JPH088339A - 半導体素子の多層配線形成方法 - Google Patents

半導体素子の多層配線形成方法

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JPH088339A
JPH088339A JP14004594A JP14004594A JPH088339A JP H088339 A JPH088339 A JP H088339A JP 14004594 A JP14004594 A JP 14004594A JP 14004594 A JP14004594 A JP 14004594A JP H088339 A JPH088339 A JP H088339A
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Hiroaki Uchida
博章 内田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 下層配線部の凹部に生じるSOGクラックを
なくすことにより、平滑な絶縁膜を形成し、上層配線の
形成時のカバーレージ不良や、エッチング不良等をひき
起こすことのない半導体素子の多層配線形成方法を提供
する。 【構成】 下層配線部の平坦化を行うためにSOGを複
数回塗布する半導体素子の多層配線形成方法において、
第1層配線42上に形成される第1の絶縁膜43の凹部
にSOG44の塗布回数を所定回数より1回だけ少ない
回数だけ塗布して、第1層配線42間に厚めのSOG4
4を形成する工程と、この厚めのSOG44を焼成し、
この厚めのSOG44にクラックを発生させる工程と、
最後のSOG44Aの塗布を行い、そのクラックを埋め
込み薄めのSOG44Aを形成する工程と、この薄めの
SOG44Aを焼成する工程とを施す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子の多層配線
形成方法に係り、特に、半導体素子におけるSOG(ス
ピン・オン・グラス)の塗布に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、以下に示すようなものがあった。図3はかかる
従来の半導体素子の多層配線形成方法を示す図である。
まず、図3(a)に示すように、既にトランジスタ等が
形成された半導体基板1上に第1層配線2を形成する。
【0003】次に、図3(b)に示すように、必要に応
じて、第1の絶縁膜3を形成する。次に、図3(c)に
示すように、第1の絶縁膜3上にSOG4を複数回塗布
し、第1層配線2の段差を埋め込み、平坦化する。次
に、図3(d)に示すように、SOG4中の水分脱離の
ための焼成(約400℃キュア)を行い、その後、第2
の絶縁膜6を形成する。図示されていないが、第1層配
線2上の必要箇所に第1の絶縁膜3、SOG4、第2の
絶縁膜6を貫通して、スルーホールが開孔され、最後
に、第2層配線が形成される。
【0004】上記以外にも、SOGは、エッチバックの
犠牲膜として用いられるので、その場合について説明す
る。図4(a)に示すように、既に、第1層配線12、
層間絶縁膜13まで形成された半導体基板11上に、図
4(b)に示すように、SOG14を一回若しくは、複
数回塗布し、平坦化を行い、前述と同様に、SOG14
中の水分脱離のための焼成(約400℃キュア)を行
う。
【0005】その後、図4(c)に示すように、全面エ
ッチバックすることにより、平坦な層間絶縁膜15が得
られ、その後、図示はされていないが、第1層配線12
上の必要箇所に層間絶縁膜13を貫通して、スルーホー
ルが開孔され、最後に第2層配線が形成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上述
べた従来の形成方法による多層配線構造においては、配
線間隔の狭い箇所、及び半導体素子と第1層配線を接続
するコンタクトの部分でSOGが厚く塗布され、その後
の焼成でSOG自体の収縮により、図5(a)に示すよ
うに、SOGクラック5が生じる。このSOGクラック
5は、第2の絶縁膜6の形成の際に、クラック自体を埋
めることができず、図3(d)に示すように、SOGク
ラック5が残る。
【0007】一般に、埋め込み平坦化に用いられるSO
Gは、焼成(400℃への加熱)における熱収縮率が大
きい(24%程度)ため、SOGが厚く、かつ多量に塗
布されるとクラックが発生する。図5(b)はかかる多
層配線構造を有する半導体素子の断面図であり、半導体
基板21上には、第1の絶縁膜22が形成され、この第
1の絶縁膜22の第1層配線23間の凹部にクラック2
4Aが生じたSOG24が形成され、その上に第2の絶
縁膜25、第3の絶縁膜26、保護膜27が順次積層れ
ている。
【0008】図5(b)に示すように、SOGクラック
24A上に形成された第2の絶縁膜25の表面には、
〔図3(d)においては、第2の絶縁膜6として示して
いる〕凹凸があり、そこに、第2層配線を形成した場
合、配線とのカバーレージ不良や、エッチング不良等を
引きおこす。また、エッチバックの犠牲膜として用いら
れるSOGも同様に、図6(a)に示すように、SOG
が厚く塗布される部分34Aで、SOGの焼成の際にS
OGクラック35が生じる。なお、31は半導体基板、
32は第1層配線、33は層間絶縁膜である。
【0009】この状態で、全面エッチングを行うと、図
6(b)に示すように、残ったSOG34Bの部分にS
OGクラック35Aが残る。つまり、表面に凹凸が残
り、平坦な層間絶縁膜が形成できず、その後、第2層配
線の形成時にカバーレージ不良やエッチング不良等をひ
き起こす。本発明は、上記問題点を解決するために、下
層配線部の凹部に生じるSOGクラックをなくすことに
より、平滑な絶縁膜を形成し、上層配線の形成時のカバ
ーレージ不良やエッチング不良等をひき起こすことのな
い半導体素子の多層配線形成方法を提供することを目的
とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 (1)下層配線部の平坦化を行うSOGを複数回塗布す
る半導体素子の多層配線形成方法において、下層配線部
の凹部にSOGの塗布回数を所定回数より1回だけ少な
い回数だけ塗布して、厚めのSOGを形成する工程と、
この厚めのSOGを焼成し、この厚めのSOGにクラッ
クを発生させる工程と、最後のSOGの塗布を行い、こ
のクラックを埋め込み薄めのSOGを形成する工程と、
この薄めのSOGを焼成する工程とを施すようにしたも
のである。
【0011】(2)SOGの犠牲膜エッチバックを行い
層間絶縁膜を平坦化する半導体素子の多層配線形成方法
において、下層配線上に形成される凹凸を有する層間絶
縁膜上にSOGの塗布回数を所定回数より1回だけ少な
い回数だけ塗布して下層配線間に厚めのSOGを形成す
る工程と、この厚めのSOGを焼成し、この厚めのSO
Gにクラックを発生させる工程と、最後のSOGの塗布
を行い、このクラックを埋め込み薄めのSOGを形成す
る工程と、この薄めのSOGを焼成する工程とを施すよ
うにしたものである。
【0012】
【作用】本発明は、上記したように、半導体素子の多層
配線形成工程において、下層配線部の凹部に複数回の塗
布によりSOGが厚く形成され、焼成によりクラックが
発生するのを防止するために、SOGの塗布回数を所定
回数より1回だけ少ない回数だけ塗布して、下層配線部
の凹部に厚めのSOGを形成する工程と、この厚めのS
OGを焼成する工程と、最後のSOGの塗布を行い、薄
めのSOGを形成する工程と、この薄めのSOGを焼成
する工程とを施すようにしたので、SOGクラックをな
くし、平滑な絶縁膜を形成することができ、第2層配線
の形成時のカバーレージ不良や、エッチング不良等をひ
き起こすことがなくなる。
【0013】また、SOGの犠牲膜エッチバックを行
い、層間絶縁膜を平坦化する際に、その上のメタルエッ
チングにおける段差やエッチング不良をなくすことがで
きる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照しな
がら詳細に説明する。図1は本発明の第1実施例を示す
半導体素子の多層配線形成工程断面図である。 (1)図1(a)に示すように、既にトランジスタ等が
形成された半導体基板41上に第1層配線42を形成す
る。
【0015】(2)次に、図1(b)に示すように、必
要に応じて、第1の絶縁膜43を形成する。この後、所
望するSOG塗布回数の一回前までSOG44の塗布を
行う(3回塗りを所望する場合は2回塗りまで行う)。 (3)この時点で、焼成(400℃熱処理)を行う。こ
の時の焼成で、配線間隔の狭い箇所や、コンタクトの部
分のようなSOGが厚く塗布されているところに、図1
(c)に示すように、SOGクラック45が発生する。
なお、ここで、無機系SOGの場合は、0.5μm程
度、有機系SOGの場合は、1μm程度の厚さの場合、
焼成するとSOGクラックが生じる。
【0016】(4)この後、図1(d)に示すように、
最後のSOG塗布を行い、SOGクラック45内部をS
OG44Aで埋める。 (5)その後、図1(e)に示すように、もう一度焼成
を行う。この時の焼成では、最後のSOG塗布における
SOG塗布量が少ないことから、焼成されたSOG44
Bにはクラックは生じない。
【0017】(6)この後、図1(f)に示すように、
第2の絶縁膜46を形成する。このように構成すること
により、SOGにクラックが発生することはなくなり、
平滑な絶縁膜を形成し、第2層配線の形成時のカバーレ
ージ不良やエッチング不良等をひき起こすことがなくな
る。図2は本発明の第2実施例を示す半導体素子の多層
配線形成工程断面図である。この実施例においては、エ
ッチバックの犠牲膜としてSOGを用いる場合について
説明する。
【0018】(1)まず、図2(a)に示すように、エ
ッチバックの犠牲膜としてSOGを用いる場合、既にト
ランジスタ等が形成された半導体基板51上に、第1層
配線52が形成され、更に、その第1層配線52上に層
間絶縁膜53が形成されている。 (2)次に、図2(b)に示すように、所望するSOG
塗布回数の一回前までSOG54の塗布を行う。例え
ば、SOGの3回塗りを所望する場合は2回塗りまで行
う。
【0019】(3)次に、この時点で焼成を行う。この
時の焼成で、SOG54が厚く塗布される部分で、図2
(c)に示すように、SOGクラック55が発生する。 (4)この後、図2(d)に示すように、最終のSOG
54Aの塗布を行い、SOGクラック55内部をSOG
54Aで埋める。その後、もう一度焼成を行う。
【0020】この時の焼成では、第1実施例と同様、最
終のSOG塗布時におけるSOG塗布量が少ないことか
ら、クラックは生じない。なお、上記実施例において
は、第1層配線上には第1の絶縁膜を形成した例を示し
たが、その第1の絶縁膜をなくして、第1層配線間の凹
部にSOG塗布するようにした場合にも、上記同様の作
用効果を奏することができる。
【0021】また、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能で
あり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【0022】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 (1)下層配線部の凹部に生じるSOGクラックをなく
し、平滑な絶縁膜を形成することができ、上層配線の形
成時のカバーレージ不良やエッチング不良等をひき起こ
すことがない、信頼性の高い半導体素子の多層配線形成
を行うことができる。
【0023】(2)SOGの犠牲膜エッチバックを行
い、層間絶縁膜を平坦化する際に、その上のメタルエッ
チングにおける段差やエッチング不良をなくすことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す半導体素子の多層配
線形成工程断面図である。
【図2】本発明の第2実施例を示す半導体素子の多層配
線形成工程断面図である。
【図3】従来の半導体素子の多層配線形成方法を示す図
である。
【図4】従来のエッチバックの犠牲膜としてのSOGが
形成される半導体素子の多層配線形成方法を示す図であ
る。
【図5】従来技術の第1の問題点の説明図である。
【図6】従来技術の第2の問題点の説明図である。
【符号の説明】
41,51 半導体基板 42,52 第1層配線 43 第1の絶縁膜 44,44A,44B,54,54A SOG 45,55 SOGクラック 46 第2の絶縁膜 53 層間絶縁膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下層配線部の平坦化を行うSOGを複数
    回塗布する半導体素子の多層配線形成方法において、
    (a)下層配線部の凹部にSOGの塗布回数を所定回数
    より1回だけ少ない回数だけ塗布して、厚めのSOGを
    形成する工程と、(b)該厚めのSOGを焼成し、該厚
    めのSOGにクラックを発生させる工程と、(c)最後
    のSOGの塗布を行い、該クラックを埋め込み薄めのS
    OGを形成する工程と、(d)該薄めのSOGを焼成す
    る工程とを施すことを特徴とする半導体素子の多層配線
    形成方法。
  2. 【請求項2】 SOGの犠牲膜エッチバックを行い層間
    絶縁膜を平坦化する半導体素子の多層配線形成方法にお
    いて、(a)下層配線上に形成される凹凸を有する層間
    絶縁膜上にSOGの塗布回数を所定回数より1回だけ少
    ない回数だけ塗布して下層配線間に厚めのSOGを形成
    する工程と、(b)該厚めのSOGを焼成し、該厚めの
    SOGにクラックを発生させる工程と、(c)最後のS
    OGの塗布を行い、該クラックを埋め込み薄めのSOG
    を形成する工程と、(d)該薄めのSOGを焼成する工
    程とを施すことを特徴とする半導体素子の多層配線形成
    方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6233170B1 (en) 1998-12-24 2001-05-15 Nec Corporation Sense amplifier circuit, memory device using the circuit and method for reading the memory device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6233170B1 (en) 1998-12-24 2001-05-15 Nec Corporation Sense amplifier circuit, memory device using the circuit and method for reading the memory device

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