JPS62235752A - 半導体装置の製造方法 - 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、特にボロンリンケイ酸ガラス（以
下ＢＰＳＧと略す）膜を有する半導体装置の製造方法に
関する。

２ページ 従来の技術 リンケイ酸ガラス（以下、ＰＳＧと略す）の溶融（リフ
ロー）による平坦化は、従来より行われているが、ＰＳ
Ｇのりフロ一温度が１０００″Ｃ以上と高いために、こ
の処理工程で例えばＭＯ３型素子のソース、ドレイン拡
散層の不純物の拡散深さが深くなシ、素子のチャネル長
が２μｍ以下の超ＬＳＩ等で必要となる短チャネル長の
精密制御などを実現するのは困難である。

一方、ＰＳＧのリン濃度を増すことでＰＳＧのりフロ一
温度を下げることもできるが、リン濃度を増すことは半
導体装置の信頼性の低下をまねく等の不都合がある。こ
の様な問題を解決できる方法として、近年ＰＳＧに代わ
り１０００″Ｃ以下の低温でも溶融（フロー）するＢＰ
ＳＧが注目されている。

従来のＢＰＳＧのフローを採用したｎチャネルＭＯ８型
半導体装置の製造工程を第２図（ａ）〜第２図（Ｑ）を
参照して説明する。まず、第２図（−）に示すようにシ
リコン基板１の上に選択酸化（ＬＯＣＯ８）３　ページ 膜２．ゲート酸化膜３．多結晶シリコンゲート層４、拡
散層５を形成し、さらに基板表面全域に窒化シリコン膜
６を堆積する。

次に第２図（ｂ）に示すように例えばボロン濃度３重量
％、リン濃度４重量％のＢＰＳＧ膜７を堆積し、ＢＰＳ
Ｇ膜を焼きしめるため酸素ガス中、９００″Ｃで６０分
間の熱処理（フロー）を施す。引き続き第２図（Ｃ）に
示すようにＢＰ′ＳＧ膜７と窒化シリコン膜６にコンタ
クト孔を開孔する。次に、第２図（ｄ）に示すように７
オスフイン（ＰＨ３）を含む酸素ガス中で、９６０°Ｃ
で１ｏ分間の熱処理を施す。この熱処理によりＢＰＳＧ
膜７は再び溶融（リフロー）され平坦化できると同時に
、重金属やＮａ等がリンゲッタされるため半導体素子特
性の信頼性が向上する。

この後第２図（、）に示すように、リフロ一工程でシリ
コン露出面に形成された酸化膜を除去し、最後にアルミ
ニウム配線８を形成することによりｎチャネルＭＯ３型
トランジスタが完成する。

この方法によればコンタクト孔内のシリコン基板にリン
が深く熱拡散されるため、アルミニウム電極とシリコン
基板の合金化によって生じたスパイクに起因するコンタ
クト部でのリーク電流を抑制される。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、この場合はＢＰＳＧ膜に開孔した微細な
コンタクト孔がリフロ一工程の熱処理の際にＢＰＳＧの
溶融によって消滅することがしばしばある。

ＢＰＳＧ膜のボロン濃度やリン濃度を低くし、リフロー
の程度を抑えることでコンタクト孔の消滅を防止できる
が、フロ一工程においてＢＰＳＧ膜を充分に平坦化する
ことができない。一方、ＢＰＳＧ膜のりフローを抑える
ためにリフロ一工程の熱処理温度を下げることや熱処理
時間を短くした場合、重金属等のリンゲッタ効果が小さ
くなシ、半導体素子の特性が劣化するという問題が生じ
る。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため本発明は半導体基板５ページ 上に形成された所望の半導体装置要素部の表面上に絶縁
膜を堆積する工程と、上記絶縁膜上にボロンリンケイ酸
ガラス膜を堆積する工程と、上記ボロンリンケイ酸ガラ
ス膜を熱処理して平坦化する工程と、上記ボロンリンケ
イ酸ガラスおよび上記窒化シリコン膜にコンタクト孔を
開孔した後に真空中で熱処理を施すか、あるいは真空中
で熱処理の後に上記コンタクト孔を開孔するか、いずれ
かを行う工程と、上記半導体基板の不純物を含むガス雰
囲気中で熱処理する工程とを有することを特徴とする半
導体装置の製造方法を提供する。

作　　用 上記手段によればフロ一工程においてＢＰＳＧ膜を充分
に平坦化するため、ＢＰＳＧ膜のＢやＰ濃度を高めて堆
積してもＢＰＳＧ膜のフロー後に真空中で熱処理を行う
ため、熱処理中にＢやＰ（特にＢ）の外方拡散が進行し
、真空熱処理工程の終了後はＢＰＳＣｉｔ膜中のＢやＰ
（特にＢ）濃度が低減する。このため、リフロ一工程に
おいて熱処理条件を変更せずとも、ＢＰＳＧ膜の溶融が
抑６ペーノ 制されＢＰＳＧ膜に開孔した微細なコンタクト孔が消滅
することなく、コンタクト孔の上端部に適当なりフロー
形状が得られる。

実施例 以下、本発明にかかるＭＯ８型半導体集積回路の製造方
法の一実施例について述べる。なお、半導体装置の要素
部として簡明化のために一個のＭＯ３型トランジスタ部
を拡大して示した第１図（ａ）〜第１図（Ｑ）を参照し
説明する。

まず、第１図（ａ）に示すようにシリコン基板１の上に
形成したＬＯＣＯ８膜２．ゲート酸化膜３゜多結晶シリ
コンゲート層４を有し、さらに基板１内に拡散層５を形
成した試料に、基板表面全域に例えば膜厚１００ｏへの
窒化シリコン膜６を堆積する。次に第１図（ｂ）に示す
ように、ボロン濃度４重量％、リン濃度４重置部と従来
例よシボロン濃度を高くした、膜厚８０００人のＢＰＳ
Ｇ膜７を上記窒化シリコン膜６上に堆積する。

これに続いて、第１図（Ｃ）に示すようにＢＰＳＧ膜７
の焼きしめと溶融（フロー）を目的とした熱７ページ 処理を酸素中で９００°Ｃ２６０分間施す。この後、真
空中にて９００″Ｃ，１０分間の熱処理を施す。

次に、第１図（ｄ）に示すようにホトレジストをマスク
にしてエツチングを行いＢＰＳＧ膜７と窒化シリコン膜
６とゲート酸化膜３にコンタクト孔９を開孔する。次に
、第１図（、）に示すようにＢＰＳ（：２膜７の第２回
目の溶融（リフロー）とコンタクト拡散層の形成のため
、フォスフイン（ＰＨ３）を含む雰囲気中で、９５０°
Ｃで１０分間熱処理する。

この熱処理過程でシリコン露出面に酸化膜が形成される
ので、酸化膜を除去した後、アルミニウム配線８を形成
する。以上でｎチャネルＭＯ８型トランジスタが完成す
る。

以上の実施例では、フロ一工程で充分にＢＰＳＧ膜を平
坦化するため、ボロンやリン濃度を増加しても、リフロ
一工程前に真空中で熱処理を行うとボロンやリンの外方
拡散が進み、ＢＰＳＧ膜のボロン、リン濃度が低減する
。その結果、リフロ一工程でのＢＰＳＧの溶融は適度に
抑制されるため微細なコンタクト孔は消滅しない。ＢＰ
ＳＧ膜の平坦化、コンタクト孔の微細化、コンタクト拡
散層の形成という矛盾した条件を本発明で解決できる。

真空熱処理はコンタクト孔の開孔後に施しても同じ効果
が得られる。

又、フロ一工程と真空熱処理を連続して処理すれば従来
技術と同じ工程数で行うことも可能である。実施例の真
空熱処理は電気炉を用いたが、ランプアニールを用いて
１０００″Ｃ，１０秒間程度でも同じ効果が得られる。

本発明はＭＯ８型集積回路の製造を例示して説明したが
、本発明はＢＰＳＣｆ膜のりフローが必要な半導体装置
全般に応用できるものである。

発明の効果 本発明によれば、ＢＰＳＧ膜を用いて基板表面を充分に
平坦にし、微細なコンタクト孔も消滅させることなく、
コンタクト拡散層を形成できる。

以上のように本発明は従来のＢＰＳＧ膜の溶融熱処理で
発生した不都合を除くことができ、高集積半導体装置の
製造に大きく寄与する。

９ページ 第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実施例を説明するた
めの工程断面図、第２図（ａ）〜（ｅ）は従来技術を説
明するだめの工程断面図である。

１・・・・・シリコン基板、２・・・・・・ＬＯＣＯ８
酸化膜、３・・・・・・ゲート酸化膜、４・・・・・・
多結晶シリコンゲート層、６・・・・・・拡散層、６・
・・・・・窒化シリコン膜、７・・・・・・ＢＰＳＧ膜
、８・・・・・・アルミニウム配線、９・・・・・・開
孔。

代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ィー
−−シリコン基板 ２−ｔｏｃｏｓ獣４ｃＲＬ ３−−−デ°−ト　　Ｉ ４−一一々＃昂シリコングーレ督 第１図　　　　　Ｓ−Ｎ朗 ６−゛賢４６シリコンＡ菓 １−ＢＰＳＱ月（ 第１図 １−一−シソゴン」に不良 ２−−−ＬＯＣθｓｇｆｃＲ１ ３−−−ゲート　・ ４−一°沙ｊ！ｈシリコンゲ°−４ ９−４３ｔ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板上に形成された所望の半導体装置の要素部の
   表面上に絶縁膜を堆積する工程と、上記絶縁膜上にボロ
   ンリンケイ酸ガラス膜を堆積する工程と、上記ボロンリ
   ンケイ酸ガラス膜を熱処理して平坦化する工程と、上記
   ボロンリンケイ酸ガラスおよび上記絶縁膜にコンタクト
   孔を開孔した後に真空中で熱処理を施すか、あるいは真
   空中で熱処理の後に上記コンタクト孔を開孔するか、い
   ずれかを行う工程と、上記半導体基板の不純物を含むガ
   ス雰囲気中で熱処理する工程とを有することを特徴とす
   る半導体装置の製造方法。