(57)【要約】【課題】  保護膜の下に設けた配線が破損しない半導体装置を提供する。【解決手段】  半導体装置１は、酸化シリコンからなる絶縁膜７と、窒化シリコンからなる絶縁膜８と、アルミニウムからなる配線１０，１１，１２，１３と、絶縁膜８および配線１０，１１，１２，１３を覆うポリイミド樹脂からなる保護膜１４とからなり、絶縁膜８と保護膜１４との間に、酸化シリコンからなる中間膜９を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化シリコンからなる絶縁膜と、アルミニウムからなる配線と、前記絶縁膜および前記配線を覆うポリイミド樹脂からなる保護膜とからなり、
前記絶縁膜と前記保護膜との間に、酸化シリコンからなる中間膜を設けたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記酸化膜は、厚さが１ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記中間膜は、前記絶縁膜の表面を水蒸気中で酸化させることで形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記中間膜は、化学蒸着法によって形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記絶縁膜は、絶縁以外の機能を果たし、前記機能に好ましい厚さに形成したことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４に、従来の半導体装置の一例である半導体装置２１を示す。半導体装置２１は、ＮＰＮ型のトランジスタ素子２２を有している。トランジスタ素子２２は、Ｐ型半導体基板２３の上にＮ型ウェル層２４を設け、Ｐ型およびＮ型の拡散層を所定の配置に設けたものである。トランジスタ素子２２は、表面を酸化シリコンからなる酸化絶縁膜２５で絶縁され、酸化絶縁膜２５の上にトランジスタ素子２２のエミッタ、ベースおよびコレクタをそれぞれ回路に接続する金属配線２６，２７，２８が設けられている。さらに、ポリイミド樹脂からなる保護膜２９がトランジスタ素子２２の表面を覆うように設けられ、トランジスタ素子２２のシリコン酸化膜２５および金属配線２６，２７，２８を保護し、半導体装置２１の表面を平滑にしている。
【０００３】
また、図５に、トランジスタ素子２２の他にキャパシタ３０を有する半導体装置３１を示す。半導体装置３１は、酸化絶縁膜２５と保護膜２９との間に窒化シリコンからなる窒化絶縁膜３２が設けられている。この窒化絶縁膜３２は、不純物進入に対する阻止能力が高く、絶縁能力に優れている。また、キャパシタ３０は、窒化絶縁膜３２の誘電率が高いことを利用して、窒化絶縁膜３２上に設けた金属電極３３に多くの電荷を蓄積可能としたものである。
【０００４】
このような従来の半導体装置２１，３１に用いられている、ポリイミド樹脂で保護層２９を構成する技術は、特許文献１に記載され、窒化シリコンからなる窒化絶縁膜３２を設ける技術は、特許文献２に記載されている。
【特許文献１】特開昭５９−７４６５１号公報
【特許文献２】特開平１−１４４６３２号公報
【０００５】
半導体装置２１，３１の窒化絶縁膜３２は高温下で形成され、常温では膨張しようとする内部応力（８００℃で形成したときは約１．５×１０１０ｄｙｎ／ｃｍ２）を有しており、保護膜２９も、半導体装置２１，３１の表面に塗布されてから硬化するときに収縮しようとするので内部応力（約４．２×１０８ｄｙｎ／ｃｍ２）を有している。窒化絶縁膜３２と保護膜２９との内部応力の差は、両者に接している金属配線２６，２７，２８や金属電極３３に異なる方向の力として作用する。当然に、半導体装置２１，３１は、窒化絶縁膜３２および保護膜２９の内部応力によって金属配線２６，２７，２８や金属電極３３が破断しないように設計され、製造後の検査により不良がないことを確認してから出荷される。
【０００６】
しかしながら、半導体装置２１，３１を繰り返して使用すると、加熱と冷却とが繰り返されて金属配線２６，２７，２８や金属電極３３を疲労させるため、結果として、窒化絶縁膜３２および保護膜２９の内部応力によって金属配線２６，２７，２８や金属電極３３にひび割れを生じさせたり破断させたりすることがある。特に、金属配線２６，２７，２８をアルミニウムで形成した場合、金属配線２６，２７，２８が断線して機能を損ないやすいという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記問題点に鑑みて、本発明は、保護膜の下に設けた配線が破損しない半導体装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明による半導体装置は、窒化シリコンからなる絶縁膜と、アルミニウムからなる配線（電極を含む）と、前記絶縁膜および前記配線を覆うポリイミド樹脂からなる保護膜とからなり、前記絶縁膜と前記保護膜との間に、酸化シリコンからなる中間膜を設けたものとする。
【０００９】
この構成によれば、引張応力の大きい窒化シリコンによる絶縁膜の上に引張応力が比較的小さい酸化シリコンによる中間膜を設けたので、アルミニウムによる配線には、絶縁膜の大きな応力が直接作用せず、中間膜で緩和された力が作用するので、配線が破断に至ることがない。
【００１０】
また、本発明の半導体装置の前記酸化膜は、厚さが１ｎｍ以上である。
【００１１】
この構成によれば、通常の方法で絶縁膜および中間膜を形成したときに、中間膜は絶縁膜の引張応力で配線を破断させない程度に緩和することができるのに十分な厚みを有するものとなる。
【００１２】
また、本発明の半導体装置の前記中間膜は、前記絶縁膜の表面を水蒸気中で酸化させることで形成してもよい。
【００１３】
この構成によれば、一般的で安価な方法で中間膜を形成できるので半導体装置が高価にならない。
【００１４】
また、本発明の半導体装置の前記中間膜は、化学蒸着法によって形成してもよい。
【００１５】
この構成によれば、通常の半導体装置の製造に用いる方法で製造できるので、特別な設備を必要としない。
【００１６】
また、本発明の半導体装置の前記絶縁膜は、絶縁以外の機能を果たし、前記機能に好ましい厚さに形成してもよい。
【００１７】
この構成によれば、中間膜により配線に大きな力が加わらないので、絶縁膜を厚くしても配線が破断せず、窒化膜キャパシタや反射防止膜などの窒化シリコンからなる構成要素と一体的に形成できるので製造効率がよい。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、保護膜の下に設けた配線が破損することがなく、耐久性が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に、本発明の実施形態の半導体装置１を示す。半導体装置１は、ＮＰＮ型のトランジスタ素子２およびキャパシタ素子３を有している。半導体装置１は、Ｐ型半導体基板４の上にＮ型ウェル層５を設け、Ｎ型ウェル層５をＰ型分離層６で区分して、区分したＮ型ウェル層５毎にトランジスタ素子２およびキャパシタ素子３などの素子が形成されている。
【００２０】
ＮＰＮ型トランジスタ素子２は、Ｐ型およびＮ型の拡散層を所定の配置に設けて構成した公知のトランジスタ素子である。トランジスタ素子２の表面には、酸化シリコンからなる酸化絶縁膜７が設けられ、酸化絶縁膜７の上に絶縁性の高い窒化シリコンからなる厚さ５０ｎｍの窒化絶縁膜８が設けられ、さらに、窒化絶縁膜８の上に酸化シリコンからなる厚さ１ｎｍの中間膜９が設けられている。トランジスタ素子２のエミッタ、ベースおよびコレクタからそれぞれアルミニウムからなる配線１０，１１，１２が、酸化絶縁膜７、窒化絶縁膜８および中間膜９を貫通して中間膜９の上を這うように設けられ、トランジスタ素子２のエミッタ、ベースおよびコレクタをそれぞれ回路に接続している。
【００２１】
一方、キャパシタ素子３も、窒化絶縁膜８の誘電率が高いことを利用して、中間膜９を介して窒化絶縁膜８の上に設けたアルミニウムからなる電極１３に電荷を蓄積する公知の窒化膜キャパシタである。また、窒化絶縁膜８は、キャパシタ素子３に求められる静電容量を実現するのに最適な厚みに形成されている。
【００２２】
さらに、半導体装置１は、ポリイミド樹脂からなる保護膜１４が表面全体を覆うように設けられ、半導体装置１の表面を平滑にするとともに、中間膜９および配線１０，１１，１２ならびに電極１３を保護している。
【００２３】
次に、以上の構成からなる半導体装置１の製造方法を説明する。
半導体装置１は、図２に示すように、Ｐ型半導体基板４の上にＮ型ウェル層５を成長法により形成し、Ｐ型およびＮ型ｎの不純物を拡散させることで、ＮＰＮ型のトランジスタ素子２およびキャパシタ素子３の半導体構造を形成する。
【００２４】
そして、Ｎ型ウェル層５の表面を熱酸化させて酸化絶縁膜７を形成してから、キャパシタ素子３の半導体構造部の表面の窒化絶縁膜８を公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、除去する。そして、化学蒸着法（ＣＶＤ法）によって８００℃で窒化シリコンを蒸着して、図２に示すように、厚さ５０ｎｍの窒化絶縁層８を形成する。
【００２５】
続いて、図２の半導体装置１を、拡散炉内に投入し、８５０℃の水蒸気雰囲気中に３０分間保持すると、窒化絶縁膜８の表面が酸化されて、約１ｎｍの酸化窒化膜となり、図３に示すように、中間膜９が形成される。
【００２６】
さらに、トランジスタ素子２のエミッタ、ベースおよびコレクタの表面の酸化絶縁膜７、窒化絶縁膜８および中間膜９を公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて除去し、公知の配線技術を用いて、アルミニウムによる配線１０，１１，１２および電極１３を形成する。この上にポリイミド樹脂を塗布して、配線１０，１１，１２および電極１３の一部を露出させて外部の回路と接続できるように開口を設けた保護膜１４を形成すれば、図１に示した半導体装置１となる。
【００２７】
前述の条件で形成した窒化絶縁膜８は、常温において約１．５×１０１０ｄｙｎ／ｃｍ２の引張応力を有しており、配線１０，１１，１２を外側に引っ張り広げるように作用する。また、保護膜１４は、約４．５×１０８ｄｙｎ／ｃｍ２の圧縮応力を有しており、配線１０，１１，１２の上部を内側に押し縮めるように作用する。つまり、配線１０，１１，１２には、窒化絶縁膜８と保護膜１４とによって剪断力を受けることになる。
【００２８】
しかしながら、半導体装置１は、窒化絶縁膜８と保護膜１４との間に１ｎｍの中間膜９を有しており、窒化絶縁膜８と保護膜１４とが配線１０，１１，１２に作用する作用点が離れるために、応力が分散される。このため、半導体装置１が繰り返し使用されて配線１０，１１，１２が疲労して強度が低下しても破断に至ることがない。また、この中間膜９は、窒化絶縁膜８よりも小さい約３×１０９ｄｙｎ／ｃｍ２の圧縮応力を有しているだけであり、中間膜９と保護膜１４とが配線１０，１１，１２に与える剪断力も、配線１０，１１，１２を破断させるには至らない。
【００２９】
また、電極１３においても、窒化絶縁膜８と電極１３とが中間膜９があるために直接接触していないので、電極１３は窒化絶縁膜８の圧縮力を直接に受けることがない。このため、保護膜１４との間で大きな剪断力が加えられることがなく、破断に至ることがない。
【００３０】
半導体装置１では、窒化絶縁膜８を厚くしても、中間膜９があるので、配線１０，１１，１２に破断に至るような剪断力が作用することがない。このため、窒化絶縁膜８の厚みを任意に設定してキャパシタ素子３の静電容量を定められる。その場合、窒化絶縁膜８がいかに厚くても、保護膜１４とともに配線１０，１１，１２（および電極１３）に与える剪断力が十分に緩和できるように、中間膜９は、厚さ１ｎｍ以上であることが好ましい。
【００３１】
また、本実施形態の半導体装置１は、中間膜９を水蒸気雰囲気中で窒化絶縁膜８の表面を酸化させて形成したが、窒化絶縁膜８の上に、化学蒸着法によって酸化シリコンを蒸着して形成することもできる。
【００３２】
また、本実施形態の半導体装置１において窒化絶縁膜８は、キャパシタ素子３を構成するのに最適な厚みに形成されているが、本発明によれば、窒化絶縁膜８は、キャパシタ素子ではなく反射防止膜などの他の機能を果たす要素を構成してもよく、その機能に最適な厚みに形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態の半導体装置の断面図。
【図２】図１の半導体装置の製造工程を示す断面図。
【図３】図１の半導体装置の図２の次の製造工程を示す断面図。
【図４】トランジスタ素子を有する従来の半導体装置の断面図。
【図５】トランジスタ素子とキャパシタ素子とを有する従来の半導体装置の断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１  半導体装置
２  トランジスタ素子
８  窒化絶縁膜
９  中間膜
１０，１１，１２  配線
１３  電極
１４  保護膜
【図１】
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【図２】
2006032751.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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