JPS6249737B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置とその製造方法に関する。

最近の半導体装置は多層配線化が進み、パター
ン内での段差が非常に大きくなつている。又、パ
ターンの微細化が進むにつれ配線幅も細くなり、
段差を横切る配線の断線が歩留に大きく影響して
いる。

この断線対策として一般的には高濃度にリンを
含んだ酸化膜（以後リンガラスと呼ぶ）を配線形
成の前工程として成長させ、これに熱処理を加え
てリンガラスを流動化し、段部の高低差をなくす
方法が取られている。この方法により配線の断線
はなくなつたが、この高濃度にリンを含むリンガ
ラスは吸水性が大きいという欠点がある。すなわ
ち、高濃度にリンを含むリンガラスは水と反応
し、リン酸となり集積回路で金属配線として広く
使用されているアルミニウムを腐食し、配線を断
線させてしまうのである。半導体チツプをセラミ
ツクや金属ケースに組込む場合には問題が少ない
が、プラスチツクケースにチツプを組込んだ場合
には、プラスチツクケースは水を容易に通してし
まうのでプラスチツクケースにしみ込んだ水によ
りリンガラスが溶け、アルミニウム配線を腐食す
ることになる。従つて、高濃度にリンを含むリン
ガラス膜を使うには耐湿性対策が必要となつてく
る。この耐湿性対策として、プラズマ窒化膜
（Si₃N₄）を使用する方法があるが、プラズマ窒化
膜は耐湿性に優れているが、膜内に未反応の水素
を大量に有しておりこれが熱処理やBT試験
（Bias Temperature Test）等で移動し、素子に
悪影響を及ぼすため問題がある。これに対し、リ
ン濃度が小さいと耐水性が良いという観点から高
濃度リンのリンガラス層と金属配線層の間に低濃
度のリンガラス層を入れる方法が耐湿性的にも特
性的にも安定で優れた方法として開発された。

第１図ａ〜ｅは従来のリンガラスを使用する半
導体装置の製造方法の一例を説明するための工程
断面図である。

まず、第１図ａに示すように、Ｐ型半導体基板
１のゲート酸化膜３を形成し、次にポリシリコン
でゲート４を形成し、次に、ソース・ドレイン拡
散層２を形成し、その上に高濃度にリンを含むリ
ンガラス層（以下高濃度リンガラス層という）５
を成長させる。

次に、第１図ｂに示すように、ソース・ドレイ
ン拡散層２の上に酸化膜３に配線取出し用の窓６
をあける。

次に、第１図ｃに示すように、900〜1000℃程
度の熱処理を行い、高濃度リンガラス層５を流動
化した後低濃度にリンを含むリンガラス層（以下
低濃度リンガラス層という）７を形成する。

次に、第１図ｄに示すように、低濃度リンガラ
ス層７に窓８をあける。この窓８は、第１図ｂに
示す窓６より小さくあけないと下の高濃度リンガ
ラス層５が露出するので注意を要する。

次に、第１図ｅに示すように、アルミニウム配
線９を形成し、最後に、低濃度リンガラス層１０
で被覆してチツプ保護を行う。

この様にして作られたチツプはプラスチツクケ
ースに入れてもかなりの耐湿性を有する。しかし
ながらこの方法の欠点はホトレジスト工程での目
合せずれに弱いことである。即ち、第１図ｂに示
した窓６に対し、第１図ｄに示した窓８は小さ
く、かつ、窓６からはみ出てはならないのである
が、ホトレジスト工程での目合せ精度が充分でな
いとき、目合せずれにより高濃度リンガラス層５
が窓８に露出することになり、耐湿性不良を発生
し、ひいては断線不良を発生するという欠点があ
つた。

本発明は上記欠点を除去し、耐湿性を改善する
ことにより配線の断線を低減し、以つて信頼性を
向上させた半導体装置とその製造方法を提供する
ものである。

本発明の半導体装置は、一主面に不純物導入層
を有する半導体基板の該一主面を覆う酸化物また
は窒化物の絶縁膜と、前記絶縁膜とを覆う高濃度
リンドープの第１のリンガラス層と、前記不純物
導入層の上の前記第１のリンガラス層と前記絶縁
膜に設けられた接続用の第１の窓と、前記第１の
窓を覆いかつ該第１の窓周縁の第１のリンガラス
層の上を覆う接続用ポリシリコン層と、前記第１
のリンガラス層と前記接続用ポリシリコン層とを
覆いかつ前記接続用ポリシリコン層上に該接続用
ポリシリコン層より小さい開口寸法を有する第２
の窓を有する低濃度リンドープの第２のリンガラ
ス層と、前記第２のリンガラス層上に設けられ前
記接続用ポリシリコン層に接続する導体配線と、
前記導体配線と前記第２のリンガラス層の上に設
けられた低濃度リンドープの第３のリンガラス層
とを含んで構成される。

また、本発明の半導体装置の製造方法は、一主
面に不純物導入層を形成した半導体基板の該一主
面に酸化物あるいは窒化物の絶縁膜を形成する工
程と、前記絶縁膜を覆う高濃度リンドープの第１
のリンガラス層を形成する工程と、前記不純物導
入層の上の前記絶縁膜及び第１のリンガラス層に
第１の窓を形成する工程と、加熱して前記第１の
リンガラス層の角部に丸味をもたせる熱処理工程
と、前記第１の窓とその周縁の第１のリンガラス
層とを覆うリンドープの接続用ポリシリコン層を
選択形成する工程と、前記接続用ポリシリコン層
と第１のリンガラス層とを覆う低濃度リンドープ
の第２のリンガラス層を形成する工程と、前記接
続用ポリシリコン層の上の第２のリンガラス層に
該接続用ポリシリコン層より小さい開口寸法の第
２の窓をあける工程と、前記第２のリンガラス層
の上に設けられた前記第２の窓を介して前記接続
用ポリシリコン層に接続する導体配線を選択形成
する工程と、前記導体配線と前記第２のリンガラ
ス層の上に低濃度リンドープの第３のリンガラス
層を形成する工程とを含んで構成される。

次に、本発明の実施例について図面を用いて説
明する。

第２図は本発明の半導体装置の一実施例の断面
図である。

一主面に不純物導入層１２を有する半導体基板
１１の上に酸化物または窒化物の絶縁膜１３を設
け、この絶縁膜１３の上にゲート及び配線用ポリ
シリコン層１４を設ける。このポリシリコン層１
４と絶縁膜の上に高濃度リンドープの第１のリン
ガラス層１５を設け、不純物導入層１２の上の第
１のリンガラス層１５と絶縁膜１３とをエツチン
グして第１の窓１６を設ける。この第１の窓１６
を覆いかつこの第１の窓１６の周縁の第１のリン
ガラス層１５の上に覆う接続用ポリシリコン層２
１を設ける。次に、第１のリンガラス層１５と接
続用ポリシリコン層２１とを覆いかつポリシリコ
ン層２１上に接続用ポリシリコン層２１より小さ
い開口寸法を有する第２の窓１８を有する低濃度
リンドープの第２のリンガラス層を設ける。第２
のリンガラス層１５の上に接続用ポリシリコン層
２１に接続する導体配線１９を設け、その上の導
体配線１９と第２のリンガラス層１５の上に低濃
度リンドープの第３のリンガラス層２０を設ける
ことにより本実施例の半導体装置が構成される。

次に、本発明の半導体装置の製造方法について
説明する。

第３図ａ〜ｄは本発明の半導体装置の一実施例
を説明するための工程断面図である。

まず、第３図ａに示すように、半導体基板１１
に酸化物または窒化物の絶縁膜１３を設け、その
上にゲートまたは配線となる第１のポリシリコン
層１４を形成し、イオン注入法あるいは拡散法に
より不純物導入層１２を形成する。次に、絶縁膜
１３とゲート及び配線用ポリシリコン層１４の上
に、10〜13モル％程度の高濃度リンドープの第１
のリンガラス層１５を形成する。そして、不純物
導入層１２の上の絶縁膜１３及び第１のリンガラ
ス層１５に第１の窓１６を形成する。しかる後加
熱して第１のリンガラス層１５を流動状態にして
第１の窓１６の周縁やその他の角部に丸味をもた
せる。熱処理温度は900〜1000℃で行う。次に、
第１の窓１６とその周縁の第１のリンガラス層１
５とを覆うようにリンドープの接続用ポリシリコ
ン層２１を選択形成する。

次に、第３図ｂに示すように、接続用ポリシリ
コン層２１と第１のリンガラス層１５とを覆う低
濃度リンドープの第２のリンガラス層１７を形成
する。そして、900〜1000℃の温度で熱処理して
リンガラス層１７の角部に丸味をつける。

次に、第３図ｃに示すように、接続用ポリシリ
コン層２１の上の第２のリンガラス層１７に接続
用ポリシリコン層２１より小さい開口寸法の第２
の窓８をあける。

次に、第３図ｄに示すように、第２のリンガラ
ス層１７の上に設けられた第２の窓１８を介して
接続用ポリシリコン層２１に接続する導体配線１
９を選択形成する。この導体配線１９と第２のリ
ンガラス層１７の上に低濃度リンドープの第３の
リンガラス層２０を形成する。これにより本発明
の半導体装置が製造される。

以上のようにして作成した半導体装置を用いて
耐湿性テストを実施したところ、従来品に比べて
格段の耐湿性向上がみられ、本発明による半導体
装置が耐湿性に非常に優れている事が確認され
た。

以上詳細に説明したように、本発明によれば、
接続用ポリシリコン層の一部が高濃度リンガラス
層の一部を覆う構造となつているので、目合せず
れにより高濃度リンガラス層がむきだしになりア
ルミニウム配線を腐蝕することがなく、信頼性の
高い半導体装置を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜ｅは従来のリンガラスを使用する半
導体装置の製造方法の一例を説明するための工程
断面図、第２図は本発明の半導体装置の一実施例
の断面図、第３図ａ〜ｄは本発明の半導体装置の
製造方法の一実施例を説明するための工程断面図
である。 １……半導体基板、２……ソース・ドレイン拡
散層、３……酸化膜、４……ゲート、５……高濃
度リンガラス層、６……窓、７……低濃度・リン
ガラス層、８……窓、９……アルミニウム配線、
１０……低濃度リンガラス層、１１……半導体基
板、１２……不純物導入層、１３……絶縁膜、１
４……ゲート及び配線用ポリシリコン層、１５…
…第１のリンガラス層、１６……窓、１７……第
２のリンガラス層、１８……窓、１９……アルミ
ニウム、２０……第３のリンガラス層、２１……
接続用ポリシリコン層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一主面に不純物導入層を有する半導体基板の
   該一主面を覆う酸化物または窒化物の絶縁膜と、
   前記絶縁膜を覆う高濃度リンドープの第１のリン
   ガラス層と、前記不純物導入層の上の前記第１の
   リンガラス層と前記絶縁膜に設けられた接続用の
   第１の窓と、前記第１の窓を覆いかつ該第１の窓
   周縁の第１のリンガラス層の上を覆う接続用ポリ
   シリコン層と、前記第１のリンガラス層と前記接
   続用ポリシリコン層とを覆いかつ前記接続用ポリ
   シリコン層上に該接続用ポリシリコン層より小さ
   い開口寸法を有する第２の窓を有する低濃度リン
   ドープの第２のリンガラス層と、前記第２のリン
   ガラス層上に設けられ前記接続用ポリシリコン層
   に接続する導体配線と、前記導体配線と前記第２
   のリンガラス層の上に設けられた低濃度リンドー
   プの第３のリンガラス層とを含むことを特徴とす
   る半導体装置。 ２ 一主面に不純物導入層を形成した半導体基板
   の該一主面に酸化物あるいは窒化物の絶縁膜を形
   成する工程と、前記絶縁膜を覆う高濃度リンドー
   プの第１のリンガラス層を形成する工程と、前記
   不純物導入層の上の前記絶縁膜及び第１のリンガ
   ラス層に第１の窓を形成する工程と、加熱して前
   記第１のリンガラス層の角部に丸味をもたせる熱
   処理工程と、前記第１の窓とその周縁の第１のリ
   ンガラス層とを覆うリンドープの接続用ポリシリ
   コン層を選択形成する工程と、前記接続用ポリシ
   リコン層と第１のリンガラス層とを覆う低濃度リ
   ンドープの第２のリンガラス層を形成する工程
   と、前記接続用ポリシリコン層の上の第２のリン
   ガラス層に該第２のポリシリコン層より小さい開
   口寸法の第２の窓をあける工程と、前記第２のリ
   ンガラス層の上に設けられた前記第２の窓を介し
   て前記接続用ポリシリコン層に接続する導体配線
   を選択形成する工程と、前記導体配線と前記第２
   のリンガラス層の上に低濃度リンドープの第３の
   リンガラス層を形成する工程とを含むことを特徴
   とする半導体装置の製造方法。