JP3152788B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
法に関するもので、特に凹凸部を有する表面上に形成さ
れた酸化珪素膜を平坦化する工程に使用されるものであ
る。
シリコン基板の上に凸状構造物、例えば電極、キャパシ
タ、配線等を設ける工程、またはシリコン基板の上に凹
状構造物、例えばトレンチ、コンタクトホ−ル等を設け
る工程が広く使用されている。これらの凹凸状構造物の
上には酸化珪素膜が形成され、この酸化珪素膜における
凹凸部を平坦化する方法としては、一般にエッチバック
やリフロ−が用いられている。しかしながら、前記エッ
チバック、リフロ−という方法では、前記酸化珪素膜を
完全に平坦化することができない。このため、表面に凹
凸が残ることにより、後工程に様々な制約を与えてい
る。
造方法を示す断面図である。シリコン基板1の表面上に
は第1の電極2、第2の電極3、第3の電極4、第4の
電極5が設けられ、これら電極2〜5およびシリコン基
板1の上には酸化珪素膜6が堆積される。この酸化珪素
膜6の上には例えばスピン塗布法によりレジスト7が塗
布される。この際、電極相互の間隔の広い部分である第
3の電極4及び第4の電極5相互間の上および電極の幅
の広い部分である第4の電極5の上方それぞれに位置す
るレジスト7の厚さは、第1乃至第3の電極2〜4の上
方に位置するレジスト7の厚さより薄くなってしうま
う。
膜6を平坦化するために、前記レジスト7および酸化珪
素膜6はエッチバックされる。この結果、第3、第4の
電極4、5相互間および第4の電極5の上それぞれに位
置する酸化珪素膜6の厚さは、第1乃至第3の電極2〜
4の上に位置する酸化珪素膜6の厚さより薄くなってし
まう。すなわち、レジスト7が厚く塗布された酸化珪素
膜6はエッチバック後の厚さも厚くなり、レジスト7が
薄く塗布された酸化珪素膜6はエッチバック後の厚さも
薄くなる。したがって、上記の方法により平坦化した酸
化珪素膜6にはかなりの凹凸が残る。
の製造方法を示す断面図である。シリコン基板11の表
面上には第1乃至第4の電極12〜15が設けられ、こ
れら電極12〜15およびシリコン基板11の上にはB
PSG(Boron Phosphorous Silicon Glass) 膜16が堆
積される。
膜16は、加熱によってリフロ−されることにより、平
坦化される。この結果は、図4、図5に示す従来の半導
体装置の製造方法と同様になる。すなわち、電極相互の
間隔の広い部分および幅の広い電極の上それぞれに位置
するBPSG膜16の厚さは、幅の狭い電極の上に位置
するBPSG膜16の厚さより薄く形成される。このた
め、平坦化したBPSG膜16の表面にはかなりの凹凸
が残る。
ミクロンデバイスでは、集積度が向上しているため、半
導体チップ内において中心部分と周辺部分の高低差が大
きくなっているとともに、配線の幅も非常に狭くなって
いる。このような状況では、上述したように、絶縁膜を
平坦化しても表面に凹凸が残ると、前記絶縁膜上に配線
等を形成する際に深刻な問題となる。すなわち、前記絶
縁膜の上に配線層を堆積し、この配線層をパタ−ニング
すると、パタ−ンの露光の際に焦点が合わず、パタ−ニ
ングされた配線の形状が乱れ、きれいにパタ−ニングす
ることができない。この結果、配線オ−プン等の不良が
発生するなど、電気的特性に悪影響を及ぼす。
されたものであり、その目的は、弗素を含有する酸化珪
素膜をストッパ−としたポリッシング技術により、絶対
的に平坦化することができる半導体装置の製造方法を提
供することにある。
解決するため、凹凸部を有する半導体基板表面に弗素を
含有する酸化珪素膜を堆積する工程と、前記弗素を含有
する酸化珪素膜の上に弗素を含有しない酸化珪素膜を堆
積する工程と、前記弗素を含有する酸化珪素膜をストッ
パーとして、前記弗素を含有しない酸化珪素膜をポリッ
シングすることにより、前記凹凸部を有する半導体基板
表面を平坦化する工程とを具備している。さらに、この
発明は、半導体基板上に設けられる配線層による凹凸部
をそれらの上に絶縁膜を堆積することによって平坦化す
る半導体装置の製造方法であって、前記凹凸部の表面に
弗素を含有する第1の酸化珪素膜を形成し、前記凹凸部
上に第1の酸化珪素膜により凸凹を有する形状を形成す
る工程と、前記凹凸部を覆う前記第1の酸化珪素膜上に
弗素を含有せず、前記凸部の高さより大きな厚みを有す
る第2の酸化珪素膜を形成する工程と、前記第1の酸化
珪素膜の一部が露出され、ポリッシング速度が遅くなる
まで前記第2の酸化珪素膜の一部をポリッシングする工
程とを具備している。
る表面に弗素を含有する酸化珪素膜を堆積し、前記弗素
を含有する酸化珪素膜の上に弗素を含有しない酸化珪素
膜を堆積し、この弗素を含有しない酸化珪素膜をポリッ
シングしている。この際、前記弗素を含有しない酸化珪
素膜より前記弗素を含有する酸化珪素膜の方がポリッシ
ング速度が遅いため、前記弗素を含有する酸化珪素膜を
ストッパ−として作用させることができる。このため、
前記弗素を含有しない酸化珪素膜を絶対的に平坦化する
ことができる。
ついて説明する。
る半導体装置の製造方法を示す断面図である。先ず、シ
リコン基板21の表面上にはパタ−ニングされた第1の
配線22、第2の配線23、第3の配線24、第4の配
線25が設けられる。これら配線22〜25およびシリ
コン基板21の上には弗素を含有する酸化珪素膜26、
例えば弗素化合物ガスであるNF3 を添加してTEOS
原料ガスを用いてプラズマCVD法で成膜した弗素を
0.1重量パ−セント以上含有するSiO2 膜が設けら
れる。この弗素を含有する酸化珪素膜26の上には弗素
を含有しない酸化珪素膜27、例えば弗素化合物ガスで
あるNF3 を添加しないTEOS原料ガスを用いてプラ
ズマCVD法で成膜した弗素を0.1重量パ−セント以
上含有しないSiO2 膜が設けられる。この弗素を含有
しない酸化珪素膜27は、前記配線22〜25より高く
堆積されている。
有しない酸化珪素膜27は、所定の時間、ポリッシング
することにより平坦化される。この際、弗素を含有する
酸化珪素膜26の表面までポリッシングされた時点で、
ポリッシング速度が遅くなる。すなわち、弗素を含有す
る酸化珪素膜26は弗素を含有しない酸化珪素膜27に
比べてポリッシング速度が遅いため、前記酸化珪素膜2
7の表面を研磨する際に前記酸化珪素膜26はストッパ
−の役割を果たすものである。このため、弗素を含有す
る酸化珪素膜26がポリッシングされはじめると、相対
的にはポリッシング速度が停止したような状態になる。
このとき、ポリッシングは終了され、弗素を含有する酸
化珪素膜26の表面に高さのそろったほぼ完全に平坦化
された酸化珪素膜26、27の表面が得られる。
度を示すものである。珪弗化水素酸の飽和溶液中からの
酸化珪素析出反応により成膜した酸化珪素膜は、4重量
パ−セント程度の弗素が含有されているものである。F
添加TEOS原料ガスを用いてプラズマCVD法で成膜
した酸化珪素膜は、1重量パ−セント程度の弗素が含有
されているものである。
22〜25およびシリコン基板21の上に弗素を含有す
る酸化珪素膜26を堆積し、この酸化珪素膜26の上に
弗素を含有しない酸化珪素膜27を堆積し、この酸化珪
素膜27をポリッシングにより所定の時間、研磨してい
る。この際、前記弗素を含有する酸化珪素膜26がポリ
ッシングのストッパ−として作用する。つまり、図3に
示すように、弗素を含有する酸化珪素膜のポリッシング
速度は弗素を含有しない酸化珪素膜のそれより大変遅い
ため、弗素を含有しない酸化珪素膜はストッパ−として
作用する。したがって、前記酸化珪素膜27を研磨する
厚さ、即ちポリッシング量はポリッシングする時間によ
り制御されるため、前記酸化珪素膜26がポリッシング
されはじめると、ポリッシング速度が大変遅くなる。こ
れにより、前記酸化珪素膜27のポリッシング量を精度
良く制御することができ、ポリッシング後のウェ−ハ面
内での均一性も確保しやすくなる。
素を含有しない酸化珪素膜27に比べて比誘電率が小さ
く、配線22〜25相互間の電気容量を低く抑えること
ができる。このため、層間絶縁膜としての特性に優れて
いるので、弗素を含有する酸化珪素膜26を層間絶縁膜
として用いることにより、半導体装置の性能、即ち半導
体装置の処理能力等を向上させることができる。
が使用される。この場合、ポリッシングによる平坦化の
際のストッパ−として窒化シリコン膜などが用いられ
る。しかし、窒化シリコン膜をわざわざ成膜・パタ−ニ
ングして工程が増えること、またその後の工程が煩雑に
なることを考えると、上記実施例のように酸化珪素膜自
身でストッパ−の役割を果たす材質を使用することが効
果的である。すなわち、窒化シリコン膜等の異なる材質
のストッパ−をわざわざ成膜する必要がないので工程数
が増えることなく、その後の工程でも層間膜中に窒化シ
リコン膜が存在するための特別な処理も必要ない。
面に凹凸構造をもたらすものとして、凸部に第1乃至第
4の配線22〜25を用いているが、シリコン基板21
表面に凹凸構造をもたらす凸部として他のものを用いる
ことも可能であり、例えば電極、キャパシタを用いるこ
とも可能である。また、シリコン基板21表面に凹凸構
造をもたらすものはトレンチまたはコンタクトホ−ルと
いった凹状構造のものであっても良い。
弗素を含有する酸化珪素膜をストッパ−として、弗素を
含有しない酸化珪素膜をポリッシングすることにより平
坦化している。したがって、弗素を含有する酸化珪素膜
をストッパ−としたポリッシング技術により、絶対的に
平坦化することができる。
を示す断面図。
を示すものであり、図1の次の工程を示す断面図。
り、図3の次の工程を示す断面図。
図。
あり、図5の次の工程を示す断面図。
24…第3の配線、25…第4の配線、26…弗素を含有する
酸化珪素膜、27…弗素を含有しない酸化珪素膜
Claims (2)
- 【請求項1】 凹凸部を有する半導体基板表面に弗素を
含有する酸化珪素膜を堆積する工程と、 前記弗素を含有する酸化珪素膜の上に弗素を含有しない
酸化珪素膜を堆積する工程と、 前記弗素を含有する酸化珪素膜をストッパーとして、前
記弗素を含有しない酸化珪素膜をポリッシングすること
により、前記凹凸部を有する半導体基板表面を平坦化す
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。 - 【請求項2】 半導体基板上に設けられる配線層による
凹凸部をそれらの上に絶縁膜を堆積することによって平
坦化する半導体装置の製造方法であって、 前記凹凸部の表面に弗素を含有する第1の酸化珪素膜を
形成し、前記凹凸部上に第1の酸化珪素膜により凸凹を
有する形状を形成する工程と、 前記凹凸部を覆う前記第1の酸化珪素膜上に弗素を含有
せず、前記凸部の高さより大きな厚みを有する第2の酸
化珪素膜を形成する工程と、 前記第1の酸化珪素膜の一部が露出され、ポリッシング
速度が遅くなるまで前記第2の酸化珪素膜の一部をポリ
ッシングする工程と 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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