JPH0637069A - 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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Publication number
JPH0637069A
JPH0637069A JP19075092A JP19075092A JPH0637069A JP H0637069 A JPH0637069 A JP H0637069A JP 19075092 A JP19075092 A JP 19075092A JP 19075092 A JP19075092 A JP 19075092A JP H0637069 A JPH0637069 A JP H0637069A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sog
etching rate
interlayer insulating
insulating film
film
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP19075092A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Nakamura
謙二 中村
Shinji Hirano
伸治 平野
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.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0637069A publication Critical patent/JPH0637069A/ja
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】SOG膜を塗布した後これをエッチバックする
際、層間絶縁膜の厚さにばらつきが生ずるのを抑制し、
スルーホールのアスペクト比のばらつきを低減し、配線
カバレージを向上させ、これに起因する断線、導通不良
などを生じないようにする。 【構成】基板1上にAl配線2を施し、PECVDによ
り層間絶縁膜(SiO2)3のデポジションを行い、そ
の上に有機SOG層4を形成し、RIE装置を用い、C
4 /CHF3 /He=36/0/276 sccm、
900mTorr、層間絶縁膜エッチングレート:47
30Å/min、SOGエッチングレート:5090Å
/min、エッチングレート比:0.93で第1工程の
エッチバックを行い、次いで、CF4 /CHF3 /He
=26/10/276sccm、層間絶縁膜エッチング
レート:4560Å/min、SOGエッチングレー
ト:3720Å/min、エッチングレート比:1.2
2で第2工程のエッチバックを行った。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、SOG膜を用いた半導
体装置における層間絶縁膜の平坦化技術に関する。
【0002】
【従来の技術】SOG(Spin−on−Glass)
は、Si化合物を有機溶媒に溶解した塗布液を基板上に
滴下し、基板を高速回転することにより溶質の薄膜を基
板上に形成し、これを加熱することにより得られる膜状
の物質を云い、このようにして得られた物質はガラスに
似た特性を示す。SOG膜は下地の凹凸の低い場所には
厚く、高い場所には薄く塗布されるという液体と類似し
た性質を有するため優れた平坦化特性を持っている。ま
た、SOGは膜が厚くなるに従いその平坦化特性は向上
する。
【0003】SOG膜を用いた半導体装置の層間絶縁膜
の平坦化は、素子上に配線を形成した後、その上にPE
CVD(Plasma Enhanced Chemi
cal Vapor Deposition))によっ
て層間絶縁膜(保護酸化膜)をデポジションし、その上
にSOG膜を塗布し、このSOG膜をエッチバックする
という工程をとっている。このエッチバックの際、層間
絶縁膜のとSOG膜とエッチングレート比を適正に定め
ることによって平坦性を確保することができる。
【0004】しかし、SOG膜は、孤立パターン上では
薄く、密集パターンあるいは大パターンの中央部の上に
は厚く成膜されるという塗布特性を有するため、平坦性
は確保できても層間絶縁膜の膜厚にばらつきが生ずると
いう問題がある。図2はこのことを説明する模式図であ
る。基板1上にAl配線2を形成し、層間絶縁膜(保護
膜)3を成層し、その上にSOG膜4を形成する。SO
G膜4は表面の凹凸を埋めて平坦化する。これをエッチ
バックして、その上に次の配線形成を行うことが容易と
なる。SOGは図2(a)に示すように、独立パターン
5上では薄く形成され密集パターン6上では厚く形成さ
れる。そこで、エッチバックしたとき、孤立パターン5
の部分では層間絶縁膜の厚さが薄くなり、密集パターン
6の部分では薄くならないので層間絶縁膜にばらつきが
生ずる。
【0005】層間絶縁膜厚のばらつきを抑えるために
は、SOG膜のエッチングレートを上げ、平坦性を犠牲
にしなくてはならない、あるいはSOG塗布及びエッチ
バックを2回繰返して平坦化するなどの対策が必要とな
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、SOG
の塗布膜厚にパターン依存性がある。すなわち、孤立パ
ターン上は薄く、大パターン上は厚くなり、その膜厚差
が5000Å程度生じる。したがって、SOGエッチン
グレートと層間絶縁膜エッチングレートを等速にしてエ
ッチバックしても、この膜厚差を緩和することはでき
ず、層間絶縁膜(保護酸化膜)の膜厚は7000Å〜1
5000Åとなり、その差は8000Åにも及ぶ。この
ために、スルーホールの穴の深さがばらつき、そのアス
ペクト比も変化する。その結果、スルーホールエッチン
グの際にオーバーエッチング量が増え、配線のカバレー
ジが悪化し、断線又は導通不良等を生ずるという問題が
ある。
【0007】本発明はこの問題を解決する簡易で確実な
平坦化技術を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、有機SOG膜
を塗布した後、層間絶縁膜を平坦化するに当り、エッチ
バック時に、SOGエッチングレートを層間絶縁膜エッ
チングレート以上にしてパターン上のSOG膜をエッチ
バックする第1工程と、SOGエッチングレートを層間
絶縁膜エッチングレートより小さくしてSOG膜と層間
絶縁膜とを等速エッチバックする第2工程とを連続して
行うことを特徴とする半導体装置の製造方法である。さ
らに本発明は、有機SOGを用い、層間絶縁膜とSOG
膜とのエッチングレート比を、第1工程では1.0〜
0.9とし、第2工程では1.1〜1.5とすると好適
である。
【0009】
【作用】本発明は、SOG膜と層間絶縁膜をエッチバッ
クする時に、層間絶縁膜とSOG膜とのエッチングレー
ト比を多段階に変更することによって、SOG膜の膜厚
パターン依存性を抑止するものである。すなわち例えば
少なくとも次の2段階とする。 (イ)第1工程:層間絶縁膜とSOG膜とのエッチング
レート比=0.9で孤立パターン上のSOG膜をすべて
エッチバックする。 (ロ)第2工程:層間絶縁膜とSOG膜とのエッチング
レート比=1.2で、SOG膜及び層間絶縁膜を等速エ
ッチングし、孤立パターン上の層間絶縁膜が2000Å
になるまでエッチングする。
【0010】この(イ)、(ロ)の工程を連続して行え
ば平坦性を犠牲にすることなく、層間絶縁膜厚のばらつ
きを抑止することができる。しかも1回のSOG塗布、
エッチバックですむため、コストも抑えることができ
る。層間絶縁膜とSOG膜とのエッチングレート比は、
エッチングガスの組成を調整することによって、最も効
果的に調整することができる。図3はその1例を示した
ものでCF4 とCHF3 とHeから成るガス系における
CHF3 と(CF4+CHF3 )との比を調整すること
によって、エッチングレート比を大幅に変更することが
できることを示している。
【0011】第1工程において、エッチングレート比を
1.0以下としたのは、SOGエッチングレートを層間
絶縁膜エッチングレートより大きくする必要があるため
である。下限は実際上は0.9程度である。第2工程に
おいて、エッチングレート比を1.1〜1.5としたの
はSOGエッチングレートを層間絶縁膜エッチングレー
トと実物上で等速とするか、または小さくするためであ
る。
【0012】有機SOG膜と層間絶縁膜とのエッチング
レートが実物上で等速になるようにするには、層間絶縁
膜(SiO2 )からエッチングによって生ずる酸素によ
ってSOG膜のエッチングが促進される効果を加味した
エッチングレート比をとる必要があるため、1.1以上
の値にする。有機SOG(ポリオルガノシロキサン)
は、工業的には「シリコーン」と呼ばれ、−Si−O−
Si(シロキサン結合)の主鎖にアルキル基の側鎖が結
合した構造となっている。有機基の結合により、ベース
となるシリケイトの性質に加え、ポリマの性質が付加さ
れる。このため、熱処理の際、応力の急激な増加が少な
く、厚膜化(〜1.0μm程度)が可能である。
【0013】
【実施例】図1に実施例の工程を示した。 (a)基板1上にAl配線2を施し、PECVDにより
層間絶縁膜(SiO2)3のデポジションを行い、その
上に東京応化(株)製の有機SOGを回転塗布しSOG
層4を形成した。
【0014】(b)上記SOG層形成後、図1(b)に
示すように、第1工程のエッチバックを行った。その条
件は次の通りである。 エッチバック装置:RIE (Reactive Ion Etching)装置 使用ガス:CF4 ,CHF3 ,He ガス組成:CF4 /CHF3 /He=36/0/276
sccm 圧力:900mTorr RF:700W 電極間隙:1.25cm 電極温度:上部=40℃、下部=0℃ 層間絶縁膜エッチングレート:4730Å/min SOGエッチングレート:5090Å/min エッチングレート比:0.93 (c)次いで下記条件で第2工程のエッチバックを行っ
た。
【0015】ガス組成:CF4 /CHF3 /He=26
/10/276sccm 他の条件は第1工程と同じ 層間絶縁膜エッチングレート:4560Å/min SOGエッチングレート:3720Å/min エッチングレート比:1.22 第2工程のエッチングレート比は1.22であるが、実
物上では等速エッチバックに相当するものである。
【0016】以上の条件で第1工程に続いて第2工程を
行い、図1(c)に示すようにすぐれた平坦化を達成す
ることができた。層間絶縁膜の厚さは6000〜110
00Åとなりその差は5000Åとなった。 〔比較例〕図2(a)、(b)に従来例を示した。エッ
チバック条件は次の通りである。
【0017】ガスCF4 /CHF3 /He=21/15
/276 (sccm) 圧力:900mTorr RF:700W 電極間隙:1.25cm 電極温度:上部=40℃、下部=0℃ 層間絶縁膜エッチングレート:4650Å/min SOGエッチングレート:2800Å/min エッチングレート比:1.66 層間絶縁膜は7000〜15000Åとなりその差は8
000Åであった。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、SOG膜とを塗布した
後これをエッチバックする際、層間絶縁膜の厚さのばら
つきを減少することができる。このため、スルーホール
のアスペクト比が小さくなり、配線のカバレージが向上
する。また、スルーホールエッチングの際のオーバーエ
ッチング量を少なくすることができ、これに起因する断
線、導通不良などを生じない。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の工程図である。
【図2】従来例の工程図である。
【図3】エッチングレート比のグラフである。
【符号の説明】
1 基板 2 Al配線 3 層間絶縁膜 4 SOG膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SOG膜を塗布した後、層間絶縁膜を平
    坦化するに当り、SOGエッチングレートを層間絶縁膜
    エッチングレート以上としてパターン上のSOG膜をエ
    ッチバックする第1工程と、SOGエッチングレートを
    層間絶縁膜エッチングレートより小さくしてSOG膜と
    層間絶縁膜とを等速エッチバックする第2工程とを連続
    して行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 有機SOGを用い、層間絶縁膜とSOG
    膜とのエッチングレート比を第1工程では1.0〜0.
    9とし、第2工程では1.1〜1.5とすることを特徴
    とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
JP19075092A 1992-07-17 1992-07-17 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH0637069A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5461010A (en) * 1994-06-13 1995-10-24 Industrial Technology Research Institute Two step etch back spin-on-glass process for semiconductor planarization
KR100366634B1 (ko) * 2000-10-27 2003-01-09 삼성전자 주식회사 반도체 소자의 제조 방법
JP2005129920A (ja) * 2003-10-03 2005-05-19 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置の作製方法
KR100587633B1 (ko) * 2005-02-11 2006-06-08 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 층간절연막 형성방법
CN102543838A (zh) * 2010-12-22 2012-07-04 中国科学院微电子研究所 半导体器件的制造方法

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Legal Events

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Effective date: 19991005