JPH01184850A - 半導体集積回路装置の多層配線の製造方法 - 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） 本発明は半導体集積回路装置における多層配線を形成す
る方法に関するものである。

（従来技術） 多層メタル配線をもつ半導体集積回路装置では。

各メタル配線層はウェハ上で不規則な方向に配列されて
形成されている。

例えば、１層目の配線上に層間絶縁膜が形成され、１層
目の配線と直交する方向の２層目の配線がその層間絶縁
膜上に形成されているものとする。

このような多層配線では、１層目の配線と２層目の配線
の交差する箇所で２層目の配線に段差がつく、そのため
、さらに配線が多層に重ねられるとその段差が大きくな
り、上層部の配線が断線したり、パターン化の際のエツ
チングが不十分になったりする問題が生じ、できあがっ
た半導体集積回路装置の動作や信頼性に問題が発生する
。

そこで、多層配線においては配線層又は層間絶縁膜を平
坦化するために種々の試みがなされている。

層間絶縁膜を平坦化する方法としては、一般にガラス塗
布法とエッチバック法又はそれらを組み合せた方法が使
用されている。

ガラス塗布法では、シラノールを塗布した後。

熱処理を施してガラス化する。

しかし、シラノールは厚く塗布することが困難であり、
またクラックが発生しやすい。

エッチバック法では、配線段差上の絶縁膜上にフォトレ
ジストなどの塗布材料を塗布して表面を平坦化する。そ
して、塗布材料と絶縁膜の一部をエツチングすることに
よって絶縁膜表面を平坦化する。

しかし、この方法ではエツチングの終点を検出するのが
困難である。

また、ガラス塗布法とエッチバック法を組み合せるとい
ずれかの方法を単独で使用する場合より平坦性がよくな
る。

しかし、プロセスが複雑になる。

（目的） 本発明は、簡単なプロセスで、平坦な表面をもつ多層配
線を形成する方法を提供することを目的とするものであ
る。

（構成） 本発明は以下の工程を含んでいる。

（ａ）導電体膜上に形成されたレジスト膜をマスクとじ
て前記導電体膜をエツチングして１層目の配線を形成す
る工程。

（ｂ）前記レジスト膜を残存させたままで１層目の配線
とほぼ同じ膜厚の１層目の層間絶縁膜を低温ＣＶＤ法に
より形成する工程。

（ｃ）前記レジスト膜を除去してそのレジスト膜上の眉
間絶縁膜も除去する工程、 （ｄ）２層目の層間絶縁膜を形成する工程、（ｅ）２暦
目の層間絶縁膜上にさらに２層目の配線を形成する工程
。

以下、実施例について具体的に説明する。

第１図から第３図により一実施例を説明する。

第１図はシリコン単結晶基板ｌ上の絶縁膜２上に１層目
の配線３を形成した状態である。

絶縁ｒＮ２の下側には半導体集積回路装置を構成する上
で必要な能動素子と配線が形成されている。

１層目の配線３用の導電体膜としては、アルミニウムや
アルミニウム合金、高融点金属などを使用することがで
きる。その導電体膜の膜厚は２０００〜２００００人程
度であり、スパ波長リング法、蒸着法又はＣＶＤ法によ
り形成することができる。

１層目の配線３用導電体膜上にフォトレジスト膜を５０
００〜２００００人程度の膜厚に形成波長写真製版によ
ってパターン化する。そのパターン化されたフォトレジ
スト膜４をマスクとして導電体膜をエツチングし、１．
ｌｉ！Ｆ目の配線３を形成する。

次に、第２図に示されるように、フォトレジスト膜４を
残したままで低温ＣＶＤ法によって１層目の層間絶縁膜
５を形成する１層間絶縁膜５の膜厚は１層目の配線３の
膜厚とほぼ同じになるように制御する。

低温ＣＶＤ法としては例えば光ＣＶＤ法を用いることが
できる。光ＣＶＤ装置の光源としては紫外領域のレーザ
又は水銀ランプなどを用いることができる。水銀ランプ
を用いる場合はレンズによって平行光線とする。

光ＣＶＤ法によってシリコン酸化膜、シリコン窒化膜又
はシリコン酸化窒化膜などを形成することができる。シ
リコン酸化膜を形成する場合は、反応ガスとして例えば
ＳｉＨ４，５ｉ２Ｈｓ又は５ｉＨｚＣＱ２と０２を用い
、シリコン窒化膜を形成する場合は、反応ガスとして例
えばＳｉ　Ｈ４＋Ｓｔ：Ｈ６又は５ｉＨ２ＣＱ２とＮＨ
３を用い、シリコン酸化窒化膜を形成する場合は、反応
ガスとして例えばＳｉＨ４，５ｉ２Ｈｓ又はＳｉＨｗＣ
Ｑ２とＮ２０を用いる。光ＣＶＤ法では基板温度を室温
から約１００℃の間に設定し、反応は１〜１００　Ｔｏ
ｒｒ程度の減圧状態で行なう。

光ＣＶＤ法では光が当った部分にのみ１層目の層間絶縁
膜５が形成される。

その後、レジスト剥離液によってフォトレジストｓ４を
除去する。このとき、フォトレジスト膜４上の１層目の
層間絶縁膜５も同時に除去される。

次に、第３図に示されるように、従来のＣＶＤ法、スパ
ッタリング法又は蒸着法によって２層目の層間絶縁膜６
を形成する。２層目の層間絶縁膜６の膜厚は５０００〜
２００００Ａ程度とする。

２層目の層間絶縁膜６の下地となる１層目の層間絶縁ｒ
！ａ５と１層目の配線３の表面が平坦化されているので
、２層目の層間絶縁膜６の表面も平坦なものとなる。

実施例では、低温ＣＶＤ法として光ＣＶＤ法をあげてい
るが、約１００℃以下の低温で、しかも異方性成膜でき
るものであれば他のＣＶＤ法でもよい。

２層目の層間絶縁膜６を形成するために低温ＣＶＤ法を
用いてもよい、１層目の配線３にアルミニウム系の金属
を用いると、２層目の層間絶縁膜６を形成するために高
温処理を施せばヒロックが発生する虞れがあるが、２層
目の層間絶縁膜６を低温ＣＶＤ法で形成すればヒロック
が発生しない。

２層目の層間絶縁膜６を形成するために低温ＣＶＤ法を
用いるとした場合、そのＣＶＤ法は光ＣＶＤ法であって
もよく、また、２層目の層間絶縁膜６の成膜は異方性で
なくてもよいので、例えば低温プラズマＣＶＤ法を用い
ることもできる。

第１図において、フォトレジスト膜４をマスクとして１
層目の配線用導電体膜をエツチングすると、フォトレジ
スト膜４の断面形状は基板に対して垂直な側壁をもたず
、第４図に示されるように変形してしまうことがある。

そのため、１層目の層間絶縁膜５を形成した際、フォト
レジスト膜４の側壁上にも層間絶縁膜５が形成される。

このように、側壁に層間絶縁膜が形成されると、フォト
レジスト膜４をレジスト剥離液によって除去するのが困
難になる。

そこで、フォトレジスト膜４の断面形状が第４図のよう
に変形する場合には、レジスト剥離液でフォトレジスト
膜４を除去する前にフッ酸系の溶液によってフォトレジ
スト膜４の側壁が露出するまで１層目の層間絶縁膜５を
エツチングし、その後、レジスト剥離液でフォトレジス
ト膜４を除去する。

本発明では、層間絶縁膜６の表面が第３図に示されるよ
うに平坦になるので、上記の工程を繰り返えして２層目
以降の配線を形成することができる−２のようにして層
間絶縁膜表面を平坦に保ちながら多層配線を形成するこ
とができる。

（効果） 本発明では導電体膜をエツチングしてＩＮ目の配線を形
成するのに使用したレジスト膜を残存させたままで１層
目の配線とほぼ同じ膜厚の１層目の層間絶縁膜を低温Ｃ
ＶＤ法により形成、前記レジスト膜を除去してそのレジ
スト膜上の層間絶縁膜も除去した後、２層目の層間絶縁
膜を形成するようにしたので、２層目の層間絶縁膜の表
面が平坦になる。このように、眉間絶縁膜の表面が平坦
な多層配線を簡単なプロセスによって形成することがで
き、配線パターンの微細化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は一実施例を工程順に示す断面図、第
４図はレジスト膜の断面形状が変形した場合の途中段階
を示す断面図である。 １・・・・・・シリコン単結晶基板、２・・・・・・絶
縁膜、３・・・・・・１層目の配線、４・・・・・・フ
ォトレジスト膜、５・・・・・・１層目の層間絶縁膜、 ６・・・・・・２層目の層間絶縁膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電体膜上に形成されたレジスト膜をマスクとし
   て前記導電体膜をエッチングして１層目の配線を形成す
   る工程、前記レジスト膜を残存させたままで１層目の配
   線とほぼ同じ膜厚の１層目の層間絶縁膜を低温ＣＶＤ法
   により形成する工程、前記レジスト膜を除去してそのレ
   ジスト膜上の層間絶縁膜も除去する工程、２層目の層間
   絶縁膜を形成する工程、２層目の層間絶縁膜上にさらに
   ２層目の配線を形成する工程、を含む半導体集積回路装
   置の多層配線の製造方法。