JP3447954B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
関し、特に配線パターンを備えた半導体装置およびその
製造方法に関する。半導体装置は一般に集積回路の形で
提供されるが、かかる半導体集積回路では、MOSFE
T等の個々の活性要素を接続するのに配線パターンが使
われる。かかる配線パターンとしては、特に活性要素に
直接にコンタクトする下層レベルにおいては、従来より
導電性ポリシリコンパターンが使われているが、その抵
抗をさらに減少すべく、かかる導電性ポリシリコンパタ
ーン上に低抵抗のWSix を形成することが行われてい
る。
おいては、その製造費用を可能な限り低減することが要
求されている。
使われている配線パターンの例を示す。図1を参照する
に、基板12上にはCVD−SiO2 膜等の酸化膜14
が形成され、前記酸化膜14上には典型的にはPにより
n+ 型にドープされたポリシリコンパターン16が形成
されている。さらに、前記ポリシリコンパターン16上
には、WSix パターン18が形成され、前記ポリシリ
コンパターン16およびWSix パターン18はCVD
−SiO2 膜等の非ドープ酸化膜(NSG膜)20によ
り覆われる。さらに、前記酸化膜20を覆うように、典
型的にはBPSGよりなる平坦化層間絶縁膜22が形成
される。かかる平坦化層間絶縁膜22上には、さらにA
l等の上層レベルの配線が形成される。前記ポリシリコ
ンパターン16およびWSix パターン18は、配線パ
ターン15を形成する。
20は、前記Bを含む層間絶縁膜22とPでドープされ
たn+ 型ポリシリコンパターン16との間に介在し、前
記層間絶縁膜22からポリシリコンパターン16へのB
の拡散、およびこれに伴うポリシリコンパターン16中
におけるキャリアの枯渇を抑制する。
においては、一般に酸化膜20および層間絶縁膜22は
CVD法により形成されるが、その際、前記酸化膜20
および層間絶縁膜22を連続して、同一のCVD装置内
で形成できるように、前記酸化膜20をオゾン(O3 )
およびTEOS(Si(OC2 H5 )4 )を原料とする
常圧CVD法により形成するのが有利である。この場
合、前記層間絶縁膜22(BPSG膜)の形成も、前記
オゾンおよびTEOSよりなる原料に、Bの有機原料、
例えばTEB(B(C2 H5 )3 )およびPの有機原
料、例えばTMOP(PO(OCH3 ) 3 )を添加する
だけで、前記酸化膜20の形成に引き続いて、同一の堆
積装置中において同一の温度で、連続して行うことがで
きる。この場合、堆積は約400°Cの温度で行われ、
さらに形成されたBPSG膜22を約850°Cの温度
でリフローさせることにより、平坦化された構造が得ら
れる。
TEOSを原料とした常圧CVD法で得られる純粋なS
iO2 膜(オゾンTEOS−NSG膜)により形成した
場合、一般に形成される酸化膜20の堆積速度が、下地
となる膜の種類によって大きく変化し、特に下地膜とし
てCVD酸化膜14上に堆積する場合、ポリシリコン膜
16あるいはWSix 膜18上に堆積する場合よりも堆
積速度が極端に小さくなることが知られている。このた
め、図1の構成では、ポリシリコンパターン16および
WSix パターン18よりなる配線パターン15上での
前記オゾンTEOS−NSG膜20のステップカバレッ
ジは非常に悪く、図1に示すように、特にCVD酸化膜
14に近いポリシリコンパターン16の側壁面近傍にお
いて、膜20の厚さが著しく減少してしまうことが避け
られない。
レッジが悪い配線構造では、必要な平坦化を実現するた
めに、前記平坦化層間絶縁膜22中のBの割合を増大さ
せる必要があるが、その場合前記平坦化層間絶縁膜22
から前記酸化膜20中を通っての、前記ポリシリコンパ
ターン16へのBの実質的な拡散が生じる危険がある。
このようなBの拡散が生じると、先にも説明したよう
に、n+ 型にドープされたポリシリコンパターン16中
のキャリアが枯渇してしまい、抵抗値が増大する問題が
生じる。
ッジの問題は、前記オゾンTEOS−NSG膜20中に
実質的な濃度のPを導入し、膜20の組成をPSG膜と
すれば解消することは知られている。かかるPの導入
は、O3 とTEOSよりなる常圧CVD法を使う場合、
CVD原料中にTMOP(PO(OCH3 )3 )を加え
ることにより可能である。しかし、本発明の発明者は、
このようなPSG膜20をWSix パターン18に接し
て形成した場合、図1に示すように、PSG膜20とW
Six パターン18との界面における接着力が弱くな
り、上層にさらに層構造を形成した場合、前記界面にお
いてクラック20Xが発生しやすいことを見出した。
バレッジの問題は、膜20の原料にTEOSでなく、S
iH4 あるいはSi2 H6 を使えば回避できるが、ある
いはTEOSを使っても減圧CVD法により堆積を行え
ば回避できるが、その場合には、同一の堆積装置中にお
いて酸化膜20の形成に続いて、BPSG膜を、同一の
温度で連続して行うことはできなくなる。例えば、Si
H4 の熱分解により酸化膜20を形成した場合には、7
00〜800°C程度の温度が必要になるが、BPSG
膜の堆積は約400°Cの温度で行われる。
バレッジの問題は、メモリセルキャパシタを有するDR
AMにおいて、キャパシタの変形の問題を引き起こすこ
とがある。図2は、従来のDRAMにおいて、図1の配
線構造をビット線に対して適用した例を示す。
は、厚さが約350nmのフィールド酸化膜33A,3
3Bにより活性領域が形成されており、前記活性領域中
にはn+ 型の拡散領域32A,32B,32Cが形成さ
れる。さらに、前記活性領域上には図示を省略したゲー
ト酸化膜を介して、拡散領域32Aと32Bの間に厚さ
が約160nmのポリシリコンゲート電極34Aが、ま
た拡散領域32Bと32Cとの間に、同じく厚さが約1
60nmも別のポリシリコンゲート電極34Bが形成さ
れる。前記ポリシリコンゲート34Aおよび34Bは紙
面に略垂直方向に延在し、DRAMのワード線を形成す
る。同様なワード線34Cおよび34Dが、前記フィー
ルド酸化膜33Aおよび33B上を延在する。
膜を備え、TEOSを原料とする熱分解により形成され
た厚さが約50nmのSiO2 膜35(TEOS−NS
G膜)により実質的に一様に覆われ、前記TEOS−N
SG膜35は、厚さが約250nmのBPSG膜36に
より覆われる。前記BPSG膜36中には、その下の前
記TEOS−NSG膜35を貫通して前記拡散領域32
Bを露出するコンタクトホールが形成されており、前記
BPSG膜36上および前記コンタクトホールの内壁に
沿って、前記拡散領域32Bとコンタクトするポリシリ
コンパターン38が、約100nmの厚さに形成され
る。さらに、前記ポリシリコンパターンを覆うように低
抵抗のWSix パターン39が形成されるが、ポリシリ
コンパターン38およびWSix パターン39はDRA
Mのビット線を構成する。
ように、前記BPSG膜36上にはオゾンとTEOSを
原料とした常圧CVD法により、オゾンTEOS−NS
G膜40とBPSG膜41とが連続して形成され、さら
に前記BPSG膜上には、拡散領域32Aの一部に重畳
して形成されたn+ 型拡散領域32Dとコンタクトホー
ルを介してコンタクトするポリシリコン蓄積電極42A
が形成される。同様に、前記BPSG膜上には、拡散領
域32Cの一部に重畳して形成されたn+ 型拡散領域3
2Eとコンタクトホールを介してコンタクトするポリシ
リコン蓄積電極42Bが形成される。蓄積電極42Bは
一体的に形成された厚さが約50nmのフィン42aお
よび42bを含むのがわかる。同様なフィンは、蓄積電
極42Aにも形成される。蓄積電極42A,42Bは、
その頂部において約150nmの厚さを有する。
は、いわゆるONO構造を有する誘電体膜43で覆わ
れ、さらに前記誘電体膜43は、厚さが約100nmの
ポリシリコン対向電極44で覆われ、さらに前記対向電
極44は厚さが役350nmのBPSG平坦化膜45に
より覆われる。さらに、前記平坦化膜45上には、Ti
層およびTiN層をそれぞれ30nmおよび50nm積
層したバリア層46が形成され、さらに前記バリア層4
6上にAlあるいはW配線層47が形成される。さらに
前記配線層およびその下のバリア層46をパターニング
して上層配線パターンを形成し、前記BPSG平坦化膜
45上に前記上層配線パターンを覆うように、CVD−
SiO2 膜あるいはCVD−SiON膜膜48と平坦化
SiO2 膜49とを形成する。
0,41をオゾンTEOS−NSG膜とBPSG膜の組
み合わせにより形成することにより、先にも説明したよ
うに、同一のCVD装置内において、オゾンTEOS−
NSG膜とBPSG膜の堆積を、実質的に同一の温度
で、連続して実行することが可能になり、DRAMの製
造スループットが大きく向上する。BPSG膜41を形
成する場合には、単にCVD原料に、オゾンとTEOS
の他にTMOP等のP原料およびTEB(B(C
2 H5 )3 )等のB原料を追加するだけでよい。
構成するWSix パターン39を覆うオゾンTEOS−
NSG膜40は図1で説明したのと同様に非常に厚さが
大きくなり、このためBPSG膜41からBがWSix
パターン39の下のポリシリコンパターン38に、前記
オゾンTEOS−NSG膜40の厚さが薄くなっている
部分を通って侵入するおそれがある。一般にポリシリコ
ンパターン38はn+型にドープすることで導電性を付
与されているため、このようなBの侵入が生じると、先
にも説明したようにその抵抗値が増大してしまう。ま
た、前記オゾンTEOS−NSG膜40の厚さがWSi
x パターン39上で選択的に大きくなるため、膜40を
覆うようにBPSG膜41を形成して平坦化しても、膜
41表面に前記オゾンTEOS−NSG膜40の断面形
状に対応した凹凸が生じるおそれがあるが、このような
凹凸が生じると、その上に形成される蓄積電極のフィン
42a,42bが変形してしまう。特に、ポリシリコン
パターン38中へのBPSG膜41からのBの侵入を阻
止するために前記オゾンTEOS−NSG膜40の厚さ
を増大させると、前記凹凸はさらに増大する。
A〜34Cを、ポリシリコンパターンとその上のWSi
x パターンとよりなる2層構造にした場合にも生じる。
かかるWSix 層上におけるオゾンTEOS−NSG膜
の膜厚の選択的な増大の問題は、前記オゾンTEOS−
NSG膜中にPを導入すれば解消するが、その場合に
は、特に図2のDRAMのようにPを導入されたオゾン
TEOS−NSG膜上にさらに何層もの層が形成された
構造では、前記オゾンTEOS−NSG膜とその下のW
Six 層との界面に大きな応力が印加され、図1で説明
したクラックが発生しやすい。
は、p+ 型拡散領域32A、32Bの導電性を変化させ
ないように、酸化膜35としてTEOS−NSGあるい
はプラズマCVD法で形成されたSiO2 膜が使われて
いるが、酸化膜35の形成の後にBPSG膜36を形成
することを考えると、前記酸化膜35もオゾンTEOS
−NSG膜により形成できるのが望ましい。しかし、従
来のオゾンTEOS−NSG膜を酸化膜35として使っ
た場合には、前記ワード線34A、34B、・・を覆う
部分において酸化膜35の膜厚が異常に厚くなり、形成
されるフィン電極の形状に悪影響を与える。
規で有用な半導体装置およびその製造方法を提供するこ
とを概括的課題とする。本発明のより具体的な課題は、
半導体基板上に下地酸化膜を介して形成された導電性パ
ターン上に、オゾンと有機シリコン系ガスとを原料とし
た酸化膜を形成し、さらに前記酸化膜上に平坦化BPS
G膜を形成した構成の半導体装置において、前記酸化膜
の前記導電性パターン上における選択的な膜厚の増大を
抑止することにある。
請求項1に記載したように、基板上に形成された、n+
型にドープされたポリシリコン膜上にWSix膜を積層
してなる導電体パターンと、前記導電体パターンを、前
記導電体パターンに密接して覆う第1の絶縁膜と、前記
第1の絶縁膜を、前記第1の絶縁膜に密接して覆う、平
坦化主面を有する第2の絶縁膜とよりなる半導体装置に
おいて、前記第2の絶縁膜はBPSG膜であり、前記第
1の絶縁膜は、オゾンとTEOSより常圧CVD法によ
って形成され、前記導電体パターンの上面から側面にか
けて、Bの拡散を防ぐように一定の膜厚で覆い、0.5
〜1.0重量%のPを含む酸化膜よりなることを特徴と
する半導体装置により、または請求項2に記載したよう
に、前記第2の絶縁膜はBPSG膜であり、前記第1の
絶縁膜はBを、前記第2の絶縁膜中におけるよりも低い
濃度で含むことを特徴とする請求項1記載の半導体装置
により、または請求項3に記載したように、基板上に、
n+型にドープされたポリシリコン膜上にWSix膜を積
層してなる導電層パターンを有する半導体装置の製造方
法であって、前記基板上に、オゾンとTEOSとを原料
に酸化膜を、前記酸化膜が前記導電層パターンを密接し
て覆うように、常圧CVD法により形成する工程と、前
記酸化膜上にBPSG膜を堆積する工程と、前記BPS
G膜を平坦化する工程とよりなり、 前記酸化膜を形成す
る工程は、0.5〜1.0重量%のPを含むように実行
されることを特徴とする半導体装置の製造方法により、
または請求項4に記載したように、前記BPSG膜を形
成する工程は、前記酸化膜を形成する工程に連続して、
同一の堆積装置内において、常圧CVD法により、実質
的に同一の堆積温度で実行されることを特徴とする請求
項3記載の半導体装置の製造方法により、または請求項
5に記載したように、基板上に形成されたワードパター
ン線を覆う第1の層間絶縁膜を形成する工程と、前記第
1の層間絶縁膜中に、前記基板上の第1の拡散領域を露
出するように第1のコンタクトホールを形成する工程
と、前記第1の層間絶縁膜上に、前記コンタクトホール
の側壁面を覆い、前記露出された拡散領域にコンタクト
する導電性パターンを、ビット線として形成する工程
と、前記ビット線を覆うように第2の層間絶縁膜を形成
する工程と、前記第2および第1の層間絶縁膜を貫通し
て、前記基板上の第2の拡散領域を露出するように、第
2のコンタクトホールを形成する工程と、前記第2のコ
ンタクトホールにおいて前記第2の拡散領域とコンタク
トするキャパシタ電極を形成する工程とを含む半導体装
置の製造方法において、前記導電性パターンは、下側の
n+型にドープされたポリシリコンパターンとその上の
WSixパターンとよりなり、前記第2の層間絶縁膜を
形成する工程は、前記第1の層間絶縁膜上に、オゾンと
TEOSとTMOPとを原料とした常圧CVD法によ
り、0.5〜1.0重量%のPを含む酸化膜を、前記導
電性パターンを覆うように形成する工程と、前記酸化膜
上に、BPSG膜を常圧CVD法により形成する工程と
よりなり、前記BPSG膜を形成する工程は、前記酸化
膜を形成する工程に連続して、同一の堆積装置内で、実
質的に同一の堆積温度で実行されることを特徴とする半
導体装置の製造方法により、または請求項6に記載した
ように、さらに、前記ワード線パターンは、下側のポリ
シリコンパターンとその上のシリサイドパターンとより
なり、前記第1の層間絶縁膜を形成する工程は、前記基
板上に、オゾンとTEOSとTMOPとを原料とした常
圧CVD法により、0.5〜1.0重量%のPを含む酸
化膜を、前記ワード線パターンを覆うように形成する工
程と、前記酸化膜上に、BPSG膜を常圧CVD法によ
り形成する工程とよりなり、前記BPSG膜を形成する
工程は、前記ワード線パターンを構成する酸化膜を形成
する工程に連続して、同一の堆積装置内で、実質的に同
一の温度で実行されることを特徴とする請求項5記載の
半導体装置の製造方法により、解決する。
EOS−NSG膜20のステップカバレッジの改善およ
びクラック20Xの解消を目指して実験を行っていたと
ころ、以下のような現象を発見した。図3(A)は、前
記オゾンとTEOSを原料とした常圧CVD法で形成す
る際に膜20中にPを導入しなかった場合を示すが(P
=0.0wt%)、この場合は図1の構造に対応して、
オゾンTEOS−NSG膜20の配線パターン15上に
おけるステップカバレッジは悪く、このため、図3
(A)中、破線で囲んだ前記配線パターン15の下部に
おいて、BPSG膜22からポリシリコンパターン16
中にBが侵入する可能性が高い。
して、オゾンおよびTEOSにTMOPを添加すること
により、前記オゾンTEOS−NSG膜20中のPの濃
度を0.5wt%とした場合を示す。図3(B)よりわ
かるように、この場合にはオゾンTEOS−NSG膜2
0は前記配線パターン15に沿って良好なステップカバ
レッジを示し、同じく破線で囲んだ前記配線パターン1
5の下部において厚さが減少する傾向は見られない。こ
のため、前記BPSG層間絶縁膜22からポリシリコン
パターン16中へのBの侵入は効果的に阻止される。
オゾンTEOS−NSG膜20中のPの濃度をさらに増
加させ、2wt%にした場合にも、図3(B)と同様な
優れたステップカバレッジが実現される。このように、
オゾンTEOS−NSG膜20の前記配線パターン15
上でのステップカバレッジについては、膜20中のPの
濃度を増加させれば向上することがわかるが、本発明の
発明者は、一方で前記オゾンTEOS−NSG膜20中
のPの濃度が高すぎる場合に、先に説明したクラック2
0Xの問題が生じることを見出した。すなわち、本発明
の発明者は、前記クラック20Xは、オゾンTEOS−
NSG膜20中のPの濃度が高すぎる場合に出現するこ
とを発見した。
OS−NSG膜を、膜中のPの濃度を変化させて形成
し、前記オゾンTEOS−NSG膜に対して引っ張り試
験を実施した場合のはがれ率を示す。ただし、はがれ率
は、前記引っ張り試験の結果、前記オゾンTEOS−N
SG膜に剥離が生じた試料の、全試料に対する割合を示
す。
約1wt%の範囲では、はがれ率は5〜10%程度であ
るのに対し、Pの濃度が2wt%に達するとはがれ率は
20%に増大し、さらにPの濃度を上昇させ、前記オゾ
ンTEOS−NSG膜の組成がいわゆるPSG膜の領域
に入ると、はがれ率はこれに応じて増加することがわか
る。
ら、前記オゾンTEOS−NSG膜のステップカバレッ
ジは、前記膜中のPの濃度を1wt%を超えて2wt%
まで増大させてもほとんど変化しないことがわかる。こ
のことから、前記オゾンTEOS−NSG膜20中のP
の濃度はおおよそ0.1wt%以上でおおよそ1wt%
以下に設定するのが好ましいと結論される。
(C)は、本発明の第1実施例による配線構造の形成工
程を示す図である。図4(A)を参照するに、Si基板
71上には酸化膜72が典型的には100〜300nm
の厚さに堆積され、前記酸化膜72上にはPでドープさ
れたアモルファスSi層73が、CVD法により、約5
0nmの厚さに形成される。さらに前記アモルファスS
i層73表面の自然酸化膜をHFにより除去した後、前
記アモルファスSi層73上にWSix 層74を約12
0nmの厚さに堆積する。図4(A)は、このようにし
て形成された層構造をパターニングして、配線パターン
を形成した状態を示す。
AMやフラッシュメモリのビット線パターンであっても
よい。また、前記酸化膜72はフィールド酸化膜であっ
てもよい。次に図4(B)の工程で、図4(A)の酸化
膜72上に、Pを約0.5重量%含んだオゾンTEOS
−NSG膜75を、前記膜75が前記配線パターンを覆
うように、典型的には約50nmの厚さに、常圧CVD
法により堆積する。
れた恒温槽中に保持されたTEOSとTMOPとをN2
によりバブリングし、形成された気相原料を、550°
Cの基板温度に設定されたベルト搬送型常圧CVD装置
の反応室においてオゾンと混合し、前記オゾンTEOS
−NSG膜75を形成する。膜75はPがドーピングさ
れているため、厳密にはNSG膜ではなく、P濃度の極
めて低いPSG膜とみることができる。
際、N2 の流量は典型的にはそれぞれ1.4l/min
および0.005l/minに設定されるが、この場
合、実際に反応室に供給されるSiおよびPの有機気相
原料の流量は、それぞれ約33.7sccmおよび約
0.12sccmとなる。また、反応室に供給されるオ
ゾン(O3 )および酸素(O2 )を合わせた流量は、約
6.7l/minに設定される。さらに、その際、O2
に対するO3 の濃度は、例えば約107g/m3 に設定
される。
たオゾンTEOS−NSG膜の堆積では、前記TMOP
のバブリングの際のN2 流量を制御することにより、得
られるオゾンTEOS−NSG膜75中のP濃度を制御
することができる。例えば、前記N2 流量を0.01l
/minに設定することにより、膜75中のPの濃度を
約1.0重量%に設定できる。さらに、前記N2 流量を
0.02l/minに設定することにより、前記膜75
中のP濃度を約2.0重量%に設定できる。
る搬送速度を8インチ/minに設定した場合のもので
ある。このようにして形成されたオゾンTEOS−NS
G膜75では堆積速度が下地に依存しないため、前記酸
化膜72上においても、また前記配線パターンの側壁面
あるいは上面上においても、膜75の膜厚はほぼ一様に
なる。
(B)の膜75上にBPSG膜76を、同じく常圧CV
D法により、約200nmの厚さに堆積する。図4
(C)における前記BPSG膜76の堆積工程は、前記
オゾンTEOS−NSG膜75の堆積に使ったのと同じ
常温CVD装置中において、前記SiおよびPの気相原
料に、さらにTEBをN2 によりバブリングすることで
形成されるBの気相原料を加えることにより、同じ温度
で連続して実行される。例えば、BPSG膜76とし
て、Bを4.0重量%、Pを5.0重量%含む組成の膜
を得ようとする場合、TEOSを1.1l/minの流
量のN2 キャリアガスでバブリングし、TMOPを0.
15l/minの流量のN2 キャリアガスでバブリング
し、さらにTEBを0.04l/minの流量のN2 キ
ャリアガスでバブリングする。この場合、CVD装置の
反応室に供給されるTEOS,TMOPおよびTEBの
気相原料の実質的な流量は、それぞれ13.7scc
m、1.7sccmおよび3.5sccmとなる。さら
に、前記CVD装置の反応室へは、O3 およびO2 が、
合計で1.9l/minの流量で供給される。その際、
O2 に対するO3 の割合は、膜75を形成する場合と同
じく、107g/cm3 に設定される。
は、さらに850°Cで20分間熱処理されることによ
りリフローし、膜76の表面が平坦化される。かかる構
成の配線構造では、オゾンTEOS−NSG膜75とW
Six パターン74との密着力が非常に大きく、このた
め図4(C)の工程でBPSG膜76を形成しても界面
にクラックが生じることがない。また、図1の構造と異
なり、酸化膜72に近い配線パターンの下部においても
膜75は十分な厚さを有するため、BPSG膜76から
ポリシリコンパターン73へのBの拡散も効果的に抑止
される。
膜の堆積工程において、Pの有機CVD原料はTMOP
に限定されるものではなく、TEOP((PO(OC2
H5)3 )を使うこともできる。また、図4(C)のB
PSG膜76の堆積工程においても、TMOPおよびT
EBの他に、TEOPやTMB(BCH3 )3を使うこ
とも可能である。 [第2実施例]図5(A)〜図11(L)は、先の第1
実施例の工程を使った本発明の第2実施例によるDRA
Mの製造工程を示す。
2上には厚さが約350nmのフィールド酸化膜53
A,53Bにより活性領域が形成され、前記活性領域中
にはn + 型の拡散領域52A〜52Cが形成される。次
に、図5(B)の工程で、前記基板52上の拡散領域5
2Aと52Bの間に、ゲート酸化膜54aを隔ててポリ
シリコンゲートパターン54Aを約160nmの厚さに
形成し、さらにその両側に側壁酸化膜を周知の方法で形
成する。さらに、同様なゲート酸化膜54bおよびポリ
シリコンゲートパターン54Bよりなり、側壁酸化膜を
有するゲート構造が、前記基板52上の拡散領域52B
と52Cとの間に形成される。さらに、他の活性領域の
ポリシリコンゲートパターン54Cおよび54Dが、そ
れぞれフィールド酸化膜53Aおよび53B上に、酸化
膜54cあるいは54dを介して形成される。ポリシリ
コンパターン54A〜54DはDRAMのワード線を構
成する。
コンパターン54A〜54Dは、約680°Cにおける
TEOSの熱分解により形成される、厚さが約50nm
の酸化膜55により覆われ、さらに図6(D)の工程
で、前記TEOS酸化膜55上に、BPSG膜56が、
約250nmの厚さに形成される。前記BPSG膜56
は、オゾンとTEOSにTMOPおよびTEBを原料と
した常圧CVD法により、例えば図4(C)の工程で説
明した条件で堆積される。
PSG膜はリフローにより平坦化され、さらに前記BP
SG膜56中に拡散領域52Bを露出するコンタクトホ
ール56Aが、前記酸化膜55を貫通して形成される。
さらに、図6(F)の工程において、前記コンタクトホ
ール56Aにおいて前記拡散領域52Bとコンタクトす
るポリシリコンビット線パターン75が、約45nmの
厚さに形成される。前記ポリシリコンビット線パターン
57は前記BPSG膜56の表面から前記コンタクトホ
ール56Aの側壁を延在して前記拡散領域52Bにコン
タクトする形状を有し、さらに前記ポリシリコンビット
線パターン57上には、厚さが約100nmのWSix
層58が、対応した形状に形成される。
いて、図6(F)の前記BPSG膜56上に、前記ポリ
シリコンパターン57およびWSix パターン58を覆
うように、Pを約0.5重量〜約1.0重量%ドープし
た厚さが約50nmのオゾンTEOS−NSG膜59
が、TEOSとTMOPをそれぞれSiとPの有機CV
D原料とした常圧CVD法により、先に図4(B)で説
明した条件下で堆積される。
含んでいるため、前記WSix パターン58の上面およ
び側壁面、およびその下のポリシリコンビット線パター
ン57の側壁面を、前記BPSG膜56上におけると実
質的に同じ厚さで覆い、その結果、図2で説明したオゾ
ンTEOS−NSG膜40の不均一なステップカバレッ
ジの問題は解消する。また、前記オゾンTEOS−NS
G膜59中のP濃度が前記のように約0.5〜1.0重
量%の範囲内に制限されているため、WSixパターン
58とオゾンTEOS−NSG膜59との間の密着力は
大きく、境界面にクラックが生じる等の問題は効果的に
抑止される。
(G)のオゾンTEOS−NSG膜59上に、厚さが約
200nmのBPSG膜60が、図7(G)の工程で使
われたのと同一の常圧CVD装置中において、先に図4
(C)で説明した条件下において、図7(G)の工程に
連続して実行される。図7(H)よりわかるように、前
記BPSG膜60はWSix パターン58と、略一様な
厚さのオゾンTEOS−NSG膜59で隔てられている
ため、前記BPSG膜60から前記WSix パターン5
8あるいはその下のポリシリコンパターン57へのBの
拡散は効果的に抑止される。
膜60はリフローにより平坦化され、さらに前記BPS
G膜60中に、その下のオゾンTEOS−NSG膜59
およびBPSG膜56、さらに酸化膜55を貫通して拡
散領域52A、52Cを露出するコンタクトホール60
Aおよび60Bがそれぞれ形成され、図9(J)の工程
で、前記コンタクトホール60Aおよび60Bに、それ
ぞれ前記拡散領域52A,52Bにコンタクトするフィ
ンキャパシタC1 ,C2 が、周知の方法で形成される。
フィンキャパシタC1 ,C2 は、周知のように、フィン
を有するポリシリコン蓄積電極と、ポリシリコン対向電
極と、間に介在する誘電体膜とよりなる。図2の従来例
についての説明を参照。
(I)の構造上に、前記フィンキャパシタC1 およびC
2 を埋めるように別のBPSG膜61が形成され、さら
に前記BPSG膜61をリフローにより平坦化した後、
図11(L)の工程で、前記BPSG膜61上に、Ti
/TiN構造を有するバリア膜62Aを介してAlある
いはWよりなる配線パターン62Bが形成され、さらに
前記配線パターン62BをプラズマCVD法で形成され
るSiO2 あるいはSiON膜63で覆った後、さらに
SiO膜64を、保護絶縁膜として、CVD法により形
成する。
SG膜59の膜厚が、場所によらずほぼ一定であるた
め、図2の従来のDRAMで生じていたような激しい凹
凸が生じることなく、このためフィンキャパシタC1 あ
るいはC2 を形成しても、ポリシリコン蓄積電極のフィ
ンが変形するおそれがない。また、膜59および60の
堆積を、同一の常圧CVD装置中において、連続して行
うことができるため、DRAM製造のスループットが向
上する。
を、図5(C)および図6(D)の工程に適用すること
も可能である。この場合、前記酸化膜55がPを少量ド
ープされたオゾンTEOS−NSG膜となるが、かかる
P−ドープオゾンTEOS−NSG膜中のP濃度はわず
かであり、n+ 型にドープされた拡散領域52A,52
B,52Cへの影響は無視できる。
をも、同一の常圧CVD装置中において連続して行うこ
とが可能になり、DRAMの製造スループットがさらに
向上する。さらに、本発明はDRAMの製造に限定され
るものではなく、フラッシュメモリや、その他の半導体
装置の製造にも適用可能である。
ば、酸化膜上に形成された導体パターンを常圧CVD法
で形成されるオゾンTEOS−NSG膜で覆う際、前記
オゾンTEOS−NSG膜中に約0.5〜約1.0重量
%のPを導入することにより、前記導体パターン上にお
けるオゾンTEOS−NSG膜の厚さの異常な増大の問
題が解消し、酸化膜をも導体パターンをも、ほぼ一様な
膜厚で覆うことが可能になる。また、このようにオゾン
TEOS−NSG膜の膜厚異常の問題が解消するため、
本発明では前記オゾンTEOS−NSG膜上に、同一の
常圧CVD装置中において、BPSG膜の堆積を連続し
て行うことが可能になり、半導体装置の製造スループッ
トが大きく向上する。
膜の膜厚異常の問題が解消するため、本発明では前記オ
ゾンTEOS−NSG膜上に、同一の常圧CVD装置中
において、BPSG膜の堆積を連続して行うことが可能
になり、半導体装置の製造スループットが大きく向上す
る。
説明する図である。
ある。
半導体装置の製造方法を示す図である。
半導体装置の製造方法を示す図(その1)である。
半導体装置の製造方法を示す図(その2)である。
半導体装置の製造方法を示す図(その3)である。
置の製造方法を示す図(その4)である。
置の製造方法を示す図(その5)である。
装置の製造方法を示す図(その6)である。
装置の製造方法を示す図(その7)である。
Claims (6)
- 【請求項1】 基板上に形成された、n+型にドープさ
れたポリシリコン膜上にWSix膜を積層してなる導電
体パターンと、 前記導電体パターンを、前記導電体パターンに密接して
覆う第1の絶縁膜と、 前記第1の絶縁膜を、前記第1の絶縁膜に密接して覆
う、平坦化主面を有する第2の絶縁膜とよりなる半導体
装置において、前記第2の絶縁膜はBPSG膜であり、 前記第1の絶縁膜は、オゾンとTEOSより常圧CVD
法によって形成され、 前記導電体パターンの上面から側面にかけて、Bの拡散
を防ぐように一定の膜厚で覆い、0.5〜1.0重量%
のPを含む酸化膜よりなることを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項2】 前記第2の絶縁膜はBPSG膜であり、
前記第1の絶縁膜はBを、前記第2の絶縁膜中における
よりも低い濃度で含むことを特徴とする請求項1記載の
半導体装置。 - 【請求項3】 基板上に、n+型にドープされたポリシ
リコン膜上にWSix膜を積層してなる導電層パターン
を有する半導体装置の製造方法であって、 前記基板上に、オゾンとTEOSとを原料に酸化膜を、
前記酸化膜が前記導電層パターンを密接して覆うよう
に、常圧CVD法により形成する工程と、 前記酸化膜上にBPSG膜を堆積する工程と、 前記BPSG膜を平坦化する工程とよりなり、 前 記酸化膜を形成する工程は、0.5〜1.0重量%の
Pを含むように実行されることを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項4】 前記BPSG膜を形成する工程は、前記
酸化膜を形成する工程に連続して、同一の堆積装置内に
おいて、常圧CVD法により、実質的に同一の堆積温度
で実行されることを特徴とする請求項3記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項5】 基板上に形成されたワードパターン線を
覆う第1の層間絶縁膜を形成する工程と、 前記第1の層間絶縁膜中に、前記基板上の第1の拡散領
域を露出するように第1のコンタクトホールを形成する
工程と、 前記第1の層間絶縁膜上に、前記コンタクトホールの側
壁面を覆い、前記露出された拡散領域にコンタクトする
導電性パターンを、ビット線として形成する工程と、 前記ビット線を覆うように第2の層間絶縁膜を形成する
工程と、 前記第2および第1の層間絶縁膜を貫通して、前記基板
上の第2の拡散領域を露出するように、第2のコンタク
トホールを形成する工程と、 前記第2のコンタクトホールにおいて前記第2の拡散領
域とコンタクトするキャパシタ電極を形成する工程とを
含む半導体装置の製造方法において、 前記導電性パターンは、下側のn+型にドープされたポ
リシリコンパターンとその上のWSixパターンとより
なり、 前記第2の層間絶縁膜を形成する工程は、前記第1の層
間絶縁膜上に、オゾンとTEOSとTMOPとを原料と
した常圧CVD法により、0.5〜1.0重量%のPを
含む酸化膜を、前記導電性パターンを覆うように形成す
る工程と、 前記酸化膜上に、BPSG膜を常圧CVD法により形成
する工程とよりなり、 前記BPSG膜を形成する工程は、前記酸化膜を形成す
る工程に連続して、同一の堆積装置内で、実質的に同一
の堆積温度で実行されることを特徴とする半導体装置の
製造方法。 - 【請求項6】 さらに、前記ワード線パターンは、下側
のポリシリコンパターンとその上のシリサイドパターン
とよりなり、 前記第1の層間絶縁膜を形成する工程は、前記基板上
に、オゾンとTEOSとTMOPとを原料とした常圧C
VD法により、0.5〜1.0重量%のPを含む酸化膜
を、前記ワード線パターンを覆うように形成する工程
と、前記酸化膜上に、BPSG膜を常圧CVD法により
形成する工程とよりなり、 前記BPSG膜を形成する工程は、前記ワード線パター
ンを構成する酸化膜を形成する工程に連続して、同一の
堆積装置内で、実質的に同一の温度で実行されることを
特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13206098A JP3447954B2 (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13206098A JP3447954B2 (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11330237A JPH11330237A (ja) | 1999-11-30 |
JP3447954B2 true JP3447954B2 (ja) | 2003-09-16 |
Family
ID=15072583
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JP13206098A Expired - Fee Related JP3447954B2 (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 半導体装置およびその製造方法 |
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JP (1) | JP3447954B2 (ja) |
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---|---|---|---|---|
KR100459063B1 (ko) * | 2002-05-20 | 2004-12-03 | 동부전자 주식회사 | 반도체 소자의 금속 배선의 층간 절연막 제조 방법 |
-
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- 1998-05-14 JP JP13206098A patent/JP3447954B2/ja not_active Expired - Fee Related
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