JPH05102145A - Method for forming polysilicon wiring - Google Patents
Method for forming polysilicon wiringInfo
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- JPH05102145A JPH05102145A JP25775191A JP25775191A JPH05102145A JP H05102145 A JPH05102145 A JP H05102145A JP 25775191 A JP25775191 A JP 25775191A JP 25775191 A JP25775191 A JP 25775191A JP H05102145 A JPH05102145 A JP H05102145A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、多層配線が可能な平坦
化された配線パターンを形成するポリシリコン配線の形
成方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a polysilicon wiring for forming a flattened wiring pattern which enables multi-layer wiring.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、集積回路における配線は、基板内
に配置される半導体素子の結合に自由度を与え、かつデ
バイスの集積度を高めるため、配線に要する平面的な配
線パターン幅を縮小することが要求され、その解決方法
として配線の多層化が有効な方法として行われている。
例えば、最近のMOSLSIではシリコンゲート構造が
実質的に多層配線であるのに加えて、高密度ロジックL
SI(ゲートアレイ等)の分野ではさらにAl配線の二
層化も実用化され、ポリシリコンゲートも二層〜三層に
多重されてきている。2. Description of the Related Art Conventionally, wiring in an integrated circuit provides a degree of freedom in coupling semiconductor elements arranged in a substrate and enhances the degree of integration of devices, so that a planar wiring pattern width required for wiring is reduced. However, as a solution to this, multi-layering of wiring has been performed as an effective method.
For example, in a recent MOS LSI, in addition to the fact that the silicon gate structure is substantially a multi-layer wiring,
In the field of SI (gate array etc.), the double-layering of Al wiring has also been put into practical use, and polysilicon gates have been doubled into two to three layers.
【0003】かかる多層配線技術の利点は、チップ上に
配線を通すスペースを考慮することなく、各半導体素子
をレイアウトすることができるため、集積度、密度が向
上し、チップサイズが縮小されることにある。さらに配
線の自由度が増し、パターン設計が容易になるとともに
配線抵抗や電流容量等の設定が余裕をもって行えるよう
になることである。The advantage of such a multi-layer wiring technique is that since each semiconductor element can be laid out without considering the space for wiring on the chip, the degree of integration and density are improved and the chip size is reduced. It is in. Further, the degree of freedom of wiring is increased, pattern design is facilitated, and wiring resistance and current capacity can be set with a margin.
【0004】その反面、欠点としては、工程の複雑化
や、表面の凹凸が著しくなること、および新たなデバイ
ス不良モードが発生することなどである。表面の凹凸が
著しくなることは、配線が段差部において断線したり、
激しい凹凸の表面では配線が部分的に薄くなり、電流集
中による容断、マイグレーションの原因ともなる。これ
を解決するためには、段差を除去し、常に平坦な面で薄
膜の形成や加工を行うことができるのが望まれている。
このため、段差のない理想的な多層配線構造を形成する
目的で様々な平坦化の技術が工夫されている。On the other hand, the disadvantages are that the process is complicated, the surface irregularities are remarkable, and a new device failure mode is generated. The remarkable unevenness of the surface means that the wiring is broken at the step,
The wiring is partially thinned on the surface of the severe unevenness, which causes disconnection and migration due to current concentration. In order to solve this, it is desired that the step can be removed and the thin film can be formed and processed on a flat surface at all times.
Therefore, various flattening techniques have been devised for the purpose of forming an ideal multi-layer wiring structure having no step.
【0005】例えば、平坦化されたポリシリコン配線を
形成する方法としては、図3に示す方法がある。まず配
線パターンを形成する予定の領域101にCVDにより
ポリシリコン膜103を形成する工程(図3(a)参
照)と、不純物をイオン注入するかまたはデポさせる工
程(図3(b)参照)と、アニールによりリンを拡散さ
せ、配線部分に相当する形状のレジスト膜105を形成
する工程(図3(c)参照)と、ポリシリコン(poly−
Si)を選択的にエッチングし、その後レジストと酸素プ
ラズマ中でアッシング法によりドープト・ポリシリコン
103およびレジスト膜105を選択的に剥離する工程
(図3(d)参照)と、CVDを用いて層間絶縁膜10
7を形成する工程(図3(e)参照)と、表面の凹凸を
平坦化するため、リフローを行い、その上にレジスト1
09を形成する工程(図3(f)参照)と、全面エッチ
ングにより表面層107,109を除去する工程(図3
(g)参照)とから構成される。この従来の配線形成方
法は、配線の上に被覆する薄膜側で平坦化を行う手法で
ある。For example, as a method for forming a planarized polysilicon wiring, there is a method shown in FIG. First, a step of forming a polysilicon film 103 in a region 101 where a wiring pattern is to be formed by CVD (see FIG. 3A), and a step of ion-implanting or depositing impurities (see FIG. 3B). , A step of forming a resist film 105 having a shape corresponding to the wiring portion by diffusing phosphorus by annealing (see FIG. 3C), and a polysilicon (poly-
Si) is selectively etched, and then the doped polysilicon 103 and the resist film 105 are selectively stripped by an ashing method in a resist and oxygen plasma (see FIG. 3D), and an interlayer is formed by using CVD. Insulating film 10
7 (see FIG. 3E) and a reflow process for flattening the surface irregularities, and then the resist 1
09 (see FIG. 3F) and a step of removing the surface layers 107 and 109 by overall etching (FIG. 3).
(See (g)). This conventional wiring forming method is a method of planarizing the thin film side covering the wiring.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
な平坦化を行う方法は、平坦化のための工程が付加的に
入るため工程が複雑になり、また平坦化のために層間絶
縁膜で調整しているため、各膜厚が一様とならず、層間
ショートやリークの原因となる絶縁膜の不良などを発生
し易いという問題点を有している。However, in the method of planarizing as described above, the step for planarizing is additionally included, which complicates the process, and the interlayer insulating film is used for planarizing. Since the film thickness is adjusted, there is a problem in that each film thickness is not uniform and an insulating film defect that causes an interlayer short circuit or a leak is likely to occur.
【0007】本発明の目的は、上記問題点を解消し、比
較的簡単な工程で、ポリシリコン配線を一層目から平坦
化して形成し得るポリシリコン配線の形成方法を提供す
ることにある。An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a method of forming a polysilicon wiring which can be formed by planarizing the polysilicon wiring from the first layer by a relatively simple process.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解消するため、ポリシリコンによる配線パターンを半導
体基板に形成するにあたり、配線パターンを形成する予
定上の前記半導体基板にポリシリコンを堆積させる工程
と、配線パターンに相当する部分をマスクする工程と、
このマスクの上から酸素を注入し、その後アニールして
二酸化珪素を形成する工程と、配線パターンを含む領域
全体に不純物イオンを一様に注入する工程とを有し、前
記二酸化珪素に絶縁されたポリシリコンによる配線パタ
ーンを形成することを特徴とするポリシリコン配線の形
成方法を提供する。According to the present invention, in order to solve the above problems, in forming a wiring pattern of polysilicon on a semiconductor substrate, polysilicon is deposited on the semiconductor substrate on which the wiring pattern is to be formed. And a step of masking a portion corresponding to the wiring pattern,
Insulating the silicon dioxide by the steps of injecting oxygen from above the mask and then annealing it to form silicon dioxide, and uniformly injecting impurity ions into the entire region including the wiring pattern. Provided is a method for forming a polysilicon wiring, which is characterized by forming a wiring pattern made of polysilicon.
【0009】[0009]
【作用】本発明の方法は、配線パターンとなるポリシリ
コン膜を配線部分に合わせてマスクし、酸素イオンを注
入し、アニールを施すことにより、配線部分以外の領域
をSiO2 の絶縁層とし、次いで配線パターンを含む領
域全体一面に不純物イオンを一様に注入することによ
り、配線部分の導電率を調整することができる。According to the method of the present invention, a polysilicon film to be a wiring pattern is masked in accordance with the wiring portion, oxygen ions are implanted, and annealing is performed to form a region other than the wiring portion as an insulating layer of SiO 2 , Then, the conductivity of the wiring portion can be adjusted by uniformly implanting impurity ions over the entire region including the wiring pattern.
【0010】このため、上記工程後に形成される層間絶
縁膜は、平坦な表面に上に形成されるため、薄膜の厚さ
が部分的に薄くなることがなく、断線や電流集中による
溶断、マイグレーションが発生するおそれもなくなる。Therefore, since the interlayer insulating film formed after the above steps is formed on the flat surface, the thickness of the thin film is not partially thinned, and the disconnection or the fusion due to the current concentration or migration occurs. It also eliminates the possibility of occurrence of.
【0011】ポリシリコンの形成は、一般的な手法によ
り実施される。例えば減圧CVD法により気相成長させ
て行われる。この際の成長条件としては、特に限定はな
い。マスク材料としては、一般的なマスク材料が用いら
れる。The polysilicon is formed by a general method. For example, the vapor phase growth is performed by the low pressure CVD method. The growth conditions at this time are not particularly limited. As the mask material, a general mask material is used.
【0012】ポリシリコン膜のアニールによって結晶性
の回復やポリシリコン(SiO2 )表面の性質向上が行
われる。By annealing the polysilicon film, the crystallinity is recovered and the properties of the polysilicon (SiO 2 ) surface are improved.
【0013】不純物イオンとしては、特に限定はなく、
一般的に用いられているリンなどのn型ドーパントを選
択すればよい。その注入量としては、例えば1×1019
〜1×1021個/cm2 が好ましい。The impurity ions are not particularly limited,
A commonly used n-type dopant such as phosphorus may be selected. The injection amount is, for example, 1 × 10 19
It is preferably 1 × 10 21 pieces / cm 2 .
【0014】[0014]
【実施例】以下に本発明のポリシリコン配線の形成方法
について詳細に説明する。図1および2は、本発明のポ
リシリコン配線の形成方法を行う場合の途中の各工程
(a)〜(f)を示す。これら配線形成の工程を順に説
明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for forming a polysilicon wiring of the present invention will be described in detail below. 1 and 2 show steps (a) to (f) in the middle of performing the method for forming a polysilicon wiring according to the present invention. These wiring forming steps will be described in order.
【0015】(a)ポリシリコン成長工程 まず、ウェハ上の配線パターンを形成する予定の領域1
1にポリシリコン膜13を形成する。ポリシリコン膜1
3はジクロロシランを反応ガスとして、減圧CVD法に
より例えば膜厚450nmで形成される。(A) Polysilicon Growth Step First, a region 1 where a wiring pattern is to be formed on a wafer.
A polysilicon film 13 is formed on the surface 1. Polysilicon film 1
3 is formed with a film thickness of 450 nm by a low pressure CVD method using dichlorosilane as a reaction gas.
【0016】(b)レジスト形成工程 フォトリソグラフィー法によりレジストパターン13を
形成する。(B) Resist Forming Step A resist pattern 13 is formed by photolithography.
【0017】(c)酸素イオン注入工程 レジストパターン15をマスクとして、ポリシリコン膜
13を酸素イオンで注入する。注入量としては例えば1
×1019個/cm2 とし、また注入エネルギーを30〜
40keVとする。レジストパターンをエッチングによ
り除去する。次いで酸素を拡散させるために、例えばA
rの雰囲気中で、900℃程度の温度で1時間アニール
を施す。この工程により配線パターンとなるポリシリコ
ン膜13の間に二酸化珪素の絶縁膜17が形成される。(C) Oxygen ion implantation step Using the resist pattern 15 as a mask, the polysilicon film 13 is implanted with oxygen ions. The injection amount is, for example, 1
× 10 19 pieces / cm 2 and implantation energy of 30 to
It is set to 40 keV. The resist pattern is removed by etching. Then, for diffusing oxygen, for example A
Annealing is performed at a temperature of about 900 ° C. for 1 hour in an atmosphere of r. By this step, the insulating film 17 of silicon dioxide is formed between the polysilicon films 13 to be the wiring pattern.
【0018】(d)選択的エッチング工程 酸素イオン注入およびアニールによって形成されたSi
O2 部分の膨みを削って配線層の平坦化を行うために、
ポリシリコン(poly−Si)とSiO2 からなる配線層を
HFガスを使用して、選択的にエッチングを施す。この
工程により、ポリシリコン配線の平坦化が極めて効果的
に行われる。(D) Selective etching step Si formed by oxygen ion implantation and annealing
In order to flatten the wiring layer by removing the bulge in the O 2 part,
A wiring layer made of polysilicon (poly-Si) and SiO 2 is selectively etched using HF gas. By this step, the planarization of the polysilicon wiring is extremely effectively performed.
【0019】(e)不純物のイオン注入または堆積工程 ポリシリンコン膜13に導電性を持たせるためにポリシ
リコン膜13にリンを注入/ドープする。リンを注入す
るか、またはドープする方法としては、オキシ塩化リン
のバブリング法により850℃にてリンをドープする。
リンのドープ量としては、1019〜1021個/cm2 の
範囲とする。ついで、不純物を拡散させるために850
℃程度の温度で1〜2時間アニールする。(E) Ion Implantation or Deposition Process of Impurities Phosphorus is implanted / doped into the polysilicon film 13 in order to make the polysilicon film 13 conductive. As a method of injecting or doping phosphorus, phosphorus is doped at 850 ° C. by a bubbling method of phosphorus oxychloride.
The doping amount of phosphorus is in the range of 10 19 to 10 21 pieces / cm 2 . Then, in order to diffuse impurities, 850
Anneal at a temperature of about C for 1-2 hours.
【0020】(f)層間絶縁膜形成工程 CVD法により酸化シリコン膜(SiO2 )やリンガラ
ス膜(PSG)等の層間絶縁膜19を形成する。以上の
ようにしてポリシリコン配線が形成される。以上の工程
を図2にフローチャートにて示す。(F) Interlayer insulating film forming step An interlayer insulating film 19 such as a silicon oxide film (SiO 2 ) or a phosphor glass film (PSG) is formed by the CVD method. As described above, the polysilicon wiring is formed. The above steps are shown in the flow chart of FIG.
【0021】以上、本発明のポリシリコン配線の形成方
法を詳細に説明したが、この方法は、上記配線の形成例
に限定されるものではなく、種々に適用または応用出来
るものである。特に多層構造の配線技術として簡単な工
程で平坦化が行えるため有用な技術である。Although the method for forming the polysilicon wiring of the present invention has been described in detail above, this method is not limited to the above-mentioned wiring forming example, but can be variously applied or applied. In particular, it is a useful technique as a wiring technique having a multi-layer structure because it can be planarized in a simple process.
【0022】[0022]
【発明の効果】以上の詳細な説明から分かるように、本
発明に係るポリシリコン配線の形成方法は、上述した工
程により、層間絶縁膜を形成する前の段階で平坦化が達
成でき、従来のように層間絶縁膜にて平坦化を行う必要
がなくなる。このため、層間絶縁膜の厚さが部分的に薄
くなることがなく、断線や電流集中による溶断、マイグ
レーション等が発生するおそれもなくなる。As can be seen from the above detailed description, in the method for forming a polysilicon wiring according to the present invention, the above-described steps can achieve the planarization at the stage before the formation of the interlayer insulating film. As described above, it is not necessary to flatten the interlayer insulating film. Therefore, the thickness of the interlayer insulating film does not become partially thin, and there is no fear of disconnection, fusing due to current concentration, migration, or the like.
【図1】本発明に係るポリシリコン配線を形成する工程
を示す概略的な工程図である。FIG. 1 is a schematic process drawing showing a process of forming a polysilicon wiring according to the present invention.
【図2】本発明の方法の工程を示すフローチャートであ
る。FIG. 2 is a flow chart showing the steps of the method of the present invention.
【図3】従来のポリシリコン配線を形成する工程を示す
概略的な断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a step of forming a conventional polysilicon wiring.
11 配線パターンを形成する領域 13 ポリシリコン層 15 レジスト層 17 二酸化珪素 19 層間絶縁膜 11 Area for Forming Wiring Pattern 13 Polysilicon Layer 15 Resist Layer 17 Silicon Dioxide 19 Interlayer Insulating Film
Claims (1)
基板に形成するにあたり、 配線パターンを形成する予定上の前記半導体基板にポリ
シリコンを堆積させる工程と、 配線パターンに相当する部分をマスクする工程と、 このマスクの上から酸素を注入し、その後アニールして
二酸化珪素を形成する工程と、 配線パターンを含む領域全体に不純物イオンを一様に注
入する工程とを有し、前記二酸化珪素に絶縁されたポリ
シリコンによる配線パターンを形成することを特徴とす
るポリシリコン配線の形成方法。1. When forming a wiring pattern made of polysilicon on a semiconductor substrate, a step of depositing polysilicon on the semiconductor substrate on which a wiring pattern is to be formed, and a step of masking a portion corresponding to the wiring pattern, Insulating the silicon dioxide by injecting oxygen from above the mask and then annealing to form silicon dioxide, and uniformly injecting impurity ions into the entire region including the wiring pattern. A method for forming a polysilicon wiring, which comprises forming a wiring pattern made of polysilicon.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25775191A JPH05102145A (en) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | Method for forming polysilicon wiring |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25775191A JPH05102145A (en) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | Method for forming polysilicon wiring |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05102145A true JPH05102145A (en) | 1993-04-23 |
Family
ID=17310597
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25775191A Withdrawn JPH05102145A (en) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | Method for forming polysilicon wiring |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05102145A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07176611A (en) * | 1993-09-15 | 1995-07-14 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | Preparation of wiring in semiconductor device |
US6905905B2 (en) | 2001-06-21 | 2005-06-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing thin-film structure |
-
1991
- 1991-10-04 JP JP25775191A patent/JPH05102145A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07176611A (en) * | 1993-09-15 | 1995-07-14 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | Preparation of wiring in semiconductor device |
US6905905B2 (en) | 2001-06-21 | 2005-06-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing thin-film structure |
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---|---|---|---|
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