JPH0744216B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0744216B2 JPH0744216B2 JP61174481A JP17448186A JPH0744216B2 JP H0744216 B2 JPH0744216 B2 JP H0744216B2 JP 61174481 A JP61174481 A JP 61174481A JP 17448186 A JP17448186 A JP 17448186A JP H0744216 B2 JPH0744216 B2 JP H0744216B2
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- JP
- Japan
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- film
- boron
- etching
- semiconductor device
- silicate glass
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Local Oxidation Of Silicon (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔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、半導体装
置表面の平滑性に優れたシリケートガラス膜の形成方法
に関する。
置表面の平滑性に優れたシリケートガラス膜の形成方法
に関する。
〔従来の技術〕 半導体装置は通常、単結晶半導体、多結晶半導体、絶縁
膜等を構成要素として構成され、これらの構成要素は半
導体装置の製造過程において微細加工され、各々の構成
要素の寸法や加工の程度が反映された凹凸が半導体基板
の一主面上に形成される。一般にこのような凹凸は半導
体装置製造上好ましくなく、次工程以後の半導体装置の
加工を困難にする。特に、層間絶縁膜の形成工程におい
てこの凹凸が激しくなり、この凹凸により次工程の金属
配線工程において、金属配線の断線や短絡を引き起こ
し、製造上の良品率の低下、および半導体装置の信頼性
の低下をきたす。
膜等を構成要素として構成され、これらの構成要素は半
導体装置の製造過程において微細加工され、各々の構成
要素の寸法や加工の程度が反映された凹凸が半導体基板
の一主面上に形成される。一般にこのような凹凸は半導
体装置製造上好ましくなく、次工程以後の半導体装置の
加工を困難にする。特に、層間絶縁膜の形成工程におい
てこの凹凸が激しくなり、この凹凸により次工程の金属
配線工程において、金属配線の断線や短絡を引き起こ
し、製造上の良品率の低下、および半導体装置の信頼性
の低下をきたす。
従来は、このような凹凸を平滑化するために、まず化学
気相堆積法によって例えば、８重量％のリンシリケート
ガラス膜（以下PSG膜の略記する）をこの凹凸のある構
造上に堆積した後、引き続いて温度1000℃、窒素（N2）
または水蒸気（H2O）雰囲気にて熱処理を行なうことに
より、PSG膜を流動化せしめ、表面の凹凸を平滑化させ
るという方法をとっていた。
気相堆積法によって例えば、８重量％のリンシリケート
ガラス膜（以下PSG膜の略記する）をこの凹凸のある構
造上に堆積した後、引き続いて温度1000℃、窒素（N2）
または水蒸気（H2O）雰囲気にて熱処理を行なうことに
より、PSG膜を流動化せしめ、表面の凹凸を平滑化させ
るという方法をとっていた。
ところで半導体装置の高集積化、高機能化に伴ない、半
導体装置を構成する半導体素子の接合深さの浅薄化が必
要となる。このためには半導体素子形成後の熱処理の低
温化が不可欠であり、上述したPSG膜の平滑化工程にお
いても、例えば900℃以下の熱処理温度の低温化が必須
である。
導体装置を構成する半導体素子の接合深さの浅薄化が必
要となる。このためには半導体素子形成後の熱処理の低
温化が不可欠であり、上述したPSG膜の平滑化工程にお
いても、例えば900℃以下の熱処理温度の低温化が必須
である。
しかしながら、上述した従来のPSG膜の平滑化工程にお
いては、熱処理温度を900℃以下にするためには、PSG膜
のリン濃度を13重量％以上にまで高める必要があった。
このリン濃度13重量％以上のPSG膜は、吸湿性が大きく
配線材料として多用されているアルミニウムを腐食し、
半導体装置の信頼性を著しく劣化させるという重大な欠
点があった。
いては、熱処理温度を900℃以下にするためには、PSG膜
のリン濃度を13重量％以上にまで高める必要があった。
このリン濃度13重量％以上のPSG膜は、吸湿性が大きく
配線材料として多用されているアルミニウムを腐食し、
半導体装置の信頼性を著しく劣化させるという重大な欠
点があった。
本発明は、半導体基板上にシリケートガラスを主成分と
する絶縁膜を形成する工程と、この絶縁膜の表面全面に
渡ってその表面近傍にボロンを拡散し平滑化する工程
と、ボロンを拡散した部分のエッチング速度がボロンを
拡散していない部分のエッチング速度より小さくなる条
件でこの絶縁膜をエッチングする工程とを含み、ボロン
を拡散した部分を全て除去するようにしたものである。
する絶縁膜を形成する工程と、この絶縁膜の表面全面に
渡ってその表面近傍にボロンを拡散し平滑化する工程
と、ボロンを拡散した部分のエッチング速度がボロンを
拡散していない部分のエッチング速度より小さくなる条
件でこの絶縁膜をエッチングする工程とを含み、ボロン
を拡散した部分を全て除去するようにしたものである。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施例であるMO
S型半導体装置の製造方法の工程順縦断面図を示したも
のである。
S型半導体装置の製造方法の工程順縦断面図を示したも
のである。
第１図（ａ）において、11は半導体基板、12はゲート酸
化膜、13は多結晶シリコン配線、14は層間絶縁膜として
使用されるPSG膜である。本実施例においてはシリケー
トガラス膜としてPSG膜を用いた。PSG膜14は、化学気相
堆積法によって８重量％のPSGを堆積している。堆積後
のPSG膜14は凹凸が甚しく、次工程の金属配線において
断線や短絡等の問題を生じる。PSG膜14の表面の凹凸の
平滑化の方法として、まず、ボロン（Ｂ）を含む雰囲気
において熱処理を行なう。例えば、半導体基板11を温度
900℃の炉内に保持し、この炉内に三臭化ボロン（B
Br3）中を通した窒素ガス３/min、水蒸気（H2O）中を
通した酸素ガス１/minを導入する。この熱処理によっ
てPSG膜14の表面にはボロン（Ｂ）が拡散され、第１図
（ｂ）に示すように、ボロンリンシリケートガラス（以
下BPSGと略記する）膜15が形成される。このBPSG膜は膜
中に含有されるボロン濃度が高く、容易に流動化するの
で、900℃という比較的低温においても十分に流動化す
る。この結果、凸部16表面のBPSGは凹部17表面に移動
し、BPSG膜15の表面は平滑になる。これと同時に、900
℃において軟化している８重量％のPSG膜14も、上層のB
PSG膜15の存在が流動化を容易化し流動化するため、凹
部17におけるPSG膜14の界面平滑性は改善される。半導
体基板表面に形成されたBPSG膜15は吸湿性が大きいた
め、引き継いてこのBPSG膜15をエッチング除去する。こ
のエッチングの際、弗化水素酸（HF）を含む液体をエッ
チング液として使用する。BPSG膜15のエッチング速度は
PSG膜14の３分の１程度と小さくできるため、凹部17に
おいては、BPSG膜厚が厚いことと相まってPSG膜14のエ
ッチング量が小さく、一方凸部16においてはBPSG膜厚が
薄いことと相まってPSG膜14のエッチング量が大きくな
る。この結果、第１図（ｃ）に示すように、BPSG膜15除
去後のPSG膜14の表面凹凸形状は一層改善される。
化膜、13は多結晶シリコン配線、14は層間絶縁膜として
使用されるPSG膜である。本実施例においてはシリケー
トガラス膜としてPSG膜を用いた。PSG膜14は、化学気相
堆積法によって８重量％のPSGを堆積している。堆積後
のPSG膜14は凹凸が甚しく、次工程の金属配線において
断線や短絡等の問題を生じる。PSG膜14の表面の凹凸の
平滑化の方法として、まず、ボロン（Ｂ）を含む雰囲気
において熱処理を行なう。例えば、半導体基板11を温度
900℃の炉内に保持し、この炉内に三臭化ボロン（B
Br3）中を通した窒素ガス３/min、水蒸気（H2O）中を
通した酸素ガス１/minを導入する。この熱処理によっ
てPSG膜14の表面にはボロン（Ｂ）が拡散され、第１図
（ｂ）に示すように、ボロンリンシリケートガラス（以
下BPSGと略記する）膜15が形成される。このBPSG膜は膜
中に含有されるボロン濃度が高く、容易に流動化するの
で、900℃という比較的低温においても十分に流動化す
る。この結果、凸部16表面のBPSGは凹部17表面に移動
し、BPSG膜15の表面は平滑になる。これと同時に、900
℃において軟化している８重量％のPSG膜14も、上層のB
PSG膜15の存在が流動化を容易化し流動化するため、凹
部17におけるPSG膜14の界面平滑性は改善される。半導
体基板表面に形成されたBPSG膜15は吸湿性が大きいた
め、引き継いてこのBPSG膜15をエッチング除去する。こ
のエッチングの際、弗化水素酸（HF）を含む液体をエッ
チング液として使用する。BPSG膜15のエッチング速度は
PSG膜14の３分の１程度と小さくできるため、凹部17に
おいては、BPSG膜厚が厚いことと相まってPSG膜14のエ
ッチング量が小さく、一方凸部16においてはBPSG膜厚が
薄いことと相まってPSG膜14のエッチング量が大きくな
る。この結果、第１図（ｃ）に示すように、BPSG膜15除
去後のPSG膜14の表面凹凸形状は一層改善される。
なお、熱処理を行なう以前のPSG膜14の凹凸形状によっ
ては、凹部18に形成されたBPSG膜15の膜厚が凸部16に形
成されたBPSG膜15の膜厚に比較して数倍になる場合があ
る。この場合には、弗化水素酸（HF）を含む液体のみ
で、BPSG膜15をエッチング除去すると、エッチング前に
凹部であったものが凸部になるなど形状の不都合を生じ
る。この場合には、CF4ガスを用いたドライエッチング
を使用するとBPSGのエッチング速度がPSGのエッチング
速度と比較して２倍程度に制御できるので、このエッチ
ング法を併用することによりBPSG膜15エッチング後のPS
G膜14の表面凹凸形状の平滑化を最適化することができ
る。
ては、凹部18に形成されたBPSG膜15の膜厚が凸部16に形
成されたBPSG膜15の膜厚に比較して数倍になる場合があ
る。この場合には、弗化水素酸（HF）を含む液体のみ
で、BPSG膜15をエッチング除去すると、エッチング前に
凹部であったものが凸部になるなど形状の不都合を生じ
る。この場合には、CF4ガスを用いたドライエッチング
を使用するとBPSGのエッチング速度がPSGのエッチング
速度と比較して２倍程度に制御できるので、このエッチ
ング法を併用することによりBPSG膜15エッチング後のPS
G膜14の表面凹凸形状の平滑化を最適化することができ
る。
以上の工程を経て残ったPSG膜14のリン濃度は８重量％
であり、且つボロン（Ｂ）を含まないため、吸湿性は無
く信頼性が良好である。
であり、且つボロン（Ｂ）を含まないため、吸湿性は無
く信頼性が良好である。
以上詳細に述べたように、本実施例においては、従来10
00℃の高温熱処理を必要としていた層間PSG膜の表面平
滑化が900℃という比較的低温な熱処理で可能であり、
半導体装置の高集積化および高機能化が実現できるとい
う大きな利点を有する。
00℃の高温熱処理を必要としていた層間PSG膜の表面平
滑化が900℃という比較的低温な熱処理で可能であり、
半導体装置の高集積化および高機能化が実現できるとい
う大きな利点を有する。
第２図（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施例の工程順
縦断面図であり、MOS型半導体装置の層間絶縁膜とし
て、リン（Ｐ）等の不純物を含まないシリケートガラス
（以下SiO2と略記する）膜を用いた場合を示したもので
ある。
縦断面図であり、MOS型半導体装置の層間絶縁膜とし
て、リン（Ｐ）等の不純物を含まないシリケートガラス
（以下SiO2と略記する）膜を用いた場合を示したもので
ある。
第２図（ａ）において、21は半導体基板、22はゲート酸
化膜、23は多結晶シリコン配線、24はSiO2膜である。従
来の窒素（N2）雰囲気中での熱処理においては、SiO2膜
24の表面凹凸を平滑化することは困難であり、次工程の
金属配線工程にて加工上の困難を有していたが、本発明
を用いることにより、SiO2膜24の凹凸表面の平滑化が可
能となる。
化膜、23は多結晶シリコン配線、24はSiO2膜である。従
来の窒素（N2）雰囲気中での熱処理においては、SiO2膜
24の表面凹凸を平滑化することは困難であり、次工程の
金属配線工程にて加工上の困難を有していたが、本発明
を用いることにより、SiO2膜24の凹凸表面の平滑化が可
能となる。
前述した第１の実施例と同様に、半導体基板21を例え
ば、温度900℃の炉に保持し、炉内に三臭化ボロン（BB
r3）を通した窒素（N2）ガス３/minおよび酸素（O2）
ガス１/minを導入する。
ば、温度900℃の炉に保持し、炉内に三臭化ボロン（BB
r3）を通した窒素（N2）ガス３/minおよび酸素（O2）
ガス１/minを導入する。
この熱処理により、第２図（ｂ）に示すごとく、SiO224
の表面にはボロン（Ｂ）が拡散され、ボロンシリケート
ガラス（以下BSGと略記する）膜25が形成され、且つこ
のBSG膜25は流動して表面が平滑化される。引き続い
て、例えば弗化水素酸（HF）の５倍希釈水溶液によって
BPG膜25をエッチング除去する。前述した第１の実施例
と同様に、BSGのエッチング速度がSiO2のエッチング速
度より小さいことに起因して、エッチング後のSiO2膜24
の表面は第２図（ｃ）に示すごとく平滑化される。
の表面にはボロン（Ｂ）が拡散され、ボロンシリケート
ガラス（以下BSGと略記する）膜25が形成され、且つこ
のBSG膜25は流動して表面が平滑化される。引き続い
て、例えば弗化水素酸（HF）の５倍希釈水溶液によって
BPG膜25をエッチング除去する。前述した第１の実施例
と同様に、BSGのエッチング速度がSiO2のエッチング速
度より小さいことに起因して、エッチング後のSiO2膜24
の表面は第２図（ｃ）に示すごとく平滑化される。
以上述べたように、本実施例においては、従来技術にお
いては実現できなかった。SiO2膜の表面の平滑化が900
℃という比較的低温において可能であり、半導体装置の
高集積化、および高信頼性化が実現できるという大きな
利点を有する。
いては実現できなかった。SiO2膜の表面の平滑化が900
℃という比較的低温において可能であり、半導体装置の
高集積化、および高信頼性化が実現できるという大きな
利点を有する。
また、上述した２つの実施例においては、シリケートガ
ラス膜の堆積工程、ボロンを含む雰囲気中での熱処理工
程およびエッチング工程をそれぞれ１回のみ行なった
が、２回以上繰り返して行なっても良い。
ラス膜の堆積工程、ボロンを含む雰囲気中での熱処理工
程およびエッチング工程をそれぞれ１回のみ行なった
が、２回以上繰り返して行なっても良い。
また、実施例ではシリケートガラスとしてリンを含むシ
リケートガラスまたは不純物を含まないシリケートガラ
スを使用したが、本発明はこれら以外にも、ボロン
（Ｂ）、ゲルマニウム（Ge）、ヒ素（As）、アンチモン
（Sb）を含むシリケートガラス或いはこれらの混合物を
使用することも可能である。
リケートガラスまたは不純物を含まないシリケートガラ
スを使用したが、本発明はこれら以外にも、ボロン
（Ｂ）、ゲルマニウム（Ge）、ヒ素（As）、アンチモン
（Sb）を含むシリケートガラス或いはこれらの混合物を
使用することも可能である。
さらに、本発明は、MOS型半導体装置以外にも、バイポ
ーラ型半導体装置、あるいはその他半導体装置一般に対
しても実施することができる。
ーラ型半導体装置、あるいはその他半導体装置一般に対
しても実施することができる。
以上説明したように、本発明は半導体基板上にシリケー
トガラスを主成分とする絶縁膜を形成する工程と、絶縁
膜の表面全面に渡ってその表面近傍にボロンを拡散し平
滑化する工程と、ボロンを拡散した部分のエッチング速
度がボロンを拡散していない部分のエッチング速度より
小さくなる条件でこの絶縁膜をエッチングする工程とを
含み、ボロンを拡散した部分を全て除去するようにした
ことにより、半導体装置の表面が低温で平滑化されると
共に、ボロンを含むシリケートガラス膜とシリケートガ
ラス膜との界面の平滑化が促進される。続いて、ボロン
を含むシリケートガラス膜とシリケートガラス膜とのエ
ッチング速度比が所定の条件で両者をエッチング除去す
ることにより、半導体装置の表面をさらに平滑化するも
のである。そして、このエッチングの際、シリケートガ
ラス膜表面の吸湿性の高いボロンを含むシリケートガラ
ス膜を全てエッチング除去するので、信頼性の高い絶縁
膜が形成できる。よって、高信頼性・高集積度の半導体
装置が実現できるという効果がある。
トガラスを主成分とする絶縁膜を形成する工程と、絶縁
膜の表面全面に渡ってその表面近傍にボロンを拡散し平
滑化する工程と、ボロンを拡散した部分のエッチング速
度がボロンを拡散していない部分のエッチング速度より
小さくなる条件でこの絶縁膜をエッチングする工程とを
含み、ボロンを拡散した部分を全て除去するようにした
ことにより、半導体装置の表面が低温で平滑化されると
共に、ボロンを含むシリケートガラス膜とシリケートガ
ラス膜との界面の平滑化が促進される。続いて、ボロン
を含むシリケートガラス膜とシリケートガラス膜とのエ
ッチング速度比が所定の条件で両者をエッチング除去す
ることにより、半導体装置の表面をさらに平滑化するも
のである。そして、このエッチングの際、シリケートガ
ラス膜表面の吸湿性の高いボロンを含むシリケートガラ
ス膜を全てエッチング除去するので、信頼性の高い絶縁
膜が形成できる。よって、高信頼性・高集積度の半導体
装置が実現できるという効果がある。
第１図（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施例の工程順
縦断面図、第２図（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施
例の工程順縦断面図である。 11,21……半導体基板、12,22……ゲート酸化膜、13,23
……多結晶シリコン配線、14……リンシリケートガラス
膜、24……シリケートガラス膜、15……ボロンリンシリ
ケートガラス膜、25……ボロンシリケートガラス膜、16
……凸部、17,18……凹部。
縦断面図、第２図（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施
例の工程順縦断面図である。 11,21……半導体基板、12,22……ゲート酸化膜、13,23
……多結晶シリコン配線、14……リンシリケートガラス
膜、24……シリケートガラス膜、15……ボロンリンシリ
ケートガラス膜、25……ボロンシリケートガラス膜、16
……凸部、17,18……凹部。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板上にシリケートガラスを主成分
とする絶縁膜を形成する工程と、この絶縁膜の表面全面
に渡ってその表面近傍にボロンを拡散し平滑化する工程
と、ボロンを拡散した部分のエッチング速度がボロンを
拡散していない部分のエッチング速度より小さくなる条
件で前記絶縁膜をエッチングする工程とを含み、ボロン
を拡散した部分を全て除去するようにしたことを特徴と
する半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61174481A JPH0744216B2 (ja) | 1986-07-23 | 1986-07-23 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61174481A JPH0744216B2 (ja) | 1986-07-23 | 1986-07-23 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6329956A JPS6329956A (ja) | 1988-02-08 |
| JPH0744216B2 true JPH0744216B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=15979234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61174481A Expired - Lifetime JPH0744216B2 (ja) | 1986-07-23 | 1986-07-23 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0744216B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2978680B2 (ja) * | 1993-07-19 | 1999-11-15 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP4684877B2 (ja) * | 2005-12-16 | 2011-05-18 | 三菱電機株式会社 | 薄膜積層基板、及びその製造方法、並びに表示装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59127851A (ja) * | 1983-01-11 | 1984-07-23 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6031241A (ja) * | 1983-08-01 | 1985-02-18 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1986
- 1986-07-23 JP JP61174481A patent/JPH0744216B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6329956A (ja) | 1988-02-08 |
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