JPH06244286A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH06244286A
JPH06244286A JP2461793A JP2461793A JPH06244286A JP H06244286 A JPH06244286 A JP H06244286A JP 2461793 A JP2461793 A JP 2461793A JP 2461793 A JP2461793 A JP 2461793A JP H06244286 A JPH06244286 A JP H06244286A
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JP
Japan
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film
interlayer insulating
insulating film
polyimide resin
wiring
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Pending
Application number
JP2461793A
Other languages
English (en)
Inventor
Tokujiro Watanabe
徳二郎 渡辺
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPH06244286A publication Critical patent/JPH06244286A/ja
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】多層配線を有する半導体装置の層間絶縁膜の平
坦性を向上させ、上層配線の段切れ・くびれ等を防ぎ、
信頼性を向上させる。 【構成】下層配線3の表面に設けた窒化シリコン膜4の
上にシリコンポリイミド樹脂膜5およびフォトレジスト
膜9を順次積層して上面を平坦化した後、フォトレジス
ト膜9およびシリコンポリイミド樹脂膜5を順次エッチ
バックして窒化シリコン膜4の表面を露出させ下層配線
3相互間にシリコンポリイミド樹脂膜5を平坦に埋め込
み、その上に酸化シリコン膜6を堆積して上面の平坦な
層間絶縁膜を形成することにより、第2の上層配線7の
ステップカバレージを向上させ、段切れやくびれの発生
を防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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、特に多層配線を有する半導体装置の製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】LSIの微細化・高集積化に伴い、配線
のチップに占める面積が大きくなり、配線の多層化がま
すます進展している。多層配線においては、配線抵抗を
小さく維持する必要から、配線のアスペクト比が大きく
なり、その結果、表面の凹凸はますます厳しくなる。従
って、層間絶縁膜の平坦化は、多層配線に欠くことので
きない必須技術である。
【0003】層間絶縁膜の平坦化の一例としてポリイミ
ド樹脂膜をエッチバックする方法がある(特開昭61−
107745号公報参照)。
【0004】図2(a)〜(e)は従来の半導体装置の
製造方法を説明するための工程順に示した断面図であ
る。
【0005】まず、図2(a)に示すように、半導体基
板1の上に設けた絶縁膜2の上に複数の下層配線3を設
け、下層配線を含む表面に第1の層間絶縁膜としてCV
D法によりリンシリケートガラス膜(以下PSG膜と記
す)11を形成する。
【0006】次に、図2(b)に示すように、PSG膜
11の上にポリイミド樹脂液を塗布してベーキングし第
2の層間絶縁膜となるポリイミド樹脂膜12を形成す
る。
【0007】このとき、下層配線3の有無によりポリイ
ミド樹脂膜12の表面に凹凸の高低差Aが生ずる。
【0008】次に、図2(c)に示すように、ポリイミ
ド樹脂膜12をエッチバックしてPSG膜11の表面を
露出させる。
【0009】このとき、ポリイミド樹脂膜12は高低差
Aの影響を受け、表面にゆるやかな凹部と下層配線3の
上端部に段差8を生ずる。
【0010】次に、図2(d)に示すように、PSG膜
11およびポリイミド樹脂膜12の上に第3の層間絶縁
膜としてPSG膜13を堆積する。
【0011】次に、図2(e)に示すように、下層配線
3上のPSG膜13およびPSG膜11を選択的に順次
エッチングして開孔部を設けた後、開孔部に露出させた
下層配線3と接続する上層配線7をPSG膜13の上に
形成する。ここで、上層配線7は下層配線3の上端部の
段差8の影響を受け段差8aにくびれを生ずることがあ
る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体装置
の製造方法は、下層配線の膜厚が1.0μm程度のと
き、表面を平坦化するために形成したポリイミド樹脂膜
の表面に高低差Aが約0.4〜0.6μm程度の凹凸を
生じる。この状態で第2の層間絶縁膜であるポリイミド
樹脂膜を下層配線上の第1の層間絶縁膜が完全に露出す
るまでエッチバックすると、下層配線相互間に残るべき
ポリイミド樹脂膜に膜減りが生じ、下層配線の上端部に
約0.3〜0.4μmの急峻な段差が発生する。そのた
め第3の層間絶縁膜を成長させても、段差は残り、開孔
部を設けて上層配線を形成すると、図2(e)に示すよ
うに結果的に段差8aにおいて上層配線のステップカバ
レッジが悪化して段切れやくびれを生じ、信頼性が低下
するという問題があった。
【0013】
【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、半導体基板上に設けた絶縁膜の上に複数の下
層配線を形成し前記下層配線の表面に下層配線の厚さよ
りも薄い無機質からなる第1の層間絶縁膜を形成する工
程と、前記第1の層間絶縁膜の上に有機質からなる塗布
液を塗布してベーキングし第2の層間絶縁膜を形成する
工程と、前記第2の層間絶縁膜の上にフォトレジスト膜
を形成した後前記フォトレジスト膜および第2の層間絶
縁膜を順次エッチバックして前記下層配線上の前記第1
の層間絶縁膜の表面をちょうど露出させ上面を平坦化す
る工程と、前記第1および第2の層間絶縁膜の上に無機
質からなる第3の層間絶縁膜を形成する工程と、前記下
層配線上の前記第3および第1の層間絶縁膜を選択的に
等方性エッチングした後異方性エッチングして断面形状
が盃状の開孔部を形成する工程と、前記開孔部の下層配
線と接続して前記第3の層間絶縁膜上に延在する上層配
線を形成する工程とを含んで構成される。
【0014】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0015】図1(a)〜(e)は本発明の一実施例の
製造方法を説明するための工程順に示した断面図であ
る。
【0016】まず、図1(a)に示すように、従来例と
同様の工程により、半導体基板1の上に形成された絶縁
膜2の上にスパッタリング法により膜厚約1.0μmの
アルミニウム膜を堆積してフォトリソグラフィ技術によ
りパターニングし、下層の配線3を形成する。次に、下
層の配線3を含む表面にプラズマCVD法により膜厚
0.1〜0.3μmの窒化シリコン膜4を堆積して第1
の層間絶縁膜を形成する。次に、窒化シリコン膜4の上
に粘度が約200cpのシリコンポリイミド樹脂液をス
ピンコート法により塗布したのち、250℃〜400℃
のN2 ガス雰囲気中でベーキングを行ない膜厚約2.0
μmのシリコンポリイミド樹脂膜5からなる第2の層間
絶縁膜を形成する。このとき、ポリイミド樹脂膜5の表
面には約0.4〜0.6μm程度の高低差Aを有する凹
凸が生ずる。通常第2の層間絶縁膜の表面を完全に平坦
化するには、シリコンポリイミド樹脂膜5を約5μm以
上に厚く形成しなければならない。シリコンポリイミド
樹脂膜5を厚くするには粘度の高いシリコンポリイミド
樹脂液を用いるか、又はシリコンポリイミド樹脂液の塗
布とベーキングを複数回繰り返すことが必要となるが、
粘度の高いシリコンポリイミド樹脂液はフィルタリング
が難しいためパーティクルの除去が困難であり、シリコ
ンポリイミド樹脂液の塗布とベーキングの繰り返しもま
たパーティクルが多く発生する問題がある。
【0017】本実施例では、シリコンポリイミド樹脂膜
5の形成後、粘度が約20〜50cpと低いフォトレジ
スト膜9を約2〜3μmの厚さで塗布し、130℃程度
のポストベークを行なうことで、表面の平坦化を実現し
た。もちろんパーティクルの発生は極めて少ない。
【0018】次に図1(b)に示すように、フォトレジ
スト膜9およびシリコンポリイミド樹脂膜5の全面をS
6 とO2 の混合ガスを用いるECR(electro
ncyclotron resonance)エッチン
グ法によりエッチバックし、下層配線3上の窒化シリコ
ン膜4の上面をちょうど露出させる。この時、下層配線
3の相互間にはシリコンポリイミド樹脂膜5が残り、エ
ッチング面は平坦な状態を保っている。
【0019】次に、図1(c)に示すように、窒化シリ
コン膜4およびポリイミド樹脂膜5の上にプラズマCV
D法により厚さ約1.0μmの酸化シリコン膜6を堆積
して第3の層間絶縁膜を形成する。
【0020】下層配線3の上端部には約50〜100n
m程度の段差8を生じるが、シリコンポリイミド樹脂膜
5の上面が平坦化されているため上層配線の平坦性に影
響を与える事はない。
【0021】次に、図1(d)に示すように、酸化シリ
コン膜6の上にフォトレジスト膜9aを塗布してパター
ニングし、フォトレジスト膜9aをマスクとして酸化シ
リコン膜6の膜厚の上部半分ほどを弗酸で等方性エッチ
ングし、引続き、残りの酸化シリコン膜6および窒化シ
リコン膜5をCF4 ガスを用いて異方性ドライエッチン
グし、断面形状が盃状の開孔部10を形成する。
【0022】次に、図1(e)に示すように、フォトレ
ジスト膜9aを除去した後、開孔部10を含む酸化シリ
コン膜6の表面にアルミニウム膜を堆積してパターニン
グし、上層配線7を形成する。
【0023】尚、本実施例では第1および第3の層間絶
縁膜としてそれぞれプラズマCVD法により形成した窒
化シリコン膜および酸化シリコン膜を用いているが窒化
シリコン膜の代りに酸化シリコン膜又は酸化シリコン膜
の代りに窒化シリコン膜を用いても良く、またこれらの
代りにオキシナイトライド膜を用いることもできる。ま
た、第2の層間絶縁膜としてシリコンポリイミド樹脂膜
の代りにポリイミド樹脂膜を用いることもできる。
【0024】また、下層および上層配線3,7としてア
ルミニウム膜の代りにSi入りアルミニウム膜又はSi
・Cu入りアルミニウム膜のような不純物を入れたアル
ミニウム膜あるいはWSi膜,TiNとTi膜などとを
積層にしたアルミニウム膜を用いても良い。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、下層配線
の表面に設けた薄い無機質の第1の層間絶縁膜の上に有
機質の層間絶縁膜およびフォトレジスト膜を順次積層し
て設けた後、フォトレジスト膜および第2の層間絶縁膜
を順次エッチバックして下層配線上の第1の層間絶縁膜
の上面をちょうど露出させた状態で上面を平坦化し、そ
の上に第3の層間絶縁膜を積層することにより、下層配
線およびその相互間を含む領域の層間絶縁膜の平坦化を
向上させ、第3の層間絶縁膜に設けた開孔部を介して下
層配線と接続する上層配線のステップカバレージを向上
させるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を説明するための工程順に示
した断面図。
【図2】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
工程順に示した断面図。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 絶縁膜 3 下層配線 4 窒化シリコン膜 5 シリコンポリイミド樹脂膜 6 酸化シリコン膜 7 上層配線 8,8a 段差 9,9a フォトレジスト膜 10 開孔部 11,13 PSG膜 12 ポリイミド樹脂膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に設けた絶縁膜の上に複数
    の下層配線を形成し前記下層配線の表面に下層配線の厚
    さよりも薄い無機質からなる第1の層間絶縁膜を形成す
    る工程と、前記第1の層間絶縁膜の上に有機質からなる
    塗布液を塗布してベーキングし第2の層間絶縁膜を形成
    する工程と、前記第2の層間絶縁膜の上にフォトレジス
    ト膜を形成した後前記フォトレジスト膜および第2の層
    間絶縁膜を順次エッチバックして前記下層配線上の前記
    第1の層間絶縁膜の表面をちょうど露出させ上面を平坦
    化する工程と、前記第1および第2の層間絶縁膜の上に
    無機質からなる第3の層間絶縁膜を形成する工程と、前
    記下層配線上の前記第3および第1の層間絶縁膜を選択
    的に等方性エッチングした後異方性エッチングして断面
    形状が盃上の開孔部を形成する工程と、前記開孔部の下
    層配線と接続して前記第3の層間絶縁膜上に延在する上
    層配線を形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。
  2. 【請求項2】 第2の層間絶縁膜がポリイミド樹脂膜ま
    たはシリコンポリイミド樹脂膜である請求項1記載の半
    導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 第1および第3の層間絶縁膜がプラズマ
    CVD法により形成する酸化シリコン膜,窒化シリコン
    膜またはオキシナイトライド膜のいずれかである請求項
    1または請求項2記載の半導体装置の製造方法。
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Effective date: 19950711