【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体基板上にゲルマニウムシリケートガ
ラス膜を有する半導体装置に関する。
〔発明の概要〕
本発明は、半導体基板上にゲルマニウムシリケートガ
ラス膜を有する半導体装置において、上記半導体基板と
上記ゲルマニウムシリケートガラス膜との間にゲルマニ
ウム拡散防止膜を有する。これによって、ゲルマニウム
シリケートガラス膜中のゲルマニウムが半導体基板との
界面に堆積することにより生じる不都合を解消すること
ができる。
〔従来の技術〕
ゲルマニウムシリケートガラス（Germano-silicate G
lass:GeSG）膜は、GeＯ2とSiＯ2とにより構成されるガ
ラス膜である。このGeSG膜のリフロー（reflow）温度は
750〜850℃であり、リンシリケートガラス（Phospho-si
licate Glass:PSG）膜のリフロー温度（1000〜1050℃）
やボロンリンシリケートガラス（Borophospho-silicate
Glass:BPSG）膜のリフロー温度（850〜950℃）に比べ
て低いので、LSI製造工程の低温プロセス化に適合した
層間絶縁膜等として従来より注目されていた（例えば特
開昭57-160936号公報）。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このGeSG膜を例えばMOSLSIの層間絶縁膜
として用いた場合、この層間絶縁膜のリフローを行うた
めのアニール時にGeSG膜中のゲルマニウムが拡散して半
導体基板との界面に堆積（pile up）しやすい。このゲ
ルマニウムの堆積によりMOSのＣ−Ｖ特性が容易に変化
し、その結果MOSFETのしきい値電圧Ｖthが＋側に変化し
やすいという問題があった。
従って本発明の目的は、GeSG膜中のゲルマニウムが半
導体基板との界面に堆積することにより生じる不都合を
解消した半導体装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、半導体基板上にゲルマニウムシリケートガ
ラス膜を有する半導体装置において、半導体基板とゲル
マニウムシリケートガラス膜との間に窒化シリコン系の
膜からなるゲルマニウム拡散防止膜を有する半導体装置
である。
〔作用〕
上記した手段によれば、緻密な膜である窒化シリコン
系の膜からなるゲルマニウム拡散防止膜により、ゲルマ
ニウムシリケートガラス膜中のゲルマニウムが半導体基
板側へ拡散するのを防止することができるので、このゲ
ルマニウムが半導体基板との界面に堆積することにより
生じる不都合を解消することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。
第１図は、本発明の一実施例によるMOSLSIを示す断面
図である。
第１図に示すように、本実施例によるMOSLSIにおいて
は、例えばｐ型シリコン基板のような半導体基板１の表
面に例えばSiＯ2膜のようなフィールド絶縁膜２が選択
的に設けられ、このフィールド絶縁膜２によって素子間
分離が行われている。このフィールド絶縁膜２によって
囲まれた活性領域の表面には例えばSiＯ2膜のようなゲ
ート絶縁膜３が設けられている。このゲート絶縁膜３の
上には、例えば不純物をドープした多結晶Si膜上にMoSi
2膜やＷSi2膜のような金属シリサイド膜を設けたポリサ
イド膜から成るゲート電極４が設けられている。また、
フィールド絶縁膜２上には、このゲート電極４と同一の
ポリサイド膜から成る配線５が設けられている。なお、
これらのゲート電極４及び配線５は例えば多結晶Si膜に
より構成することも可能である。
一方、半導体基板１中には、上記ゲート電極４に対し
て自己整合的にソース領域６及びドレイン領域７が設け
られている。そして、このゲート電極４、ソース領域６
及びドレイン領域７により、ｎチャネルMOSFETが構成さ
れている。これらのソース領域６及びドレイン領域７
は、上記ゲート電極４の側面に設けられた例えばSiＯ2
から成る側壁（サイドウォールスペーサ）８の下方に例
えばｎ-型の低不純物濃度部6a、7aを有し、その他の部
分は例えばｎ+型である。すなわち、上記ｎチャネルMOS
FETは、ドレイン領域７に設けられた低不純物濃度7aに
よりドレイン近傍の電界緩和を行う、いわゆるLDD（Lig
htly Doped Drain）構造を有する。なお、このｎチャネ
ルMOSFETは必ずしもLDD構造を有する必要はない。
符号９はゲルマニウム拡散防止膜である。このゲルマ
ニウム拡散防止膜９は、例えば低圧CVD（LPCVD）法によ
り形成された窒化シリコン（Si3Ｎ4）膜、プラズマCVD
法により形成された窒化シリコン（p-SiＮ）膜、オキシ
ナイトライド（SiON）膜等の緻密な膜から成る。このゲ
ルマニウム拡散防止膜９の厚さはゲルマニウムの拡散を
阻止することができる程度に十分な値に選ばれ、具体的
には例えば100Å以上の厚さに選ばれる。このゲルマニ
ウム拡散防止膜９の上には、ゲルマニウムを例えば５〜
10重量％含むGeSG膜10が層間絶縁膜として設けられてい
る。符号11a〜11cは例えば一層目のアルミニウム膜から
成る配線である。これらのうち配線11a、11bは、GeSG膜
10及びゲルマニウム拡散防止膜９に設けられたコンタク
トホールＣ1、Ｃ2を通じてそれぞれソース領域６及びド
レイン領域７に接続されている。これらの配線11a〜11c
の上には、リンを例えば4.5重量％含むPSG膜12が設けら
れている。そして、このPSG膜12の上に例えば二層目の
アルミニウム膜から成る配線13が設けられている。さら
に、この配線13の上には、例えばp-SiＮ膜から成る絶縁
膜14が最終のパッシベーション膜として設けられてい
る。
本実施例によれば、上述のようにゲルマニウム拡散防
止膜９を設け、このゲルマニウム拡散防止膜９の上にGe
SG膜10を設けている。すなわち、半導体基板１とGeSG膜
10との間にゲルマニウム拡散防止膜９が設けられた構造
となっている。このため、このゲルマニウム拡散防止膜
９により、GeSG膜10中のゲルマニウムが半導体基板１側
に拡散するのを防止することができる。これによって、
このGeSG膜10中のゲルマニウムが半導体基板１との界面
に堆積するのを防止することができるので、このゲルマ
ニウムの堆積に起因するMOSのC-V特性の変化を防止する
ことができる。この結果、MOSFETのＶthが＋側に変化す
る等のMOS特性の不安定性を解消することができる。す
なわち、GeSG膜10と半導体基板１との間にゲルマニウム
拡散防止膜９を設けることにより、GeSG膜10の使用を妨
げていた問題が解決されたことになる。このようにGeSG
膜10の使用が可能になったことにより、750〜850℃程度
の低温でこのGeSG膜10のリフローを行い、その表面を平
坦化することができるので、MOSLSIの製造工程の低温プ
ロセス化が可能である。
上記GeSG膜10はCVD法を用いて例えば次の(1)式または
(2)式で示される反応により形成することができる。こ
のCVD法としては、LPCVD法、常圧CVD法、プラズマCVD法
等のいずれの方法を用いることも可能である。
GeＨ4＋SiＨ4＋Ｏ2→GeＯ2＋SiＯ2＋Ｈ2Ｏ (1)
Gecl4＋SiＨ4＋Ｏ2→GeＯ2＋SiＯ2＋ＨCl＋Ｈ2Ｏ
(2)
これらの(1)式及び(2)式で示される反応の温度としては
例えば350〜450℃を用いることができる。(1)式及び(2)
式からわかるように、GeSG膜10はドーパントとしてゲル
マニウムだけを用いて形成することができるので、BPSG
膜のようにリンとボロンとの２種類のドーパントを用い
る場合に比べて反応ガスの制御が容易である。
以上、本発明の実施例につき具体的に説明したが、本
発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発
明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、GeSG膜10にリンをＰ2Ｏ5の形で例えば２〜６
重量％含ませることにより、ナトリウムイオン（Na+）
等のアルカリ金属イオンのゲッタリング効果を持たせる
ことができる。また、ゲルマニウム拡散防止膜９の厚さ
や膜中のゲルマニウム濃度は必要に応じて適宜選定する
ことができるものである。さらに、上述の実施例におい
ては、本発明をMOSLSIに適用した場合について説明した
が、本発明は例えばバイポーラLSIやバイポーラ‐CMOSL
SIのようなMOSLSI以外の半導体装置にも適用することが
できる。例えばバイポーラLSIに本発明を適用した場合
には、ゲルマニウムによるキャリアのライフタイムの劣
化防止を図ることが可能である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、半導体基板とゲルマニウムシリケー
トガラス膜との間に窒化シリコン系の膜からなるゲルマ
ニウム拡散防止膜を有するので、このゲルマニウムシリ
ケートガラス膜中のゲルマニウムが半導体基板側へ拡散
するのを防止することができ、従ってこのゲルマニウム
が半導体基板との界面に堆積することにより生じる不都
合を解消することができる。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor device having a germanium silicate glass film on a semiconductor substrate. [Summary of the Invention] The present invention relates to a semiconductor device having a germanium silicate glass film on a semiconductor substrate, wherein a germanium diffusion preventing film is provided between the semiconductor substrate and the germanium silicate glass film. Thus, the inconvenience caused by the germanium in the germanium silicate glass film depositing on the interface with the semiconductor substrate can be solved. [Prior Art] Germano-silicate glass (Germano-silicate G)
The lass: GeSG) film is a glass film composed of GeO 2 and SiO 2 . The reflow temperature of this GeSG film is
750-850 ° C, Phosphosilicate glass (Phospho-si
licate Glass (PSG) membrane reflow temperature (1000-1050 ° C)
And Borophospho-silicate glass
Since it is lower than the reflow temperature (850-950 ° C) of the Glass: BPSG) film, it has been attracting attention as an interlayer insulating film or the like suitable for low-temperature processing in LSI manufacturing processes (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-160936). Gazette). [Problems to be Solved by the Invention] However, when this GeSG film is used as an interlayer insulating film of a MOS LSI, for example, germanium in the GeSG film is diffused during annealing for reflowing the interlayer insulating film and the semiconductor substrate Easy to pile up at the interface with the surface. Due to the deposition of germanium, the CV characteristic of the MOS changes easily, and as a result, there is a problem that the threshold voltage Vth of the MOSFET easily changes to the + side. Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor device which solves the inconvenience caused by germanium in a GeSG film deposited on an interface with a semiconductor substrate. [Means for Solving the Problems] The present invention relates to a semiconductor device having a germanium silicate glass film on a semiconductor substrate, and a germanium diffusion preventing film comprising a silicon nitride-based film between the semiconductor substrate and the germanium silicate glass film. Is a semiconductor device having: [Operation] According to the above-described means, germanium in the germanium silicate glass film can be prevented from diffusing to the semiconductor substrate side by the germanium diffusion preventing film made of a dense silicon nitride film. In addition, the inconvenience caused by the deposition of germanium at the interface with the semiconductor substrate can be eliminated. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a MOS LSI according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the MOS LSI according to the present embodiment, a field insulating film 2 such as an SiO 2 film is selectively provided on a surface of a semiconductor substrate 1 such as a p-type silicon substrate. Isolation between elements is performed by the insulating film 2. On the surface of the active region surrounded by the field insulating film 2, a gate insulating film 3 such as an SiO 2 film is provided. On the gate insulating film 3, for example, MoSi is deposited on a polycrystalline Si film doped with impurities.
A gate electrode 4 made of a polycide film provided with a metal silicide film such as a 2 film or a WSi 2 film is provided. Also,
On the field insulating film 2, a wiring 5 made of the same polycide film as the gate electrode 4 is provided. In addition,
The gate electrode 4 and the wiring 5 can be made of, for example, a polycrystalline Si film. On the other hand, a source region 6 and a drain region 7 are provided in the semiconductor substrate 1 in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 4. The gate electrode 4 and the source region 6
And drain region 7 constitute an n-channel MOSFET. These source region 6 and drain region 7
Is, for example, SiO 2 provided on the side surface of the gate electrode 4.
For example, n − -type low impurity concentration portions 6a and 7a are provided below a side wall (sidewall spacer) 8 made of, and the other portions are, for example, n + -type. That is, the n-channel MOS
The FET reduces the electric field near the drain by the low impurity concentration 7a provided in the drain region 7, that is, a so-called LDD (Lig).
htly Doped Drain) structure. Note that this n-channel MOSFET does not necessarily need to have an LDD structure. Reference numeral 9 denotes a germanium diffusion preventing film. The germanium diffusion preventing film 9 is, for example, a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film formed by a low pressure CVD (LPCVD) method, or a plasma CVD.
It is composed of a dense film such as a silicon nitride (p-SiN) film and an oxynitride (SiON) film formed by the method. The thickness of the germanium diffusion preventing film 9 is selected to be a value sufficient to prevent the diffusion of germanium, and specifically, is selected to be, for example, 100 mm or more. On this germanium diffusion preventing film 9, germanium, for example,
A GeSG film 10 containing 10% by weight is provided as an interlayer insulating film. Reference numerals 11a to 11c are wirings made of, for example, a first aluminum film. The wirings 11a and 11b are GeSG films.
They are connected to the source region 6 and the drain region 7 through contact holes C 1 and C 2 provided in the germanium diffusion preventing film 9 and 10, respectively. These wirings 11a to 11c
A PSG film 12 containing, for example, 4.5% by weight of phosphorus is provided thereon. On the PSG film 12, a wiring 13 made of, for example, a second-layer aluminum film is provided. Further, an insulating film 14 made of, for example, a p-SiN film is provided on the wiring 13 as a final passivation film. According to the present embodiment, the germanium diffusion preventing film 9 is provided as described above, and Ge is formed on the germanium diffusion preventing film 9.
An SG film 10 is provided. That is, the semiconductor substrate 1 and the GeSG film
The structure is such that a germanium diffusion preventing film 9 is provided between the film 10 and the film 10. Therefore, the germanium diffusion preventing film 9 can prevent germanium in the GeSG film 10 from diffusing to the semiconductor substrate 1 side. by this,
Since the germanium in the GeSG film 10 can be prevented from depositing at the interface with the semiconductor substrate 1, a change in the CV characteristics of the MOS due to the deposition of germanium can be prevented. As a result, the instability of the MOS characteristics such as the Vth of the MOSFET changing to the + side can be eliminated. That is, by providing the germanium diffusion preventing film 9 between the GeSG film 10 and the semiconductor substrate 1, the problem that hindered the use of the GeSG film 10 was solved. GeSG like this
Since the use of the film 10 becomes possible, the GeSG film 10 can be reflowed at a low temperature of about 750 to 850 ° C. and its surface can be flattened, thereby enabling a low-temperature process for the MOSLSI manufacturing process. It is. The GeSG film 10 is formed using, for example, the following formula (1) or
It can be formed by the reaction represented by the formula (2). As the CVD method, any method such as an LPCVD method, a normal pressure CVD method, and a plasma CVD method can be used. GeH 4 + SiH 4 + O 2 → GeO 2 + SiO 2 + H 2 O (1) Gecl 4 + SiH 4 + O 2 → GeO 2 + SiO 2 + HCl + H 2 O
(2) As the reaction temperature represented by the formulas (1) and (2), for example, 350 to 450 ° C. can be used. Equation (1) and (2)
As can be seen from the equation, since the GeSG film 10 can be formed using only germanium as a dopant, the BPSG
The control of the reaction gas is easier than in the case where two kinds of dopants of phosphorus and boron are used like a film. Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible. For example, for example in the form of P 2 O 5 with phosphorus GeSG film 10 2-6
Sodium ion (Na + )
And the like can have an effect of gettering alkali metal ions. Further, the thickness of the germanium diffusion preventing film 9 and the germanium concentration in the film can be appropriately selected as needed. Further, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the MOS LSI has been described. However, the present invention is applied to, for example, a bipolar LSI or a bipolar-CMOS
The present invention can also be applied to semiconductor devices other than MOS LSI such as SI. For example, when the present invention is applied to a bipolar LSI, it is possible to prevent deterioration of carrier lifetime due to germanium. [Effects of the Invention] According to the present invention, a germanium diffusion prevention film made of a silicon nitride-based film is provided between a semiconductor substrate and a germanium silicate glass film, so that germanium in the germanium silicate glass film is directed toward the semiconductor substrate. Diffusion can be prevented, so that the inconvenience caused by the deposition of germanium at the interface with the semiconductor substrate can be eliminated.
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例によるMOSLSIを示す断面図で
ある。
図面における主要な符号の説明
1:半導体基板、 4:ゲート電極、 6:ソース領域、 7:
ドレイン領域、 9:ゲルマニウム拡散防止膜、 10:GeS
G膜、 11a〜11c、13:配線、 12:PSG膜。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view showing a MOS LSI according to one embodiment of the present invention. Explanation of main reference numerals in the drawings 1: semiconductor substrate, 4: gate electrode, 6: source region, 7:
Drain region, 9: germanium diffusion barrier, 10: GeS
G film, 11a to 11c, 13: wiring, 12: PSG film.