JPH04115536A - 平坦化処理法 - 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］ この発明は、超ＬＳＩ等の半導体装置の製造に用いられ
る平坦化処理法に関し、特にスピンオンガラス（以下、
ＳｏＧと略記する）膜をエッチバックする技術の改良に
関するものである。

［発明の概要］ この発明は、ＳｏＧ膜をエッチバックする際にＣ２Ｆ６
を主成分とするエツチングガスを用いることによりエッ
チバック量の制御性を改善したものである。

［従来の技術］ 一般に、超ＬＳＩ等の多層配線形成に際しては、半導体
ウェハ上で配線段差等に基づく非平坦面を平坦化処理し
てからその処理面上に次層の配線を形成することにより
断線等を防止して高信頼化を図っている。

従来、この種の平坦化処理法としては、ウェハの非平坦
状の上面を覆ってＳｏＧ膜を形成した後、このＳｏＧ膜
をドライエツチングによりエッチバックする方法が知ら
れている。この方法では、エツチングガスとして、ＣＦ
４又はＣＨＦ３を主成分とする混合ガスが用いられてい
た。

一般に、ＳｏＧ膜は、シラノール化合物と溶剤からなる
溶液をウェハ上に滴下し、回転により均一に広げ、ベー
タし焼きしめることによって形成されるシリコンオキサ
イド系の薄膜であるが、無機ＳＯＧ膜と有機ＳＯＧ膜と
の二種類のものが知られている。無機ＳＯＧ膜は、シラ
ノール化合物がＳｉ（ＯＨ）４からなるものであり、有
機ＳＯＧは、シラノール化合物がＲ１５ｉ（ＯＨ）　４
−ｎ　　［ＲニーＣＨ８，−Ｃｏ　Ｈｓ　。

Ｃ２Ｈ８等コからなるもので、眼中にメチル基やエチル
基のような有機物を含んでいる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のようにＣＦ　ａ又はＣＨＦ５を主成分とするエツ
チングガスを用いるエッチバック工程にあっては、通常
のシリコンオキサイド膜に比べてＳＯＧ膜のエツチング
速度が高く、エッチバック量の制御が容易でなかった。

エツチング速度を下げるためには、高周波電力を低下さ
せればよいが、このようにすると、次の（イ）〜（ハ）
のような不都合が生ずる。

（イ）炭素、フッ素等のポリマーがデポジットされるた
め、エツチングが十分に行えない場合がある。また、反
応室の汚染を招く。

（ロ）ウニ八面内においてエツチング速度がばらつぎ、
均一なエツチングが行えないので、結果として歩留りが
低下する恐れがある。

（ハ）放電が不安定になり、再現性が悪化する。

この発明の目的は、これらの不都合を伴うことなくエッ
チバック量の制御性を改善した新規な平坦化処理法を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ この発明は、ウェハの非平坦状の上面を覆ってＳＯＧ膜
を形成した後、このＳＯＧ膜を反応性イオンエツチング
によりエッチバックすることを含む平坦化処理法におい
て、前記反応性イオンエツチングではＣ２ＦＡを主成分
とするエツチングガスを用いることを特徴とするもので
ある。

［作用］ この発明の方法によれば、エツチングガスとしてイオン
発生効率の高いＣ２ＦＢを主成分としたものを用いるの
で、高周波電力を低下させることでＳＯＧ膜に適したエ
ツチング速度が得られ、エッチバック量の制御が容易と
なる。また、高周波電力を低下させても従来のような不
都合は生じない。

［実施例］ 第１図乃至第８図は、この発明を多層配線形成工程に適
用した一実施例を示すもので、各々の図に対応する工程
（１）〜（８）を順次に説明する。

（１）シリコン等の半導体基板１０の表面にシリコンオ
キサイド等の絶縁膜１２を形成した後、絶縁膜１２上に
ＡＪＺ合金等の配線金属を被着してバターニングするこ
とにより１層目の配線層１４を形成する。この後、基板
上面には、配線層１４を覆うように例えばシリコンオキ
サイドをプラズマＣＶＤ法等により堆積して第１のＣＶ
Ｄ膜１膜管６成する。

（２）次に、配線段差を平坦化すべく第１のＣＶＤ膜１
膜管６って有機ＳＯＧ膜１８を形成する。−例として、
基板上面に有機ＳＯＧ液を回転塗布した後、窒素ガス中
で４００℃３０分の焼ぎしめを行なって溶剤を焼きとば
すことにより有機ＳＯＧ膜１８を形成する。有機ＳＯＧ
膜１８の膜厚は、シラノール化合物の濃度、塗布回転数
等を調整することで適宜制御可能である。

（３）次に、有＄！ｌ５ＯＧ膜１８を反応性イオンエツ
チングによりエッチバックすることにより配線層１４に
対応してＣＶＤ膜１膜管６部を露呈させると共に配線段
差部にＳＯＧ膜１８の一部を残存させる。

エッチバックに際しては、平行平板型の反応性イオンエ
ツチング装置を用い、エツチングガスとしてはＣ２Ｆａ
を主成分としてこれにＨｅ、Ｎ２゜０２を添加した混合
ガスを用いる。高周波電力、Ｎ２．０２の流量等を調整
することで所望のエツチング速度を得ることができる。

−例として、電極間隔が６ｍｍである平行平板型の反応
性イオンエツチング装置において、Ｃ２ＦＢを２０ｓｅ
ｃｍ。

Ｈｅを８８ｓｅｃｍとすると共にこれらの混合ガスに対
してＮ２と０２を各々２〜３　ｓｅｃｍ添加することに
より高周波電力１６０Ｗ程度で良好なエツチング特性が
得られる。

（４）次に、ＣＶＤ１ｉ１６の露呈部分及び有機ＳＯＧ
膜１８の残存部分を覆って無機ＳＯＧ膜２０を形成する
。この無１ｉ１ｓＯＧ膜２０は、前述した有機５ＯＧｌ
ｉ１８と同様の方法で形成することができる。

（５）次に、無機５ＯＧｌｌｉ２０をエッチバックする
ことにより配線層１４に対応してＣＶＤ膜１６の一部を
露呈させると共に配線段差部にＳＯＧ膜２０の一部を残
存させる。このエッチバック工程では、第３図で述べた
と同様にして反応性イオンエツチングを行なうが、エツ
チング条件は無機ＳＯＧ［２０に適するように若干変更
してもよい。

（６）次に、ＣＶＤ膜１６の露呈部分及び無機ＳＯＧ膜
２０の残存部分を覆って例えばシリコンオキサイドをプ
ラズマＣＶＤ法等により堆積して第２のＣＶＤ膜２２を
形成する。

（７）この後、ホトレジストをマスクとするドライエツ
チングにより配線層１４上のＣＶ　ＤｌｌｉｌＢ、　２
２の一部にコンタクト孔２４を形成する。

（８）この後は、ＣＶＤ［２２の上にＡ１合金等の配線
金属を被着してバターニングすることにより２層目の配
線層２６を形成する。第８図の配線構造は、コンタクト
孔２４の内壁にＳＯＧ膜１８．２０が露出していないの
で、導通不良や配線腐蝕が生じにくく、信頼性が高いも
のである。

上記した第３図及び第５図のエッチバック工程では、Ｃ
２Ｆｇを主成分とするエツチングガスを用いて反応性イ
オンエツチングを実行したので、高周波電力、Ｎ２，０
２の流量等の調整により有機ＳＯＧ膜１８及び無機ＳＯ
Ｇ膜２０に適したエツチング速度を設定可能となり、例
えばＣＶＤ膜１６がほぼ露呈された時点でエツチングを
停止するようにエッチバック量を制御するのが従来法に
比べて容易であった。その上、高周波電力を低下させて
も、ポリマーのデポジションがなく、エツチング速度の
ウニ八面内での分布が均一であり、放電が安定していた
。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、ＳＯＧ膜を反応性イ
オンエツチングによりエッチバックする際にＣ２Ｆ、を
主成分とするエツチングガスな用いたので、ＳＯＧ膜に
適したエツチング速度でエッチバックを行なうことがで
き、エッチバック量の制御が容易となる効果が得られる
。

その上、所望のエツチング速度を得るために高周波電力
を低下させても、（ａ）ポリマーのデポジションがない
ため反応室をクリーンに保てること、（ｂ）エツチング
速度のウニ八面内での分布が均一であり、高歩留りが得
られること、（Ｃ）放電が安定して得られ、再現性が良
好であることなどの効果も得られる。

第１図鴬ｌ　ＣＶＤＪＰＪｆ６ｍ）

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は、この発明を多層配線形成工程に適
用した一実施例を示す基板断面図である。 ｌＯ・・・半導体基板、１２・・・絶縁膜、１４．２６
・・・配線層、１６．２２・ＣＶ　Ｄ膜、１８−・・有
機Ｓ　ＯＧｌｉ、　２０・・・無機５ＯＧＩＩ！、２４
・・・コンタクト孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ウエハの非平坦状の上面を覆ってスピンオンガラス膜を
   形成した後、このスピンオンガラス膜を反応性イオンエ
   ッチングによりエッチバックすることを含む平坦化処理
   法において、 前記反応性イオンエッチングではＣ＿２Ｆ＿６を主成分
   とするエッチングガスを用いることを特徴とする平坦化
   処理法。