(57)【要約】【課題】高精度に平坦化されたＳＯＧ膜を半導体素子上に形成してなる半導体装置を提供する。【課題の解決手段】半導体装置は、半導体基板上の半導体素子１の周囲をこの半導体素子１とは２μｍ程度の等間隔をおいて壁状突起物２を形成して、半導体素子１が中央に位置するように壁状突起物２で囲んだ状態で、ＳＯＧ膜を形成することにより、壁状突起物２がストッパーとして機能し、流れ込んだＳＯＧは壁状突起物２の側壁に近接した位置では傾斜状態となるが、中央部分の半導体素子１上では平坦状となって、半導体素子１１上のＳＯＧ膜６の膜厚は均一になる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上の半導体素子を被覆するスピンオングラス膜を形成してなる半導体装置であって、前記半導体素子の周囲を前記半導体素子が中央に位置するようにして壁状突起物で囲んで、スピンオングラス膜を形成してなることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
壁状突起物は、半導体基板上の半導体素子近傍に設けられた配線と同一層であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
壁状突起物は、半導体素子と同一層であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
半導体素子がトランジスタであって、壁状突起物は前記トランジスタの配線と同一層であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、特に、スピンオングラス（以下ＳＯＧという）を回転塗布して半導体基体表面の平坦化を図った半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の高密度化にともない、パターンの微細化が要求され、この要求に応えるべく配線層の厚膜化が必要となっている。この配線層の膜厚化によって、半導体基体の表面の凹凸が顕著になり、配線切れの原因ともなるため、配線層の凸部と配線層間凹部の平坦化及び半導体基体全体に及ぶ段差を低減させることが求められている。従来から、この平坦化を図る手段として、ＳＯＧを塗布する方法が知られている。
【０００３】
このＳＯＧは、シリコン化合物を有機溶媒に溶解した液を基板上に滴下し、基板を高速回転することにより溶質の薄膜を基板上に形成し、これを加熱することによりアルコール及び水分を揮発させて得られる膜状の物質で、ガラスに似た特性を示す。ＳＯＧ膜は、下地の凹凸の凹部には厚く、凸部には薄く塗布されるという液体と類似した性質を有するため、優れた平坦化特性を有しており、また、膜厚が増すにしたがって、平坦化特性が向上する。
【０００４】
従来、このＳＯＧ膜形成に際して、抵抗素子やトランジスタ素子のような半導体素子上のＳＯＧ膜の塗布厚が、隣接する配線パターンや他の素子の影響により、不均一になる場合があった。このように、ＳＯＧ膜の膜厚が不均一になると、ＳＯＧ膜上に形成される層間絶縁膜や配線層の平坦性が損なわれて、配線の多層化にともなう膜厚段差が増大し、配線切れや半導体素子特性のバラツキが増大する。具体的には、抵抗素子の抵抗値変動や、トランジスタ素子のしきい値変動、リーク電流などが増大する。
【０００５】
また、ＳＯＧ膜は、雰囲気中の水分を吸収しやすく、水分が下層の抵抗素子やトランジスタ素子に達すると、同様に、抵抗素子の抵抗値変動や、トランジスタ素子のしきい値変動、リーク電流などが増大する。したがって、ＳＯＧ膜の膜厚が不均一であると、水分の影響がある場所とない場所で半導体素子特性にバラツキを生じてしまう。
【０００６】
従来、このＳＯＧ膜の不均一性を解消するものとして、エッチバックすることが提案されている（特許文献１）。また、ＳＯＧ膜の下に半導体素子を覆うようにシリコン窒化膜を形成して、ＳＯＧ膜中に侵入した水分の影響が半導体素子に及ばないようにすることが提案されている（特許文献２）。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２６７２８３号公報
【特許文献２】特開平６−１８８２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、従来のエッチバックによる平坦化では、半導体基体表面の平坦化精度が劣るという欠点がある。また、シリコン窒化膜を形成する技術では、工程数が増加するとともに、コストアップにつながるという欠点がある。本発明は、これらの欠点を解消して、高精度に平坦化されて水分の影響を最小限に抑制しうるＳＯＧ膜を半導体素子上に形成した半導体装置を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明者は、ＳＯＧを基板上に滴下し、基板を回転させて半導体素子上にＳＯＧ膜を形成する際、図４及び図５に示すように、配線層１０１の一方側から矢印方向に半導体素子１０２上に流れてくる場合と、他方側から矢印方向に半導体素子１０２上に流れてくる場合とでは、配線層１０１がストッパーの作用を奏するか否かにより、ＳＯＧ膜１０３の形成態様に相違が生じる現象に着目した。
【００１０】
すなわち、図５のように、配線層１０１を越えて流れてくる場合は、近傍にストッパーが存在しないので、ＳＯＧが広がってしまうため、半導体素子１０２上でのＳＯＧ膜１０３の膜厚が薄くなってしまう。一方、図４に示すように、配線層１０１がストッパーとして機能する場合は、配線層１０１近傍のＳＯＧ膜１０３は厚くなる。そして、配線層１０１などで周囲が囲まれた面では、配線層１０１がストッパーとして機能するので、配線層１０１に近接する部分は、流れ込んだＳＯＧが配線層１０１に向けて上昇する傾斜状態となるが、周囲の配線層１０１から等距離にある中央部分では、平坦状態となって、ＳＯＧ膜１０３の膜厚が均一になることを確認した。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上述した知見に基づいてなされたもので、半導体基板上の半導体素子を被覆するスピンオングラス膜を形成してなる半導体装置であって、前記半導体素子の周囲を前記半導体素子が中央に位置するようにして壁状突起物で囲んで、スピンオングラス膜を形成してなるものである。前記壁状突起物は、半導体基板上の半導体素子近傍に設けられた配線と同一層に形成すると好適である。また、前記壁状突起物は、半導体素子と同一層に形成すると好適である。さらに、前記半導体素子をトランジスタとして、前記壁状突起物は前記トランジスタの配線と同一層に形成すると好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、半導体素子が中央に位置するようにして壁状突起物で囲むことにより、断面状態で、前記壁状突起物から前記半導体素子までの距離が等間隔になって、どの方向からＳＯＧが流れ込んできた場合でも、周囲を囲む前記壁状突起物がストッパーとして機能し、前記ＳＯＧが広がってしまうことがなく、十分な厚みを確保するとともに、中央に位置する前記半導体素子上のＳＯＧ膜の膜厚が均一になり、ＳＯＧ膜中に侵入した水分の影響も均一化して抑制し、ひいては、半導体素子特性のバラツキがなくなるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る半導体装置の好適な実施形態を添付図面の図１及び図２に基づいて説明する。図１は半導体素子が抵抗素子である場合の平面図、図２はＳＯＧ膜を形成した状態を示す縦断面図であり、層間絶縁膜などの通常形成される公知の構成要素については適宜省略し、本発明に必要な構成要素のみを図示している。
【００１４】
図１に示すように、抵抗素子であるポリシリコン抵抗１の周囲には、このポリシリコン抵抗１が中央に位置するようにして、具体的には、前記ポリシリコン抵抗１とは２μｍ程度の等間隔をおいて、壁状突起物であるアルミニウム配線２を四角状に形成している。このアルミニウム配線２は厚みが、ポリシリコン抵抗１周辺の配線７，８と同様、０．６μｍ〜１μｍ程度が好適である。すなわち、各配線２，７，８は同一層として形成されたものである。図２に示すように、前記ポリシリコン抵抗１及びアルミニウム配線２は、シリコン基板３とシリコン酸化膜４からなる基体５の表面に形成され、前記ポリシリコン抵抗１及び各配線２，７，８上にはＳＯＧ膜６が形成されている。
【００１５】
ＳＯＧ膜６の形成は、従来と同様に基体５上にＳＯＧを滴下し、基体５を回転して塗布する回転塗布法で行う。この際、ポリシリコン抵抗１の周囲には、このポリシリコン抵抗１から等間隔をおいてアルミニウム配線２を形成しているので、ＳＯＧが周囲の四方のいずれから流れ込んでも、アルミニウム配線２がストッパーとして機能する。したがって、アルミニウム配線２の側壁に近接した位置ではＳＯＧが傾斜状になるが、中央部分のポリシリコン抵抗１上では平坦状になって、ポリシリコン抵抗１上に形成されるＳＯＧ膜６は、膜厚が均一になる。
【００１６】
ＳＯＧは、それ自体、あるいは成膜時に、雰囲気中の微量な水分を吸収しやすく、下層の素子が多くの水分や水素を含むようになる。この水分や水素によって、ポリシリコン抵抗１のキャリア濃度に増減が生じ、ポリシリコン抵抗１の抵抗値に影響を与える。ＳＯＧ膜６の膜厚を均一に形成することによって、上記水分や水素がポリシリコン抵抗１に与える影響がいかなる場所でも均一となり、ポリシリコン抵抗１の抵抗値のバラツキを抑制する。
【００１７】
なお、本発明に係る半導体素子はポリシリコン抵抗１のような抵抗素子に限らず、トランジスタ素子などでもよい。図３は半導体素子がトランジスタ素子である場合の平面図であり、この場合も上述と同様、トランジスタ素子１１の周囲から等間隔をおいて壁状突起物であるアルミニウム配線１２を、周辺の配線１７，１８と同一層として形成して、トランジスタ素子１１が中央に位置するようにアルミニウム配線１２で囲む。なお、トランジスタ素子１１上の電極をアルミニウム配線１２と同時に形成して、これらを同一層としてもよい。これによって、ＳＯＧが周囲の四方のいずれから流れ込んでも、アルミニウム配線１２がストッパーとして機能し、アルミニウム配線１２の側壁に近接した位置ではＳＯＧ膜が傾斜して形成されるが、中央部分のトランジスタ素子１１上では平坦状となって、トランジスタ素子１１上に形成されるＳＯＧ膜は、膜厚が均一になる。
【００１８】
トランジスタ素子１１においては、微細化による電界強度の増大にともない、ホットキャリアによるしきい値電圧やコンダクタンス等の特性劣化を招きやすくなっているが、ＳＯＧ膜等の絶縁膜に含まれる水分や水素がトランジスタゲート電極に達すると、ホットキャリアによる特性劣化が加速する。また、トランジスタ素子１１内に水分や水素が存在することで、リーク電流の増加にもつながる。本実施形態では、ＳＯＧ膜を均一に形成することによって、上記水分や水素の影響をトランジスタ素子１１内で均一とし、素子の特性バラツキを抑制する。
【００１９】
また、壁状突起物はアルミニウム配線２，１２に限らず、銅、モリブデン、タングステンなどの金属や、ポリシリコン、シリサイド、酸化物や窒化物等の絶縁物などでもよく、また、これらを積層したものでもよい。特に、例えば、壁状突起物にポリシリコンを用いる場合は、ポリシリコン抵抗１と同時に形成して、同一層とすることができる。さらに、壁状突起物は四角状に形成するほか、他の多角形状や円形状に形成するなど、その形状は限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明にかかる半導体装置の平面図。
【図２】同じくＳＯＧ膜を形成した状態を示す縦断面図。
【図３】本発明の他の実施形態にかかる半導体装置の平面図。
【図４】従来のＳＯＧ膜を形成した状態を示す縦断面図。
【図５】同じくＳＯＧ膜を形成した状態を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００２１】
１      ポリシリコン抵抗
２      アルミニウム配線
３      シリコン基板
４      シリコン酸化膜
５      基体
６      ＳＯＧ膜
７，８      配線
１１      トランジスタ素子
１２      アルミニウム配線
１７，１８      配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2010040713.tif 000006
【図５】
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