2流量を成膜開始時から成膜
終了時まで段階的に減少するようにマスフローコントロ
ーラによって制御した場合のシリコン窒化膜成膜時間と
ＳｉＨ4およびＮ2ガス流量との関係を示す。他の条件は
上述した実施例と同一である。この場合には図１１に示
すように、シリコン窒化膜の（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）
比の値は基板側（下地側）では大きく、表面側に行くに
したがって段階的に小さくなっている。この場合におい
ても上述した実施例と同様の効果を得ることができる。
およびＮ2流量は成膜開始時から成膜終了時まで連続的
に増加または減少するように制御したが、段階的に増加
または減少するように制御することもできる。図１０に
ＳｉＨ4流量を成膜開始時から成膜終了時まで段階的に
増加するように、また、Ｎ2流量を成膜開始時から成膜
終了時まで段階的に減少するようにマスフローコントロ
ーラによって制御した場合のシリコン窒化膜成膜時間と
ＳｉＨ4およびＮ2ガス流量との関係を示す。他の条件は
上述した実施例と同一である。この場合には図１１に示
すように、シリコン窒化膜の（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）
比の値は基板側（下地側）では大きく、表面側に行くに
したがって段階的に小さくなっている。この場合におい
ても上述した実施例と同様の効果を得ることができる。
【００２２】上述した２つの実施例と同様にして、成膜
期間中ＳｉＨ4流量を連続的に増加させ、Ｎ2流量を段階
的に減少させることも可能であり、逆に、ＳｉＨ4流量
を段階的に増加させ、Ｎ2流量を連続的に減少させるこ
とも可能である。さらに、成膜期間中ＳｉＨ4流量を一
定としてＮ2流量のみを連続的または段階的に減少させ
る、あるいはＮ2流量を一定としてＳｉＨ4流量のみを連
続的または段階的に増加させてもよい。さらに、成膜期
間中ＳｉＨ4流量およびＮ2流量を共に連続的または段階
的に増加させても、ＳｉＨ4流量およびＮ2流量を共に連
続的または段階的に減少させても、成膜後の（Ｎ−Ｈ）
／（Ｓｉ−Ｈ）比の値が基板側から表面側にかけて連続
的または段階的に減少するよう諸条件を設定しさえすれ
ば、本発明を達成することができる。要は、成膜後の
（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）比の値が基板側から表面側に
かけて連続的または段階的に減少するようにすればよい
のである。
期間中ＳｉＨ4流量を連続的に増加させ、Ｎ2流量を段階
的に減少させることも可能であり、逆に、ＳｉＨ4流量
を段階的に増加させ、Ｎ2流量を連続的に減少させるこ
とも可能である。さらに、成膜期間中ＳｉＨ4流量を一
定としてＮ2流量のみを連続的または段階的に減少させ
る、あるいはＮ2流量を一定としてＳｉＨ4流量のみを連
続的または段階的に増加させてもよい。さらに、成膜期
間中ＳｉＨ4流量およびＮ2流量を共に連続的または段階
的に増加させても、ＳｉＨ4流量およびＮ2流量を共に連
続的または段階的に減少させても、成膜後の（Ｎ−Ｈ）
／（Ｓｉ−Ｈ）比の値が基板側から表面側にかけて連続
的または段階的に減少するよう諸条件を設定しさえすれ
ば、本発明を達成することができる。要は、成膜後の
（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）比の値が基板側から表面側に
かけて連続的または段階的に減少するようにすればよい
のである。
【発明の効果】以上のように本発明においては、金属配
線層上にシリコン窒化膜を有する半導体装置において、
前記シリコン窒化膜における膜中含有水素がＮ−Ｈ結合
状態およびＳｉ−Ｈ結合状態で存在し、前記Ｎ−Ｈ結合
状態の水素量と前記Ｓｉ−Ｈ結合状態の水素量との比で
ある（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）の値を前記シリコン窒化
膜の表面側で基板側より小さくしているので、応力が小
さく耐湿性に優れたパッシベーション膜を、製造工程が
簡単な単層で得ることができる。また本発明において
は、前記半導体装置において、前記シリコン窒化膜はＥ
ＣＲ−ＣＶＤ法により形成しているので、パッシベーシ
ョン膜を水素含有量が少なくなるように得ることができ
るので、特性及び信頼性の非常に優れた半導体装置を得
ることができる。
線層上にシリコン窒化膜を有する半導体装置において、
前記シリコン窒化膜における膜中含有水素がＮ−Ｈ結合
状態およびＳｉ−Ｈ結合状態で存在し、前記Ｎ−Ｈ結合
状態の水素量と前記Ｓｉ−Ｈ結合状態の水素量との比で
ある（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）の値を前記シリコン窒化
膜の表面側で基板側より小さくしているので、応力が小
さく耐湿性に優れたパッシベーション膜を、製造工程が
簡単な単層で得ることができる。また本発明において
は、前記半導体装置において、前記シリコン窒化膜はＥ
ＣＲ−ＣＶＤ法により形成しているので、パッシベーシ
ョン膜を水素含有量が少なくなるように得ることができ
るので、特性及び信頼性の非常に優れた半導体装置を得
ることができる。
【図１】本発明の基本的な構成を表す半導体装置の断面
図である。
図である。
【図２】成膜原料ガスとしてＳｉＨ4とＮ2を用いてＥＣ
Ｒ−ＣＶＤ法により形成したシリコン窒化膜の赤外吸収
スペクトルである。
Ｒ−ＣＶＤ法により形成したシリコン窒化膜の赤外吸収
スペクトルである。
【図３】ＳｉＨ4／（ＳｉＨ4＋Ｎ2）の流量比と、シリ
コン窒化膜中におけるＮ−Ｈ結合状態の水素量とＳｉ−
Ｈ結合状態の水素量、Ｎ−Ｈ結合状態とＳｉ−Ｈ結合状
態の水素量の総和、および（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｎ）比
の値の関係を示すグラフである。
コン窒化膜中におけるＮ−Ｈ結合状態の水素量とＳｉ−
Ｈ結合状態の水素量、Ｎ−Ｈ結合状態とＳｉ−Ｈ結合状
態の水素量の総和、および（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｎ）比
の値の関係を示すグラフである。
【図４】成膜原料ガスに与える放電エネルギーとしての
マイクロ波電力に対するシリコン窒化膜中におけるＮ−
Ｈ結合状態の水素量とＳｉ−Ｈ結合状態の水素量、Ｎ−
Ｈ結合状態とＳｉ−Ｈ結合状態の水素量の総和、および
（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｎ）比の値の関係を示すグラフで
ある。
マイクロ波電力に対するシリコン窒化膜中におけるＮ−
Ｈ結合状態の水素量とＳｉ−Ｈ結合状態の水素量、Ｎ−
Ｈ結合状態とＳｉ−Ｈ結合状態の水素量の総和、および
（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｎ）比の値の関係を示すグラフで
ある。
【図５】プレッシャークッカーテストを行なった後のＦ
Ｔ−ＩＲ測定器によるＰ＝Ｏの二重結合のピークを示し
たものである。
Ｔ−ＩＲ測定器によるＰ＝Ｏの二重結合のピークを示し
たものである。
【図６】プレッシャークッカーテスト時間とＰ＝Ｏピー
ク面積残存率の関係を示すグラフである。
ク面積残存率の関係を示すグラフである。
【図７】（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）比に対するシリコン
窒化膜の応力および耐湿性の関係を示すグラフである。
窒化膜の応力および耐湿性の関係を示すグラフである。
【図８】実施例におけるシリコン窒化膜の成膜時間に対
するＳｉＨ4流量およびＮ2流量の関係を示すグラフであ
る。
するＳｉＨ4流量およびＮ2流量の関係を示すグラフであ
る。
【図９】実施例によって得られたシリコン窒化膜の膜厚
方向における（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）の比の値を示す
グラフである。
方向における（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）の比の値を示す
グラフである。
【図１０】他の実施例におけるシリコン窒化膜の成膜時
間に対するＳｉＨ4流量およびＮ2流量の関係を示すグラ
フである。
間に対するＳｉＨ4流量およびＮ2流量の関係を示すグラ
フである。
【図１１】他の実施例によって得られたシリコン窒化膜
の膜厚方向における（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）の比の値
を示すグラフである。
の膜厚方向における（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）の比の値
を示すグラフである。
１ 半導体基板 ２ 絶縁膜 ３ 金属配線層 ４ シリコン窒化膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/31
Claims (6)
- 【請求項１】金属配線層上にシリコン窒化膜を有する半
導体装置において、前記シリコン窒化膜における膜中含
有水素がＮ−Ｈ結合状態およびＳｉ−Ｈ結合状態で存在
し、前記Ｎ−Ｈ結合状態の水素量と前記Ｓｉ−Ｈ結合状
態の水素量との比である（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）の値
が前記シリコン窒化膜の表面側で基板側より小さいこと
を特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】前記（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）の比の値が
基板側から表面側にかけて連続的または段階的に減少し
ていることを特徴とする請求項第１項記載の半導体装
置。 - 【請求項３】前記シリコン窒化膜はＥＣＲ−ＣＶＤ法に
より形成したことを特徴とする請求項第１項、または第
２項に記載の半導体装置。 - 【請求項４】前記シリコン窒化膜はパッシベーション膜
であることを特徴とする請求項第１項、第２項または第
３項に記載の半導体装置。 - 【請求項５】前記シリコン窒化膜における膜中含有水素
量の総数が３×１０22個／ｃｍ9以下であることを特徴
とする請求項第１項、第２項、第３項、または第４項に
記載の半導体装置。 - 【請求項６】前記シリコン窒化膜における結合状態によ
る水素含有量の比（Ｎ−Ｈ）／（Ｓｉ−Ｈ）の値が基板
側で４以上であり、表面側で２以下であることを特徴と
する請求項第１項、第２項、第３項または第４項に記載
の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09717693A JP3231470B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09717693A JP3231470B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06291114A true JPH06291114A (ja) | 1994-10-18 |
| JP3231470B2 JP3231470B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=14185279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09717693A Expired - Fee Related JP3231470B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3231470B2 (ja) |
Cited By (13)
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|---|---|---|---|---|
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-
1993
- 1993-03-31 JP JP09717693A patent/JP3231470B2/ja not_active Expired - Fee Related
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