JPH0774248A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH0774248A
JPH0774248A JP23907393A JP23907393A JPH0774248A JP H0774248 A JPH0774248 A JP H0774248A JP 23907393 A JP23907393 A JP 23907393A JP 23907393 A JP23907393 A JP 23907393A JP H0774248 A JPH0774248 A JP H0774248A
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JP
Japan
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film
contact hole
sio
silicon oxide
oxide film
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JP23907393A
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Inventor
Masaaki Tanaka
公明 田中
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンタクト孔を形成する位置によらず、SO
G膜がそのコンタクト孔の側面に露出することを防止す
る。 【構成】 起伏の低い位置に形成するコンタクト孔18
の部分のp−SiO2 膜15の上にプラズマCVD法に
よりp−SiO2 膜20をパターン形成し、SOG膜1
6を形成した後、p−SiO2 膜20が露出するまでS
OG膜16をエッチバックし、更に、上層のp−SiO
2 膜17を形成した後、Al配線14に達するコンタク
ト孔18をp−SiO2 膜20の形成された領域内に開
孔する。従って、SOG膜16はコンタクト孔18の側
面に露出せず、Al配線19を形成する際にSOG膜1
6からの脱離水分の影響がない。

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及びその製造
方法に関し、特に、層間絶縁膜にSOG(Spin On Glas
s)膜を用いた半導体装置及びその製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】DRAM等のメモリICに代表されるよ
うに、ICの高集積化に対する要求は近年において益々
高くなってきており、ICを高集積化するための手段と
して半導体装置の立体化及び多層配線化が進められてい
る。この結果、ウェハ表面に比較的大きな凹凸が形成さ
れ、この凹凸の段差部において上層の配線パターンが断
線することが問題となっている。そこで、ウェハ表面の
凹凸パターンによる起伏を平坦化し、配線パターンの段
差部における断線を防止することが重要課題となってい
る。そして、このための平坦化技術の一つとして、ウェ
ハ表面上にSOG膜を含む層間絶縁膜を形成する方法が
ある。以下、この方法の一例として、2層Al配線構造
を有する半導体装置の製造方法について簡単に説明す
る。
【0003】まず、図3(a)に示すように、Si基板
11の上にゲート絶縁膜(図示せず)を介して膜厚が3
00nm程度の多結晶Si膜等からなるゲート配線12
を形成する。そして、このゲート配線12の上にプラズ
マCVD法により膜厚300nm程度のp−SiO2
13を形成する。そして、このp−SiO2 膜13の上
に第1層目のAl配線である膜厚600nm程度のAl
膜14を形成する。更に、その上にプラズマCVD法に
より膜厚300nm程度のp−SiO2 膜15を形成す
る。
【0004】次に、図3(b)に示すように、全面にS
OG溶液を回転塗布した後、これを焼成して、SOG膜
16を形成する。
【0005】次に、図3(c)に示すように、ゲート配
線12の上の部分のp−SiO2 膜15の上面が露出す
るまで、SOG膜16をエッチバックする。
【0006】次に、図3(d)に示すように、SOG膜
16及びp−SiO2 膜15の露出部分の上にプラズマ
CVD法により膜厚600nm程度のp−SiO2 膜1
7を形成する。
【0007】次に、図3(e)に示すように、フォトリ
ソグラフィ及びエッチング技術を用いて、p−SiO2
膜17、SOG膜16及びp−SiO2 膜15からなる
層間絶縁膜にコンタクト孔18、18′を開孔する。そ
して、その上に第2層目のAl配線である膜厚600n
m程度のAl膜19、19′をパターン形成する。
【0008】以上の工程において、回転塗布法により形
成されたSOG膜16によりゲート配線12の部分の段
差が吸収されて平坦化される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】一般に、半導体装置の
層間絶縁膜に用いられるSOG膜は、高温焼成(900
℃程度)が困難なために、その膜質は良くない。そこ
で、通常、そのSOG膜を上下から稠密なp−SiO2
膜で挟み込む構成が採られる。
【0010】そして、図3(e)に示すように、起伏の
高い部分でコンタクトをとる場合には、下層のp−Si
2 膜15の上のSOG膜16をエッチバックで除去
し、その下層のp−SiO2 膜15の上に上層のp−S
iO2 膜17を直接形成して、コンタクト孔18′の側
面にSOG膜16が露出しないように構成する。
【0011】しかし、同図に示すように、起伏の低い部
分でコンタクトをとる場合、従来の構成では、コンタク
ト孔18の側面にSOG膜16が露出してしまう。この
ため、例えば、スパッタ法のように真空装置内でAl膜
19を形成した場合、SOG膜16の露出部分から脱離
した水分が蒸発し、コンタクト孔18内へのAlの堆積
を阻害する。その結果、コンタクト孔18内でのAl膜
の成膜性が悪くなって、図示のような接続不良が発生す
ることがあった。
【0012】そこで、本発明の目的は、SOG膜を用い
た平坦化技術において、起伏の低い部分でコンタクトを
とる場合でも、コンタクト孔内での配線材料の成膜性を
阻害せず、接続不良や断線の生じない信頼性の高い半導
体装置及びその製造方法を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明では、SOG膜を含む層間絶縁膜が形成
された半導体装置において、前記層間絶縁膜に設けられ
たコンタクト孔の側壁部分に稠密酸化膜が形成されてい
る。
【0014】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
層間絶縁膜を形成すべき下地の上に第1のシリコン酸化
膜を堆積形成する工程と、前記層間絶縁膜にコンタクト
孔を形成すべき位置の前記第1のシリコン酸化膜の上で
あって、且つ、その形成すべきコンタクト孔の大きさよ
りも大きな領域に第2のシリコン酸化膜を堆積形成する
工程と、第3のシリコン酸化膜として全面にSOG膜を
塗布形成する工程と、前記第2のシリコン酸化膜の上面
が露出するまで前記SOG膜をエッチバックする工程
と、エッチバックされた前記SOG膜及び前記第2のシ
リコン酸化膜の上に第4のシリコン酸化膜を堆積形成す
る工程と、前記第1、第2及び第4のシリコン酸化膜を
貫通するように前記コンタクト孔を形成する工程とを有
する。
【0015】本発明において、好ましくは、起伏を有す
る前記下地の低地部に前記コンタクト孔を形成する場合
であって、前記第2のシリコン酸化膜を、ウェハ内にお
ける前記下地の最も低い凸部の高さに等しいかそれより
も少し高くなるような膜厚に形成する。
【0016】
【作用】本発明においては、SOG膜を含む層間絶縁膜
に設けられたコンタクト孔の側壁部分に堆積膜等の稠密
酸化膜を形成し、SOG膜がそのコンタクト孔の側面に
露出することを防止している。従って、SOG膜から脱
離した水分が蒸発することに起因するコンタクト孔内に
おける配線の接続不良や断線等が生じず、信頼性の高い
配線を形成することができる。
【0017】
【実施例】以下、2層Al配線構造を有する半導体装置
に本発明を適用した一実施例を図1及び図2を参照しな
がら説明する。なお、これらの図において、図3に示し
た従来例と対応する部分には同一の符号を付す。
【0018】本実施例の製造工程は、p−SiO2 膜1
5の堆積までは図3(a)に示した従来例と同様であ
る。即ち、まず、図1(a)に示すように、Si基板1
1の上にゲート絶縁膜(図示せず)を介して膜厚が30
0nm程度の多結晶Si膜等からなるゲート配線12を
形成する。そして、このゲート配線12の上にプラズマ
CVD法により膜厚300nm程度のp−SiO2 膜1
3を形成する。そして、このp−SiO2 膜13の上に
第1層目のAl配線である膜厚600nm程度のAl膜
14を形成する。更に、その上にプラズマCVD法によ
り膜厚300nm程度のp−SiO2 膜15を形成す
る。
【0019】この時、層間絶縁膜の第1層目を構成する
p−SiO2 膜15の上面には、層間絶縁膜の下地であ
るAl膜14及びp−SiO2 膜13に夫々形成されて
いるゲート配線12の膜厚に起因する起伏と同様の起伏
が形成されており、その起伏差(高低差)はゲート配線
12の膜厚にほぼ等しい300nm程度である。
【0020】次に、図1(b)に示すように、その起伏
差にほぼ等しい膜厚300nm程度のp−SiO2 膜2
0をプラズマCVD法によりp−SiO2 膜15の上の
全面に堆積させる。なお、このp−SiO2 膜20の膜
厚は、一般に、ウェハ内における下地の起伏のうち最も
低い凸部の高さに等しいかそれよりも少し高くなるよう
に選定される。
【0021】次に、図1(c)に示すように、p−Si
2 膜20の上の全面に膜厚2μm程度のフォトレジス
トを塗布し、これをパターニングして、後の工程におい
てコンタクト孔を形成すべき低地位置に約1.1μm四
方のレジストパターン21を残す。
【0022】次に、図1(d)に示すように、このレジ
ストパターン21をマスクにしてp−SiO2 膜20を
エッチングし、その後、レジストパターン21を除去す
ることにより、p−SiO2 膜15の上の所定位置に約
1.1μm四方のp−SiO2 膜20を形成する。な
お、このp−SiO2 膜20の寸法(1.1μm四方)
は、後に形成するコンタクト孔の寸法(1μm四方)よ
りも少し大き目にする。
【0023】次に、図2(a)に示すように、全面にS
OG溶液を回転塗布した後、これを焼成して、SOG膜
16を形成する。
【0024】次に、図2(b)に示すように、ゲート配
線12の上の部分のp−SiO2 膜15の上面及びp−
SiO2 膜20が露出するまで、SOG膜16をエッチ
バックする。その後、プラズマCVD法により膜厚60
0nm程度のp−SiO2 膜17を形成する。
【0025】次に、図2(c)に示すように、フォトリ
ソグラフィ及びエッチング技術を用い、寸法が約1μm
四方のコンタクト孔18、18′を夫々所定位置に開孔
する。この時、p−SiO2 膜20の位置に形成するコ
ンタクト孔18は、そのp−SiO2 膜20が形成され
た領域内を貫通するように形成されるので、そのコンタ
クト孔18の側壁部分は全て稠密なp−SiO2 膜で構
成される。即ち、SOG膜16は、このコンタクト孔1
8の側面に露出しない。
【0026】次に、図2(d)に示すように、コンタク
ト孔18、18′の位置に、第2層目のAl配線である
膜厚600nm程度のAl膜19、19′を夫々パター
ン形成する。
【0027】以上に説明した本実施例の方法により製造
した半導体装置と図3に示した従来例の方法により製造
した半導体装置とにおけるAl膜14、19間の回路オ
ープンチェックを行った結果、6インチウェハの面内に
おける回路オープン率が、従来例では70%であったの
に対し本実施例では0%であった。
【0028】また、本実施例によるコンタクト孔18、
18′の断面を走査型電子顕微鏡で観察した結果、図2
(d)に示したようにコンタクト孔18におけるAl膜
19の成膜性も良好であり、図3(e)に示したような
Al膜19とAl膜14の間の接続不良やAl膜19自
体の断線等は本実施例では全く見られなかった。
【0029】なお、上述の実施例ではゲート配線12の
膜厚に起因して起伏が形成される場合を説明したが、L
OCOS法等により形成された素子分離膜やDRAMの
キャパシタ等に起因する起伏に対しても本発明を有効に
適用することができる。
【0030】また、上述の実施例では、コンタクト孔の
側壁部分に形成する稠密酸化膜としてプラズマCVD法
により形成したp−SiO2 膜を用いたが、稠密酸化膜
としては、吸湿性のないSiO2 膜であれば良く、常圧
CVD法、減圧CVD、スパッタ法等で形成した堆積膜
やTEOS膜を用いることもできる。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、SOG膜を含む層間絶
縁膜に設けられたコンタクト孔の側面にSOG膜が露出
することが防止されるので、SOG膜から脱離した水分
が蒸発することに起因するコンタクト孔内における配線
の接続不良や断線等を防止することができ、信頼性の高
い半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
を工程順に示す断面図である。
【図2】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
を工程順に示す断面図である。
【図3】従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す断
面図である。
【符号の説明】
11 Si基板 12 ゲート配線 13 p−SiO2 膜 14 Al膜(第1層配線) 15 p−SiO2 膜 16 SOG膜 17 p−SiO2 膜 18、18′ コンタクト孔 19、19′ Al配線(第2層配線) 20 p−SiO2
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/316 G 7352−4M 21/3213

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SOG膜を含む層間絶縁膜が形成された
    半導体装置において、 前記層間絶縁膜に設けられたコンタクト孔の側壁部分に
    稠密酸化膜が形成されていることを特徴とする半導体装
    置。
  2. 【請求項2】 層間絶縁膜を形成すべき下地の上に第1
    のシリコン酸化膜を堆積形成する工程と、 前記層間絶縁膜にコンタクト孔を形成すべき位置の前記
    第1のシリコン酸化膜の上であって、且つ、その形成す
    べきコンタクト孔の大きさよりも大きな領域に第2のシ
    リコン酸化膜を堆積形成する工程と、 第3のシリコン酸化膜として全面にSOG膜を塗布形成
    する工程と、 前記第2のシリコン酸化膜の上面が露出するまで前記S
    OG膜をエッチバックする工程と、 エッチバックされた前記SOG膜及び前記第2のシリコ
    ン酸化膜の上に第4のシリコン酸化膜を堆積形成する工
    程と、 前記第1、第2及び第4のシリコン酸化膜を貫通するよ
    うに前記コンタクト孔を形成する工程とを有することを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 起伏を有する前記下地の低地部に前記コ
    ンタクト孔を形成する場合であって、前記第2のシリコ
    ン酸化膜を、ウェハ内における前記下地の最も低い凸部
    の高さに等しいかそれよりも少し高くなるような膜厚に
    形成することを特徴とする請求項2に記載の半導体装置
    の製造方法。
JP23907393A 1993-08-31 1993-08-31 半導体装置及びその製造方法 Withdrawn JPH0774248A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5913150A (en) * 1997-04-11 1999-06-15 Nec Corporation Method for manufacturing semiconductor device using spin on glass layer
JP2013077614A (ja) * 2011-09-29 2013-04-25 Seiko Instruments Inc 半導体装置

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JP2013077614A (ja) * 2011-09-29 2013-04-25 Seiko Instruments Inc 半導体装置

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