JPS6059738B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、半導体集積回
路の高密度集積化を促進するために、半導体基板表面の
平滑化を図ると同時に、耐湿性を向上させた半導体装置
の製造方法を提供するものである。

半導体集積回路を設計するに際し、高密度集積化を達成
するために、半導体基板表面をできる限り平滑にし、写
真蝕刻法の露光に際し、段部からの元旦反射を少なくし
、設計通りにパターンニングがなされることが必要であ
る。

特に、金属配線層を形成する前の半導体基板表面の平滑
化は高密度集積化を促進するために、欠くことのできな
い条件のひとつである。

従来の製造方法の一例を製造工程順に述べる。従来、前
記金属配線層を形成する前に、半導体基板表面の段部を
平滑にするためには、例えば第１図に示される様な製造
方法がとられている。

すなわち、第１図ａの如く、シリコン半導体基板１に、
ソース拡散層２およびドレイン拡散層３が、ゲート酸化
膜４および該ゲート酸化膜４上の多結晶シリコンゲート
電極５をはさむように設けられ、更にフイールドニ酸化
硅素膜６上には、多結晶シリコン配線層７が設けられ、
二酸化硅素膜８によつて覆われている。すなわち、多結
晶シリコンゲート電極５、多結晶シリコン配線層７を含
むシリコン半導体基板１の全表面は、二酸化硅素膜によ
り被覆されている。そして、上記の構造に於・て、多結
晶シリコン配線層７、多結晶シリコンゲート電極５の膜
厚は通常約６０００への厚さを有し、該多結晶シリコン
膜上の二酸化硅素膜８を含めると、約８０００Ａの段差
を有している。次に、第１図をの如く、前記段差を平滑
化する門ために厚さ約１μｍのリンガラス（ＰＳＧ）層
９を気相成長法により被覆せしめ、９５０℃窒素雰囲気
でアニールすることにより、該リンガラス層９は流動化
し、該シリコン半導体基板表面は平滑化される。

該リンガラス層９はシラン（ＳｉＨ４）、ホスフィン（
Ｐ均）、酸素（０２）のガス雰囲気中、４００℃で形成
され、Ｐ２Ｏ５のモル比は１０％前後である。次に、第
１図ｃの如く、前記ソースおよびドレインの拡散層２，
３上並びに多結晶シリコン配線層７上にコンタクトホー
ル１０を形成する。

（ただし、同図ではドレイン拡散層のコンタクトホール
の図示を省略してある。）以上の工程では、高濃度なリ
ンを含むリンガラス層９が露出しているため、吸湿性が
強く、プラスチックのような非気密性の封止を行なつた
とき、耐湿性に関し大きな欠点を有することは明らかで
ある。前記耐湿性に関する欠点を補なうため、第１図ｄ
の如く、該コンタクトホール１０が形成された後、該シ
リコン半導体基板１表面に気相成長法により、二酸化硅
素膜１７を形成し、更に二度目のコンタクトホール１『
を形成する方法等もとられているが、耐湿性に関しては
効果が少なく、また、二度目のコンタクトホールを形成
する際の写真蝕刻法の目合せすれによる上下配線層間の
短絡等の余分な欠点を持つことになる。

コンタクトホール１『が形成された後にアルミ配線層１
６が形成される。なお、該リンガラス層９を形成し、コ
ンタクトホール１０が形成された後に、前記二酸化硅素
膜１７を被覆することなく、アルミ配線層１６を形成す
ることも、もちろん可能であるが、プラスチック封入を
した時に耐湿性が悪く、品質上問題と！なる。

従来の方法によれば、リンガラス層を形成することによ
りシリコン半導体基板表面が平滑化される一方、次の欠
点を持ちあわせる。

すなわち、（１）高濃度のリン含むリンガラス層は吸湿
性に富３み、耐湿性が著しく悪い。（２）前記リンガラ
ス層上に異種絶縁膜を被覆させ、耐湿性効果をあける方
法がとられても、二度のコンタクトホールを形成しなけ
ればならず、目合せずれ、ピンホールの増加等の余分な
４弊害が出る。本発明は、リンカラス層を利用し、半導
体基板表面を平滑化すると共に、上記欠点を除去した半
導体装置の製造方法を提供するものてある。

以下、実施例に基づき本発明の詳細な説明する。第２図
は本発明の一実施例を示す断面図である。

第２図ａの如く、シリコン半導体基板１にソース拡散層
２およびドレイン拡散層３が、ゲート絶縁膜４および該
ゲート絶縁膜４上の多結晶シリコンゲート電極５をはさ
むように設けられ、該多結晶シリコンゲート電極５、ソ
ース拡散層２、ドレイン拡散層３を含む該シリコン半導
体基板１上川こはフイールドニ酸化硅素膜６が形成され
、該フイールドニ酸化硅素膜６上には、多結晶シリコン
配線層７が形成され、該多結晶シリコン配線層７は、二
酸化硅素膜８で被われている。そして、該二酸化硅素膜
８を含む、多結晶シリコン配線層７・とフイールドニ酸
化硅素膜６との段差は通常約８０００Ａ程度であり、更
に該多結晶シリコンゲート電極５についても同様である
。前記段差を平滑化するためにリンガラス （ＰＳＧ）層９を全表面に約１μｍの膜厚で形成し、９
５０℃前後の窒素雰囲気中でアニールすると、該リンガ
ラス層は流動化され前記段部の平滑化がなされる。

続いて、第２図ｂの如く、コンタクトホール１０を該多
結晶シリコン配線層７上およびソース拡散層２上の所定
の位置に形成する。

以上の製造工程は従来の製造方法と同様である。

次に、第２図ｃの如く、全表面に多結晶シリコン層１１
を約１２００Ａ前後形成した後、該多結晶シリコン層１
１を９００℃のウェット酸素中で酸化し、約２００Ａの
二酸化硅素膜１２を形成する。

続いて、該二酸化硅素膜１２上に厚さ５００Ａの窒化硅
素膜１３を形成する。次いで、該コンタクトホール１０
上にフォトレジスト膜１４を設置し、これをマスクとし
て、プラズマエッチング法により、該窒化硅素膜１３を
除去する。

但し該窒化硅素膜１３の下の該二酸化硅素膜１２は、プ
ラズマエッチングレート差により残される。次に、第２
図ｄの如く、該フォトレジスト膜１４を除去し、９００
℃のウェット酸素雰囲気中で該多結晶シリコン層１１を
すべて（表面だけでなく下まで）二酸化硅素膜１５に変
換する。但し、該フォトレジスト１４下の該窒化硅素膜
１３の存在により、該窒化硅素膜１３下の該多結晶シリ
コン層は、二酸化硅素膜に変換されることはない。続い
て、プラズマエッチング法により、残つている該窒化硅
素膜１３を除去し、更に薄い二酸化硅素膜１２を希釈弗
酸により除去することにより該コンタクトホール１０の
部分の該多結晶シリコン層１１の表面が露出される。

続いて、アルミ金属配線層１６を形成する。

本発明によれば次の利点が明らかである。すなわち、（
１） リンガラス層上に多結晶シリコン層が形成され、
更に該多結晶シリコン層が熱酸化による二酸化硅素膜に
変換されるため、従来の気相成長法による二酸化硅素膜
に比較し、著しく耐湿性効果に優れている。

（２） リンガラス層にコンタクトホールを形成した後
、多結晶シリコン層を形成し、かつ、コンタクトホール
には該多結晶シリコン層を残すと共に、コンタクトホー
ル以外をすべて二酸化硅素膜に変換する製造方法のため
、従来二度のコンタクトホール形成が必要とされ、その
際ピンホールの影響があつたが、本発明によれば、二度
目のコンタクトホール形成が不要であるので、ピンホー
ルの発生を減少させることができる。

（３）コンタクトホールに多結晶シリコン層が存在する
ため、アルミ配線層のアロイ進行によるシリコン半導体
基板との短絡現象が少ない。（４）コンタクトホールが
形成され、多結晶シリコン層、二酸化硅素膜、更に窒化
硅素膜が形成された後、該コンタクトホール上の位置に
フォトレジスト膜を残す本発明の製造方法によれば、コ
ンタクトホールより大き目の寸法でフォトレジストを残
すことができ、従来の方法よりも目合せマージンの余裕
がある。

本発明によれば、前記の各利点が容易に達成でき、高密
度集積化が得られると共に、高耐湿性の半導体装置を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の製造方法の一例を示す断面図、第２図は
本発明による製造方法の一実施例を示す断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体基板を被覆する段差を有する第１の絶縁層上
   に第１の配線層を形成する工程と、該第１の配線層を第
   ２の絶縁層で被覆した後、リンガラス層を形成し、加熱
   して該リンガラス層をなだらかにする工程と、該基板上
   および該第１の配線層上の所定の位置にコンタクトホー
   ルを形成する工程と、全面に多結晶シリコン層を形成す
   る工程と、該多結晶シリコン層の表面部分のみを薄く熱
   酸化し、第１の二酸化硅素膜に変換する工程と、該コン
   タクトホール上の該第１の二酸化硅素膜上に窒化硅素膜
   を選択的に形成する工程と、該窒化硅素膜の下の部分を
   除く該多結晶シリコン層をすべて第２の二酸化硅素膜に
   変換する工程と、該窒化硅素膜およびその下の該第１の
   二酸化硅素膜を除去して該多結晶シリコン層を露出する
   工程と、該第２の二酸化硅素膜上および該多結晶シリコ
   ン層上に導電性の配線を形成する工程を含むことを特徴
   とする半導体装置の製造方法。