JPS621246A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

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〕 本発明は半導体装置に関し、特に層間絶縁膜の耐圧を向
上し、かつその上側配線層の断線防止を図った半導体装
置およびその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の高集積化に伴って、半導体基板に形成する
導電膜や配線膜も多層化される傾向にあり、上層におけ
る段差が急峻になって特に上層の配線層において段切れ
が原因とされる断線を生ずる恐れがある。例えば、第２
図（ａ）は従来の多層配線を有する半導体装置を示して
おり、シリコン基板２１の上に熱酸化膜２２、第１層目
ポリシリコン層２３、第２層目ポリシリコン層２４を形
成した上に、リンとボロンの重置モル濃度が各々８モル
パーセントの混合珪酸ガラス（ＢＰＳＧ）膜２５を約１
ｍｍの厚さに形成している。そして、この上にそのまま
アルミニウム（／ｌ）配線２６を被着形成すると、前記
珪酸ガラス膜２５の段差部において、図示鎖線のように
Ａ１配線２６に段切れが生じて断線を生じることになる
。

このため、同図（ｂ）のように、前記珪酸ガラス膜２５
を形成した後に、８５０℃のスチーム雰囲気中で３０分
の熱処理を行って珪酸ガラス膜２５を若干溶融し、急峻
な段差部をゆるやかにした上でＡＪ配線２８を形成する
構造が採られている。このとき、ＡＩｌ配線２８の下地
として、約２０００人のポリシリコン膜２７を形成して
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の構造では、珪酸ガラス膜２５を熱処理し
て溶融させ、段差部をゆるやかにしているが、このとき
同図（ｂ）の矢印Ａで示す段差の肩部では、珪酸ガラス
の溶融が高温であるためにその流動が著しく、この部分
における珪酸ガラス膜２５の膜厚が低減されて下側配線
２３．２４と上側配線２７．２８との間の絶縁耐圧が低
下され易く、半導体装置の信親性の低下を招くという問
題が生じている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の半導体装置は、段差部での断線を防止するとと
もに絶縁膜の耐圧向上を図るために、半導体基板上の絶
縁膜として、気相成長法で形成したシリコン酸化膜又は
リンを含む珪酸ガラスからなる第１の絶縁膜と、この上
に設けたリンとボロンを含む混合珪酸ガラスからなる第
２の絶縁膜とを積層した構成としている。

また、本発明の製造方法は、第１の絶縁膜を形成した上
でこれを熱処理して段差の緩和を図る工程と、その後に
第２の絶縁膜を形成してこれを熱処理して段差の緩和を
図る工程とを備えてなるものである。

〔実施桝〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例をその製造工
程順に示すものである。

先ず、同図（ａ）のようにシリコン基板１１の表面に熱
酸化膜１２を形成し、その上に第１層目のポリシリコン
層１３更に第２層目のポリシリコン層１４を形成する。

また、この上にＰＨ３（）ｔスフ、ｒ７）　、ＳｉＨ，
（シラ７）　、ｏｘ　　（酸素）の混合ガスを用いて、
リンの重量モル濃度が６モルパーセントのＰＳＧ　（リ
ンガラス）膜１５を０．３μｍ成長させる。そして、こ
のＰＳＧＩ１１５を８００〜１１００℃の温度で熱処理
し、ＰＳＧを溶融させて若干の流動を生じさせることに
より、急峻な段差部をゆるやかなものにし、第１層目の
絶縁膜を形成する。

次いで、同図（ｂ）のように、Ｐ　Ｈ２、Ｂｉ　Ｈｈ（
ジボラン）、ＳｉＨ４，０□の混合ガスにより、リンと
ボロンの重量モル濃度が夫々５モルパーセントのＰＳＧ
とＢＳＧ　（ボロンガラス）の混合珪酸ガラス膜１７を
０．５μｍ成長させ、この混合珪酸ガラス膜１７を７０
０〜１０００℃で熱処理して溶融させ、流動させること
により段差部をゆるやかなものとし、第２層目の絶縁膜
を形成する。

その後、同図（Ｃ）のようにコンタクトホールを形成す
るために、全面にフォトレジスト１８を塗布してこれを
パターン形成し、これをマスクにしてフン化水素酸系の
エツチング液により、前記第２層目の絶縁膜である混合
珪酸ガラス膜１７と、第１層目の絶縁膜であるＰＳＧ膜
１５の上側一部とを夫々エツチングする。続いて、今度
はりアクティブイオンエツチング（ＲＩ　Ｅ）法により
ＰＳＧ膜１５の残りと熱酸化膜１２とをエツチングし、
コンタクトホール２０を開設する。

しかる後、同図（ｄ）のように、前記フォトレジスト１
８を除去し、厚さ２０００人のポリシリコン膜１９を成
長させ、９２０℃で３０分のリン拡散を行ってポリシリ
コン膜１９をＮ型にドーピングする。

これと同時にシリコン基板１１の主面一部にもこのポリ
シリコン膜１９を通してリンを拡散導入し、高濃度のＮ
型層１１０を形成し、素子領域１１１との接続を改善す
る。そして、前記ポリシリコン膜１９上にＡｌ膜２１を
形成し、このＡβ膜２１とポリシリコン膜１９を同時に
パターン形成して２層構造の配線電極を完成する。

したがって、このような構造では、第１層目の絶縁膜を
リンを低濃度に含んだＰＳＧＩＩＩ！１５で構成してい
るので、熱処理でこれを溶融して流動させることができ
、下地配線の肩部における段差をゆるやかなものにし、
かつその厚さの低下を抑制できる。更に、この第１層目
の絶縁膜上に第２層目の絶縁膜としての低濃度のリンお
よびボロンを含んだ混合珪酸ガラス膜１７を形成して、
低温の熱処理で溶融してこれを流動させているので、段
差の緩和を図って表面全体の平坦化を進めることができ
るとともに、第１層目の絶縁膜で厚さが幾分低下された
下地配線肩部に相当する部分を覆ってその厚さをカバー
することができる。これにより、これら絶縁膜上に形成
する上側配線としてのポリシリコン膜１９とＡｌ膜２１
の段差による段切れを防止でき、かつ下地配線との間の
絶縁耐圧を向上して配線の信鯨性を向上できる。

ここで、第１層目の絶縁膜は気相成長法で形成した酸化
シリコンでもよく、またＰＳＧ膜の場合にはリンの重量
モル濃度を２〜６の範囲で任意に設定できる。また、第
２層目の絶縁膜におけるリンの重量モル濃度は４〜８モ
ルパーセント、ボロンの重量モル濃度は２〜１２モルパ
ーセントの夫々の範囲で任意に設定できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、半導体基板上の絶縁膜と
して、気相成長法で形成したシリコン酸化膜又はリンを
低濃度に含む珪酸ガラスからなる第１層目の絶縁膜と、
この上に設けた低濃度のリンとボロンを含む混合珪酸ガ
ラスからなる第２層目の絶縁膜とを積層した構成として
いるので、熱処理によりこれら各絶縁膜を溶融して段差
を緩和しかつこの部分での絶縁膜厚さの低減抑制を図る
ことができ、これにより上層配線の断線を防止しかつ絶
縁耐圧の向上を達成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の半導体装置をその製造
工程順に示す断面図、第２図（ａ）、（ｂ）は従来の製
造工程を説明する断面図である。 １１．２１・・・シリコン基板、１２．２２・・・熱酸
化膜、１３．２３・・・第１層目のポリシリコン膜、１
４．２４・・・第２層目のポリシリコン膜、１５・・・
第１層目の絶縁膜（ＰＳＧ膜）、１７・・・第２層目の
絶縁ＩＩＩ（混合珪酸ガラス）、１８・・・フォトレジ
スト、１９・・・ポリシリコン膜、２ｏ・・・コンタク
トホール、２１・・・、ｌ配線層、２５・・・ＢＰＳＧ
膜、１１０・・・Ｎ型層、１１１・・・素子領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板の下地配線と上側配線との間に形成する
   層間絶縁膜を、気相成長法で形成したシリコン酸化膜又
   はリンを２〜６重量モル濃度パーセント含む珪酸ガラス
   からなる第１層目の絶縁膜と、リンを４〜８重量モル濃
   度パーセント含むとともにボロンを２〜１２重量モル濃
   度パーセント含む混合珪酸ガラスからなる第２層目の絶
   縁膜とを上下に積層したことを特徴とする半導体装置。 ２、半導体基板上に形成した下地配線上に気相成長法で
   形成したシリコン酸化膜又はリンを２〜６重量モル濃度
   パーセント含む珪酸ガラスからなる第１層目の絶縁膜を
   形成し、これを８００〜１０００℃で熱処理する工程と
   、その上にリンを４〜８重量モル濃度パーセント、ボロ
   ンを２〜１２重量モル濃度パーセント夫々含む混合珪酸
   ガラスからなる第２層目の絶縁膜を形成し、これを７０
   ０〜１０００℃で熱処理する工程と、その上に上側配線
   を形成する工程とを備えることを特徴とする半導体装置
   の製造方法。