JPH05190692A - 層間絶縁層の形成方法 - Google Patents

層間絶縁層の形成方法

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JPH05190692A
JPH05190692A JP4025873A JP2587392A JPH05190692A JP H05190692 A JPH05190692 A JP H05190692A JP 4025873 A JP4025873 A JP 4025873A JP 2587392 A JP2587392 A JP 2587392A JP H05190692 A JPH05190692 A JP H05190692A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】下層に影響が少なく、半導体装置の微細化に対
処することができ、且つ工程が簡素化された層間絶縁層
の形成方法を提供する。また、本発明の方法での使用に
適した層間絶縁層を提供する。 【構成】本発明の層間絶縁層の形成方法は、半導体基板
上に形成した層間絶縁層の表面に鉛を含有させた後、該
層間絶縁層に紫外線を照射して層間絶縁層の鉛を含有し
た部分を加熱し、層間絶縁層をリフローさせることを特
徴とする。また、本発明の層間絶縁層は、1乃至10a
tom%の鉛をイオン注入して成ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置における層
間絶縁層の形成方法、更に詳しくは、層間絶縁層の平坦
化方法、及び本発明の形成方法での使用に適した層間絶
縁層に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路においては高集積化が進むにつ
れて多層化が進む傾向にある。多層構造になるに従い、
上層におけるパターン形成は、下層の凹凸あるいは段差
の影響を受けるために困難となる。従って、集積回路の
高密度化に伴い集積回路構造の平坦化を図ることは重要
な課題である。
【0003】平坦化技術の1つにリフロー技術がある。
この技術は、例えば拡散層、シリサイド層や配線層が形
成された、段差あるいは凹凸を有する半導体基板(以
下、下層ともいう)の上に層間絶縁層を形成した後、層
間絶縁層に熱処理を施す技術であり、層間絶縁層をリフ
ローさせることによって下層表面の段差あるいは凹凸を
平坦化することができる。その後、かかる層間絶縁層の
上に、例えばアルミニウムから成る金属配線層等(以
下、上層ともいう)を形成すればよく、リフローされた
層間絶縁層によって下層表面の段差あるいは凹凸が吸収
される。通常、層間絶縁層には、BPSG、PSG、A
sSG等のSiO2系のガラスが使用される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】層間絶縁層をリフロー
させるための熱処理は、ファーネスを使用して、通常8
50゜C以上、30分間あるいはそれ以上の時間に亙っ
て行われる。そのため、層間絶縁層だけでなく、半導体
基板も同様に加熱される。それ故、下層が拡散層の場
合、拡散層のXjが深くなりトランジスタのソースドレ
インがパンチスルーするという問題が生じる。また、下
層がシリサイド層の場合、バリアメタルを通してリーク
が生じるという問題が生じる。ランプアニールによるリ
フローは、ファーネスを使用する場合よりも加熱時間は
短縮されるが、半導体基板自体が相当高温に加熱される
ため、ファーネスを使用した場合と同様の問題が生じ
る。
【0005】また、層間絶縁層としてBPSGやAsS
Gを形成する際、通常、毒性のあるガスを使用するの
で、安全衛生上から好ましくない。
【0006】従って、本発明の目的は、下層に影響が少
なく、半導体装置の微細化に対処することができ、且つ
工程が簡素化された層間絶縁層の形成方法を提供するこ
とにある。また、本発明の別の目的は、かかる本発明の
方法での使用に適した層間絶縁層を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、半導体基
板上に形成した層間絶縁層の表面に鉛を含有させた後、
該層間絶縁層に紫外線を照射して層間絶縁層の鉛を含有
した部分を加熱し、層間絶縁層をリフローさせることを
特徴とする本発明の層間絶縁層の形成方法によって達成
することができる。
【0008】層間絶縁層の表面に鉛を含有させる手段と
して、イオン注入法を挙げることができる。紫外線は、
例えば248μm(KrF)あるいはそれ以下の波長の
エキシマレーザによって発生させることが望ましい。エ
キシマレーザの光エネルギー密度、パルス幅、パルス間
隔は、使用する層間絶縁層の種類や厚さ、含有させる鉛
の濃度に依存するが、例えば、光エネルギー密度を、5
0mJ乃至2J/cm2、パルス幅を10乃至100n
秒、パルス間隔を500乃至1PPS(500〜1H
z)とすることができる。
【0009】「層間絶縁層の表面」とは、層間絶縁層の
表面だけでなく、層間絶縁層の表面から或る深さの所、
例えば層間絶縁層の厚さの概ね1/2の所、までを意味
する。
【0010】層間絶縁層としては、鉛を含有させた層間
絶縁層の表面がリフローする紫外線照射条件の下で、鉛
を含有していない層間絶縁層がリフローしないような材
料であれば、如何なる材料をも使用することができる。
鉛を含有させる前の層間絶縁層としては、SiO2、不
純物を多くは含まないPSG、BSG、BPSG、SO
G、AsSG、ナイトライドSG等を例示することがで
きるが、中でもSiO2の使用が好ましい。半導体基板
には、例えば拡散層、シリサイド層あるいは配線層を形
成することができる。
【0011】本発明の層間絶縁層の形成方法での使用に
適した層間絶縁層は、1乃至10atom%の鉛をイオ
ン注入して成ることを特徴とする。
【0012】
【作用】本発明の層間絶縁層の形成方法によれば、層間
絶縁層は鉛を含有しているので、図1に示すように、鉛
を約4atom%含有した層間絶縁層(A)は、鉛を含
有していない層間絶縁層(B)よりも紫外線をより多く
吸収する。尚、図1に示した層間絶縁層はSiO2から
成る。従って、鉛を含有した層間絶縁層に紫外線を照射
することによって、層間絶縁層の表面に近い側は加熱さ
れてリフローし平坦化するが、層間絶縁層の半導体基板
に近い側は加熱され難い。その結果、半導体基板は、層
間絶縁層のリフロー処理によって大きな影響を受けるこ
とがない。
【0013】
【実施例】以下、好ましい実施例に基づき本発明の層間
絶縁層の形成方法を説明する。本実施例は、ソース/ド
レイン領域上に層間絶縁層を形成し、コンタクトホール
を設ける例である。
【0014】先ず、半導体基板上にゲート電極領域、及
びソース/ドレイン領域から成るトランジスタ部を従来
の方法で形成する。次に、その上にSiO2から成り厚
さ約400nmの層間絶縁層をCVD法にて形成する。
【0015】次に、本発明の特徴である層間絶縁層の表
面への鉛の含有工程を、イオン注入法にて実施する。飛
程距離(γP)を0.1μmとするとき、以下の条件で
鉛イオンを層間絶縁層に注入することができる。 ドーズ量 : 2×1016/cm2 エネルギー: 340keV これによって、層間絶縁層の厚さの約1/2、即ち層間
絶縁層の表面から約200nmの深さの所まで、層間絶
縁層には鉛が含有される。また層間絶縁層全体の鉛含有
率は、約4atom%である。
【0016】次に、248μm(KrF)のエキシマレ
ーザを使用して層間絶縁層に紫外線を照射し、層間絶縁
層の鉛を含有した部分を加熱する。エキシマレーザの照
射条件を以下のようにすることができる。 光エネルギー密度:500mJ/cm2 パルス幅 :40n秒 パルス間隔 :20PPS これによって、層間絶縁層の鉛を含有した部分は軟化
し、リフローする。
【0017】レーザが照射される層間絶縁層の鉛を含有
した部分は相当高温となるが、層間絶縁層の半導体基板
に近い領域はさほど加熱されず、半導体基板自体は殆ど
加熱されないか加熱されても低温である。レーザ照射時
の層間絶縁層全体の温度は平均的には600〜750゜
Cである。鉛を含有していない層間絶縁層を使用する場
合、ファーネス方式のリフロー処理においては、層間絶
縁層だけでなく半導体基板も850゜C以上に加熱され
る。従って、本発明の方法においては、リフロー処理時
の層間絶縁層の温度を少なくとも100゜C、下げるこ
とができる。
【0018】次いで、従来の方法によって、層間絶縁層
にコンタクトホールを形成し、層間絶縁層の表面及びコ
ンタクトホール内にアルミニウムを蒸着して、配線層を
形成する。
【0019】本発明を好ましい実施例に基づき説明した
が、本発明はこの実施例に限定されるものではない。実
施例にて説明した各工程における条件は適宜変更するこ
とができる。本発明の層間絶縁層の形成方法は、層間絶
縁層の平坦化処理を必要とする如何なる工程にも適用す
ることができる。
【0020】例えば、4層ポリシリコン構造を有する4
MビットDRAMの製造工程に本発明の方法を適用する
ことができる。このDRAMには、公知の工程によっ
て、第1層のポリシリコン層にはワード線であるところ
の転送トランジスタ部が形成され、第2層のポリシリコ
ン層にはキャパシタの電荷蓄積電極が形成され、第3層
のポリシリコン層にはプレート電極が形成される。この
第3層のポリシリコン層の上にSiO2から成る第1の
層間絶縁層を形成する。
【0021】次に、実施例にて説明したと同様の条件に
て、鉛のイオン注入処理を第1の層間絶縁層に施した後
エキシマレーザを使用して紫外線を層間絶縁層に照射し
て層間絶縁層の鉛を含有した部分を加熱し、第1の層間
絶縁層をリフローさせる。
【0022】その後、第1の層間絶縁層を貫通してビッ
ト線のコンタクトホールを拡散層に達するように開孔す
る。続いて第4層のポリシリコン層を第1の層間絶縁層
上に形成し、その後、第4層のポリシリコン層をRIE
法にてパターニングしてビット線を形成する。次に、こ
の第4層のポリシリコン層の上に、CVD法によってS
iO2から成る第2の層間絶縁層を形成する。第1の層
間絶縁層と同様にして第2の層間絶縁層を平坦化する。
その後、アルミニウム電極を形成して4MビットDRA
Mを完成させる。
【0023】本発明の方法をSRAMの製造工程に適用
することもできる。SRAMにおいても4層ポリシリコ
ン化の傾向にある。即ち、第1層のポリシリコン層にト
ランジスタのゲート電極を形成し、第2層のポリシリコ
ン層にVss配線を形成し、第3及び第4層のポリシリコ
ン層にTFTトランジスタを形成する。この場合、第2
層のポリシリコン層の上にSiO2から成る層間絶縁層
を形成する。
【0024】そして、実施例にて説明したと同様の条件
にて、鉛のイオン注入処理を層間絶縁層に施した後エキ
シマレーザを使用して紫外線を層間絶縁層に照射して層
間絶縁層の鉛を含有した部分を加熱し、層間絶縁層をリ
フローさせる。
【0025】その後、層間絶縁層の上に第3層と第4層
のポリシリコン層を形成してTFTトランジスタを形成
し、通常の工程を経てSRAMを完成させる。
【0026】
【発明の効果】本発明の層間絶縁層の形成方法において
は、層間絶縁層の表面に近い部分のみが加熱されリフロ
ーする。従って、リフロー処理が下地である半導体基板
に与える影響を低減することができ、高密度化された微
細な半導体装置を製造することが可能となる。また、イ
オン注入及び紫外線照射という工程を採用しているの
で、プロセスが簡素化され、スループットが大きくな
る。特に、エキシマレーザを使用することにより、リフ
ロー工程をステップ アンド リピート法にて1チップ
毎に行うことができ、半導体装置の量産化に寄与するこ
とができる。更に、層間絶縁層が鉛を含有しているの
で、半導体装置の耐放射線力が大きくなり、半導体装置
の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】鉛を約4atom%含有している層間絶縁層
(A)と、鉛を含有していない層間絶縁層(B)の紫外
線透過率を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/31

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上に形成した層間絶縁層の表面
    に鉛を含有させた後、該層間絶縁層に紫外線を照射して
    層間絶縁層の鉛を含有した部分を加熱し、層間絶縁層を
    リフローさせることを特徴とする層間絶縁層の形成方
    法。
  2. 【請求項2】1乃至10atom%の鉛をイオン注入し
    て成ることを特徴とする層間絶縁層。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59128809A (ja) * 1983-01-13 1984-07-25 Toshiba Corp 弾性表面波素子の製造方法
JPS61277175A (ja) * 1985-05-31 1986-12-08 川口金属工業株式会社 差込形コネクタ−

Patent Citations (2)

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