JPH01238147A - 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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JPH01238147A
JPH01238147A JP6543688A JP6543688A JPH01238147A JP H01238147 A JPH01238147 A JP H01238147A JP 6543688 A JP6543688 A JP 6543688A JP 6543688 A JP6543688 A JP 6543688A JP H01238147 A JPH01238147 A JP H01238147A
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JP
Japan
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film
interlayer
plasma
interlayer insulating
insulating film
Prior art date
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Pending
Application number
JP6543688A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiharu Akimoto
秋元 利春
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、層間絶縁膜としてPSGIl!、BSG膜の
ような低温酸化膜を用いる多層配線構造を有する半導体
装置の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
多層配線構造を構成するためには、下層配線上に被覆さ
れる層間絶縁膜の表面を平坦化したのち上層配線を形成
する必要がある。そのためには、層間m&!膜として熱
CVD法により形成したドープされた低温酸化膜の炉ア
ニールによるリフローする方法が良く知られている。第
2図1111.(blに従来技術の一つとして良く知ら
れている方法、すなわち燐珪酸ガラス (P S G)
膜を炉中でアニールすることによるリフロー法の概略図
を示す、シリコン基板1の上に酸化112を介して形成
されたポリシリコン膜からなる下層のゲート電極等の配
線層3をマスクにして、ソース・ドレイン領域4を自己
整合的に形成した後、層間絶縁膜として8重量%の燐濃
度を持つPSG膜5をCVD法にて全面に被着する (
図a)、その後、950−1000℃でN8または水蒸
気雰囲気中で30分程度熱処理し、PSG膜5をリフロ
ーすることで下層の配線層による凹凸が緩和された平坦
な層間絶縁膜6を形成することができる。これは、ノン
ドープ珪酸ガラス(NSG)のガラス遷移温度T、は1
160℃と高いが、PSGIII中の燐濃度(−P*O
s1度)が増加するにつれT、は単調に減少し、8重量
%の燐濃度になるとT、は725℃まで減少することを
利用したもので、T、より200℃程度高い950℃付
近の低温でガラスが表面拡散および粘性流動により軟化
するりフローを実現している。これにより、下地段差の
平坦化およびコンタクトホールでの形状緩和を行い、下
地ポリシリコンとの良好な電気的絶縁を得、かつ上層に
配線するMに対し良好なステンブカバレージを与え、断
線を防止したり、異方性エツチング時の段差部でのエツ
チング残りを防止することが可能となる。しかし、この
従来方法では、リフローの加熱条件からの制約により浅
い接合の形成が困難であるので、より低温リフローが可
能な硼素添加燐珪酸ガラス (BPSG)膜の通用、お
よび不純物再分布を抑制したうえでキャリアの活性化を
可能とするラピッドサーマル技術(RTP)の適用が検
討されている。実際B、0゜を添加した時のT、の減少
効果はP2O,添加時に比して顕著であり、例えば4重
量%B s Os r1度の時はpxoit1度に関係
なく Tsが約600℃となるので、PzOs濃度はM
腐食が起こらずかつゲッタリング効果が得られる411
Li1%程度に押さえることができる。この程度のB 
P S Gll!は濃度的にも高濃度ではないので吸湿
による膜質の劣化は殆どみられない、さらに、特徴的な
こととしてこの場合Pros濃度の変動に起因する不完
全なりフローという問題も回避できるという利点がある
。一方、リフロー時の熱処理に従来の炉中アニールに代
わってランプ加熱を用いたRTPを使用したことにより
、浅い接合とキャリアの高い活性化率を得ることができ
ると報告されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
そこで不純物を最適化したBPSG膜をRTPによりリ
フローする事が理想的な低温プロセスと考えられる。し
かし、例えば減圧CVD法などでBPSG膜を形成する
ことが試みられてきたが膜中の不純物濃度を制御して形
成することには依然難があり、p、o、は制御性よくド
ープできるが交互作用のためB10.のドープ量は予想
値をかなり下回るような問題が生じた。そのため、濃度
ばらつきおよび腰厚ばらつきに起因するりフロー形状の
ばらつきを低減することは難しかった。
本発明の課題は、下層配線上の層間wA縁膜として不純
物濃度の最適に制御されたBPSG膜を成膜し、RTP
によりリフローして表面が平坦な層間絶縁膜を得るもの
とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記の課題の解決のために、本発明はBPSG膜からな
る層間絶縁膜を用いた多層配線構造を有する半導体装置
の層間絶縁膜形成の際に、下層配線形成後、CVD法に
よりPSGあるいはBSGよりなる層間膜を被着し、そ
の層間膜に含まれていない硼素あるいは燐を含む不純物
ガスをプラズマ解離させて所定の濃度まで層間膜に導入
し、次いでランプ照射により層間膜をリフローさせるも
のとする。
〔作用〕
CVD法により所定の燐濃度をもつPSG膜あるいは所
要の硼素濃度をもつB5G11!を形成後、プラズマド
ーピングによれば所定の濃度まで硼素または燐を導入す
ることができるので、最適濃度のBPSG膜を得ること
ができ、ランプ照射によるRTPによって不純物再分布
を抑制した上でプラズマドーピング時のプラズマによる
損傷も同時に回復させることができる。
〔実施例〕
第1図(al〜(c)は本発明の一実施例の層間絶縁膜
行程を示し、第2図と共通部分には同一の符号が付され
ている。下層の配線層である膜厚4000人のポリシリ
コン膜からなるゲート1ti3は減圧CVD法でn型シ
リコン基板10表面のゲート酸化膜2上に被着され、3
 X 10” / cd付近まで燐が導入され低抵抗化
されている。フォトリソグラフィ技術でゲート環8i3
を形成した後、ゲート電極3の耐イオン注入阻止能を向
上させるため、シャドー酸化膜21を全面に形成した。
イオン注入法にてp゛ソースドレイン領域4を形成し、
層間絶縁膜として例えば減圧CVD法により生成点度4
00℃、で硼素濃度が4!量%の硼珪酸ガラス (BS
G)膜7を被着した(図J1)0次に、例えば「月刊セ
ミコンダクタ・ワールド(Semiconductor
 World) j1987年2月号、 90〜91に
記載されたような平行平板型の真空反応槽を用い、水素
ベースlooOppmのホスフィン(PH3)を基板温
度200 ’C、ガス圧力2、 OTorrにて直流印
加電圧300 Vという条件のもとてグロー放電を発生
させることによりプラズマ解離させ、燐イオン8をB5
G117に均一に導入し、4重量%以下の燐濃度を持っ
BPSG膜9を形成した(図b)、その後、タングステ
ン・ハロゲンランプを用いN1雰囲気中でアニール温度
1100 ’C。
アニール時間20秒の短時間熱処理を行うことにより、
再現性良<BPSGII*9のリフローおよびプラズマ
ダメージの回復を不純物再分布を抑制したうえで同時に
行った(図C)11 リフローの程度を示すリフロー角
θrは536であった。BPSG膜9を用いているため
ランプリフロー温度は通常1100℃以下に押さえるこ
とができるので、ウェハ周縁部での熱放射に起因するり
フロー形状の不均一性および面内湯度分布の不均一性が
抑制され、ウェハのスリップラインの発生を低減しやす
くなっているという利点もある。さらに、デバイス面で
は上記リフロー条件で接合深さXJが0.3 pmのP
MO8が形成でき、浅い接合のプロセスに向いているこ
とがわかる。炉アニールで同じリフロー形状および接合
深さを実現するには、850℃30分が限界だがキャリ
アの活性化率は前記ランプアニールによるRTPに比較
して低くなってしまう、上記実施例ではDCプラズマを
印加したが、ECR(電子サイクロトロン共鳴)プラズ
マを用いると、低圧下でドーピングできるので、より凹
凸の厳しい下地層間膜に対しても均一にドープすること
ができる。
上記の実施例では減圧CVD法で形成したBSG膜にプ
ラズマドーピングで燐を導入してBPSGとしたが、4
重量%のp、o、濃度のPSG膜を減圧CVD法で形成
したのち、水素ベース1ooOpp■のジボラン(BI
HI)を用い、燐のプラズマドーピングと同様の条件で
硼素を導入し、4重量%のB、0゜濃度をもつBPSG
としてもよい、ただし、減圧CVD法で形成する場合、
BSGの硼素濃度の方がPSGの燐濃度より深さ方向に
均一になる。そしてそのあと導入する燐は深さ方向に不
均一になるがT、は上記のようにta濃度には無関係に
一定になる点で有利である。
(発明の効果〕 本発明によれば、下層配線の上に層間絶縁膜としてBP
SG膜を段差被覆性のよいBSG膜あるいはPSG膜を
被着後、含まれていない燐あるいは硼素は300℃以下
のプラズマドーピングにより最適濃度に導入し、ランプ
照射で短時間のアニールにより制御性よく均一にリフロ
ーさせることができ、層間絶縁膜表面の平坦化が行われ
ると共にプラズマドーピング時のプラズマ損傷の回復が
可能となる。また、この過程は低温プロセスであるので
不純物の再分布が抑止でき、がっランプアニール温度が
1200℃以下に押さえられるので、リフロー形状、膜
厚の均一性が達成され、温度分布の不均一性に起因する
ウェハのスリップライン発生が低減する。さらに、炉ア
ニールでは不可能な浅い接合も高い活性化率で得られ、
コンタクトta抗の減少も可能となる。そのほか、層間
膜の被着とプラズマドーピングを同一反応室あるいは連
続複数反応室を用いて連続して行うことにより、工数の
低減も可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図(5)〜tc+は本発明の一実施例の層間絶縁膜
形成工程を順に示す断面図、第2図(+1)〜伽)は従
来の層間絶縁膜形成工程を順に示す断面図である。 1:n型St基板、3:ゲート電極、7:BSG膜、8
:燐イオン、9:BPsGII。 第1図 /     ′    ・ 4゛4 ど 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)硼燐珪酸ガラス膜からなる層間絶縁膜を用いた多層
    配線構造を有する半導体装置の層間絶縁膜形成の際に、
    下層配線形成後、化学的気相成長法によりりん珪酸ガラ
    スあるいは硼珪酸ガラスよりなる層間膜を被着し、該層
    間膜に含まれていない硼素あるいは燐を含む不純物ガス
    をプラズマ分解して所定の濃度まで層間膜に導入し、次
    いでランプ照射により層間膜をリフローさせることを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
JP6543688A 1988-03-18 1988-03-18 半導体装置の製造方法 Pending JPH01238147A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5652187A (en) * 1991-10-30 1997-07-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Method for fabricating doped interlayer-dielectric film of semiconductor device using a plasma treatment
US6803318B1 (en) * 2000-09-14 2004-10-12 Cypress Semiconductor Corp. Method of forming self aligned contacts
KR100609993B1 (ko) * 1999-02-03 2006-08-09 삼성전자주식회사 반도체소자의 평탄화 방법

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