JPH05129292A - 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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JPH05129292A
JPH05129292A JP28777991A JP28777991A JPH05129292A JP H05129292 A JPH05129292 A JP H05129292A JP 28777991 A JP28777991 A JP 28777991A JP 28777991 A JP28777991 A JP 28777991A JP H05129292 A JPH05129292 A JP H05129292A
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JP
Japan
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interlayer insulating
insulating film
film
silicon oxide
semiconductor device
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JP28777991A
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English (en)
Inventor
Yukio Morozumi
幸男 両角
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】金属配線加工のドライエッチングの際に、不純
物を含んだ層間絶縁膜と金属配線間に新たな絶縁膜を挟
むことにより、予め平坦化処理をした該層間絶縁膜の平
坦性が損なわれない様にし、品質とこれに係わる長期信
頼性の向上と、より集積化,多機能化された微細半導体
装置の安定供給を図る。 【構成】シリコン基板101上にMOSトランジスタや
高抵抗素子108を形成後、第1の層間絶縁膜として、
気相成長BPSG膜109を6000Å成長しリフロー
処理を行った後、更に第2の層間絶縁膜として、Si
(CO2 H5 )4とO2をプラズマ反応させた1500Å
のシリコン酸化膜120を成長し、コンタクトホールを
開孔後、配線バリア層とAl−Cu合金をスパッタリン
グした後、ECRエッチャーでAl−Cu合金とバリア
層をドライエッチングし金属配線110を形成する

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】 本発明は半導体装置の製造方法
に関し、特に配線技術及びその平坦化に関するものであ
【0002】
【従来の技術】微細化が進み半導体装置のデバイス構造
は多層化され、又このアスペクト比は厳しくなり配線回
りの平坦化が、電気特性や信頼性の要因として特に重要
となってきた。従来、例えば高抵抗負荷型のスタテック
RAM(Randam Access Memory)
の様な半導体装置の製造方法は、図4の如く、P型,N
型ウェル等が形成されたシリコン基板101に、選択酸
化等でフィールド絶縁膜102を形成し、そのアクティ
ブ領域にゲート酸化膜103,ゲート電極104,シリ
コン酸化膜でなる側壁スペーサー105やソース,ドレ
イン等の不純物層106形成し、更に、シリコン酸化膜
107を成長させ素子からの必要領域を開孔してから、
SiH4を熱分解したPolySiを約1000Å気相
成長し、フォトエッチングでパターニングし、電極引き
出しの所望領域に不純物を拡散した高抵抗素子108領
域を形成し、第1の層間絶縁膜としてSiH4とO2にP
H3とB2H6を気相反応させたBPSG(リン、ボロン
ガラス)膜109を成長させる(図4(a))。次に9
50℃程度の水蒸気雰囲気でアニールし表面を脱リンし
ながらリフローする。又不純物層106の熱拡散による
広がりを防ぐために最近は、ハロゲンランプ等を用い1
050℃付近で数十秒のアニールで平坦化を行う場合も
ある(図4(b))。次にコンタクトホールを開孔して
から、Al合金をスパッタ後、Cl2やBCl3ガス等を
用い反応性イオンエッチャー(RIE)やエレクトロン
−サイクロトロン共鳴型(ECR)エッチャーでAl合
金を選択エッチングし金属配線110を形成し(図4
(c))、更にH2を含む雰囲気でシンター等を行って
から、パッシベーション膜としてシリコン酸化膜やプラ
ズマシリコン窒化膜を積層している。
【0003】又この他に、例えば特公昭51−2175
3の如く、層間絶縁膜の形成及び平坦化方法として塗布
ガラスを用いる場合もあるが、これは図5の様に第1の
層間絶縁膜としてSiH4とO2を気相反応したシリコン
酸化膜122を成長させた後、回転法で塗布ガラス12
1を堆積させ、400〜900℃でアニールした後、コ
ンタクトホールを開孔してから、Al合金をスパッタ
し、ドライエッチャーでAl合金を選択エッチングし金
属配線層110を形成し、パッシベーション膜を積層し
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来技術
では、平坦化処理として用いたBPSG膜109の表面
は致密化と不純物の低濃度化が進んでいるものの、特に
下地の段差スペース領域内部では、表面と比べ致密化が
遅れ、又不純物の偏析が多く物性的に脆弱な膜になって
いる。更に、塗布ガラス121を用いた構造ではこの傾
向が強い。これは、ドライエッチャーで金属配線110
を選択エッチングした際のオーバーエッチングでBPS
G膜109や塗布ガラス121の表面層がけずられた後
に、脆弱な内部領域が異常に速く除去され、細い溝12
3やへこみが形成されてしまう。更に、微細化に伴いシ
リコン基板の不純物層106へのAlの突き抜けを防ぐ
目的で、Ti,MoやWの様な高融点金属もしくはその
化合物等(例えばTiNの様な窒化物,MoSi、Ti
Siの様な化合物,TiWの様な合金)をバリア層とし
て挟む様になり、これらバリア層のエッチングには、C
F4やCHF3ガス等を併用する必要もあり、シリコン酸
化膜に対する選択性が低くなるので、ますます条件が悪
くなる。この結果、パッシべーション膜の付き回りの低
下や、ボイドが形成されることによってコンタミネーシ
ョントラップとなり信頼性上の問題となっていた。又、
この他多層金属配線構造を取ろうとすると、形成された
溝123が平坦化への弊害となり、微細化,多機能化さ
れた半導体装置の供給に当たっての技術的困難さを助長
させていた。
【0005】しかるに本発明は、かかる問題点を解決す
るもので、金属配線と不純物を含む層間絶縁膜の間に新
たな絶縁膜を挟むことにより、金属配線をドライエッチ
ャーでパターニングする際のバッファーとさせ、配線回
りの平坦性を改善し、品質に係わる信頼性の向上を図る
と共に、微細,多機能半導体装置の安定供給を目的とし
たものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体素子が形成された基板表面の配線上
に、少なくとも、不純物を含んだ第1の層間絶縁膜を形
成後熱処理を含む平坦化処理をする工程、気相法による
第2の層間絶縁膜を形成する工程、各層間絶縁膜にスル
ーホールを開孔する工程、金属膜を堆積後、選択ドライ
エッチングにより金属配線を施す工程を具備したことを
特徴とする。又、本発明の半導体装置の製造方法は、係
る第2の層間絶縁膜が、有機シランに支燃性ガスをプラ
ズマ反応させたシリコン酸化膜でなることを特徴とする
【0007】
【実施例】本発明の一実施例として、周辺CMOSでセ
ルはNchMOSトランジスタと高抵抗負荷型のスタッ
ティクRAMを製造したが、その工程に基づき図1で説
明する。比抵抗10ΩcmのN型シリコン基板101に
P型,N型ウェルをつくり、選択酸化によりフィールド
絶縁膜102とゲート酸化膜103,PolySiと高
融点シリサイドを積層したポリサイドゲート電極104
を形成し、気相反応させたシリコン酸化膜の即壁スペー
サー105,NchにはPやAs、PchにはBやBF
2をイオン注入した不純物層106を形成してある。次
に780℃でSiH4とN2Oを気相反応させた約200
0Åのシリコン酸化膜107にスルーホールを設け、高
抵抗素子108とする約1000ÅのPolySiを成
長させ選択ドライエッチングした後、電極引き出しの所
望領域に不純物を拡散し、更に表面を熱酸化してある。
次に第1の層間絶縁膜として、気相法でシリコン酸化膜
中にP2O5が約5mol%,B2O3が約8mol%が混
入されたBPSG膜109を6000Å成長した(図1
(a))。次に920℃の温度でリフロー処理を行った
後、更にTEOS[Si(CO2 H5 )4]とO2を約4
00℃,5torrでプラズマ反応させ1500Åのシ
リコン酸化膜120を積層し第2の層間絶縁膜とした
(図1(b))。次に素子からコンタクトホールを開孔
し、Ti約200Å,TiN約1000Åをバリア層と
し、これに約8000ÅのAl−Cu合金をスパッタリ
ングし、フォトリで所望形状にパタ−ニング後,ECR
エッチャーでCl2とBCl3を含むガスを用いAl−C
u合金を、更にCHF3とCF4を添加してバリア層をド
ライエッチングし金属配線110を形成した。この時、
各層のオーバーエッチング時間は、エッチ量の50%増
しとした(図1(c))。その後、パッシベ−ション膜
としてシリコン酸化膜とシリコン窒化膜を積層し、外部
電極取り出し用のボンディングパット部を開孔した。
【0008】以上のようにしてなる半導体装置は、金属
配線110のドライエッチの際にBPSG膜109は、
プラズマシリコン酸化膜120がバッファーとなり、従
来の様に、下地段差スペース領域に溝が形成されること
はなくなった。ここで、第2の層間絶縁膜としては、S
iH4とO2やN20,O3等の支燃性ガスを用いたシリコ
ン酸化膜やPSG膜でもよいが、TEOSを用い支燃性
ガスとプラズマ反応させたシリコン酸化膜はカスピング
がなく付き回りがよい上、諸物性を調査した結果、中で
も特に吸湿性,絶縁性が他のシリコン酸化膜に比べ優れ
ており、実際のデバイス評価では、配線間の電流リーク
量が改善され、電解腐食に対する品質性も優れているこ
とが確認できた。
【0009】この他本発明による実施例として、図2の
如く、第1の層間絶縁膜の形成に於て、気相成長させた
5000ÅのPSG膜124上に、ストレス緩和の為に
P2O5を約3%含ませた塗布ガラス121を回転法で堆
積させ800℃の窒素アニールした構造とし、その後第
2の層間絶縁膜としてTEOSとO2をプラズマ反応さ
せたシリコン酸化膜120を積層させたものや、更にこ
の他、図3の如くコンタクトホール内壁で吸湿性の高い
塗布ガラス121と金属配線110が極力接触しない構
造を狙い、塗布ガラス121を堆積させアニール後に、
所定量の該塗布ガラス121を選択性の低いエッチャー
でエッチバックし、段差部や下地配線スペース部のみに
塗布ガラス121を残してから、TEOSを用いたプラ
ズマシリコン酸化膜120でなる第2の層間絶縁膜を成
長させてた工程を経たものも試作したが、いずれの場合
も下地段差スペースに溜る塗布ガラス121に溝やえぐ
れが形成されるようなことはなくなり、平坦性の確保と
品質の優れたデバイスを提供することが出来た。
【0010】尚、実施例では、シリコン基板の不純物層
やPolySi等とAl合金を用いた金属配線との間の
層間絶縁膜の形成工程に基づいて説明したが、多層金属
配線構造に於ける層間絶縁膜の形成工程にも適用出来、
Al合金種類やバリア層の有無にも限定されず、又MO
Sメモリーに限らずロジック、あるいはバイポーラやこ
れらの組合せデバイスにも、本発明は応用できるもので
ある。
【0011】
【発明の効果】以上の様に本発明によれば、微細化され
たLSI等の半導体装置の製造に於ける金属配線加工の
ドライエッチング際に、不純物を含んだ層間絶縁膜と金
属配線間に新たな絶縁膜を挟み、予め平坦化処理をした
該層間絶縁膜の平坦性が損なわれない様にし、品質とこ
れに係わる長期信頼性の向上と、より集積化,多機能化
された微細半導体装置の安定供給に寄与するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる半導体装置の製造方法を示す工
程概略断面図である。
【図2】本発明の他の実施例に係わる半導体装置の製造
方法を示す概略断面図である。
【図3】本発明の他の実施例に係わる半導体装置の製造
方法を示す概略断面図である。
【図4】従来の半導体装置の製造方法を示す工程概略断
面図である。
【図5】従来の半導体装置の製造方法を示す概略断面図
である。
【符号の説明】
101 シリコン基板 102 フィールド絶縁膜 103 ゲート酸化膜 104 ゲート電極 105 側壁スペーサー 106 不純物層 107,122 シリコン酸化膜 108 高抵抗素子 109 BPSG膜 110 金属配線 120 プラズマシリコン酸化膜 121 塗布ガラス 123 溝 124 PSG膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体素子が形成された基板表面の配線
    上に、少なくとも、不純物を含んだ第1の層間絶縁膜を
    形成後熱処理を含む平坦化処理をする工程、気相法によ
    る第2の層間絶縁膜を形成する工程、各層間絶縁膜にス
    ルーホールを開孔する工程、金属膜を堆積後、選択ドラ
    イエッチングにより金属配線を施す工程を具備したこと
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の、第2の層間絶縁膜は、
    有機シランに支燃性ガスをプラズマ反応させたシリコン
    酸化膜でなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP28777991A 1991-11-01 1991-11-01 半導体装置の製造方法 Pending JPH05129292A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002076342A (ja) 2000-09-05 2002-03-15 Fuji Electric Co Ltd トレンチゲート型半導体装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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