JPH0580140B2 - - Google Patents

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JPH0580140B2
JPH0580140B2 JP60033735A JP3373585A JPH0580140B2 JP H0580140 B2 JPH0580140 B2 JP H0580140B2 JP 60033735 A JP60033735 A JP 60033735A JP 3373585 A JP3373585 A JP 3373585A JP H0580140 B2 JPH0580140 B2 JP H0580140B2
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JP
Japan
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insulating film
wiring
pattern
bias sputtering
sputtering method
Prior art date
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JP60033735A
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English (en)
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JPS61193454A (ja
Inventor
Koji Eguchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Priority to DE8686300377T priority patent/DE3664244D1/de
Priority to EP86300377A priority patent/EP0206444B1/en
Publication of JPS61193454A publication Critical patent/JPS61193454A/ja
Priority to US07/059,177 priority patent/US5028982A/en
Priority to US07/224,171 priority patent/US5028981A/en
Priority to US07/703,945 priority patent/US5182235A/en
Publication of JPH0580140B2 publication Critical patent/JPH0580140B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W20/00Interconnections in chips, wafers or substrates
    • H10W20/40Interconnections external to wafers or substrates, e.g. back-end-of-line [BEOL] metallisations or vias connecting to gate electrodes
    • H10W20/41Interconnections external to wafers or substrates, e.g. back-end-of-line [BEOL] metallisations or vias connecting to gate electrodes characterised by their conductive parts
    • H10W20/435Cross-sectional shapes or dispositions of interconnections

Landscapes

  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)

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置、特に半導体装置に利用
される層間絶縁膜またはバツシベーシヨン膜の信
頼性向上に関する。
[従来の技術] 第2図は従来のCVD(化学蒸着)法を用いて作
成した絶縁膜の断面構造を示す図である。第2図
において、半導体基板1上にたとえばAl配線2
を形成した後に、CVD法を用いて絶縁膜4が半
導体基板1およびAl配線2を覆うように形成さ
れる。第2図から明らかに見られるように、
CVD法を用いて絶縁膜を形成した場合、絶縁膜
4のカバレツジが悪かつたり、段差部においてく
びれが生じたりする。これらはCVD法特有の欠
点であり、膜形成条件等を適当に変更することに
より多少は改善されるが、完全にこれらの欠点を
除去することはできず、特に多層配線等を行なう
上で最大の欠点となつていた。上述のCVD法特
有の欠点を除去するためにバイアススパツタ法が
考え出されている。このバイアススパツタ法によ
る平坦化膜形成方法は例えば雑誌「真空」第27巻
第10号(1984)に示されている。さて 第3図はバイアススパツタ法を用いて絶縁膜を
形成した場合の絶縁膜の断面構造を示す図であ
る。第3図において、半導体基板1上にAl配線
2が形成された後、半導体基板1およびAl配線
2を覆うようにバイアススパツタ法を用いて平坦
な絶縁膜3が形成される。第3図から見られるよ
うに、バイアススパツタ法を用いた絶縁膜製造方
法は、Al配線2による段差が存在しても、上記
雑誌「真空」第16頁Fig4(b)に記載されているよ
うに特定の条件下で絶縁膜3を完全に平坦化する
ことができるという画期的なものである。特に、
配線2の幅がその上に形成される絶縁膜の膜厚の
2倍以下である場合完全に絶縁膜3を平坦化する
ことが可能である。このバイアススパツタ法は、
通常のスパツタ法による蒸着を行ないながら、バ
イアス電圧を基板1に印加してスパツタエツチン
グを行なうものである。このとき、スパツタエツ
チングは平坦部より段差部の方がエツチング速度
が大きいので、見かけ上平坦部における蒸着速度
が速く、段差部におけるそれは遅いという感じに
なつて平坦な膜が形成される。
第4図は、バイアススパツタ法による絶縁膜の
形成過程を示す断面図である。第4図から見られ
るように、バイアススパツタ法においては、Al
配線2上に参照番号51〜54で示されるように
順次絶縁膜が形成される。ここで、第3図から見
られるように、Al配線2のパターン幅が狭い場
合には、それほどAl配線上にバイアススパツタ
法による絶縁膜を蒸着しなくても容易に絶縁膜を
平坦にすることが可能である。しかし、第4図の
参照番号51〜54で示されるように、バイアス
スパツタ法においては、下地パターン幅を段々狭
くするような形で絶縁膜の平坦化が行なわれる。
したがつて、第5図に示されるように、電源ライ
ン等の幅の広いAl配線2が下地パターンである
場合、バイアススパツタ法による絶縁膜3は十分
に厚く蒸着しなければ完全に平坦にすることはで
きなかつた。そこで、この欠点を除去するため
に、下地パターンの幅が広い場合に基板バイアス
電圧を途中で変えてスパツタリングを行なうとい
う方法が提案されている。
第6図は下地パターンの幅が広い場合のバイア
ススパツタ法による絶縁膜の形成過程を示す図で
ある。第6図において、半導体基板1上の幅の広
いAl配線2が形成され、その上に層間絶縁膜3
が形成される。以下、第6図を参照してこの改良
された工程について説明する。まず、比較的小さ
い基板バイアス電圧を印加した状態でバイアスス
パツタ法を用いて酸化膜3を形成する。このとき
参照番号61で示されるような、CVD法を用い
た場合と比べてなだらかなカバレツジを有する絶
縁膜が形成される。
次に、バイアス電圧を上げて、平坦部におい
て、スパツタによる蒸着速度とバイアス電圧によ
るスパツタエツチング速度とを等しい状態にす
る。この結果、見かけ上、平坦部においては蒸着
もエツチングもされないのに対し、段差部におい
ては、スパツタエツチング速度の方が蒸着速度よ
り大きいので、参照番号61〜64で示されるよ
うにエツチングが進み絶縁膜の平坦化が可能とな
る。しかしながら、この方法をもつてしても、
Al配線2のパターン幅が広い場合には、ウエハ
ー等の1枚1枚の処理時間が非常に長くかかり、
実質上その処理能力に問題があつた。
かといつて、処理能力を上げるために、第6図
の参照番号61で示されるような状態のままで放
置した場合、第7図に示されるようにAl配線2
のパターンの段差部において実効的膜厚の薄い筒
所7が生じ、ここから絶縁破壊等を生じ使用上の
障害となつていた。
[発明が解決しようとする問題点] 以上のように、従来のバイアススパツタ法にお
いては形成される絶縁膜のカバレツジは改善され
るが、形成される絶縁膜を完全に平坦化するに
は、その膜厚を厚くするか、膜形成途中でバイア
ス条件を変えてスパツタすなどしなくてはならな
かつた。
また、単にバイアススパツタ法を用いて平坦部
において通常必要とされる膜厚だけ絶縁膜を堆積
すると、部分的に膜厚の薄いところができ、そこ
から絶縁破壊が発生するなど使用上問題となつて
いた。
それゆえ、この発明の目的は上述の欠点を除去
し、容易かつ安価にカバレツジがよくかつ平坦な
絶縁膜を形成することのできる半導体装置の製造
方法を提供することである。
[問題点を解決するための手段] 要するに、この種の問題においては、多層配線
等を形成する上で障害とならない程度にカバレツ
ジの良さを有する絶縁膜を容易に形成することが
できればよい。したがつて、この発明において
は、下地パターンが広い幅である配線層の段差部
に、絶縁不良の発生を防止するため配線外周に模
擬パターンを設け、上記配線層上の絶縁膜を平坦
化することを目的に、特定的には下地パターンの
幅が絶縁膜の膜厚の2倍以上である箇所におい
て、バイアススパツタリング方法によりバイアス
電圧を変えることなく平坦化膜を形成する。
[作用] 従来段差部において生じていた実効的な膜厚の
薄い箇所が、模擬パターンにおいてのみ発生し、
下地パターンは平坦な絶縁膜で覆われる。したが
つて、従来実効的な膜厚の薄い箇所で発生してい
た絶縁破壊等の不良を防止することができ、かつ
良好なカバレツジを有する絶縁膜を容易に形成す
ることが可能となる。
[発明の実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。
第1図はこの発明の一実施例である半導体装置
の概略断面構造を示す図である。第1図におい
て、半導体基板1上にたとえばAl配線である下
地パターン2が基板1上に形成される。さらに、
この発明の特徴として、Al配線2の外周にたと
えば絶縁物質からなる模擬パターン8が近接して
かつ分離して形成される。このときAl配線2の
幅をW1、厚さをt1、模擬パターン8の幅をW2
厚さをt2、Al配線2と模擬パターン8との間隔を
l1とするときこの実施例なる第1図に示すように
t1=t2=l1=W2である。基板1、Al配線2および
模擬パターンを覆うように、層間絶縁膜3がバイ
アススパツタリング法により形成される。以下、
この発明の一実施例を第1図を参照して説明す
る。
前述のように、Al配線2のパターンの幅が広
い箇所においては、バイアススパツタ法を用いて
層間絶縁膜を形成してもカバレツジの処理の上で
問題があつた。そこでこの発明においては、上述
の欠点を除去するために、幅の広いAl配線2の
外周に沿つて第1図に示されるような模擬パター
ン8を形成する。ここで、Al配線2の幅W1は、
特定的には、その上に形成される絶縁膜Tの膜厚
の2倍以上である。次に、バイアススパツタ法を
用いて絶縁膜3を形成する。従来のCVD法を用
いて形成した場合には、このAl配線2と模擬パ
ターン8との間が十分効果的に埋まらないどころ
か、前述のくびれやカバレツジ不良が発生する。
しかし、この発明においてはバイアススパツタの
効果により、Al配線2と模擬パターン8との間
は完全に埋まり、かつその間隙上の領域を完全に
平坦にすることが可能である。また、模擬パター
ン8をAl配線2の外周に形成していることによ
り、従来例で述べた実効的に膜厚の薄い箇所(第
7図の参照番号7)は模擬パターン8の箇所にお
いて発生しており、模擬パターンである故に、
Al配線には電気的、機械的影響を与えることは
少ない。そしてつけ加えるならば、Al配線2の
周囲には何ら実効的膜厚の薄い箇所は形成されな
い。さらに、模擬パターン8における絶縁膜3の
カバレツジも従来のCVD法に比べ非常に良好で、
くびれは生じない。
なお、上記実施例においては、バイアススパツ
タ法で形成される膜を層間絶縁膜として説明して
いるが、バツシベーシヨン膜を形成する際にこの
発明を適用しても上述と同様の効果が得られる。
また、上記実施例においては、下地パターンと
してAl配線として説明しているが、これに限定
されず、他のたとえばアルミニウム合金配線等で
あつても同様の効果が得られることは言うまでも
ない。
[発明の効果] 以上のように、この発明においては、幅の広い
下地パターンの外周に模擬パターンを形成した後
に絶縁膜を作成している。したがつて、従来技術
と比較して新たに困難な工程を付加する必要は生
じない。また、従来のCVDのようにカバレツジ
不良によるたとえば絶縁破壊等の不良も発生せ
ず、さらにバイアススパツタ法のみの場合のよう
に形成する絶縁膜の膜厚を厚くしたり、形成途中
で基板バイアス電圧を変化させる必要もない。し
たがつて、この発明の製造方法によれば、容易か
つ安価にカバレツジの良い平坦な絶縁膜を形成す
ることが可能となり、さらにバイアススパツタ法
処理能力を低下させることもなく、高い信頼性の
絶縁膜を容易に得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例である半導体装置
の概略断面構造を示す図である。第2図は従来の
CVD法による絶縁膜を形成した場合の半導体装
置の概略断面構造を示す図である。第3図は従来
のバイアススパツタ法による絶縁膜を形成した半
導体装置の概略断面構造図である。第4図はバイ
アススパツタ法による絶縁膜の成膜過程を示す図
である。第5図は下地パターンの幅が広い場合の
バイアススパツタ法を用いて平坦な絶縁膜を形成
した場合の半導体装置の概略断面構造を示す図で
ある。第6図は、下地パターンの幅が広い場合に
基板バイアスを途中で変えて絶縁膜の平坦化を図
る場合の成膜過程を示す図である。第7図は、バ
イアススパツタ法における実効的に膜厚の薄い箇
所を示す図である。 図において、1は半導体基板、2は下地パター
ン(Al配線)、3は絶縁膜、8は模擬パターン。
なお、図中、同符号は同一または相当部を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体基板上に幅広の配線層ならびにこの配
    線層の外周に近接して模擬パターンを形成する工
    程と、 上記配線層ならびに模擬パターン上に絶縁膜を
    形成する工程とを備えた半導体装置の製造方法で
    あつて、 上記幅広の配線層の幅が、後工程で形成される
    上記絶縁膜の膜厚の2倍以上であるとともに、上
    記絶縁膜がバイアススパツタリング法でかつバイ
    アス電圧を変えないで形成されることを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
JP60033735A 1985-02-20 1985-02-20 半導体装置 Granted JPS61193454A (ja)

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JP60033735A JPS61193454A (ja) 1985-02-20 1985-02-20 半導体装置
DE8686300377T DE3664244D1 (en) 1985-02-20 1986-01-20 Semiconductor device with interconnection and insulating layers
EP86300377A EP0206444B1 (en) 1985-02-20 1986-01-20 Semiconductor device with interconnection and insulating layers
US07/059,177 US5028982A (en) 1985-02-20 1987-06-08 Semiconductor device
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EP0206444B1 (en) 1989-07-05
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