DE19651550A1

DE19651550A1 - Halbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE19651550A1
Application number: DE19651550A
Authority: DE
Inventors: Yuji Ichikawa; Yasushi Tanaka; Yasno Souki; Ryouichi Kubokoya; Akira Kuroyanagi; Hirohito Shioya
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1996-12-11
Publication date: 1997-06-19
Anticipated expiration: 2016-12-12
Also published as: DE19651550B4; DE19651550B8; US5714408A; KR100271222B1; US6137156A; KR970053361A

Description

Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priori tät der früheren Japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 7-325727, welche am 14. Dezember 1995 eingereicht wurde, wobei deren Inhalt hierin als Referenz eingebracht werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen IC (integrierter Schaltkreis), welcher einen Transistor mit einem Gate-Isolationsfilm enthält.

Als ein Passivierungsfilm oder ein Zwischenschicht isolationsfilm eines IC′s wurde oft ein Siliciumnitridfilm (SiN-Film) verwendet.

In einem Transistor mit einem Gate-Isolationsfilm wird ein Grenzschichtniveau eines Gate-Isolationsfilms verscho ben, wenn heiße Ladungsträger in den Gate-Isolationsfilm eintreten. Als Folge davon kann eine Verschlechterung der heißen Ladungsträger stattfinden, so daß der Gate-Isola tionsfilms nicht geeignet funktioniert.

Wenn ein Plasma-SiN-Film als zum Beispiel ein Passi vierungsfilm in einem Transistor mit einem Gate-Isolations film verwendet wird, tritt der darin enthaltene Wasserstoff ebenfalls in den Gate-Isolationsfilm ein und fördert die Verschlechterung der heißen Ladungsträger (The Technical Studies Reports At The Electronic Data Communication Learned Society 90-123, Seite 33, "Hot Carrier Effects" von Kenichiro TATSUUMA und anderen). Wenn als eine Gegen maßnahme gegen das oben beschriebene Problem die Menge an Wasserstoff in einem Passivierungsfilm verringert wird, steigt die Filmspannung des Passivierungsfilms. Als Folge davon tritt das Problem auf, daß die Bildung von Al- (Aluminium)-Hohlräumen und dergleichen folgt. Das Aluminium wird hier als eine Verdrahtung in einem Transistor verwen det. Wenn darüber hinaus versucht wird, eine Verringerung der Filmspannung zu erzielen, indem die Gasfließgeschwin digkeit zur Ausbildung eines Passivierungsfilms und dadurch dessen Dicke verringert wird, verschlechtert sich das Deck vermögen des Passivierungsfilms insbesondere in einem ge stuften Bereich. Zusätzlich wird die Menge an im Passi vierungsfilm enthaltenem Wasserstoff wahrscheinlich anstei gen. Als Folge davon können Probleme im Bezug auf die Feuchtigkeitsbeständigkeit des Passivierungsfilms ebenso wie der Verschlechterung der heißen Ladungsträger auftre ten. Auf diesem Wege ist es unmöglich, eine Verbesserung der Lebensdauer der heißen Ladungsträger zu erreichen, und gleichzeitig den Eigenschaften der Feuchtigkeitsbeständig keit, einer niedrigen Filmspannung, der Gleichförmigkeit der Filmdicke, welche bei der Herstellung wichtig wird, und der Herstellbarkeit, des ursprünglichen Entwurfs, welche für einen Schutzfilm notwendig sind, in ausreichendem Maß zu genügen. Wenn ferner die Halbleitervorrichtung eine Speichervorrichtung wie ein EPROM ist, werden die Charak teristik der UV-Durchlässigkeit und die Charakteristik der Ladungserhaltung eines Floating-Gates zu wichtigen Faktoren für den Schutzfilm.

Wegen der oben erwähnten Gründe ist eine Halbleitervor richtung gefordert, welche in hervorragendem Maße die Le bensdauer der heißen Ladungsträger erhöht, während die Cha rakteristik der UV-Durchlässigkeit und die Charakteristik der Ladungserhaltung ebenso wie die Feuchtigkeitsbeständig keit (verbesserte Bedeckung gestufter Bereiche) und eine verringerte Filmspannung ohne eine Veränderung der Basis filmdicke sichergestellt wird. Wenn eine derartige Halblei tervorrichtung realisiert wird, sollte ferner eine im Hin blick auf das herkömmliche Herstellungsverfahren durchge führte Änderung der Filmbildungsbedingungen nicht zu einer Abnahme des Durchsatzes und zu einer Zunahme der Herstel lungskosten führen.

Es ist folglich eine Aufgabe der vorliegenden Erfin dung, eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche durch eine neuartige Konstruktion in hervorragendem Maße ihre Leistungsfähigkeit beibehält, und welche leicht herzustellen ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 10.

In einem Plasma-SiN-Film existiert Wasserstoff (welcher hauptsächlich von schwachen Si-H-Bindungen dissoziiert ist). Es heißt, daß im Fall einer Kurzkanal-MOS-Vorrichtung dieser Wasserstoff in die MOS-Vorrichtung eintritt, um eine Verschlechterung des Gate-Oxidfilms zu bewirken. Aus diesem Grund werden in der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Si-H-Bindungen des Wasserstoffs, welcher in dem Plasma-SiN- Film enthalten ist, wenn dieser Film gebildet wird, ein erster Plasma-SiN-Film mit einer verringerten Anzahl an Si-H-Bindungen und ein zweiter Plasma-SiN-Film mit einer größeren Anzahl an Si-H-Bindungen als der erste Plasma-SiN- Film aufbeschichtet.

Folglich wird, obwohl der Wasserstoff dazu bereit steht, aus dem zweiten Plasma-SiN-Film in die Kurzkanal- MOS-Vorrichtungsseite einzudringen, dieses Eindringen des Wasserstoffs durch den ersten Plasma-SiN-Film mit einer verringerten Menge an Si-H-Bindungen blockiert (oder der Wasserstoff wird eingefangen). (Als Grund wird angenommen, daß sich der Wasserstoff von innerhalb des zweiten Plasma- SiN-Films mit den nichtpaarigen Bindungen des Siliciums im ersten Plasma-SiN-Film mit einer verringerten Menge an Si-N-Bindungen verbindet und dadurch am Übergang in die Kurzkanal-MOS-Vorrichtung gehindert wird). Dies verhindert negative Auswirkungen auf die Kurzkanal-MOS-Vorrichtung (insbesondere wird die Verschlechterung des Gate-Oxidfilms verhindert). Als Ergebnis davon ist diese Struktur hervor ragend im Bezug auf die Verlängerung der Lebensdauer der heißen Ladungsträger.

Durch das nachfolgende Verfahren kann auch leicht ein Plasma-SiN-Film einer wie oben beschriebenen Vielschicht struktur gebildet werden. Zuerst werden ein Ammoniakgas und ein Gas aus der Verbindungsgruppe der Silane zugeführt, während die Fließgeschwindigkeit von mindestens einem von ihnen erhöht wird, um dadurch einen Plasma-SiN-Film mit niedrigem Wasserstoffgehalt (erster Plasma-SiN-Film) auszu bilden. Anschließend wird jedes der beiden Gase mit einer festen Fließgeschwindigkeit zugeführt, um dadurch auf dem Plasma-SiN-Film mit niedrigem Wasserstoffgehalt einen Plas ma-SiN-Film (zweiter Plasma-SiN-Film) auszubilden, dessen Gehalt an Wasserstoff höher ist als der des Plasma-SiN- Films mit niedrigem Wasserstoffgehalt.

Wenn vor dem Fließenlassen des Gases aus der Verbin dungsgruppe der Silane, in einem Zustand, in welchem man Stickstoffgas fließen läßt, die Spannung einer Stromquelle angelegt wird, um dadurch mittels eines Plasmas auf der Oberfläche einer darunter liegenden Schicht, auf welcher der Plasma-SiN-Film mit niedrigem Wasserstoffgehalt abge schieden wird, eine Rauhigkeitsbearbeitung der Oberfläche durchzuführen und anschließend damit begonnen wird, den Plasma-SiN-Film mit niedrigem Wasserstoffgehalt darauf aus zubilden, kann der Plasma-SiN-Film mit niedrigem Wasser stoffgehalt fest darauf haften.

Wenn ferner beim Ausbilden des Plasma-SiN-Films mit niedrigem Wasserstoffgehalt ein Plasma-SiN-Film mit niedri gem Wasserstoffgehalt hauptsächlich aus Stickstoffgas und einem Gas der Verbindungsgruppe der Silane gebildet wird, ist es möglich, die Si-N-Bindung im Plasma-SiN-Film mit niedrigem Wasserstoffgehalt zu festigen. Wenn ferner nach dem Ausbilden des Plasma-SiN-Films mit niedrigem Wasser stoffgehalt die Menge an zugeführtem Stickstoffgas verrin gert wird und andererseits die Menge an zugeführtem Ammo niakgas erhöht wird, um dadurch einen Plasma-SiN-Film mit hohem Wasserstoffgehalt hauptsächlich aus Ammoniakgas und einem Gas der Verbindungsgruppe der Silane zu bilden, ist es möglich, eine Abnahme der Filmspannung und eine Verbes serung der Gleichförmigkeit in der Ebene im Hinblick auf den Plasma-SiN-Film mit hohem Wasserstoffgehalt zu errei chen.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfin dung ergeben sich aufgrund der Beschreibung von Ausfüh rungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht, welche eine Halb leitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;

Fig. 2 eine Schnittansicht, welche einen ersten Schritt eines Verfahrens zur Herstellung der Halbleiter vorrichtung veranschaulicht;

Fig. 3 eine Schnittansicht, welche einen zweiten Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Halbleitervor richtung veranschaulicht;

Fig. 4 eine Schnittansicht, welche einen dritten Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Halbleitervor richtung veranschaulicht;

Fig. 5 eine Schnittansicht, welche einen vierten Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Halbleitervor richtung veranschaulicht;

Fig. 6 eine Schnittansicht, welche einen fünften Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Halbleitervor richtung veranschaulicht;

Fig. 7 ein Diagramm, welches die entsprechenden Zustände der Gaszuführung, des Drucks und der RF-Leistung veranschaulicht, wenn der Plasma-SiN-Film nach einem Plasma-CVD-Verfahren hergestellt wird;

Fig. 8 ein Diagramm, welches die entsprechenden Zustände der Gaszuführung, des Drucks und der RF-Leistung veranschaulicht, wenn der zu vergleichende Plasma- SiN-Film nach dem Plasma-CVD-Verfahren hergestellt wird;

Fig. 9 ein graphisches Diagramm, welches die in Bezug auf die Menge an Si-H-Bindungen in dem Plasma-SiN-Film gemessene Lebensdauer der Vorrichtung veranschau licht;

Fig. 10 ein graphisches Diagramm, welches den Zeitraum veranschaulicht, während dem sich ein MOS-Tran sistor verschlechtert;

Fig. 11 ein graphisches Diagramm, welches die Beziehung zwischen V_G und I_sub veranschaulicht, welches dazu verwendet wird, um den Maximalwert I_submax des Substratstroms zu veranschaulichen;

Fig. 12 ein Diagramm, welches die entsprechenden Zustände der Gaszuführung, des Drucks und der RF-Leistung veranschaulicht, wenn der Plasma-SiN-Film nach dem Plasma-CVD-Verfahren hergestellt wird;

Fig. 13 ein Diagramm, welches die entsprechenden Zustände der Gaszuführung, des Drucks und der RF-Leistung veranschaulicht, wenn der Plasma-SiN-Film nach dem Plasma CVD-Verfahren hergestellt wird;

Fig. 14 ein Diagramm, welches die entsprechenden Zustände der Gaszuführung, des Drucks und der RF-Leistung veranschaulicht, wenn der Plasma-SiN-Film nach dem Plasma-CVD-Verfahren hergestellt wird;

Fig. 15 ein Diagramm, welches die entsprechenden Zustände der Gaszuführung, des Drucks und der RF-Leistung veranschaulicht, wenn der Plasma-SiN-Film nach dem Plasma-CVD-Verfahren hergestellt wird;

Fig. 16 eine Schnittansicht, welche einen Zustand der Bil dung des Plasma-SiN-Films veranschaulicht;

Fig. 17 ein Diagramm, welches die entsprechenden Zustände der Gaszuführung, des Drucks und der RF-Leistung veranschaulicht, wenn der Plasma-SiN-Film nach dem Plasma-CVD-Verfahren gemäß einer zweiten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wird;

Fig. 18 ein Diagramm, welches die entsprechenden Zustände der Gaszuführung, des Drucks und der RF-Leistung veranschaulicht, wenn der Plasma-SiN-Film nach dem Plasma-CVD-Verfahren hergestellt wird;

Fig. 19 eine Schnittansicht, welche einen Hauptbereich einer Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veran schaulicht; und

Fig. 20 eine Schnittansicht, welche einen Hauptbereich einer Halbleitervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veran schaulicht.

Erste Ausführungsform

Unter Bezug auf die Zeichnungen wird nun eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.

Fig. 1 ist eine vertikale Schnittansicht, welche eine Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ver anschaulicht. Diese Vorrichtung verkörpert einen IC (integrierter Schaltkreis) für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug und enthält einen MOS-Transistor.

Die Einsatzumgebung (insbesondere die Temperaturumge bung) für einen Kraftfahrzeug-IC ist rauh. Folglich ist die geforderte Leistungscharakteristik derart, daß beim Durch führen einer Wechselrichter- bzw. Inverter-Operation bei einer Frequenz von 20 MHz, bei einer angelegten Spannung Vd von -5,5 V und einem Arbeitsverhältnis von 50% der Zeit punkt, bei welchem die Arbeitsgeschwindigkeit des MOS-Tran sistors um 10% abnimmt, dem Wert von 1,7 Jahren genügt, welcher für eine Belastungsgleichspannung Vd = 5,5 V abge schätzt wird, unter der Annahme eines Garantiezeitraums für ein Kraftfahrzeug von 19 Jahren (so daß der Kraftfahrzeug- IC seinen regelmäßigen Gebrauch während eines Zeitraums von 19 Jahren übersteht).

Es sei angemerkt, daß die Konstruktion dieser Halblei tervorrichtung für EPROM oder EEPROM (einschließlich einem Flash Memory) verwendet werden kann.

Ein Siliciumsubstrat 1 vom P-Typ dient als ein Halblei tersubstrat. In dem Siliciumsubstrat 1 vom P-Typ wird ein P-Mulden-Bereich 2 und ein N-Mulden-Bereich 3 ausgebildet. In einem Oberflächenbereich des P-Mulden-Bereichs 2 in dem Siliciumsubstrat 1 vom P-Typ werden ein N-Kanal-MOS-Tran sistor Tr1 und ein N-Kanal-MOS-Transistor Tr2 ausgebildet. In einem Oberflächenbereich des Siliciumsubstrats 1 vom P-Typ wird ebenfalls ein N-Kanal-MOS-Transistor Tr3 ausge bildet. Ferner werden in einem Oberflächenbereich des N-Mulden-Bereichs 3 im Siliciumsubstrat 1 vom P-Typ ein P-Kanal-MOS-Transistor Tr4 und ein P-Kanal-MOS-Transistor Tr5 ausgebildet.

Zur Erläuterung einer ausführlichen Konstruktion der MOS-Transistoren Tr1 bis Tr5 werden Feld-Oxidfilme 4 (LOCOS-Oxidfilme) auf dem Oberflächenbereich des Silicium substrats 1 vom P-Typ ausgebildet. In dem Bereich, in wel chem die N-Kanal-MOS-Transistoren Tr1 und Tr2 ausgebildet sind, bildet der Oberflächenbereich des Siliciumsubstrats 1 vom P-Typ darauf Gate-Oxidfilme 5, auf welchen Poly silicium-Gate-Elektroden 8 ausgebildet werden. In den Be reichen des P-Mulden-Bereichs 2, welche sich unterhalb der Polysilicium-Gate-Elektroden 8 befinden, werden N⁺-Quellen bereiche 6 und N⁺-Senkenbereiche 7 ausgebildet.

In dem Bereich, in welchem der N-Kanal-MOS-Transistor Tr3 ausgebildet ist, bildet der Oberflächenbereich des Siliciumsubstrats 1 vom P-Typ darauf einen Gate-Oxidfilm 9, auf welchem eine Polysilicium-Gate-Elektrode 12 ausgebildet wird. Der Bereich des Siliciumsubstrats 1 vom P-Typ, wel cher sich unterhalb der Polysilicium-Gate-Elektrode 12 befindet, bildet darin einen N⁺-Quellenbereich 10 und einen N⁺-Senkenbereich 11 aus.

In dem Bereich, in welchem die P-Kanal-MOS-Transistoren Tr4 und Tr5 ausgebildet sind, bildet der Oberflächenbereich des Siliciumsubstrats 1 vom P-Typ darauf Gate-Oxidfilme 13, auf welchen Polysilicium-Gate-Elektroden 16 ausgebildet werden. Die Bereiche des N-Mulden-Bereichs 3, welche sich unterhalb der Polysilicium-Gate-Elektroden 16 befinden, bilden darin P⁺-Quellenbereiche 14 und P⁺-Senkenberei che 15. Hierbei beträgt die Dicke eines jeden der Gate- Oxidfilme 5, 9 und 13 ungefähr 200 Å.

Über dem Siliciumsubstrat 1 vom P-Typ mit den MOS-Tran sistoren Tr1 bis Tr5 ist ein BPSG-Film 17 ausgebildet, über welchem erste Aluminiumverdrahtungsschichten 18a, 18b und 18c ausgebildet sind. Die erste Verdrahtungsschicht 18a und der N⁺-Quellenbereich 6 des N-Kanal-MOS-Transistors Tr1 sind durch ein Kontaktloch miteinander elektrisch verbun den. Über dem BPSG-Film 17 und den Oberflächen der ersten Aluminiumverdrahtungsschicht 18a, 18b und 18c wird ein Plasma-SiN-Film 19 mit einer Dicke von 1000 Å ausgebildet. Über dem Plasma-SiN-Film 19 wird ein TEOS-(Tetraethyl orthosilikat)-Film 20 ausgebildet, welcher als ein erster Zwischenschichtisolationsfilm dient. In spezifischen Bereichen des TEOS-Films 20 sind SOG-(Spin On Glass)- Filme 21 ausgebildet, um dessen Oberfläche zu glätten.

Über dem TEOS-Film 20 und den Oberflächen der SOG-Filme 21 wird ein TEOS-Film 22 ausgebildet, welcher als ein zwei ter Zwischenschichtisolationsfilm dient. Über dem TEOS- Film 22 werden zweite Aluminiumverdrahtungsschichten (Mehrlagenverdrahtung) 23a und 23b ausgebildet. Die zweite Aluminiumverdrahtungsschicht 23b und die erste Aluminium verdrahtungsschicht 18c sind über ein Kontaktloch miteinan der elektrisch verbunden. Unter Verwendung einer mehrlagi gen Aluminiumverdrahtung (zweite Aluminiumverdrahtungs schichten 23a und 23b und erste Aluminiumverdrahtungs schichten 18a, 18b und 18c, usw.) werden die Spannung einer Energiequelle und eine Erdungsspannung an die MOS-Tran sistoren Tr1 bis Tr5, welche in dem Siliciumsubstrat 1 vom P-Typ ausgebildet sind, angelegt.

Über dem TEOS-Film 22 und den Oberflächen der zweiten Aluminiumverdrahtungsschichten 23a und 23b wird ein Plasma- SiN-Film 24 mit einem niedrigen Wasserstoffgehalt ausgebil det, über welchem ein Plasma-SiN-Film 25 mit einem hohen Wasserstoffgehalt ausgebildet wird. Der Plasma-SiN-Film 24 mit einem niedrigen Wasserstoffgehalt enthält weniger Was serstoff als der Plasma-SiN-Film 25 mit einem hohen Wasser stoffgehalt. Im Einzelnen beträgt die Menge an Si-H-Bindun gen im Plasma-SiN-Film 25 mit hohem Wasserstoffgehalt 8×10²¹/cm³, und auf der anderen Seite beträgt der Gehalt an Si-H-Bindungen im SiN-Film 24 mit einem niedrigen Was serstoffgehalt 6×10²¹/cm³ oder weniger. Die Gesamtdicke der Plasma-SiN-Filme 24 und 25 beträgt ungefähr 16 000 Å. Die Dicke des Plasma-SiN-Films 24 mit einem niedrigen Was serstoffgehalt beträgt ungefähr 500 Å.

Hierbei hat der Plasma-SiN-Film 25 mit einem hohen Was serstoffgehalt eine geringe Filmspannung und dadurch eine gute Bedeckungscharakteristik für Stufen (das Vermögen einen gestuften Bereich abzudecken). Der Plasma-SiN-Film 25 mit einem hohen Wasserstoffgehalt enthält jedoch in sich viel Wasserstoff. Der Wasserstoff wird zu einem Faktor, welcher eine Verschlechterung der heißen Ladungsträger in den MOS-Transistoren Tr1 bis Tr5, welche in dem Silicium substrat 1 vom P-Typ ausgebildet sind, verursacht. Der Plasma-SiN-Film 24 mit einem niedrigen Wasserstoffgehalt besitzt die Eigenschaft, den Durchgang von Wasserstoff zu verhindern.

Während der Wasserstoff dazu bereit steht, von inner halb des Plasma-SiN-Films 25 mit einem hohen Wasserstoff gehalt, welcher als ein Passivierungsfilm verwendet wird, einzudringen, ermöglicht es die Verwendung der Plasma-SiN- Filme 24 und 25 mit solch einer Zweischichtstruktur den Wasserstoff durch den Plasma-SiN-Film 24 mit einem niedri gen Wasserstoffgehalt, welcher eine verringerte Menge an Si-H-Bindungen besitzt, abzublocken (einzufangen). Man nimmt an, daß dieses Phänomen dadurch stattfindet, daß sich der Wasserstoff, welcher von innerhalb des Plasma-SiN- Films 25 mit einem hohen Wasserstoffgehalt nach außen getreten ist, mit den nichtpaarigen Bindungen des Siliciums im Plasma-SiN-Film 24 mit einem niedrigen Wasserstoffgehalt verbindet. Als Folge davon wird der Wasserstoff am Überge hen auf die Seite der MOS-Transistoren Tr1 bis Tr5 gehin dert.

Als nächstes wird das Verfahren zur Herstellung des oben konstruierten IC′s für ein Kraftfahrzeug unter Bezug auf die Fig. 2 bis 6 erläutert.

Wie in Fig. 2 veranschaulicht, wird ein Silicium substrat 1 vom P-Typ hergestellt. Dann werden darin der P-Mulden-Bereich 2 und der N-Mulden-Bereich 3 ausgebildet. Unter Verwendung eines LOCOS-Oxidationsverfahrens werden an dem Oberflächenbereich des Siliciumsubstrats 1 vom P-Typ Feld-Oxidfilme 4 und Gate-Oxidfilme 5, 9 und 13 ausgebil det.

Anschließend werden wie in Fig. 3 veranschaulicht Poly silicium-Gate-Elektroden 8, 12 und 16 auf den Gate-Oxid filmen 5, 9 und 13 ausgebildet. Ferner werden wie in Fig. 4 veranschaulicht Quellenbereich 6, 10 und 14 und Senkenbe reiche 7, 11 und 15 durch ein Ionenimplantationsverfahren ausgebildet.

Dann werden wie in Fig. 5 veranschaulicht über dem Siliciumsubstrat 1 vom P-Typ nacheinander ein BPSG-Film 17, erste Aluminiumverdrahtungsschichten 18a, 18b und 18c, ein Plasma-SiN-Film 19, ein TEOS-Film 20, ein SOG-Film 21, ein TEOS-Film 22 und zweite Aluminiumverdrahtungsschichten 23a und 23b ausgebildet.

Anschließend wird wie in Fig. 6 veranschaulicht unter Verwendung eines Plasma-CVD-Verfahrens ein Plasma-SiN- Film 24 mit niedrigem Wasserstoffgehalt ausgebildet. Wie in Fig. 1 veranschaulicht wird des weiteren darauf ein Plasma- SiN-Film 25 mit einem hohen Wasserstoffgehalt ausgebildet. Anschließend werden spezielle Bereiche der Plasma-SiN- Filme 24 und 25 geätzt und dadurch geöffnet, um Aluminium kontaktstellen bereitzustellen.

Es wird nun das Verfahren des Aufbeschichtens eines Plasma-SiN-Films 24 mit einem niedrigen Wasserstoffgehalt und eines Plasma-SiN-Films 25 mit einem hohen Wasserstoff gehalt ausführlich erläutert.

In dieser Ausführungsform wird als eine Plasma-CVD-Vor richtung die von Nippon A·S·M Co. Ltd. hergestellte EAGLE-10 verwendet. Diese Vorrichtung ist eine Einzellagen- Plasma-CVD-Vorrichtung.

In Fig. 7 werden die entsprechenden Zustände der Zufüh rung der RF-Leistung, der Änderung im Druck, der Zuführung von Stickstoffgas (N₂) und Ammoniakgas (NH₃) und der Zufüh rung von Silangas (SiH₄) veranschaulicht, wenn diese Plas ma-CVD-Vorrichtung betrieben wird.

In Fig. 7 werden als erstes der Vorgang der Druckredu zierung und die Zuführung von Stickstoffgas (N₂) und Ammo niakgas (NH₃) gleichzeitig gestartet. Zum Erhalt eines Zielwertes des Vakuums (4,3 Torr) wird als Zeitraum der Druckverringerung ein Zeitraum von 15 Sekunden benötigt. Stickstoffgas (N₂) und Ammoniakgas (NH₃) können ebenfalls nach 10 Sekunden die entsprechenden Zielfließgeschwindig keiten (N₂: 1200 sccm, NH₃: 1800 sccm) erreichen. Wenn der Zielwert des Vakuums und die Zielgasfließgeschwindigkeiten erreicht worden sind, wird zwischen einer unteren Elektrode und einer oberen Elektrode (Hochspannung bzw. High 485 W und Niederspannung bzw. Low 215 W) die hochfrequente Span nung einer Energiequelle (RF-Leistung) angelegt. Fünf Se kunden nach dem Einschalten wird die Zuführung von Silangas (SiH₄) gestartet. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die Film bildung. Die Zuführung von Silangas (SiH₄) wird während 5 Sekunden linear erhöht. Während dieses Zeitraums von 5 Sekunden wird ein wie in Fig. 1 aufgezeigter Plasma-SiN- Film 24 mit niedrigem Wasserstoffgehalt ausgebildet. Nach dem die Fließgeschwindigkeit von Silangas (SiH₄) einen vor herbestimmten Wert (150 sccm) erreicht hat, wird dessen Zuführung bei einer festen Fließgeschwindigkeit fortge führt. Als Folge davon wird ein Plasma-SiN-Film 25 aus Fig. 1 mit einem hohen Wasserstoffgehalt gebildet.

Das Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform, welches in Fig. 7 veranschaulicht ist, wird nun im Vergleich mit dem in Fig. 8 veranschaulichten, welches verwendet wird, wenn ein gewöhnlicher einlagiger Plasma-SiN-Film gebildet wird, erläutert. Bei der Ausbildung des in Fig. 8 veran schaulichten einlagigen Films werden der Vorgang der Druck reduzierung und die Zuführung von Stickstoffgas (N₂) und Ammoniakgas (NH₃) gleichzeitig gestartet. Wenn der Zielwert des Vakuums und die Zuführung von Stickstoffgas und Ammo niakgas bei den entsprechenden festen Fließgeschwindigkei ten erreicht worden sind, wird die Zuführung von Silangas gestartet. Nachdem das Silangas mit einer festen Fließ geschwindigkeit zugeführt worden ist, wird die RF-Leistung eingeschaltet, um die Filmbildung zu starten. Der Film wird fortlaufend abgeschieden bis seine Dicke eine vorherbe stimmte Dicke erreicht hat.

Wie aus dem Vergleich zwischen den Ansichten der Fig. 7 und 8 deutlich wird, sind aufgrund der Veränderung des Zeitpunkts, an dem die Zuführung von Silangas ansteigt, der Plasma-SiN-Film, welcher im Anfangsstadium der Filmbil dung gebildet wird, und der Plasma-SiN-Film, welcher gebil det wird, wenn Silangas stetig zugeführt wird, im Hinblick auf die Eigenschaften voneinander verschieden. In dem in Fig. 7 veranschaulichten Fall bedeutet dies, daß der Zeit punkt des Einschaltens der RF-Leistung vor den Zeitpunkt des Beginns der Zuführung von Silangas (SiH₄) gesetzt wird. Bei der Zuführung von Silangas, wobei dessen Fließgeschwin digkeit erhöht wird, und da der Druck auf 4,3 Torr redu ziert wurde und eine Entladung durch die RF-Leistung durch geführt werden kann, wird es möglich, einen Plasma-SiN- Film 24 mit niedrigem Wasserstoffgehalt auszubilden.

Fig. 9 veranschaulicht den Verschlechterungszeitraum eines MOS-Transistors, gemessen unter Bezug auf die Menge an Si-H-Bindungen im Plasma-SiN-Film. In Fig. 9 wird auf der Abszisse die Menge an Si-H-Bindungen aufgetragen, und die Zeit Gm 10%, bei welcher die Charakteristik des MOS- Transistors um 10% abnimmt, wurde auf der Ordinate aufge tragen. Die Betriebsspannung wird auf 5,5 Volt eingestellt. Als eine Probe wird ebenfalls ein N-Kanal-MOS-Transistor verwendet, welcher so aufgebaut ist, daß W (Gate-Breite)/ L (Gate-Länge) = 25,0/1,0.

Aus der Beziehung zwischen der Menge der Si-H-Bindungen und dem Verschlechterungszeitraum des MOS-Transistors in Fig. 9 ist ersichtlich, daß es notwendig ist, daß die Menge an Si-H-Bindungen in einem Plasma-SiN-Film mit niedrigem Wasserstoffgehalt 6×10²¹ /cm³ oder weniger beträgt, um eine kontinuierliche Benutzung während 1,7 Jahren zu über stehen.

Fig. 10 veranschaulicht den gemessenen Verschlech terungszeitraum, während dem die Charakteristiken des MOS- Transistors sowohl im Fall dieser Ausführungsform (der zweilagige Plasma-SiN-Film) als auch im Fall des Ver gleichsbeispiels (der einlagige Plasma-SiN-Film) um 10% abnehmen. In Fig. 10 wird der Maximalwert I_submax/W des Senkenstroms pro Einheit der Gatterbreite in einem MOS- Transistor auf der Abszisse aufgetragen, und die Zeit Gm 10% wird auf der Ordinate aufgetragen. Als Proben werden ebenfalls N-Kanal-MOS-Transistoren verwendet, welche so aufgebaut sind, daß W/L = 25,0/1,0. Hierbei stellt I_submax einen Maximalwert eines Substratstroms dar. Wie in Fig. 11 veranschaulicht, ist der Maximalwert I_submax des Substratstroms ein Wert I_sub des Substratstroms, welcher einem Maximalwert des Substratstroms in der Beziehung zwi schen einer Gate-Spannung V_G und dem Substratstrom I_sub entspricht.

Aus Fig. 10 wird deutlich, die Verwendung des einlagigen Plasma-SiN-Films, welcher ein herkömmliches Pro dukt darstellt, könnte bei einer Einstellung der Betriebs spannung auf 5,5 Volt nicht die Erfordernisse einer konti nuierlichen Verwendung während 1,7 Jahren erfüllen. Wie in Fig. 10 veranschaulicht könnte jedoch die Verwendung des zweilagigen Plasma-SiN-Films gemäß der Vorrichtung der ersten Ausführungsform denselben Erfordernissen genügen.

Wie oben erwähnt besitzt die vorliegende Ausführungs form die folgenden beiden charakterisierenden Eigenschaften (a) und (b):

(a) Der Plasma-SiN-Film, welcher als ein Passivierungsfilm (Oberflächenschutzfilm) wirkt, wird in einer zweilagi gen Struktur ausgebildet. Die untere Schicht wird als der Plasma-SiN-Film mit niedrigem Wasserstoffgehalt ausgebildet, welcher hinsichtlich des Gehalts an Was serstoff geringer ist als der Plasma-SiN-Film der obe ren Schicht. Als Folge davon ist es möglich, den Was serstoff im Plasma-SiN-Film der oberen Schicht daran zu hindern, in die MOS-Transistorseite einzudringen. Folglich ist die Lebensdauer der heißen Ladungsträger gesichert, das heißt, der Verschlechterungszeitraum des MOS-Transistors ist sicherlich lange genug.
(b) Als das Verfahren zur Herstellung des Plasma-SiN-Films mit einer Zweischichtstruktur mit dem Plasma-SiN-Film mit niedrigem Wasserstoffgehalt und dem Plasma-SiN- Film mit hohem Wasserstoffgehalt wurden die beiden folgenden Verfahrensarten angewendet. In einem Zu stand, in dem das Ammoniakgas mit einer festen Fließ geschwindigkeit zugeführt wird, wird nämlich die Zu führung des Gases aus der Verbindungsgruppe der Silane so durchgeführt, daß dessen Fließgeschwindigkeit er höht wird. Als Folge davon wird ein Plasma-SiN-Film 24 mit niedrigem Wasserstoffgehalt ausgebildet. Bei der anderen Verfahrensart wird die Zuführung von Ammoniakgas und dem Gas aus der Verbindungsgruppe der Silane bei einer festen Fließgeschwindigkeit durchge führt. Aufgrund der Zuführung wird auf einem Plasma- SiN-Film 24 mit niedrigem Wasserstoffgehalt ein Plas ma-SiN-Film 25 mit hohem Wasserstoffgehalt, dessen Wasserstoffgehalt höher ist als der des Plasma-SiN- Films 24 mit niedrigem Wasserstoffgehalt, ausgebildet. Folglich kann durch die kontinuierliche Verwendung derselben Vorrichtung der Plasma-SiN-Film mit Zwei schichtstruktur, welcher als der Passivierungsfilm wirkt, ausgebildet werden.

Als nächstes werden Modifikationen der ersten Ausfüh rungsform erläutert.

In Fig. 7 wird die Fließgeschwindigkeit, bei welchem Silangas (SiH₄) zugeführt wird, linear erhöht. Wie in Fig. 12 veranschaulicht, kann jedoch bei der Zuführung von Silangas dessen Fließgeschwindigkeit nicht linear sondern krummlinig erhöht werden (in Fig. 12 sind durch eine Strichpunktlinie und eine durchgezogene Linie zwei Bei spiele veranschaulicht).

Oder wie in Fig. 13 veranschaulicht kann bei der Zufüh rung des Silangases dessen Fließgeschwindigkeit in Form einer Treppe (stufenweise) erhöht werden (in Fig. 13 zeigt eine durchgezogene Linie eine dreistufige Arbeitsweise bei der Erhöhung des Silangases, und eine Strichpunktlinie zeigt eine zweistufige Arbeitsweise).

Oder wie in Fig. 14 veranschaulicht kann bei der Zufüh rung des Silangases dessen Fließgeschwindigkeit auf eine Weise erhöht werden, daß sie für bestimmte Zeiträume er niedrigt wird.

Oder wie in Fig. 15 veranschaulicht kann nach dem Ein schalten der Hochfrequenzenergiequelle die Fließgeschwin digkeit des Silangases während eines Zeitraums erhöht wer den, in welchem die Fließgeschwindigkeiten von Stickstoff gas (N₂) und Ammoniakgas (NH₃) erhöht werden, um dadurch einen Plasma-SiN-Film 24 mit niedrigem Wasserstoffgehalt auszubilden.

Zweite Ausführungsform

Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vor liegenden Erfindung erläutert werden, wobei ein Augenmerk auf den Unterschied zur ersten Ausführungsform gerichtet wird.

Bei dem Herstellungsverfahren gemäß der ersten Ausfüh rungsform wird nach dem Ausbilden des Plasma-SiN-Films 24 mit niedrigem Wasserstoffgehalt und des Plasma-SiN-Films 25 mit hohem Wasserstoffgehalt ein Ätzen der Plasma-SiN- Filme 24 und 25 durchgeführt, um so die Aluminiumkontakt stellenbereiche zu öffnen. Wie in Fig. 16 veranschaulicht wird jedoch zu diesem Zeitpunkt der Plasma-SiN-Film 24 mit niedrigem Wasserstoffgehalt auf der Aluminiumverdrahtung 23b leicht von diesem abgelöst. Da die Ätzlösung in diesem Bereich der mangelhaften Haftung eindringt, ist es schwie rig einen Öffnungsbereich einer gewünschten Konfiguration zu erhalten. Das heißt, beim Vergleich der Ätz geschwindigkeit eines Plasma-SiN-Films, welcher eine große Menge an Wasserstoff enthält, mit der eines Plasma-SiN- Films, welcher eine geringe Menge an Wasserstoff enthält, ist die Ätzgeschwindigkeit des letzteren Plasma-SiN-Films höher. Im Plasma-SiN-Film 24 mit niedrigem Wasserstoff gehalt, welcher in Kontakt mit der Aluminiumverdrahtung 23b ist, welche als die darunterliegende Schicht wirkt, tritt daher die Ätzlösung schnell aus dem Bereich mangelhafter Haftung ein, mit dem Ergebnis, daß unangenehmerweise ein Seitwärtsätzen stattfindet.

Wie in Fig. 17 veranschaulicht wird aus diesem Grund in der zweiten Ausführungsform vor dem Fließenlassen des Silangases (SiH₄) die RF-Leistung (hochfrequente Spannung einer Energiequelle) in einem Zustand angewendet, in wel chem Stickstoffgas (N₂) fließt. Als Folge davon wird im Hinblick auf die Oberfläche der Aluminiumverdrahtung 23b ein Plasma-Oberflächenaufrauhungsverfahren durchgeführt. Anschließend wird die Filmbildung des Plasma-SiN-Films 24 mit niedrigem Wasserstoffgehalt gestartet.

Im Einzelnen wird zuerst damit begonnen Stickstoffgas (N₂) und Ammoniakgas (NH₃) gleichzeitig zuzuführen. Nach 5 Sekunden sind deren Fließgeschwindigkeiten auf vorherbe stimmte Werte (N₂: 2900 sccm, NH₃: 300 sccm) eingestellt. Nach weiteren 5 Sekunden wird während 10 Sekunden die RF- Leistung eingeschaltet. Durch dieses Vorplasmabearbeiten geht Stickstoffgas (N₂) in ein Plasma über. Als Folge davon wird die Oberfläche der Aluminiumverdrahtung 23b, welche die darunter liegende Schicht des Plasma-SiN-Films 24 mit niedrigem Wasserstoffgehalt bildet, mittels des Plasma geklopft, um darauf Unregelmäßigkeiten auszubilden.

20 Sekunden nach dem Ende der Vorplasmabearbeitung wird die RF-Leistung angewendet (Hochspannung bzw. High 485 W und Niederspannung bzw. Low 215 W). 3 Sekunden nach dem Einschalten der RF-Leistung wird die Zuführung von Silangas (SiH₄) gestartet, und dadurch wird die Filmbildung gestar tet. Und durch die Erhöhung der Fließgeschwindigkeit der Silangaszuführung (SiH₄) wird der Plasma-SiN-Film 24 mit niedrigem Wasserstoffgehalt gebildet. 5 Sekunden nach dem Beginn der Zuführung von Silangas wird die Fließgeschwin digkeit des Silangases (SiH₄) auf einem vorherbestimmten Wert (150 sccm) eingestellt. Anschließend wird nach weite ren 5 Sekunden die Fließgeschwindigkeit von Stickstoffgas (N₂) verringert und die Fließgeschwindigkeit von Ammoniak gas (NH₃) wird erhöht. 5 Sekunden nach den Änderungen der Fließgeschwindigkeiten von Stickstoffgas und Ammoniakgas wird die Fließgeschwindigkeit des Stickstoffgases (N₂) und die Fließgeschwindigkeit des Ammoniakgases (NH₃) auf 1200 sccm bzw. 1800 sccm eingestellt. In diesem Zustand wird ein Plasma-SiN-Film 25 mit hohem Wasserstoffgehalt auf den Plasma-SiN-Film 24 mit niedrigem Wasserstoffgehalt auf beschichtet.

In Fig. 17 ist hierbei der Grund für die Zuführung einer großen Menge an Stickstoff bei der Ausbildung eines Plasma-SiN-Films 24 mit einem niedrigen Wasserstoffgehalt, d. h. wenn Silangas ansteigt (seine Fließgeschwindigkeit wird stufenweise erhöht), die Festigung der Bindung von Si und N. Beim Vergleich der Herstellung des SiN-Films aus Stickstoff in Ammoniakgas mit der Herstellung des SiN-Films aus Stickstoff in Stickstoffgas bedeutet dies, daß die Bin dung von Si und N in dem SiN-Film, welcher aus Stickstoff in Stickstoffgas gebildet wurde, stärker ist als die im Plasma-SiN-Film, welcher aus Stickstoff in Ammoniakgas gebildet wurde. Wenn jedoch der SiN-Film aus Stickstoff in Stickstoffgas gebildet wurde, besitzt dieser Film eine er höhte Filmspannung oder besitzt eine verschlechterte Gleichförmigkeit innerhalb der Ebene. Wenn die Zuführung von Silangas stabilisiert wurde, wurde daher die Fließge schwindigkeit von Stickstoffgas verringert und die Fließ geschwindigkeit von Ammoniakgas erhöht, um dadurch einen Plasma-SiN-Film 25 mit hohem Wasserstoffgehalt zu erhalten, welcher eine geringe Filmspannung und eine ausgezeichnete Gleichförmigkeit in der Ebene besitzt.

Es sei hierbei angemerkt, daß das Stickstoffgas im Plasma-CVD-Verfahren ursprünglich als Trägergas fungiert.

(a) Vor dem Fließenlassen des Gases aus der Verbindungs gruppe der Silane wird die Spannung einer Energie quelle in einem Zustand angelegt, in welchem Stick stoffgas zugeführt wird. Hinsichtlich der Oberfläche der darunterliegenden Schicht wird folglich eine Plas ma-Oberflächenaufrauhungsbearbeitung durchgeführt. Da die Filmbildung danach gestartet wird, wird auf der aufgerauhten Oberfläche der darunter liegenden Schicht ein Plasma-SiN-Film 24 mit einem niedrigen Wasser stoffgehalt ausgebildet. Der Plasma-SiN-Film 24 mit niedrigem Wasserstoffgehalt kann daher fest auf diese darunterliegende Schicht gehaftet werden. Das heißt, die Oberfläche der Al-(Aluminium)-Schicht, welche als die darunter liegende Schicht fungiert, wird durch das Plasma geklopft und dadurch in einen unregelmäßigen Zustand gebracht. Als Folge davon wird die Haftung zwischen dem Plasma-SiN-Film 24, welcher eine geringe Menge an Wasserstoff enthält, und der Aluminiumver drahtung 23b verstärkt.
Aufgrund der Durchführung der Vorplasmabearbeitung steigt ebenfalls die Temperatur des Substrates. Als Folge davon erreicht die Substrattemperatur ungefähr die Temperatur des Plasma-SiN-Films 24 mit niedrigem Wasserstoffgehalt, welche sich einstellt, wenn der Plasma-SiN-Film 24 gebildet wird, wodurch die Haftung verstärkt wird.
(b) Bei der Ausbildung eines Plasma-SiN-Films 24 mit nied rigem Wasserstoffgehalt wird eine große Menge an Stickstoffgas zugeführt, um den Plasma-SiN-Film 24 hauptsächlich aus Stickstoff in Stickstoffgas zu bil den. Dadurch ist es möglich, die Bindung zwischen Si und H im Plasma-SiN-Film 24 mit niedrigem Wasserstoff gehalt zu festigen. Nach der Ausbildung des Plasma- SiN-Films 24 mit niedrigem Wasserstoffgehalt wird die Fließgeschwindigkeit von Stickstoffgas verringert und die Fließgeschwindigkeit von Ammoniakgas erhöht. Es ist somit möglich, die Abnahme der Filmspannung und die Zunahme der Gleichförmigkeit innerhalb der Ebene im Hinblick auf den Plasma-SiN-Film 25 mit hohem Was serstoffgehalt zu erreichen.

Nebenbei wird in Fig. 17 nach der Vorplasmabearbeitung die RF-Leistung einmal ausgeschaltet. Dieses Ausschalten ist jedoch nicht immer notwendig. Wenn die RF-Leistung über einen längeren Zeitraum weiter angelassen wird, werden die Unregelmäßigkeiten der darunter liegenden Schicht (Aluminiumverdrahtung) zu groß. Aus diesem Grund wird die Zeitdauer der Vorplasmabearbeitung so eingestellt, daß eine vorherbestimmte Zeitdauer nicht überschritten wird.

Als nächstes werden Modifikationen der zweiten Ausfüh rungsform erläutert.

Wie in Fig. 18 veranschaulicht kann nach der Durchfüh rung der Vorplasmabearbeitung, während Stickstoffgas (N₂) zugeführt wird, damit begonnen werden, Ammoniakgas (NH₃) zuzuführen.

Es sei angemerkt, daß obwohl sowohl in der ersten als auch der zweiten Ausführungsform, wie zum Beispiel in den Fig. 7 und 17 veranschaulicht, die Mengen (Fließ geschwindigkeiten) an zugeführten Gasen festgelegt sind, es ebenfalls möglich ist, die Konzentrationen der Gase innerhalb einer Kammer der CVD-Vorrichtung festzulegen. Da die Konzentration an Gas niedrig wird, wenn dessen Fließgeschwindigkeit niedrig ist, und hoch wird, wenn des sen Fließgeschwindigkeit hoch ist, bedeutet dies, daß die Halbleitervorrichtung hergestellt werden kann, indem die Konzentration des Gases eingestellt wird, so daß die Kon zentration des Gases innerhalb der Kammer einen vorher bestimmten Wert erreicht.

Dritte Ausführungsform

Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform der vor liegenden Erfindung erläutert, wobei ein Augenmerk auf den Unterschied zu der ersten Ausführungsform gerichtet wird.

In der ersten Ausführungsform wurde die Zweischicht struktur auf den Plasma-SiN-Film angewendet, welcher als der Passivierungsfilm wirkt. In der dritten Ausführungsform wird der Plasma-SiN-Film mit der Zweischichtstruktur auf sowohl einen Passivierungsfilm als auch einen Zwischen schichtisolationsfilm angewendet. Das heißt, der Plasma- SiN-Film mit der Zweischichtstruktur wird ebenfalls auf den Plasma-SiN-Film 19 des in Fig. 1 dargestellten IC′s ange wendet. Die dritte Ausführungsform wird nun unter Bezug auf Fig. 19, welche eine vergrößerte Ansicht des Bereichs von Fig. 1 ist, in welcher der N-Kanal-MOS-Transistor Tr3 aus gebildet ist, erläutert.

Gemäß der dritten Ausführungsform wird auf einem Plas ma-SiN-Film 30 mit einem niedrigen Wasserstoffgehalt ein Plasma-SiN-Film 31 mit einem hohen Wasserstoffgehalt aufbe schichtet. Die Gesamtdicke des Plasma-SiN-Films 30 mit niedrigem Wasserstoffgehalt und des Plasma-SiN-Films 31 mit hohem Wasserstoffgehalt beträgt ungefähr 1000 Å. Die Dicke des Plasma-SiN-Films 30 mit niedrigem Wasserstoffgehalt beträgt ungefähr 160 Å. Die verbleibenden Bereiche sind dieselben wie die in der ersten Ausführungsform gezeigten, und bei denjenigen Bereichen, welche mit derselben Bezugs ziffer bezeichnet sind, wird auf eine ausführliche Erklärung verzichtet.

Der in den TEOS-Filmen 20 und 22 oder dem SOG-Film 21 enthaltene Wasserstoff wird zur Ursache der Verschlechte rung der heißen Ladungsträger in dem MOS-Transistor, wel cher im Siliciumsubstrat 1 vom P-Typ ausgebildet ist. Der im Plasma-SiN-Film 31 mit einem hohen Wasserstoff enthal tene Wasserstoff wird ebenfalls zur Ursache der Verschlech terung der heißen Ladungsträger in dem MOS-Transistor. Der Plasma-SiN-Film 30 mit niedrigem Wasserstoffgehalt verhin dert den Durchgang des Wasserstoffs. Als Folge davon wird, obwohl Wasserstoff von innerhalb der Filme 20, 22 und 31 für das Eindringen in die MOS-Transistorseite bereit steht, der Eintritt des Wasserstoffs durch den Plasma-SiN-Film 30 mit einem niedrigen Wasserstoffgehalt und einer verringer ten Anzahl an Si-H-Bindungen blockiert (der Wasserstoff wird eingefangen).

Durch Anwendung der Zweischichtstruktur auf den Plasma- SiN-Film 19, welcher wie oben erwähnt als ein Zwischen schichtisolationsfilm wirkt, wird ein hervorragender Schutz der Leistung des MOS-Transistors erreicht. Ferner, wie im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform behauptet, ist die Herstellung des Plasma-SiN-Films mit der Zweischicht struktur einfach.

Vierte Ausführungsform

Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform der vor liegenden Erfindung erläutert, wobei ein Augenmerk auf dem Unterschied zur dritten Ausführungsform gerichtet wird.

In der dritten Ausführungsform wird ein Plasma-SiN- Film 19 als der Zwischenschichtisolationsfilm, welcher zwi schen den ersten Aluminiumverdrahtungen 18a, 18b und 18c und den zweiten Aluminiumverdrahtungen 23a und 23b angeord net ist, verwendet. Das heißt, die Zweischichtstruktur wird auf den Plasma-SiN-Film 19 angewendet, welcher zwischen der Mehrlagenverdrahtung angeordnet ist. In der vierten Ausfüh rungsform wird der Plasma-SiN-Film als ein Isolationsfilm verwendet, welcher zwischen einem MOS-Transistor und einer auf dem MOS-Transistor angeordneten Verdrahtung angeordnet ist. Das heißt, die vierte Ausführungsform verwendet den Plasma-SiN-Film als Ersatz für den BPSG-Film 17 in dem in Fig. 1 veranschaulichten IC.

Die vierte Ausführungsform wird nun unter Bezug auf Fig. 20 (welche eine vergrößerte Ansicht des Bereichs von Fig. 1 darstellt, in dem der N-Kanal-MOS-Transistor Tr3 ausgebildet ist), welche sich wiederum auf Fig. 19 bezieht, erläutert.

Über einer Gate-Elektrode 21 eines N-Kanal-MOS-Tran sistors Tr3 wird ein Plasma-SiN-Film 40 mit einem niedri gen Wasserstoffgehalt ausgebildet. Auf den Plasma-SiN- Film 40 mit niedrigem Wasserstoffgehalt wird ein Plasma- SiN-Film 41 mit hohem Wasserstoffgehalt aufbeschichtet. Über diesen Plasma-SiN-Filmen 40 und 41 wird eine Alumini umverdrahtung 18a, 18b und 18c ausgebildet. Die verbleiben den Bereiche sind dieselben wie die in der dritten Ausfüh rungsform aufgeführten, und bei den Bereichen, welche mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind, wird auf eine aus führliche Erläuterung verzichtet.

Auch in dieser Ausführungsform wird der im Plasma-SiN- Film 41 mit hohem Wasserstoffgehalt enthaltene Wasserstoff zur Ursache der Verschlechterung der heißen Ladungsträger im MOS-Transistor, welcher in dem Siliciumsubstrat vom P-Typ ausgebildet ist. Der Plasma-SiN-Film 40 mit niedrigem Wasserstoffgehalt verhindert den Durchgang des Wasser stoffs. Als Folge davon ist, obwohl Wasserstoff von inner halb des Plasma-SiN-Films 41 mit hohem Wasserstoffgehalt für das Eindringen in den MOS-Transistor bereit steht, das Eindringen dieses Wasserstoffs durch den Plasma-SiN-Film 40 mit niedrigem Wasserstoffgehalt und einer verringerten Menge an Si-H-Bindungen blockiert (der Wasserstoff wird eingefangen).

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erwähnten Ausführungsformen beschränkt. Das heißt, die vor liegende Erfindung kann auf lediglich den Plasma-SiN-Film, welcher als der Zwischenschichtisolationsfilm dient, ange wendet werden, oder sie kann auf lediglich den Plasma-SiN- Film, welcher als der Isolationsfilm, der die Gate-Elek trode des MOS-Transistors abdeckt, angewendet werden. Das heißt, die vorliegende Erfindung kann auf lediglich den Zwischenschichtisolationsfilm oder auf lediglich den Isola tionsfilm, welcher zwischen dem MOS-Transistor und der darauf angeordneten Verdrahtung angeordnet ist, angewendet werden, ohne daß die Erfindung auf den Passivierungsfilm, welcher der Oberflächenschutzfilm ist, angewendet wird.

Die vorliegende Erfindung kann ebenfalls auf eine Halb leitervorrichtung wie ein IGBT und ein LDMOS angewendet werden.

Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf den in einem Kraftfahrzeug verwendeten IC beschränkt, sondern kann auch auf einen IC für eine andere Verwendung angewendet werden.

Claims

1. Halbleitervorrichtung, mit:
einem Halbleitersubstrat (1);
einem Transistor (Tr1 bis Trs), welcher einen Gate- Isolationsfilm (5, 9 und 13) besitzt, wobei der Transistor in dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist;
einem ersten auf dem Halbleitersubstrat angeordneten Plasma-SiN-Film (24); und
einem auf dem ersten Plasma-SiN-Film aufbeschichte ten zweiten Plasma-SiN-Film (25),
wobei der erste Plasma-SiN-Film (24) eine geringere Menge an Wasserstoff enthält als der zweite Plasma-SiN- Film (25).

2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der erste Plasma-SiN-Film (24) eine Menge an Si-H-Bindungen von 6×10²¹/cm³ oder weniger besitzt.

3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der erste und zweite Plasma-SiN-Film (24 und 25) als ein Oberflächenschutzfilm verwendet werden.

4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, mit ferner:
einer Mehrlagenverdrahtung (18a, 18b, 18c, 23a und 23b) zum Anlegen einer elektrischen Energie an den Transistor,
wobei der erste und zweite Plasma-SiN-Film (30 und 31) als ein Zwischenschichtisolationsfilm verwendet werden, welcher zwischen der Mehrlagenverdrahtung angeordnet ist.

5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mehrlagenverdrahtung (18a, 18b, 18c, 23a und 23b) aus Aluminium hergestellt ist.

6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, mit ferner:
einer auf dem Transistor angeordneten Verdrah tung (18c) zum Anlegen einer elektrischen Energie an den Transistor,
wobei der erste und zweite Plasma-SiN-Film (40 und 41) als ein Isolationsfilm verwendet werden, welcher zwischen dem Transistor und der Verdrahtung angeord net ist.

7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verdrahtung (18c) aus Aluminium her gestellt ist.

8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der erste Plasma-SiN-Film (24) dünner ist als der zweite Plasma-SiN-Film (25).

9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der erste Plasma-SiN-Film (24) hauptsäch lich aus Stickstoffgas und Silangas gebildet ist, und der zweite Plasma-SiN-Film (25) hauptsächlich aus Ammoniakgas und Silangas gebildet ist.

10. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, in welcher ein Transistor (Tr1 bis Tr5) mit einem Gate- Isolationsfilm (5, 9 und 13) in einem Halbleiter substrat (1) ausgebildet ist, dessen Oberfläche mit einem Plasma-SiN-Film (24 und 25) bedeckt ist, welcher mittels eines Plasma-CVD-Verfahrens ausgebildet ist, welches auf die Ausbildung eines SiN-Films auf dem Halbleitersubstrat während der Zuführung von Ammoniak gas und einem Gas aus der Verbindungsgruppe der Silane ausgerichtet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält:
Ausbilden eines Plasma-SiN-Films mit niedrigem Was serstoffgehalt durch Zuführen des Ammoniakgases und des Gases aus der Verbindungsgruppe der Silane, wäh rend mindestens eine der Gasmengen von Ammoniak und dem Gas aus der Verbindungsgruppe der Silane erhöht wird; und
Aufbeschichten eines Plasma-SiN-Film auf den Plasma- SiN-Film mit niedrigem Wasserstoffgehalt, welcher aufbeschichtete Plasma-SiN-Film mehr Wasserstoff enthält als der Plasma-SiN-Film mit niedrigem Wasserstoffgehalt, indem das Ammoniakgas und das Gas der Verbindungsgruppe der Silane mit einer festen Fließgeschwindigkeit zugeführt werden.

11. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Ausbildens des Plasma-SiN-Films mit niedri gem Wasserstoffgehalt unter einem verringerten Druck in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem eine elek trische Entladung möglich ist.

12. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Ausbildens des Plasma-SiN-Films mit niedri gem Wasserstoffgehalt in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem das Ammoniakgas mit einer festen Fließgeschwindigkeit zugeführt wird und das Gas aus der Verbindungsgruppe der Silane unter Erhöhung seiner Fließgeschwindigkeit zugeführt wird.

13. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Ausbildens des Plasma-SiN-Films mit niedri gem Wasserstoffgehalt auf eine Weise durchgeführt wird, bei der das Ammoniakgas und das Silangas zugeführt wer den, wobei mindestens eine der Fließgeschwindigkeiten vom Ammoniakgas oder dem Silangas linear erhöht wird.

14. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Ausbildens des Plasma-SiN-Films mit niedri gem Wasserstoffgehalt auf eine Weise durchgeführt wird, bei der das Ammoniakgas und das Silangas zugeführt wer den, wobei die Fließgeschwindigkeit des Silangases schrittweise erhöht wird.

15. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Ausbildens des Plasma-SiN-Films mit niedri gem Wasserstoffgehalt die Fließgeschwindigkeiten des Ammoniakgases und des Silangases so reguliert, daß der Plasma-SiN-Film mit niedrigem Wasserstoffgehalt eine Menge an Si-H-Bindungen von 6×10²¹/cm³ oder weniger besitzt.

16. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schritt des Ausbildens des Plasma-SiN-Films mit niedri gem Wasserstoffgehalt eine größere Menge an Stickstoff gas zuführt wird als die, welche beim Schritt des Auf beschichtens zugeführt wird.

17. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schritt des Ausbildens des Plasma-SiN-Films mit niedri gem Wasserstoffgehalt eine geringere Menge des Ammoniakgases zuführt wird als die, welche beim Schritt des Aufbeschichtens zugeführt wird.

18. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, mit ferner dem Schritt des:
Anwendens einer Spannung einer Energiequelle in einem Zustand, in welchem Stickstoffgas zugeführt wird, bevor das Gas aus der Verbindungsgruppe der Silane durch den Schritt des Ausbildens fließenge lassen wird, um mittels eines Plasmas aus Stickstoff auf einer Oberfläche einer darunterliegenden Schicht, auf welcher der Plasma-SiN-Film mit niedri gem Wasserstoffgehalt ausgebildet ist, eine Ober flächenaufrauhungsbearbeitung durchzuführen.

19. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Ausbildens des Plasma-SiN-Films mit niedri gem Wasserstoffgehalt eine größere Menge des Stick stoffgases zuführt als die, welche beim Schritt des Aufbeschichtens zugeführt wird.

20. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Ausbildens des Plasma-SiN-Films mit niedri gem Wasserstoffgehalt eine geringere Menge an Ammoniak gas zuführt als die, welche beim Schritt des Aufbe schichtens zugeführt wird.