JPH0265256A - 半導体装置の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に眉間絶縁膜
を平坦化を図った製造方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、半導体装置の配線の微細化、多層化に伴い、配線
層間の平坦化が重要となっている。平坦化法の１つであ
る塗布法は、例えば金属配線上に気相成長法による酸化
膜（ＣＶＤ酸化膜）を成長し、塗布・焼成により形成さ
れるケイ酸ガラス（シリカフィルム）や有機シロキサン
ポリマーを形成し、更にこの上にＣＶＤ酸化膜を成長し
て配線層間膜としている。

この方法では塗布膜の膜厚が厚くなるとスルーホール開
孔部の塗布膜の露出面積が大きくなり、上層配線用アル
ミニウムのスパッタ時に、塗布膜からのアウトガスによ
りアルミニウムの被着不良が生じる。これを避けるため
、全面をエツチングバックしてスルーホール開孔部の塗
布膜を除去する方法がある。

すなわち、第３図（ａ）に示すように、半導体基板１の
絶縁膜２上に形成したアルミニウム配線３の上に層間絶
縁膜としてシリコン酸化膜４を成長し、その上に有機シ
ロキサンポリマー６を塗布。

焼成により形成する。次いで、第３図（ｂ）のように、
全面をエツチングバックして凹部内にのみ有機シロキサ
ンポリマー６を残し、更に第３図（Ｃ）のように、この
上にシリコン酸化膜７を成長している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の半導体装置の層間膜製造方法は、下側パ
ターンの凹凸による配線上の塗布膜厚に差が生じるため
、最も厚い部分がなくなるまでエツチングバックしなけ
ればならない。さらに膜厚やエツチングの均一性からマ
ージンを考えである程度のオーバーエツチングが必要で
ある。

一方、シリカフィルムや有機シロキサンポリマーのエツ
チングレートは酸化膜に比べて２倍程度速いため、塗布
膜厚の薄い部分、すなわち微細な配線部では第３図（ｂ
）のように塗布膜がオーバーエツチングされ易く、この
ため逆に平坦性が悪化してしまうという問題がある。

この場合、層間絶縁膜にシリコン窒化膜を用いれば、エ
ツチングレート比をほぼ１：１にできるが、アルミニウ
ム上にシリコン窒化膜を成長するとストレスマイグレー
ションに弱くなり、また高誘電率のため、眉間容量が高
くなる。

本発明は上述した問題を解消して平坦性に優れた眉間絶
縁膜を形成することができる半導体装置の製造方法を提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に形成した金
属配線層の上にシリコン酸化膜を形成する工程と、この
シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を形成する工程と、
このシリコン窒化膜上にシリコン窒化膜と略エツチング
１／−トの等しい塗布膜を形成して表面を平坦化する工
程と、前記金属配線層上におけるシリコン窒化膜の膜厚
が少なくとも減少されるまで前記塗布膜をエツチングバ
ックする工程と、全面にシリコン酸化膜を形成して眉間
絶縁膜を完成する工程とを含んでいる。

〔作用〕

上述した製造方法では、塗布膜のエツチングバック時に
、これとエツチングレートの等しいシリコン窒化膜を同
時にエツチングさせるので、凹部における塗布膜のオー
バエツチングを抑制し、平坦化を実現する。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図（ａ）乃至（ｄ）は本発明の一実施例を工程順に
示す縦断面図である。

先ず、第１図（ａ）のように、半導体基板１の絶縁膜２
上に厚さ１．０μｍのアルミニウム配線３を所要パター
ンに形成する。そして、全面にプラズマＣＶＤ法を用い
てシリコン酸化膜４を２０００人成長し、更にこの上に
プラズマＣＶＤ法を用いてシリコン窒化膜５を２０００
人成長する。

次に、第１図（ｂ）のように、全面に有機シロキサンポ
リマー溶液を塗布、焼成して有機シロキサンポリマー層
６を形成する。この時塗布膜厚のパターン依存性により
、微細配線３ａ上では１０００人、広い配線３ｂ上では
２５００人となる。

次いで、第１図（ｃ）のように、例えばＣＦ４を用いた
りアクティブイオンエツチングにより全面をエツチング
ハックする。この時、有機シロキサンポリマーとシリコ
ン窒化膜、シリコン酸化膜のエツチングレート比はそれ
ぞれ１：１，２：１である。エツチングバック量を３５
００人とすると、配線３ａ上のシリコン窒化膜５は全て
除去されるが、配線３ｂ上のシリコン窒化膜５は１００
０人程度残在れる。

最後に、第１図（ｄ）のように、全面にプラズマＣＶＤ
法を用いてシリコン酸化膜７を５０００人成長すること
で層間絶縁膜を形成する。

この方法によれば、有機シロキサンポリマー層６とエツ
チングレートが等しいシリコン窒化膜５を形成すること
によって、配線３ａ、３ｂ上ではシリコン窒化膜５によ
ってこの領域に有機シロキサンポリマー層が塗布された
のと同様な状態となる。これにより、配線３ａ、３ｂ間
における有機シロキサンポリマー層６のオーバエツチン
グが抑制され、全体として平坦化が実現できる。

なお、エツチングバックにより開孔部側面に塗布膜層が
露出することなく、信顛性の高い多層配線を形成するこ
とができるのは言うまでもない。

第２図は本発明の他の実施例を説明するための縦断面図
である。

この実施例では、有機シロキザンポリマー層６の形成ま
では前記実施例と同じであるが、ここではエツチングハ
ック量を４５００人、ずなわち広い配線３ｂｊ二のシリ
コン窒化膜が完全に除去されるまでエツチングバックを
行っている。

これにより、シリコン窒化膜５が層間絶縁膜中に存在す
ることによる、ストレスマイグレーションや眉間容量等
の悪影響を前記実施例よりも低減できる。また、狭い配
線３ａの部分では約１５００人のオーバーエツチングと
なるため、前記実施例に比べ平坦性はやや劣るものの、
従来法に比べれば十分な平坦化が達成できる。

なお、以上の説明では、シリコン酸化膜の成長にはプラ
ズマＣＶＤを用いたが、常圧ＣＶＤやバイアススパッタ
法などでも同様な効果が得られる。

また、有機シロキサンポリマーの代わりに無機のシリカ
フィルムあるいは、その多数回塗布でも同様な効果が得
られる。

［発明の効果〕 以−Ｆ説明したように本発明は、シリコン酸化膜上にシ
リコン窒化膜を形成したトで塗布膜を形成し、かつこれ
をエツチングハックしているので、凹部における塗布膜
のオーバエツチングを抑制し、塗布膜形成後の形状を維
持した平坦性の良い層間膜を得ることができる。また、
金属配線上のシリコン窒化膜を除去することにより、ス
トレスマイグレーションによる不良が起こることはな（
、また層間容量が増加することもない。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｄ）は本発明の一実施例を製造工程
順に示す縦断面図、第２図は本発明の他の実施例の工程
一部の縦断面図、第３図（ａ）乃至（Ｃ）は従来方法を
工程順に示す縦断面図である。 １・・・半導体基板、２・・・絶縁膜、３．３ａ、３ｂ
・・・アルミニウム配線、４・・・シリコン酸化膜、５
・・・シリコン窒化膜、６・・・有機シロキサンポリマ
ー層、綜 Ｃす 憾

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、基板上に形成した金属配線層の上にシリコン酸化膜
   を形成する工程と、このシリコン酸化膜上にシリコン窒
   化膜を形成する工程と、このシリコン窒化膜上にシリコ
   ン窒化膜と略エッチングレートの等しい塗布膜を形成し
   て表面を平坦化する工程と、前記金属配線層上における
   シリコン窒化膜の膜厚が少なくとも減少されるまで前記
   塗布膜をエッチングバックする工程と、全面にシリコン
   酸化膜を形成して層間絶縁膜を完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。