TW214599B - - Google Patents

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Description

五、發明説明（/ ) Α β Η 6 種 1 於 有 是 8 特 置 裝 體 導 半 till 種 圍一 範於 用關 利有 之偽 上明 業發 産本
層 0 ο 金 法 或 方 層 造 腥 製 導 其 半 及 在 以 成 良 形 改 一 的 偽 膜 ， 化 膜 鈍 化 之 鈍 上 的 層 D 置 線術裝 配技體 在知導 成習半 形 C 經沭部中央捣準局貝工消费合作杜印5i 等之配線層上的介電體，僳一對付在套裝模製（package mould)時；έ應力或來自外界之污染、水分之進入等因素 保護半導體層或金羼層等之配線層者。該鈍化膜可作為 半導體裝置的外層保護膜，或是在多層配線層時，刖形 成在其之間，此時&可發揮作為中間絶緣層的功能。 該鈍化膜有以往之 CVD(Chemical Vapor Deposition) 法所形成之氣化矽膜（Si02)以及PSG (Phospho-Silicate Glass),以及緒電漿CVD法所形成之氮化矽膜 (P-SiN)及氣化矽膜（Ρ-SiO)等。 近年來，隨箸元件的微細化，對鈍化膜乃要求各種的 特性》該恃性卽為在對形成鈍化膜之後孃工程中之熱應 力、機械應力的耐久性以及為與外部環境之間的遮蔽性 ，特別是對濕氣、Na+等之鹼金屬的遮蔽性等。又隨著 半導體裝置之微細化、多層配線化所産生之特別值得重 視的故障現象有電子遷移electro migration (EM)以及 應力遷移Stress migration (SM)等現象。而鈍化膜本 身所具有之内部應力對該些故障乃有所影鬱。 〔本發明所要解決的問題〕 (請先閱讀背而之注意事項再填窍本ΙΚ) 裝· 訂- 線. 本紙張尺度边用中aBTiMSiMCNS)T4««}(210x2!)7H) 214599 Λ 6 Η 6 五、發明説明（> )
膜 之化 應鈍 反到 解得 分法 熱無 蕕於 由由 則 ， , 膜 G 時 S Ρ 性 特* 之 2 膜 ο 知S1 習的 8 域 各形 察所 考法 若 D V 膜 度 強 械 機 之 求 要 所 點應 觀反 的解 性分 濕熱 耐藉 由由 ，者 低更 量 0 氫能 含功 之的 膜膜 此護 因保 ，為 高作 較揮 比發 度能 溫不 膜看 成來 且 稱 下 以 膜 之 成 形 所 法 D V C 之 痕 裂 生 産 易 容 時 膜 成 在 力 應 伸 拉 為 成 力 應 部 内 之 膜 題 問 之 _ 來 ρ V 上CV N,痕較 S1裂量 P-制氫 之抑含 成時此 形膜因 所成， 法由低 D ’較 CV力tb 漿應度 電縮溫 由壓膜 ，為成 此成其 對*力於 應由 部 ， 内想 之理 膜較 10看 高 為 膜 由 較 卻 然 高 為 膜 0 D 越 C 優較 為然 膜雖 VDS C強 較 槭 機 看之 來 點0B 觀 S 之P-性是 濕但 耐 為 膜 看差 來較 點亦 觀性 的恃 度 Ϊ 0 強且 械 P 之 以子 G離 Γ 素 te元 鹼 對 案外 圖9 之 ， 化差 細膜 L( N 微.1 護-S P 保 由 較 (請先閲背而之注意事項再项窍本π) 裝· 情 上 廉 考 若
I P 化 鈍 作S1 當P- 膜較 N .1 力 Γ5 應 縮 壓 部 内 之 膜 a 鹼 乃 (P對 膜 而 然 0 越 優 極 訂 高 為 膜 厚 愈 厚 .膜 有 而 左 D —υ 針 少在 減要 要必 了有 為厚 ^5膜 而之 般膜 一 化 〇鈍 向則 傾 ， 的生 加發 增之 愈等 力e) 應01 縮h 壓in Hu ρ 貝 '. 經濟部屮央31準而只工消铧合作杜印製 S 力 P-應 成縮 形歷 厚部 膜内 該該 以於 若由 ο » 厚.大 更增 或會 右力 膜 應 縮 壓 部 内 則 會 層 線 配 之 層 下 於 裝 體 導 半 化 細 微 的 線 配 〇 箸化 随劣 此會 因乃 ，命 力壽 應SM 的 、 大命 較壽 比EM 到之 受置 本紙张尺度逍用中國B家標準(CHS) TM規怙(210X297公;《：) Λ β Η 6 經濟部中央槛準局貝工消作合作杜印31 五、發明説明（4 ) 如此般由於以往之膜，以一定的膜厚形成單一層的鈍 化膜時，所有均具有膜待性的缺點，因此乃霄試以2層 以上的膜來形成鈍化膜。例如在美國專利第4446194中 ，公開有金羼層上之第1層為由電漿CVD法所形成的Ρ- Si〇膜，而位於其上之第2層，則為以其他之方法，例 如由熱分解反應之CVD法所形成之Si02膜的方法。該方 法乃將接Μ金屬層之第1層，做為内部應力成為壓縮應 力之P-SiO膜，以缓和金屬層中之殘留拉伸應力，藉以 ► · 減少由SM或EM所産生空隙（void)的機率β但是即使該美 國專利所公開之構造，當視為保護膜時，則對於近年來 之被徹細化之半導體裝置之ΕΜ壽命、SM壽命的改善並不 充分，又由於是氣化膜的積層構造，無法得到如P-SiN 膜般的機槭強度，而«元素離子的阻隔待性亦差。再者 當上層為Si02膜時，由於上層之耐濕性不良，因而水 分容易侵入至上層與下層之邊界。又由於第1、2層分別 以不同的方法而形成，因此為了要形成鈍化膜，半導體 裝置之生産效率（through put)會降低。 如此在習知技術中，很難具備一對被微細化之配線層 的鈍化膜所應有的持性，而現黉上乃藉改良配線層本身 而嘗試電子應力遷移（electro stress migration)對策 0 本發明之目的即是在提供可藉利用具有優良膜待性的 氪化矽膜，而具備優良耐濕性，且於應力、電氣特性、 -5 - (請先閲-背而之注意事項#艰寫本頁) 裝· 訂- 線· 本紙張尺度遴用中困國家標準(CNS) Ή規怙（210X297公龙） 五、發明説明（4 ) Λ 6 η 6 經濟部屮央標準局A工消赀合作杜印製 膜 ，膜構層。層要來對移者成 要成可 移與更 化 膜成所外形12所層諝遷一形 π 所之而 遷是變 鈍 化之層之情II膜一所力中藉 Μ 於法， 力則藉 之 鈍法積置一1¾化單是應其此 ^ 近 D 膜 應次可 模 之 V 鬱 有 D 之裝任ΝΪ鈍以別及高因 接 C 成 、其雖 影 成CV層鼸的S1為法持以提。Μ 性漿來 移，者 - 各 劣 形漿矽導層 Ρ 作無。性若傜 1 特電置 遷力兩 惡 上電化半線之與而然持有關»Β有變裝 子應該 生 層在氮為绝性有，使移具的 _具改的 電縮。 産 線變之作間特亦者膜遷，化Til現藉別 對壓童 會。卩配改性在靥膜是反化子性劣0]實係各 ：部氫 不法用於藉待用之良即違鈍電濕而’可膜以 是内含 件方作傺傜同適間優由此之之耐反 Ϊ 而各要 性的之 元造其，，不可線有理彼求溢的性S1，於需 持有膜 體製及置膜上 -配具其率要影饗待P-象由不 同具之 導其以裝化以膜層將。成性有影之之現又此 不所偽 半及段醴鈍層化多乃膜達持小所者性的。因 的身關 對以手導述 2 鈍為，化求有大量一特反膜，。出本切 ，置之半上之之作中鈍要所之氫另同違化成率提膜密 性装題之：成-明及明成的足 g 含而不此鈍形效要之有 特體間明為形發以發形性滿縮，被，上彼之而産·先大具 體導決發擻而本層本而待可壓與性以致性件生首較性 晶半解本待件。護；在上之成部性待層導待條升又遒濕 電之 C 其條成保 以求形内待之 2 所求膜提 影耐 (請先閲讀背而之注意事項再填寫木is) 本紙張尺度逍用中a a家標準(CNS) Ή規格（210X297公釐） 五、發明説明（r ) Λ 6 Η 6 經濟部屮央榀準局员工消作合作杜印製 變 將成止之高部氮縮，又層化縮 件形内之強膜 均 是形停層之内之壓時。下氮壓而 條膜之層械部 性 即力力下矽的層部力移則之部’ 膜該化上機全 特 法應應保化膜上内應遷，靥内 Μ 成若劣較之之 兩 一縮縮確氮矽而的縮力時上之^ 的然致成求成 使 之壓壓以之化，下饜、力當膜Λ#膜-不形要構 朝 性部部，層氪 2 以部應應又矽«Λ矽大性膜所所 制 濕内内度下之C1112 内子縮。化 _ 化變耐矽膜層 控 耐的之程保層n/1/的電壓性氮㈣ 氤會移化化積 地 及膜層的確下dy之限之部濕之 之 ξ 遷氮鈍之 立 以矽下化可，10膜上層内耐層^ 層一子之對層 獨 性化將劣即性10矽過線之的下 f 下壓電層且數 法 耐氮而性量待 X 化超配限望過21之部使下，多 無3M述。耐氫項-1氮膜長下# 超12量内在將成由 卻 及上大移含該 9 之矽助於所 ，bf。氫的止果達保 然 性之為遷的到09層化而低保力M移含有停如易確 , 耐層膜 多得X下氮，膜確應IJi遷之具會是容可 整 CEM下矽 較要3X有之大矽法縮員力望所則這即則 調向保之化應有了為具層過化無壓豸、希膜，。薄 ， 來方確層氤子-含為宜好下力氪膜部 2m所該時力為厚 件的以線之電膜。力最當應之矽内1/子有然薄·應膜膜 條好用配層使矽性應膜。縮層化的之電具雖較縮矽的 膜良又於上不化濕，縮矽力® 下氮膜力長在 >比壓化高 成得 接較在氮耐壓化應則當之矽應肋 下成部氙度 (請先閲讀背而之注意亊項再艰窍本抒) 本紙5民尺度遑用中团Η家樣準(CNS) T4規格(210X29V公： Λ f) Π 6 五、發明説明（t>) 厚。而上層之氮化矽膜，則可藉盡可能不增加全部之内 部壓縮應力之成膜條件來形成鈍化膜。因此上層之氮化 矽膜由於具有内部壓縮應力，因此在成膜時很難産生裂 痕，而覆蓋耐濕性良好之下層的氮化矽膜，藉此可增加. 配線層與外部環境之遮蔽效果。 又確保EM耐性以及SM耐性，及耐濕性的其他方法，即 是將接於配線層之下層之氮化矽膜的含氫量設得較上層 之氮化矽膜為少。當下層之氮化矽膜之含氫量變少時， 則下層之氮化矽膜的壓縮應力亦會變低，而電子應力 遷移耐性不會劣化。此時由於下層之氮化矽膜的耐濕性 劣化，因此該耐濕性可藉增加上層之氮化矽膜之含氫量 而獲得補償。此時下層之氮化矽膜的含氫量為0.5X ΙΟ20〜5Xl〇2iatlB/cnl3 ,而上層之氮化矽膜最好含有 下層之氮化矽膜之2倍以上的含氫量。當下層之氪化矽 膜的含氫量超過上限時，刖下層之氮化矽膜之内部壓縮 應力會變大，而助長電子應力遷移。又當下層之氮化矽 (請先閱讀背而之注意事項#蜞寫本|1) 裝· 訂_ 線· 經濟部屮央標準局EC工消汾合作杜印製 小層 2 確條膜之 太上之可膜該化 力當置有成使劣 應。篇具的若致 縮化含在膜然不 壓劣之 C 矽，性 部會膜性化大特 内乃矽濕氪變移 之性化耐之雖遷 層耐氮之層力子 下移之求上壓電 於遷層要之縮使 由力下所量壓在 ，應滿膜氫部止 時 ，未層含内停 量性量上之之可 氫耐氫保性有則 含移含確濕具 ， 之遷的法耐所時 限子膜無之膜薄 下電矽則.望該較 於此化，，希，得 低因氮時所中設 膜 ，之倍保件厚 本紙張尺度逍用中a B家標準（CNS) 4規格（210x297公釐）
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 較上層之氡化矽膜為厚即可„ 通常此種元件之使用薷命被設計為例如10年期間之不 良率為1%以下，若無法谋足此不良率者，邸使用在耐 濕性方面能達成該不良率之笊化矽膜，並以增加配線圏 案之寛之方式降低遷移引起之不良率。依本發明，可在 谋足上述不良率下*比起以往能縮小配線鼷案之寬，從 而可符合今後配合半微米原則之元件撖小化的要求。舉 例而言，目前已合乎實用之1M的SRAM，其面案寬為0.8 wm，但是接下來之4M的SRAM，將變成0.5uia，於此場 合，本案之鈍化膜仍能達成〗0年間1 %之不良率。 該不同特性之多數層之鈍化膜，可藉電漿CVD法，而 改變反應室内蹏力、溫度、反應氣體種類，反應氣體流 置比、RF功率，電極間距離之一種以上的成膜條件即可 形成。由於各層均是藉霄漿CVD法來形成，因此可於同 一電漿CVD裝置内改變成膜條件，而可連續地形成多數 層具不同特性的氘化矽膜。此時成膜條件可呈階段式或 連鑛地變更。 (實施例） 以下誚根據第1圈來詳細說明本發明之實施例之半導 體裝置以及其製造方法。 首先在形成有井部Uell> 11之半導齷基板10上形成 LOCOS (Local Oxidation of Silicon) 12。再形成層 間絕緣膜13,在與井部11成對向之領域藉石印法 (photolithography)工程形成接嫌孔14之独刻画案 (etching pattern)後，乃藉乾独刻形成接觸孔。其次 在層間絕綠膜13上藉哦濺法形成含有矽之鋁膜，在藉石 印法工程形成蝕形匾案後，則藉乾蝕刻形成鋁配線15q 其次就鈍化膜之形成加以說明。 第2圖偽霄漿CVD裝置的斷面_。該裝置20,俱藉上 部室（c h a n b e「）2 1與下部室2 2而構成氣密容器，於其内 部則配置自由晶片（wafer)載置II極23以及對向霣極24 -9 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝， ，17· 本紙張又度適用中國國家標準（CNS>甲4規_格（21P X 297公釐） 214599 Λ fi Β 6 經濟部屮央標準杓A工消贤合作杜印奴 五、發明説明（牙） 所構成之平行平板電極。此外在對向電極24則連接有RF 功率供應器（power supply)25e 反應氣體（process gas) 則經由如與設在晶片載置電極2 3之中心之孔2 3 a連通般 而連接之供給管26,被導入至平行平板電極間。而氣體. 供給管26傜由導體所形成，而兼作為晶片載置電極23之 接地。而容器内氣體之排氣，則經由形成在晶片載置電 極23之周i的排氣孔27而實施。 在形成有鋁配線15之半導體基板10被搬入至電漿CVD 裝置20内部後，乃將反應室内油成真空。此時之成膜條 件是將下層之P-SiN膜16以及上層之P-SiN膜17設定成具 有下述特性。下層之P-SiN膜16之内部壓縮應力為3X 109~1父101〇(1丫11/(}1112,而上層之？-31!<膜17具有下層 之1/2以下的壓縮應力，最好上層之P-SiN膜U具有0.2 X 109〜5X 109 dyn/cm2的壓縮應力。又更好的是將 下層之P-SiN膜16具有下層之1/2以下的鼷縮應力，最好 上層之 P-SiN 膜 17 具有 0.2X 109 〜4X 109 dyn/cn2 的 壓縮應力。又更好的是下層之P-SiN膜16的内部壓縮應 力具有3X 109〜6X 109 dyn/cm2 ,而上層之p-SiN膜 17具有下層之1/2以下的壓縮應力，最好上靥之P-SiN膜 17具有0_2X 109〜3X ID9 dyn/cm2的壓縮應力。 在本實施例中，乃將表1所示之成膜條件作階段式地 設定，而分別連鏟地形成鋁配線15上之P-SiN膜16 (參 照第1圖（B))以及其上層之P-SiN膜17 (參照第1圖 -1 0 - (請先閲讀背而之注意事項孙碭寫本頁) 本紙張尺度逍用中as家標準(CNS)T4規格(210X297公龙) 2^.4599 Λ β Π 6 五、發明説明（夕） (C ) ) 0 〔表1 〕
下層膜1 6之 成膜條件 上層膜17之 成膜條件 溫 ’度 4 0 0 。。 4 0 0 °C 壓 力 5 Τ 〇 r r 5 Τ 〇 r r S i Η 4 流量 1 5 0 S C C Μ 1 5 0 S C C Μ Ν 2 流量 3000SCCM 3 0 0 0 S C C Μ ΝΗ 3 流量 50SCCM 1 0 0 S C C M RF功率 約 5 0 0tf 約 3 0 0 W (請先閲讀背而之注意事項再艰·窍本頁) 裝· 訂 線- 經濟部屮央標準局员工消费合作社印¾ 如上述表1所示，本實施例之P-SiN膜16, 17之成膜 條件中所不同者，僅是NH3流量與RF功率而已，而其他 條件均相同。在改變成膜條件而連鑛地形成各膜16, 17 後，自電漿CVD裝置搬出晶片，而如第1圖（C)所示般形 成結合襯墊（bonding pad) 18β如此形成之P-SiN膜16 -1 1 - 本紙张尺度遑用中a S家樣毕(CNS>1M規格(21(^297公坺) 214599 Λ β Β(ί 五、發明説明（β) ,1 7的膜厚以及持性，則如表2所示。 〔表2〕 Ρ - S i Ν 膜 1 6 Ρ - S i Ν 膜 1 7 膜 厚 ί 0 . 3 μ m 0 . 7 μ m 壓縮應力 5 x 10 9 dyne/cB 2 lx 1 0 9 dyne/cm2 含氫量 1 x 1 0 22 atm/cm3 5 X 1 0 20 atm/cffi3 (請先間讀背而之注念事項孙艰寫本頁) 經濟部屮央標準局员工消费合作杜印^ 如上述表所述，被稍層之各膜16, 17之整體的膜厚為 I Μ 而可確保不致因外部應力産生裂痕、針孔等機械 強度。在本實施例中，除了 P-SiN膜整體確保iyUM的膜 厚，鈍化膜還備有以下所求的持性。 首先接於鋁配線15之下層的P-SiN膜16,其含氳量可 高達1X1022 atm/cm3,而耐濕性良好。P-SiN膜16之 應力為5x 109 dyn/cm2的壓縮應力，而在形成P-SiN膜 6時，可確保在膜16本身不會産生裂痕之充分的膜強度 ，而且壓縮應力不致高到招致電子應力遷移之耐性劣化 之程度，如果將具有含氫量1 X 1 0 22 a t π / c m 3之高耐濕 性之P-SiN膜16以1# ®的厚度來形成時，則内部壓縮應 力與膜厚一起變大，而電子應力遷移耐性會大幅地劣化 -1 2 - 本《•张尺度逍用中《 B家楳準(CNS)T4規格（2丨0X297公徒） 214599 Λ fi 15 6 經濟部屮央楳準局3工消费合作社印54 五、發明説明（u) 。因此為了在0 . 3 # m之膜厚之P - S i N膜1 6的上層，確保 整體厚度為1#B之鈍化膜，乃積層0.7#b膜厚之P-SU 膜17。上層之P-SiN膜17之内部應力雖為lxi〇9(jyn / cm3左右，然由於是壓縮應力，因此不會如CVD膜般， 在膜形成時産生裂痕，再者鈍化膜整髓之内部壓縮應力 ,也可停止在不會使電子應力遷移耐性劣化之範園内。 又P-Sifi膜’17之含氫量為5X lO^dyn/cm3 ,而由耐濕性 上，比P-SiN膜16稍差，然鈍化膜整鼸，可藉下層之p-SiN膜16確保耐濕性。 此外在2種成膜條件中之成膜溫度雖均為4Q{TC，然 由於改變NH3流量以及RF功率，故可使P-SiN膜16， 17 形成不同之含氫量。而此即是由電漿狀態成為SiN之結 合狀態，在P-SiN膜16, 17中有所不同之故。 如此如只在P-SiN膜16形成1//D1膜厚之鈍化膜時，應 力太高，而配線對於電子遷移耐性或電晶體待性之變動 劣化，而變成可靠性不良，相反地如P-SiN膜17般將應 力減小，則耐濕性會劣化，然_積層不同待性之P - S i N 膜16, 17,整痼鈍化膜即可滿足多個必要待性。亦即藉 本實施例之積層特性不會使耐濕性劣化，而可提升配線 對電子遷移耐性及電晶體持性之變動的可篛性。又藉積 層2種不同待性之P-SiH膜，可使對熱之變動之變化變 少。 第3圖表示本發明之不同實施例之半導體装置的斷面 -1 3 - (請先間讀背而之注意事項孙艰寫本只) 本紙張尺度遑用中B Η家標準(CNS) Ή規怙（210X297公龙） 214599 Λ 6 It 6 五、發明説明（t>) I^ST圖。 第3圖所示之半導體裝置與第1圖（c)所示之半導體 之裝置相比，傺將鈍化膜置換成下層厚的氮化矽膜30與 上層薄的氮化矽膜31者，其他之構造則與第1圖（C)相 同。各膜3 0 , 3 1均係藉第2圖所示之電漿C V D裝置2 ϋ連缅 I 地形成，而其成膜條件乃設定各膜3 0 , 3 1具有以下的特 性。下層之Ρ - S i Ν膜3 0的含氫置為0 . 5 X 1 0 20〜5 X 1 0 21 atm/cm3，上層之P-SiN膜31具有下層之2倍以上的含氳 量，而最好上層之P - S i N膜3 1之含氫量為1 X 1 0 2〇〜3 X lOUatm/cm3。又更好的是下層之Ρ-Sifl膜30的含氫量 為 5X 10 20 〜5Xl〇2iatni/cm3 ，上層之 P-SiN 膜 31 具有 下層之2倍以上的含氫量，最好上層之P-SiN膜31之含 氫量為IX 1〇2ί〜3X 1〇22 atm/cm3。又更好的是下層之 P-SiN 膜 30 之含氫量為 7X 10 20 〜SxlOtatm/cni3 ,而 上層之P-SiN膜31具有下層之2倍以上的含氫量，最好上 層之P-SiN膜31之含氫量為2x l〇2i〜3x 10 22 atm/cm3 〇 本實施例之成膜條件則如下述之表3所示。 (請先閲讀背而之注意事項再项寫本灯) 裝· 訂 線· 經濟部屮央#準局β工消费合作社印製 一 1 4 _ 本紙张尺度边用中a Β家標毕(CNS) ΤΜ規怙（210X297公：«：) 314599 Λ 6 It 6 五、發明説明（G) 〔表3 〕
下靥膜30之 成膜條件 上層膜3 1之 成膜條件 溫 度 » 4 0 0 °C 4 0 0 °C 壓 力 5 T 〇 r r 5 T 〇 r r SiH 4 流量 150SCCM 150SCCM N 2 流量 3 0 0 0 S C CM 3 0 0 0 S C C Μ NH 3 流量 1 0 0 S C C Μ 50SCCM RF功率 約 3 0 0 W 約 5 0 0 W 之 層 下 示 所 3 表 述 上 如 上 之 ΊΧ 例 施 實 與 ο 3 膜 (請先閲讀背而之注意事項#项窍本R) 之 層 膜 經濟部屮央標準局β工消t合作杜印製 之之 層成 下形 之所 1 件 例條 施.該 實由 與而 則 同膜 BM N 木 .1 件-S 條 膜 成 之 之 層 上 而 膜 示 所 4 表 如 本紙尺度逍用中國S家標準(CNS) Ή規格(2】0Χ297公;¢) 膜 則 。性 同特 相及 件以 條厚 膜膜 成之 . 1 之 3 314599 Λ β I? β 五、發明説明（ί +) 〔表4 〕 P-S iN 膜 30 P - S i N 膜 3 1 膜 厚 0 . 7 μ. ίο 0.3 μ. m 壓縮應力 lx 10 9 dyne/cm 2 5 x 10 9 dyne/cn 2 含氫量 5 X ΙΟ20 a t πι / c hi 3 lx 1 0 22 atm/cm 3 (請先閲讀背而之注意事項再艰寫木頁) 經濟部屮央標準M工消"合作杜印奴 如上述表所示，被積層之各膜30，31之整匾的膜厚乃 成為l#m,而可確保不會因外部應力産生裂痕、針孔等 之機械強度。在本實施例中，P-SiN膜整體雖確保1#Π1 的膜厚，但具備有作為鈍化膜所要求之下述待性。 首先接於鋁配線1 5之下層之Ρ - S i Ν膜3 0 ,其内部壓縮 應力低至lxi〇9dyne/cio2,而不會使電子應力遷移之 待性劣化》下層之P-SiN膜30之含氫量雖然低至5X 1020 atm/cm 3 ，然上層之P-SiN膜31之含氫量乃高至ΙΧΙΟ^ atm/cm3 ,藉此得以確侏作為鈍化膜的良好耐濕性。在 上層之P-SiN膜31之成膜條件中，雖然傜一使内部壓縮 應力變高之條件，然而可將上層之膜厚薄膜化成0.3#ηι 來停止内部壓縮應力之增大。而若將具有IX 1G9 dyne/ cm2之低的内部壓縮應力之P-SiN膜30以l#m的厚度來 -1 6 - 裝· 訂_ 線- 本紙尺度边用中a Η家«準(CNS) V4規格（210x297公¢) 214599
五、發明説明（） 形成時.由於含氫悬變低，而無法實現耐濕性良好的鈍 化膜。如本實施例般，藉2靥的膜30, 31,可互相補傖 達成率相反之特性，而實現具有優越待性之鈍化膜。 在上述實施例中，雖偽就在同一反應室内將成膜條件 階段式地變更之方式加以說明.然徑將RF功率或Gas流 量連鑛地變化亦得到了同樣的效果。又即使藉個別的装 置分別形成P-SiN腆亦有效果。要藉値別的裝置來成膜 時，也可改變成膜條件之一之電極間距離。又反醮室内 壓力、溫度亦可容易地設定為不同的條件。 表5僳將CVD法之CENTER條件中之氡化矽腰之懕縮應 力與將壓力等之處理條件之一變化時之氮化矽膜壓縮應 力加以比較者。 (請先閲讀背面之注意事項再項寫本頁) .裝. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公董） 9 d 5 ά Λ-;*.ηι
A B 明 説 明發 '五 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 婆 Ν-ί-ls -α. m m CO 5： 之 oa b3 S CL1 ΙΛ LTD If5 O 0► «〇 CS Ο ιΛ . «3 C3 -«T Ο IX) ΙΛ 寸 CO ” r*H ΙΛ c〇 -*r in 〇o CQ CV» to L〇 <Ξ> <^ 〇 O LO . c^a ·~^τ o LO CO -«· r-H LO C〇 03 OO T—< m m CNJ t—H 〇 cz> oo «—t to 〇 CO C5 O 〇 LO , 03 CD C3 -iT CD ΙΓ3 ΙΛ 'tf· C〇 OO i 1 CO oo CD s s g lT> t—4 O CD C3 C? <=> LO . co 〇 -rr o uo ΙΛ CQ -S' ΙΛ r-» oo "«i· LT3 OO CO c— V—< 3 o CD f-H Wrt C» Ο O <C5 C? ΙΛ . co cd -^r c? u〇 to ΤΓ CO C<3 *-H Γ- οο ς£5 oo IX? c— *—< 豳 m ^3* CO <zr> CS» c—· ·—< «λ «=> o* o o -o ir> . CNi CO C? C*- <=> U-D to -«r co -rr —4 to !0 oo cn cn c=> lO £=3 ~tSi CO 1 o r—I «Ο 〇» CS> 〇 C? 〇 CO . c*j &〇 〇 ir» ΙΛ CQ i—< LT3 CO *·<· LO oo CO «' i CO 〇 't—4 * t in ο ο ο ο o in . CD C? —4 C3 U〇 to ~^· c〇 irs cn v t Cn nx> CD <—· c*a 雔 ffl 运 趙 ASS φΟΓ 1.0 Ο Ο O . Ο Ο* ΙΛ * β>ί M3 vrt O U7> io *r»· co *^r ^-h lo vH -59* CD oo C— r*4 US DL) 卜 8 g ΙΛ Ο Ο Ο Ο O i〇 . CNJ ςσ o ^ c? ιλ lf3 ^»· CO t L〇 OO •^3* UO oo CO C^- 若 <Z> uo CO cr> 〇 o G3 to . <Ni to trj *^r 〇 i〇 to -«r co c〇 —π to CO CT> «—« OO Μ 朗 猢 S c? cr> OO «Λ Ο O CD <0 O· to . <>3 <7? O ，T O LO m co -^r —* \λ >1 Oi 勾 oo oo uo OeA Ce3 (ΧΛ 〇 <=> <x> crj UO 〇 〇 <=>«=> C3 u^> , 0«3 «L〇 «Ο 寸 〇 LO io 々 c。 呀 叫 ιτϊ oo CQ CO CO c— Ut 军 cS (3U oa •^r o C? C— -tt· Irt Ο 〇 O 〇 〇 LT5 . c^· O -^r O i〇 «Λ ^»· e»* -«· »-H LT» f-t c— CO aa oa Cxi cr> 03 '•r UD C5 CP O O C5 LO . CSI t£> O -<»· 〇 ITD W> ^ CO — to oo -sr u~> CO CO c— s <z> t- CO lO 〇 o o o o to . ¢^- ^ o ^ o u-ϊ CO C〇 »—l UO o- <T^) LO 〇〇 CO <=> -R cva wr> to tr> o c? ο o c? irp . cva co o c? lo SO -«J· co uo »—H <=> cn » · oo oo *-H C3 US U9 to LO ιΛ C3 O C3 C> tr? c^a <〇 o -tr 〇 to LO CO t-H Cf5 , 〇〇 *«r in c〇 CO c— *» < — ΙΛ Ο Ο Ο Ο Ο ιΛ . SO <=> *^» C5 U〇 CT3 -5J* »-H t〇 1—H o c— ΦΟ 00 T_M 01 e— <—1 X9 V-* 〇} a« ^ » Ο Σ5* β*·^ ·Η CJ* 〇 LJ t- a co co co 〇 2： 3K 埂 m V -ΈΓ 朗 _ _ O te3 K 堪 co 包二 S； S ~ Π： •邊' S S汔⑺i -C CO o -c i »—i CU i $ 許 .»/) wtt e«J ε 〇 =» \ o c *F? ^ >* ^ X -C3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 214593
A6 B6 五、發明説明（） 由此表5可知，把①提离壓力，②降低RF功率，③提 高基板溫度，④擴大霣棰間距，©增加SifU流量，©增 加N2流*,〇>減少NH3流量等t項條件中之任一加以變 更，可使壓縮應力降低。 將各處理變數變化時之壓縮醮力有時以極大值變化， 也有時依變化之變數之設定範圔而呈相反的相藺。 一般而言，如氡化矽膜之壓縮應力大時，有含氫量亦 多之傾向。氮化矽膜中之H-H結合之比率愈多，此含氫 量亦愈高。將紅外線照射於氡化矽膜，以初次傳里葉變 換求取被N-H結合吸收之波長之紅外線透射量，即可测 定上述N-H結合之比率。例如，變化表5中之RF功率時 之壓縮應力與對醮於其腰中之N-H結合之比率的測定值 之藺係係如表6所示。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨裝. 經濟部中央標準局员工消費合作社印*1衣 表 6 RF功率（w) 370 420 470 醮力 X 1 8 9 dyn/cm2 0.28 1.73 4.17 N-H比率（測定值） 0.0187 0.0272 0.0377 17b .線· 本紙張尺度迺用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公货）
由上述可知，變更處理條件，可使m化矽膜之壓縮應 力改變*且含氫μ也會改變。 又成膜條件與物性之相藺性，由於有因裝置而顯著差 異的傾向，在實施例中，藉變更RP功率以及氣《流量比 可控制膜之應力與含氫量，但藉使其他之成膜條件，例 如反應室内壓力、霄極間距離、溫度等加以最適化，除 了應力及含氳Λ以外，亦可改變絕鐮性等之恃性。再者 亦可更換氣釅種類以改變成膜條件。而為了減低P-SiN 膜之含氫量，也可以使用SifU -N2 -H2糸之反應氣體 以取代SilU 之氣醱。 有闋P-SiN的腰厚，雖會因配線的空間或所要求應力 的值、耐添性等而有所不同，然可藉菝擇其他的成膜條 件改變其膜厚比或整龌的膜厚，而得以最適化。但是為 了要一邊維持下靥之P-SiN膜16之高的含簠量，而邊壓 抑内部K縮應力，最好將其膜厚設成上層之P - S i N膜之 1/2以下。相反地若是要抑制下層之P-SiN膜30的内部暖 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -17c- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 214599 Λ 6 It 6 五、發明説明（丨fe) 力 P 應之 縮層 之 層 上 高 提 且 膜 膜之 1N層 S . - 上 5 - 成 設 厚 膜 量 氫 含 的 下 將 好 最 膜 的 厚 膜 之 上 以 時 膜 護 保 之 等 之 力 應 和 键 以 用 時 PS製 成模 形為 欲作 後可 線將 配在 成， 形時 在造 又構 線 配 層 多 或 胺 醯 亞 聚
明 發 本 用 應 可 亦 時 上 膜 化 D 鈍果 在，效 成之 形明 脂發 樹 C 氮而 的件 上條 以膜 層成 2 之 之中 性 D 特CV 膜漿 越電 優更 有變 具藉 用且 使 ， 乃膜 ，化 明鈍 發為 本作 據膜 根*矽 化 移 遷 力 應 子 及 以 性 濕 耐 現 實 而 。 ，置 性裝 持體 同導 不半 示之 顯異 膜優 各性 使耐 明 説 單 簡 之 面 圖 (A概係圖偽面 圖的圖面圖斷 1 程 2 斷 3 略 第工第的第槪 造置的 斟 Λ9 之 置 裝 體 導 半 之 用 適 所 明 發 1 本 第 表。成 僳圖形 C)面以 {斷用 )~略表 漿 電 之 膜 化 鈍 之 \)/ C /V 圖 装 置 装 撞 »β_Β 導 半 之 例 施 實 他 其 之 用 過 所 明 發 本 〇 表圖 (請先閱讀背而之注意事項再堝寫木頁) 裝· 訂 線. 經濟部屮央標準局Μ工消炸合作社印製 域 板領 基1) 體el f w 導 { 半并 膜or 緣(C 絶孔 間觸 層接 本紙張尺度逍用中國8家榣準(0阳）肀4規怙（210父2!)7公:«：) 五、發明説明〇7) 膜膜 矽矽 ^Λ 氮m 線之之 配層層 培下上 Λ β Β 6 (請先閱讀背而之注意市項#碣寫木頁) 裝_ 線· 經濟部4-央標準灼员工消许合作社印製 本紙張尺度边用中國B家楳準(CNS) T4規格（2】0x297公;it)

Claims (1)

  1. AT B7 C7 DT 經濟部中夬標準局員工消費合作杜印製 六、申請專利範園 第80 1 08 04 3號「具有鈍化多層膜之半導藷装置及其製法」 專利案 (8 1年6月修正） 1.—種具有鈍化多屬膜之半導醱装置，其持微為： 上述鈍化膜俱由變更電漿CVD法之成摸條件所形成之 内部壓缩應力不同之多數《之氦化矽膜之積層所構成， 下層之m化矽膜之内部s達悪力比上層之氡化矽膜之内 部壓縮力大，且下層之氡化膜之厚度之形成比上層之 m化矽膜之厚度為薄。 Z如申諳專利範圃第1項之半導s裝置，其中，下層之氮 化矽膜之内部釅縮應力為3χ103 ~1χ101α dyne/cm2 - 上®之m化矽膜具有下«之氦化矽膜之以下的内部壓 縮應力。 3.如申謓專利範圍第2項之半導Μ装置，其中，下層之m 化矽膜之厚度形成為上層之氡化矽膜之厚度之4以下。 4 -種具有鈍化多ϋ膜之半導證装置，其特戲為： 上述鈍化多層膜偽由變更電漿CVD法之成膜條件所形 成之氫含董不同之多數層之氦化矽化膜之積層所構成， 下層之氡化矽膜之氩含量比上層之氡化矽膜之含氣量小 ，且下JS之氡化膜之厚度衫成比上層之氡化矽膜之厚度 為厚。 5.如申請專利範圍第4項之半導蘐裝置，其中，下屬之氡 化矽膜之氫含量為0.5χ132() -5x10 2i atom/cn3 ，上 (請先閲讀背面之注意事項再邋窍本W κ. -訂· •線. 木紙張尺度W W :SH+MCNS) Ή规格(210x297公犮） 經濟部中央標哗局員工消費合作杜印製 AT B7 CT DT_ 六、申鲭專利苑S 層之氡化矽膜具有下《之fi化矽膜之2倍以上之念fi量 〇 6. 如申諳專利範®第5項2半導趙装置，其中，下®氡化 矽膜之厚度形成為上層m化矽膜之厚度之2倍以上。 7. —種具有鈍化多層膜之半導體裝置之裂造方法，其特戲 為： 在電漿CVD法，5*室内壓力，溫度，形成氣髏種類， 形成氣體流董比，RF功$，罨極間距雞之任何一種以上 之成膜搽件予以變更形弍多屬之氡化矽膜，下層之m化 矽膜之内部壓缩應力ϋ上層之氡化矽膜之内部壓编應力 大，&下層之氕化矽累2：厚度形成比上層之氛化矽膜之 厚度為薄之包念上述鈍化多®膜之成膜工程。 3.如申請專利範圍苐7項之半導體装置之製造方法，其中 ，在同一霄漿CVD装置内将上述成膜條件階段性的變更 ，形成内部壓缩應力不同之多層之m化矽膜。 9.如申請專利範圍第7項之半導S装置之製造方法，其中 ，在同一霄漿CVD裝置内将上述成膜條件連缠性的變更， 形成内部壓缩應力不同；2多層之氦化矽膜。 10 —種具有鈍化多層縝之半導饉装置之製造方法，其特歡 為： 在霣漿CVD法，反慝室内S力，溫度，形成氣體種類 ，形成氣涯流S比，RF功率，電極間距離之任何一種以 上之成膜條件予以變更形成多層之m化矽膜，下層之氮 -2- 214599 {锜先閱讀背面之注意事項再填"本百 .訂‘ -綠- 木紙張尺度適川、丨，w w iM规格 AT 214599 B1 Cl __D7_ 六、申功專利苑® 化矽膜之含氳董比上層之氡化矽膜之含氫貴少，且下層 之氡化矽瞋之厚度形成比上層之氡化矽膜之厚度為厚之 包含上述鈍化多層膜之成膜工程。 11如申謓專利範圍第10項之半導番装置之製造方法，其中 *在同一電漿（：70装置内将上述成膜條件之最少一種階 段性的變更以形成含氫量不問之多層氡化矽膜。 12如申諳專利範圍第10項之半導g装置之製造方法，其中 ，在同一S漿CVD装置内將上述成膜條件之最少一種連 缠性的變更以形成含氳s不同之多層m化矽膜。 {汸先«!讀背面之注意事項再填窍本百 •訂· 枝濟部中央標芊局員工消費合作社印51 ..本紙張尺度適川屮W W家^iMCNS) '(M规格(210x29?公兌）
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