JPH02123754A - 電子半導体装置用の誘電体層の形成方法 - Google Patents

電子半導体装置用の誘電体層の形成方法

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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】 [産業上の利用分野コ 本発明は、電子半導体装置用の第1相互接続誘電体層に
関する。
本発明は、上記誘電体層を形成する方法にも関している
[従来の技術及び発明が解決しようとする課題]周知の
ように、0MO8装置を製造している間に、ゲート、ソ
ース領域及びドレイン領域の形成、並びに再酸化に続い
て、絶縁酸化物の誘電体層が、0.8〜1.0ミクロン
の範囲内の厚さで付着させられる。
一般に第1相互接続誘電体層と呼ばれている上記誘電体
層は、多結晶質シリコンの表面層を、電気的な相互接続
用の金属のパスから分離する。
半導体装置のゲートが定められると、半導体装置は所定
の輪郭即ち断面形状を示す。
第1相互接続誘電体層の連続的な付着は、上記輪郭の特
徴を強めつつその輪郭に従うので、その付着工程に続く
マスキング工程、コンタクト形成工程及び金属付着工程
が、それによって影響を受け、現行の製造プロセスにお
ける低い歩留りであって不良品の高い発生率に起因する
ものをもたらす。更に、輪郭を形成する表面の不規則性
即ち凹凸は、金属化マスクへの相互接続のパスのサイズ
の縮小に対する主要な障害になっている。
上記欠点を除去するため、従来の技術は、CMO8に関
し、その上にポロホスホシリケートの層が付着させられ
る二酸化ケイ素の第1の層を有する二重の誘電体層の使
用を提案している。
ポロホスホシリケート(例えばボロホスホシリケートガ
ラス即ちB P S G)は、もし半導体が900〜1
000℃で約30〜60分間の熱処理を受けるならば、
その下にある上記輪郭による影響が弱められることを可
能にする。
例えば「第5回IEEE国際V−Mic会議」、No、
3!57 (1988年6月13〜14日)に記載され
ているような、古典的な平坦化として知られている方法
によると、ポロホスホシリケートは、ホトレジスト層で
覆われ、1対1の選択性でプラズマエツチングされる。
これにより、かなり平坦な表面が得られる。しかしなが
ら、この方法の再現性は乏しく、且つ方法自体にむらが
あるので、この方法は、大規模集積回路の製造工程にお
ける要求を満たすことはできない。また、それによって
達成される平坦化の度合いは、下に横たわっている上記
輪郭に大いに依存しており、しかも、この製造方法にお
いては、2つの余計な工程を必要とする。
例えば「第5回IEEE国際V−Mic会議」、No、
293 (1988年6月13〜14日)に記載されて
いるような第2の従来技術は、ポロホスホシリケート上
に、シロキサンの層即ち所謂スピンオングラス(SOG
)であって、選択性エツチング工程の間、下に横たわっ
ている上記輪郭に余り敏感でないものを重ねることから
なっている。
しかしながら、この製造方法においも、余計な工程を必
要とする。
更に別の従来技術が、「第4回I EEE国際V−Mi
c会議J 、No、61 (1987年6月15〜16
日)に記載されており、この従来技術は、輪郭を形成し
ている表面上に、従って、多結晶質シリコンの層上にシ
ロキサンを直接付着させ、窒素雰囲気下で熱処理を行い
、そしてポロホスホシリケートを付着させることからな
っている。そして、その後の920°Cでの最終的な熱
処理が端面の輪郭を和らげるということが見出された。
しかしながら、この方法は、それから得られる利点にも
拘らず、平坦化された構造をもたらすには十分には効果
的でなかった。
本発明の目的は、新規なタイプの第1相互接続誘電体で
あって、それを自己平坦化させるような特性を有するも
のを提供することである。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本発明によれば、電子半導体
装置用の第1相互接続誘電体層であって、自己平坦化シ
ロキサンの層が重ねられる、テトラエチルオルトシリケ
ートの第1層を備えることを特徴とする誘電体層が提供
される。
[実 施 例コ 以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明
する。
図面は、本発明に係る第1相互接続誘電体層を有する電
子半導体装置の構造を概略的に示す断面図である。
図面を参照するに、電子半導体装置、具体的には0MO
8装置が、参照符号1で全体的且つ概略的に示されてお
り、この半導体装置1は、互に直列に接続されているP
チャネルMO8)ランジスタ2とNチャネルMOSトラ
ンジスタとからなっている。
半導体装置1はP形の不純物を極く僅かにドープされて
いる半導体基板3を備えており、この半導体基板内には
、その半導体基板とは反対の形の不純物がドープされて
いる、一般にNウェルと呼ばれているボッド4が形成さ
れている。
Nウェルボッド4内部には、共にP形にドープされてい
る2つのゾーン5及び6が形成されており、それらは、
トランジスタ2のソース及びドレインをそれぞれ形成す
ると共に、所謂チャネル領域7を画成しており、このチ
ャネル領域7の上には、多結晶質シリコンのゲート8a
を有する絶縁酸化物(所謂ゲート酸化物)の層8が重ね
られている。
ソース5のゾーン及びドレイン6のゾーンの横方向の、
Nウェルボッド4の周辺縁部には、対向する絶縁ゾーン
9が設けられており、この絶縁ゾーン9の上には、ケイ
素酸化物(所謂フィールド酸化物)の層10が重ねられ
ている。
上記構成から始まって、テトラエチルオルトシリケート
の層11が、700〜750℃の温度でLPGVD反応
器を用いて付着させられる。
この方法によると、ゲート8a1ソース5及びドレイン
6上の上記酸化物の層11の厚さの間の差異が10%未
満になるような、高い被覆度を得ることが可能になる。
次の、約10分間の窒素雰囲気下における900℃での
熱処理は、その被覆能力を不変のままに維持しつつ、テ
トラエチルオルトシリケートの層11に優れた電気的特
性を与える。
層11の厚さは、ゲート8aの多結晶質シリコンの厚さ
よりも500オングストロームだけ薄いのが好適である
層11は、有利に、自己平坦化シロキサンの層12によ
って覆われる。この層は、スピンナとして知られている
デイスペンサを用いて形成され、もって、アルコールで
希釈されたシロキサンが分配され、そして、その希釈さ
れたシロキサンは、誘電体に変換されるべく、熱処理を
受ける。
具体的には、シロキサンの層12は、1分間、態に置か
れる。その後、それは、100 mTorrの窒素雰囲
気下での425℃で60分間の第1熱処理工程にさらさ
れ、そして、600℃の温度の第2熱処理工程に同じ時
間だけさらされる。
大気圧の蒸気雰囲気下での900℃で30分間の追加の
処理をもって、希釈されたシロキサンを誘電体に変換す
るのに必要な工程が終了する。
上述した工程の最終生成物は、在来の・、マスキング工
程、コンタクトマスキング工程、レジスト除去工程、相
互接続材料付着工程、及び最終不動態酸化物層付着工程
に合格し得る、平坦な構造である。
電気的な相互接続は、シロキサンからの所謂電気的毒作
用を防ぐため、チタンの第1層を用いてなされるという
ことは、賢明である。更に、実験室試験は、最終不動態
誘電体層の、シロキサンへの優れた接着性を示した。
[発明の効果] 以上のように、本発明に係る第1相互接続誘電体層は、
あらゆるタイプの半導体装置に対して高度の平坦性をも
たらす。
本発明の別の利点は、上記誘電体層が、コンタクト層及
び金属化層のりソゲラフイエ程の歩留りを増大させ得る
と共に、金属化のリソグラフィツク解像度を向上させて
よりコンパクトな相互接続構造をもたらし得るというこ
とである。
本発明の更に別の利点は、上記誘電体層カベ相互接続構
造が基板の輪郭即ち断面形状とは独立に設計されること
を可能にし、もって自動設計を容易にするということで
ある。
【図面の簡単な説明】
図面は、本発明に係る第1相互接続誘電体層を有する電
子半導体装置の構造を示す断面図である。 1・・・電子半導体装置 3・・・半導体基板 4・・・ボッド 5・・・ソース 6・・・ドレイン 7・・・チャネル領域 8・・・絶縁酸化物 8a・・・ゲート ト・・テトラエチルオルトシリケー 2・・・シロキサンの層 トの層

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、電子半導体装置用の第1相互接続誘電体層であって
    、 自己平坦化シロキサンの層(12)が重ねられる、テト
    ラエチルオルトシリケートの第1層(11)を備えるこ
    とを特徴とする誘電体層。 2、第1相互接続誘電体を備えた電子半導体装置であっ
    て、該電子半導体装置の輪郭を規定すると共に該誘電体
    の層で覆われている、種々にドープされたゾーン即ち領
    域(5、6、7、8、9)が、その上に形成されている
    半導体基板(3)を具備するタイプのものにおいて、 前記層が、自己平坦化シロキサンの層(12)で覆われ
    ている、テトラエチルオルトシリケートの第1層(11
    )からなることを特徴とする電子半導体装置。 3、電子半導体装置用の第1相互接続誘電体層を作製す
    る方法であって、 テトラエチルオルトシリケートの第1層を付着させるテ
    トラエチルオルトシリケート付着工程と、それに続く、
    自己平坦化シロキサンの層を付着させるシロキサン付着
    工程と、 を具備することを特徴とする方法。 4、所定の期間を有する窒素雰囲気下での熱処理が、前
    記工程の間に行われる請求項3記載の方法。 5、前記シロキサン付着工程に続いて、所定の期間を有
    する少なくとも1回の熱処理工程が、低圧窒素雰囲気下
    での所定温度で実施される請求項3記載の方法。 6、所定の期間に亘って大気圧の蒸気雰囲気下で実施さ
    れる、更に別の最終熱処理工程を含む請求項5記載の方
    法。
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