JPH0488634A - 薄膜配線の形成方法 - 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］ この発明は半導体装Ｍ等の多層配線における薄膜配線の
形成方法に関する。

［従来の技術Ｊ 近年、半導体装置においては、高集積化、高密度化、お
よび高速動作化に伴って配線の多層化が要望されている
。配線の多層化は、配線面積を実質的に減少させてチッ
プの大型化を防ぎ、平均配線長を短くして配線抵抗によ
る動作速度の遅延を抑制することができる。このような
多層配線構造の半導体装置を実現する製造プロセスのう
ち、特に配線を平坦化する工程が重要である。すなわち
、下層の配線パターンによって層間絶縁膜に凹凸部が存
在すると、上層の配線膜を形成するときにステップカバ
レージ不良が発生し、配線の断線不良が生じる。このた
め、層間絶縁膜の表面を平坦化することが、信頼性の高
い多層配線を実現するうえで重要となる。

この平坦化方法として、従来、第２図に示ようなエッチ
バック法が知られている。このエッチバック法では、ま
ず、第２図（Ａ）に示すように、半導体ウェハ等の基板
ｌ上にＡｔ等の金属配線２をパターン形成した上、その
表面に下地絶縁膜３をＣＶＤ法により被着し、更にこの
下地絶Ｉ＆膜３の表面にレジスト４をスピンコード法等
により表面が平坦となるように塗布する。そして、第２
図（Ｂ）に示すように、レジスト４と下地絶縁膜３を選
択性のない条件でエツチングしてレジスト４の表面から
均一な厚さで金属配線２の表面まで除去する。これによ
り、除去されずに基板１上に残存した下地絶縁＃３の表
面が金属配線２の表面と同じ平面に平坦化される。この
後、第２図（Ｃ）に示すように、下地絶縁膜３および金
属配線２の表面に再度上層絶縁膜５をＣＶＤ法で被着す
る。これにより、上層絶縁膜５の表面は下層の下地絶縁
［ｌ！３および金属配線２の表面と平行な平坦面に形成
され、これが層間絶縁膜となり、多層配線を可能にして
いる。

［発明が解決しようとする。！ＩＩ］ しかし、上述したエッチバック法では、金ｆｉ配線２上
に絶縁ｌＩ３．５をＣＶＤ法で２同波着してイルので、
金属配線２の表面にはヒロックと呼ばれる突起が発生し
易く、このヒロックにより層間絶縁膜である上層絶縁ｌ
１５に欠陥が生じ、多層配線間の短絡の原因となり、配
線の信頼性が低下するという問題がある。しかも、上述
したエッチバック法では、基板ｌ上に予め金属配線２を
パターン形成しているため、金属配線２による凹凸部が
でき、その表面に下地絶縁膜３を形成する際、ステ、プ
カレージ不良が発生し易くなる。そのため、下地絶縁膜
３はステップカバレージ不良が発生しにくい性質、つま
り凹凸部の段差にも被着し易い性質のものを用いなけれ
ばならないという制約もある。

この発明の目的は、ヒロックの発生を抑制し＠頼性の高
い多層配線を可能にし、しかもステップ力八レージ不良
が発生しない薄膜配線の形成方法を提供することである
。

〔課題を解決するための手段］ この発明は丑述した目的を達成するために、基板上に下
地絶縁膜を被着し、この下地絶縁膜を等方性エツチング
によりバターニングして、下地絶縁膜の不要な部分を除
去するとともに、下地絶縁膜の段差をテーバ部に形成し
、これらの表面に金属膜を成長させた上、この金属膜上
に仮絶縁膜を塗布し、この仮絶縁膜および金属膜をエツ
チングにより仮絶縁膜の表面から均一な厚さで前記下地
絶縁膜の表面まで除去して金属膜からなる薄膜配線を形
成し、この薄膜配線および前記下地絶縁膜の表面に上層
絶縁膜を形成することである。

［作用］ この発明によれば、金属層よりなる薄膜配線の表面に絶
縁膜を形成する回数を必要最小限つまり上層絶縁膜を１
同波着するだけに抑え、薄膜配線の表面にヒロックが発
生するのを抑制することができ、しかも下地絶縁膜を等
方性エツチングによりバターニングして下地絶縁膜の段
差をチー、＜部に形成し、このテーバ部に金属膜を被着
することで、金属膜のステップカバレージ不良ヲ防ぐコ
トができる。

［実施例］ 以下、第１図（Ａ）〜（Ｆ）を参照して、この発明の一
実施例を説明する。

まず、第１図（Ａ）に示すように、基板ｌＯの表面に下
地絶縁膜１１をＣＶＤ法により被着する。この場合、基
板１０としては、シリコンウェハ、セラミック、ガラス
、石英等である。また、下地絶縁膜１１としては５ｉＯ
ｚ、ＳｉＮ等であり、基板ｌＯの表面に凹凸部が存在し
ていないため、特にステップカバレージの良い性質のも
のを用いる必要はない。

次に、第１図（Ｂ）に示すように、等方性ドライエツチ
ングにより下地絶縁膜１１の不要な部分を除去するとと
もに、下地絶縁膜１１の段差をテーバｆｉ１２に形成す
る０等方性ドライエツチングは、反応性ガスとしてＣＦ
ｉ　、　ＣＦｓ−０２等を用いたプラズマエッチングで
あり、下地絶縁膜１１の段差をテーバ状に形成する。な
お１等方性ドライエツチングを行なう際には、フォトリ
ングラフィ技術により、予め下地絶縁膜ｌｌ上にフォト
レジストをパターン形成し、このフォトレジストをマス
クとしてエツチングを行なう。

この後、第１図（Ｃ）に示すように、下地絶縁膜１１側
の表面にＡＩ等の金属を真空蒸着法またはスパッタ法で
被着し、金属膜１３を形成する。このとき、下地絶縁膜
１１の段差がテープ部１２に形成され、このテーバ部１
２に金属１１１３が被着するため、ステップカバレージ
不良が発生せず、下地絶縁＠Ｉｌｌの表面に沿って金属
膜１３を均一な厚さで形成することができる。

そして、第１図（Ｄ）に示すように、金属膜１３上にレ
ジスト（仮絶縁膜）１４をスピンコード法により塗布す
る。この場合、金属膜１３の表面が凹凸状に形成されて
いても、レジスト１４の表面は平坦面に形成される。

次に、第１図（Ｅ）に示すように、レジスト１４および
金属Ｍ１３を選択性のない条件でエツチングしてレジス
ト１４の表面から均一な厚さで下地絶縁膜１１の表面ま
で除去する。このエツチングはレジスト１４および金属
膜１３の材質に対して選択性のないエツチングであり、
ウェットエツチングでも、ドライエツチングでもよい、
これにより、下地絶縁膜ｌｌ上の不要な金属膜１３およ
びレジスト１４が除去され、基板１０上に金属膜１３よ
りなる薄膜配線１５が形成されるとともに、薄膜配線１
５および下地絶縁膜１１の表面が平坦化される。

この後、第１図（Ｆ）に示すように、薄膜配線１５およ
び下地絶縁膜１１の表面に、再度ＣＶＤ法により上層絶
縁膜１６を形成して下地絶縁膜１１と一体化する。この
とき、下地絶縁膜１１および薄膜配線１５の表面が平坦
化されているので、上層絶縁膜１６の表面も平坦に形成
され、この表面に上層の薄膜配線を良好に形成すること
ができる。この場合、特に薄膜配線１５の表面には上層
絶縁ｍｉｓが１回形成されるだけであるから、ヒロック
の発生を抑制することができる。したがって、ヒロック
により、上層絶縁１１１６に発生する欠陥およびその上
層に形成される薄膜配線と下層の薄膜配線１５との短絡
等を防ぐことができ、上傾性の高い多層配線を製造する
ことが可能となる。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、この発明によれば、薄膜配
線の表面に絶縁膜を形成する回数を必要最小限に抑え、
薄膜配線の表面にヒロックが発生するのを抑制すること
ができ、これにより上層絶縁膜に発生する欠陥および多
層配線間の短絡等を防ぎ、＠領性の高い多層配線を実現
することが可能となり、しかも基板の表面に下地絶縁膜
を被着することで、下地絶縁膜が材質の制約を受けず、
材質の選択範囲を広げることができ、かつ下地絶縁膜を
等方性エツチングによりバターニングして下地絶縁膜の
段差をテーバ部に形成し、このテーバ部に金属膜を被着
するので、金属膜がステップカバレージ不良を起さず、
金属膜を均一な厚さに形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｆ）はこの発明の薄膜配線の形成工程
を示す各断面図、第２図（Ａ）〜（Ｃ）は従来の薄膜配
線の形成工程を示す各断面図である。 １０・・・・・・基板、１１・・・・・・下地絶縁膜、
１２・・・・・・テーバ部、１３・・・・・・金属膜、
１４・・・・・・レジスト（仮絶縁膜）、１５・・・・
・・薄膜配線、１６・・・・・・上層絶縁膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　基板上に下地絶縁膜を被着し、この下地絶縁膜を等方
   性エッチングによりパターニングして、前記下地絶縁膜
   の不要な部分を除去するとともに、前記下地絶縁膜の段
   差をテーパ部に形成し、これらの表面に金属膜を成長さ
   せた上、この金属膜上に仮絶縁膜を塗布し、この仮絶縁
   膜および前記金属膜をエッチングにより前記仮絶縁膜の
   表面から均一な厚さで前記下地絶縁膜の表面まで除去し
   て前記金属膜からなる薄膜配線を形成し、この薄膜配線
   および前記下地絶縁膜の表面に上層絶縁膜を形成するこ
   とを特徴とする薄膜配線の形成方法。