JPH0437049A - 半導体装置 - Google Patents

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。

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する。本発明は耐湿性か要請さ
れるパワートランジスタに有効である。

［従来の技術］ 半導体装置として、半導体基板と、半導体基板に形成さ
れたシリコン酸化膜からなる絶縁膜と、絶縁膜に隣設す
るとともにリンがドープされたＮ形領域層と、絶縁膜に
積層され絶縁膜を開孔するコンタクトホールを介してＮ
形領域層に接触するアルミ配線層と、アルミ配線層に積
層された保護膜とを具備するものが知られている。

ここて、リンをドープしてへ形領域層を形成するに必た
り、シリコン酸化膜からなる絶縁膜にもリンが侵入する
。従って半導体装置の使用につれてこの絶縁膜に含まれ
ているリンがアルミ配線層に侵入してアルミ配線中のリ
ン濃度が高くなり、吸湿に伴ないアルミ配線層を腐蝕さ
せ、リーク電流が増したりするなどの悪影響を与えるこ
とがある。

例えば、サイエンスフォーラム社発行　超ＬＳ■プロセ
スデータハンドブックの第３７０〜３７１頁では次のよ
うに記載されている。即ち、リンが侵入しているシリコ
ン酸化膜（ＰＳＧ）からなる絶縁膜は吸水性、吸湿性を
もつため、吸水、吸湿に伴ないリンの水和物が生成され
、以下の（１）式の反応によりＮａ＋イオンが遊離する
。

３　（Ｓ　ｉ　−０−Ｎａ）　＋１−１３　ＰＯ４−３
（Ｓｉ−ＯＨ＞＋Ｎａ５ＰＯ＋−（１）これにより電極
付近の電解質が酸性となるため過剰の水素が発生し、腐
蝕生成物としてＡＮ　Ａ（ＯＨ）が生成する。ここで、
アルミ配線層を形成するＡｆＪよりもＡＭ　３　　（Ｏ
Ｈ）は体積が３倍程度大きいため、アルミ配線層でクラ
ックが発生する要因となり、クラックが発生するとアル
ミ配線層の腐食が増々促進される。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記した実情に鑑み開発されたものであり、そ
の目的は、絶縁膜に含まれているリンがアルミ配線層に
侵入することを抑制してアルミ配線層中のリン濃度を抑
え、耐湿性のある半導体装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の半導体装置は、半導体基板と、半導体基板に形
成されたリンを含むシリコン酸化膜からなる絶縁膜と、
絶縁膜に隣設するリンがドープされたＮ形領域層と、絶
縁膜に積層され絶縁膜を開孔するコンタクトホールを介
してＮ形領域層に接触するアルミ配線層と、アルミ配線
層に積層された保護膜とを具備し、アルミ配線層と絶縁
膜との間にはシリコン窒化膜が積層され、絶縁膜に含ま
れているリンがアルミ配線層に侵入することをシリコン
窒化膜で抑えるようにしたことを特徴とするものである
。

ここで、アルミ配線層と絶縁膜との間に介在するシリコ
ン窒化膜の厚みが博すざると、絶縁膜に含まれているリ
ンの侵入を抑え切れなかったり、シリコン窒化膜にホー
ルが発生したりする。またシリコン窒化膜の厚みが厚す
ぎると、シリコン基板、絶縁膜との間における熱膨脹率
の違いによりシリコン窒化膜にクラックが発生したりす
る。そこてシリコン窒化膜の厚みは１５００〜５０００
オングストロ一ム程度、殊に２０００オングストローム
とすることができる。

後述の実施例で示したように、リンの侵入を抑えるシリ
コン窒化膜は、コンタクトホールの周囲を覆いコンタク
トホールの深さ方向にそうホール被覆膜部を備えた構成
とすることができる。なおシリコン窒化膜はプラズマＣ
ＶＤで形成できる。

［作用］ アルミ配線層と絶縁膜との間にはシリコン窒化膜が積層
されているので、シリコン酸化膜からなる絶縁膜に含ま
れているリンがアルミ配線層に侵入することは抑制され
る。殊にコンタクトホールの周囲を覆うホール被覆膜部
が形成されている場合には、リンがアルミ配線層のコン
タクトホール部分に侵入することは効果的に抑制される
。

［実施例］ 以下本発明の半導体装置の実施例を説明する。

まず説明の便宜上、本実施例の半導体装置を製造する手
順を説明する。

第１図において１はエピタキシャルウェハで、高濃度の
ボロンを含んだシリコン基板２の表面上にエピタキシャ
ル層３が形成されている。更に、第２図に示すようにか
かるシリコン基板２の表面を従来と同様に熱酸化法によ
り酸化し、シリコン酸化膜４を形成する。

次にシリコン酸化膜４の一部を部分的に除去した後、除
去した部分のエピタキシャル層３に従来と同様に不純物
としてのリンをドープし、これにより、Ｎ形領域層であ
るベース拡散層５を形成する。このときシリコン酸化膜
４にもリンが不可避的にドープされる。その後シリコン
酸化膜をさらに成長させ、シリコン酸化膜でベース拡散
層５を覆う。

次にシリコン酸化膜４の所要部位を部分的に除去し、不
純物としてのポロンを従来と同様にドープすることによ
り、第４図に示すようにＰ形領域層であるエミッタ拡散
層６を形成する。次にシリコン酸化膜４の所要部位を部
分的に除去し、第５図に示すように不純物としてのリン
をドープしべ−スコンタクト層７を形成する。ベースコ
ンタクト層７はベース拡散層５における不純物濃度が低
いことに起因するアルミ配線層１３とのオーミック接触
不良を回避する。

次に、プラズマＣＶＤを実施する。即ち、シリコン基板
２を装入した反応炉にＡｒガスを入れ真空ポンプで引い
て低圧とし、高周波をかけて放電させるとともに反応ガ
スを反応炉に導入し、プラズマＣＶＤにより第６図に示
すようにシリコン酸化膜４の上面にシリコン窒化膜８を
積層する。シリコン窒化膜８の平均厚みは２０００オン
グストロームである。プラズマＣＶＤを実施するにあた
り、温度３００℃で１５分間ベータした。プラズマＣＶ
Ｄにおける反応ガスはＳｉＨ＋、ＮＨ３、Ｎ２ガスを混
合したものを用いた。なおガス圧は２００ｍｍＴｏｒｒ
、流量はＳ　ｉ　Ｈ４ガスが２０Ｑｓｃｃｍ、ＮＨ３ガ
スが３ＱＳＣＣｍ、Ｎ２ガスが８７０ｓｅｃｍであり、
処理温度は７５０〜１１５０℃程度である。

次にウェットエツチングを実施する。即ち、シリコン窒
化膜８の上に感光性樹脂を塗布し、その後、プレベータ
、ホトマスク合せ、紫外線露光、フッ酸溶液よるエツチ
ング（温度２３℃　１６分間）、感光性樹脂の剥離を順
に実施し、これによりシリコン窒化膜８、シリコン酸化
膜４の所要部位を部分的に除去して開孔させ、第７図に
示すようにコンタクトホール９を形成する。なお場合に
よってはウェットエツチングに代えてドライエツチング
を実施してもよい。

次に再びプラズマＣＶＤを行い、第８図に示すようにコ
ンタクトホール９の底面や、コンタクトホール９の回り
にシリコン窒化膜１０を形成する。

その後、反応性スパッタエツチングによりアルゴンイオ
ン（Ａｒ）を加速させ、シリコン窒化膜１０のコンタク
トホール９の底面に位置する部分１０ａにアルゴンイオ
ンを衝突させ、これにより部分１０ａを選択除去し、ベ
ースコンタクト層７、エミッタ拡散層６を部分的に露出
させる。ここで反応性スパッタエツチングはアルゴンイ
オンを衝突させるエツチング処理のため、横方向よりも
縦方向をエッチしやすく異方エッチ性に冨む。よってコ
ンタクトホール９の底面に位置する部分１０ａが選択的
にエツチングされるものの、コンタクトホール９の周り
に位置するホール被覆膜部１０ｂは残り易い。

次にアルミニウムをスパッタリングし、第９図に示すよ
うにアルミ配線層１３をシリコン窒化膜８に積層する。

アルミ配線層１３の厚みは３００００〜４００００オン
グストロームである。次に第１０図に示すように表面保
護膜としてのシリコン窒化膜］４をアルミ配線層１３に
１５００〜５０００オングストロ一ム程度積層する。次
に第１１図に示すようにシリコン基板２の裏面に金属と
してのクロム５００オングストローム、ニッケル４００
０オングストローム、銀１６０００オングストロームを
真空蒸着し、これにより裏面＠極層１５を積層する。な
お本実施例では洗浄処理等の付随的処理は従来と同様な
手順で行なう。

上記のようにして製造された半導体装置は第１１図に示
されている。第１１図に示すようにこの半導体装置は、
シリコン基板２と、シリコン基板２に形成されたシリコ
ン酸化膜からなる絶縁膜４Ａと、絶縁膜４Ａに隣設する
と共にリンがドープされたＮ形領域層であるエミッタ拡
散層６と、絶縁膜４Ａに積層されたアルミ配線層１３と
、アルミ配線層１３に積層されたシリコン窒化膜１４を
具備している。そしてアルミ配線層］３と絶縁膜４Ａと
の間にはシリコン窒化膜８が積層されている。前述した
ようにベース拡散層５を形成するあたりシリコン酸化膜
からなる絶縁膜４Ａにはリンが不可避的にドープされて
いるものである。アルミ配線層１３は絶縁膜４Ａを開孔
するコンタクトボール９を介してエミッタ拡散層６、ベ
ースコンタクト層７に接触する。またアルミ配線層１３
はエミッタパッド１３ａ、ベースパッド１３ｂをもつ。

ここで前述したように、シリコン窒化膜８は、コンタク
トホール９の周囲を覆うホール被覆膜部１０ｂを具備す
る。

以上説明したように本実施例ではアルミ配線層１３と絶
縁膜４Ａとの間にはシリコン窒化膜８が積層されている
ので、シリコン窒化膜８がリンに対する遮壁となり、シ
リコン酸化膜からなる絶縁膜４Ａに含まれているリンが
アルミ配線層１３に侵入することは抑制される。

更に本実施例ではコンタクトホール９の周囲を覆うシリ
コン窒化膜からなるホール被覆膜部１０ｂが形成されて
いるので、アルミ配線層１３のコンタクトホール９部分
に絶縁膜４Ａ中のリンが侵入することは効果的に抑制さ
れる。そのため、絶縁膜４中のリンがアルミ配線層１３
に侵入することは一層効果的に抑制される。従って本実
施例ではリンの水和物の生成、水和物の生成に起因する
アルミ配線層１３の腐蝕を効果的に抑えることができ、
耐湿性のある半導体装置を提供できる。

また製造途中において空気中の水分がシリコン酸化膜４
に吸着するおそれが少くなからずある。

この点本実施例では、コンタクホール９を形成する前に
プラズマＣＶＤによりシリコン窒化膜８を積層するため
、このときプラズマＣＶＤにより水分を蒸発して除去す
ることも期待でき、かかる意味においてもリンの水和物
の生成を抑えることができ、耐湿性のおる半導体装置を
提供できる。

ところで本実施例の半導体装置の耐湿性を確認するため
にプレッシャークツカー（圧力釜）試験を行った。この
試験は１２１℃、２気圧、湿度９８％で行なった。プレ
ッシャークツカー時間が１６８時間のとき不良品が初め
て検出され、具体的にはサンプル２１０個中、不良品は
１個であった。

一方、従来装置についても同様にプレッシャークツカー
試験を行ったところ、プレッシャークツカー時間が９６
時間のときサンプル１０個中、不良品は１個検出され、
プレッシャークツカー時間が１２０時間のときサンプル
１０個中、不良品は１個検出され、プレッシャークツカ
ー時間が１４４時間のときサンプル１０個中、不良品は
４個検出され、プレッシャークツカー時間が１６８時間
のときサンプル１０個中、不良品は７個検出された。

［発明の効果］ 本発明によれば、絶縁膜に含まれているリンがアルミ配
線層に侵入することを抑制し得、耐湿性のある半導体装
置を提供できる。また、レーザトリミングを利用したと
き、窒化膜とアルミニウムの融点の差によってアルミニ
ウムのみをトリミングすることができる。このため、半
導体装置の集積化を図る場合、回路内の抵抗を形成する
とき、アルミ配線をトリミング部分を変更するのみて、
多種多様な半導体装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１１図は本発明の実施例を示し、半導体装置
を製造する各工程を模式的に示す断面図である。 図中、２はシリコン基板、４Ａは絶縁膜、５はベース拡
散層（Ｎ形領域層）、８はシリコン窒化膜、１３はアル
ミ配線層を示す。 特許出願人　アイシン精機株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板と、該半導体基板に形成されたリンを
   含むシリコン酸化膜からなる絶縁膜と、該絶縁膜に隣設
   するリンがドープされたＮ形領域層と、該絶縁膜に積層
   され該絶縁膜を開孔するコンタクトホールを介して該Ｎ
   形領域層に接触するアルミ配線層と、該アルミ配線層に
   積層された保護膜とを具備し、該アルミ配線層と該絶縁
   膜との間にはシリコン窒化膜が積層され、該絶縁膜に含
   まれているリンが該アルミ配線層に侵入することを該シ
   リコン窒化膜で抑えるようにしたことを特徴とする半導
   体装置。
2. （２）該シリコン窒化膜は、該コンタクトホールの周囲
   を覆い該コンタクトホールの深さ方向にそうホール被覆
   膜部を備えている第１請求項記載の半導体装置。