JPH0691079B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、２層
構造の最終保護膜または層間絶縁膜を有する半導体装置
の製造方法に関する。

［従来の技術］ 第２図は、従来の半導体装置の一例を示す断面図であ
る。

まず、第２図を参照して従来の半導体装置の製造方法に
ついて説明する。

第２図において、半導体基板１は、導体層（図示せず）
や絶縁層（図示せず）などを含んでおり、この半導体基
板１上の所定の部分に金属配線層２が形成される。この
金属配線層２は、半導体基板１上に形成された素子間を
結合するためのものであり、一般に、アルミニウム−シ
リコン合金を材料として主にスパッタリング法によって
形成される。

次に、この金属配線層２を含む半導体基板１の全面上に
最終保護膜３が形成される。この最終保護膜３は、その
下の半導体基板１や金属配線層２を湿気などから保護す
るためのものであり、一般に、CVD（Chemical Vapour D
eposition）法によって形成されたリンガラス膜や、プ
ラズマCVD法によって形成されたシリコン窒化膜（以
下、プラズマ窒化膜という）が用いられている。そし
て、特にこのプラズマ窒化膜は、リンガラス膜に比較し
てはるかに優れた耐湿性を有しているので、半導体装置
のパッケージとしてプラスチックパッケージを用いる場
合には、半導体装置の耐湿性の面で非常に有効である。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の半導体装置は、以上のように構成されているの
で、アルミニウム系の材料かなる金属配線層２上に、プ
ラズマCVD法を用いて、プラズマ窒化膜からなる最終保
護膜３を形成すると、プラズマ窒化膜の形成条件や膜質
に依存して、場合によってはアルミニウム系の金属配線
層２の一部が消失するという現象が発生することがあ
る。このような現象は、プラズマ窒化膜の応力が大きい
ことに起因するものであると考えられており、したがっ
て、たとえプラズマ窒化膜の形成直後に上述の消失現象
が生しなくても、その後の熱処理（たとえば、450℃で3
0分間）の際に発生することがあり、このような消失現
象は、最終保護膜形成上大きな障害となっている。ま
た、CVD法によって形成されたリンガラス膜では、最終
保護膜としては耐湿性の面で難点があり、いずれにして
もリンガラス膜やプラズマ窒化膜のみの単層膜で形成さ
れた従来の最終保護膜は十分にその目的を達成すること
ができないという問題点があった。

また、これらの問題点は、半導体装置の最終保護膜の形
成のみならず、多層配線を有する半導体装置における層
間絶縁膜の形成についても同様に問題となっている。

この発明は、上述のような問題点を解消するためになさ
れたもので、金属配線層を有する半導体装置の耐湿性を
確保することができるとともに、最終保護膜または層間
絶縁膜の形成時に金属配線層が消失することのない半導
体装置の製造方法を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明にかかる半導体装置の製造方法は、金属配線層
が形成された半導体装置の基板上に、プラズマCVD法を
用いて、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とからなる２
層構造膜を形成し、シリコン窒化膜の膜厚がシリコン酸
化膜の膜厚よりも薄いように構成したものである。

［作用］ この発明における半導体装置の製造方法は、半導体装置
の最終保護膜または層間絶縁膜として、応力の小さいプ
ラズマCVD法によるシリコン酸化膜（以下、プラズマ酸
化膜という）と、耐湿性に優れたプラズマ窒化膜とを構
成要素とするとともに、より応力の小さいプラズマ酸化
膜の、２層構造膜全体の膜厚に占める割合を大きくして
いるので、アルミニウム系の金属配線層の消失現象を防
止することができると同時に、従来通りの耐湿性を維持
することができる。

［発明の実施例］ 第1A図および第1B図は、この発明の一実施例である半導
体装置の製造方法の各工程段階を示す断面図である。

まず、第1A図および第1B図を参照して、この発明の一実
施例である半導体装置の製造方法について説明する。

まず、第1A図を参照すると、半導体基板１は、導体層
（図示せず）や絶縁層（図示せず）などを含んでおり、
この半導体基板１上の所定の部分に、アルミニウム−シ
リコン合金を材料としてスパッタリング法によ、金属配
線層２を形成する。

次に、第1B図を参照すると、この金属配線層２を含む半
導体基板１の全面上に、プラズマCVD法を用いて２層構
造の最終保護膜を形成する。この最終保護膜は、プラズ
マCVD法によって形成されたシリコン酸化膜（プラズマ
酸化膜）４およびプラズマCVD法によって形成されたシ
リコン窒化膜（プラズマ窒化膜）５から構成されてお
り、プラズマ酸化膜４の膜厚を0.5〜1.0μｍ程度に、プ
ラズマ窒化膜５の膜厚を0.1〜0.5μｍ程度に設定し、プ
ラズマ酸化膜４の膜厚よりもプラズマ窒化膜５の膜厚を
薄く構成したものである。

ここで、プラズマ酸化膜４の応力は、プラズマ窒化膜５
の応力のほぼ1/2〜1/5程度である。したがって、第1B図
に示したような、２層構造の最終保護膜の総応力は、第
２図に示したような同じ膜厚を有するプラズマ窒化膜の
みからなる単層構造の最終保護膜３に比較して、著しく
低下させることができる。したがって、第1A図および第
1B図に示したような、プラズマCVD法を用いて２層構造
膜を形成する本発明の製造方法によれば、従来の半導体
装置の製造時におけるように、プラズマ窒化膜単層の最
終保護膜の形成時に、プラズマ窒化膜の大きな応力によ
ってその下のアルミニウム系金属配線層の一部が消失す
るという現象は発生しない。

また、プラズマ酸化膜４は、それ自体耐湿性の面で比較
的優れた特性を有しているので、単層の最終保護膜とし
て利用することも可能ではあるが、本発明のように本質
的に優れた耐湿性を有するプラズマ窒化膜との２層構造
にすることにより、より一層耐湿性を高めることがで
き、また２層構造であるためピンホールなどの欠陥の発
生を防止することができる。

なお、上述の実施例では、プラズマ酸化膜を下層にし、
プラズマ窒化膜を上層にするように最終保護膜を構成し
たが、プラズマ酸化膜を上層にし、プラズマ窒化膜を下
層にするように構成しても上記実施例と同様の効果を得
ることができる。

また、上述の実施例では、半導体装置の金属配線層上の
最終保護膜として、プラズマ酸化膜とプラズマ窒化膜と
からなる２層構造膜を用いる場合について示したが、多
層配線を有する半導体装置において層間絶縁膜として用
いた場合にも、その下に位置する金属配線層の消失を防
止するとともに耐湿性を高めることができる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、半導体装置の金属配
線層上に形成される最終保護膜または層間絶縁膜を、プ
ラズマ酸化膜とプラズマ窒化膜からなる２層構造とし、
さらにより応力の小さいプラズマ酸化膜の膜厚をプラズ
マ窒化膜の膜厚よりも厚くしたので、これらの膜の形成
時にその下に位置する金属配線層の消失現象を防止する
ことができ、さらに半導体装置の耐湿性、信頼性を高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第1A図および第1B図は、この発明の一実施例である半導
体装置の製造方法の各工程段階を示す断面図である。 第２図は、従来の半導体装置の一例を示す断面図であ
る。 図において、１は半導体基板、２はアルミニウム系金属
配線層、3,5はプラズマ窒化膜、４はプラズマ酸化膜を
示す。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体基板を準備する第１の工程と、 前記半導体基板上に金属配線層を形成する第２の工程
   と、 前記半導体基板および前記金属配線層上に、プラズマCV
   D法を用いて、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とから
   なる２層構造膜を形成する第３の工程とを含み、前記シ
   リコン窒化膜の膜厚が、前記シリコン酸化膜の膜厚より
   も薄い、半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】前記シリコン酸化膜が下層に形成され、 前記シリコン窒化膜が上層に形成された、特許請求の範
   囲第１項記載の半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】前記シリコン酸化膜が上層に形成され、 前記シリコン窒化膜が下層に形成された、特許請求の範
   囲第１項記載の半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】前記２層構造膜は、最終保護膜である、特
   許請求の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】前記２層構造膜は、層間絶縁膜である、特
   許請求の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】前記２層構造膜の前記シリコン窒化膜の膜
   厚を0.1μｍ〜0.5μｍとしたことを特徴とする、特許請
   求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の半導体
   装置の製造方法。
7. 【請求項７】前記金属配線層は、アルミニウム系の材料
   で構成される、特許請求の範囲第１項記載の半導体装置
   の製造方法。