JP2002246387A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ボイドを発生させることなく、均一な層間絶
縁膜が得られる半導体装置の製造方法を提供することを
課題とする。 【解決手段】 基板、絶縁膜、メタル配線及び層間絶縁
膜をこの順で構成してなる半導体装置を製造するにあた
り、高密度プラズマＣＶＤ法により、あらかじめ絶縁膜
及びメタル配線が所望のパターンに形成された基板上
に、ケイ素を有するガスと、酸素原子を有するガスと、
不活性ガスとを用いてバイアスエッチを行いながら層間
絶縁膜を形成し、不活性ガスを用いて層間絶縁膜をスパ
ッタエッチングし、層間絶縁膜上に、ケイ素を有するガ
スと、酸素原子を有するガスと、不活性ガスとを用いて
さらにバイアスエッチを行いながら層間絶縁膜を形成す
る工程と、化学機械研磨により層間絶縁膜を平坦化する
工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法に
より、上記の課題を解決する。
縁膜が得られる半導体装置の製造方法を提供することを
課題とする。 【解決手段】 基板、絶縁膜、メタル配線及び層間絶縁
膜をこの順で構成してなる半導体装置を製造するにあた
り、高密度プラズマＣＶＤ法により、あらかじめ絶縁膜
及びメタル配線が所望のパターンに形成された基板上
に、ケイ素を有するガスと、酸素原子を有するガスと、
不活性ガスとを用いてバイアスエッチを行いながら層間
絶縁膜を形成し、不活性ガスを用いて層間絶縁膜をスパ
ッタエッチングし、層間絶縁膜上に、ケイ素を有するガ
スと、酸素原子を有するガスと、不活性ガスとを用いて
さらにバイアスエッチを行いながら層間絶縁膜を形成す
る工程と、化学機械研磨により層間絶縁膜を平坦化する
工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法に
より、上記の課題を解決する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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層間絶縁膜の形成方
法に特徴を有する半導体装置の製造方法に関する。
方法に関し、特に多層配線を有する層間絶縁膜の形成方
法に特徴を有する半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、層間絶縁膜上にメタル配線を
形成する場合にメタル配線の断線を防止するためや、層
間絶縁膜に接続孔を形成してメタル配線を形成する場合
に、フォトリソ工程において塗布するフォトレジストの
膜厚を均一にして、露光、現像後のレジストパターンの
精度を向上させるために、層間絶縁膜の平坦化が必要で
ある。
形成する場合にメタル配線の断線を防止するためや、層
間絶縁膜に接続孔を形成してメタル配線を形成する場合
に、フォトリソ工程において塗布するフォトレジストの
膜厚を均一にして、露光、現像後のレジストパターンの
精度を向上させるために、層間絶縁膜の平坦化が必要で
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】層間絶縁膜を平坦化す
る方法としては、例えば、特開平５−２２６３２７号公
報では、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用いて、メタル配
線上に平坦化された層間絶縁膜を形成する方法が記載さ
れている。具体的には、図２（ａ）に示すように、予め
素子が形成されたシリコン基板（図示せず）上に絶縁膜
１０が形成され、この絶縁膜１０上に様々な幅を有する
複数のメタル配線１１を様々な間隔に形成する。次に、
メタル配線１１上及び絶縁膜１０上に、ＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ装置により、原料ガスとしてＳｉＨ4ガス及びＯ2
ガスを用いて層間絶縁膜１２を形成する。次に、図２
（ｂ）に示すように、層間絶縁膜１２をスパッタエッチ
ングする。次に、図２（ｃ）に示すように、基板全面に
原料ガスとしてＳｉＨ4ガス及びＯ2ガスを用いて、さら
に層間絶縁膜１２を積層した後、層間絶縁膜１２を化学
機械研磨（ＣＭＰ）で平坦化するという方法である。
る方法としては、例えば、特開平５−２２６３２７号公
報では、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用いて、メタル配
線上に平坦化された層間絶縁膜を形成する方法が記載さ
れている。具体的には、図２（ａ）に示すように、予め
素子が形成されたシリコン基板（図示せず）上に絶縁膜
１０が形成され、この絶縁膜１０上に様々な幅を有する
複数のメタル配線１１を様々な間隔に形成する。次に、
メタル配線１１上及び絶縁膜１０上に、ＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ装置により、原料ガスとしてＳｉＨ4ガス及びＯ2
ガスを用いて層間絶縁膜１２を形成する。次に、図２
（ｂ）に示すように、層間絶縁膜１２をスパッタエッチ
ングする。次に、図２（ｃ）に示すように、基板全面に
原料ガスとしてＳｉＨ4ガス及びＯ2ガスを用いて、さら
に層間絶縁膜１２を積層した後、層間絶縁膜１２を化学
機械研磨（ＣＭＰ）で平坦化するという方法である。
【０００４】この方法によれば、原料ガスとしてＳｉＨ
4ガス及びＯ2ガスを用いて層間絶縁膜１２を形成するた
め、配線間隔の狭いところに空間（ボイド）１３が形成
されてしまう。そのため、ＣＭＰで平坦化した後、空間
（ボイド）１３の位置に相当する部分の層間絶縁膜に凹
部１４が形成されるため、その上に配線を形成すると、
配線が断線してしまうという不具合が生じる。
4ガス及びＯ2ガスを用いて層間絶縁膜１２を形成するた
め、配線間隔の狭いところに空間（ボイド）１３が形成
されてしまう。そのため、ＣＭＰで平坦化した後、空間
（ボイド）１３の位置に相当する部分の層間絶縁膜に凹
部１４が形成されるため、その上に配線を形成すると、
配線が断線してしまうという不具合が生じる。
【０００５】また、層間絶縁膜を平坦化する他の方法と
して、図３（ａ）に示すように、絶縁間１０上に、様々
な幅を有する複数のメタル配線１１を様々な間隔に形成
し、メタル配線１１上及び絶縁間１０上に、ＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ装置により、原料ガスとしてＳｉＨ4ガス、
Ｏ2ガス及びＡｒガスを用いて層間絶縁膜１２を形成
し、Ａｒガスにより層間絶縁膜１２全面をスパッタエッ
チングし、次に、図３（ｂ）に示すように、ＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ装置により、原料ガスとしてＳｉＨ4ガス及
びＯ2ガスを用いて、さらに層間絶縁膜１２を積層した
後、層間絶縁膜１２をＣＭＰで平坦化する方法がある。
して、図３（ａ）に示すように、絶縁間１０上に、様々
な幅を有する複数のメタル配線１１を様々な間隔に形成
し、メタル配線１１上及び絶縁間１０上に、ＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ装置により、原料ガスとしてＳｉＨ4ガス、
Ｏ2ガス及びＡｒガスを用いて層間絶縁膜１２を形成
し、Ａｒガスにより層間絶縁膜１２全面をスパッタエッ
チングし、次に、図３（ｂ）に示すように、ＥＣＲプラ
ズマＣＶＤ装置により、原料ガスとしてＳｉＨ4ガス及
びＯ2ガスを用いて、さらに層間絶縁膜１２を積層した
後、層間絶縁膜１２をＣＭＰで平坦化する方法がある。
【０００６】この方法によれば、スパッタエッチングの
後、原料ガスとしてＳｉＨ4ガス及びＯ2ガスを用いて層
間絶縁膜を形成するために、線幅の広いメタル配線上で
は、図３（ｂ）のｐとして示されるように、層間絶縁膜
１２の横方向への幅が増大する。このため、後工程のＣ
ＭＰにおいて、層間絶縁膜１２の研磨量を制御する時間
にバラツキが生じてしまい、層間絶縁膜１２の膜厚が不
均一になるという不具合を生じる。
後、原料ガスとしてＳｉＨ4ガス及びＯ2ガスを用いて層
間絶縁膜を形成するために、線幅の広いメタル配線上で
は、図３（ｂ）のｐとして示されるように、層間絶縁膜
１２の横方向への幅が増大する。このため、後工程のＣ
ＭＰにおいて、層間絶縁膜１２の研磨量を制御する時間
にバラツキが生じてしまい、層間絶縁膜１２の膜厚が不
均一になるという不具合を生じる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、高密度プラ
ズマＣＶＤ法により、原料ガスとしてケイ素を有するガ
ス、酸素原子を有するガス及び不活性ガスを用いてバイ
アスエッチを行いながら層間絶縁膜を成膜すること、層
間絶縁膜を不活性ガスを用いてスパッタエッチングする
こと、原料ガスとしてケイ素を有するガス、酸素原子を
有するガス及び不活性ガスを用いてバイアスエッチを行
いながら層間絶縁膜を成膜することで、上記のような問
題を解決することを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
ズマＣＶＤ法により、原料ガスとしてケイ素を有するガ
ス、酸素原子を有するガス及び不活性ガスを用いてバイ
アスエッチを行いながら層間絶縁膜を成膜すること、層
間絶縁膜を不活性ガスを用いてスパッタエッチングする
こと、原料ガスとしてケイ素を有するガス、酸素原子を
有するガス及び不活性ガスを用いてバイアスエッチを行
いながら層間絶縁膜を成膜することで、上記のような問
題を解決することを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
【０００８】かくして発明によれば、基板、絶縁膜、メ
タル配線及び層間絶縁膜をこの順で構成してなる半導体
装置を製造するにあたり、高密度プラズマＣＶＤ法によ
り、あらかじめ絶縁膜及びメタル配線が所望のパターン
に形成された基板上に、ケイ素を有するガスと、酸素原
子を有するガスと、不活性ガスとを用いてバイアスエッ
チを行いながら層間絶縁膜を形成し、不活性ガスを用い
て層間絶縁膜をスパッタエッチングし、層間絶縁膜上
に、ケイ素を有するガスと、酸素原子を有するガスと、
不活性ガスとを用いてさらにバイアスエッチを行いなが
ら層間絶縁膜を形成する工程と、化学機械研磨により層
間絶縁膜を平坦化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が提供される。
タル配線及び層間絶縁膜をこの順で構成してなる半導体
装置を製造するにあたり、高密度プラズマＣＶＤ法によ
り、あらかじめ絶縁膜及びメタル配線が所望のパターン
に形成された基板上に、ケイ素を有するガスと、酸素原
子を有するガスと、不活性ガスとを用いてバイアスエッ
チを行いながら層間絶縁膜を形成し、不活性ガスを用い
て層間絶縁膜をスパッタエッチングし、層間絶縁膜上
に、ケイ素を有するガスと、酸素原子を有するガスと、
不活性ガスとを用いてさらにバイアスエッチを行いなが
ら層間絶縁膜を形成する工程と、化学機械研磨により層
間絶縁膜を平坦化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が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置の製造
方法を、実施の態様を挙げてさらに詳しく説明するが、
本発明はこの実施の態様により限定されるものではな
い。図１に本発明の半導体装置の製造方法の一実施態様
を示す。
方法を、実施の態様を挙げてさらに詳しく説明するが、
本発明はこの実施の態様により限定されるものではな
い。図１に本発明の半導体装置の製造方法の一実施態様
を示す。
【００１０】図１（ａ）に示すように、予め素子及び絶
縁膜１００が形成されたシリコン基板（図示せず）の絶
縁膜１００上に、フォト工程・エッチング工程により、
膜厚７５０ｎｍ程度、幅０．２５〜１００μｍ程度、配
線間隔（スペース幅）０．２５μｍ以上の複数のメタル
配線１０１を所望のパターンに形成する。本発明の方法
で用いられる基板としては、シリコン基板に限定され
ず、例えばＧｅ、Ｓｎ、Ｓｅ等の元素半導体や、ＧａＡ
ｓ、ＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ等の化合物半導体、Ｓｎ
Ｏ2、ＺｎＯ等の酸化物半導体等が挙げられる。中でも
シリコン基板が好ましい。
縁膜１００が形成されたシリコン基板（図示せず）の絶
縁膜１００上に、フォト工程・エッチング工程により、
膜厚７５０ｎｍ程度、幅０．２５〜１００μｍ程度、配
線間隔（スペース幅）０．２５μｍ以上の複数のメタル
配線１０１を所望のパターンに形成する。本発明の方法
で用いられる基板としては、シリコン基板に限定され
ず、例えばＧｅ、Ｓｎ、Ｓｅ等の元素半導体や、ＧａＡ
ｓ、ＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ等の化合物半導体、Ｓｎ
Ｏ2、ＺｎＯ等の酸化物半導体等が挙げられる。中でも
シリコン基板が好ましい。
【００１１】また、絶縁膜としては、酸化膜や窒化膜、
及び酸化窒化膜が挙げられる。また、メタル配線を構成
する材料としては、アルミニウム、チタン又はそれらの
合金等が挙げられる。合金の具体例としては、ＡｌＣ
ｕ、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕ、ＴｉＮ、ＴｉＷ等が挙げ
られる。次に、図１（ｂ）に示すように、高密度プラズ
マＣＶＤ法により、ケイ素を有するガスとしてＳｉＨ4
ガスを、酸素原子を含むガスとしてＯ2ガス（酸素ガ
ス）を、及び不活性ガスとしてＡｒガスを用いて基板全
面に第１の層間絶縁膜１０２を膜厚９５０ｎｍ程度に形
成する。これにより、メタル配線１０１は第１の層間絶
縁膜１０２で覆われる。
及び酸化窒化膜が挙げられる。また、メタル配線を構成
する材料としては、アルミニウム、チタン又はそれらの
合金等が挙げられる。合金の具体例としては、ＡｌＣ
ｕ、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕ、ＴｉＮ、ＴｉＷ等が挙げ
られる。次に、図１（ｂ）に示すように、高密度プラズ
マＣＶＤ法により、ケイ素を有するガスとしてＳｉＨ4
ガスを、酸素原子を含むガスとしてＯ2ガス（酸素ガ
ス）を、及び不活性ガスとしてＡｒガスを用いて基板全
面に第１の層間絶縁膜１０２を膜厚９５０ｎｍ程度に形
成する。これにより、メタル配線１０１は第１の層間絶
縁膜１０２で覆われる。
【００１２】高密度プラズマＣＶＤ法に用いられる装置
としては、例えば、ＥＣＲまたはＩＣＰ（誘導結合型）
等が挙げられる。中でも本発明の効果が顕著であるとい
う点でＩＣＰプラズマＣＶＤ装置が好ましい。第１の層
間絶縁膜１０２の形成条件としては、例えば、ＲＦパワ
ーを１０００〜１２００Ｗ程度、バイアス電位を通常１
０００Ｖ、ＳｉＨ4ガスの流量を２０ｃｃ／分程度、Ｏ2
ガスの流量を５０ｃｃ／分程度、Ａｒガスの流量を２０
ｃｃ／分程度、雰囲気圧力を３０ｍＴｏｒｒ程度に設定
することができる。
としては、例えば、ＥＣＲまたはＩＣＰ（誘導結合型）
等が挙げられる。中でも本発明の効果が顕著であるとい
う点でＩＣＰプラズマＣＶＤ装置が好ましい。第１の層
間絶縁膜１０２の形成条件としては、例えば、ＲＦパワ
ーを１０００〜１２００Ｗ程度、バイアス電位を通常１
０００Ｖ、ＳｉＨ4ガスの流量を２０ｃｃ／分程度、Ｏ2
ガスの流量を５０ｃｃ／分程度、Ａｒガスの流量を２０
ｃｃ／分程度、雰囲気圧力を３０ｍＴｏｒｒ程度に設定
することができる。
【００１３】本発明の方法に用いられるケイ素を有する
ガスとしては、ＳｉＨ4ガス以外にも、例えば、Ｓｉ2Ｈ
6ガスや、テトラエトキシシランガス、テトラメトキシ
シランガス、シロキサン等の有機シランガスが挙げられ
る。また、酸素原子を有するガスとしては、酸素ガス以
外に、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）ガスが挙げられる。なお、
酸素原子を有するガスは、成膜工程及びエッチング工程
においてプラズマを発生しやすくするため、並びに成膜
される層間絶縁膜の膜厚の均一性を向上させるので好ま
しい。
ガスとしては、ＳｉＨ4ガス以外にも、例えば、Ｓｉ2Ｈ
6ガスや、テトラエトキシシランガス、テトラメトキシ
シランガス、シロキサン等の有機シランガスが挙げられ
る。また、酸素原子を有するガスとしては、酸素ガス以
外に、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）ガスが挙げられる。なお、
酸素原子を有するガスは、成膜工程及びエッチング工程
においてプラズマを発生しやすくするため、並びに成膜
される層間絶縁膜の膜厚の均一性を向上させるので好ま
しい。
【００１４】また、不活性ガスとしては、Ａｒガス以外
に、Ｘｅガス、Ｈｅガス等が挙げられる。本発明の方法
により成膜される層間絶縁膜としては、例えばシリコン
酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜等が挙げ
られる。なお、層間絶縁膜として、フッ素を含むＳｉＯ
Ｆ膜を形成する場合は、前記の第１の層間絶縁膜１０２
を形成する同様の条件下で、原料ガス中にドーピングガ
スとしてフッ素生成用のＳｉＦ4ガスを流量１０〜２０
ｃｃ／分程度に添加してもよい。
に、Ｘｅガス、Ｈｅガス等が挙げられる。本発明の方法
により成膜される層間絶縁膜としては、例えばシリコン
酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜等が挙げ
られる。なお、層間絶縁膜として、フッ素を含むＳｉＯ
Ｆ膜を形成する場合は、前記の第１の層間絶縁膜１０２
を形成する同様の条件下で、原料ガス中にドーピングガ
スとしてフッ素生成用のＳｉＦ4ガスを流量１０〜２０
ｃｃ／分程度に添加してもよい。
【００１５】本発明の方法による層間絶縁膜の成膜にお
いては、原料ガスにエッチング要素のある不活性ガス
（例えばＡｒガス）が含まれるので、層間絶縁膜が成膜
されるとともに、Ａｒガス及びＯ2ガスによるバイアス
スパッタエッチングが行われる。成膜と、バイアススパ
ッタエッチングとの比率は、成膜を１とすればバイアス
スパッタエッチングは通常３〜３．５程度に調整され
る。これにより、メタル配線間のスペース幅が０．２５
μｍ程度の狭いところにおいても、空間（ボイド）を形
成することなく層間絶縁膜を埋め込むことができる。
いては、原料ガスにエッチング要素のある不活性ガス
（例えばＡｒガス）が含まれるので、層間絶縁膜が成膜
されるとともに、Ａｒガス及びＯ2ガスによるバイアス
スパッタエッチングが行われる。成膜と、バイアススパ
ッタエッチングとの比率は、成膜を１とすればバイアス
スパッタエッチングは通常３〜３．５程度に調整され
る。これにより、メタル配線間のスペース幅が０．２５
μｍ程度の狭いところにおいても、空間（ボイド）を形
成することなく層間絶縁膜を埋め込むことができる。
【００１６】成膜される第１の層間絶縁膜１０２は、メ
タル配線１０１上において、メタル配線幅やメタル配線
間のスペース幅に依存して断面が略三角形状又は台形状
に堆積される。具体的には、図１（ｂ）に示すように、
配線幅の広い（例えば１５００ｎｍ以上）メタル配線１
０１上には、第１の層間絶縁膜１０２の堆積膜厚（９５
０ｎｍ程度）とほぼ同じ厚さの層間絶縁膜が台形状に堆
積される。この層間絶縁膜の上部は平坦に形成される。
タル配線１０１上において、メタル配線幅やメタル配線
間のスペース幅に依存して断面が略三角形状又は台形状
に堆積される。具体的には、図１（ｂ）に示すように、
配線幅の広い（例えば１５００ｎｍ以上）メタル配線１
０１上には、第１の層間絶縁膜１０２の堆積膜厚（９５
０ｎｍ程度）とほぼ同じ厚さの層間絶縁膜が台形状に堆
積される。この層間絶縁膜の上部は平坦に形成される。
【００１７】また、メタル配線幅が１５００ｎｍより小
さい場合、メタル配線１０１のパターンの疎密にかかわ
らず、メタル配線１０１上には、厚さ１０〜５００ｎｍ
程度の層間絶縁膜が略三角形状に堆積される。
さい場合、メタル配線１０１のパターンの疎密にかかわ
らず、メタル配線１０１上には、厚さ１０〜５００ｎｍ
程度の層間絶縁膜が略三角形状に堆積される。
【００１８】次に、図１（ｃ）に示すように、ＳｉＨ4
ガスあるいはＳｉＨ4ガス及びドーピングガスの供給を
停止し、不活性ガスとしてのＡｒガスにより、メタル配
線１０１の肩部が露出しない程度（１０〜１００ｎｍ程
度）、具体的には５０ｎｍ程度に第１の層間絶縁膜１０
２をスパッタエッチングする。
ガスあるいはＳｉＨ4ガス及びドーピングガスの供給を
停止し、不活性ガスとしてのＡｒガスにより、メタル配
線１０１の肩部が露出しない程度（１０〜１００ｎｍ程
度）、具体的には５０ｎｍ程度に第１の層間絶縁膜１０
２をスパッタエッチングする。
【００１９】このエッチングにより、メタル配線１０１
上に堆積された厚さ４０ｎｍより薄い略三角形状の層間
絶縁膜は消滅し、厚さ４０ｎｍ以上の略三角形状の層間
絶縁膜は、厚さが減少して三角形の辺が裾を引いたよう
な穏やかな曲線を帯びた形状になる。また、配線幅１５
００ｎｍ以上のメタル配線上に堆積した台形状の層間絶
縁膜については、図１（ｃ）に示すように、両方の角部
が曲線になるため、その後さらに層間絶縁膜を積層して
も、当該部分において層間絶縁膜は曲線になり、配線の
断線を防止することができる。
上に堆積された厚さ４０ｎｍより薄い略三角形状の層間
絶縁膜は消滅し、厚さ４０ｎｍ以上の略三角形状の層間
絶縁膜は、厚さが減少して三角形の辺が裾を引いたよう
な穏やかな曲線を帯びた形状になる。また、配線幅１５
００ｎｍ以上のメタル配線上に堆積した台形状の層間絶
縁膜については、図１（ｃ）に示すように、両方の角部
が曲線になるため、その後さらに層間絶縁膜を積層して
も、当該部分において層間絶縁膜は曲線になり、配線の
断線を防止することができる。
【００２０】次に、図１（ｄ）に示すように、ケイ素を
有するガスとしてＳｉＨ4ガスを、酸素を有するガスと
してＯ2ガスを、及び不活性ガスとしてＡｒガスを用い
て、上記と同様の方法で、成膜と、バイアススパッタエ
ッチングとを同時に行いながら、第２の層間絶縁膜１０
３を、第１の層間絶縁膜とのトータル膜厚が２０００ｎ
ｍ程度になるように形成する。
有するガスとしてＳｉＨ4ガスを、酸素を有するガスと
してＯ2ガスを、及び不活性ガスとしてＡｒガスを用い
て、上記と同様の方法で、成膜と、バイアススパッタエ
ッチングとを同時に行いながら、第２の層間絶縁膜１０
３を、第１の層間絶縁膜とのトータル膜厚が２０００ｎ
ｍ程度になるように形成する。
【００２１】図１（ｄ）のｑとして示されるように、配
線幅１５００ｎｍ以上のメタル配線１０１上に堆積する
層間絶縁膜は、横方向への幅が狭くなっている。以上の
第１の層間絶縁膜を形成する工程と、層間絶縁膜をスパ
ッタエッチする工程と、第２の層間絶縁膜を形成する工
程は、高密度プラズマＣＶＤ装置の同一チャンバー内で
行うことができる。これらの工程は、複数回繰り返し行
われてもよい。次に、図１（ｅ）に示すように、試料全
面を化学機械研磨（ＣＭＰ）で処理し、層間絶縁膜を平
坦化する。
線幅１５００ｎｍ以上のメタル配線１０１上に堆積する
層間絶縁膜は、横方向への幅が狭くなっている。以上の
第１の層間絶縁膜を形成する工程と、層間絶縁膜をスパ
ッタエッチする工程と、第２の層間絶縁膜を形成する工
程は、高密度プラズマＣＶＤ装置の同一チャンバー内で
行うことができる。これらの工程は、複数回繰り返し行
われてもよい。次に、図１（ｅ）に示すように、試料全
面を化学機械研磨（ＣＭＰ）で処理し、層間絶縁膜を平
坦化する。
【００２２】以上のような方法によれば、幅の細いメタ
ル配線上に形成された略三角形状の層間絶縁膜は無くな
るか、厚さが減少し、幅の広いメタル配線上に形成され
た台形状の層間絶縁膜は横方向への幅が狭く形成され
る。その結果、ＣＭＰ時の研磨レートのバラツキが減少
するため、ＣＭＰを行うことにより層間絶縁膜の膜厚を
より均一にすることが可能となる。これにより、後述す
るメタル配線を接続するスルーホールの形成が容易にな
り、層間絶縁膜の上下に形成されるメタル配線の電気的
な接続抵抗のバラツキを減少できる。
ル配線上に形成された略三角形状の層間絶縁膜は無くな
るか、厚さが減少し、幅の広いメタル配線上に形成され
た台形状の層間絶縁膜は横方向への幅が狭く形成され
る。その結果、ＣＭＰ時の研磨レートのバラツキが減少
するため、ＣＭＰを行うことにより層間絶縁膜の膜厚を
より均一にすることが可能となる。これにより、後述す
るメタル配線を接続するスルーホールの形成が容易にな
り、層間絶縁膜の上下に形成されるメタル配線の電気的
な接続抵抗のバラツキを減少できる。
【００２３】また、本発明の方法においては、プラズマ
ＣＶＤ法により第１の層間絶縁膜１０２を堆積した後、
配線幅１５００ｎｍ以上のメタル配線１０１上に堆積し
た台形状の層間絶縁膜を、選択的にフォト、エッチする
ことや、基板全面をフッ酸などでのウエットエッチ処理
を行うことにより、層間絶縁膜の膜厚をさらに均一にす
ることができる。
ＣＶＤ法により第１の層間絶縁膜１０２を堆積した後、
配線幅１５００ｎｍ以上のメタル配線１０１上に堆積し
た台形状の層間絶縁膜を、選択的にフォト、エッチする
ことや、基板全面をフッ酸などでのウエットエッチ処理
を行うことにより、層間絶縁膜の膜厚をさらに均一にす
ることができる。
【００２４】以上の方法で層間絶縁膜を形成した後、フ
ォトリソグラフィー工程等の公知の方法により層間絶縁
膜にスルーホールが形成され、次いで、層間絶縁膜上
に、スパッタ法や蒸着法などの公知の方法により別のメ
タル配線が形成されること等によりＬＳＩ等の多層配線
を有する半導体装置が製造される。
ォトリソグラフィー工程等の公知の方法により層間絶縁
膜にスルーホールが形成され、次いで、層間絶縁膜上
に、スパッタ法や蒸着法などの公知の方法により別のメ
タル配線が形成されること等によりＬＳＩ等の多層配線
を有する半導体装置が製造される。
【００２５】
【発明の効果】本発明の方法によれば、多層配線を有す
る半導体装置において、原料ガスにケイ素を有するガス
と、酸素原子を有するガスと、不活性ガスとを用いバイ
アスエッチを行いながら成膜するので、空間（ボイド）
を発生させることなく層間絶縁膜を形成することができ
る。また、層間絶縁膜を高密度プラズマＣＶＤ法で堆積
する際に生じるメタル配線上の三角形状及び台形状の層
間絶縁膜を、スパッタエッチングすることにより、消滅
させ、あるいは厚さを減少させ、あるいは横方向の幅を
狭め、さらにバイアスエッチを行いながら成膜すること
により、後の工程の化学的機械研磨の制御性を向上させ
る。その結果、平坦かつ膜厚の均一な層間絶縁膜を得る
ことができる。
る半導体装置において、原料ガスにケイ素を有するガス
と、酸素原子を有するガスと、不活性ガスとを用いバイ
アスエッチを行いながら成膜するので、空間（ボイド）
を発生させることなく層間絶縁膜を形成することができ
る。また、層間絶縁膜を高密度プラズマＣＶＤ法で堆積
する際に生じるメタル配線上の三角形状及び台形状の層
間絶縁膜を、スパッタエッチングすることにより、消滅
させ、あるいは厚さを減少させ、あるいは横方向の幅を
狭め、さらにバイアスエッチを行いながら成膜すること
により、後の工程の化学的機械研磨の制御性を向上させ
る。その結果、平坦かつ膜厚の均一な層間絶縁膜を得る
ことができる。
【図１】本発明の実施例を説明するための半導体装置の
工程断面図である。
工程断面図である。
【図２】従来例を説明するための半導体装置の工程断面
図である。
図である。
【図３】従来例を説明するための半導体装置の工程断面
図である。
図である。
１０、１００ 絶縁膜 １１、１０１ メタル配線 １２ 層間絶縁膜 １３ 空間（ボイド） １４ 凹部 １０２ 第１層間絶縁膜 １０３ 第２層間絶縁膜 ｐ 層間絶縁膜の横方向の幅 ｑ 層間絶縁膜の横方向の幅
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA09 AA14 AA16 AA24 BA44 HA01 LA02 LA15 5F004 AA11 CA02 CA03 DA00 DA22 DA23 EB03 5F033 GG02 HH08 HH09 HH18 HH23 HH33 KK08 KK09 KK18 KK23 KK33 PP15 QQ09 QQ11 QQ14 QQ15 QQ19 QQ48 RR02 RR04 RR05 RR06 RR07 RR08 RR11 SS01 SS02 SS03 SS15 XX01 5F058 BA09 BC02 BE04 BF07 BF23 BF25 BF29 BH12 BJ02
Claims (5)
- 【請求項１】 基板、絶縁膜、メタル配線及び層間絶縁
膜をこの順で構成してなる半導体装置を製造するにあた
り、 高密度プラズマＣＶＤ法により、あらかじめ絶縁膜及び
メタル配線が所望のパターンに形成された基板上に、ケ
イ素を有するガスと、酸素原子を有するガスと、不活性
ガスとを用いてバイアスエッチを行いながら層間絶縁膜
を形成し、 不活性ガスを用いて層間絶縁膜をスパッタエッチング
し、 層間絶縁膜上に、ケイ素を有するガスと、酸素原子を有
するガスと、不活性ガスとを用いてさらにバイアスエッ
チを行いながら層間絶縁膜を形成する工程と、 化学機械研磨により層間絶縁膜を平坦化する工程とを含
むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 ケイ素を有するガスが、ＳｉＨ4ガス、
Ｓｉ2Ｈ6ガス、有機シランガスのいずれかである請求項
１に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 有機シランガスが、テトラエトキシシラ
ンガス、テトラメトキシシランガス、シロキサンのいず
れかである請求項２に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 酸素原子を有するガスが、酸素ガス又は
亜酸化窒素である請求項１〜３のいずれかに記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項５】 不活性ガスが、Ａｒガス、Ｘｅガス、Ｈ
ｅガスのいずれかである請求項１〜４のいずれかに記載
の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001042037A JP2002246387A (ja) | 2001-02-19 | 2001-02-19 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001042037A JP2002246387A (ja) | 2001-02-19 | 2001-02-19 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002246387A true JP2002246387A (ja) | 2002-08-30 |
Family
ID=18904392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001042037A Pending JP2002246387A (ja) | 2001-02-19 | 2001-02-19 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002246387A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1328764C (zh) * | 2003-06-27 | 2007-07-25 | 旺宏电子股份有限公司 | 使半导体沉积层平整的方法 |
| KR100756864B1 (ko) | 2005-12-28 | 2007-09-07 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 절연막 형성 방법 |
-
2001
- 2001-02-19 JP JP2001042037A patent/JP2002246387A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1328764C (zh) * | 2003-06-27 | 2007-07-25 | 旺宏电子股份有限公司 | 使半导体沉积层平整的方法 |
| KR100756864B1 (ko) | 2005-12-28 | 2007-09-07 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 절연막 형성 방법 |
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