JPH01135044A - 半導体装置 - 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】 〔、帝業上の利用分野〕 本発明は、多層配線を有する半導体装置の層間絶縁膜構
造に適用して有効な技術に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体装置の層間絶縁膜平坦化技術については、例えば
、株式会社プレスジャーナル、昭和６２年２月２０日発
行「セミコンダクターワールド・３月号」Ｐ３６〜Ｐ４
２に記載されている。

Ａｆｆ多層配線の層間絶縁膜形成波ｉ４；ｉとしては、
従来、バイアス・スパッタ法、バイアス・ＥＣＲ法、選
択ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、ガラス塗布法、ガラスリフロ
ー法、存機樹脂塗布法、無機／有機積層法あるいはエッ
チ・バック法など、種々の方法が提案され、また、−ｉ
は実用化されている。

しかしながら、これらの方法には、それぞれ一長一短が
あり、諸条件を満足する層間絶縁膜は未だ得られていな
い。

ところで、上記層間絶縁膜形成技術の一つとして、組成
の異なる複数の絶縁膜を積層した、いわゆる多層層間絶
縁膜構造が注目されている。

例えば、第４６回春季応用物理学会予稿集２９頁８−２
　には、Ｓ　ＯＧ（ｓｐｉｎ　ｏｎ　ｇｌａｓｓ）　　
などの塗布膜を中間層として、第一層にＰ　Ｓ　Ｇ（ｐ
ｈｏｓｐｈｏｓｉｌ−ｉｃａｔｅ　ｇｌａｓｓ）、また
はプラズマＣＶＤ法で形成した５ｉＣｈ膜もしくはＳｉ
３Ｎ＜膜（以下、それぞれプラズマ酸化膜、プラズマ窒
化膜という）を、また、第三層にプラズマ酸化膜もしく
はプラズマ窒化膜を用いる三層層間絶縁膜構造が報告さ
れている。

また、日経マグロウヒル社、昭和６２年７月１日発行「
日経マイクロデバイス・７月号」Ｐ７０〜Ｐ７１には、
ＳＯＧを中間層として、第一層および第三層に光ＣＶＤ
法で形成した５１０２　を用いる三層層間絶縁膜構造が
記載されている。

このように、従来提案されている多層層間絶縁膜構造は
、中間層である第二層にＳＯＧを、また、第一層、第三
層にＰＳＧや酸化膜、窒化膜などを用いた三層層間絶縁
膜構造が一般的である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記ＰＳＧ、プラズマ酸化膜あるいはプラズ
マ窒化膜は、ステップカバレージ性が良くないという欠
点がある。

従って、第一層にこれらの材料を用いた場合には、オー
バーハングが生じ易くなり、絶縁膜の平坦化を図るた必
に中間層であるＳＯＧの塗布膜が多くなる結果、ＳＯＧ
をベーキングした時の熱収縮によるストレスなどによっ
てＡＡ配線の段差部付近にクラックその他の欠陥が発生
し、Ａ２配線がＳＯＧと接触して腐食を引き起こすなど
の問題が生ずる。

特に、Ａ！配線同士の間隔が狭くなると、第一層の内部
にボイドが発生し易くなるが、このボイドは、コンタミ
ネーンヨンのトラップになりかねないなど、半導体装置
の信頼性低下を引き起こす原因となる。

一方、光ＣＶＤ法で形成した５ｉｎ２を第一層に用いる
前記三層層間絶縁膜構造は、上記ステップカバレージ性
の向上を狙いとするものであるが、光ＣＶＤ法で形成し
た５１０２は、機械的強度が乏しいなど、膜の信頼性に
問題があり、しかも、膜の堆積レートが低いため、量産
レベルの技術としては実用性に問題がある。

本発明は、上記問題点に着目してなされたものであり、
その目的は、ステップカバレージ性の良好な三層層間絶
縁膜構造を得るための技術を提供することにある。

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明
細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

〔問題点を解決するための手段〕

水頭において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、多層配線の層間絶縁膜を三層絶縁膜構造とし
、この三層絶縁膜の第一層をＢＳＧで構成し、かつ、第
二層をＳＯＧで構成するものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、ＢＳＧのステップカバレージ性
が良好であるため、第一層の内部にクランクその池の欠
陥やボイドが発生するのをを効に防止することができる
。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例である半導体装置の層間絶
縁膜構造を示す断面図である。

本実施例は、半導体ウェハ１の製造プロセスにおいて素
子内にＡｅ多層配線構造が形成された半導体装置である
。

所定のパターンにエツチングされた第ｎ番目のＡｌ配線
２と第ｎ＋１番目のＡｌ配線３との間には、三層からな
る１間絶縁膜が形成されている。

第一１は、ステップカバレージ性の良いＢＳＧ（ｂｏｒ
ｏｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｊｅ　ｇｌａｓｓ）　４
によって構成されるオーバーハングのない均一な絶縁膜
からなり、Ａｌ配線２の腐食やマイグレーンヨンなどが
有効に防止されている。

Ｂ５Ｇ４の表面に形成された第二層の絶縁膜は、５ＯＧ
５であり、この５ＯＧ５によってＢ５Ｇ４の表面が平坦
化されている。

さらに、５ＯＧ５の表面に形成された第三層の絶縁膜は
、第一層と同じＢ５Ｇ４である。

第三層のＢ５Ｇ４の表面には、第ｎ＋１番目のＡｌ配線
３が形成され、コンタクトホール６を介して第ｎ番目の
Ａｌ配線２と接続されている。

上記三層からなる層間絶縁膜は、例えば、下記のように
して形成される。

まず、第ｎ番目のＡｌ配線２をパターニングした後、Ｃ
ＶＤ装置内においてＳ　！　Ｈ４／　Ｂ２　Ｈ６などを
反応ガスとして、約４００℃の常圧ＣＶＤ法により、へ
β配線２の表面にＢ５Ｇ４を積層し、次いで、このＢ５
Ｇ４の表面に５ＯＧ５をスピンナ塗布して約３００℃で
ベークすることにより、Ｂ５Ｇ４の表面を平坦化する。

次に、再び上記ＣＶＤ装置内において同様の方法により
５ＯＧ５の表面にＢ５Ｇ４を積層し、フォトレジスト／
ドライエツチングにより第ｎ番目のＡ７！配線１の上部
にコンタクトホール６を形成してＡβを蒸着した後、エ
ツチングにより第ｎ＋１番目のＡＮ配線３を形成する。

このように、本実施例によれば、下記の効果を得ること
ができる。

（１）、第ｎ番目のＡｌ配線２と第ｎ＋１番目のＡｌ配
線３との開の層間絶縁膜を、第一層および第三層がＢ５
１Ｇ４からなり、中間層である第二層がＳＯＧ５からな
ろ三層絶縁膜構造とすれば、Ｂ５Ｇ４のステップカバレ
ージ性が良好であることから、第−屡の内部にクラック
その他の欠陥やボイドが発生するのを有効に防止するこ
とができる。

（２）、上記（１）により、回路特性が向上し、信頼性
の高い半導体装置を得ることができる。

（３）　　上記（１）により、Ａｌ配線の多層化が促進
され、半導体装置の高集積化が達成できる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
例えば、層間絶縁膜の第三層としてＢＳＧに代えて、プ
ラズマ酸化膜やプラズマ窒化膜を用いるなど、その要旨
を逸脱しない範囲で種々変更することができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。

すなわち、多層配線の層間絶縁膜を三層絶縁膜構造とし
、その第一層をＢＳＧで、かつ、第二層をＳＯＧで構成
することにより、第一層の絶縁膜のステップカバレージ
性が良好であることから、第一層の内部にクランクその
他の欠陥やボイドが発生するのを有効に防止することが
でき、半導体装置の信頼性向上、高集積化が達成される
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である半導体装置の層間絶縁
膜構造を示す断面図である。 １・・・半導体ウェハ、２．３・・・Ａｆｌ配線、４・
・・ＢＳＧ、５・・・ＳＯＧ、６・・・コンタクトホー
ル。 う ２．６・・・Ａｔ配線 ４・・・ＢＳＧ ５・・・ＳＯＧ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多層配線の層間絶縁膜が三層の絶縁膜で構成された
   半導体装置であって、前記層間絶縁膜の第一層がＢＳＧ
   からなり、かつ、第二層がＳＯＧからなることを特徴と
   する半導体装置。 ２、層間絶縁膜の第三層がＢＳＧからなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ３、層間絶縁膜の第三層がプラズマＣＶＤ法で形成され
   たＳｉＯまたはＳｉ＿３Ｎ＿４からなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ４、常圧ＣＶＤ法で形成されたＢＳＧであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の半導体
   装置。