JPS5821845A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPS5821845A JPS5821845A JP56121142A JP12114281A JPS5821845A JP S5821845 A JPS5821845 A JP S5821845A JP 56121142 A JP56121142 A JP 56121142A JP 12114281 A JP12114281 A JP 12114281A JP S5821845 A JPS5821845 A JP S5821845A
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- JP
- Japan
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- film
- wiring layer
- semiconductor device
- phosphorus
- glass film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W20/00—Interconnections in chips, wafers or substrates
- H10W20/01—Manufacture or treatment
- H10W20/031—Manufacture or treatment of conductive parts of the interconnections
- H10W20/069—Manufacture or treatment of conductive parts of the interconnections by forming self-aligned vias or self-aligned contact plugs
Landscapes
- Local Oxidation Of Silicon (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体装置にかかり、特に多層配線構造におけ
る断縁および短絡が少なくかつ耐湿性に浚Eた半導体装
置に関する。
る断縁および短絡が少なくかつ耐湿性に浚Eた半導体装
置に関する。
まず第1図(5)乃至第1図(1)に、従来の多層配線
を有し、比較的耐湿性に優n′ft、半導体装置の代表
例として、NチャンネルSiゲート開O8半導体装置の
構造および製造方法を述べ、その問題点を指摘する。
を有し、比較的耐湿性に優n′ft、半導体装置の代表
例として、NチャンネルSiゲート開O8半導体装置の
構造および製造方法を述べ、その問題点を指摘する。
第1図四=P型単結晶シリコン基体lに選択的に約1μ
mのフィールド酸化膜2a t 2bを形成し、さらに
約100OAのゲート酸化膜3を形成する。次にゲート
取化膜3.フィールド酸化膜2aI2bの表向上に、公
知の気相成長技術と、フォトマツチング仮相により約0
.5μmの厚さの多結晶シリコンからなるゲート電極4
及び多結晶シリコン配線層5を形成する。次いでゲート
’1f極4に覆わrしていない表面をエツチング除去し
た領域に、公知の拡散技術、またはイオン注入技術によ
りN梨導電性をもつンース、ドレイン領域6.7を形成
し、さらに層間絶縁耐圧を高めるために、ンース・ドレ
イン領域6,7.ゲート電極4、多結晶シリコン配線層
5の表面に例えば熱酸化により、酸化膜8a+81)+
8C+8d’i形成する。
mのフィールド酸化膜2a t 2bを形成し、さらに
約100OAのゲート酸化膜3を形成する。次にゲート
取化膜3.フィールド酸化膜2aI2bの表向上に、公
知の気相成長技術と、フォトマツチング仮相により約0
.5μmの厚さの多結晶シリコンからなるゲート電極4
及び多結晶シリコン配線層5を形成する。次いでゲート
’1f極4に覆わrしていない表面をエツチング除去し
た領域に、公知の拡散技術、またはイオン注入技術によ
りN梨導電性をもつンース、ドレイン領域6.7を形成
し、さらに層間絶縁耐圧を高めるために、ンース・ドレ
イン領域6,7.ゲート電極4、多結晶シリコン配線層
5の表面に例えば熱酸化により、酸化膜8a+81)+
8C+8d’i形成する。
第1図(B)二次に公知の気相成長法により約1μmの
高濃度のリンを含んだ酸化シリコン膜(以下。
高濃度のリンを含んだ酸化シリコン膜(以下。
リンガラス膜)9を成長させ5表面をなだらかにするた
めに、例えばb”2雰囲気中で熱処理する。
めに、例えばb”2雰囲気中で熱処理する。
高限度のリンガラス膜9は、リンの拡散によっても形成
できる。この平坦なリンガラス膜により。
できる。この平坦なリンガラス膜により。
ゲート電極4、多結晶シリコン配線層5の上を交差して
配線さnるアルミニウム(以下、AI)配線層の断線を
防ぐことができる。
配線さnるアルミニウム(以下、AI)配線層の断線を
防ぐことができる。
第1図(0)二次に公知のフォトエツチング技術により
、高濃度のリンガラス1模9と酸化膜8a+gbν8d
を選択的に除去し、Mlのコレクトホール10−1 、
11−i 、 12−I を開孔する。
、高濃度のリンガラス1模9と酸化膜8a+gbν8d
を選択的に除去し、Mlのコレクトホール10−1 、
11−i 、 12−I を開孔する。
第1図(D):次にWJlのコンタクトホール1〇−I
、11−1.12−1 における高濃度のリンガラス膜
9の段差を緩和するために、再度、熱処理する。次いで
公知の気相成長法により約04μmの酸化シリコン膜1
3を成長させる。
、11−1.12−1 における高濃度のリンガラス膜
9の段差を緩和するために、再度、熱処理する。次いで
公知の気相成長法により約04μmの酸化シリコン膜1
3を成長させる。
第1図(均:次に再度、公知のフォトエツチング技術に
より、第1のコンタクト、ホール10 I+11
’−+12 Iと同一の場所に、第2のコンタクトホ
ール1O−II 、 11−n 、 12−IIを開孔
する。
より、第1のコンタクト、ホール10 I+11
’−+12 Iと同一の場所に、第2のコンタクトホ
ール1O−II 、 11−n 、 12−IIを開孔
する。
第1図(Iつ二次に約17jmのAlを蒸着し、選択的
に、AI配線層14y 15を形成し、NチャンネルS
i ゲー)MO8半導体装置を児成する。
に、AI配線層14y 15を形成し、NチャンネルS
i ゲー)MO8半導体装置を児成する。
以上述べた従来のNチャンネルSiグー) MO8半導
体装置は5次の述べるような欠点を有していた。まず従
来の半導体装置は、コンタクトホールを同一の場所に2
度開孔するために、その開孔率が悪く5歩留りの低下は
避けらrしなかった。こnは、将来の筒集積化設計によ
りコンタクトホールの小さくなった集積回路の製造に、
不向きであることを意味する。また、従来の構造によ1
しば、吸湿性の商い菌濃度のリンガラス膜9の上に気相
成長酸化シリコン膜13が存在するために、水の浸入を
ある程朋防止することができる。しかし、現実には、累
子のコンタクトホール部では、気相成長酸化シリコン膜
13は博<、水の浸入に対しては、一定の時間しか防ぐ
ことができず、結果として、累子の信頼性全低下させて
込た。
体装置は5次の述べるような欠点を有していた。まず従
来の半導体装置は、コンタクトホールを同一の場所に2
度開孔するために、その開孔率が悪く5歩留りの低下は
避けらrしなかった。こnは、将来の筒集積化設計によ
りコンタクトホールの小さくなった集積回路の製造に、
不向きであることを意味する。また、従来の構造によ1
しば、吸湿性の商い菌濃度のリンガラス膜9の上に気相
成長酸化シリコン膜13が存在するために、水の浸入を
ある程朋防止することができる。しかし、現実には、累
子のコンタクトホール部では、気相成長酸化シリコン膜
13は博<、水の浸入に対しては、一定の時間しか防ぐ
ことができず、結果として、累子の信頼性全低下させて
込た。
この対策としては吸湿性を低くするために高濃度のリン
ガラス膜9のリン濃度を下けるか、リンガラス膜厚を薄
くして、リンの量を少なくすることが考えらnるが、そ
うすnば、平坦な絶縁膜が実現できなくなり、ゲート電
極多結晶シリコン配線層の上を交差して配線さnるA1
配線層の断線を防ぐことが困難となり、解決策とはなら
ず別の問題点を生じる。さらに、従来の高濃舵のリンガ
ラス族9と気相成長酸化シリコン膜13の2層の層間絶
縁膜を有する構造では、気相成長酸化シリコン族13の
厚さはコンタクトホール部での段差が大きくならないよ
うに比較的薄い。その為気相成長酸化シリコン膜13の
欠陥は、層間絶縁耐圧の低下全もたらし、ゲート電極多
結晶シリコン配線層と、その上を交差して配線さnるA
l配線層との短絡を引き起こし、信頼性に問題があった
。
ガラス膜9のリン濃度を下けるか、リンガラス膜厚を薄
くして、リンの量を少なくすることが考えらnるが、そ
うすnば、平坦な絶縁膜が実現できなくなり、ゲート電
極多結晶シリコン配線層の上を交差して配線さnるA1
配線層の断線を防ぐことが困難となり、解決策とはなら
ず別の問題点を生じる。さらに、従来の高濃舵のリンガ
ラス族9と気相成長酸化シリコン膜13の2層の層間絶
縁膜を有する構造では、気相成長酸化シリコン族13の
厚さはコンタクトホール部での段差が大きくならないよ
うに比較的薄い。その為気相成長酸化シリコン膜13の
欠陥は、層間絶縁耐圧の低下全もたらし、ゲート電極多
結晶シリコン配線層と、その上を交差して配線さnるA
l配線層との短絡を引き起こし、信頼性に問題があった
。
5−
そこで本発明は、歩留りが高(、+fjt湿性に侵n1
多層配線における断線および短絡の非常に少ない半導体
装置を提供することを目的とする。
多層配線における断線および短絡の非常に少ない半導体
装置を提供することを目的とする。
本発明の特徴は、半導体基板上に選択的に形成さ扛、こ
の基板表面と段差を有する第1の配線層を有し、前記第
1の配線層の(l(11面部に接して膜厚が、前記第1
の配線層の厚さより漸次減する方向に傾斜した第1の絶
縁膜を有し、前記第1の配線層の上聞の少なくとも一部
および前記第1の絶縁膜の上に、例えば気相成長法によ
り形成さ−i″した第2の絶縁膜を有し、前記第2の絶
縁膜の上に第2の配線層を有する半導体装置にある。そ
して第1の絶縁膜と第2の絶縁膜とはリンを宮む酸化シ
リコン膜かしなり、前記第1の絶縁1漠のリン一度は、
前記第2の絶縁膜のリン濃度よりも高い、ことが好丑し
い。
の基板表面と段差を有する第1の配線層を有し、前記第
1の配線層の(l(11面部に接して膜厚が、前記第1
の配線層の厚さより漸次減する方向に傾斜した第1の絶
縁膜を有し、前記第1の配線層の上聞の少なくとも一部
および前記第1の絶縁膜の上に、例えば気相成長法によ
り形成さ−i″した第2の絶縁膜を有し、前記第2の絶
縁膜の上に第2の配線層を有する半導体装置にある。そ
して第1の絶縁膜と第2の絶縁膜とはリンを宮む酸化シ
リコン膜かしなり、前記第1の絶縁1漠のリン一度は、
前記第2の絶縁膜のリン濃度よりも高い、ことが好丑し
い。
以下1図Fil]k用いて本発明の実施例の半導体装置
を製造工程に従って説明する。
を製造工程に従って説明する。
第2図Qすニー1.す、従来のNチャンネルSiグー)
M(JS半導体装置と同様にP壓単結晶シリコン6− 基体101の上に、約17zmのフィールド酸化膜10
2a1102b+約50OAのゲート酸化膜、を順次形
成した後、N型の不純物が添加さnた多結晶シリコンか
ら成るゲート′電極104及び多結晶シリコン配線層1
051ンースドレイン領域106t107+を形成する
。さらに熱酸化により酸化膜108a1108b110
8c+ 108d’(i=影形成る。
M(JS半導体装置と同様にP壓単結晶シリコン6− 基体101の上に、約17zmのフィールド酸化膜10
2a1102b+約50OAのゲート酸化膜、を順次形
成した後、N型の不純物が添加さnた多結晶シリコンか
ら成るゲート′電極104及び多結晶シリコン配線層1
051ンースドレイン領域106t107+を形成する
。さらに熱酸化により酸化膜108a1108b110
8c+ 108d’(i=影形成る。
第2図(均:次に、約1μmの例えば12モル饅のりン
誕度を有する高濃度のリンガラス膜109を形成し、熱
処理し、リンガラスに流動性を持たせて、次面をなだら
かにする。スチーム雰囲気中で熱処理した場合には、酸
化膜108a+ 108b+108c、108dの膜厚
はさらに増加する。高濃朋のリンガラス膜のリン濃度と
しては、流動性が容易に達成できる8〜15モル係の績
IWが、通常用いら1しる。
誕度を有する高濃度のリンガラス膜109を形成し、熱
処理し、リンガラスに流動性を持たせて、次面をなだら
かにする。スチーム雰囲気中で熱処理した場合には、酸
化膜108a+ 108b+108c、108dの膜厚
はさらに増加する。高濃朋のリンガラス膜のリン濃度と
しては、流動性が容易に達成できる8〜15モル係の績
IWが、通常用いら1しる。
WJz図((−’l :次に、全面に所定の厚さの高限
度のリンガラス膜を除去し表面をなだらかに保ったまま
ば化膜108a+108b+108C+108dの一部
を露出する。この時、高濃耽のリンガラス膜109の一
部は、局部的に残り、ゲート電極104の側面に109
b、109dが、上面に109cが残存し、1だ、多結
晶シリコン配線層105の側面に109f、109hが
、上面に109gが残存し。
度のリンガラス膜を除去し表面をなだらかに保ったまま
ば化膜108a+108b+108C+108dの一部
を露出する。この時、高濃耽のリンガラス膜109の一
部は、局部的に残り、ゲート電極104の側面に109
b、109dが、上面に109cが残存し、1だ、多結
晶シリコン配線層105の側面に109f、109hが
、上面に109gが残存し。
また、フィールド薩化膜102bの側面に109aが、
フィールドrソ化膜102aの91面に109fが残存
する。この全面に所定の厚さの高仏樋度のリンガラス膜
を除去する方法としては1反応性スパッタエツチングの
ような異方性のドライエツチングが1rlJ御性がよく
、もっばら用いらfLる。
フィールドrソ化膜102aの91面に109fが残存
する。この全面に所定の厚さの高仏樋度のリンガラス膜
を除去する方法としては1反応性スパッタエツチングの
ような異方性のドライエツチングが1rlJ御性がよく
、もっばら用いらfLる。
第2図(IJ) :次に公知の気相成長法により、約0
.8μmの酸化シリコン膜113全成長させる。局部的
に残存する篩饋朋のリンガラス膜109a+109bI
109c+ 109(1+ 109e+ 109f +
10911のために、表面は平坦に保−fcnる。ば化
シリコン族113は、欠陥が少なく緻督性に髪へ吸湿性
が少ない1〜7モル悌の一度のリンを営んだ1′′!χ
化シリコン膜が最適である。
.8μmの酸化シリコン膜113全成長させる。局部的
に残存する篩饋朋のリンガラス膜109a+109bI
109c+ 109(1+ 109e+ 109f +
10911のために、表面は平坦に保−fcnる。ば化
シリコン族113は、欠陥が少なく緻督性に髪へ吸湿性
が少ない1〜7モル悌の一度のリンを営んだ1′′!χ
化シリコン膜が最適である。
第2図(均:次に公知のフォトエツチング技術によりコ
ンタクトホール1.10,111,112全開孔する。
ンタクトホール1.10,111,112全開孔する。
第2図(1”l :次に約1μmのAlを蒸着し、選択
的にAl配線層114tl15’e形成し、Nチャンネ
ルSiゲートM(JS半導体装置を光成する。
的にAl配線層114tl15’e形成し、Nチャンネ
ルSiゲートM(JS半導体装置を光成する。
本発明によ扛ば、吸湿性の高い高濃度のリンガラス膜の
存在はごく局部的に限らしており、仮にコンタクトホー
ルから水が浸入しても、素子の特性を劣化させることは
非常に少ない。また、絶縁膜の平坦さは保−fc、7’
しており、Al配線層の断線はない。さらに、気相成長
酸化シリコン朕は、比較的厚くすることが可能で、その
為、層間P3縁耐圧の向上にを与し、ゲート電極、多結
晶シリコン配線層と、その上を交差して配線さnるAl
配線層との短+tlr防止できる。
存在はごく局部的に限らしており、仮にコンタクトホー
ルから水が浸入しても、素子の特性を劣化させることは
非常に少ない。また、絶縁膜の平坦さは保−fc、7’
しており、Al配線層の断線はない。さらに、気相成長
酸化シリコン朕は、比較的厚くすることが可能で、その
為、層間P3縁耐圧の向上にを与し、ゲート電極、多結
晶シリコン配線層と、その上を交差して配線さnるAl
配線層との短+tlr防止できる。
また本発明は、コンタクトホールは一度開孔すγしはよ
く、2度で開孔する場合に比較して、その開孔率は著し
り晶<、高歩留りの集積回路が実現できる。
く、2度で開孔する場合に比較して、その開孔率は著し
り晶<、高歩留りの集積回路が実現できる。
以上説明した如く、本発明の構造に従えば従来の半導体
装置に比らべ、信頼性および1歩留りを9− 大きく向上さ・けることができる。
装置に比らべ、信頼性および1歩留りを9− 大きく向上さ・けることができる。
なお本発明は、実施例のようにNチャンネルSiグー)
1vi (J S半導体装置に限定さfLることなく
、その他の多層配線を有する半導体装置に適用できるこ
とは言う丑でもない。
1vi (J S半導体装置に限定さfLることなく
、その他の多層配線を有する半導体装置に適用できるこ
とは言う丑でもない。
第1図^乃至第1図(I”lは従来の多層配線構造の半
導体装置の製造方法を工程順に示した断面図。 第21四乃至第2図(i8)は本発明の実施例の半導体
装置の製造方法を工程順に示した断面図である。 なお、図において、lν101・・・・・・シリコン基
板、2a+2b+102at1021)””=フィール
ド酸化膜、3,103・・・・・・ゲート酸化膜、4
+ 104・・・・・・ゲート電極、5+105・・曲
不純物が65加さ扛た多結晶シリコン配線層、617,
106,107・・・・・・ソース、ドレイン領域、8
a+8b+8c+8dν108a1108b1108C
Ilo8d・・団・熱酸化膜% 9+109+109a
+109b+109C+109dt109eT109f
+109h−−高濃度の10− リンヲ會んだ酸化シリコン膜blO1ν11−I・12
−I ・・印・第1のコンタクトホール、lOI[yl
1−11.12−II・旧・・第2のコンタクトホー
ル。 110+111ν112・・曲コンタクトホール、13
゜113・・・・・・気相成長法で形成さ扛た酸化シリ
コンj換、14+15+114+115・・曲アルミニ
ウム配線層、である。 11−
導体装置の製造方法を工程順に示した断面図。 第21四乃至第2図(i8)は本発明の実施例の半導体
装置の製造方法を工程順に示した断面図である。 なお、図において、lν101・・・・・・シリコン基
板、2a+2b+102at1021)””=フィール
ド酸化膜、3,103・・・・・・ゲート酸化膜、4
+ 104・・・・・・ゲート電極、5+105・・曲
不純物が65加さ扛た多結晶シリコン配線層、617,
106,107・・・・・・ソース、ドレイン領域、8
a+8b+8c+8dν108a1108b1108C
Ilo8d・・団・熱酸化膜% 9+109+109a
+109b+109C+109dt109eT109f
+109h−−高濃度の10− リンヲ會んだ酸化シリコン膜blO1ν11−I・12
−I ・・印・第1のコンタクトホール、lOI[yl
1−11.12−II・旧・・第2のコンタクトホー
ル。 110+111ν112・・曲コンタクトホール、13
゜113・・・・・・気相成長法で形成さ扛た酸化シリ
コンj換、14+15+114+115・・曲アルミニ
ウム配線層、である。 11−
Claims (2)
- (1) 半導体基板上に選択的に形成さγした第1の
配線層を有し、前記第1の配線ノーの側面部に接して膜
厚が、前記第1の配線層の厚さより斯次減する方向に傾
斜した第1の絶縁膜を有し、前記第1の配線層の上面の
少なくとも一部および前記第1の絶縁膜の上に第2の絶
縁膜を有し、前記第2の絶縁膜の上に第2の配線層を有
することfI:特徴とする半導体装置。 - (2)第1の絶縁膜と第2の絶縁膜とはリンを含む酸化
シリコン膜からなり、前記第1の絶縁膜のリン磯度は前
記第2の絶縁膜のリン#度よりも高いことを特徴とする
特許請求の範囲第(1)項記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56121142A JPS5821845A (ja) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56121142A JPS5821845A (ja) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5821845A true JPS5821845A (ja) | 1983-02-08 |
| JPS6244854B2 JPS6244854B2 (ja) | 1987-09-22 |
Family
ID=14803894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56121142A Granted JPS5821845A (ja) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5821845A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54142981A (en) * | 1978-04-27 | 1979-11-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of insulation gate type semiconductor device |
-
1981
- 1981-07-31 JP JP56121142A patent/JPS5821845A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54142981A (en) * | 1978-04-27 | 1979-11-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of insulation gate type semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6244854B2 (ja) | 1987-09-22 |
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