JPH0715904B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH0715904B2
JPH0715904B2 JP59132771A JP13277184A JPH0715904B2 JP H0715904 B2 JPH0715904 B2 JP H0715904B2 JP 59132771 A JP59132771 A JP 59132771A JP 13277184 A JP13277184 A JP 13277184A JP H0715904 B2 JPH0715904 B2 JP H0715904B2
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reflow
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silicate glass
assg
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久良 矢元
久雄 林
和好 小林
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体基板に複数個のMOS FET等の素子が形
成された半導体装置に関し、特に、基板上に不純物含有
シリケート・ガラス膜および窒化シリコン膜を有する半
導体装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor device in which a plurality of elements such as MOS FETs are formed on a semiconductor substrate, and particularly to an impurity-containing silicate glass film and a nitride film on the substrate. The present invention relates to a semiconductor device having a silicon film.

〔背景技術およびその問題点〕[Background technology and its problems]

例えば、NチャンネルMOS型FET(電界効果トランジス
タ)あるいはバイポーラ・トランジスタを有するIC(集
積回路)やLSI(大規模集積回路)等の半導体装置にお
いて、半導体基板上にAsSG(砒素シリケート・ガラス)
あるいはSbSG(アンチモン・シリケート・ガラス)等よ
り成るリフロー膜を形成し、さらにこのリフロー膜上に
直接あるいはSiO2層を介してプラズマSiN(窒化シリコ
ン)膜を形成した構造が知られている。
For example, in a semiconductor device such as an IC (integrated circuit) or an LSI (large-scale integrated circuit) having an N-channel MOS type FET (field effect transistor) or a bipolar transistor, AsSG (arsenic silicate glass) is formed on a semiconductor substrate.
Alternatively, a structure is known in which a reflow film made of SbSG (antimony silicate glass) or the like is formed, and a plasma SiN (silicon nitride) film is further formed on this reflow film directly or through an SiO 2 layer.

すなわち、第8図はこのような半導体装置の一例とし
て、NチャンネルMOS型FET素子30,30を有するICあるい
はLSIの一部を示している。この第8図において、例え
ばN型シリコン半導体基板31の表面に臨んでP型拡散領
域32が形成され、このP型領域32の表面に臨んで上記FE
T素子30,30のソース、ドレイン領域となるN+型領域が拡
散法等により形成されている。ここで、P型領域32の表
面には選択酸化法等によりSiO2の絶縁保護膜33を形成
し、この保護膜33上にPoly−Si(多結晶シリコン)より
成るゲート電極34や配線電極35等を形成した後、AsSG
(砒素シリケート・ガラス)あるいはSbSG(アンチモン
・シリケート・ガラス)のリフロー膜36を形成してい
る。この例えばAsSGのリフロー膜36は、PSG(燐シリケ
ート・ガラス)よりも比較的低温でリフロー処理が行
え、Al(アルミニウム)電極35等を形成したときのAlの
腐蝕やマイグレーションにより悪影響が少く配線の信頼
性が高い等の特長を有している。次に、AsSGリフロー膜
36上に、必要に応じてAl電極37等を形成した後、表面安
定化(パシベーション)用のSiN(窒化シリコン)膜38
をプラズマCVD法により被着形成する。このプラズマSiN
膜38は、耐湿性や化学的安定性あるいは物理的安定性に
優れ、また比較的低温で被着形成が行えるという利点を
有している。
That is, FIG. 8 shows a part of an IC or LSI having N-channel MOS type FET elements 30, 30 as an example of such a semiconductor device. In FIG. 8, for example, a P-type diffusion region 32 is formed so as to face the surface of the N-type silicon semiconductor substrate 31, and the FE is provided so as to face the surface of the P-type region 32.
The N + type regions serving as the source and drain regions of the T elements 30, 30 are formed by a diffusion method or the like. Here, an insulating protective film 33 of SiO 2 is formed on the surface of the P-type region 32 by a selective oxidation method or the like, and a gate electrode 34 and a wiring electrode 35 made of Poly-Si (polycrystalline silicon) are formed on the protective film 33. Etc., then AsSG
A reflow film 36 of (arsenic silicate glass) or SbSG (antimony silicate glass) is formed. For example, the reflow film 36 of AsSG can be subjected to reflow treatment at a relatively lower temperature than PSG (phosphorus silicate glass), and has little adverse effect due to corrosion and migration of Al when the Al (aluminum) electrode 35 and the like are formed. It has features such as high reliability. Next, AsSG reflow film
After forming an Al electrode 37 and the like on the surface 36 as required, a SiN (silicon nitride) film 38 for surface stabilization (passivation)
Are deposited by plasma CVD method. This plasma SiN
The film 38 has excellent moisture resistance, chemical stability, and physical stability, and also has the advantage that deposition can be performed at a relatively low temperature.

ところで、このようなAsSGリフロー膜36上にプラズマSi
N膜38を積層形成した構造において、いわゆるフォーミ
ング・アニール処理を例えば350〜450℃の温度範囲で30
分〜120分程度行うと、基板のSiとSiO2絶縁保護膜33と
の界面に存在する電荷の密度Qssが著るしく増大し、特
に各FET素子30,30間の素子分離領域39の界面電荷密度Qs
sが増加することによって、素子間の絶縁分離が有効に
行えなくなる。すなわち、通常のQssの値は1〜5×10
10cm-2程度であるのに対し、上記構成におけるQssの値
は1〜5×1012cm-2にも達し、素子分離領域39が略導通
状態に近くなってしまう。
By the way, plasma Si is formed on the AsSG reflow film 36.
In the structure in which the N film 38 is formed by stacking, so-called forming / annealing treatment is performed in a temperature range of, for example, 350 to 450 ° C.
After about 120 to 120 minutes, the density Qss of the electric charges existing at the interface between the Si of the substrate and the SiO 2 insulating protective film 33 increases remarkably, and especially the interface of the element isolation region 39 between the FET elements 30 and 30. Charge density Qs
The increase in s makes it impossible to effectively isolate the elements. That is, the normal Qss value is 1 to 5 x 10
While it is about 10 cm −2 , the value of Qss in the above configuration reaches 1 to 5 × 10 12 cm −2 , and the element isolation region 39 becomes almost conductive.

これは、プラズマSiN膜38が〔H〕(水素)を5〜20at
%と比較的多量に含んでいる点、および上記リフロー膜
36となるAsSGあるいはSbSG等をCVD形成するときのソー
ス・ガスにAsCl3やSbCl3等のCl(塩素)系ガスを用いて
いる点が原因となって、上記アニール処理時に、プラズ
マSiN膜38の〔H〕が移動し、途中のリフロー膜36に捕
えられることなくSi(基板)−SiO2(保護膜)界面にま
で到達して電荷として蓄積され、いわゆるフィールド反
転現象が生じて上記素子分離領域のSi−SiO2界面に擬似
的なNチャンネルが形成されてしまうからと考えられて
いる。
This is because the plasma SiN film 38 contains 5 to 20 atm of [H] (hydrogen).
%, And the above reflow film
Due to the fact that a Cl (chlorine) -based gas such as AsCl 3 or SbCl 3 is used as a source gas when forming AsSG or SbSG, etc., which is to be CVD-formed by CVD, the plasma SiN film 38 [H] moves to reach the Si (substrate) -SiO 2 (protective film) interface without being caught by the reflow film 36 and is accumulated as electric charge, causing a so-called field inversion phenomenon to cause element isolation. It believed because pseudo N-channel will be formed on the Si-SiO 2 interface region.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであり、低
温でのリフローが可能で、しかもプラズマSiN膜が積層
形成された場合に問題となる素子分離領域のSi−SiO2
面電界密度Qssの増大を抑えることができ、配線の信頼
性が高く高集積化が可能で且つ素子間の分離に悪影響を
受けることのない半導体装置の提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the circumstances described above, can be reflowed at a lower temperature, moreover Si-SiO 2 interface field density Qss of the isolation region which becomes a problem when the plasma SiN film is laminated It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of suppressing the increase in the number of wirings, having a high reliability of wiring, enabling high integration, and not adversely affecting isolation between elements.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

すなわち、本発明に係る半導体装置の特徴は、リフロー
膜として低温での熱処理によるリフローが可能な砒素又
はアンチモンを含むシリケートガラスを用い、この上に
パッシベーション膜又は層間絶縁膜として耐湿性や化学
的・物理的安定性に優れたプラズマSiNを形成した半導
体装置において、半導体基板表面の酸化シリコン膜と前
記プラズマSiN膜との間に、リンを5〜12重量%含むシ
リケートガラスからなり、成膜後、熱処理によるリフロ
ーを施すことなく形成された水素拡散防止層を設けたこ
とである。
That is, the feature of the semiconductor device according to the present invention is that a silicate glass containing arsenic or antimony that can be reflowed by a heat treatment at a low temperature is used as a reflow film, on which a moisture resistance or a chemical / chemical resistance is used as a passivation film or an interlayer insulating film. In a semiconductor device formed with plasma SiN excellent in physical stability, between the silicon oxide film on the semiconductor substrate surface and the plasma SiN film, consisting of silicate glass containing 5 to 12 wt% phosphorus, after film formation, That is, the hydrogen diffusion preventing layer formed without performing the reflow by the heat treatment is provided.

本発明の半導体装置では、リフロー膜として機能するの
は砒素又はアンチモンを含むシリケートガラスであり、
低温での熱処理によるリフローが可能であるため、Alの
腐食やマイグレーション等による悪影響を受けることは
ない。また、ソース領域やドレイン領域の拡散層の広が
りを抑えることができ、高集積化が実現される。ただ
し、このリフロー膜は、水素を多く含むプラズマSiN膜
から移動する[H]を捕らえることはできない。
In the semiconductor device of the present invention, it is the silicate glass containing arsenic or antimony that functions as the reflow film,
Since it can be reflowed by heat treatment at a low temperature, it is not adversely affected by Al corrosion or migration. Further, the spread of the diffusion layer in the source region and the drain region can be suppressed, and high integration can be realized. However, this reflow film cannot capture [H] moving from the plasma SiN film containing a large amount of hydrogen.

一方、リンを5〜12重量%含むシリケートガラスからな
る水素拡散防止層は、リフロー膜としての機能は持たな
いが、この水素拡散防止層を設けることにより、上記半
導体基板と酸化シリコン膜との界面に存在する電荷の電
界密度Qssを大幅に(従来に比べて略1桁以上)低減す
ることが可能となる。これは、この水素拡散防止層が、
上記プラズマSiN膜に含まれる[H](水素)がアニー
ル処理時等に移動して上記半導体基板に到達することを
阻止するためである。
On the other hand, the hydrogen diffusion preventing layer made of silicate glass containing 5 to 12% by weight of phosphorus does not have a function as a reflow film, but by providing this hydrogen diffusion preventing layer, the interface between the semiconductor substrate and the silicon oxide film is provided. It is possible to significantly reduce the electric field density Qss of the electric charges existing in (1 or more digits compared to the conventional one). This is because this hydrogen diffusion prevention layer
This is to prevent [H] (hydrogen) contained in the plasma SiN film from moving and reaching the semiconductor substrate during the annealing process or the like.

なお、上記水素拡散防止層は、リフロー膜とプラズマSi
N膜の間に設けてもよいし、リフロー膜と半導体基板表
面の酸化シリコン膜との間に設けてもよい。
In addition, the hydrogen diffusion prevention layer is a reflow film and plasma Si.
It may be provided between the N films or between the reflow film and the silicon oxide film on the surface of the semiconductor substrate.

本発明の半導体装置では、上述のように、砒素又はアン
チモンを含むシリケートガラスからなるリフロー膜と、
リンを5〜12重量%含むシリケートガラスからなる水素
拡散防止層とを併用しており、この結果、低温リフロー
と良好な素子分離が両立される。
In the semiconductor device of the present invention, as described above, a reflow film made of silicate glass containing arsenic or antimony,
A hydrogen diffusion preventing layer made of silicate glass containing 5 to 12% by weight of phosphorus is also used, and as a result, both low temperature reflow and good element isolation are achieved.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明に係る好ましい実施例について、図面を参
照しながら説明する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1の実施例を示す概略断面図であ
り、Si半導体基板1のP型領域の表面に臨んで、N型の
ソース領域2Sおよびドレイン領域2Dが例えば拡散法等に
よりそれぞれ複数組形成されている。これらのソース領
域2Sとドレイン領域2Dとで挟まれた能動領域の上方に
は、膜厚の薄いSiO2等より成るゲート絶縁膜3Gを介して
Poly−Si(多結晶シリコン)より成るゲート電極4が形
成されている。ここで、ゲート絶縁膜3Gについては、Si
基板表面に対して例えば選択酸化法を施すことにより、
他の部分の膜厚の厚い(例えば3000〜8000Å程度の)フ
ィールド絶縁膜3Fとともに形成すればよい。フィールド
絶縁膜3F上には、必要に応じて例えばPoly−Siより成る
配線電極5を形成しておけばよい。これらのゲート絶縁
膜3Gおよびフィールド絶縁膜3Fより成る絶縁保護膜3上
には、AsSG(砒素シリケート・ガラス)が例えばCVD法
により3000〜8000Å程度に被着形成され、その後、例え
ば900℃、10分間程度の加熱によるリフロー処理(ある
いはガラス・フロー処理)が施されて、AsSGリフロー膜
6が形成されている。このリフロー処理は、上記加熱時
のガラスの流動現象を利用して、エッチング縁部等の段
部の傾斜をゆるくし、断線等を防止するためのものであ
る。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention, in which an N type source region 2S and a drain region 2D are exposed to the surface of a P type region of a Si semiconductor substrate 1 by, for example, a diffusion method or the like. Multiple sets are formed for each. Above the active region sandwiched by the source region 2S and the drain region 2D, a gate insulating film 3G made of thin SiO 2 or the like is interposed.
A gate electrode 4 made of Poly-Si (polycrystalline silicon) is formed. Here, for the gate insulating film 3G,
By applying a selective oxidation method to the substrate surface,
It may be formed together with the field insulating film 3F having a large film thickness in other portions (for example, about 3000 to 8000 Å). The wiring electrode 5 made of, for example, Poly-Si may be formed on the field insulating film 3F, if necessary. AsSG (arsenic silicate glass) is deposited on the insulating protective film 3 including the gate insulating film 3G and the field insulating film 3F to a thickness of about 3000 to 8000 Å by, for example, a CVD method, and then, for example, 900 ° C, 10 ° C. A reflow process (or a glass flow process) is performed by heating for about one minute to form the AsSG reflow film 6. This reflow treatment is to prevent the disconnection and the like by making the inclination of the step portion such as the etching edge portion gentle by utilizing the flow phenomenon of the glass at the time of heating.

なお、例えばこのリフロー処理前の上記AsSG被着形成後
には、ソース、ドレイン各領域2S,2Dに対するコンタク
ト用の窓開け処理が施され、ソース、ドレイン各電極7
S,7Dが形成されることにより、NチャンネルMOS型FET
(電界効果トランジスタ)の素子が形成されるわけであ
る。
Note that, for example, after the AsSG deposition before the reflow treatment, a window opening process for contact with the source and drain regions 2S and 2D is performed, and the source and drain electrodes 7 are formed.
By forming S and 7D, N-channel MOS type FET
The element of (field effect transistor) is formed.

以上の構成は従来と同様であり、上述した製法に限定さ
れず、また膜厚等も従来と同様に設定すればよい。
The above configuration is the same as the conventional one, and is not limited to the manufacturing method described above, and the film thickness and the like may be set in the same manner as the conventional one.

次に、AsSG膜6を例えば層間絶縁膜として兼用し、この
AsSG膜6上に必要に応じてAl(アルミニウム)等より成
る配線電極8aを形成した後、PSG(燐シリケート・ガラ
ス)を例えばCVD法等により被着形成することにより、P
SG膜よりなる水素拡散防止層9を形成している。このと
きのPSG膜9の厚みは3000〜8000Åとしており、P
(燐)の濃度は5重量%以上としている。このP濃度
は、後述するように7〜12重量%の範囲とすることが好
ましく、さらに好ましくは9〜12重量%の範囲とするこ
とである。
Next, the AsSG film 6 is also used as, for example, an interlayer insulating film.
After forming the wiring electrode 8a made of Al (aluminum) or the like on the AsSG film 6 as necessary, PSG (phosphorus silicate glass) is deposited by, for example, the CVD method to form P
A hydrogen diffusion preventing layer 9 made of an SG film is formed. At this time, the thickness of the PSG film 9 is 3000 to 8000Å, and P
The concentration of (phosphorus) is set to 5% by weight or more. As will be described later, the P concentration is preferably in the range of 7 to 12% by weight, more preferably 9 to 12% by weight.

上記水素拡散防止層膜9は、水素の移動・拡散を防止す
るもので、先のAsSG膜6のように熱処理によるリフロー
が施されることはない。
The hydrogen diffusion prevention layer film 9 prevents the movement and diffusion of hydrogen, and is not subjected to reflow by heat treatment unlike the AsSG film 6 described above.

次に、水素拡散防止層9上に、必要に応じてAl等より成
る配線電極8bを形成した後、プラズマCVD法によりSiN
(窒化シリコン)膜10を例えば8000〜12000Å(0.8〜1,
2μm)程度の厚さに被着形成する。
Next, if necessary, a wiring electrode 8b made of Al or the like is formed on the hydrogen diffusion preventing layer 9, and then SiN is formed by a plasma CVD method.
The (silicon nitride) film 10 is formed by, for example, 8000 to 12000Å (0.8 to 1,
It is formed to a thickness of about 2 μm.

以上のような構造、すなわち、最上層から順に、プラズ
マSiN−PSG−AsSG−SiO2−Si基板、の構造を有する半導
体装置において、水素拡散防止層9のP(燐)濃度を変
化させたときのSiO2−Si界面電荷密度Qssを測定した結
果、第2図のようなグラフが得られた。この第2図にお
いて、縦軸は単位面積(1cm2)当りの界面電荷Qssを対
数目盛で表わし、横軸はP濃度を重量%で表している。
この第2図のグラフからも明らかなように、Pを含有し
ない(P濃度が0重量%の)シリケート・ガラス膜で
は、2×1012cm-2以上ものQssを有しているのに対し、
P濃度が5重量%以上のPSG膜を用いた場合には、Qssは
約1桁以上減少し(1/10以下となり)、良好な結果が得
られている。ここで実用上は、Qssの値が略1011cm-2
度以下となるP濃度7重量%以上が好ましく、また、Al
配線電極の層間絶縁膜として用いる場合のAlの腐蝕を考
慮してP濃度12重量%以下とすることが好ましい。さら
に好ましくは、P濃度が9重量%以上、12重量%以下の
範囲である。
Structure described above, i.e., in order from the uppermost layer, a semiconductor device having a plasma SiN-PSG-AsSG-SiO 2 -Si substrate, the structure of, when changing the P (phosphorus) concentration of the hydrogen diffusion preventing layer 9 As a result of measuring the SiO 2 —Si interface charge density Qss of, a graph as shown in FIG. 2 was obtained. In FIG. 2, the vertical axis represents the interface charge Qss per unit area (1 cm 2 ) on a logarithmic scale, and the horizontal axis represents the P concentration in weight%.
As is clear from the graph of FIG. 2, the silicate glass film containing no P (P concentration of 0% by weight) has a Qss of 2 × 10 12 cm -2 or more. ,
When a PSG film having a P concentration of 5% by weight or more is used, Qss decreases by about one digit or more (1/10 or less), and good results are obtained. Practically, it is preferable that the P concentration is 7 wt% or more so that the value of Qss is about 10 11 cm -2 or less.
Considering the corrosion of Al when it is used as the interlayer insulating film of the wiring electrode, the P concentration is preferably 12% by weight or less. More preferably, the P concentration is in the range of 9% by weight or more and 12% by weight or less.

ここで、上記AsSGリフロー膜6の代りに、SbSG(アンチ
モン・シリケート・ガラス)リフロー膜のようにPを含
まないリフロー膜を用いればよい。また、AsSG膜やSbSG
膜等の多層構造を用いてもよい。このような層間シリケ
ート・ガラス膜の不純物は、一般にリフローが行なえる
程度の濃度に選ばれている。要は、このリフロー膜とし
てのシリケート・ガラス膜、例えばAsSG膜とは別に、プ
ラズマSiN膜とリフロー膜との間、あるいはリフロー膜
とSiO2膜との間に、P(燐)濃度が5重量%以上、好ま
しくは9〜12重量%の、リフローを目的としないPSG膜
(燐シリケート・ガラス膜)を設けることである。
Here, instead of the AsSG reflow film 6, a Pb-free reflow film such as an SbSG (antimony silicate glass) reflow film may be used. Also, AsSG film and SbSG
A multilayer structure such as a film may be used. Impurities of such an interlayer silicate glass film are generally selected to have a concentration that allows reflow. In short, a P (phosphorus) concentration of 5% by weight is provided between the plasma SiN film and the reflow film or between the reflow film and the SiO 2 film in addition to the silicate glass film as the reflow film, for example, the AsSG film. % Or more, preferably 9 to 12% by weight, is to provide a PSG film (phosphorus silicate glass film) not intended for reflow.

例えば、上記第1図の構成のAsSGリフロー膜6の代りに
SbSG(アンチモン・シリケート・ガラス)のリフロー膜
を用いた構造、すなわち、プラズマSiN−PSG−AbSG−Si
O2−Si基板、の積層構造を用いた本発明の第2の実施例
となる半導体装置において、水素拡散防止層9のP濃度
を変えたときのSi−SiO2界面電荷密度Qssを表わすグラ
フを第3図に示す。
For example, instead of the AsSG reflow film 6 having the configuration shown in FIG.
Structure using SbSG (antimony silicate glass) reflow film, that is, plasma SiN-PSG-AbSG-Si
In the semiconductor device according to a second embodiment of the present invention using O 2 -Si substrate, a layered structure of a graph representing the Si-SiO 2 interface charge density Qss when varying the P concentration of the hydrogen diffusion preventing layer 9 Is shown in FIG.

次に、第4図は本発明の第3の実施例の要部を示す概略
断面図であり、Si基板11上に形成された絶縁保護膜とな
るSiO2膜12上に高濃度(P濃度が5重量%以上の)PSG
膜を水素拡散防止層13としてを直接形成している。この
水素拡散防止層13上にAsSG膜14およびプラズマSiN膜15
をこの順に形成することにより、上層から順に、プラズ
マSiN−AsSG−PSG−SiO2−Si基板、の積層構造としてい
る。
Next, FIG. 4 is a schematic sectional view showing an essential part of a third embodiment of the present invention, in which a high concentration (P concentration) is formed on the SiO 2 film 12 which is an insulating protective film formed on the Si substrate 11. 5% by weight or more) PSG
The film is directly formed as the hydrogen diffusion preventing layer 13. An AsSG film 14 and a plasma SiN film 15 are formed on the hydrogen diffusion prevention layer 13.
The By forming in this order, from the upper layer in the order, and the plasma SiN-AsSG-PSG-SiO 2 -Si substrate, a laminated structure of.

この第3の実施例においては、AsSG膜14のみならず水素
拡散防止層13に対しても、900℃〜950℃程度の熱処理が
加わる。このとき、AsSG膜14は流動性が高まりリフロー
されるが、水素拡散防止層13はこの温度では流動性が低
いためリフローされず、段部の耐圧低下等は生じない。
また、Poly−Si配線電極16上に水素拡散防止層13を形成
し、AsSG膜14上にAl配線電極17を形成するような構造、
すなわち、水素拡散防止層13とAl電極17とが接しない構
造とすることにより、P(燐)によるAl腐蝕等の悪影響
が防止でき、P濃度を高くできる。この第3の実施例の
他の構造は、前述した第1の実施例と同様であるため、
図示せず説明を省略する。
In the third embodiment, heat treatment at about 900 ° C. to 950 ° C. is applied not only to the AsSG film 14 but also to the hydrogen diffusion preventing layer 13. At this time, the AsSG film 14 has a higher fluidity and is reflowed, but the hydrogen diffusion prevention layer 13 is not reflowed at this temperature because it has a low fluidity, so that the breakdown voltage of the step portion is not lowered.
Further, a structure in which the hydrogen diffusion preventing layer 13 is formed on the Poly-Si wiring electrode 16 and the Al wiring electrode 17 is formed on the AsSG film 14,
That is, by adopting a structure in which the hydrogen diffusion preventing layer 13 and the Al electrode 17 are not in contact with each other, adverse effects such as Al corrosion due to P (phosphorus) can be prevented and the P concentration can be increased. Since the other structure of the third embodiment is similar to that of the first embodiment described above,
The description is omitted, not shown.

このような第3の実施例において、水素拡散防止層13の
P濃度を変えたときのSi−SiO2界面電荷密度Qssは第5
図のようになる。この第5図においては、P濃度が7重
量%のときのQssは1〜2×1011cm-2程度であるが、上
述したようにAl腐蝕等の悪影響を防止できるため、P濃
度をさらに増加させてQssを大幅に低減させることがで
きる。
In such a third embodiment, Si-SiO 2 interface charge density Qss when varying the P concentration of the hydrogen barrier layer 13 is 5
It becomes like the figure. In FIG. 5, Qss when the P concentration is 7% by weight is about 1 to 2 × 10 11 cm -2 , but as described above, the adverse effects such as Al corrosion can be prevented, so that the P concentration is further increased. It can be increased to significantly reduce Qss.

次に、第6図は本発明の第4の実施例を示し、上記第3
の実施例におけるAsSG膜14とプラズマSiN膜15との間
に、SiO2膜18を配設した構造を示している。この第4の
実施例においても、上記第3の実施例と同様に、Al配線
電極17と水素拡散防止層3とが直接に接触しないように
構成でき、水素拡散防止層13のP濃度を増加させてQss
を大幅に低減できる。
Next, FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention, and
The structure in which the SiO 2 film 18 is disposed between the AsSG film 14 and the plasma SiN film 15 in the example of FIG. Also in the fourth embodiment, like the third embodiment, the Al wiring electrode 17 and the hydrogen diffusion preventing layer 3 can be configured so as not to come into direct contact with each other, and the P concentration of the hydrogen diffusion preventing layer 13 is increased. Let me Qss
Can be significantly reduced.

この第4の実施例のSiO2膜18としては、低濃度PSG膜を
用いてもよく、この低濃度PSG膜のP濃度を5重量%未
満とすることでAl電極17の腐蝕等の悪影響を防止すれば
よい。
A low-concentration PSG film may be used as the SiO 2 film 18 of the fourth embodiment, and by setting the P concentration of the low-concentration PSG film to less than 5% by weight, adverse effects such as corrosion of the Al electrode 17 are prevented. You can prevent it.

さらに、この第4の実施例の高濃度PSG膜13とAsSG膜14
とを一体化して、第7図に示す第5の実施例のように、
PおよびAsを導入したSiO2膜19を形成してもよい。この
第5の実施例におけるPおよびAs導入SiO2膜19のP濃度
を5重量%以上とすることにより、Qssの低減を図るこ
とができることは勿論である。さらに、この第5の実施
例によれば、上記第4の実施例に比べて製造が容易化
し、上記第1,第2の実施例に比べてAl電極の腐蝕等の悪
影響が少いという利点を有する。
Further, the high-concentration PSG film 13 and the AsSG film 14 of the fourth embodiment are
And are integrated, and as in the fifth embodiment shown in FIG.
The SiO 2 film 19 by introducing P and As may also be formed. It goes without saying that the Qss can be reduced by setting the P concentration of the P and As-introduced SiO 2 film 19 in the fifth embodiment to 5% by weight or more. Further, according to the fifth embodiment, manufacturing is easier than in the fourth embodiment, and the adverse effects such as corrosion of the Al electrode are less than those in the first and second embodiments. Have.

なお、本発明は、上記実施例のみに限定されるものでは
なく、例えば、高濃度PSG膜や低濃度のシリケート・ガ
ラス膜(AsSG膜、SbSG膜、PSG膜)を、それぞれ多層に
構成してもよい。また、MOS型FET素子のみならず、バイ
ポーラ・トランジスタを用いた半導体装置にも適用可能
である。
The present invention is not limited to the above-mentioned examples, and for example, a high-concentration PSG film or a low-concentration silicate glass film (AsSG film, SbSG film, PSG film) can be formed in multiple layers. Good. Further, not only the MOS type FET element but also a semiconductor device using a bipolar transistor can be applied.

さらに、プラズマCVDのみならず、光CVD、スパッタ等に
より〔H〕(水素)を含む窒化シリコン膜を形成するよ
うにしてもよい。
Further, the silicon nitride film containing [H] (hydrogen) may be formed not only by plasma CVD but also by photo CVD, sputtering or the like.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明の半導体装置によれば、P濃度が5重量%以上の
層間膜としては高濃度のPSG膜を設けることにより、界
面電荷密度Qssの増加を抑制でき、素子分離領域の絶縁
特性劣化等の悪影響を有効に防止できる。
According to the semiconductor device of the present invention, by providing a high-concentration PSG film as the interlayer film having a P concentration of 5% by weight or more, it is possible to suppress an increase in the interfacial charge density Qss, and to prevent the deterioration of the insulation characteristics of the element isolation region. The adverse effect can be effectively prevented.

また、P(燐)を含まないAsSG、SbSG等のシリケート・
ガラス膜をリフロー膜として用いており、PSG(燐シリ
ケート・ガラス)膜にはリフロー機能を持たせなくても
よいため、比較的低温度でリフロー処理が行なえるのみ
ならず、AsSG等のリフロー膜はAl(アルミニウム)電極
等を形成した際のAlの腐食やマイグレーションによる悪
影響を少なく抑えることができ、配線の信頼性を高める
ことができる。
In addition, silicates such as AsSG and SbSG that do not contain P (phosphorus)
Since the glass film is used as the reflow film and the PSG (phosphorus silicate glass) film does not have to have the reflow function, not only the reflow process can be performed at a relatively low temperature, but also the reflow film such as AsSG. Can suppress adverse effects due to corrosion and migration of Al when an Al (aluminum) electrode or the like is formed, and enhance the reliability of wiring.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の第1の実施例の要部を示す概略断面
図、第2図は該第1の実施例の水素拡散防止層のP濃度
と界面電荷密度Qssとの関係を示すグラフ、第3図は本
発明の第2の実施例の水素拡散防止層のP濃度と界面電
荷密度Qssとの関係を示すグラフ、第4図は本発明の第
3の実施例の要部を示す概略断面図、第5図は該第3の
実施例の水素拡散防止層のP濃度と界面電荷密度Qssと
の関係を示すグラフ、第6図は本発明の第4の実施例の
要部を示す概略断面図、第7図は本発明の第5の実施例
の要部を示す概略断面図、第8図は従来例を示す概略断
面図である。 1,11……Si基板 3,12……SiO2絶縁保護膜 6,14……AsSG膜 9,13……水素拡散防止層 10,15……プラズマSiN膜
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the main part of the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a graph showing the relationship between the P concentration of the hydrogen diffusion preventing layer of the first embodiment and the interface charge density Qss. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the P concentration of the hydrogen diffusion preventing layer of the second embodiment of the present invention and the interface charge density Qss, and FIG. 4 shows the essential parts of the third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view, FIG. 5 is a graph showing the relationship between the P concentration of the hydrogen diffusion preventing layer and the interface charge density Qss of the third embodiment, and FIG. 6 is the main part of the fourth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a schematic sectional view showing an essential part of a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a schematic sectional view showing a conventional example. 1,11 …… Si substrate 3,12 …… SiO 2 insulation protection film 6,14 …… AsSG film 9,13 …… Hydrogen diffusion prevention layer 10,15 …… Plasma SiN film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 和好 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 清田 久晴 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−139930(JP,A) 特開 昭57−85246(JP,A) 特開 昭53−117972(JP,A) 特開 昭54−65479(JP,A) 特開 昭55−134938(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Kazuyoshi Kobayashi 6-735 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation (72) Hisaharu Kiyota 6-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo No. Sony Corporation (56) Reference JP-A-57-139930 (JP, A) JP-A-57-85246 (JP, A) JP-A-53-117972 (JP, A) JP-A-54-65479 (JP, A) JP-A-55-134938 (JP, A)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】表面に酸化シリコン膜が形成されてなる半
導体基板上に、 砒素又はアンチモンを含むシリケートガラスからなり低
温での熱処理によってリフローされたリフロー膜と、 リンを5〜12重量%含むシリケートガラスからなり、成
膜後、熱処理によるリフローを施すことなく形成された
水素拡散防止層とが順次形成され、 さらにその上にプラズマCVDにより成膜され水素を多く
含む窒化シリコン膜がパッシベーション膜又は層間膜と
して形成されてなる半導体装置。
1. A reflow film made of silicate glass containing arsenic or antimony and reflowed by heat treatment at low temperature on a semiconductor substrate having a silicon oxide film formed on the surface thereof, and a silicate containing 5 to 12% by weight of phosphorus. A hydrogen diffusion prevention layer made of glass and formed without reflowing by heat treatment is sequentially formed, and a silicon nitride film containing a large amount of hydrogen formed by plasma CVD is further formed on the hydrogen diffusion prevention layer. A semiconductor device formed as a film.
【請求項2】表面に酸化シリコン膜が形成されてなる半
導体基板上に、 リンを5〜12重量%含むシリケートガラスからなり、成
膜後、熱処理によるリフローを施すことなく形成された
水素拡散防止層と、 砒素又はアンチモンを含むシリケートガラスからなり低
温での熱処理によってリフローされたリフロー膜とが順
次形成され、 さらにその上にプラズマCVDにより成膜され水素を多く
含む窒化シリコン膜がパッシベーション膜又は層間膜と
して形成されてなる半導体装置。
2. A hydrogen diffusion preventive formed on a semiconductor substrate having a silicon oxide film formed on the surface thereof, which is made of a silicate glass containing 5 to 12% by weight of phosphorus and which has not been subjected to reflow by heat treatment after the film formation. Layer and a reflow film made of silicate glass containing arsenic or antimony and reflowed by heat treatment at a low temperature are sequentially formed, and a silicon nitride film containing a large amount of hydrogen formed by plasma CVD is further formed thereon. A semiconductor device formed as a film.
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