JPH06204159A - シャロウ ジャンクションsogプロセス - Google Patents

シャロウ ジャンクションsogプロセス

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JPH06204159A JP5286275A JP28627593A JPH06204159A JP H06204159 A JPH06204159 A JP H06204159A JP 5286275 A JP5286275 A JP 5286275A JP 28627593 A JP28627593 A JP 28627593A JP H06204159 A JPH06204159 A JP H06204159A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】格子欠陥および漏れ電流のないシャロウ ジャ
ンクション半導体デバイスを製造するためのシャロウ
ジャンクション スピン オン グラス(SOG)プロセスを
与える。 【構成】このプロセスは第一および第二ドーパントを含
む第一および第二SOG層を半導体基盤上にスピン掛けす
るステップとそれらドーパントを基盤中に拡散させて第
一および第二ジャンクションを形成するステップを含
む。拡散時間および拡散温度は、予定最大深度未満の深
度を持つジャンクションを生ずるように、制御する。絶
縁層および金属相互コネクト層が上記SOG層上に堆積さ
れる。絶縁層はホウ素-イオウ シリコングラス(BPS
G)を含むことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は本発明は集積回路デバイ
スに関し、特にシャロウ ジャンクション(shallow jun
ction) スピン オン グラス(SOG)プロセスに関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体材料の間にジャンクションを形成
する公知の方法はマスキングオペレーションと、それに
続いて通常はシリコンである基盤中にn-型およびp-型の
不純物を埋め込む埋め込みオペレーションとを含む。こ
のようなプロセスではシャロウジャンクションを生ずる
ように埋め込みエネルギーは低くしなければならない。
【0003】この方法はジャンクションの空間電荷領域
内に欠陥を生ずるという欠点がある。埋め込まれる不純
物は結晶格子内のシリコン原子と非弾性衝突して停止す
るが、この衝突がシリコン原子を所定位置からはじき出
すことにより結晶格子構造に損傷を与える。結晶格子構
造はアクティベーション アニール(activation annea
l、活性化焼鈍)によりエピタキシャル的に再成長させ
なければならない。このアニールは急速熱処理(rapid
thermal process,RTP)サイクルでよい。しかしなが
らこのアニール処理は不純物の不本意な拡散を強める一
方、埋め込みに原因する損傷は完全に回復することはで
きない。バンドギャップの中央にエネルギーをもつ欠陥
サイト(defect site)が残留し、究極的にはジャンク
ションを流れる漏れ電流を起こす導通路を生ずる。
【0004】それゆえ埋め込みによる欠点がないシャロ
ウ ジャンクション形成プロセスを与えることが望まれ
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題はシャロウ ジャンクション を形成するスピン オン
グラス(spin on glass, SOG)プロセスを提供すること
である。
【0006】本発明のもう一つの課題は、格子欠陥およ
び電流漏洩を起こすジャンクションのないシャロウ ジ
ャンクション半導体デバイスを与えるシャロウ ジャン
クションSOGプロセスを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によればシャロウ
ジャンクションSOGプロセスが与えられる。このプロセ
スは第一および第二ドーパント(dopant)を含む第一お
よび第二SOG層を半導体基盤上で回転(スピン)させ、
ドーパントを基盤上に拡散させて第一および第二ジャン
クションを形成する。拡散の時間および温度は、予定の
最大深度未満のジャンクションを生ずるように制御され
る。 SOG層の頂上に絶縁層および金属の相互コネクト
(metal interconnect)層が堆積される。絶縁層はホウ
素-イオウシリコングラス(boron-phosphorous silicon
glass,BPSG)を含んでよい。この層は高濃度化さ
れ、エッチング処理され、デバイス平坦化のため反復的
に流布される。
【0008】
【実施例】本発明の利点および長所は添付の図面および
以下の説明から当業者に明らかとなろう。
【0009】図1には本発明の方法を使って製造する相
補的金属酸化物半導体(CMOS)デバイス10が示さ
れている。デバイス10は、フィールド酸化物堆積層
(field oxide deposits)13を含む下層のシリコンウ
ェーハ12を含む。基盤12の上方にはイオウをドープ
したSOG層14、ホウ素をドープしたSOGの層16、絶縁
層18、および金属相互コネクト層20がある。p+ジ
ャンクション24およびn+ジャンクション26がシリ
コンウェーハ12内にある。層22はポリシリコン層で
ある。ホウ素およびイオウのほかヒ素および金のような
他のドーパントを採用してもよい。
【0010】本発明は他のデバイスも適用できるが、本
実施例のデバイス10はMOSFETデバイスである。
ジャンクション24はドレーンを形成し、ジャンクショ
ン26はソースを形成する。
【0011】図3にはブロック30(開始のステップ)
から始まる本発明の方法が示されている。ブロック32
には液体状態であるイオウをドープしたSOGがシリコン
ウェーハ12上にスピン掛けされ、層14が形成され
る。すピンが遠心力を生じ、遠心力が液体のほとんどを
ポリマーから分離、乾燥し、平坦なポリマー表面ができ
る。層14は平坦な表面上で厚さ約1500オングストロー
ムであることが好ましい。
【0012】ブロック34では耐エッチング エマルジ
ョンを使ってマスキングオペレーションが行われ、その
後エッチングで層14の一部が除去されることを防止す
る。MOSFETの場合、n+ソースおよびp+ドレー
ンのためのマスキングオペレーションが行われる。
【0013】ブロック36では層14のイオウをドープ
したSOGがエッチング処理(etch process)により、マ
スクかけしてない領域から選択的に除去される。マスク
かけしてない領域すなわちオープン領域は、イオウ以外
のドーパントのために留保された領域に対応する。した
がってイオウ不純物で下層領域を汚染するのを防止する
ため、その後の熱処理をする前に、イオウをドープした
SOGは除去しておかなければならない。フッ素 プラズマ
エッチ処理を使用することが好ましい。他のプラズマ
エッチ用の環境としては塩素および臭素がある。またそ
の代わりとして湿式化学エッチ処理(wet chemical etc
h process)を使用してSOGを除去することもできる。好
ましい湿式化学エッチは硝酸、硫酸、燐酸、あるいはフ
ッ化水素のような酸を使った酸化エッチである。
【0014】ブロック38ではプラズマ酸素灰化プロセ
ス(plasma oxygen ashing process)または溶媒による
清浄法により、マスキング期間中使用したエマルジョン
が除去される。
【0015】ブロック40ではホウ素をドープしたSOG
をウェーハ12の表面にスピン掛けし、層16を形成す
る。層16は平坦な表面上で約1500オングストロームで
あることが好ましい。有利なことに、このスピン掛けプ
ロセスはCMOSトポロジー(幾何学形状)を平坦化
し、金属相互コネクト層20とデバイス10の残りの部
分との間の接触を良好にするに必要な平坦性を与えるこ
とができる。
【0016】ブロック42では絶縁層18が層16上に
堆積される。絶縁層18はシリコン酸化物層を含むこと
が好ましく、このシリコン酸化物層はポリシリコン層2
2と金属相互コネクト層20との間に十分な絶縁を与え
るため、約5000オングストロームであることが好まし
い。
【0017】ブロック44ではRTPサイクルによりイ
オウおよびホウ素がそれぞれ層14および16からシリ
コンウェーハ12中に追い出され、それぞれn+ジャン
クション26およびp+ジャンクション24を形成す
る。任意的選択として、ホウ素およびイオウは二つの別
々のRTP処理でシリコンウェーハ12中に追い出すス
テップを選択することもできる。
【0018】任意的選択として、ステップ42でドープ
してない酸化物の堆積を行うに先立ち熱的ステップによ
りホウ素およびイオウをドープしたSOG層からドーパン
トを追い出すことができ、またホウ素およびイオウをド
ープしたSOG層をプラズマもしくは湿式化学エッチによ
り除去することができる(図2)。
【0019】有利なことに、RTP熱サイクルはシリコ
ンウェーハ12の結晶構造中のシリコン原子をホウ素又
はイオウ原子で置換だけが起こるようにし、シリコン1
2の結晶構造を擾乱しないで済む。したがって結晶格子
は不連続にならず、欠陥が造られることがない。
【0020】さらに,ジャンクションの厚さはRTPを
使って一層容易に制御できる。拡散を利用してシャロウ
ジャンクションを得るためには、埋め込み装置は通
常、イオンの衝突速度を低減するため定格動作電圧未満
で作動させなければならない。
【0021】ブロック46は任意選択的なステップであ
るが、シリコンウェーハ12の裏面を清浄にするための
任意的な裏面エッチを行うことができる。このステップ
は、ウェーハ12にストレスを課してこれを湾曲させ、
あるいはウェーハの熱伝導度を低下させる原因となる裏
面フィルムを除去するものである。さらに、これらの裏
面フィルムは本プロセスで処理を行うときに裏面の良好
な電気接触を阻害する絶縁体であるので、これらのフィ
ルムを除去するのである。最後に、裏面ドーピングが必
要であるとき、これら裏面フィルムを除去して裏面をド
ーピングのために露出させる。これは同時に、シリコン
結晶格子内にある金属イオンをウェーハ12の上方表面
から遠いい場所に捕捉しておく働きをする。したがって
これにより漏れ電流を最小限にすることができる。
【0022】ブロック48では通常のCMOS処理で使
われる他の公知の補助的処理ステップ、例えばエマルジ
ョンを確定するための接触フォトリトグラフィー処理
(contact photolithography process)およびパターン
を転写するエッチプロセス等、を行うのが通例である。
【0023】ブロック50では絶縁層18の頂上に金属
相互コネクト層20が堆積される。
【0024】図4には開始ステップ60で始まる本発明
の第二実施例が示してある。この実施例では平坦化の度
合いを改善するため、絶縁層18がホウ素-イオウシリ
コングラス(BPSG)層を含む。ステップ62-70
は図2の第一実施例におけるステップ32-40と同じ
である。
【0025】ブロック72ではホウ素-イオウをドープ
したシリコングラス(BPSG)が絶縁層として堆積さ
れる。この処理の期間中、ウェーハは加熱される。この
加熱が低沸点溶媒を追い出し、SOGを硬化させる。
【0026】ステップ72のBPSG層の堆積に先立
ち、任意的選択として、熱処理ステップによりホウ素お
よびイオウをドープしたSOG層からドーパントを追い出
し、またプラズマエッチもしくは化学エッチによりホウ
素およびイオウをドープしたSOG層を除去することがで
きる(図2)。
【0027】ブロック74ではシャロウ ジャンクショ
ンを形成すべくドーパントをSOGから基盤中に追い出し
てBPSGを高濃度化する。
【0028】ブロック76では第一実施例の場合のブロ
ック46におけると同様、任意的選択として補助的エッ
チが行われる。
【0029】ブロック80では第一実施例のブロック4
8におけると同様、接触フォトリトグラフィー処理およ
びエッチ処理が行われる。
【0030】ブロック82に示すステップは任意選択的
ステップである。このステップではBPSG層を再度流
して平坦度の改善および金属相互コネクト層20の段差
被覆の改善を行う。
【0031】最後に、ブロック84で第一実施例のブロ
ック50におけると同様、金属相互コネクト層20が堆
積される。
【0032】第二実施例は第一実施例よりもはるかに高
い平坦度を実現するものの、第一実施例の方が好まし
い。なぜならば第で一実施例はステップ数が少なく、熱
処理に必要な熱量が低くて済み、このため第一実施例の
方が拡散深度の制御をし易いからである。
【0033】上記両実施例はシリコンの約15重量%の
イオウまたはホウ素をドープした市販のSOGを採用する
ことが好ましい。
【0034】
【効果】以上に説明したように本発明のスピン オン グ
ラス(SOG)プロセスは埋め込みによる欠点がないシャ
ロウ ジャンクション を形成することができる。したが
って格子欠陥および電流漏洩を起こすジャンクションの
ないシャロウ ジャンクション半導体デバイスを与える
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】CMOSデバイスの断面図である。
【図2】図1のCMOSデバイスの断面図であるが、SO
G層を除去したときの図である。
【図3】本発明の第一実施例の流れ図である。
【図4】本発明の第二実施例の流れ図である。
【符号の説明】
10 CMOSデバイス 12 シリコンウェーハ 13 フィールド酸化物堆積層 14 イオウをドープしたSOG層 16 ホウ素をドープしたSOG層 18 絶縁層 20 金属相互コネクト層 22 ポリシリコン層 24 p+ジャンクション 26 n+ジャンクション
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/336 29/784 (72)発明者 ディム−リー クウォング アメリカ合衆国 78758 テキサス、オー スチン、リンカンシャー ドライブ 12031

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シャロウ ジャンクション半導体デバイス
    を製造する方法であって、下層をなす半導体基盤の上
    に、ドーパントを含むシリコン酸化物グラス層をスピン
    掛けするステップを含む方法。
  2. 【請求項2】シャロウ ジャンクション半導体デバイス
    であって、 半導体基盤と、 下層をなす半導体基盤上の、第一のドーパントを含む第
    一シリコン酸化物グラス層と、 該第一 シリコン酸化物グラス層の下方にあって該基盤
    内に予定の最大深度未満の深度をもち、該第一 シリコ
    ン酸化物グラス層から拡散した該第一ドーパントを含む
    第一のジャンクションと、 該半導体基盤上方に第二のドーパントを含む第二の シ
    リコン酸化物グラス層と、 該第二 シリコン酸化物グラス層の下方にあって該基盤
    内に該予定最大深度未満の深度をもち、該第二 シリコ
    ン酸化物グラス層から拡散した該第二ドーパントを含む
    第二のジャンクションとを含むシャロウ ジャンクショ
    ン半導体デバイス。
JP28627593A 1992-10-23 1993-10-22 半導体デバイスにシャロウジャンクションを形成する方法 Expired - Fee Related JP3466244B2 (ja)

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