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JP2840618B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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JP2840618B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2840618B2
JP2840618B2 JP27145489A JP27145489A JP2840618B2 JP 2840618 B2 JP2840618 B2 JP 2840618B2 JP 27145489 A JP27145489 A JP 27145489A JP 27145489 A JP27145489 A JP 27145489A JP 2840618 B2 JP2840618 B2 JP 2840618B2
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film
polycrystalline silicon
heat treatment
silicon film
oxide film
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秀利 若松
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は半導体装置の製造方法に係り、特に下層の
電極や配線と上層の配線間に形成される層間絶縁膜の形
成方法に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of forming an interlayer insulating film formed between a lower electrode or a wiring and an upper wiring. .

(従来の技術) 従来、層間絶縁膜としては、PSG膜(リンガラス膜)
が使用されているが、層間絶縁膜表面を平滑化するため
の熱処理温度を低くできること、および耐湿性が良好な
ことから、最近は、PSG膜に代ってBPSG膜(ボロン・リ
ンガラス膜)が層間絶縁膜として汎用されている。
(Prior art) Conventionally, a PSG film (phosphorus glass film) has been used as an interlayer insulating film.
However, recently, BPSG film (boron-phosphorus glass film) has been used instead of PSG film because heat treatment temperature for smoothing the surface of interlayer insulating film can be lowered and moisture resistance is good. Are widely used as interlayer insulating films.

第3図は、層間絶縁膜としてBPSG膜を用いた従来の半
導体装置の製造方法を示す工程断面図である。しかも、
この方法では、コンタクト部の形成法として多結晶シリ
コン埋込み法を用いている。
FIG. 3 is a process sectional view showing a method for manufacturing a conventional semiconductor device using a BPSG film as an interlayer insulating film. Moreover,
In this method, a polycrystalline silicon embedding method is used as a method for forming a contact portion.

この従来の半導体装置の製造方法を説明すると、まず
第3図(a)に示すようにp型シリコン基板1に通常の
LOCOS法を用いてフィールド酸化膜2を形成し、該基板
1を素子形成領域3と素子分離領域4に分ける。
The method of manufacturing this conventional semiconductor device will be described. First, as shown in FIG.
A field oxide film 2 is formed by using the LOCOS method, and the substrate 1 is divided into an element formation region 3 and an element isolation region 4.

次に、第3図(b)に示すように、素子形成領域3に
LDD構造のnチャンネルMOSトランジスタ5を形成し、同
時に素子分離領域4に電極配線層6を形成する。次に全
面に常圧CVD法によりシリコン酸化膜7を厚さ1000Å程
度形成する。続いて、同常圧CVD法によりBPSG膜8を500
0Å〜7000Åの厚さに形成する。
Next, as shown in FIG.
An n-channel MOS transistor 5 having an LDD structure is formed, and at the same time, an electrode wiring layer 6 is formed in the element isolation region 4. Next, a silicon oxide film 7 is formed on the entire surface by a normal pressure CVD method to a thickness of about 1000. Subsequently, the BPSG film 8 was deposited for 500
It is formed to a thickness of 0 to 7000 mm.

次に、900〜950℃の温度で15〜30分間、N2ガス雰囲気
中で熱処理を行い、BPSG膜8の表面を第3図(c)に示
すように平坦にする。
Next, heat treatment is performed at a temperature of 900 to 950 ° C. in an N 2 gas atmosphere for 15 to 30 minutes to flatten the surface of the BPSG film 8 as shown in FIG.

次に、同第3図(c)に示すように、通常のホトリソ
・エッチング技術により、BPSG膜8およびシリコン酸化
膜7に、前記電極配線層6上およびMOSトランジスタ5
のゲート電極5aおよびn+拡散層5b上でそれぞれコンタク
ト孔9a,9b,9cを形成する。この時、コンタクト孔9a,9b,
9cは、外径が0.6μmから0.8μmの範囲である。
Next, as shown in FIG. 3C, the BPSG film 8 and the silicon oxide film 7 are formed on the electrode wiring layer 6 and the MOS transistor 5 by the ordinary photolithographic etching technique.
Contact holes 9a, 9b, and 9c are formed on gate electrode 5a and n + diffusion layer 5b, respectively. At this time, the contact holes 9a, 9b,
9c has an outer diameter in the range of 0.6 μm to 0.8 μm .

次に全面に減圧CVD法により多結晶シリコン膜を1μ
m程度堆積させる。その後、RIE法による異方性エッチ
ング技術を用いて多結晶シリコン膜をエッチバックし、
前記第3図(c)に示すようにコンタクト孔9a,9b,9cの
みに多結晶シリコン膜を多結晶シリコン膜10a,10b,10c
として残す。
Next, a polycrystalline silicon film of 1 μm is deposited on the entire surface by a low pressure CVD method.
about m. After that, the polycrystalline silicon film is etched back using anisotropic etching technology by RIE method,
As shown in FIG. 3 (c), the polycrystalline silicon film is formed only in the contact holes 9a, 9b, 9c by the polycrystalline silicon films 10a, 10b, 10c.
Leave as.

次に、コンタクト孔9a,9b,9c内の多結晶シリコン膜10
a,10b,10cにn型不純物(例えばリン(P)またはヒ素
(As))をイオン注入により導入する。この時のイオン
注入条件は、加速エネルギが40KeV,ドーズ量が1×1016
cm-2程度である。次に、950゜〜1000℃の温度で30分間N
2ガス雰囲気中で熱処理を行い、多結晶シリコン膜10a,1
0b,10c中の不純物を活性化させる。
Next, the polycrystalline silicon film 10 in the contact holes 9a, 9b, 9c
An n-type impurity (for example, phosphorus (P) or arsenic (As)) is introduced into a, 10b, and 10c by ion implantation. The ion implantation conditions at this time are as follows: the acceleration energy is 40 KeV, and the dose is 1 × 10 16
cm- 2 . Next, at a temperature of 950 ゜ to 1000 ° C for 30 minutes N
Heat treatment is performed in a 2 gas atmosphere, and the polycrystalline silicon films 10a, 1
The impurities in 0b and 10c are activated.

その後、コンタクト孔9a,9b,9c中の多結晶シリコン膜
10a,10b,10c表面の自然酸化膜を1%程度のフッ酸溶液
でエッチング除去する。
Then, the polycrystalline silicon film in the contact holes 9a, 9b, 9c
The natural oxide films on the surfaces 10a, 10b, and 10c are removed by etching with about 1% hydrofluoric acid solution.

その後、第3図(d)に示すように全面にスパッタリ
ング法によりAl−Si膜またはAl−Si−Cu膜11を7000Å程
度堆積させる。その後、そのAl−Si膜またはAl−Si−Cu
膜11を通常のホトリソ・エッチング技術を用いてパター
ニングすることにより金属配線を形成する。最後にH2
ス雰囲気中で400℃,20分間のシンタリングを行い、金属
配線と多結晶シリコン膜10a,10b,10cの接触を良好とす
る。以上で層間絶縁膜としてBPSG膜8を用い、コンタク
ト部として多結晶シリコン膜10a,10b,10cによる埋込み
コンタクトを形成した半導体装置が完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 3 (d), an Al-Si film or an Al-Si-Cu film 11 is deposited on the entire surface by sputtering at about 7000 °. Then, the Al-Si film or Al-Si-Cu
The metal wiring is formed by patterning the film 11 using a normal photolithography etching technique. Finally, sintering is performed at 400 ° C. for 20 minutes in an H 2 gas atmosphere to improve the contact between the metal wiring and the polycrystalline silicon films 10a, 10b, 10c. As described above, the semiconductor device in which the BPSG film 8 is used as the interlayer insulating film and the buried contacts are formed by the polycrystalline silicon films 10a, 10b, and 10c as the contact portions is completed.

なお、シリコン酸化膜7は、BPSG膜8の平坦化のため
の熱処理、および多結晶シリコン膜10a,10b,10c内の不
純物の活性化のための熱処理時に、BPSG膜8中のボロン
やリンの不純物が下地層に拡散するのを防止するために
形成される。このシリコン酸化膜7も層間絶縁膜の一部
である。
The silicon oxide film 7 is used for heat treatment for flattening the BPSG film 8 and heat treatment for activating impurities in the polycrystalline silicon films 10a, 10b, 10c. It is formed to prevent impurities from diffusing into the underlayer. This silicon oxide film 7 is also a part of the interlayer insulating film.

(発明が解決しようとする課題) しかるに、上記のような従来の製造方法では、BPSG膜
8表面の平坦化のための熱処理を900〜950℃の温度で15
〜30分間N2ガス雰囲気中で行った時に、結晶析出現象に
より、第3図(c)に示すように、BPSG膜8の表面に半
球状の微粒子12が析出する問題点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the above-described conventional manufacturing method, heat treatment for planarizing the surface of the BPSG film 8 is performed at a temperature of 900 to 950 ° C. for 15 minutes.
When carried out in 30 minutes N 2 gas atmosphere, the crystallization phenomenon, as shown in FIG. 3 (c), hemispherical particles 12 there has been a problem that deposited on the surface of the BPSG film 8.

また、上記製造方法では、コンタクト部埋込み多結晶
シリコン膜10a,10b,10c中の不純物を活性化させるため
にも同様の熱処理が存在するので、この時もBPSG膜8の
表面に微粒子12が析出する問題点がある。そして、この
微粒子12は上層金属配線の局部的な短絡および断線の原
因となり、高信頼性の半導体装置を製造することを困難
にした。
In the above manufacturing method, the same heat treatment exists to activate the impurities in the polycrystalline silicon films 10a, 10b, and 10c buried in the contact portions, so that the fine particles 12 also precipitate on the surface of the BPSG film 8 at this time. There is a problem to do. The fine particles 12 cause local short-circuiting and disconnection of the upper metal wiring, making it difficult to manufacture a highly reliable semiconductor device.

また、上記従来の製造方法では、多結晶シリコン膜10
a,10b,10c中の不純物の活性化のための熱処理時に、第
3図(c)に矢印イで示す固相拡散により、また矢印ロ
で示すオートドーピング(一旦外方拡散した不純物が再
度降り注ぐ現象)により、BPSG膜8中の不純物特にp型
のボロンがn型の多結晶シリコン膜10a,10b,10cに導入
されるから、コンタクト抵抗が増加するという問題点が
あった。
Further, in the above conventional manufacturing method, the polycrystalline silicon film 10
During the heat treatment for activating the impurities in a, 10b, and 10c, the solid-phase diffusion indicated by the arrow A in FIG. 3C and the auto-doping indicated by the arrow B (the impurity once diffused out again falls) Due to the phenomenon, impurities in the BPSG film 8, particularly p-type boron, are introduced into the n-type polycrystalline silicon films 10 a, 10 b, and 10 c, thereby causing a problem that contact resistance increases.

この発明(第1および第2のこの発明)は上記の点に
鑑みなされたもので、BPSG膜の表面を平坦化するための
熱処理時に、該BPSG膜の表面に微粒子が析出することを
防止することを目的とする。
The present invention (first and second inventions) has been made in view of the above points, and prevents the deposition of fine particles on the surface of a BPSG film during a heat treatment for planarizing the surface of the BPSG film. The purpose is to:

また、第2のこの発明は、上記平坦化時の微粒子の発
生に加えて、コンタクト部埋込み多結晶シリコン膜中の
不純物活性化のための熱処理時における同様の微粒子発
生を防止することを目的とする。さらに第2のこの発明
は、上記活性化のための熱処理時における、埋込み多結
晶シリコン膜に対するBPSG膜からの不純物拡散を防止す
ることを目的とする。
Another object of the present invention is to prevent the generation of the same fine particles during the heat treatment for activating the impurities in the polycrystalline silicon film buried in the contact portion, in addition to the generation of the fine particles during the above-mentioned flattening. I do. Still another object of the present invention is to prevent impurity diffusion from the BPSG film into the buried polycrystalline silicon film during the heat treatment for activation.

(課題を解決するための手段) 本発明は上述した課題を解決するために、半導体基板
上に、シリコン酸化膜、第1多結晶シリコン膜およびシ
リケードガラス膜を順次積層させた層間絶縁膜を形成
し、前記シリケートガラス膜に対してウェット酸化法に
よる第1の熱処理を施し該シリケートガラス膜表面を平
坦化するとともに、前記第1多結晶シリコン膜の該シリ
ケートガラス膜と接する面側から一部膜厚だけシリコン
酸化膜へ変換し、前記層間絶縁膜に開孔したコンタクト
孔を第2多結晶シリコン膜で埋め込み、該第2多結晶シ
リコン膜内に不純物を導入し、前記不純物を活性化させ
るための第2の熱処理をN2とO2の混合ガス雰囲気中で行
うことにより前記第1多結晶シリコン膜の残存部分をシ
リコン酸化膜に変換するとともに、前記第2多結晶シリ
コン膜上面および側面に酸化膜を形成し、前記第2多結
晶シリコン膜上面の酸化膜を除去した後、該第2多結晶
シリコン膜に接続される配線層を形成するものである。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above-described problems, the present invention provides an interlayer insulating film in which a silicon oxide film, a first polycrystalline silicon film, and a silicate glass film are sequentially stacked on a semiconductor substrate. Forming, performing a first heat treatment on the silicate glass film by a wet oxidation method to flatten the surface of the silicate glass film, and partially forming a portion of the first polycrystalline silicon film from a surface contacting the silicate glass film. The film is converted to a silicon oxide film by a thickness, and the contact hole opened in the interlayer insulating film is filled with a second polycrystalline silicon film, an impurity is introduced into the second polycrystalline silicon film, and the impurity is activated. Is performed in a mixed gas atmosphere of N 2 and O 2 to convert the remaining portion of the first polycrystalline silicon film into a silicon oxide film and to form the second polycrystalline silicon film. An oxide film is formed on the upper surface and side surfaces of the crystalline silicon film, and after removing the oxide film on the upper surface of the second polycrystalline silicon film, a wiring layer connected to the second polycrystalline silicon film is formed.

(作 用) 上記第1および第2のこの発明では、H2Oガス雰囲気
中での熱処理であるウェット酸化法によりBPSG膜の表面
の平坦化のための熱処理が行われている。このウェット
酸化法によれば、平坦化のための熱処理時に、BPSG膜の
表面に結晶析出現象により微粒子が発生することを防止
できる。なぜ防止できるかは解析されていない。しか
し、微粒子の発生を防止できることは実験で確認されて
いる。
(Operation) In the first and second aspects of the present invention, the heat treatment for planarizing the surface of the BPSG film is performed by the wet oxidation method, which is a heat treatment in an H 2 O gas atmosphere. According to this wet oxidation method, it is possible to prevent the generation of fine particles due to the crystal precipitation phenomenon on the surface of the BPSG film during the heat treatment for planarization. Why it could be prevented has not been analyzed. However, experiments have shown that the generation of fine particles can be prevented.

また、ウェット酸化法によれば、BPSG膜の表面の平坦
化がより一層良好に行われる。
Further, according to the wet oxidation method, the surface of the BPSG film is flattened more favorably.

また、第2のこの発明では、O2を含む、N2とO2の混合
ガス雰囲気中でコンタクト部埋込み多結晶シリコン膜内
の不純物の活性化のための熱処理を行っているから、や
はり理由は不明であり、ただし実験で確認されているよ
うに、この熱処理時にBPSG膜の表面に微粒子が発生する
ことが防止される。
In the second of the present invention, including O 2, because heat treatment is performed for activating the impurity in the contact portion buried polycrystalline silicon film in a mixed gas atmosphere of N 2 and O 2, also reasons However, as is confirmed by experiments, the generation of fine particles on the surface of the BPSG film during this heat treatment is prevented.

なお、この不純物活性化のための熱処理時、およびこ
れより先の前記ウェット酸化法による熱処理時、BPSG膜
を通して侵入してくる雰囲気中のO2により層間絶縁膜中
間層の多結晶シリコン膜が酸化され、シリコン酸化膜に
変換される。これを換言すると、前記熱処理時、侵入し
てくるO2を層間絶縁膜中間層の多結晶シリコン膜でスト
ップできたということであり、侵入してくるO2により下
地素子部が酸化されるなどの悪影響を防止できる。ま
た、このようにして侵入O2の悪影響を除去できたから、
平坦化のための熱処理にウェット酸化法を用いることが
可能となり、かつ不純物活性化のための熱処理をN2とO2
の混合ガス雰囲気内で行うことができるようになったと
いえる。そして、微粒子の発生を防止できるようになっ
たといえる。
At the time of the heat treatment for activating the impurities and the heat treatment by the above-mentioned wet oxidation method, the polycrystalline silicon film of the interlayer insulating film intermediate layer is oxidized by O 2 in the atmosphere penetrating through the BPSG film. And converted into a silicon oxide film. In other words this time the heat treatment, it means that the invading O 2 was stopped at the polycrystalline silicon film of the interlayer insulating film intermediate layer, the O 2 invading like base element is oxidized Adverse effects can be prevented. Also, since the adverse effects of intrusion O 2 were removed in this way,
The wet oxidation method can be used for the heat treatment for planarization, and the heat treatment for activating impurities is performed using N 2 and O 2.
This can be said to be performed in a mixed gas atmosphere. It can be said that the generation of fine particles can be prevented.

また、第2のこの発明では、不純物活性化のための熱
処理時、前記BPSG膜を通して侵入してくる雰囲気内のO2
および直接接するO2によりコンタクト部埋込み多結晶シ
リコン膜の側面および上面が酸化され、酸化膜が形成さ
れる。そして、この酸化膜形成により、前記不純物活性
化のための熱処理時、固相拡散やオートドーピングでBP
SG膜中の不純物が埋込み多結晶シリコン膜中に導入され
るのが防止される。
According to the second aspect of the present invention, at the time of the heat treatment for activating the impurities, the O 2 gas in the atmosphere invading through the BPSG film is used.
The side and upper surfaces of the polycrystalline silicon film buried in the contact portion are oxidized by O 2 that is in direct contact with the contact portion, thereby forming an oxide film. Then, during the heat treatment for activating the impurities, the BP is formed by solid-phase diffusion or auto-doping.
Impurities in the SG film are prevented from being introduced into the buried polycrystalline silicon film.

(実施例) 以下この発明の実施例を図面を参照して説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図はこの発明の第1の実施例を示す工程断面図で
ある。この第1の実施例では、まず第1図(a)に示す
ようにp型シリコン基板21に通常のLOCOS法を用いてフ
ィールド酸化膜22を厚さ6000Å程度形成し、該基板21を
素子形成領域23と素子分離領域24に分ける。
FIG. 1 is a process sectional view showing a first embodiment of the present invention. In this first embodiment, first, as shown in FIG. 1 (a), a field oxide film 22 is formed on a p-type silicon substrate 21 using a normal LOCOS method to a thickness of about 6000.degree. It is divided into a region 23 and an element isolation region 24.

次に、第1図(b)に示すように、素子形成領域23に
LDD構造のnチャンネルMOSトランジスタ25を形成し、同
時に素子分離領域24に電極配線層26を形成する。
Next, as shown in FIG.
An n-channel MOS transistor 25 having an LDD structure is formed, and at the same time, an electrode wiring layer 26 is formed in the element isolation region 24.

次に、第1図(c)に示すように基板21上の全面に常
圧CVD法でシリコン酸化膜27を厚さ500Å程度形成する。
さらにその上に減圧CVD法を用いて多結晶シリコン膜26
を厚さ500Å程度形成する。そして、この多結晶シリコ
ン膜28にAsをイオン注入法により導入する。続いて、そ
のAsドープ多結晶シリコン膜28上に常圧CVD法でBPSG膜2
9を厚さ5000〜7000Å程度形成する。
Next, as shown in FIG. 1C, a silicon oxide film 27 is formed on the entire surface of the substrate 21 by a normal pressure CVD method so as to have a thickness of about 500 °.
Further, a polycrystalline silicon film 26 is formed thereon using a low pressure CVD method.
Is formed to a thickness of about 500 mm. Then, As is introduced into this polycrystalline silicon film 28 by an ion implantation method. Subsequently, the BPSG film 2 is formed on the As-doped polycrystalline silicon film 28 by a normal pressure CVD method.
9 is formed to a thickness of about 5000 to 7000 mm.

その後、そのBPSG膜29の表面の平坦化のための熱処理
をウェット酸化法で行う。具体的には、850℃〜950℃の
温度で15分〜30分間H2Oガス雰囲気中で熱処理を行う。
この熱処理によりBPSG膜29は流動化し、表面は第1図
(d)に示すように平坦となる。この時、ウェット酸化
法によれば、BPSG膜29の表面に結晶析出現象による微粒
子が発生することがない。また、この熱処理時、BPSG膜
29を通して侵入してきた雰囲気中のO2により多結晶シリ
コン膜28が酸化され(しかもAsのドープにより増速酸化
され)、完全なシリコン酸化膜30となる。このシリコン
酸化膜への変換で、侵入してきたO2を消費することによ
り、下地素子部などが侵入O2で酸化されるなどの問題は
なくなる。
Thereafter, heat treatment for planarizing the surface of the BPSG film 29 is performed by a wet oxidation method. Specifically, heat treatment is performed at a temperature of 850 ° C. to 950 ° C. in an H 2 O gas atmosphere for 15 minutes to 30 minutes.
By this heat treatment, the BPSG film 29 is fluidized, and the surface becomes flat as shown in FIG. At this time, according to the wet oxidation method, no fine particles are generated on the surface of the BPSG film 29 due to a crystal precipitation phenomenon. Also, during this heat treatment, the BPSG film
The polycrystalline silicon film 28 is oxidized by O 2 in the atmosphere that has penetrated through 29 (and accelerated by doping with As), and becomes a complete silicon oxide film 30. This conversion to silicon oxide film, by consuming O 2 which has penetrated, is no longer a problem, such as such as background element is oxidized by entering O 2.

その後は、BPSG膜29およびシリコン酸化膜30,27の層
間絶縁膜にコンタクト孔を開け、金属配線を形成する。
Thereafter, contact holes are made in the interlayer insulating films of the BPSG film 29 and the silicon oxide films 30, 27, and metal wiring is formed.

第2図はこの発明の第2の実施例を示す。この第2の
実施例は、コンタクト部として、多結晶シリコン埋込み
コンタクトを形成した場合である。この第2の実施例で
は、第2図(a),(b),(c)に示すように、BPSG
膜29のウェット酸化法による表面平坦化までは第1図の
第1の実施例と同様の工程を進める。ただし、多結晶シ
リコン膜28には、増速酸化が起らないようにAsは導入し
ない。これによりウェット酸化法による表面平坦化のた
めの熱処理時、第2図(c)に示すように多結晶シリコ
ン膜28(500Å厚)は上面側から300〜400Åがシリコン
酸化膜30に変換されるに留まり、下面側100〜200Åは多
結晶シリコン膜のまま残る。100〜200Åの多結晶シリコ
ン膜28を後述する不純物活性化の熱処理時のO2阻止用と
して残すのである。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, a polycrystalline silicon embedded contact is formed as a contact portion. In this second embodiment, as shown in FIGS. 2 (a), (b) and (c), the BPSG
Until the surface of the film 29 is flattened by the wet oxidation method, the same steps as those in the first embodiment shown in FIG. 1 are performed. However, As is not introduced into the polycrystalline silicon film 28 so that accelerated oxidation does not occur. As a result, at the time of heat treatment for surface flattening by the wet oxidation method, as shown in FIG. 2C, the polycrystalline silicon film 28 (500 mm thick) is converted from a 300-400 mm thick silicon oxide film 30 from the upper surface side. And the lower surface side of 100 to 200 mm remains as a polycrystalline silicon film. It is to leave the polycrystalline silicon film 28 of 100~200Å for the O 2 blocking during the heat treatment of the impurity activation to be described later.

さて、第2の実施例でBPSG膜29の表面平坦化を終了し
たならば、次にBPSG膜29,シリコン酸化膜30,多結晶シリ
コン膜28およびシリコン酸化膜27の4層膜に通常のホト
リソ・エッチング技術により、第2図(d)に示すよう
に電極配線層26上およびMOSトランジスタ25のゲート電
極25aおよびn+拡散層25b上でそれぞれコンタクト孔31a,
31b,31cを形成する。この時、コンタクト孔31a,31b,31c
は外径が0.6μmから0.8μmの範囲である。また、
エッチング法としては異方性エッチング技術、具体的に
はRIE法を用いる。
When the planarization of the surface of the BPSG film 29 is completed in the second embodiment, next, the normal photolithography is applied to the four-layer film of the BPSG film 29, the silicon oxide film 30, the polycrystalline silicon film 28 and the silicon oxide film 27. By the etching technique, as shown in FIG. 2D, the contact holes 31a, 31b are formed on the electrode wiring layer 26 and on the gate electrode 25a and the n + diffusion layer 25b of the MOS transistor 25, respectively.
31b and 31c are formed. At this time, the contact holes 31a, 31b, 31c
Has an outer diameter in the range of 0.6 μm to 0.8 μm . Also,
As an etching method, an anisotropic etching technique, specifically, an RIE method is used.

次に全面に減圧CVD法により多結晶シリコン膜を1μ
m程度堆積させる。その後、RIE法による異方性エッチ
ング技術を用いて多結晶シリコン膜をエッチバックし、
前記第2図(d)に示すようにコンタクト孔31a,31b,31
cのみに多結晶シリコン膜を多結晶シリコン膜32a,32b,3
2cとして残す。
Next, a polycrystalline silicon film of 1 μm is deposited on the entire surface by a low pressure CVD method.
about m. After that, the polycrystalline silicon film is etched back using anisotropic etching technology by RIE method,
As shown in FIG. 2D, the contact holes 31a, 31b, 31
Polycrystalline silicon film 32a, 32b, 3
Leave as 2c.

次に、コンタクト孔31a,31b,31c内の多結晶シリコン
膜32a,32b,32cにn型不純物(例えばリン(P)または
ヒ素(As))をイオン注入により導入する。この時のイ
オン注入条件は、加速エネルギが40KeV,ドーズ量が1×
1016〜1.5×1016cm-2程度である。
Next, n-type impurities (for example, phosphorus (P) or arsenic (As)) are introduced into the polycrystalline silicon films 32a, 32b, 32c in the contact holes 31a, 31b, 31c by ion implantation. The ion implantation conditions at this time are as follows: the acceleration energy is 40 KeV, and the dose is 1 ×.
It is about 10 16 to 1.5 × 10 16 cm -2 .

次に、900〜950℃の温度で30分間N2とO2の混合ガス雰
囲気内で熱処理を行い、多結晶シリコン膜32a,32b,32c
中の不純物を活性化させる。この時、N2とO2の混合ガス
雰囲気を用いたこの熱処理法によれば、BPSG膜29の表面
に結晶析出現象による微粒子が発生することを防止でき
る。また、この時、BPSG膜29を通して侵入してきた雰囲
気中のO2により100〜200Å厚の残存多結晶シリコン膜28
が酸化される。これで多結晶シリコン膜28は第2図
(e)に示すようにすべてシリコン酸化膜30となる。こ
のシリコン酸化膜への変換、換言すれば侵入O2の消費に
より、下地素子部などが酸化されることが防止される。
また、この熱処理時、前記BPSG膜29を通して侵入してき
たO2により、あるいは直接接する雰囲気中のO2により、
第2図(e)に示すように多結晶シリコン膜32a,32b,32
cの側面および上面が酸化され、酸化膜33が形成され
る。この酸化膜33の形成により、前記熱処理時、BPSG膜
29から多結晶シリコン膜32a,32b,32cへ不純物が固相拡
散やオートドーピングで導入されることが防止される。
なお、N2とO2混合ガス中のO2の分圧は約O2/(N2+O2
=0.1である。この条件の時、多結晶シリコン膜32a,32
b,32cの側壁には約200Å程度、上面には約500Å程度の
酸化膜33(シリコン酸化膜)が形成される。
Next, heat treatment is performed at a temperature of 900 to 950 ° C. for 30 minutes in a mixed gas atmosphere of N 2 and O 2 , and the polycrystalline silicon films 32a, 32b, 32c
Activate impurities therein. At this time, according to this heat treatment method using a mixed gas atmosphere of N 2 and O 2 , generation of fine particles due to the crystal precipitation phenomenon on the surface of the BPSG film 29 can be prevented. At this time, the remaining polycrystalline silicon film 28 having a thickness of 100 to 200 mm is formed by O 2 in the atmosphere which has penetrated through the BPSG film 29.
Is oxidized. Thus, the polycrystalline silicon film 28 becomes a silicon oxide film 30 as shown in FIG. 2 (e). The conversion to the silicon oxide film, in other words, the consumption of the intrusion O 2 prevents the underlying element and the like from being oxidized.
At the time of this heat treatment, O 2 invading through the BPSG film 29 or O 2 in an atmosphere in direct contact with
As shown in FIG. 2 (e), the polysilicon films 32a, 32b, 32
The side and top surfaces of c are oxidized, and an oxide film 33 is formed. Due to the formation of this oxide film 33, the BPSG film
Impurities are prevented from being introduced from 29 into the polycrystalline silicon films 32a, 32b, 32c by solid phase diffusion or auto doping.
The partial pressure of O 2 in the N 2 and O 2 mixed gas is about O 2 / (N 2 + O 2 )
= 0.1. Under this condition, the polycrystalline silicon films 32a, 32
An oxide film 33 (silicon oxide film) of about 200 ° is formed on the side walls of b and 32c and about 500 ° is formed on the upper surface.

しかる後、コンタクト部埋込み多結晶シリコン膜32a,
32b,32cの上面の酸化膜33をフッ酸系溶媒で除去する。
Thereafter, the contact portion buried polycrystalline silicon film 32a,
The oxide film 33 on the upper surfaces of 32b and 32c is removed with a hydrofluoric acid-based solvent.

その後、その多結晶シリコン膜32a,32b,32cの上面を
含むBPSG膜29上の全面にスパッタリング法によって第2
図(f)に示すようにAl−Si膜またはAl−Si−Cu膜34を
7000Å程度堆積させる。
Thereafter, the entire surface of the BPSG film 29 including the upper surfaces of the polycrystalline silicon films 32a, 32b, and 32c is formed by the second sputtering method.
As shown in FIG. 3F, the Al-Si film or the Al-Si-Cu film 34 is
Deposit about 7000mm.

その後、そのAl−Si膜またはAl−Si−Cu膜34を通常の
ホトリソ・エッチング技術を用いてパターニングするこ
とにより金属配線を形成する。最後にH2ガス雰囲気中で
400℃,20分間のシンタリングを行い、金属配線と多結晶
シリコン膜32a,32b,32cの接触を良好とする。
After that, the Al-Si film or the Al-Si-Cu film 34 is patterned by using a normal photolithography etching technique to form a metal wiring. Finally, in an H 2 gas atmosphere
Sintering is performed at 400 ° C. for 20 minutes to improve the contact between the metal wiring and the polycrystalline silicon films 32a, 32b, 32c.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、この説明(第1および第
2のこの発明)の製造方法によれば、層間絶縁膜として
のBPSG膜の表面平坦化のための熱処理をウェット酸化法
で行うようにしたので、この熱処理時にBPSG膜の表面に
結晶析出現象により微粒子が発生することを防止でき
る。また、ウェット酸化法によれば、BPSG膜の表面平坦
化を一層良好に行うことができる。
(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the manufacturing method of the description (first and second inventions), the heat treatment for planarizing the surface of the BPSG film as the interlayer insulating film is performed by wet oxidation. Since the heat treatment is performed by the method, it is possible to prevent the generation of fine particles due to the crystal precipitation phenomenon on the surface of the BPSG film during this heat treatment. Further, according to the wet oxidation method, the surface of the BPSG film can be flattened more favorably.

また、第2のこの発明の製造方法によれば、コンタク
ト部埋込み多結晶シリコン膜内の不純物活性化のための
熱処理をN2とO2の混合ガス雰囲気内で行うようにしたの
で、この時のBPSG膜表面での微粒子の発生も防止でき
る。
According to the second manufacturing method of the present invention, the heat treatment for activating the impurities in the polycrystalline silicon film buried in the contact portion is performed in a mixed gas atmosphere of N 2 and O 2. The generation of fine particles on the surface of the BPSG film can also be prevented.

そして、このように微粒子の発生を防止でき、かつ平
坦化を良好に行い得れば、上層配線の局所的短絡や断線
を防止でき、信頼性の高い半導体装置を製造することが
できる。
If the generation of fine particles can be prevented and flattening can be satisfactorily performed in this way, a local short circuit or disconnection of the upper wiring can be prevented, and a highly reliable semiconductor device can be manufactured.

また、当初層間絶縁膜としてシリコン酸化膜,多結晶
シリコン膜,BPSG膜の3層膜を形成しておいて、多結晶
シリコン膜を前記熱処理時、侵入してくる雰囲気中のO2
によりシリコン酸化膜に変換することにより、該O2を多
結晶シリコン膜部分でストップさせるようにしたので、
熱処理法としてウェット酸化法、およびN2とO2の混合ガ
ス雰囲気内での熱処理を用いたにも係わらず、O2による
下地層の酸化などの問題も解決できる。
Further, the silicon oxide film as the initial interlayer insulating film, a polycrystalline silicon film, and allowed to form a three-layered film of the BPSG film, during the heat treatment of polycrystalline silicon film, O 2 in the atmosphere invading
Since the O 2 was stopped at the polycrystalline silicon film portion by converting to a silicon oxide film,
Despite using a wet oxidation method and a heat treatment in a mixed gas atmosphere of N 2 and O 2 as the heat treatment method, problems such as oxidation of the underlayer by O 2 can be solved.

さらに、第2のこの発明によれば、雰囲気中のO2によ
りコンタクト部埋込み多結晶シリコン膜の側面および上
面が酸化されるので、不純物活性化のための熱処理時
に、BPSG膜から固相拡散やオートドーピングによって前
記埋込み多結晶シリコン膜に不純物が導入されることを
防止でき、コンタクト抵抗を低減できる。
Furthermore, according to the second aspect of the present invention, since the side and top surfaces of the polycrystalline silicon film buried in the contact portion are oxidized by O 2 in the atmosphere, solid-phase diffusion from the BPSG film or Impurities can be prevented from being introduced into the buried polycrystalline silicon film by the auto doping, and the contact resistance can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の半導体装置の製造方法の第1の実施
例を示す工程断面図、第2図はこの発明の第2の実施例
を示す工程断面図、第3図は従来の半導体装置の製造方
法を示す工程断面図である。 21……p型シリコン基板、27……シリコン酸化膜、28…
…多結晶シリコン膜、29……BPSG膜、30……シリコン酸
化膜、31a,31b,31c……コンタクト孔、32a,32b,32c……
多結晶シリコン膜、33……酸化膜、34……Al−Si膜また
はAl−Si−Cu膜。
FIG. 1 is a process sectional view showing a first embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, FIG. 2 is a process sectional view showing a second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 7 is a process sectional view illustrating the method of manufacturing the semiconductor device. 21 ... p-type silicon substrate, 27 ... silicon oxide film, 28 ...
... Polycrystalline silicon film, 29 ... BPSG film, 30 ... Silicon oxide film, 31a, 31b, 31c ... Contact hole, 32a, 32b, 32c ...
Polycrystalline silicon film, 33 ... oxide film, 34 ... Al-Si film or Al-Si-Cu film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/718──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/718

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上に、シリコン酸化膜、第1多
結晶シリコン膜およびシリケードガラス膜を順次積層さ
せた層間絶縁膜を形成する工程と、 前記シリケートガラス膜に対してウェット酸化法による
第1の熱処理を施し該シリケートガラス膜表面を平坦化
するとともに、前記第1多結晶シリコン膜の該シリケー
トガラス膜と接する面側から一部膜厚だけシリコン酸化
膜へ変換する工程と、 前記層間絶縁膜に開孔したコンタクト孔を第2多結晶シ
リコン膜で埋め込み、該第2多結晶シリコン膜内に不純
物を導入する工程と、 前記不純物を活性化させるための第2の熱処理をN2とO2
の混合ガス雰囲気中で行うことにより前記第1多結晶シ
リコン膜の残存部分をシリコン酸化膜に変換するととも
に、前記第2多結晶シリコン膜上面および側面に酸化膜
を形成する工程と、 前記第2多結晶シリコン膜上面の酸化膜を除去した後、
該第2多結晶シリコン膜に接続される配線層を形成する
工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of forming an interlayer insulating film in which a silicon oxide film, a first polycrystalline silicon film and a silicate glass film are sequentially laminated on a semiconductor substrate; and a wet oxidation method for the silicate glass film. Performing a first heat treatment to planarize the surface of the silicate glass film, and convert a part of the first polycrystalline silicon film to a silicon oxide film from a side of the first polycrystalline silicon film which is in contact with the silicate glass film; Filling a contact hole opened in the insulating film with a second polycrystalline silicon film and introducing an impurity into the second polycrystalline silicon film; and performing a second heat treatment for activating the impurity with N 2 . O 2
Converting the remaining portion of the first polycrystalline silicon film into a silicon oxide film by forming the first polycrystalline silicon film in a mixed gas atmosphere, and forming an oxide film on the upper surface and side surfaces of the second polycrystalline silicon film. After removing the oxide film on the upper surface of the polycrystalline silicon film,
Forming a wiring layer connected to the second polycrystalline silicon film.
【請求項2】前記第1の熱処理により前記シリコン酸化
膜へ変換される前記第1多結晶シリコン膜の一部膜厚
は、該第1多結晶シリコン膜の膜厚の3/5〜4/5であるこ
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
の製造方法。
2. A partial film thickness of said first polycrystalline silicon film converted into said silicon oxide film by said first heat treatment is 3/5 to 4/4 of a film thickness of said first polycrystalline silicon film. 5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the method is 5.
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