JP2011003734A - Method for leveling interlayer insulating film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配線層を覆う層間絶縁膜の表面をCMP(Chemical Mechanical Polishing)により平坦化する技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for planarizing the surface of an interlayer insulating film covering a wiring layer by CMP (Chemical Mechanical Polishing).
配線層を覆う層間絶縁膜上に、更に微細な配線層を形成するときには、層間絶縁膜を平坦化することが重要である。この平坦化はCMPにより行われる。
例えば、高密度プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)により配線層を覆うシリコン酸化膜を層間絶縁膜として形成した後に、CMPにより層間絶縁膜を平坦化する。
When forming a finer wiring layer on the interlayer insulating film covering the wiring layer, it is important to flatten the interlayer insulating film. This planarization is performed by CMP.
For example, after a silicon oxide film covering the wiring layer is formed as an interlayer insulating film by high-density plasma CVD (Chemical Vapor Deposition), the interlayer insulating film is planarized by CMP.
しかし、ギャプフィル特性を満足させるため高密度プラズマCVDにより層間絶縁膜としてシリコン酸化膜(以下、高密度プラズマCVDにより形成したシリコン酸化膜を、HDP(High Density Plasma)酸化膜と称す。)を、45°の斜め方向からスパッタを行いながら形成すると、削り取られたシリコン酸化膜が、成膜中のシリコン酸化膜に混入することで、パーティクルが増加する。シリコン酸化膜中のパーティクルが増加することで、シリコン酸化膜をCMPしたときに、膜中のパーティクルが脱落して、層間絶縁膜の表面に凹凸が発生したり、表面がえぐられたりすることがある。 However, in order to satisfy the gap fill characteristics, a silicon oxide film (hereinafter, a silicon oxide film formed by high-density plasma CVD is referred to as HDP (High Density Plasma) oxide film) as an interlayer insulating film by high-density plasma CVD is 45. If the silicon oxide film is formed while being sputtered from an oblique direction, particles are increased by mixing the scraped silicon oxide film into the silicon oxide film being formed. As the number of particles in the silicon oxide film increases, when the silicon oxide film is CMPed, the particles in the film may fall off, resulting in irregularities on the surface of the interlayer insulating film or the surface being swept away. is there.
このような問題に対し、例えば、特許文献1には、高密度プラズマCVDにより、多結晶シリコンゲート(配線層)間の隙間の深い部分が埋め込まれるように、シリコン酸化膜(HDP酸化膜)を多結晶シリコンゲート上に形成し、TEOS(テトラエトキシシラン)ガスを用いたプラズマCVDによりシリコン酸化膜(以下、TEOSガスを用いたプラズマCVDにより形成したシリコン酸化膜を、PL−TEOS酸化膜と称す。)をHDP酸化膜上に形成し、CMPを用いて、PL−TEOS酸化膜の表面を平坦化する薄膜形成方法が記載されている。
To deal with such a problem, for example, in
この特許文献1に記載の方法によれば、TEOSガスを用いたプラズマCVDによりPL−TEOS酸化膜を形成することで、高密度プラズマCVDを用いてHDP酸化膜を形成した場合と比べて、パーティクル量を減らすことができるので、平坦化を向上させることができる。
According to the method described in
しかし、PL−TEOS酸化膜は、膜質がHDP酸化膜より軟質であるため、配線層によるHDP酸化膜の凹凸が、PL−TEOS酸化膜の成膜時に転写されてしまい、CMP後もこの膜厚分布傾向が残ってしまう。また、PL−TEOS酸化膜は、ウエハエッジ部分で薄くなるが、CMPにより更に薄くなる傾向にある。 However, since the PL-TEOS oxide film is softer than the HDP oxide film, the irregularities of the HDP oxide film due to the wiring layer are transferred when the PL-TEOS oxide film is formed, and this film thickness is also present after the CMP. Distribution tendency remains. Further, the PL-TEOS oxide film is thinned at the wafer edge portion, but tends to be further thinned by CMP.
そこで本発明は、配線層による層間絶縁膜の凹凸の影響を排除することで、平坦化を容易とすることができる層間絶縁膜の平坦化方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for planarizing an interlayer insulating film that can facilitate the planarization by eliminating the influence of the unevenness of the interlayer insulating film due to the wiring layer.
本発明の層間絶縁膜の平坦化方法は、配線層を形成する工程と、前記配線層を覆って第1シリコン酸化膜を、高密度プラズマCVDにより形成する工程と、前記第1シリコン酸化膜上に、第2シリコン酸化膜を、テトラエトキシシランガスを用いたプラズマCVDにより形成する工程と、前記第2シリコン酸化膜上に、第3シリコン酸化膜を形成する工程と、前記第2シリコン酸化膜が露出するまでCMPにより研磨する工程と、前記第3シリコン酸化膜が除去されるまで、前記第2シリコン酸化膜と第3シリコン酸化膜を同時にCMPにより平坦化する工程とを含むことを特徴とする。 The method for planarizing an interlayer insulating film of the present invention includes a step of forming a wiring layer, a step of forming a first silicon oxide film by high-density plasma CVD so as to cover the wiring layer, and a step on the first silicon oxide film. A step of forming a second silicon oxide film by plasma CVD using a tetraethoxysilane gas, a step of forming a third silicon oxide film on the second silicon oxide film, and the second silicon oxide film A step of polishing by CMP until it is exposed, and a step of simultaneously planarizing the second silicon oxide film and the third silicon oxide film by CMP until the third silicon oxide film is removed. .
本発明の層間絶縁膜の平坦化方法によれば、第2シリコン酸化膜上に、第3シリコン酸化膜を形成することで、第2シリコン酸化膜を薄く形成することができるので、第2シリコン酸化膜は、配線層の凹凸が転写された第1シリコン酸化膜の凹凸面の影響が小さい。また、第3シリコン酸化膜は、高密度プラズマCVDにより形成されていることで、テトラエトキシシランガスを用いたプラズマCVDにより形成した第2シリコン酸化膜より硬質であるため、第2シリコン酸化膜より均一性が良好である。
第2シリコン酸化膜が露出するまでCMPにより第3シリコン酸化膜を研磨すると、露出させた第2シリコン酸化膜と、配線層の凹凸が転写され、第1シリコン酸化膜の影響を受けた第2シリコン酸化膜の凹部に残った第3シリコン酸化膜とによる研磨面を形成することができる。
そして、第2シリコン酸化膜と第3シリコン酸化膜を同時にCMPすると、第2シリコン酸化膜と第3シリコン酸化膜とによる研磨面により、均等な研磨速度が得られるので、第3シリコン酸化膜が除去されるまでCMPすることで、第2シリコン酸化膜を平坦化することができる。
According to the planarization method of the interlayer insulating film of the present invention, the second silicon oxide film can be formed thin by forming the third silicon oxide film on the second silicon oxide film. The oxide film is less affected by the uneven surface of the first silicon oxide film to which the unevenness of the wiring layer is transferred. Further, since the third silicon oxide film is formed by high density plasma CVD and is harder than the second silicon oxide film formed by plasma CVD using tetraethoxysilane gas, it is more uniform than the second silicon oxide film. Good properties.
When the third silicon oxide film is polished by CMP until the second silicon oxide film is exposed, the exposed second silicon oxide film and the unevenness of the wiring layer are transferred, and the second silicon oxide film affected by the first silicon oxide film is transferred. A polished surface with the third silicon oxide film remaining in the recess of the silicon oxide film can be formed.
When the second silicon oxide film and the third silicon oxide film are simultaneously CMPed, the uniform polishing rate is obtained by the polishing surface formed by the second silicon oxide film and the third silicon oxide film. By performing CMP until it is removed, the second silicon oxide film can be planarized.
本発明の層間絶縁膜の平坦化方法によれば、第2シリコン酸化膜が露出するまでCMPにより第3シリコン酸化膜を研磨して平坦面を形成した後に、第2シリコン酸化膜と第3シリコン酸化膜とを同時にCMPすることで、均等な研磨速度が得られるので、配線層による層間絶縁膜の凹凸の影響を排除することができる。よって、層間絶縁膜の平坦化を容易とすることができる。 According to the planarization method for an interlayer insulating film of the present invention, the second silicon oxide film and the third silicon are formed after the third silicon oxide film is polished by CMP until the second silicon oxide film is exposed to form a flat surface. By performing CMP simultaneously with the oxide film, a uniform polishing rate can be obtained, so that the influence of the unevenness of the interlayer insulating film due to the wiring layer can be eliminated. Therefore, planarization of the interlayer insulating film can be facilitated.
本発明の実施の形態に係る層間絶縁膜の平坦化方法について、図面に基づいて説明する。
まず、図1(A)に示すように、SiO2により形成された絶縁膜11上に、Al合金等の配線材層を被着した後、この配線材層を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、所望の配線パターンに従ってパターニングすることにより、配線層12a,12bを形成する配線工程を行う。
A method for planarizing an interlayer insulating film according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, as shown in FIG. 1A, after depositing a wiring material layer such as an Al alloy on the
次に、図1(B)に示すように、絶縁膜11および配線層12a,12b上に、高密度プラズマCVDにより、SiO2からなる第1HDP酸化膜13(第1シリコン酸化膜)を形成する第1HDP成膜工程を行う。
Next, as shown in FIG. 1B, a first HDP oxide film 13 (first silicon oxide film) made of SiO 2 is formed on the
次に、図1(C)に示すように、第1HDP酸化膜上に、TEOSガスを用いたプラズマCVDにより、SiO2からなるPL−TEOS酸化膜14(第2シリコン酸化膜)を形成するPL−TEOS成膜工程を行う。 Next, as shown in FIG. 1C, a PL-TEOS oxide film 14 (second silicon oxide film) made of SiO 2 is formed on the first HDP oxide film by plasma CVD using TEOS gas. -A TEOS film-forming process is performed.
次に、図2(A)に示すように、PL−TEOS酸化膜14上に、高密度プラズマCVDにより、SiO2からなる第2HDP酸化膜15(第3シリコン酸化膜)を形成する第2HDP成膜工程を行う。
Next, as shown in FIG. 2A, a second
例えば、PL−TEOS酸化膜14上に第2HDP酸化膜15を形成しない場合には、PL−TEOS酸化膜14の厚みを厚くする必要がある。これは、配線層12a,12bや他の配線層の粗密の影響による凹凸をCMPにより平坦化するためには、ある程度の研磨量が必要となるからである。しかし、PL−TEOS酸化膜14の厚みが厚いと、配線層12a,12bの凹凸が転写された第1HDP酸化膜13の凹凸面の影響を大きく受けてしまう。
For example, when the second
本実施の形態の平坦化方法では、PL−TEOS酸化膜14上に、第2HDP酸化膜15を形成しているので、PL−TEOS酸化膜14を薄く形成することができる。従って、PL−TEOS酸化膜14は、配線層12a,12bの凹凸が転写された第1HDP酸化膜13の凹凸面の影響を小さく抑えることができる。
また、高密度プラズマCVDによる酸化シリコン膜である第2HDP酸化膜15は、PL−TEOS酸化膜14より硬質であるため、PL−TEOS酸化膜14より均一性が良好である。
In the planarization method of this embodiment, since the second
The second
次に、図2(B)に示すように、PL−TEOS酸化膜14が露出するまでCMPにより第2HDP酸化膜15を研磨する第1CMP工程を行う。
この第1CMP工程により、配線層12a,12bの凹凸が転写され、第1HDP酸化膜13の影響を受けたPL−TEOS酸化膜14の凹部に残る第2HDP酸化膜15と、露出したPL−TEOS酸化膜14とによる研磨面Sを、平坦化することができる。
Next, as shown in FIG. 2B, a first CMP process is performed in which the second
By this first CMP step, the irregularities of the
そして、図2(C)に示すように、露出したPL−TEOS酸化膜14と、第2HDP酸化膜15とを同時に、CMPにより平坦化する第2CMP工程を行う。
ほぼ平坦化された研磨面Sでは、均等な研磨速度が得られるので、第2CMP工程を行って、第2HDP酸化膜15が除去されるまで研磨することにより、ウエハ全体が平坦化された層間絶縁膜10を得ることができる。従って、ウエハエッジ部分で層間絶縁膜10が薄くなることが防止できる。
Then, as shown in FIG. 2C, a second CMP step is performed in which the exposed PL-
Since an even polishing rate can be obtained on the substantially flattened polishing surface S, the second CMP process is performed and polishing is performed until the second
また、層間絶縁膜10は、第2HDP酸化膜15からPL−TEOS酸化膜14までをCMPすることで、高密度プラズマCVDにより形成した酸化シリコン膜が表面膜とならないため、第1HDP酸化膜13や第2HDP酸化膜15にパーティクルが混入しても、層間絶縁膜10の表面に凹凸が発生したり、表面がえぐられたりすることがない。
In addition, since the silicon oxide film formed by high-density plasma CVD does not become a surface film by CMP from the second
このように、本実施の形態に係る平坦化方法は、配線層12a,12bによる第1HDP酸化膜13およびPL−TEOS酸化膜14の凹凸の影響を排除することができるので、層間絶縁膜10の平坦化を容易とすることができる。
As described above, the planarization method according to the present embodiment can eliminate the influence of the unevenness of the first
なお、本実施の形態では、第2HDP酸化膜15とPL−TEOS酸化膜14の一部を研磨する工程が、第1CMP処理工程および第2CMP処理工程としているが、これを一連の工程とすることもできる。
In the present embodiment, the process of polishing part of the second
本発明は、配線層を覆う層間絶縁膜の表面をCMPにより平坦化する際に好適である。 The present invention is suitable when the surface of the interlayer insulating film covering the wiring layer is planarized by CMP.
10:層間絶縁膜、11:絶縁膜、12a,12b:配線層、13:第1HDP酸化膜、14:PL−TEOS酸化膜、15:第2HDP酸化膜S:研磨面 10: interlayer insulating film, 11: insulating film, 12a, 12b: wiring layer, 13: first HDP oxide film, 14: PL-TEOS oxide film, 15: second HDP oxide film S: polished surface
Claims (1)
前記配線層を覆って第1シリコン酸化膜を、高密度プラズマCVDにより形成する工程と、
前記第1シリコン酸化膜上に、第2シリコン酸化膜を、テトラエトキシシランガスを用いたプラズマCVDにより形成する工程と、
前記第2シリコン酸化膜上に、第3シリコン酸化膜を、高密度プラズマCVDにより形成する工程と、
前記第2シリコン酸化膜が露出するまでCMPにより研磨する工程と、
前記第3シリコン酸化膜が除去されるまで、前記第2シリコン酸化膜と第3シリコン酸化膜を同時にCMPにより平坦化する工程とを含むことを特徴とする層間絶縁膜の平坦化方法。 Forming a wiring layer;
Forming a first silicon oxide film by high density plasma CVD covering the wiring layer;
Forming a second silicon oxide film on the first silicon oxide film by plasma CVD using tetraethoxysilane gas;
Forming a third silicon oxide film on the second silicon oxide film by high-density plasma CVD;
Polishing by CMP until the second silicon oxide film is exposed;
And a step of planarizing the second silicon oxide film and the third silicon oxide film simultaneously by CMP until the third silicon oxide film is removed.
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2009
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