半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

半导体装置包括层间绝缘膜、突出形成于层间绝缘膜上且由主成分为铜的材料构成的配线、为覆盖配线而形成的钝化膜。钝化膜由从配线侧依次层叠第一氮化膜、中间膜及第二氮化膜所形成的层叠膜构成。中间膜由不同于第一及第二氮化膜的绝缘材料(例如氧化物)构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在层间绝缘膜上具有由主成分为铜的材料构成的配线的。
技术介绍
半导体装置的配线材料以往一直使用铝，但为了降低配线电阻，提出了使用导电性更高的配线材料即铜。例如，非专利文献I提出了最上层配线使用铜配线的结构。在先技术文献专利文献专利文献I :日本特开2001-319946号公报非专利文献非专利文献I :T. Efland 他、「Lead Frame On Chip offers Integrated PowerBus and Bond over Active CircuitJProceedings of 2001International Symposium onPower Semiconductor Devices&ICs, Osaka、p 65—68
技术实现思路
专利技术要解决的课题在用铜配线构成功率设备的最上层配线的情况下，为了使电阻充分变低，优选采用5 20 μ m的厚膜铜配线。由于铜在空气中容易氧化，因而需要用由绝缘材料制成的钝化膜覆盖铜配线。在这种钝化膜上为了外部连接而形成有使铜配线的一部分露出的焊盘开口。从铜配线表面的焊盘开口露出的露出部称为焊盘。由于若焊盘的表面被氧化则不能进行线接合，因而在焊盘的表面形成由铝或其他金属构成的保护层膜。覆盖铜配线的钝化膜优选采用涂覆聚酰亚胺或其他树脂材料所形成的有机膜。这是因为要将厚膜的铜配线和其周围的大台阶填平。但是，形成有机膜所需的成本高是难点。为此，考虑使用无机膜。作为无机膜的典型例子的氧化硅膜不能用作与铜配线连接的膜。因为铜容易扩散到氧化硅中。作为无机膜的其他例子的氮化硅膜由于能够防止铜的扩散，因而可以用作与铜配线连接的膜。本专利技术的专利技术人如图6所示进行了以覆盖厚膜铜配线的方式形成氮化硅膜2的实验。通过显微镜观察所制作的结构可知，存在在厚膜铜配线I和最上层的层间绝缘膜3相接的下角部4附近氮化硅膜2易于产生裂纹的问题。这被认为是在下角部4附近应力集中于氮化硅膜2而引起的。氮化硅膜2的膜厚越小,应力集中的问题就越缓和,但为了防止水分进入，需要确保I μ m左右以上的膜厚。因此，难以实现如下的钝化膜使用无机材料既降低成本又避免因应力集中而产生裂纹的问题、且能够覆盖铜配线(尤其是厚膜铜配线)。本专利技术的目的在于提供一种克服了上述课题的。用于解决课题的手段本专利技术的半导体装置包括层间绝缘膜、突出形成于所述层间绝缘膜上且由主成分为铜的材料构成的配线、和被形成为覆盖所述配线的钝化膜。所述钝化膜由从所述配线侧依次层叠第一氮化膜、中间膜及第二氮化膜所形成的层叠膜构成。所述中间膜由不同于所述第一氮化膜和第二氮化膜的绝缘材料构成。根据该结构，钝化膜由第一和第二氮化膜夹着中间膜所形成的层叠膜构成。由于第一氮化膜配置于主成分为铜的配线(以下称为“铜配线”)侧，因而通过第一氮化膜能够防止铜的扩散。中间膜缓和第一氮化膜的应力而且有利于钝化膜的厚膜化。而且，第二氮化膜层叠于中间膜上，因而能够有效防止水分或其他异物进入。因此，通过中间膜能够缓和第一氮化膜的应力并抑制其裂纹，而且能够通过具有充足膜厚的钝化膜保护铜配线。由于钝化膜由无机材料构成，因而能够以低成本形成。即便将第一钝化膜形成得薄，由层叠膜构成的钝化膜作为整体也能够具有充足的膜厚。因此，通过将第一氮化膜形成得薄，能够进一步使第一氮化膜的应力变小，因而能够更进一步抑制第一氮化膜产生裂纹。 所述铜配线的厚度可以为10 μ m以上(例如10 μ m 20 μ m)。通过用所述那样的钝化膜覆盖这种厚膜铜配线，能够抑制在厚膜铜配线和层间绝缘膜的接触部附近钝化膜产生裂纹，从而充分保护厚膜铜配线。此外，所述铜配线的宽度可以为ΙΟμπι以上(例如ΙΟμ 20μ )。例如，这种宽度大(最好还是厚膜)的铜配线可以是功率设备的电源配线。另外，所述铜配线也可以是最上层配线。作为形成铜配线的“主成分为铜的材料”，例如可以使用除纯度为99. 9%以上的铜以外还添加了铝、钛、银等的铜合金。所述中间膜优选为由应力比所述第一钝化膜的材料小的材料构成的缓冲膜。通过该结构，能够有效缓和第一钝化膜产生的应力。更具体来说，所述中间膜可以是氧化膜(氧化硅膜、氧化氮化硅膜等)。通过氮化膜阻止铜向氧化膜扩散。此外，由于与氮化膜相比氧化膜的应力小，因而能够缓和第一氮化膜产生的应力，能够抑制第一氮化膜产生裂纹。在本专利技术的一个实施方式中，所述半导体装置还包括形成于所述层间绝缘膜上且防止所述配线中的铜向所述层间绝缘膜扩散的阻挡膜。而且，所述配线具有形成于所述阻挡膜上且从所述阻挡膜的缘部伸出的外伸部。例如在将铜配线作为掩模而对阻挡膜进行湿蚀刻的情况下，这种外伸部将不可避免地产生。若形成第一氮化膜，则将第一氮化膜放入外伸部和层间绝缘膜之间的间隙中。在该间隙部分，第一氮化膜附着于层间绝缘膜、阻挡膜的侧壁及铜配线的底面，其结果，第一氮化膜中有时会产生空隙。若第一氮化膜产生大的应力，则易于产生以该空隙为基点的裂纹。在本专利技术的结构中，通过将中间膜层叠于第一氮化膜上而使该应力得以缓和，因而能够抑制裂纹的产生。优选所述第一氮化膜(靠近铜配线的一侧的内侧膜)的膜厚小于所述第二氮化膜的膜厚。通过该结构，由于能够抑制第一氮化膜的应力，因而能够更进一步有效抑制第一氮化膜产生裂纹。所述中间膜可以具有沿所述配线的厚度方向越远离所述层间绝缘膜而宽度越窄的锥部。根据该结构，由于能够在配线与层间绝缘膜的接触部的周缘使中间膜的厚度变厚，因而能够更进一步有效缓和第一氮化膜的应力集中。由此，能够进一步有效抑制裂纹的产生。此外，由于第二氮化膜相对中间膜的覆盖度良好，因而能够提高钝化膜的保护性能。具有锥状截面轮廓的中间膜例如可以通过高密度等离子体CVD (HDPCVD :高密度等离子体化学气相沉积)法形成。本专利技术的半导体装置的制造方法包括形成由主成分为铜的材料构成的配线使其突出到层间绝缘膜上的工序、在处理室内对所述配线实施还原性气体的等离子体处理的工序、在所述等离子体处理后在所述处理室内通过等离子体CVD法形成将所述配线的表面(包括顶面及侧面)及层间绝缘膜的表面(至少所述配线的侧面附近区域的表面)覆盖的第一氮化膜的工序、形成由不同于所述第一氮化膜的材料构成的中间膜以覆盖所述第一氮化膜的工序、以及形成由不同于所述中间膜的材料构成的第二氮化膜以覆盖所述中间膜的工序。通过该方法能够制作前述结构的半导体装置。而且，在该方法中，在处理室内对铜配线(由主成分为铜的材料构成的配线)实施了还原性气体的等离子体处理后，通过在相同的处理室内进行的等离子体CVD法形成第一氮化膜。由此，在去除了铜配线的表面的氧 化膜的状态下形成第一氮化膜。其结果，第一氮化膜对铜配线具有良好的紧贴性，因而能够抑制第一氮化膜的膜剥落。或许可以考虑在等离子体CVD法用的处理室内形成第一氮化膜之前，通过处理室外的湿蚀刻预先去除铜配线的表面的氧化膜。但是，在此情况下，若铜配线暴露在处理室内的高温氛围气中，则其表面将迅速形成氧化膜。即便在形成了这种氧化膜的表面形成第一氮化膜，该第一氮化膜也不能具有充分的紧贴性。形成所述中间膜的工序优选包括形成由应力比所述第一氮化膜的材料小的材料构成的缓冲膜的工序。通过该方法，缓冲膜能够有效缓和第一氮化膜的应力，能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：中尾雄一，太田直男，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：
国别省市：