JP2937675B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2937675B2 JP5014792A JP1479293A JP2937675B2 JP 2937675 B2 JP2937675 B2 JP 2937675B2 JP 5014792 A JP5014792 A JP 5014792A JP 1479293 A JP1479293 A JP 1479293A JP 2937675 B2 JP2937675 B2 JP 2937675B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、特に多層配線を有す
る半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、集積回路の素子間の電気的接続
は、シリコン基板の表面内部の不純物拡散層、酸化膜上
にドープしたポリシリコン、Al合金配線によって行わ
れる。
【0003】しかしながら、集積回路の集積度が上がる
に従って、各素子間を結線するAl合金配線がパターン
状で引き回され、配線領域だけで全パターンエリアのか
なりの場所を占めてしまう。一方、配線パターン幅を縮
小しようとすると、電流容量や配線抵抗に限界がある。
従って、配線を積層構造にする多層配線技術が効果的で
ある。
【0004】しかしながら、この多層配線技術にあって
も、配線層を積層した場合に装置の表面の形状に凹凸が
生じ製品の歩留まりや、信頼性に影響を与える。このた
め、各配線層の表面形状を平坦化することが重要であ
る。
【0005】ところで、ポリシリコン配線の表面の平坦
化は、ポリシリコンが高融点のため、900℃程度のB
PSGメルト工程などの高温平坦化工程が使えるが、各
Al配線層の表面の平坦化工程には高温条件は適応でき
ないため、いわゆる、エッチバック法が用いられてい
る。図9乃至図16は、従来の多層配線の製造工程にお
いてレジストエッチバック法を用いた例を示す。
【0006】図9に示すように、半導体基板1上に下地
絶縁膜2を介して第一の電極材料3、例えば、Al合金
膜を被着し、この第一の電極材料3上に選択的に基板表
面を平坦化するため流動性を有する有機物質、例えばレ
ジスト4を形成させる。更に、前記レジスト4をマスク
にして、第一の電極材料3をパターニング後、レジスト
4を剥離して、第一のAl配線3−1を形成する(図1
0)。
【0007】次に、下地絶縁膜2を有する第一のAL配
線3−1上に、例えば、P−CVD法により第一の絶縁
膜5を被覆する(図11)。即ち、溝部を有する第一の
絶縁膜5が形成されることとなる。続いて、再びレジス
ト6を第一の絶縁膜5上に塗布した後、その表面を平坦
化する(図12)。
【0008】レジスト6と第一の絶縁膜5を、両者のエ
ッチング速度が等しくなるようなエッチング条件、例え
ばAl配線3−1が露出しない程度まで、エッチング
(エッチバック)を行い、第一の絶縁膜5の溝部に残っ
た僅かなレジスト6を剥離する(図13)(図14)。
このようにすることによって、図11のときに比べて図
14では、第一の絶縁膜5は凹凸が少ない。更に、第一
の絶縁膜5上に、第二の絶縁膜7を被覆し、第一のAl
配線3−1上にある第一の絶縁膜5及び第二の絶縁膜7
に導通孔8を選択的に開孔する。更に、この導通孔8の
内部に第二のAl配線9を形成し、第一のAl配線3−
1と接触させる。(図15)(図16)。このように多
層配線を形成すれば、凹凸の少ない層間の絶縁膜を形成
することができる。
【0009】しかしながら上述した従来の層間の絶縁膜
の平坦化は、多くの工程を必要とし、多層配線を形成す
るためのコストを高めるという問題があった。又、図1
2に示すように、レジスト6と第一の絶縁膜5をエッチ
ングしていく際、このエッチングが第一の絶縁膜5に達
するとエッチング速度が変化してしまうため、エッチン
グ条件を途中で変える必要がある。そのためプロセスを
複雑にしていた。
【0010】又、第一のAl配線3−1間のスペースが
狭いと第一の絶縁膜5を形成する際に、巣と呼ばれる絶
縁膜中に形成される空洞が発生することがあって、この
ことが、平坦化が達成できない原因となることもある。
【0011】このように、従来、半導体装置に用いられ
る絶縁膜、特に集積度の向上に伴って採用されるように
なってきた多層配線構造における層間絶縁膜では、その
表面の平坦化が要求されるようになってきた。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明は、
多層配線の層間絶縁膜の平坦化工程を簡略化し、信頼性
の高い半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明の半導体装置の
製造方法は、素子が形成された半導体基板上に下地絶縁
膜を介して電極材料を被着する工程と、
【0014】前記電極材料上に、マスク材を選択的に形
成し、このマスク材をマスクとして用いて、前記電極材
料を選択的に除去し、このマスク材の下に、第一の電極
配線を形成する工程と、前記マスク材及び前記下地絶縁
膜上に第一の絶縁膜を形成する工程と、前記第一の絶縁
膜及び前記マスク材を前記第一の電極配線の表面或いは
近傍に至るまで研磨する工程と、前記第一の電極配線を
有する前記第一の絶縁膜上に第二の絶縁膜を被着形成す
る工程と、
【0015】前記第二の絶縁膜の所定の位置に導通孔を
設け、この導通孔を介して前記第一の電極配線と接触す
るように第二の電極配線を被着形成する工程と、を具備
することを特徴とする。更に、この発明の半導体装置の
製造方法は、素子が形成された半導体基板上に下地絶縁
膜を介して第一の電極材料を被着する工程と、前記第一
の電極材料上に、研磨ストッパ材を形成する工程と、
【0016】前記研磨ストッパ材上にマスク材を選択的
に形成し、このマスク材をマスクとして用いて、前記研
磨ストッパ材及び前記第一の電極材料を選択的に除去
し、このマスク材の下に第一の電極配線を形成する工程
と、前記マスク材及び前記下地絶縁膜上に第一の絶縁膜
を形成する工程と、第一の絶縁膜及びマスク材を、前記
研磨ストッパ材をストッパとして、研磨する工程と、前
記研磨ストッパ材を有する前記第一の絶縁膜上に、第二
の絶縁膜を被着形成する工程と、
【0017】前記第二の絶縁膜の所定の位置に導通孔を
設け、この導通孔を介して前記第一の電極配線と接触す
るように第二の電極配線を被着形成する工程と、を具備
することを特徴とする。
【0018】
【作用】半導体基板上に、下地絶縁膜を介して被着され
た電極材料上に選択的に形成されたマスク材をマスクと
して前記電極材料を選択的に除去してマスク材の下に、
第一の電極配線を形成する。
【0019】マスク材及び下地絶縁膜上に形成された第
一の絶縁膜は研磨によって、第一の電極配線が露出する
まで、或いは前記第一の電極配線の表面近傍まで、除去
され平坦化加工される。
【0020】このように、別個のマスク材の剥離工程を
省き、更に、平坦化塗布剤を塗布した後の全面エッチバ
ック工程及び平坦化に伴う剥離工程に代えて上記研磨工
程を採用したので、多層配線構造の複雑な層間絶縁膜の
平坦化工程を簡略化できる。
【0021】
【実施例】以下、この発明の第一の実施例について図1
乃至図6を参照して詳細に説明する。
【0022】図1に示すように、半導体基板1上に下地
絶縁膜2を介して電極材料3、例えばAl合金膜を被着
し、この電極材料3上に、マスク材4、例えばフォトレ
ジストを選択的に形成する。更に、図2に示すように、
前記マスク材4をマスクとして、前記第一の電極材料3
を選択的に除去し、マスク材4の下に第一の電極配線3
−1を形成する。
【0023】次に、図3に示すように、下地絶縁膜2及
びマスク材4上に第一の絶縁膜5を被着形成する。即
ち、マスク材4を残存させたまま、下地絶縁膜2及びマ
スク材4上に第一の絶縁膜5を形成したことになる。
【0024】続いて、図4に示すように第一の絶縁膜5
及びマスク材4を第一の電極配線3−1が露出するま
で、或いは、第一の電極配線3−1の表面の近傍まで研
磨し平坦化加工する。更に図5に示すように、第一の絶
縁膜5或いは第一の絶縁膜5及び第一の電極配線3−1
上に第二の絶縁膜7を被着形成する。第一の電極配線3
−1上の所定の位置の第二の絶縁膜7を選択的に除去
し、導通孔8を設ける。
【0025】第一の電極配線3−1を有する第二の絶縁
膜7上に選択的に第二の電極配線9を形成させる。即
ち、導通孔8を第二の電極配線9で埋めた状態になり、
その結果、前記第一の電極配線3−1に接触するように
第二の電極配線9が被着形成される。
【0026】上述したこの発明の製造工程と従来の製造
工程と比較すると明らかなように、この発明の製造工程
中には、従来の製造工程の図10におけるマスク材の剥
離工程が省かれていて、更に、従来の図12、図13及
び図14に示す平坦化塗布材を塗布した後の全面エッチ
バック工程及び平坦化に伴う剥離工程に代えて、この発
明の図4に示す研磨工程が採用されている。
【0027】この結果、従来の、層間絶縁膜7の平坦化
工程、例えば、レジストエッチパック法では、第一の電
極配線3−1の被着から層間絶縁膜7の平坦化工程の終
了までに少なくとも9工程必要であったものが、上述し
た本発明の製造工程では、少なくとも6工程と大幅に工
程数を短縮できた。次に、この発明の第二の実施例につ
いて、図7および図8を参照して、詳細に説明する。
尚、第一の実施例におけると同一部分については説明を
省略する。
【0028】半導体基板1上に下地絶縁膜2を介して電
極材料3、例えばAl合金膜を被着し、更にその上に、
研磨ストッパ材10、例えばシリコン窒化膜を被着す
る。更に、この研磨ストッパー材10上にマスク材4を
選択的に形成する。
【0029】更に、前記マスク材4をマスクとして、前
記第一の電極材料3及び研磨ストッパー材10を選択的
に除去し、マスク材4及び研磨ストッパ材10下に第一
の電極配線3−1を形成する。
【0030】この後、第一の実施例と同様に下地絶縁膜
2及びマスク材4上に第一の絶縁膜5を被着形成し、こ
の第一の絶縁膜5及びマスク材4を研磨することによっ
て、平坦化加工する。
【0031】その後、第一の実施例で説明した図3乃至
図6で示す工程と同じ工程を経て第一の絶縁膜5、即
ち、層間絶縁膜の平坦化工程を行えば、更に、プロセス
技術の困難さが解消できる。
【0032】このように、研磨速度の遅い研磨ストッパ
材10を用いることによって、研磨する際、容易に研磨
終点を知ることができ、即ち、第一の電極配線3−1の
露出面、又はその近傍までの研磨動作の精密な制御を必
要としない。
【0033】上述した工程によれば、多層配線構造の複
雑な層間絶縁膜の平坦化工程を簡略化できる。従って、
製造コストを低減、及び製造期間を短縮できる。更に
は、製造歩留まり、信頼性の点でも、支障はない。
【0034】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、多層配線の層間絶縁膜の平坦化工程を簡略化し、信
頼性の高い半導体装置の製造方法を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第一の実施例における半導体装置の
製造方法の一工程を示す一部断面図。
【図2】この発明の第一の実施例における半導体装置の
製造方法の他の一工程を示す一部断面図。
【図3】この発明の第一の実施例における半導体装置の
製造方法の他の一工程を示す一部断面図。
【図4】この発明の第一の実施例における半導体装置の
製造方法の他の一工程を示す一部断面図。
【図5】この発明の第一の実施例における半導体装置の
製造方法の他の一工程を示す一部断面図。
【図6】この発明の第一の実施例における半導体装置の
製造方法の他の一工程を示す一部断面図。
【図7】この発明の第二の実施例における半導体装置の
製造方法の一工程を示す一部断面図。
【図8】この発明の第二の実施例における半導体装置の
製造方法の他の一工程を示す一部断面図。
【図9】従来の半導体装置の製造方法の一工程を示す一
部断面図。
【図10】従来の半導体装置の製造方法の他の一工程を
示す一部断面図。
【図11】従来の半導体装置の製造方法の他の一工程を
示す一部断面図。
【図12】従来の半導体装置の製造方法の他の一工程を
示す一部断面図。
【図13】従来の半導体装置の製造方法の他の一工程を
示す一部断面図。
【図14】従来の半導体装置の製造方法の他の一工程を
示す一部断面図。
【図15】従来の半導体装置の製造方法の他の一工程を
示す一部断面図。
【図16】従来の半導体装置の製造方法の他の一工程を
示す一部断面図。
【符号の説明】
1…半導体基板、2…下地絶縁膜、3−1…第一の電極
配線、4…レジスト、5…第一の絶縁膜、7…第二の絶
縁膜、9…第二の電極配線、10…研磨ストッパ材。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】素子が形成された半導体基板上に下地絶縁
    膜を介して電極材料を被着する工程と、 前記電極材料上に、マスク材を選択的に形成し、このマ
    スク材をマスクとして用いて、前記電極材料を選択的に
    除去し、マスク材の下に、第一の電極配線を形成する工
    程と、 前記マスク材及び前記下地絶縁膜上に第一の絶縁膜を被
    着形成する工程と、 前記第一の絶縁膜及び前記マスク材を前記第一の電極配
    線の表面或いは近傍に至るまで研磨する工程と、 前記第一の電極配線を有する前記第一の絶縁膜上に第二
    の絶縁膜を被着形成する工程と、 前記第二の絶縁膜の所定の位置に導通孔を設け、この導
    通孔を介して前記第一の電極配線と接触するように第二
    の電極配線を被着形成する工程と、を具備することを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 素子が形成された半導体基板上に下地絶
    縁膜を介して電極材料を被着する工程と、 前記電極材料上に、研磨ストッパ材を形成する工程と、 前記研磨ストッパ材上にマスク材を選択的に形成し、こ
    のマスク材をマスクとして用いて、前記研磨ストッパ材
    及び前記電極材料を選択的に除去し、マスク材の下に第
    一の電極配線を形成する工程と、 前記マスク材及び前記下地絶縁膜上に第一の絶縁膜を被
    着形成する工程と、 第一の絶縁膜及びマスク材を、前記研磨ストッパ材をス
    トッパとして、研磨する工程と、 前記研磨ストッパ材を有する前記第一の絶縁膜上に、第
    二の絶縁膜を被着形成する工程と、 前記第二の絶縁膜の所定の位置に導通孔を設け、この導
    通孔を介して前記第一の電極配線と接触するように第二
    の電極配線を被着形成する工程と、を具備することを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
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