JP2722989B2 - 配線の埋め込み方法 - Google Patents
配線の埋め込み方法Info
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置などに用いる
絶縁膜の製造方法に関するものである。
絶縁膜の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】集積回路の製造においては、集積度の向
上に伴って集積回路を構成するトランジスタや配線の微
細化が進んでいる。例えば、集積回路に用いる多層配線
においては、配線および配線間隔が微細になってきてい
る。
上に伴って集積回路を構成するトランジスタや配線の微
細化が進んでいる。例えば、集積回路に用いる多層配線
においては、配線および配線間隔が微細になってきてい
る。
【０００３】微細配線を形成する有効な方法として、深
さ方向に均一な絶縁膜に溝を形成して、その溝にＷ等の
金属を埋め込む方法が提案されている。（例えば、テク
ニカル・ダイジェスト・オブ・１９８８・インターナシ
ョナル・エレクトロン・デバイセズ・ミーティング（Ｔ
ｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ １９８８Ｉｎ
ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉ
ｃｅｓ Ｍｅｅｔｉｎｇ）４６６頁）。
さ方向に均一な絶縁膜に溝を形成して、その溝にＷ等の
金属を埋め込む方法が提案されている。（例えば、テク
ニカル・ダイジェスト・オブ・１９８８・インターナシ
ョナル・エレクトロン・デバイセズ・ミーティング（Ｔ
ｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ １９８８Ｉｎ
ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉ
ｃｅｓ Ｍｅｅｔｉｎｇ）４６６頁）。
【０００４】また従来、配線を加工した後で、層間絶縁
膜を堆積する場合には、層間絶縁膜層の平坦化のため
に、例えば、一様な酸化珪素膜を堆積し、そのあと流動
性のあるシリカガラスを塗布し、シリカガラス層をエッ
チバックして平坦化する方法が行われている。
膜を堆積する場合には、層間絶縁膜層の平坦化のため
に、例えば、一様な酸化珪素膜を堆積し、そのあと流動
性のあるシリカガラスを塗布し、シリカガラス層をエッ
チバックして平坦化する方法が行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べてい
るような溝埋め込みによる配線形成においては、配線を
埋め込む溝の深さを均一にすることが、配線の抵抗や容
量といった特性値の均一性を確保する上で非常に重要で
ある。また、製造の再現性の確保に関しても同様であ
る。一般に、溝は絶縁膜のドライエッチングによって形
成するが、均一な深さと再現性を確保するためには、高
度なエッチング条件の制御が要求され、これが崩れた場
合には、製造歩留まりの低下につながるという課題をか
かえている。溝の幅をＷ、深さをｔ、金属の抵抗率をρ
として、単位長当りの配線抵抗はＲ＝ρＷｔとなるが、
そのばらつきを例えば±５％以内とするには、Ｗ，ρを
一定として、ｔのばらつきも±５％以内とすることが必
要となる。
るような溝埋め込みによる配線形成においては、配線を
埋め込む溝の深さを均一にすることが、配線の抵抗や容
量といった特性値の均一性を確保する上で非常に重要で
ある。また、製造の再現性の確保に関しても同様であ
る。一般に、溝は絶縁膜のドライエッチングによって形
成するが、均一な深さと再現性を確保するためには、高
度なエッチング条件の制御が要求され、これが崩れた場
合には、製造歩留まりの低下につながるという課題をか
かえている。溝の幅をＷ、深さをｔ、金属の抵抗率をρ
として、単位長当りの配線抵抗はＲ＝ρＷｔとなるが、
そのばらつきを例えば±５％以内とするには、Ｗ，ρを
一定として、ｔのばらつきも±５％以内とすることが必
要となる。
【０００６】また、従来の技術で述べているシリカガラ
スの塗布とそれにつづくエッチバックによる平坦化にお
いては、塗布やエッチバック工程のパターン依存性や、
プロセス条件の揺らぎによって、エッチバック時に、配
線を覆っている絶縁膜が部分的に全て除去され、配線表
面が露出する危険性があるという課題があった。
スの塗布とそれにつづくエッチバックによる平坦化にお
いては、塗布やエッチバック工程のパターン依存性や、
プロセス条件の揺らぎによって、エッチバック時に、配
線を覆っている絶縁膜が部分的に全て除去され、配線表
面が露出する危険性があるという課題があった。
【０００７】本発明の目的は、上述のような問題点を解
決した絶縁膜の製造方法を提供することにある。
決した絶縁膜の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の製造方法によっ
て得られる絶縁膜は、組成が同一であって、密度の異な
る絶縁膜層が少なくとも２層積層されていることを特徴
とするものである。絶縁膜は酸化珪素等を用いる。
て得られる絶縁膜は、組成が同一であって、密度の異な
る絶縁膜層が少なくとも２層積層されていることを特徴
とするものである。絶縁膜は酸化珪素等を用いる。
【０００９】このような絶縁膜は、基板上に常圧下での
原料ガス反応を用いた化学的気相成長法によって絶縁膜
を堆積する絶縁膜の堆積方法において、反応に用いる原
料ガスの流量比を変化させて、少なくとも二層以上の堆
積時の流量比が異なっている膜を堆積することで製造で
きる。
原料ガス反応を用いた化学的気相成長法によって絶縁膜
を堆積する絶縁膜の堆積方法において、反応に用いる原
料ガスの流量比を変化させて、少なくとも二層以上の堆
積時の流量比が異なっている膜を堆積することで製造で
きる。
【００１０】
【作用】本発明の製造方法による絶縁膜においては、例
えば、化学的気相成長（ＣＶＤ）による酸化珪素膜とし
て、密度の高い層の上に密度の低い層が積層されている
と、ドライエッチングによる酸化珪素膜のエッチング速
度が、密度の高い層で遅くなる。そのため溝エッチング
の場合にエッチング時間のばらつきが、溝の深さに与え
る影響が低減され、均一性と再現性が確保できる。また
シリカガラスをエッチバックする際のパターン依存性を
低減することにも有効に作用する。
えば、化学的気相成長（ＣＶＤ）による酸化珪素膜とし
て、密度の高い層の上に密度の低い層が積層されている
と、ドライエッチングによる酸化珪素膜のエッチング速
度が、密度の高い層で遅くなる。そのため溝エッチング
の場合にエッチング時間のばらつきが、溝の深さに与え
る影響が低減され、均一性と再現性が確保できる。また
シリカガラスをエッチバックする際のパターン依存性を
低減することにも有効に作用する。
【００１１】また、本発明の絶縁膜の製造方法において
は、例えば、常圧ＣＶＤにおいて、原料ガスの流量比を
変化させるだけで、酸化珪素膜の密度が連続的に変化
し、ドライエッチング速度も連続的に変化するという本
発明者の実験結果に基づいて、本発明の絶縁膜の構造を
容易に製造できる。
は、例えば、常圧ＣＶＤにおいて、原料ガスの流量比を
変化させるだけで、酸化珪素膜の密度が連続的に変化
し、ドライエッチング速度も連続的に変化するという本
発明者の実験結果に基づいて、本発明の絶縁膜の構造を
容易に製造できる。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の製造方法による絶縁膜の構造
の一実施例を示す断面図である。この実施例では、基板
１上に膜厚３００ｎｍで屈折率が１．４２の二酸化珪素
膜２と、膜厚２００ｎｍで屈折率が１．４５の二酸化珪
素膜３、膜厚２００ｎｍの屈折率が１．４２の二酸化珪
素膜４が積層されている。本実施例では配線溝形成に本
発明の絶縁膜の構造を応用した例として、さらに、配線
溝５がそれらの二酸化珪素膜に形成されている。
の一実施例を示す断面図である。この実施例では、基板
１上に膜厚３００ｎｍで屈折率が１．４２の二酸化珪素
膜２と、膜厚２００ｎｍで屈折率が１．４５の二酸化珪
素膜３、膜厚２００ｎｍの屈折率が１．４２の二酸化珪
素膜４が積層されている。本実施例では配線溝形成に本
発明の絶縁膜の構造を応用した例として、さらに、配線
溝５がそれらの二酸化珪素膜に形成されている。
【００１３】絶縁膜の密度Ｐは組成一定という条件が満
たされる場合屈折率ｎとの間に次の関係が成立する。
（Ｋは比例定数） Ｐ＝Ｋ（ｎ−１） グラッドストーン−デイルの式（Ｇｌａｄｓｔｏｎｅ−
Ｄａｌｅ ｅｑｕａｔｉｏｎ）（Ｊ．Ｈ．Ｇｌａｄｓｔ
ｏｎｅ ａｎｄ Ｔ．Ｐ．Ｄａｌｅ）、トランザクショ
ン オブ ロイヤル ソサエティ（Ｔｒａｎｓ． Ｒｏ
ｙ． Ｓｏｃ．Ｌｏｎｄｏｎ）１５３、３１７、３３７
（１８６３）。
たされる場合屈折率ｎとの間に次の関係が成立する。
（Ｋは比例定数） Ｐ＝Ｋ（ｎ−１） グラッドストーン−デイルの式（Ｇｌａｄｓｔｏｎｅ−
Ｄａｌｅ ｅｑｕａｔｉｏｎ）（Ｊ．Ｈ．Ｇｌａｄｓｔ
ｏｎｅ ａｎｄ Ｔ．Ｐ．Ｄａｌｅ）、トランザクショ
ン オブ ロイヤル ソサエティ（Ｔｒａｎｓ． Ｒｏ
ｙ． Ｓｏｃ．Ｌｏｎｄｏｎ）１５３、３１７、３３７
（１８６３）。
【００１４】従って、屈折率１．４５の二酸化珪素膜３
を高密度膜、屈折率１．４２のそれ２、４は低密度膜と
いえる。
を高密度膜、屈折率１．４２のそれ２、４は低密度膜と
いえる。
【００１５】図１の絶縁膜の構造は、例えば、図２に示
す方法によって製造する。
す方法によって製造する。
【００１６】まず、図２（ａ）に示しているように基板
１上に、モノシランガス（ＳｉＨ4）と酸素ガス
（Ｏ2 ）を原料として、窒素をキャリアガスとして、常
圧で、基板温度４５０℃の条件で、Ｏ2 ／ＳｉＨ4 流量
比を１０として、基板１上に屈折率１．４２の二酸化珪
素膜を膜厚３００ｎｍ堆積とした。連続して、Ｏ2 ／Ｓ
ｉＨ4 流量比のみを、１０から０．３に変化させて、他
は同じ条件で、膜厚２００ｎｍの二酸化珪素膜３（屈折
率１．４５）を堆積した。さらに連続して、流量比を再
び０．３から１０に変化させ、他は同じ条件で、屈折率
１．４２の二酸化珪素膜を膜厚２００ｎｍだけ堆積し
て、図２（ａ）に示している本発明の絶縁膜の構造の例
が完成する。
１上に、モノシランガス（ＳｉＨ4）と酸素ガス
（Ｏ2 ）を原料として、窒素をキャリアガスとして、常
圧で、基板温度４５０℃の条件で、Ｏ2 ／ＳｉＨ4 流量
比を１０として、基板１上に屈折率１．４２の二酸化珪
素膜を膜厚３００ｎｍ堆積とした。連続して、Ｏ2 ／Ｓ
ｉＨ4 流量比のみを、１０から０．３に変化させて、他
は同じ条件で、膜厚２００ｎｍの二酸化珪素膜３（屈折
率１．４５）を堆積した。さらに連続して、流量比を再
び０．３から１０に変化させ、他は同じ条件で、屈折率
１．４２の二酸化珪素膜を膜厚２００ｎｍだけ堆積し
て、図２（ａ）に示している本発明の絶縁膜の構造の例
が完成する。
【００１７】次に、このような構造を、配線溝の製造に
応用する実施例として、図２（ｂ）に示しているよう
に、配線溝のレジストパターン１０を形成したのち、そ
れをマスクとして、トリフロロメタン（ＣＨＦ3 ）プラ
ズマ１１により配線溝部分を選択的に、反応性イオンエ
ッチングを行った。この場合、屈折率１．４５の二酸化
珪素膜３のエッチング速度は、屈折率１．４２の二酸化
珪素膜２、４のエッチング速度の３／５であった。この
効果によって、配線溝が屈折率１．４５の二酸化珪素膜
のエッチング深さばらつきが緩和できる。（課題）の欄
に溝の深さを±５％以内にする必要のあるケースを述べ
たが、エッチング速度が高密度膜３で低密度膜４の６０
％になるとすると、エッチング深さの精度は±５％／
０．６＝±８．３％に緩和されることになる。
応用する実施例として、図２（ｂ）に示しているよう
に、配線溝のレジストパターン１０を形成したのち、そ
れをマスクとして、トリフロロメタン（ＣＨＦ3 ）プラ
ズマ１１により配線溝部分を選択的に、反応性イオンエ
ッチングを行った。この場合、屈折率１．４５の二酸化
珪素膜３のエッチング速度は、屈折率１．４２の二酸化
珪素膜２、４のエッチング速度の３／５であった。この
効果によって、配線溝が屈折率１．４５の二酸化珪素膜
のエッチング深さばらつきが緩和できる。（課題）の欄
に溝の深さを±５％以内にする必要のあるケースを述べ
たが、エッチング速度が高密度膜３で低密度膜４の６０
％になるとすると、エッチング深さの精度は±５％／
０．６＝±８．３％に緩和されることになる。
【００１８】なお、ＳｉＨ4 とＯ2 ガスの流量比Ｏ2 ／
ＳｉＨ4 を２以下とすると、流量比の低下に伴って屈折
率が増加して、流量比０．３の時、上述の屈折率１．４
５の膜が形成でき、２を越えると屈折率１．４２の膜と
なる。
ＳｉＨ4 を２以下とすると、流量比の低下に伴って屈折
率が増加して、流量比０．３の時、上述の屈折率１．４
５の膜が形成でき、２を越えると屈折率１．４２の膜と
なる。
【００１９】図３（ａ），（ｂ）は本発明の別の実施例
を示す断面図である。この例では基板１表面に形成した
アルミニウム合金配線６の上に、屈折率１．４５の二酸
化珪素膜７を厚さ２００ｎｍ、次に屈折率１．４２の二
酸化珪素膜８を厚さ１００ｎｍだけ図１と同様の方法で
堆積した。次いでシリカガラス９をスピン塗布で形成し
た（図３（ａ））。塗布ガラス（ＳＯＧ）は下のパター
ン密度によって場所的に膜厚が異なり、薄い所ｄと厚い
所Ｄが生じる。この後エッチバックするが、その際は最
低Ｄだけエッチバックする（図３（ｂ））。ｄ＜Ｄであ
るため低密度層８（厚さｔ1 ）と高密度層７（厚さ
ｔ2 ）がエッチングガスに晒される。しかし高密度層７
のエッチング速度が遅いため、膜厚が実効的にｔ1 ＋ｔ
2 →ｔ1 ＋ｔ2 ／０．６となり厚くなる。従ってそれだ
け配線６が露出する危険性が低減する。
を示す断面図である。この例では基板１表面に形成した
アルミニウム合金配線６の上に、屈折率１．４５の二酸
化珪素膜７を厚さ２００ｎｍ、次に屈折率１．４２の二
酸化珪素膜８を厚さ１００ｎｍだけ図１と同様の方法で
堆積した。次いでシリカガラス９をスピン塗布で形成し
た（図３（ａ））。塗布ガラス（ＳＯＧ）は下のパター
ン密度によって場所的に膜厚が異なり、薄い所ｄと厚い
所Ｄが生じる。この後エッチバックするが、その際は最
低Ｄだけエッチバックする（図３（ｂ））。ｄ＜Ｄであ
るため低密度層８（厚さｔ1 ）と高密度層７（厚さ
ｔ2 ）がエッチングガスに晒される。しかし高密度層７
のエッチング速度が遅いため、膜厚が実効的にｔ1 ＋ｔ
2 →ｔ1 ＋ｔ2 ／０．６となり厚くなる。従ってそれだ
け配線６が露出する危険性が低減する。
【００２０】なお今までは、すべて高密度層を下にし、
低密度層を上にした場合を述べた。しかし図３の例で積
層の順序を逆にしてもエッチバックの時の配線露出防止
という目的を達成できる。ただし図３のような順序に積
層した方が平坦化にはよい。
低密度層を上にした場合を述べた。しかし図３の例で積
層の順序を逆にしてもエッチバックの時の配線露出防止
という目的を達成できる。ただし図３のような順序に積
層した方が平坦化にはよい。
【００２１】また図１〜３の例では、二酸化珪素膜につ
いて述べたが、そのかわりに、屈折率の値に反映される
密度の異なる窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、酸化アルミ
ニウム、あるいは一定濃度の燐、ヒ素もしくはボロン等
の不純物を含む酸化珪素膜（ＰＳＧ，ＢＳＧ，ＡＳＧ，
ＢＰＳＧ等）、窒化珪素膜の積層構造であってもよい。
また原料ガスとして図１〜３の例ではモノシランを用
いたが、ジシラン、ジクロルシラン等でも良く、酸素の
代わりに一酸化窒素等でも良い。
いて述べたが、そのかわりに、屈折率の値に反映される
密度の異なる窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、酸化アルミ
ニウム、あるいは一定濃度の燐、ヒ素もしくはボロン等
の不純物を含む酸化珪素膜（ＰＳＧ，ＢＳＧ，ＡＳＧ，
ＢＰＳＧ等）、窒化珪素膜の積層構造であってもよい。
また原料ガスとして図１〜３の例ではモノシランを用
いたが、ジシラン、ジクロルシラン等でも良く、酸素の
代わりに一酸化窒素等でも良い。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
による絶縁膜の構造では、実施例で示しているような配
線溝を形成する場合においては、エッチングによる深さ
のばらつきを緩和して配線の電気的特性の均一性を向上
する効果がある。また、本発明の製造方法による絶縁膜
の構造では、実施例で示しているような配線層間膜を形
成する場合においては、エッチングの不均一性やパター
ン依存性によって生じる残り膜厚の不均一を緩和し、配
線製造のプロセス余裕度を向上する効果がある。また、
本発明の絶縁膜の製造方法では、膜の堆積時の流量比を
変化させるだけで、膜の組成を変えることなく、連続的
に本発明の絶縁膜の構造を、容易に製造することができ
る効果がある。
による絶縁膜の構造では、実施例で示しているような配
線溝を形成する場合においては、エッチングによる深さ
のばらつきを緩和して配線の電気的特性の均一性を向上
する効果がある。また、本発明の製造方法による絶縁膜
の構造では、実施例で示しているような配線層間膜を形
成する場合においては、エッチングの不均一性やパター
ン依存性によって生じる残り膜厚の不均一を緩和し、配
線製造のプロセス余裕度を向上する効果がある。また、
本発明の絶縁膜の製造方法では、膜の堆積時の流量比を
変化させるだけで、膜の組成を変えることなく、連続的
に本発明の絶縁膜の構造を、容易に製造することができ
る効果がある。
【図１】本発明の製造方法による絶縁膜の構造の一実施
例を示す断面図である。
例を示す断面図である。
【図２】本発明の絶縁膜の製造方法を示す断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の製造方法による絶縁膜の別の実施例を
示す断面図である。
示す断面図である。
Claims (2)
- 【請求項１】常圧下での原料ガス反応を用いた化学的気
相成長法によって基板上に絶縁膜を堆積し、その表面に
エッチングで凹凸を形成してそこに配線を埋め込む方法
において、絶縁膜を堆積する際原料ガスの流量比を変化
させ下層に密度の高い膜、上層に密度の低い膜を堆積
し、その後エッチングを行い密度の高い膜の途中までエ
ッチングして凹凸を形成することを特徴とする配線の埋
め込み方法。 - 【請求項２】絶縁膜を堆積する際、密度の低い膜を堆積
した後、前記密度の高い膜及び密度の低い膜を順次堆積
する請求項１記載の配線の埋め込み方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5099991A JP2722989B2 (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 配線の埋め込み方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5099991A JP2722989B2 (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 配線の埋め込み方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06310504A JPH06310504A (ja) | 1994-11-04 |
| JP2722989B2 true JP2722989B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=14262115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5099991A Expired - Fee Related JP2722989B2 (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 配線の埋め込み方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2722989B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09223737A (ja) * | 1996-02-16 | 1997-08-26 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JP3686582B2 (ja) * | 2000-11-21 | 2005-08-24 | シャープ株式会社 | 窒化シリコン固体表面保護膜 |
| US6509282B1 (en) * | 2001-11-26 | 2003-01-21 | Advanced Micro Devices, Inc. | Silicon-starved PECVD method for metal gate electrode dielectric spacer |
| KR100549589B1 (ko) * | 2003-09-29 | 2006-02-08 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 이미지센서 및 그 제조 방법 |
| JP2009016375A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-22 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法及び装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54128283A (en) * | 1978-03-29 | 1979-10-04 | Hitachi Ltd | Manufacture of semiconductor device |
| JPS56142642A (en) * | 1980-04-07 | 1981-11-07 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
| JPH03208345A (ja) * | 1990-01-10 | 1991-09-11 | Fuji Xerox Co Ltd | 半導体装置の層間絶縁膜平坦化方法 |
| JPH04252031A (ja) * | 1991-01-28 | 1992-09-08 | Nec Corp | 絶縁膜とその形成方法と絶縁膜パターン形成方法及び半導体装置の製造方法 |
| JPH04333236A (ja) * | 1991-05-08 | 1992-11-20 | Yamaha Corp | 表面平坦化法 |
| JPH06283607A (ja) * | 1993-03-30 | 1994-10-07 | Kawasaki Steel Corp | 埋込プラグの形成方法 |
-
1993
- 1993-04-27 JP JP5099991A patent/JP2722989B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06310504A (ja) | 1994-11-04 |
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