JPH0732152B2 - 半導体装置作成方法 - Google Patents

半導体装置作成方法

Info

Publication number
JPH0732152B2
JPH0732152B2 JP59263281A JP26328184A JPH0732152B2 JP H0732152 B2 JPH0732152 B2 JP H0732152B2 JP 59263281 A JP59263281 A JP 59263281A JP 26328184 A JP26328184 A JP 26328184A JP H0732152 B2 JPH0732152 B2 JP H0732152B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
aluminum
aluminum nitride
substrate
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59263281A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS61140139A (ja
Inventor
舜平 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP59263281A priority Critical patent/JPH0732152B2/ja
Priority to US06/795,917 priority patent/US4656101A/en
Publication of JPS61140139A publication Critical patent/JPS61140139A/ja
Publication of JPH0732152B2 publication Critical patent/JPH0732152B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/5329Insulating materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H01L21/02109Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/0217Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、熱、光化学反応を用いた気相反応方法(以
下CVD法という)により窒化アルミニュームを例えば半
導体エレクトロニクス用のパッシベイション被膜または
ファイナルコーティング用の絶縁膜として作製する方法
に関する。
〔従来技術及びその問題点〕
従来、ファイナルコーティングの被膜として窒化珪素膜
が用いられていた。この被膜は、グロー放電法を用いた
プラズマ気相反応方法によりシラン(SiH4)とアンモニ
ア(NH3)とを反応せしめ、200〜400℃の基板温度にて
被膜を作製していた。
しかしかかる窒化珪素膜は、その膜内に珪素の不対結合
手、珪素のクラスタが残存することにより、電気的絶縁
性に対しバラツキを有し、耐圧低下を生ずる。さらに光
学的エネルギーバンド巾が5eVと小さく、例えば不揮発
性メモリ(紫外線消去型)のパッシベイション膜として
の適用は不可能であった。
このため、Egが約7eVを有し、紫外光の透光性に優れ、
かつナトリュームイオンに関し優れたバリア作用を有す
る被膜を500℃以下の低温で形成することが求められて
いた。
〔問題を解決するための手段〕
このため、本発明においては、この被膜として窒化アル
ミニュームを採用したものである。
有機アルミニュームと窒化物気体との光化学反応を行わ
しめることにより、従来公知のSiH4とNH3により作製さ
れた窒化珪素に比べて光学的エネルギバンド巾を大きく
(窒化珪素は約5.0eV)約7eVを有せしめた窒化アルミニ
ュームを作製し、この窒化アルミニュームをアクティブ
素子の保護膜(パッシベイション膜)またはファイナル
コーティング膜として形成せしめたものである。
本発明の好ましい実施例としては、有機アルミニューム
として特にトリメチルアルミニューム(Al(CH3)3(TMA
という))、窒化物気体として特にアンモニア(NH3
を用い、特に300nm以下の波長の紫外光を照射した光気
相反応法を用いることにより窒化アルミニュームのパッ
シベイション膜を作製したものである。
その主たる反応式は Al(CH3)3+NH3→AlN+4CH4 となる。
本発明ではアルミニュームの有機化合物として、例えば
トリメチルアルミニューム((CH3)3Al)の他、トリエチ
ルアルミニューム((C2H5)3Al)を用いても良く、また
窒化物気体としては、例えばアンモニア(NH3)の他
に,ヒドラジン(N2H4),窒化弗素(NF3,N2F4)を用い
ても良く、それらアルミニュームの有機化合物に窒化物
気体を加えることにより、窒化アルミニューム(以下Al
Nとも略記する)を900℃以下の温度好ましくは100〜500
℃例えば300℃で形成するものである。
〔実施例〕
以下に図面に従って本発明の実施例を記す。
第1図は、本発明に用いられた光CVD又は熱CVD装置の概
要を示す。
図面において、反応容器または真空容器(1)は石英か
らなっている。基板(2)はハロゲンヒータ(3)で、
下側から加熱されたホルダ(22)上に配設され、室温〜
900℃好ましくは200〜500℃例えば350℃に加熱されてい
る。ドーピング系は流量系(6),(26),バルブ
(7)よりなり、アンモニアおよび窒素はそれぞれ
(9),(10)より供給される。さらにこの窒化物気体
は分解反応をしても気体であるため、反応室の窓の内側
にノズルより吹きつけ、紫外光照射による光励起がなさ
れた気体を下側の基板表面に(16)に示されるようにふ
き下ろすようにした。加えて分解反応をした時固体とな
るトリメチルアルミニュームまたはその反応物が石英窓
の表面に至らないようにするための効果をも有せしめ
た。
本実施例においてはトリメチルアルミニュームとして、
東洋ストファ社製のものを用いた。
その基礎物性を以下に示す。
分子量 72.09 純度 99.9998%(Alとして) 密度 0.752g/ml(20℃) 融点 15.3℃ 蒸気圧 温度(℃) 蒸気圧(mmHg) 20 9.2 80 157 127 760 このトリメチルアルミニューム(Al(CH3)3(MP 15.3
℃))は室温で液体であるため、バブラ(20)に充填さ
れている。このトリメチルアルミニュームに対し窒素を
(11)よりバブルさせた。このバブラ(20)により反応
室(1)に至るまでは100℃に流量計(26)を含め加熱
させ、配管内壁へのトリメチルアルミニュームの吸着を
防いだ。さらにこのトリメチルアルミニュームはノズル
より(17)に示されるように基板(2)側に吹きつける
ようにした。かくしてトリメチルアルミニュームとアン
モニアは反応室にて初めて混合し、光励起をして反応を
させた。
さらに排気口(8)より圧力調整バルブ(12),ストッ
プバルブ(13)をへて、真空ポンプ(14)より排気させ
た。光化学反応させるため、300nm以下の波長の発生ラ
ンプ(低圧水銀ランプ,ウシオ電機製,UL1-45EL2-N-
1)(4)を16本及びそれに伴う電源系(5)を用い
た。さらにこのランプ室(28)を排気系に連結し、真空
引きした。このランプ室に反応性気体の逆流を防ぐた
め、(24)より窒素ガスを若干導入し、ヒータ(25)に
て600℃に加熱し分解した。さらにランプ室(28)は反
応室(1)と同じ圧力として窓の石英ガラス(26)が破
損しないようにバルブ(27)にて調整した。かくすると
発生源より反応室に至る前に大気中の水蒸気により184n
mの短波長光の吸収損を防ぐことができた。さらに基板
(2),ホルダ(22)の加熱用のハロゲン加熱ヒータ
(3)が反応空間(1)の下側に設けられている。
以下にトリメチルアルミニュームとアンモニアとの光化
学反応により窒化アルミニューム被膜を作製する実施例
を示す。
第1図の装置において、フアイナルコーティング膜とし
て窒化アルミニューム被膜を形成するための半導体ICが
形成された珪素基板(2)をヒータ(3)にて500℃以
下(例えば350℃)に加熱できるようにヒータ上方のホ
ルダ(22)上に配設する。
さらに、バルブ(7)を開にして、アンモニアを導入し
た。さらにトリメチルアルミニュームをトリメチルアル
ミニューム/アンモニア≒1/5として導入した。反応容
器内圧力は、0.1〜20torrの範囲例えば10torrとした。
すると反応管内に窒化アルミニューム被膜を184nmおよ
び254nmの紫外光の照射による光CVD法において水銀増感
を用いることなく0.1Å/秒の成長速度で得ることがで
きた。この被膜成長速度は3torrとすると0.04Å/秒と
減少した。
この反応生成物を0.2μmの厚さとしてIR(赤外線吸収
スペクトル)で調べたところ、900cm-1に巾広の大きな
吸収が見られ、窒化アルミニューム被膜であることが判
明した。
さらに本発明方法において重要なことは、かかる窒化ア
ルミニューム被膜の作製に対してはトリメチルアルミニ
ュームもアンモニアも300nm以下の光で励起されるた
め、水銀を用いる必要がないということである。さらに
この窒化アルミニューム被膜は熱伝導率が窒化珪素より
約5倍も優れているため、ICにおいてICチップ内の局部
加熱を防ぐことができる。さらにこの光学的エネルギバ
ンド巾が約7eV(177nm)もあるため、紫外光(184nmお
よび254nm)を透過させることができる。このため、窓
にたとえ窒化アルミニューム被膜が付着しても、紫外光
を反応性気体に到達させないいわゆるバリアにはならな
いという特長を有する。
また窒化アルミニューム被膜は窒化物であるため、ナト
リューム等のアルカリイオンに対するバリア効果を同時
に期待でき、CI等の半導体素子のファイナルコーティン
グ材料として理想的であった。
また、300nm以下の光エネルギの照射による光CVD法とし
てエキシマ(波長500〜100nm)レーザを用いてもよいこ
とはいうまでもない。
本発明において、光化学反応の励起用に水銀を同時に混
入し、水銀励起法を用いることも可能である。しかし水
銀バブラを用いた方法は排気物中に水銀が残りやすく、
公害問題が発生しやすい。本発明における窒化物気体と
して非酸素化物の弗化窒素(NF3,N2F4)またはその他の
非酸化物のヒドラジン塩を用いてもよい。
参考例 この参考例は、トリメチルアルミニュームとアンモニア
とのプラズマCVD法により窒化アルミニューム被膜を単
結晶珪素基板またはその基板に第2図(B)に示す如き
バイポーラ素子またはSIT素子等のアクティブ素子が1
ケまたは複数ケ設けられた基板上に作製したものであ
る。実施例に用いた装置と同様の装置を用いた。基板温
度は350℃、圧力0.2torr、トリメチルアルミニューム/
アンモニア≒1/8とした。高周波電源より13.56MHzを反
応性気体の導入後30Wで加えた。
すると、この保護膜はきわめて緻密であり、かつ耐アル
カリ特性に優れたものであった。そのため、第2図
(B)に示す(17)のリード(40),(41′),(4
4″)の下側の保護膜として電圧をファイナルコーティ
ング(35)としても優れていた。加えてこの窒化アルミ
ニューム被膜はその熱伝導率が窒化珪素の5倍もあるた
めIC中で電力用素子に見られるごとく、発熱作用をして
も、1つのチップ中でその発熱が大きい領域と小さな領
域との間をより均一に動作させることが可能である。
即ち、ICの特徴である同一プロセスで作られるため、特
性にバラツキがない。また、作製後の局部的な発熱によ
る動作不良に対しても、このアクティブ素子の上面に密
接して窒化アルミニューム被膜が設けられているため、
ICの動作による発熱がチップ全体へ分散され、より高温
での動作用として優れたものであった。
本発明において、アルミニューム膜としてAlF3(AlF,Al
F2を含む)またはAlCl3を用いてもよい。
第2図(B)においては、ファイナルコーティング(1
9)としては、実施例1に示されるごとく、光CVD法さら
にこの上に連結してプラズマCVD法を行う多層膜を用い
てよいことはいうまでもない。
さらに第2図(B)で、リード下側の絶縁膜(37)とし
て熱CVD法を用いた窒化アルミニューム被膜とすること
も可能である。その場合はTEAとNH3,トリメチルアルミ
ニュームとNH3またはN2H4の反応を500〜900℃の温度で
用いることにより成就させる。
以下は実施例で作製した第2図(A)の絶縁ゲート型電
界効果半導体装置および参考例で作製した第2図(B)
のパイポーラ型半導体装置に対し信頼性テストを行った
ものである。
第2図(A)において、MIS-FET素子を用いたロジックI
Cを試料として、素子構造はシリコン基板(2),フィ
ールド絶縁物(21),ゲイト(30),ソース(31),ド
レイン(32),リード(33),(34),層間絶縁物(2
9),ファイナルコーティングのAlN膜(35)であり、Al
N膜(35)の厚さは2000Åである。
これらをプレッシャークッカーテスト 120℃10気圧、
湿度100%とした。するとこのAlNであってもまた従来よ
り公知の窒化珪素膜にあっても、100時間を経て、不良
が0/30であった。
またこれらの信頼性テストに加えて、その動作上限温度
は窒化珪素膜が70℃までは動作できた。しかし窒化アル
ミニューム被膜を用いたICにおいては、さらに電源電圧
を上昇せしめ、電流をさらに20%も多く加えても、即ち
発熱がさらに20℃も高い90℃になっても、不良がみられ
ず、これまでの窒化珪素にかわる優れた特性を有してい
た。
〔効果〕
本発明は、アルミニュームの有機化合物と窒化物気体と
の混合反応性気体に300nm以下の波長の光エネルギーを
加えることにより、基板上に設けられたアクティブ素子
上に窒化アルミニューム被膜を形成して、前記素子の保
護またはファイナルコーティング被膜として機能せしめ
ることとしたため以下のような効果を有する。
先ず窒化アルミニューム被膜の作製に対してはトリメチ
ルアルミニュームもアンモニアも300nm以下の光で励起
されるため、水銀を用いる必要がない。この窒化アルミ
ニューム被膜は熱伝導率が窒化珪素より約5倍も優れて
いるため、ICにおいてICチップ内の局部加熱を防ぐこと
ができる。さらにその光学的エネルギバンド巾が約7eV
(177nm)もあるため、紫外光(184nmおよび254nm)を
透過させることができる。このため、窓にたとえ窒化ア
ルミニューム被膜が付着しても、紫外光を反応性気体に
到達させない、いわゆるバリアにはならないという特長
を有する。
また窒化アルミニューム被膜は窒化物であるため、ナト
リューム等のアルカリイオンに対するバリア効果を同時
に期待でき、IC等の半導体素子のファイナルコーティン
グ材料として理想的であった。
【図面の簡単な説明】
第1図は窒化アルミニューム膜を作製するためのCVD装
置の概要を示す。 第2図は本発明の半導体装置の一例を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルミニュームの有機化合物と窒化物気体
    との混合反応性気体に300nm以下の波長の光エネルギー
    を加えることにより、基板上に設けられたアクティブ素
    子上に窒化アルミニューム被膜を形成して、前記素子の
    保護またはファイナルコーティング被膜として機能せし
    めることを特徴とする半導体装置作製方法。
  2. 【請求項2】基板上に設けられたアクティブ素子が、電
    力用素子である特許請求の範囲第1項記載の半導体装置
    作製方法。
  3. 【請求項3】基板上に設けられたアクティブ素子が、発
    熱が大きい領域と発熱が小さい領域とを有する素子であ
    る特許請求の範囲第1項記載の半導体装置作製方法。
JP59263281A 1984-11-07 1984-12-13 半導体装置作成方法 Expired - Lifetime JPH0732152B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59263281A JPH0732152B2 (ja) 1984-12-13 1984-12-13 半導体装置作成方法
US06/795,917 US4656101A (en) 1984-11-07 1985-11-07 Electronic device with a protective film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59263281A JPH0732152B2 (ja) 1984-12-13 1984-12-13 半導体装置作成方法

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6295975A Division JP2814061B2 (ja) 1994-11-07 1994-11-07 半導体装置作製方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61140139A JPS61140139A (ja) 1986-06-27
JPH0732152B2 true JPH0732152B2 (ja) 1995-04-10

Family

ID=17387284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59263281A Expired - Lifetime JPH0732152B2 (ja) 1984-11-07 1984-12-13 半導体装置作成方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0732152B2 (ja)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5821827A (ja) * 1981-07-31 1983-02-08 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
JPS59152633A (ja) * 1983-02-21 1984-08-31 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS61140139A (ja) 1986-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4588610A (en) Photo-chemical vapor deposition of silicon nitride film
US6596343B1 (en) Method and apparatus for processing semiconductor substrates with hydroxyl radicals
JPS61127121A (ja) 薄膜形成方法
US20030124873A1 (en) Method of annealing an oxide film
US4717602A (en) Method for producing silicon nitride layers
JPS61140175A (ja) 被膜作製方法
JP5074946B2 (ja) 低誘電率膜およびその成膜方法並びにその膜を用いた電子装置
JPH0732152B2 (ja) 半導体装置作成方法
JPH0674502B2 (ja) 半導体装置
JP2814061B2 (ja) 半導体装置作製方法
JPH069198B2 (ja) 半導体装置
JPH0416547B2 (ja)
US10559459B2 (en) Method for producing silicon nitride film and silicon nitride film
JPS60190566A (ja) 窒化珪素作製方法
JPH01152631A (ja) S1xOyNz絶縁膜の形成方法
JPS59147435A (ja) 酸化シリコン膜の形成法
JP2002075980A (ja) 真空紫外光cvdによる低誘電体膜の製造方法
JPS6052579A (ja) 光学的窒化膜形成装置
JPS6125213B2 (ja)
WO2003005432A1 (fr) Procede et appareil de formation de film a basse constante dielectrique et dispositif electronique utilisant ce film
JPS63161171A (ja) 酸化珪素被膜の高速成膜法
JPS6199676A (ja) 窒化珪素作製方法
JP2004031482A (ja) シリカ膜の形成方法及び電子デバイス
JPS61127122A (ja) 薄膜形成方法
JPS605510A (ja) 薄膜形成方法