JPH04324629A - Working method of silicate glass film - Google Patents

Working method of silicate glass film

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JPH04324629A
JPH04324629A JP12210491A JP12210491A JPH04324629A JP H04324629 A JPH04324629 A JP H04324629A JP 12210491 A JP12210491 A JP 12210491A JP 12210491 A JP12210491 A JP 12210491A JP H04324629 A JPH04324629 A JP H04324629A
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JP
Japan
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film
contact hole
glass film
bpsg
silicate glass
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JP12210491A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayoshi Omura
昌良 大村
Toshio Fujioka
藤岡 俊夫
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To facilitate the control of a working shape when a contact hole is formed in a silicate glass film, or a silicate glass film is heat-treated to be fluidized. CONSTITUTION:A BPSG(boron phosphorus silicate glass) film 16 is formed on the substrate 10 via an insulating film 14 and the like. Said BPSG film 16 is formed by using CVD method, ion implantation method, etc., in the manner in which the concentration of admixture like boron and phosphorus become high in the upper part. When a contact hole CH is formed by selective etching, the aperture size of the contact hole CH is increased, because the etching rate is high in the upper part of the BPSG film 16. After that, when heat treatment is performed to fluidize the BPSG film 16, the vicinity of the aperture end edge E of the contact hole CH is rounded, and the corresponding part S with a step-difference is smoothed.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は、LSIの配線形成等
に用いるに好適なボロンリンケイ酸ガラス(Boro−
Phospho−Silicate−Glass、以下
BPSGと略記する)等のケイ酸ガラス膜加工法に関し
、ケイ酸ガラス膜にコンタクト孔を形成したり、ケイ酸
ガラス膜を流動化すべく熱処理したりする際にケイ酸ガ
ラス膜中にボロン、リン等の添加物を上部ほど高濃度と
なるように予め添加しておくことにより加工形状の制御
を容易にしたものである。
[Industrial Application Field] The present invention relates to boron phosphosilicate glass (Boro-
Regarding silicate glass film processing methods such as Phospho-Silicate-Glass (hereinafter abbreviated as BPSG), silicic acid is By adding additives such as boron and phosphorus into the glass film in advance so that the concentration becomes higher toward the top, the processed shape can be easily controlled.

【0002】0002

【従来の技術】従来、LSI等の配線形成に際しては、
配線層間の絶縁膜又は配線層の下地絶縁膜としてBPS
G膜を用いることが知られている。また、半導体基板上
に形成された絶縁膜、配線等に基づく段差を緩和又は平
滑化するためBPSG膜を流動化すべく熱処理すること
も知られている(例えば、月刊Semiconduct
or  World,1987年9月号,第150〜1
64頁参照)。
[Prior Art] Conventionally, when forming wiring for LSI etc.,
BPS as an insulating film between wiring layers or a base insulating film for wiring layers
It is known to use a G film. It is also known to heat-treat the BPSG film in order to fluidize it in order to alleviate or smooth the steps caused by the insulating film, wiring, etc. formed on the semiconductor substrate (for example, in the Monthly Semiconductor
or World, September 1987 issue, No. 150-1
(See page 64).

【0003】層間絶縁膜としては、リンケイ酸ガラス(
Phospho−Silicate−Glass,以下
PSGと略記する)膜を用いることも提案されている。 しかし、PSG膜は、粘性流動を起こす軟化温度が95
0℃以上と高いので、熱処理中に基板内で導電型決定不
純物の再分布が生じやすく、素子特性の変動や劣化を招
くおそれがある。これに対し、BPSG膜は、軟化温度
が900℃以下と低いため特性変動のおそれが少なく、
例えば1μm以下の微細素子を有するLSI等で利用さ
れるようになってきた。
As an interlayer insulating film, phosphosilicate glass (
It has also been proposed to use a Phospho-Silicate-Glass (hereinafter abbreviated as PSG) film. However, the PSG film has a softening temperature of 95°C, which causes viscous flow.
Since the temperature is as high as 0° C. or more, conductivity type determining impurities are likely to redistribute within the substrate during heat treatment, which may lead to fluctuations or deterioration of device characteristics. On the other hand, BPSG film has a low softening temperature of 900°C or less, so there is less risk of characteristic fluctuations.
For example, it has come to be used in LSIs having fine elements of 1 μm or less.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】層間絶縁膜又は下地絶
縁膜としてBPSG膜を用いる場合、膜中のボロンやリ
ンの濃度により膜質や軟化温度が大きく異なるため、加
工形状の制御が容易でないという問題点がある。このよ
うな問題点について、図9〜図15を参照して説明する
[Problem to be Solved by the Invention] When using a BPSG film as an interlayer insulating film or a base insulating film, the film quality and softening temperature vary greatly depending on the concentration of boron and phosphorus in the film, so it is difficult to control the processing shape. There is a point. Such problems will be explained with reference to FIGS. 9 to 15.

【0005】図9の工程では、半導体基板10の表面に
絶縁膜又は絶縁膜と配線層の積層等の段差形成物12を
覆ってSiO2等の絶縁膜14を形成する。そして、絶
縁膜14を覆ってBPSG膜16を形成した後、レジス
ト層RSをマスクとする選択エッチング処理により膜1
6及び14にコンタクト孔CHを形成する。
In the step shown in FIG. 9, an insulating film 14 made of SiO2 or the like is formed on the surface of the semiconductor substrate 10 to cover a step formation 12 such as an insulating film or a stack of an insulating film and a wiring layer. After forming the BPSG film 16 covering the insulating film 14, the film 1 is selectively etched using the resist layer RS as a mask.
Contact holes CH are formed in 6 and 14.

【0006】次に、図10の工程では、BPSG膜16
を流動化すべく熱処理を行なう。この結果、コンタクト
孔CHの開口端縁Eの近傍部分が丸められ、段差対応部
Sが平滑化される。しかし、BPSG膜16中のボロン
又はリンの濃度が高すぎるか又は熱処理温度が高すぎる
と、BPSG膜16が全体的に流動過剰となる。このた
め、例えば図10に示すようにコンタクト孔CHの開口
端縁Eの近傍部分が孔CH内に大きく張り出してオーバ
ーハング状態となる。
Next, in the process shown in FIG.
Heat treatment is performed to fluidize the material. As a result, the portion near the opening edge E of the contact hole CH is rounded, and the step corresponding portion S is smoothed. However, if the concentration of boron or phosphorus in the BPSG film 16 is too high or the heat treatment temperature is too high, the BPSG film 16 as a whole becomes excessively fluid. Therefore, as shown in FIG. 10, for example, a portion near the opening edge E of the contact hole CH largely protrudes into the hole CH, resulting in an overhang state.

【0007】この後、図11の工程では、Al合金等の
配線層18を形成する。しかし、上記のようにコンタク
ト孔CHの開口端縁Eの近傍部分がオーバーハング状態
になっていたときは、コンタクト孔段差にて配線材の被
覆性が良好でなく、配線層18の断線や信頼性の低下を
招く不都合がある。
After this, in the process shown in FIG. 11, a wiring layer 18 of Al alloy or the like is formed. However, when the vicinity of the opening edge E of the contact hole CH is in an overhang state as described above, the coverage of the wiring material is not good due to the step of the contact hole, resulting in disconnection of the wiring layer 18 and reliability. There is an inconvenience that leads to a decline in sexuality.

【0008】一方、BPSG膜16のボロン又はリンの
濃度が低すぎるか又は熱処理温度が低すぎると、BPS
G膜16が流動不足となる。このため、例えば図12に
示すようにコンタクト孔CHの開口端縁Eの近傍部分が
孔CH内にオーバーハングすることはないものの、開口
端縁Eの近傍では十分な丸みが得られず且つ段差対応部
Sでは十分な平滑性が得られない。従って、コンタクト
孔段差や段差対応部Sでは、配線層18の被覆性が劣化
する不都合がある。
On the other hand, if the concentration of boron or phosphorus in the BPSG film 16 is too low or the heat treatment temperature is too low, the BPS
The flow of the G film 16 becomes insufficient. For this reason, as shown in FIG. 12, for example, although the portion near the opening edge E of the contact hole CH does not overhang into the hole CH, sufficient roundness cannot be obtained near the opening edge E, and there is a step. In the corresponding portion S, sufficient smoothness cannot be obtained. Therefore, there is an inconvenience that the coverage of the wiring layer 18 deteriorates at the contact hole step and the step corresponding portion S.

【0009】図10の工程については、セルフドーピン
グやセルフCVD(ケミカル・ベーパー・デポジション
)が生ずるという問題点もある。セルフドーピングは、
図13に示すように熱処理中にBPSG膜16中のボロ
ンBやリンPが外方に拡散し、その一部がコンタクト孔
CHの底部の半導体表面にドープされる現象であり、こ
れによってコンタクト抵抗の上昇等の電気的特性劣化が
生ずる。
The process shown in FIG. 10 also has the problem that self-doping and self-CVD (chemical vapor deposition) occur. Self-doping is
As shown in FIG. 13, this is a phenomenon in which boron B and phosphorus P in the BPSG film 16 diffuse outward during heat treatment, and some of them are doped into the semiconductor surface at the bottom of the contact hole CH. Deterioration of electrical characteristics, such as an increase in

【0010】また、セルフCVDは、図14に示すよう
にBPSG膜16から外方拡散したボロンBやリンPが
コンタクト孔CHの内壁に堆積して氷砂糖状の堆積物D
Pを生ずる現象であり、これによってコンタクトオープ
ン等の不良が発生する。
Further, in self-CVD, as shown in FIG. 14, boron B and phosphorus P diffused outward from the BPSG film 16 are deposited on the inner wall of the contact hole CH, resulting in a rock sugar-like deposit D.
This is a phenomenon that causes P, which causes defects such as contact open.

【0011】セルフドーピングやセルフCVDを抑制す
る方法としては、図15に示すように絶縁膜14を厚く
且つBPSG膜16を薄く形成することが考えられる。 しかし、この方法では、BPSG膜16を流動化しても
、膜16が薄いためコンタクト孔CHの開口端縁Eの近
傍では十分な丸みが得られず且つ段差対応部Sでは十分
な平滑性が得られない。従って、コンタクト孔段差や段
差対応部Sでは、配線層18の被覆性が劣化する不都合
がある。
One possible method for suppressing self-doping and self-CVD is to form the insulating film 14 thick and the BPSG film 16 thin, as shown in FIG. However, in this method, even if the BPSG film 16 is fluidized, sufficient roundness cannot be obtained in the vicinity of the opening edge E of the contact hole CH because the film 16 is thin, and sufficient smoothness cannot be obtained in the step corresponding portion S. I can't do it. Therefore, there is an inconvenience that the coverage of the wiring layer 18 deteriorates at the contact hole step and the step corresponding portion S.

【0012】この発明の目的は、加工形状を容易に制御
することができ、しかもセルフドーピングやセルフCV
Dを抑制することができる新規なケイ酸ガラス膜加工法
を提供することにある。
[0012] An object of the present invention is to be able to easily control the processed shape and to avoid self-doping and self-CV.
An object of the present invention is to provide a novel silicate glass film processing method that can suppress D.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この発明による第1のケ
イ酸ガラス膜加工法は、一方の主面に被接触部を有する
基板を用意する工程と、エッチング促進性の添加物を上
部ほど高濃度で含有するケイ酸ガラス膜を前記被接触部
を覆って前記一方の主面に形成する工程と、前記ガラス
膜を選択的にエッチすることにより前記被接触部に対応
したコンタクト孔を前記ガラス膜に形成する工程とを含
むものである。
[Means for Solving the Problems] The first method of processing a silicate glass film according to the present invention includes the steps of preparing a substrate having a contact portion on one main surface, and increasing the concentration of an etching accelerating additive toward the upper part. A step of forming a silicate glass film containing a high concentration on the one main surface to cover the contacted portion, and selectively etching the glass film to form a contact hole corresponding to the contacted portion in the glass. The method includes a step of forming the film into a film.

【0014】このような加工法では、前記添加物として
加熱流動促進性を有するものを用い、前記コンタクト孔
の形成後に前記ガラス膜を流動化すべく熱処理するよう
にしてもよい。
[0014] In such a processing method, an additive having heat fluidization promoting properties may be used as the additive, and the glass film may be heat-treated to fluidize the glass film after the contact hole is formed.

【0015】また、この発明による第2のケイ酸ガラス
膜加工法は、一方の主面に段差部を有する基板を用意す
る工程と、加熱流動促進性の添加物を上部ほど高濃度で
含有するケイ酸ガラス膜を前記段差部を覆って前記一方
の主面に形成する工程と、前記ガラス膜を流動化すべく
熱処理する工程とを含むものである。
Further, the second silicate glass film processing method according to the present invention includes a step of preparing a substrate having a stepped portion on one main surface, and containing an additive having a heating fluidity promoting property at a higher concentration toward the upper part. The method includes a step of forming a silicate glass film on the one main surface to cover the stepped portion, and a step of heat-treating the glass film to fluidize it.

【0016】この発明において、添加物としては、周期
表中のIIIa,IVa,Va族の中から選択される元
素、例えばボロン、リン、ヒ素、鉛、ゲルマニウム等の
うち1又は複数のものを用いることができる。また、被
接触部は、基板が半導体からなる場合には半導体表面の
一部であってもよく、基板に配線を形成してある場合に
はその配線の一部であってもよい。さらに、ケイ酸ガラ
ス膜は、単層膜又は多層膜のいずれでもよく、単層膜の
場合には添加物を上面側ほど高濃度とし、多層膜の場合
には添加物を上層ほど高濃度とすることができる。
In the present invention, as the additive, one or more elements selected from groups IIIa, IVa, and Va in the periodic table, such as boron, phosphorus, arsenic, lead, and germanium, are used. be able to. Further, the contacted portion may be a part of the semiconductor surface when the substrate is made of a semiconductor, or may be a part of the wiring when wiring is formed on the substrate. Furthermore, the silicate glass film may be either a single-layer film or a multi-layer film; in the case of a single-layer film, the concentration of the additive is higher toward the upper surface, and in the case of a multi-layer film, the concentration of the additive is higher toward the upper layer. can do.

【0017】[0017]

【作用】上記した第1のケイ酸ガラス膜加工法によると
、ケイ酸ガラス膜の上部では添加物の濃度が高いことに
よりエッチ速度が高くなっているので、コンタクト孔の
開口サイズは外方に向けて徐々に増大するようになる。 従って、コンタクト孔段差での配線材の被覆性が改善さ
れる。
[Operation] According to the first silicate glass film processing method described above, the etch rate is high in the upper part of the silicate glass film due to the high concentration of additives, so the opening size of the contact hole is increased outward. It will gradually increase towards Therefore, coverage of the contact hole step with the wiring material is improved.

【0018】また、コンタクト孔を形成した後、ケイ酸
ガラス膜を流動化すべく熱処理すると、コンタクト孔の
開口端縁が滑らかに丸みを持つようになるので、コンタ
クト孔段差での被覆性が一層改善される。この場合、ケ
イ酸ガラス膜の下部より上部が添加物の濃度が高くなっ
ているので、熱処理温度が高めであっても膜全体が流動
化せず、オーバーハングが起こりにくい。また、膜の中
間部より下の部分では流動化がさほど進行しないから、
コンタクト孔の下部では初期加工形状を維持できる。そ
の上、ケイ酸ガラス膜の下部では、添加物の濃度が低く
なっているので、熱処理中に膜の下部からコンタクト孔
内に外方拡散する添加物の量は少なく、セルフドーピン
グやセルフCVDが抑制される。
[0018] Furthermore, after forming the contact hole, heat treatment is performed to fluidize the silicate glass film, so that the opening edge of the contact hole becomes smooth and rounded, further improving coverage at the step of the contact hole. be done. In this case, since the concentration of the additive is higher in the upper part of the silicate glass film than in the lower part, the entire film is not fluidized even if the heat treatment temperature is high, and overhang is less likely to occur. In addition, fluidization does not progress much below the middle part of the membrane, so
The initial processed shape can be maintained at the lower part of the contact hole. Moreover, since the concentration of additives is lower at the bottom of the silicate glass film, the amount of additives that diffuse out from the bottom of the film into the contact hole during heat treatment is small, preventing self-doping and self-CVD. suppressed.

【0019】上記した第2のケイ酸ガラス膜加工法によ
ると、ケイ酸ガラス膜は流動により平滑化される。この
場合、ケイ酸ガラス膜の下部より上部が添加物の濃度が
高くなっているので、熱処理温度が低めであってもケイ
酸ガラス膜の上部では流動化が進み、特に段差対応部等
では十分な平滑性が得られる。
According to the second silicate glass film processing method described above, the silicate glass film is smoothed by flowing. In this case, the concentration of additives is higher in the upper part of the silicate glass film than in the lower part, so even if the heat treatment temperature is low, fluidization progresses in the upper part of the silicate glass film, especially in areas corresponding to steps. Achieves excellent smoothness.

【0020】[0020]

【実施例】図1〜図5は、この発明を配線形成プロセス
に適用した一実施例を示すもので、各々の図に対応する
工程(1)〜(5)を順次に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIGS. 1 to 5 show an embodiment in which the present invention is applied to a wiring forming process, and steps (1) to (5) corresponding to each figure will be explained in sequence.

【0021】(1)シリコン等の半導体基板10の上面
にCVD法等により段差形成物12を覆ってノンドープ
(又は低濃度にドープされた)SiO2等の絶縁膜14
を形成する。段差形成物12は、例えばMOS型LSI
では、フィールド絶縁膜であったり、ゲート絶縁膜とゲ
ート電極層との積層であったりする。絶縁膜14は、下
層側にボロン、リン等の添加物が拡散するのを防止する
ためのもので、その厚さは薄い方が好ましい。絶縁膜1
4を薄くすると、後述のBPSG膜の厚さを厚くするこ
とができ、図15で述べたような不都合をなくすことが
できる。
(1) An insulating film 14 made of non-doped (or lightly doped) SiO2 or the like is formed on the upper surface of a semiconductor substrate 10 made of silicon or the like by a CVD method or the like, covering the step formation 12.
form. The step formation 12 is, for example, a MOS type LSI.
In this case, it may be a field insulating film or a stack of a gate insulating film and a gate electrode layer. The insulating film 14 is for preventing additives such as boron and phosphorus from diffusing into the lower layer, and is preferably thinner. Insulating film 1
By making 4 thinner, the thickness of the BPSG film, which will be described later, can be increased, and the inconvenience described with reference to FIG. 15 can be eliminated.

【0022】絶縁膜14の形成後、CVD法等により絶
縁膜14を覆ってPSG、BSG(ボロンケイ酸ガラス
)又はノンドープSiO2からなる絶縁膜16Aを形成
する。
After forming the insulating film 14, an insulating film 16A made of PSG, BSG (borosilicate glass) or non-doped SiO2 is formed covering the insulating film 14 by CVD or the like.

【0023】(2)次に、B+,BF2+,P+等の不
純物イオンを絶縁膜16Aに全面的に注入することによ
り絶縁膜16AをBPSG膜16に変換する。この場合
、加速電圧を調節することによりBPSG膜16におい
てボロン及び/又はリンの濃度を表面に近づくほど徐々
に高くなるように設定する。例えば、絶縁膜16Aがノ
ンドープSiO2からなる場合、ボロンイオン及びリン
イオンのいずれも注入するが、濃度勾配を持たせるのは
いずれか一方のイオンに限定するようにしてもよい。ま
た、絶縁膜16AがPSGからなる場合、ボロンイオン
のみ注入し、リンイオンの注入は省略してもよい。さら
に、絶縁膜16AがBSGからなる場合、リンイオンの
み注入し、ボロンイオンの注入を省略してもよい。BP
SG膜16の上面近傍において、ボロン濃度は、約1〜
6wt%、リン濃度は、約3〜10wt%にすることが
できる。なお、ヒ素イオンの注入も可能である。
(2) Next, the insulating film 16A is converted into the BPSG film 16 by implanting impurity ions such as B+, BF2+, P+, etc. into the entire insulating film 16A. In this case, the concentration of boron and/or phosphorus in the BPSG film 16 is set to gradually increase as it approaches the surface by adjusting the accelerating voltage. For example, when the insulating film 16A is made of non-doped SiO2, both boron ions and phosphorus ions are implanted, but the concentration gradient may be limited to only one of the ions. Further, when the insulating film 16A is made of PSG, only boron ions may be implanted and phosphorus ions may be implanted without implantation. Furthermore, when the insulating film 16A is made of BSG, only phosphorus ions may be implanted and boron ions may be omitted. B.P.
Near the top surface of the SG film 16, the boron concentration is about 1 to
6 wt%, the phosphorus concentration can be about 3-10 wt%. Note that arsenic ions can also be implanted.

【0024】(3)次に、基板表面の一部等の被接触部
に対応した開口部を有するレジスト層RSをBPSG膜
16上に形成した後、このレジスト層RSをマスクとす
るドライエッチング処理によりBPSG膜16及びその
下の絶縁膜14を選択的にエッチしてコンタクト孔CH
を形成する。このとき、BPSG膜16は、表面近傍ほ
ど添加物濃度が高く、従ってエッチ速度も高いので、コ
ンタクト孔CHは、外方に向けて徐々に開口サイズが増
大するように形成される。この後、レジスト層RSを除
去する。
(3) Next, after forming a resist layer RS having an opening corresponding to a contact area such as a part of the substrate surface on the BPSG film 16, a dry etching process is performed using this resist layer RS as a mask. selectively etches the BPSG film 16 and the insulating film 14 thereunder to form a contact hole CH.
form. At this time, since the BPSG film 16 has a higher dopant concentration near the surface and therefore a higher etch rate, the contact hole CH is formed so that the opening size gradually increases outward. After this, the resist layer RS is removed.

【0025】(4)次に、BPSG膜16を流動化すべ
く熱処理を行なう。この結果、コンタクト孔CHの開口
端縁Eの近傍部分は丸みを持ち、段差対応部Sは平滑化
される。
(4) Next, heat treatment is performed to fluidize the BPSG film 16. As a result, the portion near the opening edge E of the contact hole CH is rounded, and the step corresponding portion S is smoothed.

【0026】熱処理中にあっては、BPSG膜16の下
部が低添加物濃度のため流動不足気味となるので、図1
0で示したようなオーバーハングが起こりにくく、しか
もコンタクト孔CHの底部近傍では、図3で示したよう
な初期加工形状が維持されるようになる。また、熱処理
中にBPSG膜16の下部からコンタクト孔内に外方拡
散する添加物の量が少なく、しかもBPSG膜16の上
部から外方拡散した添加物はガス流で運び去られるので
、セルフドーピングやセルフCVDが抑制されるように
なる。
During the heat treatment, the lower part of the BPSG film 16 tends to have insufficient flow due to the low additive concentration, so as shown in FIG.
Overhang as shown by 0 is less likely to occur, and moreover, the initial processed shape shown in FIG. 3 is maintained near the bottom of the contact hole CH. In addition, the amount of additives that diffuse out from the lower part of the BPSG film 16 into the contact hole during heat treatment is small, and the additives that diffuse out from the upper part of the BPSG film 16 are carried away by the gas flow, resulting in self-doping. and self-CVD will be suppressed.

【0027】(5)次に、基板上面にAl又はAl合金
等の配線材を被着してパターニングすることにより配線
層18を形成する。この場合、図4に示したようにコン
タクト孔CHが外方に向けて徐々に開口サイズを増大す
ると共に開口端縁Eの近傍で丸みを持つようになってお
り、しかもBPSG膜16が段差対応部Sで十分に平滑
化されているので、配線層18は、コンタクト孔段差及
び段差対応部Sのいずれにおいても良好な被覆性を示す
ようになる。
(5) Next, a wiring layer 18 is formed by depositing a wiring material such as Al or Al alloy on the upper surface of the substrate and patterning it. In this case, as shown in FIG. 4, the contact hole CH gradually increases in size outward and becomes rounded near the opening edge E, and the BPSG film 16 is adapted to accommodate the step. Since the portion S is sufficiently smoothed, the wiring layer 18 exhibits good coverage in both the contact hole step and the step corresponding portion S.

【0028】図6〜図8は、この発明の他の実施例を示
すもので、この実施例は、BPSG膜を多層膜として形
成することを特徴とするものである。
FIGS. 6 to 8 show another embodiment of the present invention, and this embodiment is characterized in that the BPSG film is formed as a multilayer film.

【0029】図6の工程では、常圧CVD装置の反応室
内に段差形成物12を有する基板10を挿入した状態で
N2(50slm)、O2(7slm)、SiH4(6
0sccm)及びPH3(2.5sccm)を導入する
ことによりPSGからなる絶縁膜14を形成した。膜1
4の厚さは、セルフドーピングが起こらない程度にまで
薄くした。
In the process shown in FIG. 6, N2 (50 slm), O2 (7 slm), SiH4 (6 slm), and
The insulating film 14 made of PSG was formed by introducing PH3 (2.5 sccm) and PH3 (2.5 sccm). Membrane 1
The thickness of No. 4 was made thin enough to prevent self-doping.

【0030】この後引き続いて、反応室内にB2H6を
導入して第1のBPSG層16aを形成した。BPSG
層16aの形成終了間際のガス成分状態は、SiH4(
53.75sccm)、PH3(5.0sccm)、B
2H6(3.75sccm)、O2(7slm)、N2
(50slm)であった。また、導入条件は、O2対水
素化物(hydride)の比が変わらないようにSi
H4+PH3+B2H6=一定とし、O2及びN2は常
に一定になるようにした。この結果、BPSG層16a
中のボロン濃度は約2wt%、リン濃度は約4wt%で
あった。
Subsequently, B2H6 was introduced into the reaction chamber to form the first BPSG layer 16a. BPSG
The gas component state just before the completion of the formation of the layer 16a is SiH4 (
53.75sccm), PH3 (5.0sccm), B
2H6 (3.75sccm), O2 (7slm), N2
(50slm). In addition, the introduction conditions were such that the ratio of O2 to hydride remained unchanged.
H4+PH3+B2H6=constant, and O2 and N2 were always constant. As a result, the BPSG layer 16a
The boron concentration therein was about 2 wt%, and the phosphorus concentration was about 4 wt%.

【0031】この後同一の反応室内において、PH3及
びB2H6の流量を上げながら且つSiH4の流量を下
げながら成膜を続けることにより第2のBPSG層16
bを形成した。BPSG層16bの形成終了間際のガス
成分状態は、SiH4(46.25sccm)、PH3
(8.75sccm)、B2H6(7.5sccm)、
O2(7slm)、N2(50slm)であった。この
結果、BPSG層16bとしては、表面に近づくほどボ
ロン及びリンの濃度が高くなるものが得られ、表面近傍
でのボロン濃度は約4wt%、リン濃度は約6wt%で
あった。なお、AsH3等を用いることによりヒ素のド
ーピングも可能である。
Thereafter, in the same reaction chamber, the second BPSG layer 16 is formed by continuing film formation while increasing the flow rates of PH3 and B2H6 and decreasing the flow rate of SiH4.
b was formed. The gas component state just before the completion of the formation of the BPSG layer 16b is SiH4 (46.25 sccm), PH3
(8.75sccm), B2H6 (7.5sccm),
O2 (7slm), N2 (50slm). As a result, a BPSG layer 16b was obtained in which the boron and phosphorus concentrations increased closer to the surface, and the boron concentration and phosphorus concentration near the surface were approximately 4 wt% and 6 wt%, respectively. Note that arsenic doping is also possible by using AsH3 or the like.

【0032】次に、図7の工程では、BPSG層16a
及び16bの積層からなるBPSG膜16に対して図3
で述べたと同様にしてコンタクト孔CHを形成した。こ
の結果、図7に示すように外方に向けて開口サイズが増
大するコンタクト孔CHが得られた。
Next, in the step of FIG. 7, the BPSG layer 16a
FIG.
A contact hole CH was formed in the same manner as described above. As a result, a contact hole CH whose opening size increases toward the outside as shown in FIG. 7 was obtained.

【0033】この後、図8の工程では、図4で述べたと
同様にしてBPSG膜16を流動化すべく熱処理した。 この結果、コンタクト孔CHの開口端縁Eは丸みを持ち
、段差対応部Sは平滑化された。そして、図5で述べた
と同様にして配線層18を図8の基板上面でBPSG膜
16に重ねて形成したところ、良好な被覆性が得られた
Thereafter, in the step shown in FIG. 8, the BPSG film 16 was heat-treated in the same manner as described in FIG. 4 to fluidize it. As a result, the opening edge E of the contact hole CH was rounded, and the step corresponding portion S was smoothed. Then, a wiring layer 18 was formed on the BPSG film 16 on the upper surface of the substrate in FIG. 8 in the same manner as described with reference to FIG. 5, and good coverage was obtained.

【0034】従って、図6〜8の実施例によっても図1
〜5の実施例と同様の作用効果が得られる。なお、図6
の工程において、BPSG層16aは、BPSG層16
bより高添加物濃度とすれば濃度勾配なしとしてもよい
。また、BPSG層16bの上にそれより高添加物濃度
の第3のBPSG層を形成したり、このように濃度上昇
を伴うBPSG層形成を更に繰返したりすることもでき
る。さらに、BPSG層16a又は16bを形成するた
びにイオン注入法を用いて添加物の濃度勾配を形成する
ようにしてもよい。
Therefore, the embodiments shown in FIGS.
The same effects as in Examples 1 to 5 can be obtained. In addition, Figure 6
In the process, the BPSG layer 16a is
If the additive concentration is higher than b, there may be no concentration gradient. Furthermore, it is also possible to form a third BPSG layer with a higher dopant concentration on the BPSG layer 16b, or to repeat the formation of the BPSG layer with increasing concentration. Furthermore, an ion implantation method may be used to form an additive concentration gradient each time the BPSG layer 16a or 16b is formed.

【0035】なお、この発明は、上記実施例に限定され
るものではなく、種々の改変形態で実施可能である。例
えば、被膜形成法としては、常圧CVD法に限らず、減
圧CVD法、プラズマCVD法、反応性スパッタ法等を
使用してもよい。また、この発明は、BPSG膜に限ら
ず、PSG膜、BSG膜等にも適用可能である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, but can be implemented in various modified forms. For example, the film forming method is not limited to normal pressure CVD, but may also be low pressure CVD, plasma CVD, reactive sputtering, or the like. Further, the present invention is applicable not only to BPSG films but also to PSG films, BSG films, etc.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ケイ
酸ガラス膜中のボロン、リン等の添加物の濃度を上部ほ
ど高くなるように設定したことによりコンタクト孔形状
又は流動化形状の制御を容易にしたので、LSIの配線
形成工程等において高信頼の配線を歩留り良く形成可能
となる効果が得られるものである。
As described above, according to the present invention, by setting the concentration of additives such as boron and phosphorus in the silicate glass film to be higher toward the upper part, the contact hole shape or fluidization shape can be improved. Since control is facilitated, highly reliable wiring can be formed with high yield in the wiring formation process of LSI.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】〜[Figure 1] ~

【図5】  この発明を配線形成プロセスに適用した一
実施例を示す基板断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a substrate showing an embodiment in which the present invention is applied to a wiring formation process.

【図6】〜[Figure 6] ~

【図8】  この発明の他の実施例を示す基板断面図で
ある。
FIG. 8 is a sectional view of a substrate showing another embodiment of the invention.

【図9】〜[Figure 9] ~

【図15】  従来技術の問題点を説明するための基板
断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view of a substrate for explaining the problems of the prior art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:半導体基板、12:段差形成物、14:絶縁膜、
16:BPSG膜、18:配線層、CH:コンタクト孔
10: semiconductor substrate, 12: step formation, 14: insulating film,
16: BPSG film, 18: wiring layer, CH: contact hole.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(a)一方の主面に被接触部を有する基板
を用意する工程と、(b)エッチング促進性の添加物を
上部ほど高濃度で含有するケイ酸ガラス膜を前記被接触
部を覆って前記一方の主面に形成する工程と、(c)前
記ガラス膜を選択的にエッチすることにより前記被接触
部に対応したコンタクト孔を前記ガラス膜に形成する工
程とを含むケイ酸ガラス膜加工法。
1. (a) preparing a substrate having a contact portion on one main surface; and (b) applying a silicate glass film containing an etching-promoting additive at a higher concentration toward the upper part of the contact portion; and (c) forming a contact hole corresponding to the contact portion in the glass film by selectively etching the glass film. Acid glass membrane processing method.
【請求項2】  前記添加物として加熱流動促進性を有
するものを用い、前記コンタクト孔の形成後に前記ガラ
ス膜を流動化すべく熱処理することを特徴とする請求項
1記載のケイ酸ガラス膜加工法。
2. The method for processing a silicate glass film according to claim 1, wherein an additive having heat fluidization promoting properties is used as the additive, and the glass film is heat-treated to fluidize the glass film after forming the contact hole. .
【請求項3】(a)一方の主面に段差部を有する基板を
用意する工程と、(b)加熱流動促進性の添加物を上部
ほど高濃度で含有するケイ酸ガラス膜を前記段差部を覆
って前記一方の主面に形成する工程と、(c)前記ガラ
ス膜を流動化すべく熱処理する工程とを含むケイ酸ガラ
ス膜加工法。
3. (a) preparing a substrate having a stepped portion on one main surface; and (b) applying a silicate glass film containing a heat-flow promoting additive at a higher concentration toward the upper portion of the stepped portion; (c) a step of heat-treating the glass film to fluidize the glass film.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015167261A (en) * 1995-11-27 2015-09-24 株式会社半導体エネルギー研究所 semiconductor device

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JP2015167261A (en) * 1995-11-27 2015-09-24 株式会社半導体エネルギー研究所 semiconductor device

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