JP2755263B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ 半導体装置が形成された基板上にアルミ等の金属配線
層を形成する製造方法に関し、 金属配線の下地として形成される絶縁膜を絶縁性を確
保しながら充分平坦化して安定した膜厚の金属配線を形
成することを目的とし、 基板上に下層絶縁膜を形成し、その下層絶縁膜の一部
を開口してエッチングストッパとなるべき領域を形成
し、次いで下層絶縁膜及びエッチングストッパとなるべ
き領域上に上層絶縁膜を形成して平坦な絶縁膜を形成
し、次いでその絶縁膜を前記エッチングストッパとなる
べき領域が露出するまで全面エッチングし、そのエッチ
ングされた絶縁膜上に金属配線を形成するように構成す
る。

［産業上の利用分野］ この発明は半導体装置が形成された基板上にアルミ等
の金属配線層を形成する製造方法に関するものである。

半導体装置の製造過程においては、基板上に多数の素
子を形成するバルク工程に続いてその素子上にアルミ等
の金属配線層を形成する配線工程が行なわれる。この金
属配線層はバルク工程で形成された素子上に絶縁膜を介
して形成され、その絶縁膜の所定位置に形成されたスル
ーホールで各素子と接続される。この金属配線層を絶縁
膜上に安定した状態で形成するには絶縁膜表面を平坦化
する必要があるが、近年の半導体装置の高集積化にとも
ないバルク工程で形成される基板上の凹凸や段差の粗密
が一様でなくなり、絶縁膜表面の平坦化が益々困難とな
っている。

［従来の技術］ 第２図に示すように、バルク工程が終了した基板１上
には種々の突部２が不等間隔で存在し、その突部２によ
り多数の段差が生じている。このような基板１上にアル
ミ配線層を形成するにはまず第３図に示すように基板１
上にPSG膜あるいはBPSG膜等の絶縁膜３を形成し、その
絶縁膜３を900〜1000℃で溶融して平坦化するとともに
コンタクトホール４を形成する。そして、絶縁膜３上に
金属配線としてアルミ配線５をパターニングする。

しかし、このような配線工程では絶縁膜３の膜厚が薄
いと突部２の間隔によっては絶縁膜３上面を充分平坦化
できない場合があり、その非平坦部６でアルミ配線５の
膜厚が薄くなって断線し易くなる。

そこで、第４図に示すように膜厚の厚い絶縁膜３を形
成して加熱溶融することにより平坦化すると、同絶縁膜
３上面は突部２上方において充分平坦化されるが、コン
タクトホール４部分での段差が大きくなるため、同コン
タクトホール４でアルミ配線５に充分な膜厚が確保でき
ない。

このような問題点を解決するために、第５図（ａ）に
示すように絶縁膜３を厚く形成して平坦化した後、同図
（ｂ）に示すようにその絶縁膜３を全面エッチングして
膜厚を薄くする。そして、その絶縁膜３上にアルミ配置
５をパターニングすると、第５図（ｃ）に示すように突
部２上及びコンタクトホール４でもアルミ配線５に充分
な膜厚が得られる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、第５図に示す配線工程では絶縁膜３がエッ
チングガスに対し選択比の無い状態で全面エッチングさ
れるとともに、エッチングのエンドポイントを検出する
ことができないため、エッチング後の絶縁膜３の膜厚は
エッチング時間を調節することのみにより制御される。
従って、エッチング後の絶縁膜３の膜厚が不安定とな
り、その膜厚が必要以上に薄くなると充分な絶縁性が確
保できなかったり、あるいは厚過ぎると前記第４図に示
す不具合が生じるという問題点がある。

この発明の目的は、金属配線の下地として形成される
絶縁膜を絶縁性を確保しながら充分平坦化して安定した
膜厚の金属配線を形成し得る製造方法を提供するにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、基板上に下層絶縁膜を形成し、その下層
絶縁膜の一部を開口してエッチングストッパとなるべき
領域を形成し、次いで下層絶縁膜及びエッチングストッ
パとなるべき領域上に上層絶縁膜を形成して平坦な絶縁
膜を形成し、次いでその絶縁膜を前記エッチングストッ
パとなるべき領域が露出するまで全面エッチングし、そ
のエッチングされた絶縁膜上に金属配線を形成する製造
方法により達成される。

［作用］ 下層絶縁膜と上層絶縁膜とで基板の凹凸を平坦化した
絶縁膜はエッチングストッパとなるべき領域が露出する
まで全面エッチングされて絶縁性を確保し得る範囲で薄
膜化され、その絶縁膜上に膜厚の安定した金属配線がパ
ターニングされる。

［実施例］ 以下、この発明を具体化した一実施例を第１図に従っ
て説明する。なお、前記従来例と同一構成部分は同一番
号を付して説明する。

第１図（ａ）に示すように、バルク工程により突部２
が生じた基板１にはまず絶縁性を確保するために必要な
膜厚の下層絶縁膜7aを例えばBPSG膜で形成する。そし
て、第１図（ｂ）に示すようにこの下層絶縁膜7aにダイ
シングのためのスクライブライン８をフォトエッチング
により開口する。

次いで、第１図（ｃ）に示すようにその下層絶縁膜7a
上に同じくBPSG膜で上層絶縁膜7bを形成して絶縁膜７を
形成し、その絶縁膜7a,7bを同時に加熱溶融して同図
（ｄ）に示すように平坦化する。

次いで、絶縁膜７を前記スクライブライン８が露出す
るまで全面エッチングする。すなわち、スクライブライ
ン８に相当する一定面積の基板１が露出されることを全
面エッチングのエンドポイントとしてそのエッチングを
行なうと、第１図（ｅ）に示すように絶縁膜７は前記下
層絶縁膜7aの膜厚分が残り、充分な絶縁性が確保される
とともに突部２上部においても充分平坦である。

次いで、第１図（ｆ）に示すように絶縁膜７にコンタ
クトホール４をフォトエッチングにより形成し、アルミ
配線５を形成すると、平坦な絶縁膜７上には均一な膜厚
のアルミ配線５が形成され、コンタクトホール４の段差
も比較的小さなものであるので、同コンタクトホール４
内にも充分な膜厚のアルミ配線５が形成される。従っ
て、上記のようなアルミ配線の製造方法に拠れば、充分
な絶縁性を確保し、かつ平坦な絶縁膜７を形成すること
ができるので、その絶縁膜７上に形成されるアルミ配線
５を安定した膜厚で形成することができる。

次に、この発明は次に示す態様で実施することもでき
る。

イ）前記実施例では下層絶縁膜7aにスクライブライン８
を開口し上層絶縁膜7bを形成した後に下層絶縁膜7aと上
層絶縁膜7bとを同時に加熱溶融して平坦化したが、スク
ライブライン８の開口に先立って下層絶縁膜7aを平坦化
した後に、上層絶縁膜7bを形成すると、上層絶縁膜7bの
膜厚を薄くしても絶縁膜７を充分平坦化することができ
る。この結果、絶縁膜７の全面エッチング量を減らすこ
とができるので、アルミ配線５の下地層として安定した
膜厚の絶縁膜７を形成することができる。

ロ）下層絶縁膜7aはCVD法により形成されたSiO₂膜とす
ることもできる。このSiO₂膜は上記のような加熱温度で
は溶融しないので、平坦化は専ら上層絶縁膜7bで行なう
ことになる。

ハ）上層絶縁膜をさらに厚膜化することにより、加熱溶
融を行なうことなく平坦化を図ること。このような方法
は二層アルミ配線の上層配線を形成する場合に特に有効
であり、下層絶縁膜に開口されるスクライブラインを全
面エッチングのエンドポイントとすることは前記実施例
と同様である。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明の製造方法に拠れば金
属配線の下地として形成される絶縁膜を絶縁性を確保し
ながら充分平坦化して安定した膜厚の金属配線を形成す
ることができる優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｆ）はこの発明を具体化した製造工程
図、第２図は金属配線を施す基板を示す断面図、第３図
は及び第４図は従来の金属配線の不具合を示す断面図、
第５図（ａ）〜（ｃ）は従来の製造方法の一例を示す工
程図である。 図中、１は基板、５は金属配線（アルミ配線）、７は絶
縁膜、7aは上層絶縁膜、7bは下層絶縁膜、８はエッチン
グストッパとなるべき領域（スクライブライン）であ
る。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に下層絶縁膜を形成し、その下層絶
   縁膜の一部を開口してエッチングストッパとなるべき領
   域を形成し、次いで下層絶縁膜及びエッチングストッパ
   となるべき領域上に上層絶縁膜を形成して平坦な絶縁膜
   を形成し、次いでその絶縁膜を前記エッチングストッパ
   となるべき領域が露出するまで全面エッチングし、その
   エッチングされた絶縁膜上に金属配線を形成することを
   特徴とする半導体装置の製造方法。