JPH0461340A - 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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JPH0461340A
JPH0461340A JP17200190A JP17200190A JPH0461340A JP H0461340 A JPH0461340 A JP H0461340A JP 17200190 A JP17200190 A JP 17200190A JP 17200190 A JP17200190 A JP 17200190A JP H0461340 A JPH0461340 A JP H0461340A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating layer
semiconductor substrate
forming
isolation insulating
isolation
Prior art date
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Pending
Application number
JP17200190A
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English (en)
Inventor
Kenichi Inoue
憲一 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu 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】 [概 要〕 1、ocos法による分離絶縁層を有する半導体装置に
関し。
該分離絶縁層による段差をなくすことにより半導体基板
ど上層配線の接続不良を低減することをLj的とし 半導体基板の−・表面を選択的に酸化して該半導体基板
表面より突出する上表面を有する分離絶縁層を形成し1
該分離絶縁層が形成された該崖導体基板表面に液状の絶
縁物を塗布したのち該絶縁物を固化して該分離絶縁層と
ほぼ等しいエツチング速度を有L 、b、、つ平坦な表
面を有する絶縁層を形成し、該分離絶縁層によって画定
される素子形成領域に該半導体基板表面が表出するまで
該絶縁層をエンチハノクしたのち該半導体基板表面に層
間絶縁層を形成し、該層間絶縁層に該素子形成領域にお
ける該゛r導体基板を表出するコンタクトホールを形成
したのち該コンタクトホールを通して該半導体基板に接
続する配線を該層間絶縁層−Lに形成する諸工程を含む
ように構成するか、または、半導体基板の一表面を選択
的に酸化して該半導体基板表面より突出する上表面を有
する分離絶縁層を形成し、該分離絶縁層を上表面から所
定厚さだけ均一にエツチングし、該」−表面がエツチン
グされた該分離絶縁層を有する該半導体基板表面に液状
の絶縁物を塗布したのち該絶縁物を固化して平坦な表面
を有する絶縁層を形成シフ、該分離絶縁層によって画定
される素子形成領域に該半導体基板表面が表出するまで
該絶縁層をエッチバックし7たのち該半導体基板表面に
層間絶縁層を形成し、該層間絶縁層に該素子形成領域に
おける該半導体基板を表出するコンタクトホールを形成
したのち該コンタクトホールを通じて該半導体基板乙こ
接続する配線を該層間絶縁層上に形成する諸工程を含む
ように構成する。
[産業上の利用分野1 本発明は、いわゆるLOGO5(Local 0xid
ation ofSilicon)法による分離絶縁層
が設けられた半導体装置の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
シリコン基板に形成される半導体素子を分離する方法と
して、シリコン基板を選択的に酸化して分離絶縁層を形
成するLOCO5法が広く用いられているが、この分離
絶縁層は、シリコン基板が酸化したときの体積増加によ
り、素子形成領域におけるシリコン基板表面との間に段
差を生しる。この段差は1分離絶縁層の厚さのほぼ1/
2になる。
[発明が解決しようとする課題] 一方、半導体装置の高集積化にともなって層間絶縁層に
設けられるコンタクトホールが微細化しつつある。すな
わち、コンタクトホールのアスペクト比が大きくなる傾
向にある。このため、コンタクトホール内における配線
層のカバレンジ不良が件じやすくなる。とくに、上記分
離絶縁層の段差は、素子形成領域におけるシリコン基板
と上層配線との接続を行うためのコンタクトホールのア
スペクト比を増大するため、この上層配線のカバレンジ
不良の発生率が高くなる。
第4図は、従来の半導体装置における上記上層配線のカ
バレッジ状況を模式的に示す断面図であって、1、oc
os法による分離絶縁層2から表出する素子形成領域に
おけるシリコン基板1に対して上層配線5が接続されて
いる。この接続のためのコンタクトホール内における絶
縁層の段差は1層間絶縁層4の厚さに分離絶縁層2の段
差すなわち 分離絶縁層2の厚さのほぼ1/2が加わっ
たものとなる。このため、上記コンタクトホールの内側
面。
とくに1底面と交差する部分近傍においては、充分な厚
さの上層配線5が堆積困難となりカバレンジ不良が生じ
やすい。その結果、シリコン基板1と上層配線5との間
の接続抵抗が大きくなり、ときには、このような高抵抗
部分が動作中に断線するに敗ることもある。
本発明は上記従来の問題点を解決し、配線の接続抵抗の
増大による特性の劣化ならびに断線不良等が防止された
高性能・高集積度の半導体装置を提供可能とすることを
目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、半導体基板の一表面を選択的に酸化して該
半導体基板表面より突出する上表面を有する分離絶縁層
を形成する工程と、該分離絶縁層が形成された該半導体
基板表面に液状の絶縁物を塗布したのち該絶縁物を固化
して該分離絶縁層とほぼ等しいエツチング速度を有し且
つ平坦な表面を有する絶縁層を形成する工程と、該分離
絶縁層によって画定される素子形成領域に該半導体基板
表面が表出するまで該絶縁層をエッチバックしたのち該
半導体基板表面に層間絶縁層を形成する工程と、該層間
絶縁層に該素子形成領域における該半導体基板を表出す
るコンタクトホールを形成したのち該コンタクトホール
を通じて該半導体基板に接続する配線を該層間絶縁層上
に形成する工程とを含むことを特徴とする本発明に係る
半導体装置の製造方法、または、半導体基板の一表面を
選択的に酸化して該半導体基板表面より突出する上表面
を有する分離絶縁層を形成する工程と、該分離絶縁層を
上表面から所定厚さだけ均一にエツチングする工程と、
該上表面がエツチングされた該分離絶縁層を有する該半
導体基板表面に液状の絶縁物を塗布したのち該絶縁物を
固化して平坦な表面を有する絶縁層を形成する工程と、
該分離絶縁層によって画定される素子形成領域に該半導
体基板表面が表出するまで該絶縁層をエッチバックした
のち該半導体基板表面に層間絶縁層を形成する工程と、
該層間絶縁層に該素子形成領域における該半導体基板を
表出するコンタクトホールを形成したのち該コンタクト
ホールを通じて該半導体基板に接続する配線を該層間絶
縁層上に形成する工程とを含むことを特徴とする本発明
に係る半導体装置の製造方法によって達成される。
〔作 用〕
第1図は本発明の原理説明図であって、シリコン基板1
をLOCOS法によって選択的に酸化して形成された分
離絶縁層2の上表面は、素子形成領域におけるシリコン
基板1表面と同一平面にされている。したがって、層間
絶縁層4に設けられるコンタクトホール内に現れる段差
は、層間絶縁層4自身の厚さと等しくなり、コンタクト
ホール内における上層配線5のカバレッジが改善される
。
分離絶縁層2上表面の平坦化は、いわゆるスピンオング
ラス(SOG)のような液状の絶縁物を1分離絶縁層2
が形成されたシリコン基板1表面に塗布し、この300
層をエッチバックすると同時に分離絶縁層2をエツチン
グするか、あるいは、シリコン基板1との選択比を利用
して1分離絶縁層2をほぼ1/2の厚さだけ選択エツチ
ングし、これにより分離絶縁層2との境界部近傍に生じ
たシリコン基板1の凹部3に1周知の平坦化エッチパン
ク法を用いてSOGを埋め込むことにより達成される。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
以下の図面において、既掲の図面におけるのと同じ部分
には同一符号を付しである。
第2図は請求項1に記載した発明の実施例の工程説明図
であって、熱酸化により、同図(a)に示すようにシリ
コン基板1表面金体に厚さ約100人のSiO□膜6を
形成したのち、 CVD(化学気相成長)法により厚さ
約1500人のSi3N、膜7を堆積する。
次いで1周知のりソゲラフ技術を用いて、Si3N4膜
7およびSin、膜6を、同図Φ)に示すように、素子
領域を選択的に覆うようにパターンニングしたのち、こ
れらの膜から表出するシリコン基板1を熱酸化して、同
図(C)に示すように1分離絶縁N2を形成する。本発
明においては1分離絶縁層2の厚さを通常の約5000
人の2倍の1μm (10000人)程度としておく。
すなわち、後述する平坦化処理ののちに残留する分離絶
縁層2の厚さが約5000人となるようにする。
次いで、  Si3N、膜7およびSin、膜6を除去
したのち、シリコン基板1表面に、スピンオングラスと
呼ばれる有機珪酸化合物から成る液状の絶縁物(例えば
東京応化社製0C02F)を塗布し、これを所定温度で
ベーキングして、同図(d)に示すように。
5iOzを主成分とする絶縁層8を形成する。上記ベー
キングは1次工程のエッチバックにおける絶縁層8のエ
ツチング速度が9分離絶縁層2のそれとほぼ等しくなる
ような条件に設定して行う。
次いで1例えば塩素を含有する炭化水素ガスを用いる周
知の反応性イオンエツチング(RIE)により、絶縁層
8をエッチバックする。このエッチバックは、素子領域
にシリコン基板1が表出したことを検出して終点とする
。このようにして、同図(e)に示すように、素子領域
に表出するシリコン基板1表面と分離絶縁層2上表面と
が平坦化される。
このようなシリコン基板1に1通常の工程にしたがって
9図示しないトランジスタ等の素子を形成したのち、第
1図に示すように1層間絶縁層4を形成し、さらに、こ
の層間絶縁層4にコンタクトホールを形成したのち、シ
リコン基板1に接続する上層配線5を形成する。
第3回は請求項2に記載した発明の実施例の工程説明図
であって、第2図(a)ないしくC)の工程により分離
絶縁層2が形成されたシリコン基板1を等方性エンチン
グ、例えば5%の希釈弗酸(肝)に浸漬して1分離絶縁
層2を、その上表面から所定厚さ9例えばその初期厚さ
の約172だけ均一にエツチングする。このエツチング
は、素子領域に表出するシリコン基板1と分離絶縁層2
との選択比を利用して行うが、終点は浸漬時間により決
定する。
上記エツチングにより、第3図(a)に示すように分離
絶縁層2の上表面が素子領域におけるシリコン基板1表
面とほぼ平坦化されるが9分離絶縁層2との境界部にお
けるシリコン基板1表面には。
凹部3が生じる。
次いで、同図Q))に示すように、シリコン基板1表面
金体に1例えば前記SOGのような液状の絶縁物を塗布
し、これを所定温度でベーキングして固化して絶縁層9
を形成したのち1例えば塩素を含有する炭化水素ガスを
用いる周知の反応性イオンエンチング(RIE)により
、絶縁層9をエッチハックする。このエッチハックは5
素子領域にシリコン基板lが表出したことを検出して終
点とする。
このようにして、同図(C)に示すように1分離絶縁層
2との境界部における凹部3が絶縁層9によって埋め込
まれ、素子領域におけるシリコン基板1表面と分離絶縁
層2上表面とが平坦化される。
本実施例においては、同図(a)における分離絶縁層2
のエツチングと、同図(b)における絶縁層9のエツチ
ングとの二段階のエツチングが行われるが絶縁層9のエ
ッチハックは、その前にシリコン基板1表面と分離絶縁
層2表面とがすでにほぼ平坦化されているため、絶縁層
9と分離絶縁層2との間のエツチング速度差の影響を受
けない点で、第2図の実施例に比べて有利である。
すなわち1.第2図の実施例においては、絶縁層8と分
離絶縁層2との間にエツチング速度差が存在すると1一
般に、素子領域にシリコン基板1が表出した時点で分離
絶縁層2がシリコン基板1と同一表面をなすだけエツチ
ングされていないことになる。したがって9分離絶縁層
2と同等のエツチング速度を有するように、絶縁層8の
−・−キングを充分に行う必要がある。具体的には、 
SOCから成る絶縁層8のエンチング速度を、熱酸化S
iO□膜から成る分離絶縁層2のそれと等しくするため
には、ベーキング温度を1000°C程度とする必要が
ある。その結果1例えば、上記分離絶縁層2上表面の平
坦化工程の前に、シリコン基板lになんらかの不純物拡
散領域が形成されている場合等においては、このベーキ
ングによって不純物の再拡散を生じやすい。また、ベー
キング時の酸化性雰囲気による基板表面等の酸化に対す
る考慮が必要となる。これに対して、第3図の実施例に
おいては。
このような高温度でのベーキングは必須ではないので1
例えば上記再拡散が回避される。
本実施例の別の利点としては、素子形成領域の大きさに
よって生じる絶縁膜8の厚さ分布の影響を受けないこと
である。すなわち、スピンコーティングされた絶縁膜8
0表面は、素子形成領域が小さい(袂い)場合には1素
子形成領域と分離絶縁層2上とでほぼ平坦であるが、素
子形成領域が大きい(広い)場合には、素子形成領域に
おける絶縁膜8表面が凹んだ形状となりやすい。このこ
とは、同一基板上に異なる大きさの素子形成領域が存在
する場合、広い素子形成領域における絶縁膜8が比較的
薄くなることを意味する。したがって、絶縁膜8をエッ
チバックしたとき、広い素子形成領域における基板がオ
ーバーエツチングされるか、オーバーエツチングを避け
ようとするとその周囲の分離絶縁層2が充分にエッチバ
ックされず9段差が残り、また、狭い素子形成領域にお
ける絶縁膜8が完全に除去されないことになる。
第3図の実施例のように、絶縁膜8を塗布する以前に分
離絶縁層2をエッチバックしておけば。
素子形成領域の大きさに関係なく、絶縁膜8の厚さが等
しくなるので、上記のようなオーバーエッチバックや段
差、あるいは、素子形成領域における絶縁膜8の残留が
生じない。したがって、異なる大きさの素子形成領域が
混在する半導体装置の製造に有効である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、 LOCOS法による分離絶縁層を用
いて成る高集積度の半導体装置において、高アスペクト
比の微細コンタクトホール内における配線のカバレッジ
率を向上し、ガパレッジ不良により配線抵抗が増大して
生じる性能劣化、あるいは断線等の障害は断線が防止さ
れ、この種の半導体装置の製造歩留りならびに信転性の
向上を可能とする効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図。 第2図は第1の請求項に記載した発明の実施例の工程説
明図。 第3図は第2の請求項に記載した発明の実施例の工程説
明図。 第4図は従来の問題点説明図 である。 図において。 ■はシリコン基板、  2は分離絶縁層。 3は凹部、  4は層間絶縁層。 5は上層配線、  6はSin、膜。 7はSiJ、膜。 である。 8と9は絶縁層 木臂叶の層、理4先明肥 第 1 図 従来の問題点、言え明図 第 4 図 第?へ青求x@r二ie載した今Ff4y)実オ色ブ列
n工程2角1、四□と71□あ 凹 第19δh寸(丁0(1言(1載しfコイ杓日月力実オ
朴、脅・jの1楳おs、 iyHa礫 皇

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板の一表面を選択的に酸化して該半導体
    基板表面より突出する上表面を有する分離絶縁層を形成
    する工程と、 該分離絶縁層が形成された該半導体基板表面に液状の絶
    縁物を塗布したのち該絶縁物を固化して該分離絶縁層と
    ほぼ等しいエッチング速度を有し且つ平坦な表面を有す
    る絶縁層を形成する工程と、該分離絶縁層によって画定
    される素子形成領域に該半導体基板表面が表出するまで
    該絶縁層をエッチバックしたのち該半導体基板表面に層
    間絶縁層を形成する工程と、 該層間絶縁層に該素子形成領域における該半導体基板を
    表出するコンタクトホールを形成したのち該コンタクト
    ホールを通じて該半導体基板に接続する配線を該層間絶
    縁層上に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。
  2. (2)半導体基板の一表面を選択的に酸化して該半導体
    基板表面より突出する上表面を有する分離絶縁層を形成
    する工程と、 該分離絶縁層を該上表面から所定厚さだけ均一にエッチ
    ングする工程と、 該上表面がエッチングされた該分離絶縁層を有する該半
    導体基板表面に液状の絶縁物を塗布したのち該絶縁物を
    固化して平坦な表面を有する絶縁層を形成する工程と、 該分離絶縁層によって画定される素子形成領域に該半導
    体基板表面が表出するまで該絶縁層をエッチバックした
    のち該半導体基板表面に層間絶縁層を形成する工程と、 該層間絶縁層に該素子形成領域における該半導体基板を
    表出するコンタクトホールを形成したのち該コンタクト
    ホールを通じて該半導体基板に接続する配線を該層間絶
    縁層上に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。
JP17200190A 1990-06-29 1990-06-29 半導体装置の製造方法 Pending JPH0461340A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5976952A (en) * 1997-03-05 1999-11-02 Advanced Micro Devices, Inc. Implanted isolation structure formation for high density CMOS integrated circuits
KR100253349B1 (ko) * 1997-11-17 2000-04-15 김영환 반도체소자의 분리구조 제조방법

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US5976952A (en) * 1997-03-05 1999-11-02 Advanced Micro Devices, Inc. Implanted isolation structure formation for high density CMOS integrated circuits
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