JPH0273652A - 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、特に層間絶縁膜
の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。

すなわち、第３図に示すように、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の上に眉間絶縁膜と
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。しかる上で
、この上にシリコン酸化膜７を形成している。

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。

即ち、第４図のように、有機シロキサンポリマー６を塗
布した後に、全面をエツチングバンクして凹部内にのみ
有機シロキサンポリマー６を残した後に、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。ざ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ンチングが必要で
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４図のよ
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、眉間絶縁膜にシリコン窒化膜や、ＰＳＧ（リ
ンガラス）、ＢＳＧ（ボロンガラス）。

ＢＰＳＧ　（ボロンリンガラス）等の不純物を含んだシ
リコン酸化膜を用いれば、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、かつ高
誘電率のために眉間容量が高くなる。また、不純物を含
んだシリコン酸化膜では、酸化膜を低温で成長させるの
が難しいため、アルミニウム配線にヒロックが生じると
いう問題がある。

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不純物を含む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これと略エツチン
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不純物を含むシリコン
酸化膜が少なくとも露呈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不純物を含むシリコ
ン酸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１．０ａｍ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
常圧プラズマＣＶＤ法を用いて不純物を含むシリコン酸
化膜、ここではＰＳＧ膜５を４０００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
、有機シロキサンポリマー層６の膜厚は、微細配線３ａ
上では約１０００人、広い配線３ｂ上では約３０００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
バックする。この時、有機シロキサンポリマーとＰＳＧ
のエツチングレート比は１：ｌとなる条件に設定する。

エツチングバック量を４０００人とすると、配線３ａ上
では約１０００人のオーバエツチングとなり、この領域
の有機シロキサンポリマー層６は完全に除去される。ま
た、配線３ｂ上では約３０００人のオーバエツチングと
なるが、シリコン酸化膜４までは達しないため平坦性は
悪化しない。

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とエン
チングレートが等しいＰＳＧ膜５を形成することによっ
て、配線３ａ、３ｂ上ではＰＳＧ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、エツチングハックにより開孔部側面に塗布膜層が
露出することなく、信頼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だめの縦断面図
である。

この実施例では、アルミニウム配線３上にバイアススパ
ッタ法でシリコン酸化膜４Ａを成長した上でミ第１実施
例と同様にＰＳＧ膜５．有機シロキサンポリマー層６を
形成し、全面をエツチングバンクし、最後にプラズマＣ
ＶＤ法を用いてシリコン酸化膜７を成長させている。

この方法では、アルミニウム配線３上に形成したシリコ
ン酸化膜４Ａをバイアススパッタ法で形成することによ
り、アルミニウム配線３の段部箇所にテーパーが付けら
れ、全体としての平坦性を改善することができる。

また、を機シロキサンポリマー層６のエツチングバック
量を多めに設定して微細配線３ａ上のＰＳＧ膜５が完全
に除去された場合でも、下層のシリコン酸化膜４Ａのテ
ーパーにより平坦性が悪化されることはない。

なお、ここではバイアススパッタ法を用いた例を示した
が、バイアスプラズマＣＶＤ法等、段差部でテーパーの
付く成長方法であれば同様な効果が得られるのは言うま
でもない。また、前記し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〕

以上説明したように本発明は、シリコン酸化膜上に不純
物を含むシリコン酸化膜を形成した上で塗布膜を形成し
、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、不純物を含むシリコン酸化膜を直接アルミニ
ウム配線上に成長していないため、ヒロックやストレス
マイグレーション等の不良を引き起こすことがなく、信
頼性の高い半導体装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ａ）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図及び第４図は夫々異なる従来方
法を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、４
Ａ・・・バイアススパッタによるシリコン酸化膜、５・
・・ＰＳＧ膜、６・・・有機シロキサンポリマー層、７
・・・シリコン酸化膜。 第１図 第 ■ 図 第２ 図 ＾４− 弔 ｒ） 図 第４ 図

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不純物を含
   むシリコン酸化膜を形成する工程と、このシリコン酸化
   膜上にこれ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
   る不純物を含むシリコン酸化膜が少なくとも露呈される
   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。