JPS6196752A - 半導体装置 - Google Patents

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】 （技術分野） 本発明は半導体装置に係り、特に複数の導電体層を有す
る半導体装置の層間膜の構成に関する。

（従来技術） 半導体装置は通常、構成要素として単結晶半導体、多結
晶半導体、絶縁膜、金属配線等で構成され、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
全半導体基板の一主面上に形成する。特に集積回路装置
におりて高集積化に伴い、微細化が進むにつれ、これら
の凹凸は金属配線工程に督いて該金属配線の断線を引き
起こし、製造上の良品率の低下、および半導体装置の信
頼性の低下上きたす。したがって４電体間の絶縁層間膜
においても、微細化が進むにつれ工り低温で、工り薄い
膜厚で平担化が実現でき、しかも、膜質的にもピンホー
ルの少ない一信頼性の高い膜が要求されるようになった
。

従来、層間絶縁膜として、熱処理によりリフローされた
リンを含むケイ酸ガラス膜（以下ＰＳＧ膜と略記する）
が用いられて米た。

以下、ＭＯ８型半導体装置全例にとり、第２図に従って
、従来技術について説明する。第２図はＭＯ８型半導体
装置の断面図の一部であり、２１は半導体基板、２２は
基板と反対の極性を有するソース領域またはドレイン領
域、２３はシリコン酸化膜、２４は熱処理により、リフ
ローされたＰＳＧ膜、２５はモリブデンシリサイド配線
、２６はモリブデンシリサイドゲート電極２７はゲート
電極のエッチ部、２８は実効ゲート長である。ＰＳＧ膜
は通常、気相成長法により、形成されているが、成長後
の表面凹凸形状に段差部において悪いので、次工程の金
属配線工程において、この金属配線の断線あるいに金属
配線相互間の短絡を引き起す。

このため、ＰＳＧ膜の成長後、例えば、窒素中雰囲気に
て１０００℃の温度で３０分間の熱処理全行ない該ＰＳ
σ膜のりフローを行なってｂる。該１！フローされたＰ
８Ｇ膜２４は表面凹凸が僅少であり、次工程の金属配線
加工が容易となる。しかし仁　　　　　　ながら、１０
００℃、３０分間の熱処理の間に前記ソース領域または
ドレイン領域を形成する不純物が拡散され、実効ゲート
長２８が小さくなり、その結果半導体装置の性能に重大
な影＃を及ぼす。

特に集積度の大なる半導体装置においては、このような
熱処理は致命的な影響を及ぼすという欠点があった。ま
た、ＰＳＧ膜にスチーム雰囲気中で熱処理すると窒素雰
囲気中エリもより低温でリフローすることが知られてお
り、ソース・ドレイン領域２２の不純物の拡散金おさえ
るために、スチーム雰囲気中で例えば、９５０℃の温度
で３０分間熱処理してリフローさせることもできるが、
ゲート電極あるいは配線にシリサイド金柑いた場合には
、スチーム雰囲気中で熱処理すると、シリサイドが酸化
され抵抗値が増大し、半導体装置の動作速度を下げるな
ど装置の性能全悪化させるという重大な欠点を有する。

また、集積回路の高集積化に伴い層間膜の膜厚も薄くす
ることが要求される工うになってきたが、ＰＳＧ膜２４
の膜厚が薄い場合、第２図に示したようにリフロー後、
ゲート電極のエッチ部２７において、ＰＳＧ膜の膜厚が
極端に薄くなり、モリブデンシリサイドゲート電極２６
とモリブデンシリサイド配線２５との間で絶縁耐圧不良
金起こし、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という欠点を有する。

（発明の目的） 本発明の目的は上記欠点を除去し、層間膜の膜厚が薄く
てもゲート電極と配線間等の絶縁耐圧が良好で、しかも
スチーム雰囲気中で熱処理してもゲート電極の抵抗値を
増大させず、且つ信頼性の高い層間絶縁膜を有する半導
体装置を提供することにある。

（発明の構成） 本発明の特徴は複数の導電体層を有する半導体装置にお
いて該導電体層間に、化学気相成長法によって成長され
た窒化シリコン膜を第１の絶縁膜とし、次に該第１の絶
縁膜上に化学気相成長法によって成長された多結晶シリ
コン膜が酸化されて形成されたシリコン酸化膜全第２の
絶縁膜とし、次に該第２の絶縁膜上に化学気相成長法に
よって成長された３価あるいは５価の不純物原子を少な
くとも一種以上含むケイ酸ガラス膜を第３の絶縁膜とし
て構成される層間膜余有する半導体装置にある。

（発明の作用及び効果） 本発明を用いれば、第１の窒化シリコン膜は酸化種を通
しにくい性質があるので、再２の絶縁膜を形成するため
に化学気相成長法によって成長された多結晶シリコン膜
が酸化される工程において層間膜下のゲート電極あるい
は、金属配線は酸化されず、抵抗値を増加させることは
なく、シたがって半導体装置の性能全悪化させることは
ない。

また化学気相成長法によって成長された多結晶シリコン
膜は表面凹凸に依らず、均一に成長されるので、第２の
絶縁膜である多結晶シリコンのシリコン酸化ａｈ多結晶
シリコンの膜厚の均一性を反映して均一な膜厚を有し、
しかも熱酸化膜であるのでピンホールの少ない膜質的に
良好な絶縁膜であるので、ゲート電極あるいは金属配線
のエッチ部や凹部で導電体層間の絶縁耐圧不良を起こす
こともなく、半導体装置の良品率及び信頼性の向上をも
たらす。また、第３の絶縁膜である、３価あるいは５価
の不純物としてボロンあるいはリンなどを含むケイ酸ガ
ラス膜はスチーム雰囲気［おいては９５０″Ｏ程度の温
度で！／７１：Ｉ−でき、表面凹凸形状が良好であるの
で、次工程の金属配線工程において、金属配線の断線を
引き起こすこともなく、集積度の高い半導体装置を高い
歩留りと信頼性をもって実現することが可能になるなど
の大きな利点金有する。

次に本発明の実施例について説明する。第１図は本発明
ｔ−ＭＯ８型半導体装置に適用した例である。第１図に
おいて半導体基板１１の上にシリコン酸化膜１３′ｌｃ
形成し、次に多結晶シリコンを成長し、引き続きモリブ
デンをスバ、り法により堆積し、窒素雰囲気中で熱処理
して、シリサイド化させてモリブデンシリサイド金形成
する。該モリブデンシリサイドを選択蝕刻し、ゲート電
極および電気配線を形成した後に基板１１と反対の極性
′　　　　　を有する不純物を拡散してソース領域また
はドレイン領１２ｔ−形成する。次に第１の絶縁膜とし
て窒化シリコン膜１４ｔ−通常の化学気相成長法にて成
長する。該窒化シリコン膜１４は、例えば４００＾程度
成長させる。引き続いて、第１絶縁膜である窒化シリコ
ン膜１４の上に通常の減圧化学気相成長法によって多結
晶シリコン膜を例えば、５００Ａ成長し、スチーム雰囲
気中で例えば９００℃で５０分間酸化して、第２の絶縁
膜であるシリコン酸化膜１５−ｔ−形成する。該シリコ
ン酸化膜１５の膜厚は１００ＯＡ程度になり、また表面
凹凸に依らず、膜厚が均一であるため電極、配線などの
凸部のエッヂ部や凹部での１１！Ｘ厚の減少による導電
体層間の絶縁耐圧の不良の発生はなく、半導体装置の良
品率の向上をもたらす。次に該シリコン酸化膜１５の上
に化学気相成長法によってＰＳＧ膜１６ｔ−形成し、第
３の絶縁膜とする。

このＰＥＧ膜１６は例えば０．４μｍ程度成長させる。

ＰＳＧ膜１６はスチーム雰囲気中において９５０℃。

３０分間の熱処理によって１ｌｒ１図に示すように充分
にリフローされ′、良好な表面凹凸形状を有する。

この工５な良好な表面凹凸形状金有する層間絶→膜が得
られることにより、次工程の金属配線工程において、こ
の金属配線の断線等の問題を起こすことも無く、半導体
装置の良品率及び信頼性の向上をもｔらす。

以上説明した。ように本発明を用いれば、信頼性が高く
、且つ表面凹凸形状の良好な層間絶縁膜を有する半導体
装置を該半導体装置の性能を劣化させることなく実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１１図は本発明の詳細な説明した断面図であり、第２
図に従来技術を示す断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　半導体基板の一主面上に複数の導電体層を有する半導
   体装置において、少なくとも１対の該導電体層間の絶縁
   膜は、窒化シリコン膜と、該窒化シリコン膜上に気相成
   長法により堆積された多結晶シリコン膜が酸化されて形
   成されたシリコン酸化膜と、該シリコン酸化膜上に形成
   された３価あるいは５価の不純物原子を少なくとも一種
   以上含むケイ酸ガラス膜とを具備することを特徴とする
   半導体装置。