JPH1197436A - 半導体集積回路のパッシベーション層形成方法 - Google Patents

半導体集積回路のパッシベーション層形成方法

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JPH1197436A
JPH1197436A JP10130369A JP13036998A JPH1197436A JP H1197436 A JPH1197436 A JP H1197436A JP 10130369 A JP10130369 A JP 10130369A JP 13036998 A JP13036998 A JP 13036998A JP H1197436 A JPH1197436 A JP H1197436A
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JP
Japan
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passivation layer
forming
integrated circuit
semiconductor integrated
baking
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Application number
JP10130369A
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English (en)
Inventor
Kousai Shin
▲こう▼ 縡 愼
Shigen Sai
志 鉉 崔
Heikin Ko
秉 槿 黄
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.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W74/00Encapsulations, e.g. protective coatings
    • H10W74/10Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their shape or disposition
    • H10W74/131Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their shape or disposition the semiconductor body being only partially enclosed
    • H10W74/137Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their shape or disposition the semiconductor body being only partially enclosed the encapsulations being directly on the semiconductor body

Landscapes

  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低誘電物質であるHSQをパッシベーション
層に使用してクラックの発生を抑制し、乾式蝕刻時パタ
ーン変形を抑制して、優秀な平坦度を持つ半導体集積回
路のパッシベーション層形成方法を提供する。 【解決手段】 炭素成分を含まないし、高温で流動性に
よりそれ自体で平坦化特性があるHSQを利用しパッシ
ベーション層を外部不純物浸透を防止する役割をする窒
化膜またはオキシナイトライド膜で構成された最終保護
膜の下に形成する。これにより、段差塗布性を改善でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路の製
造方法に係り、さらに詳細には半導体集積回路の金属配
線上に最終保護膜の役割をするパッシベーション層の形
成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】パッシベーション層は半導体集積回路の
金属配線上に形成する最終保護膜で、パッケージング工
程で発生するチップ表面のスクラッチや異物汚染を防止
する役割をする。このようなパッシベーション層は、半
導体集積回路を外部湿気のような環境的要因から集積回
路を保護する手段になる。一般的に、パッシベーション
層は各種酸化膜と窒化膜の組合で形成する。
【0003】しかし、最近半導体集積回路が高集積化さ
れるによって、金属配線パターン間のピッチが益々小さ
くなる趨勢である。この時、金属配線パターン間で発生
する寄生キャパシタンスCは、
【0004】
【外1】
【0005】である。すなわち、寄生キャパシタンスは
金属配線パターン間の間隔dに反比例し、金属配線パタ
ーン間を充填する絶縁膜、すなわちパッシベーション層
の誘電率に比例する。したがって、金属配線パターン間
の間隔が狭くなる場合には相対的に寄生キャパシタンス
が大きくなる。また寄生キャパシタンスが大きくなる問
題を最小化するためには、パッシベーション層を低誘電
物質層で形成することが半導体集積回路の製造において
重要な課題である。
【0006】低誘電物質としてSOG(Spin On Glas
s)またはテフロンを使用してパッシベーション層を形
成することによって、寄生キャパシタンスを減らす先行
技術が米国特許第5,438,022号(Title : Meth
od for using low dielectricconstant material in In
tegrate Circuit fabrication,Date:Aug.1.1995)に開
示されている。
【0007】しかし、SOGをパッシベーション層に使
用した場合には、パッシベーション膜質内に炭素成分が
含まれるので、温度が600℃に至ればパッシベーショ
ン層でクラックが発生する問題点がある。このようなパ
ッシベーション層表面に形成されたクラックは外部湿気
を効果的に遮断できない。したがって、この部分を通じ
て漏れ電流が発生することによって、半導体素子の寿命
を短縮し信頼性を落とす原因になる。
【0008】次に、テフロンをパッシベーション層とし
て利用した場合にも、テフロン膜質内に炭素成分が含ま
れることによって、400℃以下の低い温度範囲でクラ
ックが発生する問題点がある。また、後続する蝕刻工
程、例えばボンドパッドを限定(define)するための乾
式蝕刻において膜質が容易に侵害を受ける問題点があ
る。さらに、乾式蝕刻に使われたフォトレジストを取り
除くためのアシング工程(ashing process)で、テフロ
ン膜質内の炭素とアシング工程で使われる酸素プラズマ
内の酸素とが結合してパターン変形を誘発する問題点が
ある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明がなそうとする
技術的課題は、クラック発生を抑制し、乾式蝕刻工程で
パターン変形を抑制して、積層時に平坦度が改善された
特性を持つ流動性酸化膜の一種であるHSQ(Hydrogen
Silses Quioxane)をパッシベーション層に使用して寄
生キャパシタンスを減らすことができる半導体集積回路
のパッシベーション層形成方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記技術的課題を達成す
るために本発明は、金属配線パターンが形成された半導
体基板に流動性酸化膜であるHSQを使用して第1パッ
シベーション層を形成し、さらに、前記第1パッシベー
ション層上に外部不純物浸透防止用の第2パッシベーシ
ョン層を形成することを含むことを特徴とする半導体集
積回路のパッシベーション層形成方法を提供する。
【0011】本発明の望ましい実施例によれば、前記半
導体基板に形成された金属配線パターンは最上部金属配
線パターンであり、前記第1パッシベーション層の厚さ
は1,000〜10,000Åの範囲が好ましく、前記
第2パッシベーション層は窒化膜(SiN)またはオキ
シナイトライド膜(SiON)を使用して形成すること
が適する。
【0012】また、前記第1パッシベーション層を形成
した後、ソフトベイキング段階を追加することが適す
る。前記ソフトベイキングは前記第1パッシベーション
層が形成された半導体集積回路を80〜120℃の温度
で1〜3分間ベイキングして、前記結果物を150〜2
50℃の温度で1〜3分間ベイキングし、引続き250
〜400℃の温度で1〜3分間ベイキングする工程を含
む。
【0013】望ましくは、前記ソフトベイキングが終わ
った後、400±100℃の温度範囲で30〜120分
間キュアリングする段階を追加することが適する。
【0014】また、前記第1パッシベーション層を形成
する段階前に、PECVD(PlasamEnhanced Chemical
Vapor Deposition、薄膜蒸着法)酸化膜、リンがドーピ
ングされたシリコン酸化膜であるPSG(Phospho Sili
ca Glass)膜及びAPCVD(Atmospheric Pressure C
hemical Vapor Deposition、薄膜蒸着法)酸化膜中から
選択された一つを使用してパッシベーション層を形成す
る段階をさらに具備することが望ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。
【0016】本明細書で述べるソフトベイキングまたは
キュアリングは最も広い意味で使われており、特定温度
と時間のみを限定する意味ではない。本発明の望ましい
実施例においては例示的に特定温度と時間を限定たが、
これは温度と時間の関係を考慮して変形しても関係な
い。したがって、下の望ましい実施例に記載した内容は
例示であり限定する意味ではない。
【0017】なお、各図面において同一符号は同一部
材、部分を示す。
【0018】実施例1 図1及び図2は本発明の実施例1による半導体集積回路
のパッシベーション層形成方法を説明するために示した
断面図である。
【0019】図1を参照すれば、最上部にある金属配線
パターン102が形成された半導体基板100に、流動
性酸化膜系統のHSQを1,000〜10,000Åの
厚さで積層して第1パッシベーション層104を形成す
る。半導体集積回路のパッシベーション層において、寄
生キャパシタンスは金属配線パターン102間の間隔に
反比例し、パッシベーション層を形成する絶縁膜の誘電
率に比例する。したがって、寄生キャパシタンスを減少
させるために、低誘電率を持つ絶縁膜を使用することが
重要である。本発明では、誘電率が3程度の低誘電特性
を持つHSQを使用してパッシベーション層を形成する
ことによって金属配線パターン102間に発生する寄生
キャパシタンスを減らす。また、HSQは炭素成分を持
たない膜質であるゆえに、クラックの発生が700℃以
上で生じる。したがって、600℃や400℃以上の温
度でクラックを生成する従来のSOGやテフロンに比べ
て、クラックの発生を抑制できる。このようなクラック
欠陥が発生する問題を減らすことは、半導体素子の信頼
度や寿命でも有利な長所がある。
【0020】図2を参照すれば、前記HSQを使用した
第1パッシベーション層104が形成された結果物に、
窒化膜(SiN)またはオキシナイトライド膜(SiO
N)を使用して第2パッシベーション層106を形成す
る。このような第2パッシベーション層106は外部不
純物浸透防止役割を有しており、PECVD方式で形成
できる。ここで、前記第2パッシベーション層106を
形成する前に、液体状態のHSQで構成された第1パッ
シベーション層104を固化させるソフトベイキングと
キュアリング段階をさらに施すことが適する。前記ソフ
トベイキングは第1パッシベーション層104が形成さ
れた半導体集積回路を80〜120℃の温度で1〜3分
間1次ベイキングし、前記結果物(1次ベイキングが行
われたもの)を150〜250℃の温度で1〜3分間2
次ベイキングした後、最後に前記結果物(2次ベイキン
グが行われたもの)を250〜400℃の温度で1〜3
分間ベイキングする工程を含む。また、前記キュアリン
グはホットプレートオーブンで400±100℃の温度
範囲で30〜120分間キュアリングを施すことが適す
る。この時、HSQで構成された第1パッシベーション
層104は一定温度に至れば流動性を持ってそれ自体で
(of itself)平坦化される特性があるために、既存の
SOGと比較して、さらに優秀な第1パッシベーション
層104の平坦度を得ることができる。このような第1
パッシベーション層の平坦化は段差塗布性を向上させ
て、ピンホールやクラックのように半導体集積回路の信
頼性を阻害したり、寿命を短縮させる欠陥を防止できる
手段になる。
【0021】実施例2 図3ないし図5は本発明の実施例2にともなう半導体集
積回路のパッシベーション層形成方法を説明するために
示した断面図である。
【0022】ここで、本発明による実施例2は酸化膜系
列でなる第1パッシベーション層を1次積層した後、本
発明にともなう流動性酸化膜の一種であるHSQ層を形
成する方法である。その他、残りの工程は実施例1で説
明した部分と重複するため、重複部分は説明を省略す
る。
【0023】図3を参照すれば、最上部の金属配線パタ
ーン202が形成された半導体基板200に第1パッシ
ベーション層204を積層する。このような第1パッシ
ベーション層は、PECVD酸化膜、PSG及びAPC
VD酸化膜中から選択された一つを使用して形成するこ
とが適する。
【0024】図4を参照すれば、前記第1パッシベーシ
ョン層204が積層された半導体基板に、流動性酸化膜
の一種であるHSQを利用して第2パッシベーション層
206を1,000〜10,000Åの厚さで形成す
る。続いて、前記第2パッシベーション層206が形成
された半導体集積回路を80〜120℃の温度で1〜3
分間1次ベイキングし、前記結果物を150〜250℃
の温度で1〜3分間2次ベイキングした後、最後に前記
結果物を250〜400℃の温度で1〜3分間ベイキン
グする順序でソフトベイキングを進行する。最後に、前
記ソフトベイキングが進行された結果物をホットプレー
トオーブンで400±100℃の温度範囲で30〜12
0分間キュアリングする。この時、HSQで形成した第
2パッシベーション層206は、一定温度に至れば流動
性を持つゆえにそれ自体で平坦化がなされる。
【0025】図5を参照すれば、前記キュアリングが進
行した第2パッシベーション層206上に、外部の不純
物浸透を防止する役割をする第3パッシベーション層2
08が形成される。このような第3パッシベーション層
208は、窒化膜(SiN)またはオキシナイトライド
(SiON)膜で形成する。
【0026】実験例 図6は本発明によるHSQをパッシベーション層に適用
した時の寄生キャパシタンス値を説明するために示した
グラフである。
【0027】図6は、3種形態で形成したパッシベーシ
ョン層を持つサンプルを利用して寄生キャパシタンスを
測定した結果を示すグラフである。第1サンプル210
は最上部金属配線パターンが0.37μmの間隔で形成
された半導体基板にPECVD酸化膜を500Å厚さに
積層し、USG(Undoped Silicate Glass)層を5,0
00Å積層してパッシベーション層を形成した場合であ
り、第2サンプル220は第1サンプルと同一な条件で
形成された金属配線パターン上にPECVDによるTE
OS(Tetra Ethyl Otho Silicate)膜を2,000Å
積層した後、本発明にともなうHSQ層を4,000Å
積層してパッシベーション層を形成した場合である。最
後に、第3サンプル230は、前記第1サンプルと同一
な条件で形成した金属配線パターンがある半導体基板
に、本発明によるHSQ層のみを4,000Å積層して
パッシベーション層を形成した場合である。
【0028】この時寄生キャパシタンスを測定した結
果、第1サンプルでは35.2pF、第2サンプルでは
34.7pF、第3サンプルでは31.5pFが各々測
定された。したがって、本発明によるHSQ層をパッシ
ベーション層で適用した第2及び第3サンプルの場合に
おいて、USGを使用してパッシベーション層を構成し
た第1サンプルの場合と比較し、それぞれ1%、11%
の寄生キャパシタンスが減少する効果があることがわか
る。
【0029】
【発明の効果】したがって、前述した本発明によれば、
半導体集積回路のパッシベーション層として低誘電率を
持つHSQを適用してクラックの発生を抑制して、
乾式蝕刻工程でパターンの変形を抑制して、パッシベ
ーション層の平坦度を高めて段差塗布性を改善できる。
【0030】本発明は前記した実施例に限定されなく、
本発明が属する技術的思想内で当分野の通常の知識を持
った者により多くの変形が可能なのは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1による半導体集積回路の第1
パッシベーション層形成方法の一例を説明するために示
した断面図である。
【図2】本発明の実施例1による半導体集積回路の第2
パッシベーション層形成方法の一例を説明するために示
した断面図である。
【図3】本発明の実施例2による半導体集積回路の第1
パッシベーション層形成方法の一例を説明するために示
した断面図である。
【図4】本発明の実施例2による半導体集積回路の第2
パッシベーション層形成方法の一例を説明するために示
した断面図である。
【図5】本発明の実施例2による半導体集積回路の第3
パッシベーション層形成方法の一例を説明するために示
した断面図である。
【図6】本発明によるHSQ層をパッシベーション層に
適用した時の寄生キャパシタンス値を説明するために示
したグラフである。
【符号の説明】 100…半導体基板 102…金属配線パターン 104…第1パッシベーション層

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属配線パターンが形成された半導体基
    板に流動性酸化膜であるHSQを使用して第1パッシベ
    ーション層を形成する段階と、 前記第1パッシベーション層上に外部不純物浸透防止用
    の第2パッシベーション層を形成する段階とを含むこと
    を特徴とする半導体集積回路のパッシベーション層形成
    方法。
  2. 【請求項2】 前記金属配線パターンは最上部に形成し
    た金属配線パターンであることを特徴とする請求項1に
    記載の半導体集積回路のパッシベーション層形成方法。
  3. 【請求項3】 前記第1パッシベーション層の厚さは
    1,000〜10,000Åの範囲で形成することを特
    徴とする請求項1に記載の半導体集積回路のパッシベー
    ション層形成方法。
  4. 【請求項4】 前記第1パッシベーション層を形成した
    後にソフトベイキング段階をさらに具備することを特徴
    とする請求項1に記載の半導体集積回路のパッシベーシ
    ョン層形成方法。
  5. 【請求項5】 前記ソフトベイキングは、 前記第1パッシベーション層が形成された半導体集積回
    路を80〜120℃の温度で1〜3分間ベイキングする
    段階と、 前記結果物を150〜250℃の温度で1〜3分間ベイ
    キングする段階と、 前記結果物を250〜400℃の温度で1〜3分間ベイ
    キングする段階とを含むことを特徴とする請求項4に記
    載の半導体集積回路のパッシベーション層形成方法。
  6. 【請求項6】 前記ソフトベイキングを進行した後にキ
    ュアリングする段階をさらに具備することを特徴とする
    請求項4に記載の半導体集積回路のパッシベーション層
    形成方法。
  7. 【請求項7】 前記キュアリングは、前記ソフトベイキ
    ングが完了した半導体集積回路を400±100℃の温
    度範囲で30〜120分の範囲でキュアリングすること
    を特徴とする請求項6に記載の半導体集積回路のパッシ
    ベーション層形成方法。
  8. 【請求項8】 前記第2パッシベーション層は窒化膜
    (SiN)またはオキシナイトライド膜(SiON)を
    使用して形成することを特徴とする請求項1に記載の半
    導体集積回路のパッシベーション層形成方法。
  9. 【請求項9】 前記第1パッシベーション層を形成する
    段階前に、PECVD酸化膜、PSG膜及びAPCVD
    酸化膜中から選択された一つを使用してパッシベーショ
    ン層を形成する段階をさらに具備することを特徴とする
    請求項1に記載の半導体集積回路のパッシベーション層
    形成方法。
JP10130369A 1997-09-12 1998-05-13 半導体集積回路のパッシベーション層形成方法 Withdrawn JPH1197436A (ja)

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