JPS63260050A - 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】 （技術分野） 本発明は層間絶縁膜の表面を平坦化する工程を含んだ半
導体装置の製造方法に関するものである。

（従来技術） ＭＯＳトランジスタなどの素子や配線などの上に層間絶
縁膜を気相成長法（ＣＶＤ法）によって形成すると、下
層の素子や配線の凹凸を反映して層間絶縁膜の表面に凹
凸が現われる。層間絶縁膜の上には更に金属配線が形成
されるが、層間絶縁膜の表面の凹凸が大きい場合にはそ
の上に形成される配線にくびれが発生したり断線が発生
したりして信頼性が低下する。

そこで、層間絶縁膜の表面を平坦化するために種々の方
法が試みられている。

平坦化方法の一例は、熱処理によって層間絶縁膜をリフ
ローさせることである。しかしながら、半導体装置の微
細化に伴なって低温処理が行なわれるようになるとりフ
ローが充分に起らず、平坦化が不充分となって信頼性が
向上しない。

（目的） 本発明は半導体装置の信頼性を高めるために層間絶縁膜
の表面を平坦化する１つの方法を提供することを目的と
するものである。

（構成） 本発明ではいったん形成した層間絶縁膜をエッチバック
する。その際、層間絶縁膜にはエツチング速度を増大さ
せるイオンをイオン注入しておき、注入されたイオンの
ドープ量の差によるエツチング速度差を利用して層間絶
縁膜の表面を平坦化する。

層間絶縁膜としてはＳｉＯ：：膜の他に、リンがドープ
された５ｉＯ＝膜であるＰ　Ｓ　Ｇ　（Ｐｈｏｓｐｈ。

−５ｉｌｉｃａｔｅ　Ｇｌａｓｓ）膜、ボロンがドープ
されたＳｉｎ：膜であるＢ　Ｓ　Ｇ　（Ｂｏｒｏ−Ｓｉ
ｌｉｃａｔ、ｅ　Ｇｌａｓｓ）膜や、Ｓｉ３Ｎ４膜など
が使用される。これらの層間絶縁膜はＣＶＤ法によって
形成される。

一方、ＰＳＧ膜やＢＳＧ膜においてはリンやボロンのド
ープ量が多くなるに従ってエツチング液のエツチング速
度が大きくなることが知られている（特開昭５８−１３
１号公報参照）。

ＰＳＧ膜やＢＳＧ膜はリンやボロンをイオン注入法によ
って５ｉＣ）２膜に注入したものであってもよく、又は
ＣＶＤ法によってＰＳＧ膜やＢＳＧ膜として成長させら
れたものであってもよい。

以下、実施例について具体的に説明する。

第１図に示されるようにシリコン基板２にソースとドレ
インを不純物拡散によって形成したＭＯＳトランジスタ
上に層間絶縁膜４を形成する。ここで、６はゲート酸化
膜、８はゲート電極、１０は素子分離用にＬＯＣＯ８法
により形成されたフィールド酸化膜である。゛ 層間絶縁膜４は不純物を含ま−ないか、低濃度の不純物
を含む５ｉＯｚ［である。不純物としては例えばリンを
用い、その濃度は０〜５重量％である。通常、層間絶縁
膜として使用されるＰＳＧ膜のリン濃度は５〜１０重量
％である。

図ではゲート電極８とフィールド酸化膜１０がシリコン
基板２の表面で***しているので、層間絶縁膜４の表面
はゲート電極８とフィールド酸化膜１０の間の部分で凹
んで表面に凹凸が発生している。

次に、全面にリンをイオン注入する。このイオン注入に
よって、層間絶縁膜４の平坦な部分ではリンが高濃度に
注入され、凹部の傾斜した面ではリンが低濃度にしか注
入されない。このときのリンの注入量は１通常のＰＳＧ
膜の濃度である５〜ｌＯ重量％となる程度である。

次に、注入されたリンを活性化させ、層間絶縁膜４の表
面をリフローによっていくらか平坦化させるために熱処
理を加える。

次に、第２図に示されるように層間絶縁膜４をエツチン
グ液によって厚さが１／ｌＯ〜１／２程度になるまでエ
ツチング行なう、エツチング液としてはフッ酸（ＨＦ）
溶液を用いる０図で、記号４ａで示されるのはエツチン
グにより残った層間絶縁膜、記号４ｂで示されるのはエ
ツチングされた層間絶縁膜である。

このエツチングの工程では、リンが高濃度に注入された
平坦部が大きくエツチングされ、傾斜部では少なくエツ
チングされるので、層間絶縁膜４がゲート電極８やフィ
ールド酸化膜１０のサイドウオール状に残り、表面の凹
凸が緩やかなものとなる。

その後、第３図に示されるように残った層間絶縁膜４ａ
上に所定のリン濃度のＰＳＧ膜１膜製２ＶＤ法によって
必要な膜厚になるまで形成する。

これにより表面の凹凸が緩和されて平坦化された層間絶
縁膜が形成される。

その後は通常の工程に従ってコンタクトホールを形成し
、全屈配線を形成していく。

実施例では層間絶縁膜にリンを注入したが、ボロンを用
いることもできる。

（効果） 本発明では層間絶縁膜にイオン注入を施して層間絶縁膜
の平坦面と傾斜面とでドープ量に差をつけ、ウェットエ
ツチングによってドープ量の濃度差によるエツチング速
度差を利用して表面を平坦化し、その後さらに層間絶縁
膜を形成して平坦化された層間絶縁膜を得るようにした
ので１層間絶縁膜上に形成される全屈配線の断線や短絡
を防止することができ、信頼性が向上する。そして多層
金属配線を形成するのが容易になる。

従来のように高温処理によって層間絶縁膜をリフローさ
せて平坦化するだけの方法に比べると、リフローの工程
が不充分であってもよいのでリフローを低温層すること
ができ、半導体装置を微細化する上で好都合となる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、及び第３図は一実施例を工程順に示す
断面図である。 ２・・・・・・シリコン基板、 ４．１２・・・・・・層間絶縁膜 ４ａ・・・・・・残った層間絶縁膜、 ４ｂ・・・・・・エツチング除去された層間絶縁膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）気相成長法により層間絶縁膜を形成する工程、前
   記層間絶縁膜に対するエッチング速度を増大させるイオ
   ンを前記層間絶縁膜にイオン注入する工程、前記層間絶
   縁膜を所定の厚さだけエッチングする工程、及び気相成
   長法により層間絶縁膜を所定の膜厚まで形成する工程を
   備え、表面が平坦化された層間絶縁膜をもつ半導体装置
   を製造する方法。