JPS62213264A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPS62213264A JPS62213264A JP5493586A JP5493586A JPS62213264A JP S62213264 A JPS62213264 A JP S62213264A JP 5493586 A JP5493586 A JP 5493586A JP 5493586 A JP5493586 A JP 5493586A JP S62213264 A JPS62213264 A JP S62213264A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
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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。
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に関し、特にアルミニウムを配線導
体に用いた半導体装置に関する。
体に用いた半導体装置に関する。
従来、半導体装置の配線にはアルミニウム配線が多用さ
れているが、このアルミニウム配線を保護するための保
護絶縁膜、或いは他の配線との電気的絶縁を確保するた
めの層間絶縁膜には通常シリコン酸化膜（Ｓｉｎｇ）及
びシリコン窒化膜（Ｓｉ、Ｎ４）又はリン硅酸ガラス（
ＰＳＧ）等が用いられている。しかしながら、特に信頼
性が要求される場合には、耐湿性の高いＣＶＤシリコン
窒化膜が用いられることもある。
れているが、このアルミニウム配線を保護するための保
護絶縁膜、或いは他の配線との電気的絶縁を確保するた
めの層間絶縁膜には通常シリコン酸化膜（Ｓｉｎｇ）及
びシリコン窒化膜（Ｓｉ、Ｎ４）又はリン硅酸ガラス（
ＰＳＧ）等が用いられている。しかしながら、特に信頼
性が要求される場合には、耐湿性の高いＣＶＤシリコン
窒化膜が用いられることもある。
例えば、第４図はシリコン基板３１表面の絶縁膜３２上
にアルミニウム配！１ｇｌ３３を形成し、この上にＣＶ
Ｄシリコン窒化膜３４を保ｔ！絶縁膜として形成したも
のである。
にアルミニウム配！１ｇｌ３３を形成し、この上にＣＶ
Ｄシリコン窒化膜３４を保ｔ！絶縁膜として形成したも
のである。
上述したＣＶＤシリコン窒化膜をアルミニウム配線の保
護絶縁膜とした半導体装置では、ＣＶＤシリコン窒化膜
の成長温度が３００〜５００℃と比較的に低くかつ膜質
も優れているので、半導体装置の信頼性の向上には有効
である。しかしながら、半導体装置の製造工程における
高温雰囲気によってこのＣＶＤシリコン窒化膜がアルミ
ニウム配線と化学的に反応し、アルミニウム配線を変質
して膨張させ、または消失して空洞化させることがある
。このような膨張、空洞化が生じると、アルミニウム配
線の抵抗の増大や断線等を招き、信頼性が著しく低下さ
れる。
護絶縁膜とした半導体装置では、ＣＶＤシリコン窒化膜
の成長温度が３００〜５００℃と比較的に低くかつ膜質
も優れているので、半導体装置の信頼性の向上には有効
である。しかしながら、半導体装置の製造工程における
高温雰囲気によってこのＣＶＤシリコン窒化膜がアルミ
ニウム配線と化学的に反応し、アルミニウム配線を変質
して膨張させ、または消失して空洞化させることがある
。このような膨張、空洞化が生じると、アルミニウム配
線の抵抗の増大や断線等を招き、信頼性が著しく低下さ
れる。
この化学反応はアロイ又は組立工程等における熱処理に
よって生じるもので、本発明者の検討によれば、アルミ
ニウム配線に保護膜を形成していない場合にはアルミニ
ウムの再結晶化により形成されるヒロックと同時に発生
し、また、保護膜を形成している場合には、保護膜から
のストレスにより再結晶化が促進されて発生する。この
ため、アルミニウム配線が変質して膨張し、或いは消失
して空洞化する。
よって生じるもので、本発明者の検討によれば、アルミ
ニウム配線に保護膜を形成していない場合にはアルミニ
ウムの再結晶化により形成されるヒロックと同時に発生
し、また、保護膜を形成している場合には、保護膜から
のストレスにより再結晶化が促進されて発生する。この
ため、アルミニウム配線が変質して膨張し、或いは消失
して空洞化する。
例えば、前記した第４図の構成では、一部に膨張した部
位３５が発生し、他の一部に空洞３６が発生している。
位３５が発生し、他の一部に空洞３６が発生している。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の半導体装置は、高温雰囲気におけるアルミニウ
ムの再結晶化又は化学反応を抑制し、これによりアルミ
ニウム配線の膨張、空洞化を防止して信頼性の向上を図
ることができる。
ムの再結晶化又は化学反応を抑制し、これによりアルミ
ニウム配線の膨張、空洞化を防止して信頼性の向上を図
ることができる。
本発明の半導体装置は、アルミニウム配線の表面にリン
酸塩化アルミニウム膜を形成したものである。
酸塩化アルミニウム膜を形成したものである。
このリン酸塩化アルミニウム膜は、必要によりボロンを
イオン注入して膜質の緻密化及び耐酸。
イオン注入して膜質の緻密化及び耐酸。
耐熱性を向上させることが好ましい。
次に、本発明を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例の断面図であり、特にアルミ
ニウム配線部分を示す図である。
ニウム配線部分を示す図である。
シリコン等の半導体基板１の表面にはシリコン酸化膜等
の絶縁膜２を形成し、この上にアルミニウム配線３を所
要パターンに形成している。そして、このアルミニウム
配線３の上面にはボロンを含むリン酸塩化アルミニウム
（ＡＩＰＯ，）ＪＩＱ４を約０．０５〜０．１５の厚さ
に形成し、またアルミニウム配線３の両側面にはリン酸
塩化アルミニウム膜５を同じ厚さに形成している。その
上で、このアルミニウム配線３を保護絶縁膜としてのＣ
ＶＤシリコン窒化膜６で被覆している。
の絶縁膜２を形成し、この上にアルミニウム配線３を所
要パターンに形成している。そして、このアルミニウム
配線３の上面にはボロンを含むリン酸塩化アルミニウム
（ＡＩＰＯ，）ＪＩＱ４を約０．０５〜０．１５の厚さ
に形成し、またアルミニウム配線３の両側面にはリン酸
塩化アルミニウム膜５を同じ厚さに形成している。その
上で、このアルミニウム配線３を保護絶縁膜としてのＣ
ＶＤシリコン窒化膜６で被覆している。
前記ボロンを含むリン酸塩化アルミニウム膜４及びボロ
ンを含まないリン酸塩化アルミニウム膜５は次の方法に
より形成される。
ンを含まないリン酸塩化アルミニウム膜５は次の方法に
より形成される。
即ち、アルミニウム配線３を形成した後に、半導体基板
ｌをリン酸カリウム（ＫＨ！ ＰＯ４）またはリン酸（
Ｈ３ＰＯ４）と水酸カリウム（ＫＯＨ）のモル比率５：
１からなる混合液に浸漬する。
ｌをリン酸カリウム（ＫＨ！ ＰＯ４）またはリン酸（
Ｈ３ＰＯ４）と水酸カリウム（ＫＯＨ）のモル比率５：
１からなる混合液に浸漬する。
この時、液の温度は２５〜３５℃で、時間は約１ｏ分程
度が好適である。
度が好適である。
この浸漬処理により、約２分で斜方晶系の結晶が形成さ
れ、５分後には概ね安定した膜質のものとなる。１０分
間浸漬すると、アルミニウム配線３の表面には約０．０
５〜０．１５μｍの厚さのリン酸塩化アルミニウム膜が
成長される。
れ、５分後には概ね安定した膜質のものとなる。１０分
間浸漬すると、アルミニウム配線３の表面には約０．０
５〜０．１５μｍの厚さのリン酸塩化アルミニウム膜が
成長される。
しかる後、ボロンをイオン注入することにより、アルミ
ニウム配線３の上面のリン酸塩化アルミニウム膜にのみ
ボロンが注入され、この部分がボロンを含むリン酸塩化
アルミニウム膜４として構成される。なお、ここではボ
ロンのイオン注入の条件を、エネルギ５〜３０ＫｅＶ、
ドーズ量１〜１０Ｘ Ｉ Ｑ ＩＳｃ ｍ−３に設
定している。
ニウム配線３の上面のリン酸塩化アルミニウム膜にのみ
ボロンが注入され、この部分がボロンを含むリン酸塩化
アルミニウム膜４として構成される。なお、ここではボ
ロンのイオン注入の条件を、エネルギ５〜３０ＫｅＶ、
ドーズ量１〜１０Ｘ Ｉ Ｑ ＩＳｃ ｍ−３に設
定している。
その後、公知のＣＶＤ法によってシリコン窒化膜６を堆
積し、保護絶縁膜を形成する。
積し、保護絶縁膜を形成する。
このように構成することにより、アルミニウム配線３は
耐酸及び耐熱性に優れかつ化学的に非常に安定したリン
酸塩化アルミニウム膜４，５によって被覆されることに
なる。このため、その後のアロイや組立工程において、
４７０〜５００℃以上の高温雰囲気下に置かれても、シ
リコン窒化膜６からのストレス等が緩和され、アルミニ
ウムの再結晶化が防止できる。特に、アルミニウム配線
３の上面のリン酸塩化アルミニウム膜４にはボロンを注
入しているため、耐酸、耐熱性及び化学的安定性を更に
向上でき、アルミニウムの再結晶化をより有効に防止で
きる。したがって、アルミニウム配線３における変質に
よる膨張や、消失による空洞化の発生がなく、アルミニ
ウム配線３の信頼性を高いものにできる。
耐酸及び耐熱性に優れかつ化学的に非常に安定したリン
酸塩化アルミニウム膜４，５によって被覆されることに
なる。このため、その後のアロイや組立工程において、
４７０〜５００℃以上の高温雰囲気下に置かれても、シ
リコン窒化膜６からのストレス等が緩和され、アルミニ
ウムの再結晶化が防止できる。特に、アルミニウム配線
３の上面のリン酸塩化アルミニウム膜４にはボロンを注
入しているため、耐酸、耐熱性及び化学的安定性を更に
向上でき、アルミニウムの再結晶化をより有効に防止で
きる。したがって、アルミニウム配線３における変質に
よる膨張や、消失による空洞化の発生がなく、アルミニ
ウム配線３の信頼性を高いものにできる。
第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明をバイポーラトランジス
タに適用した実施例を製造工程順に示す図である。
タに適用した実施例を製造工程順に示す図である。
先ず、同図（ａ）のようにエピタキシャル成長層１３を
形成した半導体基板１１表面の表面にフィールド絶縁膜
１２を構成し、これにより画成される領域内にベース領
域Ｂ及びその内にエミッタ領域Ｅを夫々形成する。更に
、これらベース領域Ｂ、エミッタ領域Ｅの露呈面上には
周知のフォトリソグラフィ技術を利用してアルミニウム
からなるベース電極配線１４とエミッタ電極配Ｍ１１５
を形成する。
形成した半導体基板１１表面の表面にフィールド絶縁膜
１２を構成し、これにより画成される領域内にベース領
域Ｂ及びその内にエミッタ領域Ｅを夫々形成する。更に
、これらベース領域Ｂ、エミッタ領域Ｅの露呈面上には
周知のフォトリソグラフィ技術を利用してアルミニウム
からなるベース電極配線１４とエミッタ電極配Ｍ１１５
を形成する。
次いで、同図（ｂ）のように、半導体基板ＬＬを前記し
た混合液に約１０分間浸漬し、各電極配線１４．１５の
表面に夫々０．１μｍ程度の厚さのリン酸塩化アルミニ
ウム膜１６．１７を形成する。
た混合液に約１０分間浸漬し、各電極配線１４．１５の
表面に夫々０．１μｍ程度の厚さのリン酸塩化アルミニ
ウム膜１６．１７を形成する。
続いて、前記したイオン注入条件の下でボロンを半導体
基板１上にイオン注入し、同図（ｃ）のように電極配線
１４．１５の上面の各リン酸塩化アルミニウム膜をボロ
ンを含むリン酸塩化アルミニウム膜１８．１９として構
成する。
基板１上にイオン注入し、同図（ｃ）のように電極配線
１４．１５の上面の各リン酸塩化アルミニウム膜をボロ
ンを含むリン酸塩化アルミニウム膜１８．１９として構
成する。
しかる後に、公知のＣＶＤ法を用いてシリコン窒化膜２
０を堆積し、同図（ｄ）のような半導体装置を完成する
。
０を堆積し、同図（ｄ）のような半導体装置を完成する
。
この例では、ベース及びエミッタの各電極配線１４．１
５における膨張、空洞化を有効に防止して、バイポーラ
トランジスタの信頼性を向上できる。
５における膨張、空洞化を有効に防止して、バイポーラ
トランジスタの信頼性を向上できる。
第３図は本発明を多層配線構造の半導体装置に適用した
実施例の断面図である。
実施例の断面図である。
ここでは、半導体基板２１表面の絶縁膜２２上に下層ア
ルミニウム配ｍ２３を形成し、その表面にリン酸塩化ア
ルミニウム膜２４を形成している。
ルミニウム配ｍ２３を形成し、その表面にリン酸塩化ア
ルミニウム膜２４を形成している。
そして、この上にＣＶＤシリコン窒化膜２５を形成して
これを層間絶縁膜とし、この上に上層アルミニウム配線
２６を形成している。このアルミニウム配線２６におい
ても表面にリン酸塩化アルミニウム膜２７を形成してい
る。更に、この上にＣＶＤシリコン窒化膜２８を保護絶
縁膜として構成している。
これを層間絶縁膜とし、この上に上層アルミニウム配線
２６を形成している。このアルミニウム配線２６におい
ても表面にリン酸塩化アルミニウム膜２７を形成してい
る。更に、この上にＣＶＤシリコン窒化膜２８を保護絶
縁膜として構成している。
なお、この例でもアルミニウム配線２３．２６の上面に
形成したリン酸塩化アルミニウム膜２４゜２７にはボロ
ンを注入させている。
形成したリン酸塩化アルミニウム膜２４゜２７にはボロ
ンを注入させている。
以上説明したように本発明は、アルミニウム配線の表面
にリン酸塩化アルミニウム膜を形成しているので、リン
酸塩化アルミニウム膜の耐酸、耐熱性及び化学的安定性
により、保護絶縁膜又は層間絶縁膜にＣＶＤシリコン窒
化膜を用い、しかも後工程において高温雰囲気に置かれ
た場合でも、アルミニウム配線の再結晶化を有効に防止
でき、その膨張や空洞化を防止してアルミニウム配線の
信頼性を向上することができる。
にリン酸塩化アルミニウム膜を形成しているので、リン
酸塩化アルミニウム膜の耐酸、耐熱性及び化学的安定性
により、保護絶縁膜又は層間絶縁膜にＣＶＤシリコン窒
化膜を用い、しかも後工程において高温雰囲気に置かれ
た場合でも、アルミニウム配線の再結晶化を有効に防止
でき、その膨張や空洞化を防止してアルミニウム配線の
信頼性を向上することができる。
第１図は本発明の一実施例の要部の断面図、第２図（ａ
）〜（ｄ）は本発明をバイポーラトランジスタに適用し
た実施例を工程順に示す断面図、第３図は本発明を多層
配線構造に適用した実施例の断面図、第４図は従来の問
題点を説明するための断面図である。 ■・・・半導体基板、２・・・絶縁膜、３・・・アルミ
ニウム配線、４・・・ボロンを含むリン酸塩化アルミニ
ウム膜、５・・・リン酸塩化アルミニウム膜、６・・・
ＣＶＤシリコン窒化膜、１１・・・半導体基板、１２・
・・絶縁膜、１３・・・エピタキシャル成長層、１４・
・・ベース電極配線、１５・・・エミッタ電極配線、１
６．１７・・・リン酸塩化アルミニウム膜、１８．１９
・・・ボロンを含むリン酸塩化アルミニウム膜、２０・
・・ＣＶＤシリコン窒化膜、２１・・・半導体基板、２
２・・・絶縁膜、２３・・・下層アルミニウム配線、２
４・・・リン酸塩化アルミニウム膜、２５・・・ＣＶＤ
シリコン窒化膜、２６・・・上層アルミニウム配線、２
７・・・リン酸塩化アルミニウム膜、２８・・・ＣＶＤ
シリコン窒化膜、３１・・・半導体基板、３２・・・絶
縁膜、３３・・・アルミニウム配線、３４・・・ＣＶＤ
シリコン窒化膜、３５・・・膨張部、３６・・・空洞部
。 代理人 弁理士 鈴 木 章 夫゛ 第２図
）〜（ｄ）は本発明をバイポーラトランジスタに適用し
た実施例を工程順に示す断面図、第３図は本発明を多層
配線構造に適用した実施例の断面図、第４図は従来の問
題点を説明するための断面図である。 ■・・・半導体基板、２・・・絶縁膜、３・・・アルミ
ニウム配線、４・・・ボロンを含むリン酸塩化アルミニ
ウム膜、５・・・リン酸塩化アルミニウム膜、６・・・
ＣＶＤシリコン窒化膜、１１・・・半導体基板、１２・
・・絶縁膜、１３・・・エピタキシャル成長層、１４・
・・ベース電極配線、１５・・・エミッタ電極配線、１
６．１７・・・リン酸塩化アルミニウム膜、１８．１９
・・・ボロンを含むリン酸塩化アルミニウム膜、２０・
・・ＣＶＤシリコン窒化膜、２１・・・半導体基板、２
２・・・絶縁膜、２３・・・下層アルミニウム配線、２
４・・・リン酸塩化アルミニウム膜、２５・・・ＣＶＤ
シリコン窒化膜、２６・・・上層アルミニウム配線、２
７・・・リン酸塩化アルミニウム膜、２８・・・ＣＶＤ
シリコン窒化膜、３１・・・半導体基板、３２・・・絶
縁膜、３３・・・アルミニウム配線、３４・・・ＣＶＤ
シリコン窒化膜、３５・・・膨張部、３６・・・空洞部
。 代理人 弁理士 鈴 木 章 夫゛ 第２図
Claims (3)
- （１）配線導体としてアルミニウムを用いた半導体装置
において、アルミニウム配線の表面にリン酸塩化アルミ
ニウム膜を形成したことを特徴とする半導体装置。 - （２）アルミニウム配線の少なくとも上面のリン酸塩化
アルミニウム膜にボロンを注入してなる特許請求の範囲
第１項記載の半導体装置。 - （３）アルミニウム配線の保護絶縁膜又は層間絶縁膜を
ＣＶＤシリコン窒化膜で構成してなる特許請求の範囲第
１項又は第２項記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5493586A JPS62213264A (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5493586A JPS62213264A (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62213264A true JPS62213264A (ja) | 1987-09-19 |
Family
ID=12984488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5493586A Pending JPS62213264A (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62213264A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1101837A1 (en) * | 1999-11-22 | 2001-05-23 | STMicroelectronics S.r.l. | Moisture corrosion inhibitor layer for Al-alloy metallization layers, particularly for electronic devices and corresponding manufacturing method |
-
1986
- 1986-03-14 JP JP5493586A patent/JPS62213264A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1101837A1 (en) * | 1999-11-22 | 2001-05-23 | STMicroelectronics S.r.l. | Moisture corrosion inhibitor layer for Al-alloy metallization layers, particularly for electronic devices and corresponding manufacturing method |
| US6525404B1 (en) | 1999-11-22 | 2003-02-25 | Stmicroelectronics S.R.L. | Moisture corrosion inhibitor layer for Al-alloy metallization layers, particularly for electronic devices and corresponding manufacturing method |
| US6762123B2 (en) | 1999-11-22 | 2004-07-13 | Stmicroelectronics S.R.L. | Moisture corrosion inhibitor layer for Al-alloy metallization layers, particularly for electronic devices and corresponding manufacturing method |
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