JPH0379060A - 半導体集積回路素子の製造方法 - Google Patents
半導体集積回路素子の製造方法Info
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Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は層間膜の表面平坦化法、特にリンまたはホウ素
（ポロン）のいずれかまたはその両方を含有するシリケ
ートガラス（ＢＳＧ、ＰＳＧ。
（ポロン）のいずれかまたはその両方を含有するシリケ
ートガラス（ＢＳＧ、ＰＳＧ。
ＢＰＳＧ）の比較的低温で良好な平坦性の得られる熱処
理による流動化平坦化法（リフロ−）に関する。
理による流動化平坦化法（リフロ−）に関する。
従来、ＢＳＧ、ＰＳＧ、ＢＰＳＧのリフローは窒素等の
不活性ガスまたは水蒸気等の酸化性ガス、あるいはホフ
フィン（ＰＨｓ）やオキシ塩化リン（ＰＯＣＡ３）等の
リン元素を成分とする気体を添加した不活性ガスまたは
酸化性ガス雰囲気中でなされていた。
不活性ガスまたは水蒸気等の酸化性ガス、あるいはホフ
フィン（ＰＨｓ）やオキシ塩化リン（ＰＯＣＡ３）等の
リン元素を成分とする気体を添加した不活性ガスまたは
酸化性ガス雰囲気中でなされていた。
上述した従来の不活性ガス中でのりフロー法では、熱処
理の初期に表面からリン、ポロンが外方拡散し、シリケ
ートガラス表面部のリン・ポロン濃度が低下する。たと
えばボロン濃度４型量パーセント、リン濃度４型量パー
セントのＢＰＳＧを用いた場合９５０℃の窒素雰囲気中
熱処理では膜内部（バルク）のポロン、リン濃度がほと
んど変化しないのに対し、リフロー後の膜表面部の不純
物濃度はポロン濃度３．５重量パーセント、リン濃度２
．７重量パーセントと著しい低下を見せる。その結果表
面のシリケートガラスの流動性も著しく低下し、リフロ
ー後の表面平坦性はバルク７の流動性ではなく流動しに
くい表面のシリケイトガラスで決定される比較的劣悪な
ものとなる。
理の初期に表面からリン、ポロンが外方拡散し、シリケ
ートガラス表面部のリン・ポロン濃度が低下する。たと
えばボロン濃度４型量パーセント、リン濃度４型量パー
セントのＢＰＳＧを用いた場合９５０℃の窒素雰囲気中
熱処理では膜内部（バルク）のポロン、リン濃度がほと
んど変化しないのに対し、リフロー後の膜表面部の不純
物濃度はポロン濃度３．５重量パーセント、リン濃度２
．７重量パーセントと著しい低下を見せる。その結果表
面のシリケートガラスの流動性も著しく低下し、リフロ
ー後の表面平坦性はバルク７の流動性ではなく流動しに
くい表面のシリケイトガラスで決定される比較的劣悪な
ものとなる。
また前述の酸化性ガス中でのりフローは一般に不活性ガ
ス中でのりフローよりも低温でリフローできるものの、
シリケートガラスの下層を酸化するため、下層を酸化し
たくない場合、たとえば下層にチタンシリサイドの様に
極端に酸化に弱い材料を用いた場合などはこの雰囲気を
用いたりフローを行うことができない。また、酸化性雰
囲気中でもシリケートガラス表面からの不純物の外方拡
散が生ずるためリフロー後の平坦性はバルクのリフロー
性よりも劣る表面のりフロー性を反映したやや不十分な
ものとなる。
ス中でのりフローよりも低温でリフローできるものの、
シリケートガラスの下層を酸化するため、下層を酸化し
たくない場合、たとえば下層にチタンシリサイドの様に
極端に酸化に弱い材料を用いた場合などはこの雰囲気を
用いたりフローを行うことができない。また、酸化性雰
囲気中でもシリケートガラス表面からの不純物の外方拡
散が生ずるためリフロー後の平坦性はバルクのリフロー
性よりも劣る表面のりフロー性を反映したやや不十分な
ものとなる。
前述の従来のりフロー法の一つであるＰＨｓあるいはＰ
ＯＣｌ２等のリン元素を成分とする気体を添加した不活
性ガスまたは酸化性ガス中リフローでは表面からのポロ
ンの外方拡散はあるものの、リンが熱処理雰囲気から膜
表面に拡散され表面のリン濃度がむしろ上昇する。その
ため、シリケートガラス表面の流動性は前者二法と異な
りバルクよりも良好になる。その結果、リフロー後の平
坦性は極めて良好なものとなる。しかし、この方法では
りフロー後表面に十数重量パーセントを越える非常に高
濃度のリンシリケートガラスが残留する。この高濃度の
りンシリケートガラスは水分と反応し、リン酸を生成し
、上層に形成されるアルミニウム配線を腐蝕し、集積回
路の信頼性を著しく低下させる。また高濃度のりンシリ
ケートガラスは化学的エツチング法のエツチングレート
、特にフッ酸を用いた湿式エツチングにおいて工。
ＯＣｌ２等のリン元素を成分とする気体を添加した不活
性ガスまたは酸化性ガス中リフローでは表面からのポロ
ンの外方拡散はあるものの、リンが熱処理雰囲気から膜
表面に拡散され表面のリン濃度がむしろ上昇する。その
ため、シリケートガラス表面の流動性は前者二法と異な
りバルクよりも良好になる。その結果、リフロー後の平
坦性は極めて良好なものとなる。しかし、この方法では
りフロー後表面に十数重量パーセントを越える非常に高
濃度のリンシリケートガラスが残留する。この高濃度の
りンシリケートガラスは水分と反応し、リン酸を生成し
、上層に形成されるアルミニウム配線を腐蝕し、集積回
路の信頼性を著しく低下させる。また高濃度のりンシリ
ケートガラスは化学的エツチング法のエツチングレート
、特にフッ酸を用いた湿式エツチングにおいて工。
チングレートが極めて大きく、バルクとのエツチングレ
ートに大きな差が生ずる。そのためコンタクト部の開孔
の際、エツチングの加工性、制御性が極めて劣悪なもの
であった。更に高濃度のリンシリケートガラスは電気的
特性、特にリーク電流も大きく集積回路の性能を低下さ
せていた。
ートに大きな差が生ずる。そのためコンタクト部の開孔
の際、エツチングの加工性、制御性が極めて劣悪なもの
であった。更に高濃度のリンシリケートガラスは電気的
特性、特にリーク電流も大きく集積回路の性能を低下さ
せていた。
以上詳細に説明した様に従来のリフ四−法には重大な欠
陥が存在していた。
陥が存在していた。
本発明の半導体集積回路素子の製造方法は・ポロンまた
はリンのいずれか、またはその両方を含有するシリケイ
トガラス層間膜を熱処理により流動化し、層間膜表面を
平坦化する工程において前記熱処理がホウ素元素を成分
とする気体を含有する雰囲気中でなされる。
はリンのいずれか、またはその両方を含有するシリケイ
トガラス層間膜を熱処理により流動化し、層間膜表面を
平坦化する工程において前記熱処理がホウ素元素を成分
とする気体を含有する雰囲気中でなされる。
上述した従来の熱処理流動化層間膜表面平坦化法に対し
、本発明においては表面平坦性がノ（ルクの流量性を反
映した良好なものとなり、なおかつアルミニウム腐蝕も
無くエツチングの加工性、制御性も良好である。
、本発明においては表面平坦性がノ（ルクの流量性を反
映した良好なものとなり、なおかつアルミニウム腐蝕も
無くエツチングの加工性、制御性も良好である。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
まず、本発明の第１の実施例を第１図（ａ）。
（ｂ）、第２図を用いて説明する。第１図（ａ）はシリ
コン基板１１上のシリコン熱酸化膜１２上にパターンニ
ングされたポリシリコン１３上にＢＰＳＧＩ４を化学気
相成長法（ＣＶＤ法）で堆積した直後の半導体集積回路
の断面図である。シリコン熱酸化膜１２の膜厚は６００
人、ポリシリコン１３の膜厚は５０００人、ＢＰＳＧＩ
４の濃度はホルン濃度４型量パーセント、リン濃度４
型大パーセントであり、膜厚は５０００人である。
コン基板１１上のシリコン熱酸化膜１２上にパターンニ
ングされたポリシリコン１３上にＢＰＳＧＩ４を化学気
相成長法（ＣＶＤ法）で堆積した直後の半導体集積回路
の断面図である。シリコン熱酸化膜１２の膜厚は６００
人、ポリシリコン１３の膜厚は５０００人、ＢＰＳＧＩ
４の濃度はホルン濃度４型量パーセント、リン濃度４
型大パーセントであり、膜厚は５０００人である。
成長直後の表面平坦性が不十分であるため、第２図に示
す拡散装置内で本発明のりフローを行った。本実施例で
は温度８００℃の拡散炉中で窒素、三塩化ホウ素（ＢＣ
Ａｓ）混合気体を雰囲気として導入しながら３０分間熱
処理を行った。窒素と、三塩化ホウ素の流量はおのおの
ＩＯＡ／ｍｍと２０ｃｃ／ｍｍであった。
す拡散装置内で本発明のりフローを行った。本実施例で
は温度８００℃の拡散炉中で窒素、三塩化ホウ素（ＢＣ
Ａｓ）混合気体を雰囲気として導入しながら３０分間熱
処理を行った。窒素と、三塩化ホウ素の流量はおのおの
ＩＯＡ／ｍｍと２０ｃｃ／ｍｍであった。
熱処理後の半導体集積回路の断面図を第１図（ｂ）に示
す。ＢＰＳＧ１５０表面にポロン濃度の高いＢＰＳＧ層
１６層形６されている。このボロン濃度の高いＢＰＳＧ
層１．６は熱処理中に雰囲気からのポロンの拡散により
形成されたもので、熱処理中の流動性が極めて高い、そ
のためリフロー後の表面平坦性は従来法の様に熱処理中
に硬化する表面に決定されることなくバルクのＢＰＳＧ
Ｉ５の流動性で決定される極めて良好なものとなってい
る。
す。ＢＰＳＧ１５０表面にポロン濃度の高いＢＰＳＧ層
１６層形６されている。このボロン濃度の高いＢＰＳＧ
層１．６は熱処理中に雰囲気からのポロンの拡散により
形成されたもので、熱処理中の流動性が極めて高い、そ
のためリフロー後の表面平坦性は従来法の様に熱処理中
に硬化する表面に決定されることなくバルクのＢＰＳＧ
Ｉ５の流動性で決定される極めて良好なものとなってい
る。
また、リンを含有する雰囲気中でリフローする従来法で
は高濃度にリンを含有するＢＰＳＧが表面に形成される
ため水分によるリン酸の生成によりアルミニウム腐蝕の
問題があったが、本実施例では表面に形成される層が高
濃度のポロンを含有するＢＰＳＧであるためリン酸の生
成の心配は全く無い。
は高濃度にリンを含有するＢＰＳＧが表面に形成される
ため水分によるリン酸の生成によりアルミニウム腐蝕の
問題があったが、本実施例では表面に形成される層が高
濃度のポロンを含有するＢＰＳＧであるためリン酸の生
成の心配は全く無い。
更にＢＰＳＧは３重量パーセント以上ポｐンが含有され
た場合エツチングレートのポロン濃ｉ依存性が、リン濃
度依存性はど大きくない。つまり、表面のＢＰＳＧのエ
ツチングレートとバルクのＢＰＳＧのエツチングレート
はほぼ等しい。そのため加工性、エツチングの制御性が
従来法に比べて格段に向上した。
た場合エツチングレートのポロン濃ｉ依存性が、リン濃
度依存性はど大きくない。つまり、表面のＢＰＳＧのエ
ツチングレートとバルクのＢＰＳＧのエツチングレート
はほぼ等しい。そのため加工性、エツチングの制御性が
従来法に比べて格段に向上した。
以上の様に第１の実施例では８００℃という低温熱処理
で図示した様に際めて良好な層間膜表面の平坦性が得ら
れた。
で図示した様に際めて良好な層間膜表面の平坦性が得ら
れた。
次に本発明の第２の実施例を説明する。第２の実施例で
はＢＰＳＧＩ４に代ってリンシリケートガラス（Ｐ Ｓ
Ｇ）を用いた。
はＢＰＳＧＩ４に代ってリンシリケートガラス（Ｐ Ｓ
Ｇ）を用いた。
第３図（ａ）はＰＳＧ成長直後の半導体集積回路の断面
図である。第１の実施例と同様シリコン基板３１上に熱
酸化膜３２を６００人成長した後ポリシリコン３３をパ
ターンニングし、その後ＰＳＧ３４をＣＶＤ法で成長し
た。ポリシリコンの厚さは５０００人、ＰＳＧはリン濃
度８型量パーセント、膜厚５０００人である。
図である。第１の実施例と同様シリコン基板３１上に熱
酸化膜３２を６００人成長した後ポリシリコン３３をパ
ターンニングし、その後ＰＳＧ３４をＣＶＤ法で成長し
た。ポリシリコンの厚さは５０００人、ＰＳＧはリン濃
度８型量パーセント、膜厚５０００人である。
次に熱処理によりこのＰＳＧ３４をリフローするのであ
るが、リン濃度８型量パーセントのＰＳＧ３４はバルク
自体の流動性が第１の実施例で用いたＢＰＳＧＩ ４よ
りも低いため熱処理温度は第１の実施例よりも５０℃高
い８５０℃で行なった。
るが、リン濃度８型量パーセントのＰＳＧ３４はバルク
自体の流動性が第１の実施例で用いたＢＰＳＧＩ ４よ
りも低いため熱処理温度は第１の実施例よりも５０℃高
い８５０℃で行なった。
リフロー雰囲気は第１の実施例と全く同じ窒素と三塩化
ホウ素の混合ガスを用いて同じく第２図で示す熱処理装
置内でリフローした。
ホウ素の混合ガスを用いて同じく第２図で示す熱処理装
置内でリフローした。
リフロー後の断面図を第２図（ｂ）に示す。表面の平坦
性は第１図の実施例はど良好ではないものの、表面にポ
ロン濃度の高いＢＰＳＧ３５が形成され表面の流動性が
高くなることによりほぼ満足できる平坦性が８５０℃と
ＰＳＧリフローとしてハ極めて低い温度で達成されてい
る。
性は第１図の実施例はど良好ではないものの、表面にポ
ロン濃度の高いＢＰＳＧ３５が形成され表面の流動性が
高くなることによりほぼ満足できる平坦性が８５０℃と
ＰＳＧリフローとしてハ極めて低い温度で達成されてい
る。
本実施例では層間膜材料としてＰＳＧを用いているため
成長用のＣＶＤ装置がＢＰＳＧのものに比べて簡単であ
り、成長技術自体も容易であるという利点がある。
成長用のＣＶＤ装置がＢＰＳＧのものに比べて簡単であ
り、成長技術自体も容易であるという利点がある。
以上説明したように本発明は、ＢＳＧ、ＰＳＧ、ＢＰＳ
Ｇをホウ素元素を成分とするガスを含有する雰囲気中で
リフローすることにより低温熱処理で良好な平坦性を得
ることを可能にする。その結果シリコン基板中のソース
、ドレイン、エミ、り、ベース等の不純物を再分布させ
ることなくアルミニウム配線の断線等を引き起すことの
ない良好な層間膜表面平坦性が得られるため、高密度、
高集積度、極微細な半導体集積回路の製造が可能になる
という大きな効果を生ずる。
Ｇをホウ素元素を成分とするガスを含有する雰囲気中で
リフローすることにより低温熱処理で良好な平坦性を得
ることを可能にする。その結果シリコン基板中のソース
、ドレイン、エミ、り、ベース等の不純物を再分布させ
ることなくアルミニウム配線の断線等を引き起すことの
ない良好な層間膜表面平坦性が得られるため、高密度、
高集積度、極微細な半導体集積回路の製造が可能になる
という大きな効果を生ずる。
理装置、第３図は本発明の第２の実施例を説明するため
の断面図である。
の断面図である。
１１・・・・・・シリコン基板、１２・・・・・・シリ
コン熱酸化膜、１３・・・・・・ポリシリコン、１４・
・・・・・ＢＰＳＧ。
コン熱酸化膜、１３・・・・・・ポリシリコン、１４・
・・・・・ＢＰＳＧ。
１５・・・・・・ＢＰＳＧ、１６・・・・・・ポロン濃
度の高いＢＰＳＧ、２１・・・・・・窒素ボンベ、２２
・・・・・・窒素用マスフローコントローラー ２３・
・・・・・Ｅ ＣＩＩ ｓ ハフ’リング用マスフロー
コントローラー２４・・・・・・Ｂ ＣＩＩ ｓ容器、
２５・・・・・・ＢＣＡ３．２６・・・・・・拡散炉芯
管、２７・・・・・・ウェハー ３１・・・・・・シリ
コン基板、３２・・・・・・熱酸化膜、３３・・・・・
・ポリシリコン、３４・・・・・・ＰＳＧ、３５・・・
・・・ポロン濃度の高いＢＰＳＧ。
度の高いＢＰＳＧ、２１・・・・・・窒素ボンベ、２２
・・・・・・窒素用マスフローコントローラー ２３・
・・・・・Ｅ ＣＩＩ ｓ ハフ’リング用マスフロー
コントローラー２４・・・・・・Ｂ ＣＩＩ ｓ容器、
２５・・・・・・ＢＣＡ３．２６・・・・・・拡散炉芯
管、２７・・・・・・ウェハー ３１・・・・・・シリ
コン基板、３２・・・・・・熱酸化膜、３３・・・・・
・ポリシリコン、３４・・・・・・ＰＳＧ、３５・・・
・・・ポロン濃度の高いＢＰＳＧ。
Claims (1)
- ホウ素またはリンのいずれか、またはその両方を含有す
るシリケイトガラスの層間膜を熱処理により流動化し、
層間膜表面を平坦化する工程において、前記熱処理がホ
ウ素元素を成分とする気体を含有する雰囲気中でなされ
ることを特徴とする半導体集積回路素子の製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1216512A JP2661279B2 (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | 半導体集積回路素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1216512A JP2661279B2 (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | 半導体集積回路素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0379060A true JPH0379060A (ja) | 1991-04-04 |
| JP2661279B2 JP2661279B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=16689596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1216512A Expired - Lifetime JP2661279B2 (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | 半導体集積回路素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2661279B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030050345A (ko) * | 2001-12-18 | 2003-06-25 | 엘지전자 주식회사 | 공조기용 열교환기 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62281433A (ja) * | 1986-05-30 | 1987-12-07 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6373539A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-04 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0336752A (ja) * | 1989-07-04 | 1991-02-18 | Matsushita Electron Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1989
- 1989-08-22 JP JP1216512A patent/JP2661279B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62281433A (ja) * | 1986-05-30 | 1987-12-07 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6373539A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-04 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0336752A (ja) * | 1989-07-04 | 1991-02-18 | Matsushita Electron Corp | 半導体装置の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030050345A (ko) * | 2001-12-18 | 2003-06-25 | 엘지전자 주식회사 | 공조기용 열교환기 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2661279B2 (ja) | 1997-10-08 |
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