JP2787903B2 - 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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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、特に多層配線構造を有する半導体装置の層間
絶縁膜の平坦化技術に関する。
法に関し、特に多層配線構造を有する半導体装置の層間
絶縁膜の平坦化技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】多層配線構造を有する半導体装置では、
下層配線によって段差が生じると、上層配線を信頼性高
く形成することが困難となるため、製造時に上記の段差
を平坦化することが必要とされる。図３（ａ）〜（ｃ）
は、従来の半導体装置の層間絶縁膜の形成を工程順に示
したものである。この従来の製造方法では、まず図３
（ａ）に示すように、半導体基板１上に形成された配線
２ａ及び太幅配線２ｂを含む層全面に、最終的に得よう
とする層間絶縁膜の膜厚の約半分の厚さの、例えばプラ
ズマ酸化膜からなる第１の絶縁膜３ａを形成する。次
に、スピン・オン・グラス法により、例えば無機あるい
は有機シリカフィルム等の平坦化塗布膜４を前記第１の
絶縁膜３ａの配線間領域の段差を埋めるように形成す
る。
下層配線によって段差が生じると、上層配線を信頼性高
く形成することが困難となるため、製造時に上記の段差
を平坦化することが必要とされる。図３（ａ）〜（ｃ）
は、従来の半導体装置の層間絶縁膜の形成を工程順に示
したものである。この従来の製造方法では、まず図３
（ａ）に示すように、半導体基板１上に形成された配線
２ａ及び太幅配線２ｂを含む層全面に、最終的に得よう
とする層間絶縁膜の膜厚の約半分の厚さの、例えばプラ
ズマ酸化膜からなる第１の絶縁膜３ａを形成する。次
に、スピン・オン・グラス法により、例えば無機あるい
は有機シリカフィルム等の平坦化塗布膜４を前記第１の
絶縁膜３ａの配線間領域の段差を埋めるように形成す
る。
【０００３】次に、図３（ｂ）に示すように、平坦化塗
布膜４のうち前記配線２ａ，２ｂ上に形成された部分を
除去した後、配線間領域のみに平坦化塗布膜４を残すよ
うに、平坦化塗布膜４と第１の絶縁膜３ａとのエッチン
グ速度がほぼ同一となる条件でエッチングバックを行
う。しかる上で、図３（ｃ）に示すように、例えば、プ
ラズマ酸化膜からなる第２の絶縁膜３ｂを形成し、平坦
化された層間絶縁膜３が形成される。
布膜４のうち前記配線２ａ，２ｂ上に形成された部分を
除去した後、配線間領域のみに平坦化塗布膜４を残すよ
うに、平坦化塗布膜４と第１の絶縁膜３ａとのエッチン
グ速度がほぼ同一となる条件でエッチングバックを行
う。しかる上で、図３（ｃ）に示すように、例えば、プ
ラズマ酸化膜からなる第２の絶縁膜３ｂを形成し、平坦
化された層間絶縁膜３が形成される。
【０００４】また、従来の多層配線構造を有する半導体
装置における層間絶縁膜の平坦化方法として特開平２−
３６５２９号公報に記載のものが知られている。これに
は、半導体製造プロセスにおける多層配線工程において
生じるウェハ上の段差を平坦化する際に、段差上にＣＶ
Ｄ膜を堆積し、次いでレジストなどの有機材料またはオ
ルガノポリシロキサン系塗布膜（以下、ＳＯＧ膜とい
う）を塗布し、上層のＳＯＧ膜に比べ下層のＣＶＤ膜の
エッチング速度が速くなる条件下で、段差上に形成され
た膜の大部分をエッチングバックすることによりほぼ完
全な平坦化が達成できるというものである。
装置における層間絶縁膜の平坦化方法として特開平２−
３６５２９号公報に記載のものが知られている。これに
は、半導体製造プロセスにおける多層配線工程において
生じるウェハ上の段差を平坦化する際に、段差上にＣＶ
Ｄ膜を堆積し、次いでレジストなどの有機材料またはオ
ルガノポリシロキサン系塗布膜（以下、ＳＯＧ膜とい
う）を塗布し、上層のＳＯＧ膜に比べ下層のＣＶＤ膜の
エッチング速度が速くなる条件下で、段差上に形成され
た膜の大部分をエッチングバックすることによりほぼ完
全な平坦化が達成できるというものである。
【０００５】また、従来の多層配線構造を有する半導体
装置における層間絶縁膜の別の平坦化方法として特開昭
６３−２３５３号公報に記載のものが知られている。こ
の方法では、図４（ａ）に示すように、半導体基板１１
上に絶縁層１２を層してＡｌなどの導体配線層１３を形
成した後、段差緩和用の絶縁層１４をたとえばＣＶＤ法
により導体配線層１３と同等の厚さに形成し、さらに、
その導体配線層１３の上部に表面を平滑化するための有
機塗布膜１５を有機樹脂層として形成する。
装置における層間絶縁膜の別の平坦化方法として特開昭
６３−２３５３号公報に記載のものが知られている。こ
の方法では、図４（ａ）に示すように、半導体基板１１
上に絶縁層１２を層してＡｌなどの導体配線層１３を形
成した後、段差緩和用の絶縁層１４をたとえばＣＶＤ法
により導体配線層１３と同等の厚さに形成し、さらに、
その導体配線層１３の上部に表面を平滑化するための有
機塗布膜１５を有機樹脂層として形成する。
【０００６】次に、図４（ｂ）に示すように、前記有機
塗布膜１５のみを、たとえば酸素ガスによる反応性イオ
ンエッチング法により第１段階のエッチングバックを行
う。このとき、エッチングバック量は、平坦部の有機塗
布膜が完全に除去される量とする。これにより、第１段
階のエッチングバックで段差側部１７、段差溝部１８に
のみ有機塗布膜１５ａが残留される。
塗布膜１５のみを、たとえば酸素ガスによる反応性イオ
ンエッチング法により第１段階のエッチングバックを行
う。このとき、エッチングバック量は、平坦部の有機塗
布膜が完全に除去される量とする。これにより、第１段
階のエッチングバックで段差側部１７、段差溝部１８に
のみ有機塗布膜１５ａが残留される。
【０００７】次いで、前記段差側部１７、および段差溝
部１８に残留している有機塗布膜１５ａをマスクにして
有機塗布膜１５ａと絶縁層１４との選択比を適正化した
条件で第２段階つまり絶縁層１４のエッチングバックを
行い、図４（ｃ）に示すように、導体配線１３の上部の
絶縁層１４を完全に除去した後、残留している有機塗布
膜１５ａを除去して、導体配線層１３の上部および残留
している絶縁層１４ａの上部、その他の基板上に新たに
絶縁層１６を層間絶縁膜としてＣＶＤ法などにより形成
する。
部１８に残留している有機塗布膜１５ａをマスクにして
有機塗布膜１５ａと絶縁層１４との選択比を適正化した
条件で第２段階つまり絶縁層１４のエッチングバックを
行い、図４（ｃ）に示すように、導体配線１３の上部の
絶縁層１４を完全に除去した後、残留している有機塗布
膜１５ａを除去して、導体配線層１３の上部および残留
している絶縁層１４ａの上部、その他の基板上に新たに
絶縁層１６を層間絶縁膜としてＣＶＤ法などにより形成
する。
【０００８】この方法によれば、微小溝部２０にクレパ
スを発生させることなく平坦化でき、開放段差部１９に
おいても緩やかなスロープを形成させることができ、ま
た、配線パターンの疎密度の違いによる層間絶縁膜の厚
さのバラツキを防止することができるというものであ
る。
スを発生させることなく平坦化でき、開放段差部１９に
おいても緩やかなスロープを形成させることができ、ま
た、配線パターンの疎密度の違いによる層間絶縁膜の厚
さのバラツキを防止することができるというものであ
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、図３に示し
た従来の半導体装置は、平坦化塗布膜４を形成した後、
エッチングバックを行って平坦化をしているが、平坦化
塗布膜４は素子内部等の細幅の配線２ａ上には薄くしか
形成されないのに対し、太幅配線２ｂ上には厚く形成さ
れる傾向がある。このため、エッチングバックを行い、
最終的に形成された層間絶縁膜３には両配線２ａ，２ｂ
間上で膜厚差が発生し、太幅配線２ｂ上が厚くなってし
まうものである。
た従来の半導体装置は、平坦化塗布膜４を形成した後、
エッチングバックを行って平坦化をしているが、平坦化
塗布膜４は素子内部等の細幅の配線２ａ上には薄くしか
形成されないのに対し、太幅配線２ｂ上には厚く形成さ
れる傾向がある。このため、エッチングバックを行い、
最終的に形成された層間絶縁膜３には両配線２ａ，２ｂ
間上で膜厚差が発生し、太幅配線２ｂ上が厚くなってし
まうものである。
【００１０】このため、配線２ａおよび太幅配線２ｂ上
に形成されたスルーホール（図示せず）にはアスペクト
比が異なる形状ばらつきが発生し、上層配線の段差被覆
性が低下し、配線系の信頼性や半導体装置の歩留りを低
下させるという問題点がある。また、スルーホール側壁
に厚い平坦化塗布膜層が露出すると水分等を吸着し易
く、上層配線形成時に水分などの放出により導通不良を
引き起こすため、スルーホール開孔部には平坦化塗布膜
４が残らないように平坦化塗布膜４のエッチングバック
を行う必要がある。このため、太幅配線２ｂ上に厚く形
成された余分な平坦化塗布膜４をエッチングバックする
には長時間かかる。しかし、エッチングバックは平坦化
塗布膜４および第１の絶縁膜３ａのエッチング速度がほ
ぼ同一となる条件で行われるものであるが、エッチング
バックに要する時間が長いほど、前記平坦化塗布膜４お
よび第１の絶縁膜３ａのエッチング速度差が顕著に現れ
るため、上記の図３に示した半導体装置では、平坦化塗
布膜４の塗布時の平坦性に比べ平坦性が悪化するという
問題点もある。
に形成されたスルーホール（図示せず）にはアスペクト
比が異なる形状ばらつきが発生し、上層配線の段差被覆
性が低下し、配線系の信頼性や半導体装置の歩留りを低
下させるという問題点がある。また、スルーホール側壁
に厚い平坦化塗布膜層が露出すると水分等を吸着し易
く、上層配線形成時に水分などの放出により導通不良を
引き起こすため、スルーホール開孔部には平坦化塗布膜
４が残らないように平坦化塗布膜４のエッチングバック
を行う必要がある。このため、太幅配線２ｂ上に厚く形
成された余分な平坦化塗布膜４をエッチングバックする
には長時間かかる。しかし、エッチングバックは平坦化
塗布膜４および第１の絶縁膜３ａのエッチング速度がほ
ぼ同一となる条件で行われるものであるが、エッチング
バックに要する時間が長いほど、前記平坦化塗布膜４お
よび第１の絶縁膜３ａのエッチング速度差が顕著に現れ
るため、上記の図３に示した半導体装置では、平坦化塗
布膜４の塗布時の平坦性に比べ平坦性が悪化するという
問題点もある。
【００１１】また、特開平２−３６５２９号公報記載の
方法では、上層のＳＯＧ膜に比べ下層のＣＶＤ膜のエッ
チング速度が速くなる条件下で段差上に形成された膜の
大部分をエッチングバックすることにより平坦化を行っ
ているが、ＳＯＧ膜は素子内部等の細幅のＡｌ配線上に
は薄くしか形成されないのに対し、電源やグランド配線
等の一般的に線幅が数十μｍ〜数百μｍ程度の太幅のＡ
ｌ配線上には厚く形成される性質がある。このため、上
記のエッチング条件下でエッチングバックを行うと、線
幅のＡｌ配線上に薄く形成されたＳＯＧ膜が先に除去さ
れ、下層のＣＶＤ膜が速いエッチング速度で除去される
ため、最終的に形成された層間絶縁膜には、ＳＯＧ膜塗
布時の細幅および太幅配線間上の膜厚差がさらに拡大し
て発生し、太幅配線上が厚くなってしまうものである。
方法では、上層のＳＯＧ膜に比べ下層のＣＶＤ膜のエッ
チング速度が速くなる条件下で段差上に形成された膜の
大部分をエッチングバックすることにより平坦化を行っ
ているが、ＳＯＧ膜は素子内部等の細幅のＡｌ配線上に
は薄くしか形成されないのに対し、電源やグランド配線
等の一般的に線幅が数十μｍ〜数百μｍ程度の太幅のＡ
ｌ配線上には厚く形成される性質がある。このため、上
記のエッチング条件下でエッチングバックを行うと、線
幅のＡｌ配線上に薄く形成されたＳＯＧ膜が先に除去さ
れ、下層のＣＶＤ膜が速いエッチング速度で除去される
ため、最終的に形成された層間絶縁膜には、ＳＯＧ膜塗
布時の細幅および太幅配線間上の膜厚差がさらに拡大し
て発生し、太幅配線上が厚くなってしまうものである。
【００１２】したがって、細幅および太幅配線上に形成
されたスルーホールには、アスペクト比が異なる形状ば
らつきが発生し、上層配線の段差被覆性が低下し、配線
系の信頼性や半導体装置の歩留りを低下させるという問
題点がある。また、上記ＳＯＧ膜塗布時の細幅および太
幅配線間上の膜厚差を最小とする様にＳＯＧ膜を厚く形
成した時には、上記問題点は低減されるが、エッチング
バックするには長時間を要するものであり、エッチング
のばらつきが大きく最適な平坦形状を再現性良く得るよ
うにエッチングバックを終了させるのは困難であるとい
う問題点もある。
されたスルーホールには、アスペクト比が異なる形状ば
らつきが発生し、上層配線の段差被覆性が低下し、配線
系の信頼性や半導体装置の歩留りを低下させるという問
題点がある。また、上記ＳＯＧ膜塗布時の細幅および太
幅配線間上の膜厚差を最小とする様にＳＯＧ膜を厚く形
成した時には、上記問題点は低減されるが、エッチング
バックするには長時間を要するものであり、エッチング
のばらつきが大きく最適な平坦形状を再現性良く得るよ
うにエッチングバックを終了させるのは困難であるとい
う問題点もある。
【００１３】さらに、特開昭６３−２３５３号公報記載
の方法では、図４（ｂ）に示したように有機塗布膜１５
のみをたとえば酸素ガスによる反応性イオンエッチング
法による第１段階のエッチングバックにより除去し、段
差側部１７および段差溝部１８にのみ有機塗布膜１５ａ
を残留させるが、前記有機塗布膜１５は、孤立した配線
パターン上では薄くしか形成されないのに対し、密集し
た配線パターン上には厚く形成される特性がある。この
ため、密集した配線パターン上に厚く形成された有機塗
布膜１５を完全に除去するようにエッチングバックを行
うと、孤立した配線パターン部はオーバーエッチングと
なり、段差側部１７には有機塗布膜１５ａが少量しか残
留せず、安定して多量に残留させるのは困難である。こ
のため、次いで行われる第２段階のエッチングバックに
おいて有機塗布膜１５ａがマスクとして機能せず、急峻
なスロープが生じ易いという問題点がある。
の方法では、図４（ｂ）に示したように有機塗布膜１５
のみをたとえば酸素ガスによる反応性イオンエッチング
法による第１段階のエッチングバックにより除去し、段
差側部１７および段差溝部１８にのみ有機塗布膜１５ａ
を残留させるが、前記有機塗布膜１５は、孤立した配線
パターン上では薄くしか形成されないのに対し、密集し
た配線パターン上には厚く形成される特性がある。この
ため、密集した配線パターン上に厚く形成された有機塗
布膜１５を完全に除去するようにエッチングバックを行
うと、孤立した配線パターン部はオーバーエッチングと
なり、段差側部１７には有機塗布膜１５ａが少量しか残
留せず、安定して多量に残留させるのは困難である。こ
のため、次いで行われる第２段階のエッチングバックに
おいて有機塗布膜１５ａがマスクとして機能せず、急峻
なスロープが生じ易いという問題点がある。
【００１４】また、図４（ｃ）に示したように、急峻な
スロープが生じない場合でも、開放段差部１９には、配
線膜厚部分の段差が残り、この上に配線を多層に形成し
ていくと絶対段差がどんどん大きくなるため、多層化に
は適さないという問題点もある。本発明の目的は、配線
幅の相違に関わらず層間絶縁膜の平坦化を可能とした半
導体装置の製造方法を提供することにある。
スロープが生じない場合でも、開放段差部１９には、配
線膜厚部分の段差が残り、この上に配線を多層に形成し
ていくと絶対段差がどんどん大きくなるため、多層化に
は適さないという問題点もある。本発明の目的は、配線
幅の相違に関わらず層間絶縁膜の平坦化を可能とした半
導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１５】
【００１６】
【課題を解決するための手段】 本 発明の製造方法は、半
導体基板上に形成された配線を含む半導体基板の全面に
第１の絶縁膜を被覆形成する工程と、この第１の絶縁膜
上に第２の絶縁膜を被覆形成する工程と、この第２の絶
縁膜上に平坦化塗布膜を表面がほぼ平坦となるように被
覆形成する工程と、この平坦化塗布膜を配線間領域の平
坦化塗布膜部分のみを残し、かつ前記第２の絶縁膜の膜
厚内で終了するようにエッチングバックする工程と、エ
ッチングバックされた配線領域上側の前記第２の絶縁膜
をその下層にある前記第１の絶縁膜表面が露出するよう
に前記第１の絶縁膜及び前記平坦化塗布膜に対してエッ
チング選択比が１０〜１３の条件で選択的に除去する工
程と、前記第１の絶縁膜を含む表面全面に第３の絶縁膜
を被覆形成する工程とを含むことを特徴とする。
導体基板上に形成された配線を含む半導体基板の全面に
第１の絶縁膜を被覆形成する工程と、この第１の絶縁膜
上に第２の絶縁膜を被覆形成する工程と、この第２の絶
縁膜上に平坦化塗布膜を表面がほぼ平坦となるように被
覆形成する工程と、この平坦化塗布膜を配線間領域の平
坦化塗布膜部分のみを残し、かつ前記第２の絶縁膜の膜
厚内で終了するようにエッチングバックする工程と、エ
ッチングバックされた配線領域上側の前記第２の絶縁膜
をその下層にある前記第１の絶縁膜表面が露出するよう
に前記第１の絶縁膜及び前記平坦化塗布膜に対してエッ
チング選択比が１０〜１３の条件で選択的に除去する工
程と、前記第１の絶縁膜を含む表面全面に第３の絶縁膜
を被覆形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１７】また、第の絶縁膜を選択除去した後に、第
１の絶縁膜を含む表面全面に第２の平坦化塗布膜を表面
がほぼ平坦となるように被覆形成する工程と、この第２
の平坦化塗布膜を配線間領域の前記第２の絶縁膜および
平坦化塗布膜上側の第２の平坦化塗布膜部分のみを残す
ようにエッチングバックする工程とを含むことも好まし
い。
１の絶縁膜を含む表面全面に第２の平坦化塗布膜を表面
がほぼ平坦となるように被覆形成する工程と、この第２
の平坦化塗布膜を配線間領域の前記第２の絶縁膜および
平坦化塗布膜上側の第２の平坦化塗布膜部分のみを残す
ようにエッチングバックする工程とを含むことも好まし
い。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第
１の実施例の工程順に示した半導体チップの断面図であ
る。まず、図１（ａ）に示すように、例えばシリコンか
ら成る、若しくは例えば酸化膜の絶縁膜から成る半導体
基板１上に形成された細幅の配線２ａおよび太幅配線２
ｂを含む層全面に厚さ１０００Å〜４０００Åの例えば
プラズマ酸化膜から成る第１の絶縁膜３ａを形成する。
続いて、厚さ４０００Å〜７０００Åの例えばプラズマ
酸化窒化膜から成る第２の絶縁膜３ｂを形成する。続い
て、スピン・オン・グラス法により、例えば、無機ある
いは有機シリカフィルム等の平坦化塗布膜４を、配線２
ａ，太幅配線２ｂ等の配線間領域の段差を埋め、表面が
ほぼ平坦となるように形成する。
参照して説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第
１の実施例の工程順に示した半導体チップの断面図であ
る。まず、図１（ａ）に示すように、例えばシリコンか
ら成る、若しくは例えば酸化膜の絶縁膜から成る半導体
基板１上に形成された細幅の配線２ａおよび太幅配線２
ｂを含む層全面に厚さ１０００Å〜４０００Åの例えば
プラズマ酸化膜から成る第１の絶縁膜３ａを形成する。
続いて、厚さ４０００Å〜７０００Åの例えばプラズマ
酸化窒化膜から成る第２の絶縁膜３ｂを形成する。続い
て、スピン・オン・グラス法により、例えば、無機ある
いは有機シリカフィルム等の平坦化塗布膜４を、配線２
ａ，太幅配線２ｂ等の配線間領域の段差を埋め、表面が
ほぼ平坦となるように形成する。
【００１９】次に、図１（ｂ）に示すように配線２ａお
よび太幅配線２ｂ上に形成された平坦化塗布膜４は除去
し、配線間領域のみに平坦化塗布膜４を残すように、平
坦化塗布膜４と、第２の絶縁膜３ｂとのエッチング速度
がほぼ同一となる条件でＲＩＥ（リアクティブ・イオン
・エッチング）法を用いてエッチングバックを行う。こ
のとき、エッチングバックは第２の絶縁膜３ｂの膜厚内
で終了させるものである。
よび太幅配線２ｂ上に形成された平坦化塗布膜４は除去
し、配線間領域のみに平坦化塗布膜４を残すように、平
坦化塗布膜４と、第２の絶縁膜３ｂとのエッチング速度
がほぼ同一となる条件でＲＩＥ（リアクティブ・イオン
・エッチング）法を用いてエッチングバックを行う。こ
のとき、エッチングバックは第２の絶縁膜３ｂの膜厚内
で終了させるものである。
【００２０】次に、図１（ｃ）に示すように、配線２ａ
および太幅配線２ｂ上の第２の絶縁膜３ｂのみを選択的
に除去し、その下層にある第１の絶縁膜３ａの表面を露
出し、平坦化塗布膜４もさほどエッチングされず、ほぼ
残るように第２の絶縁膜３ｂと第１の絶縁膜３ａおよび
平坦化塗布膜４との選択比（エッチング速度比）が大き
い条件でプラズマエッチング法等を用いてエッチングを
行う。このとき、ＣＦ4 ガスにＯ2 ガス１５％〜３０％
添加することで選択比＝１０〜１３程度が得られ、選択
的に第２の絶縁膜３ｂが除去できる。続いて、厚さ４０
００Å〜９０００Åの例えばプラズマ酸化膜から成る第
３の絶縁膜３ｃを配線間領域上方の第２の絶縁膜３ｂ、
平坦化塗布膜４および第１の絶縁膜３ｄの表面全面に形
成し、平坦な層間絶縁膜３が形成される。
および太幅配線２ｂ上の第２の絶縁膜３ｂのみを選択的
に除去し、その下層にある第１の絶縁膜３ａの表面を露
出し、平坦化塗布膜４もさほどエッチングされず、ほぼ
残るように第２の絶縁膜３ｂと第１の絶縁膜３ａおよび
平坦化塗布膜４との選択比（エッチング速度比）が大き
い条件でプラズマエッチング法等を用いてエッチングを
行う。このとき、ＣＦ4 ガスにＯ2 ガス１５％〜３０％
添加することで選択比＝１０〜１３程度が得られ、選択
的に第２の絶縁膜３ｂが除去できる。続いて、厚さ４０
００Å〜９０００Åの例えばプラズマ酸化膜から成る第
３の絶縁膜３ｃを配線間領域上方の第２の絶縁膜３ｂ、
平坦化塗布膜４および第１の絶縁膜３ｄの表面全面に形
成し、平坦な層間絶縁膜３が形成される。
【００２１】この第１の実施形態によれば、配線２ａお
よび太幅配線２ｂが形成された半導体基板１上に第１の
絶縁膜３ａ、第２の絶縁膜３ｂから成る２層構造の絶縁
膜を形成し、平坦化塗布膜４のエッチングバックを第２
の絶縁膜３ｂ内で終了し、次に、配線領域上に残した第
２の絶縁膜３ｂを選択的に除去するものである。平坦化
塗布膜４のエッチングバックが終了した時点では、第２
の絶縁膜３ｂには、平坦化塗布膜４の塗布特性が転写さ
れ、太幅配線２ｂ上が厚くなるものである。しかし、次
に、配線領域上に残した第２の絶縁膜３ｂを選択的にエ
ッチング除去するため、配線領域上には膜厚差の無い第
１の絶縁膜３ａが形成され、配線間領域上方には、段差
を埋めるように第２の絶縁膜３ｂおよび平坦化塗布膜４
が、ほぼ平坦に形成できるものである。このため、平坦
化塗布膜４のエッチングバックは必ず第２の絶縁膜３ｂ
内で終了させる必要があるが、平坦化塗布膜４の配線上
の膜厚差が例えば３０００Åであれば、オーバーエッチ
ング分も見込んで第２の絶縁膜３ｂは１．５倍〜２倍の
厚さの４５００Å〜６０００Åであれば、容易にエッチ
ングバックは第２の絶縁膜３ｂ内で終了できるものであ
る。
よび太幅配線２ｂが形成された半導体基板１上に第１の
絶縁膜３ａ、第２の絶縁膜３ｂから成る２層構造の絶縁
膜を形成し、平坦化塗布膜４のエッチングバックを第２
の絶縁膜３ｂ内で終了し、次に、配線領域上に残した第
２の絶縁膜３ｂを選択的に除去するものである。平坦化
塗布膜４のエッチングバックが終了した時点では、第２
の絶縁膜３ｂには、平坦化塗布膜４の塗布特性が転写さ
れ、太幅配線２ｂ上が厚くなるものである。しかし、次
に、配線領域上に残した第２の絶縁膜３ｂを選択的にエ
ッチング除去するため、配線領域上には膜厚差の無い第
１の絶縁膜３ａが形成され、配線間領域上方には、段差
を埋めるように第２の絶縁膜３ｂおよび平坦化塗布膜４
が、ほぼ平坦に形成できるものである。このため、平坦
化塗布膜４のエッチングバックは必ず第２の絶縁膜３ｂ
内で終了させる必要があるが、平坦化塗布膜４の配線上
の膜厚差が例えば３０００Åであれば、オーバーエッチ
ング分も見込んで第２の絶縁膜３ｂは１．５倍〜２倍の
厚さの４５００Å〜６０００Åであれば、容易にエッチ
ングバックは第２の絶縁膜３ｂ内で終了できるものであ
る。
【００２２】このように、最終的に形成された層間絶縁
膜３は、平坦化塗布膜４の塗布時の平坦性に比べ平坦性
が悪化することなく、細幅の配線２ａおよび太幅配線２
ｂ上方に膜厚差がなく平坦に形成できるため、後に両配
線２ａおよび２ｂ上方に形成されるスルーホールにも形
状のばらつきが発生せず、上層配線の安定した段差被覆
性を得ることができるものである。
膜３は、平坦化塗布膜４の塗布時の平坦性に比べ平坦性
が悪化することなく、細幅の配線２ａおよび太幅配線２
ｂ上方に膜厚差がなく平坦に形成できるため、後に両配
線２ａおよび２ｂ上方に形成されるスルーホールにも形
状のばらつきが発生せず、上層配線の安定した段差被覆
性を得ることができるものである。
【００２３】図２（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施
形態を工程順に示した半導体チップの断面図である。図
２（ａ）〜（ｃ）に示し、配線２ａおよび太幅配線２ｂ
上の第２の絶縁膜３ｂのみを選択的に除去するまでの説
明は、図１に示した第１の実施例と同様である。ただ
し、図１における平坦化塗布膜４は、図２においては第
１の平坦化塗布膜４ａと記しているものである。続い
て、図２（ｃ）に示すようにスピン・オン・グラス法に
より、例えば、無機あるいは有機シリカフィルム等の第
２の平坦化塗布膜４ｂを、配線間領域上方の第２の絶縁
膜３ｂ、第１の平坦化塗布膜４ａおよび第１の絶縁膜３
ａの表面に、その表面が平坦となるように形成する。
形態を工程順に示した半導体チップの断面図である。図
２（ａ）〜（ｃ）に示し、配線２ａおよび太幅配線２ｂ
上の第２の絶縁膜３ｂのみを選択的に除去するまでの説
明は、図１に示した第１の実施例と同様である。ただ
し、図１における平坦化塗布膜４は、図２においては第
１の平坦化塗布膜４ａと記しているものである。続い
て、図２（ｃ）に示すようにスピン・オン・グラス法に
より、例えば、無機あるいは有機シリカフィルム等の第
２の平坦化塗布膜４ｂを、配線間領域上方の第２の絶縁
膜３ｂ、第１の平坦化塗布膜４ａおよび第１の絶縁膜３
ａの表面に、その表面が平坦となるように形成する。
【００２４】次に、図２（ｄ）に示すように、配線２ａ
および太幅配線２ｂ上に形成された第２の平坦化塗布膜
４ｂは除去し、配線間領域上方の第２の絶縁膜３ｂおよ
び第１の平坦化塗布膜４ａの上方のみに第２の平坦化塗
布膜４ｂを残すように、第２の平坦化塗布膜４ｂと、第
１の絶縁膜３ａとのエッチング速度がほぼ同一となる条
件でＲＩＥ法を用いてエッチングバックを行う。続い
て、厚さ４０００Å〜９０００Åの例えばプラズマ酸化
膜から成る第３の絶縁膜３ｃを、配線間領域上方の第２
の平坦化塗布膜４ｂおよび第１の絶縁膜３ａの表面に全
面に形成し、平坦な層間絶縁膜３が形成される。
および太幅配線２ｂ上に形成された第２の平坦化塗布膜
４ｂは除去し、配線間領域上方の第２の絶縁膜３ｂおよ
び第１の平坦化塗布膜４ａの上方のみに第２の平坦化塗
布膜４ｂを残すように、第２の平坦化塗布膜４ｂと、第
１の絶縁膜３ａとのエッチング速度がほぼ同一となる条
件でＲＩＥ法を用いてエッチングバックを行う。続い
て、厚さ４０００Å〜９０００Åの例えばプラズマ酸化
膜から成る第３の絶縁膜３ｃを、配線間領域上方の第２
の平坦化塗布膜４ｂおよび第１の絶縁膜３ａの表面に全
面に形成し、平坦な層間絶縁膜３が形成される。
【００２５】この実施形態によれば、配線２ａおよび太
幅配線２ｂ上の第２の絶縁膜３ｂのみを選択的に除去し
た後に、第２の平坦化塗布膜４ｂを形成し、再度ＲＩＥ
法を用いてエッチングバックするものである。前記第２
の絶縁膜３ｂのみを選択的に除去した時点で第１の絶縁
膜３ａを含む表面全面は、ほぼ平坦となっており、第２
の平坦化塗布膜４ｂは、容易に一様な膜厚で、薄く平坦
に形成することができる。このため、エッチングバック
には短時間しか必要とせず、エッチングバックのばらつ
きが小さく平坦性の悪化も無く、容易にエッチングバッ
クができるものである。
幅配線２ｂ上の第２の絶縁膜３ｂのみを選択的に除去し
た後に、第２の平坦化塗布膜４ｂを形成し、再度ＲＩＥ
法を用いてエッチングバックするものである。前記第２
の絶縁膜３ｂのみを選択的に除去した時点で第１の絶縁
膜３ａを含む表面全面は、ほぼ平坦となっており、第２
の平坦化塗布膜４ｂは、容易に一様な膜厚で、薄く平坦
に形成することができる。このため、エッチングバック
には短時間しか必要とせず、エッチングバックのばらつ
きが小さく平坦性の悪化も無く、容易にエッチングバッ
クができるものである。
【００２６】このように、第２の実施形態では第２の絶
縁膜３ｂのみを選択的に除去する際に生じる微小な凹凸
や、非常に幅広い配線間領域に生じる絶対段差を更に低
減することができ、より優れた平坦性をもって層間絶縁
膜３を形成することができるため、この上に配線を多層
に形成していっても絶対段差の発生を著しく低減できる
という効果がある。
縁膜３ｂのみを選択的に除去する際に生じる微小な凹凸
や、非常に幅広い配線間領域に生じる絶対段差を更に低
減することができ、より優れた平坦性をもって層間絶縁
膜３を形成することができるため、この上に配線を多層
に形成していっても絶対段差の発生を著しく低減できる
という効果がある。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体基板上に形成された配線を含む半導体基板の全面に
第１の絶縁膜、第２の絶縁膜、平坦化塗布膜を形成し、
かつこの平坦化塗布膜をエッチングバックした後に、第
２の絶縁膜をその下層にある前記第１の絶縁膜表面が露
出するように第１の絶縁膜及び前記平坦化塗布膜に対し
てエッチング選択比が１０〜１３の条件で選択的に除去
する工程を含んでいるので、第２の絶縁膜は平坦化塗布
膜の上面よりも低くされ、その後に形成される第３の絶
縁膜が第２の絶縁膜の箇所において表面高さが高くなる
ことが防止でき、これにより、細幅配線および太幅配線
上に膜厚差が無く、かつ、平坦性を向上した層間絶縁膜
を形成することができる。このため、細幅配線と太幅配
線のそれぞれに対して形成されるスルーホールの形状の
ばらつきを防止することができ、上層配線の安定した段
差被覆性が得られるため、配線系の信頼性や半導体装置
の歩留りを従来に比し向上することができる。
導体基板上に形成された配線を含む半導体基板の全面に
第１の絶縁膜、第２の絶縁膜、平坦化塗布膜を形成し、
かつこの平坦化塗布膜をエッチングバックした後に、第
２の絶縁膜をその下層にある前記第１の絶縁膜表面が露
出するように第１の絶縁膜及び前記平坦化塗布膜に対し
てエッチング選択比が１０〜１３の条件で選択的に除去
する工程を含んでいるので、第２の絶縁膜は平坦化塗布
膜の上面よりも低くされ、その後に形成される第３の絶
縁膜が第２の絶縁膜の箇所において表面高さが高くなる
ことが防止でき、これにより、細幅配線および太幅配線
上に膜厚差が無く、かつ、平坦性を向上した層間絶縁膜
を形成することができる。このため、細幅配線と太幅配
線のそれぞれに対して形成されるスルーホールの形状の
ばらつきを防止することができ、上層配線の安定した段
差被覆性が得られるため、配線系の信頼性や半導体装置
の歩留りを従来に比し向上することができる。
【図１】本発明の第１の実施形態を工程順に示す断面図
である。
である。
【図２】本発明の第２の実施形態を工程順に示す断面図
である。
である。
【図３】従来の製造方法の一例を工程順に示す断面図で
ある。
ある。
【図４】従来の公報に記載の製造方法を工程順に示す断
面図である。
面図である。
１ 半導体基板 ２ａ 配線 ２ｂ 太幅配線 ３ 層間絶縁膜 ３ａ 第１の絶縁膜 ３ｂ 第２の絶縁膜 ３ｃ 第３の絶縁膜 ４ 平坦化塗布膜 ４ａ 第１の平坦化塗布膜 ４ｂ 第２の平坦化塗布膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/768
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上に複数の配線層が層間絶縁
膜を介して形成された多層配線構造の半導体装置の製造
方法において、半導体基板上に形成された配線を含む半
導体基板の全面に第１の絶縁膜を被覆形成する工程と、
この第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を被覆形成する工程
と、この第２の絶縁膜上に平坦化塗布膜を表面がほぼ平
坦となるように被覆形成する工程と、この平坦化塗布膜
を配線間領域の平坦化塗布膜部分のみを残し、かつ前記
第２の絶縁膜の膜厚内で終了するようにエッチングバッ
クする工程と、エッチングバックされた配線領域上側の
前記第２の絶縁膜をその下層にある前記第１の絶縁膜表
面が露出するように前記第１の絶縁膜及び前記平坦化塗
布膜に対してエッチング選択比が１０〜１３の条件で選
択的に除去する工程と、前記第１の絶縁膜を含む表面全
面に第３の絶縁膜を被覆形成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】 半導体基板上に複数の配線層が層間絶縁
膜を介して形成された多層配線構造の半導体装置の製造
方法において、半導体基板上に形成された配線を含む半
導体基板の全面に第１の絶縁膜を被覆形成する工程と、
この第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を被覆形成する工程
と、この第２の絶縁膜上に平坦化塗布膜を表面がほぼ平
坦となるように被覆形成する工程と、この平坦化塗布膜
を配線間領域の平坦化塗布膜部分のみを残し、かつ前記
第２の絶縁膜の膜厚内で終了するようにエッチングバッ
クする工程と、エッチングバックされた配線領域上面の
前記第２の絶縁膜をその下層にある前記第１の絶縁膜表
面が露出するように前記第１の絶縁膜及び前記平坦化塗
布膜に対してエッチング選択比が１０〜１３の条件で選
択的に除去する工程と、前記第１の絶縁膜を含む表面全
面に第２の平坦化塗布膜を表面がほぼ平坦となるように
被覆形成する工程と、この第２の平坦化塗布膜を配線間
領域の前記第２の絶縁膜および平坦化塗布膜上側の第２
の平坦化塗布膜部分のみを残すようにエッチングバック
する工程と、エッチングバックされた第２の平坦化塗布
膜を含む表面全面に第３の絶縁膜を被覆形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7214090A JP2787903B2 (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7214090A JP2787903B2 (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0945690A JPH0945690A (ja) | 1997-02-14 |
| JP2787903B2 true JP2787903B2 (ja) | 1998-08-20 |
Family
ID=16650070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7214090A Expired - Lifetime JP2787903B2 (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2787903B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61102754A (ja) * | 1984-10-26 | 1986-05-21 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JP2716156B2 (ja) * | 1988-08-31 | 1998-02-18 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0629410A (ja) * | 1992-07-10 | 1994-02-04 | Seiko Epson Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| JPH06112335A (ja) * | 1992-09-25 | 1994-04-22 | Toshiba Corp | 半導体素子の製造方法 |
-
1995
- 1995-07-31 JP JP7214090A patent/JP2787903B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0945690A (ja) | 1997-02-14 |
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