JPH04356945A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH04356945A
JPH04356945A JP13011391A JP13011391A JPH04356945A JP H04356945 A JPH04356945 A JP H04356945A JP 13011391 A JP13011391 A JP 13011391A JP 13011391 A JP13011391 A JP 13011391A JP H04356945 A JPH04356945 A JP H04356945A
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JP
Japan
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insulating film
film
interlayer insulating
layer insulating
layer
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Pending
Application number
JP13011391A
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English (en)
Inventor
Yoshiko Ii
井伊 由子
Masazumi Matsuura
正純 松浦
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、一般に半導体装置の
製造方法に関するものであり、より特定的には、その表
面が平坦な層間絶縁膜が得られるように改良された、半
導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図7は、従来の層間絶縁膜の製造方法の
順序の各工程における半導体装置の部分断面図である。
【0003】図7(a)を参照して、半導体基板21の
上に、導電層のパターン2を形成する。導電層のパター
ン2を覆うように、半導体基板21の上にシリコン酸化
膜3を形成する。シリコン酸化膜3の膜厚は、約0.2
μmである。シリコン酸化膜3は、シラン(SiH4 
)と酸化窒素(N2 O)ガスを用いて、約300℃、
数100ミリTorrの圧力下で、プラズマ化学気相成
長法(CVD法)によって形成される(以下、この酸化
膜をプラズマ酸化膜3と称する)。
【0004】図7(b)を参照して、プラズマ酸化膜3
の上に、第二のシリコン酸化膜4を常圧CVD法によっ
て形成する。第二のシリコン酸化膜4は、シリコンアル
コキシドの一種であるテトラエトキシシラン(TEOS
)とオゾンとを常圧で反応させ、得られた反応物を半導
体基板21の上に堆積することによって得られる。第二
のシリコン酸化膜4の膜厚は、約0.8μmである。 以下、この第二のシリコン酸化膜4を、AP−TEOS
膜4という。このようにして形成された層間絶縁膜(プ
ラズマ酸化膜3+AP−TEOS膜4)の上に、第二の
導電体パターン(図示せず)が形成され、半導体装置が
製造される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の層間絶縁膜の形
成方法は以上のように構成されており、導電層のパター
ン2とパターン2の間の部分で、段差5が生じるという
問題点があった。近年、半導体装置の大容量化、高集積
化に伴い、半導体装置は、配線層と層間絶縁膜を繰り返
し積層していく多層配線構造となっている。このような
傾向に伴い、段差5は急峻となり、上層配線パターンの
パターニングが困難となる、という問題点があった。ま
た、段差5の部分で、配線が断線するという問題点もあ
った。
【0006】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、平坦な層間絶縁膜が得られる
ように改良された、半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明においては、ま
ず、半導体基板の上に導電層のパターンを形成する。上
記導電層のパターンの頂に、後にその上に形成される層
間絶縁膜の成長速度を抑える膜形成抑制層を形成する。 膜形成抑制層が頂に形成された上記導電層パターンを覆
うように、上記半導体基板の上に、シリコンアルコキシ
ドとオゾンを含む反応ガスを用いて、常圧化学気相成長
法(以下、常圧CVD法という)により層間絶縁膜を形
成する。
【0008】
【作用】この発明によれば、層間絶縁膜の形成に先立ち
、導電層のパターンの頂に、後にその上に形成される層
間絶縁膜の成長速度を抑える膜形成抑制層を形成する。 その後、膜形成抑制層が頂に形成された上記導電層パタ
ーンを覆うように、上記半導体基板の上に、シリコンア
ルコキシドとオゾンを含む反応ガスを用いて、常圧CV
D法により層間絶縁膜を形成する。
【0009】上述の膜形成抑制層は、その上に形成され
る層間絶縁膜の成長を抑制するように働く。したがって
、導電層のパターンとパターンとの間の凹部分では層間
絶縁膜は通常の速度で形成されるが、一方、導電層パタ
ーンの上(凸部)では、膜形成抑制層の影響により、そ
の形成速度が遅くなる。したがって、成長した層間絶縁
膜の表面は平坦となる。
【0010】
【実施例】本発明の一実施例を説明する前に、本発明が
適用された半導体装置の一具体例について説明する。
【0011】図1は、本発明が適用される代表的なダイ
ナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)装置の概
略的な断面図である。図1(a)はDRAMの周辺回路
の一部を示しており、図1(b)はメモリセル領域の一
部を示している。これらの図を参照して、半導体基板2
1の表面に、分離絶縁体領域22が形成されている。分
離絶縁体領域22に囲まれた部分には、電界効果トラン
ジスタのソース/ドレインなどの不純物拡散領域23が
形成されている。半導体基板21の表面上には、ゲート
絶縁膜25を介して、ポリシリコンのワード線24が設
けられる。これらのワード線24は、SiH4 を用い
た減圧CVD法で形成される。ワード線24は、その上
に形成される第一の層間絶縁膜26と、その側壁に形成
される側壁絶縁膜26aによって覆われている。これら
の絶縁膜(26,26a)は、SiH4 とN2 Oを
用いて、800〜900℃の高温で、減圧CVD法によ
って形成される。以下、この減圧CVD法により形成さ
れた絶縁膜をHTOと略する。
【0012】ポリシリコンのキャパシタ下電極27は、
不純物拡散領域23に接続されるように設けられる。キ
ャパシタ下電極27は、キャパシタ誘電体膜28によっ
て覆われ、キャパシタ誘電体膜28はキャパシタ上電極
29によって覆われている。ポリシリコンのキャパシタ
上電極29は、第二の層間絶縁膜30によって覆われて
いる。なお、ポリシリコンのキャパシタ電極(27,2
9)を減圧CVD法で形成するとき、リンをドープする
ために、PH3 ガスを添加してもよい。
【0013】第二の層間絶縁膜30上に形成されたビッ
ト線32は、コンタクトホール31を介して、不純物拡
散領域23に接続される。ビット線32は、減圧CVD
法またはスパッタリング法によって、タングステンとシ
リコンの合金として形成される。ビット線32は、第三
の層間絶縁膜33で覆われる。
【0014】第三の層間絶縁膜33上には、第一層のア
ルミニウム合金配線34が、バリアメタル34aを介し
て形成されている。第一層のアルミニウム合金配線34
は、コンタクトホール38を介して不純物拡散領域23
の一つに接続される。TiNやTiWなどのバリアメタ
ル34aはスパッタリングによって形成される。第一層
の配線34は、シリコンまたは銅を含有するアルミニウ
ム合金を、スパッタリングすることによって形成される
。第一層のアルミニウム合金配線34は、第四の層間絶
縁膜35によって覆われている。
【0015】第四の層間絶縁膜35上には、さらに、第
二層のアルミニウム合金配線36が、バリアメタル36
aを介して形成されている。第二層のアルミニウム合金
配線36は、コンタクトホール39を介して、第一層ア
ルミニウム合金配線34に接続される。第二層のアルミ
ニウム合金配線36は、シリコン窒化物のパッシベーシ
ョン膜37によって覆われている。パッシベーション膜
37は、SiH4 とNH3 を用いた減圧CVD法に
よって形成される。
【0016】本発明は、第二の層間絶縁膜30の表面を
平坦に形成するために、また、第三および第四の層間絶
縁膜33,35の表面を平坦に形成するために、適用さ
れる。
【0017】実施例1 図2は、図1に示される第二の層間絶縁膜30の形成工
程を示した断面図である。
【0018】図2(a)を参照して、半導体基板21上
に、キャパシタ上電極29を形成する。キャパシタ上電
極29を覆うように、熱酸化膜11を形成する。熱酸化
膜11は、次の工程で、その上に形成される層間絶縁膜
の成長速度を抑制するためのものである。
【0019】図2(b)を参照して、熱酸化膜11をキ
ャパシタ上電極29の頂のみに残すように、パターニン
グする。
【0020】図2(c)を参照して、熱酸化膜11が頂
に形成された導電層パターン29を覆うように、半導体
基板21の上に、シリコンアルコキシド(たとえばTE
OS)とオゾンを含む反応ガスを用いて、常圧CVD法
により層間絶縁膜30を形成する。
【0021】このとき、後述するように、熱酸化膜11
の上では、AP−TEOS膜の成長速度が、半導体基板
21の上よりも遅い。それゆえに、AP−TEOS膜形
成時の温度およびオゾン濃度を適当に設定することによ
り、表面が平坦な層間絶縁膜30が得られる。
【0022】図3は、シリコン基板または熱酸化膜(t
h−SiO)上に、AP−TEOS膜を堆積したときの
、堆積時間とAP−TEOS膜の膜厚の関係を示すグラ
フである。熱酸化膜は、酸素雰囲気下で、シリコンの基
板温度を800〜1000℃に保つことにより形成され
る。図3のグラフより、AP−TEOS膜の成長速度は
、シリコン基板上よりも、熱酸化膜上の方が小さいこと
がわかる。
【0023】図4は、シリコン基板上でのAP−TEO
S膜の成長速度と熱酸化膜上での成長速度の比を、堆積
温度との関係においてプロットした図である。図5は、
シリコン基板上でのAP−TEOS膜の成長速度と熱酸
化膜上での成長速度との比を、オゾン濃度との関係にお
いてプロットしたグラフである。これらの図を参照して
、温度またはオゾン濃度が増加するに従い、シリコン基
板上での成長速度に対する熱酸化膜上での成長速度の割
合は減少している。すなわち、温度あるいはオゾン濃度
が増加するに従い、熱酸化膜上でのAP−TEOS膜の
成長速度が、シリコン基板上での成長速度よりも小さく
なり、成長速度の差が大きくなることがわかる。
【0024】以上述べた条件を正しく選ぶことによって
、図2(c)に戻って、層間絶縁膜30の表面は平坦に
することができる。一例を挙げると、キャパシタ上電極
29を0.2μmの厚さとし、熱酸化膜11の厚さを0
.05μmの厚さとし、シリコン基板上に対する熱酸化
膜上でのAP−TEOS膜の成長速度を75%とし、シ
リコン基板上でのAP−TEOS膜の成長速度が0.1
μm/minの場合、10分の堆積時間で、AP−TE
OS膜を1μm形成すれば、平坦な表面形状が得られる
。なお、AP−TEOS膜を形成した後、必要に応じて
、ドライエッチング等によりエッチバックすることによ
り、層間絶縁膜は所望の膜厚に調整される。
【0025】実施例2 本発明を応用すると、図1に示された第三および第四の
層間絶縁膜の表面も平坦なものとすることができる。図
3、図4および図5は、シリコン基板上に対する、熱酸
化膜上でのAP−TEOS膜の成長速度の特性を示して
いるが、BPSG膜やHTO膜などの絶縁膜上に対する
、SOG膜上での、ならびにTEOS−プラズマCVD
酸化膜上でのAP−TEOS膜の成長速度の割合も約6
0%程度まで減少する。TEOS−プラズマCVD膜は
、TEOSとO2 ガスが370−420℃の温度にお
いて、数Torrの圧力下で、プラズマエネルギーの助
けによって、反応し、形成される。
【0026】図6は、図1に示された第三および第四の
層間絶縁膜の形成に、本発明を適用した場合の工程図で
ある。図6(a)を参照して、層間絶縁膜101上に、
ビット線あるいはアルミニウム合金配線102を形成す
る。図6(b)を参照して、層間絶縁膜101および配
線102を覆うように、SOG膜またはTEOS−プラ
ズマCVD膜103を形成し、このTEOS−プラズマ
CVD膜103を配線102の頂に残すようにパターニ
ングする。
【0027】図6(c)を参照して、層間絶縁膜101
と、形成抑制層であるTEOS−プラズマCVD膜10
3が形成された配線102を覆うように、AP−TEO
S膜を形成する。このとき、層間絶縁膜101上よりも
、SOG膜やTEOS−プラズマCVD膜103上の方
が、AP−TEOS膜の成長速度が遅いことから、AP
−TEOS膜形成時の温度およびオゾン濃度を適当に設
定することにより、表面の平滑な層間絶縁膜104が得
られる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明によれば
、層間絶縁膜の形成に先立ち、導電層のパターンの頂に
、上記層間絶縁膜の成長速度を抑える膜形成抑制層を設
けるので、凸部において層間絶縁膜の形成が抑制され、
一方、凹部においては、通常の速度で層間絶縁膜が形成
される。その結果、その表面が平坦な層間絶縁膜が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されたダイナミックランダムアク
セスメモリの断面図である。
【図2】本発明の一実施例を示す工程図である。
【図3】シリコン基板または熱酸化膜上に、AP−TE
OS膜を堆積したときの、堆積時間とAP−TEOS膜
の膜厚の関係を示すグラフである。
【図4】シリコン基板上でのAP−TEOS膜の成長速
度と熱酸化膜上でのAP−TEOS膜の成長速度との比
を、堆積温度との関係において、プロットしたグラフで
ある。
【図5】シリコン基板上でのAP−TEOS膜の成長速
度と熱酸化膜上でのAP−TEOS膜の成長速度との比
を、オゾン濃度との関係においてプロットしたグラフで
ある。
【図6】本発明の他の実施例の工程を示す断面図である
【図7】従来の層間絶縁膜の形成方法を示す断面図であ
る。
【符号の説明】 11  熱酸化膜 21  半導体基板 29  キャパシタ上電極 30  層間絶縁膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  半導体基板の上に導電層のパターンを
    形成する工程と、前記導電層パターンを覆うように、前
    記半導体基板の上に、シリコンアルコキシドとオゾンを
    含む反応ガスを用いて、常圧化学気相成長法により層間
    絶縁膜を形成する工程と、を備えた半導体装置の製造方
    法において、前記層間絶縁膜の形成に先立ち、前記導電
    層のパターンの頂に、該導電層パターンの上に形成され
    る前記層間絶縁膜の成長速度を抑える膜形成抑制層を設
    けることを特徴とする、半導体装置の製造方法。
JP13011391A 1991-06-01 1991-06-01 半導体装置の製造方法 Pending JPH04356945A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05234996A (ja) * 1992-02-24 1993-09-10 Nec Corp 多層配線の形成方法
JPH0837187A (ja) * 1994-05-19 1996-02-06 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置及び半導体装置の製造方法

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JPH03165035A (ja) * 1989-11-24 1991-07-17 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
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Effective date: 19980224