JP3197315B2 - 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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JP3197315B2 JP04720792A JP4720792A JP3197315B2 JP 3197315 B2 JP3197315 B2 JP 3197315B2 JP 04720792 A JP04720792 A JP 04720792A JP 4720792 A JP4720792 A JP 4720792A JP 3197315 B2 JP3197315 B2 JP 3197315B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、特に、段差を有する半導体基板上に、優れたカ
バレッジ特性、平坦化特性を有し、且つ、膜質が良好な
層間絶縁膜又は保護絶縁膜を形成する半導体装置の製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置の微細化、高集積化に
伴い、層間絶縁膜や保護絶縁膜の平坦化が益々重要とな
り、様々な平坦化方法が紹介されている。前記平坦化方
法としては、例えば、以下の方法等が挙げられる。 (1)シリカフィルム等の無機系流動物や、ポリイミド
系樹脂等の有機系流動物を塗布する方法。 (2)CVD(Chemical Vapor Dep
osition)法による堆積とエッチバックを組み合
わせて行う方法。 (3)ウェハ電極に高周波を印加して負バイアスをか
け、当該ウェハ上で堆積とエッチングを同時に行うバイ
アススパッタ法。
【0003】前記(1)に記載した流動物を塗布する方
法の一例は、特開平3−177022号公報に紹介され
ている。この方法は、段差を有する半導体基板上に、プ
ラズマ酸化膜(以下、『P−SiO2 膜』という)を形
成し、このP−SiO2 膜上に、有機溶剤に溶けたガラ
ス溶液を回転塗布して、表面が平坦な膜(以下、『SO
G膜』という)を形成する。次いで、前記SOG膜に、
平行平板反応性イオンエッチング装置を用いてエッチン
グを行った後、このSOG膜の全面をSiO2膜で覆
い、平坦化を達成するものである。
【0004】また、前記(2)に記載したCVD法とエ
ッチバックとの組合せの一例は、特開平3−19493
2号公報に紹介されている。この方法は、段差を有する
半導体基板上に、第1の絶縁膜を形成した後、有機シラ
ン及びオゾンを含むガスを用いた気相成長法(CVD
法)を行い、当該第1の絶縁膜上に、第2の絶縁膜(以
下、『O3 −TEOS・CVD膜』という)を形成す
る。次いで、前記O3 −TEOS・CVD膜の表面に、
異方性エッチング(エッチバック)を行い、当該O 3
TEOS・CVD膜を平坦化した後、この上に、第3の
絶縁膜を形成し、平坦化を達成するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平3−177022号公報に紹介されている従来例で
使用するSOG膜は、ぬれ性に問題があり、前記段差で
のカバレッジ特性が悪いという問題があった。また、十
分な平坦性を得るために、SOG膜を厚く塗布すると、
クラックが入り易くなるという問題があった。さらに、
SOG膜は、塗布後、400℃程度で熱処理して硬化さ
せるため、良好な膜質が得られにくく、配線間リーク電
流や層間リーク電流が発生し易いという問題もあった。
【0006】また、特開平3−194932号公報に紹
介されている従来例では、O3 −TEOS・CVD膜を
厚く形成する必要があるため、クラックが入り易いとい
う問題があった。さらに、O3 −TEOS・CVD膜の
みでは、前記段差を十分に緩和しきれないという問題が
あった。本発明は、このような問題を解決することを課
題とするものであり、段差を有する半導体基板上に、優
れたカバレッジ特性、平坦化特性を有し、且つ、膜質が
良好な層間絶縁膜又は保護絶縁膜を形成する半導体装
製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、素子形成により段差が生じ
た半導体基板及び当該素子上に、第1の絶縁膜及び第2
絶縁膜を順次形成する半導体装置の製造方法におい
て、前記段差が生じた半導体基板及び当該素子上に、有
機シラン及びオゾンを含むガスを用いた気相成長法を行
い、前記第1の絶縁膜を形成する第1工程と、前記第1
の絶縁膜上に、有機溶剤に溶けたガラス溶液を回転塗布
し、前記第2の絶縁膜を形成する第2工程と、前記第2
の絶縁膜にエッチングを行い、前記第1の絶縁膜の少な
くとも一部を露出する第3工程と、を含み、前記第3の
工程は、少なくとも二種類のガスを含む混合ガスを用
い、該混合ガスの混合比を調整して前記第2の絶縁膜の
残存状態を調整することを特徴とする半導体装置の製造
方法を提供するものである。また、請求項2記載の発明
は、上記請求項1記載の発明である半導体装置の製造方
において、前記第3の工程を、前記第2の絶縁膜が前
記第1の絶縁膜上の凹部に残存する状態で終了させるも
のである。
【0008】そして、請求項3記載の発明は、上記請求
1又は2記載の発明である半導体装置の製造方法にお
いて、前記混合ガスは、少なくとも二種類のフッ素含有
ガスを含んでいる。さらに、請求項記載の発明は、上
記請求項乃至請求項のいずれかに記載の発明である
半導体装置の製造方法において、前記第1の絶縁膜の膜
厚は、前記段差を緩和し、且つ、クラックが発生しない
値とする。
【0009】
【作用】請求項1記載の発明によれば、素子形成により
段差が生じた半導体基板及び当該素子上に、前記第1の
絶縁膜及び第2の絶縁膜を順に形成した後、当該第2の
絶縁膜に異方性エッチングを行い、前記第1の絶縁膜の
少なくとも一部を露出することで、前記層間絶縁膜又は
保護絶縁膜のカバレッジ特性、平坦性及び膜質を向上す
ることができる。
【0010】
【0011】
【0012】即ち、前記第1の絶縁膜は、O3 −TEO
S・CVD膜からなるため、前記段差を十分に埋め込む
ことができると共に、前記段差もある程度緩和すること
ができる。そして、この段差がある程度緩和された第1
の絶縁膜上に、第2の絶縁膜(SOG膜)を形成するた
め、当該第2の絶縁膜のぬれ性を改善すると共に、表面
の平坦性を向上することができる。ここで、前記第1の
絶縁膜上の段差は、第2の絶縁膜により平坦化されるた
め、当該第1の絶縁膜を従来より薄い膜厚で形成するこ
とができる。従って、当該第1の絶縁膜にクラックが入
ることもない。次に、前記第2の絶縁膜に異方性エッチ
ングを行い、前記第1の絶縁膜の少なくとも一部を露出
することで、当該第2の絶縁膜を前記第1の絶縁膜上に
存在している段差の凹部にのみ形成することができる。
従って、当該第2の絶縁膜にクラックが入ることがない
と共に、前記層間絶縁膜又は保護絶縁膜の大部分を膜質
特性が良好な第1の絶縁膜で構成することができる。
【0013】また、前記エッチングの時に、エッチング
ガスの量を調整し、前記第1の絶縁膜よりも当該第2の
絶縁膜の方が、当該エッチング速度が遅い条件で行う
と、平坦化効果がさらに向上する。特に、本発明によれ
ば、混合ガスの混合比を調整するという比較的容易な手
法で、SOG膜の残存状態が調整できる。そして、請求
記載の発明によれば、より確実に、クラックの発生
を防止しながら、高い平坦性を得ることができる。
【0014】
【実施例】次に、本発明に係る実施例について、図面を
参照して説明する。図1ないし図4は、本発明の実施例
に係る半導体装置の製造工程の一部を示す断面図であ
る。図1に示す工程では、公知の方法で、半導体基板1
上に、所望の配線3を形成した後、前記半導体基板1及
び配線3上に、P−SiO2 膜2を形成する。この時、
P−SiO2 膜2の表面には、段差が形成れている。次
いで、P−SiO2膜2が形成された半導体基板1に、
65℃で、TEOS=1.0〜5.0slm、O2 流量
=7.5slmで、O2 濃度=40〜120g/m3
温度=300〜450℃、圧力=760Torr、の条
件で、1〜2分間、CVD法を行い、前記P−SiO2
膜2上に、膜厚が、6000〜10000Å程度のO3
−TEOS・CVD膜(第1の絶縁膜)4を形成する。
ここで、O3 −TEOS・CVD膜4は、前記段差を十
分に埋め込むと共に、前記段差もある程度緩和すること
できる。また、O3 −TEOS・CVD膜4上に残存し
た段差は、後の工程で、SOG膜(第2の絶縁膜)5に
より平坦化されるため、当該O3 −TEOS・CVD膜
4の膜厚を従来より薄くすることができる。従って、O
3 −TEOS・CVD膜4にクラックが入ることもな
い。
【0015】次に、図2に示す工程では、図1に示す工
程で得たO3 −TEOS・CVD膜4上に、有機溶剤に
溶けたガラス溶液を回転塗布し、膜厚が1000〜50
00Å程度のSOG膜(第2の絶縁膜)5を形成する。
ここで、前記O3 −TEOS・CVD膜4の表面の段差
は、ある程度緩和されているため、SOG膜5は、当該
段差に完全に埋め込まれると共に、表面が平坦となる。
【0016】次いで、図3に示す工程では、二種類のフ
ッ素含有ガスとしての2 6 とCHF3 との混合ガス
を用い、図2に示す工程で得たSOG膜5に、エッチン
グを行い、O3 −TEOS・CVD膜4の少なくとも一
部を露出する。ここで、前記異方性エッチングは、O3
−TEOS・CVD膜4とSOG膜5とからなる膜の膜
厚が所望の値となるまで行う。尚、この時、露出したO
3 −TEOS・CVD膜4は、SOG膜5と共に、前記
エッチングが行われる。また、前記エッチングは、C2
6 とCHF3 との混合比を調節することにより、SO
G膜5の残存状態を調節することもできる。また、前記
SOG膜5は、前記O3 −TEOS・CVD膜4上に形
成された段差の凹部にのみ残存するため、SOG膜5の
量を必要最低限にすることができる。
【0017】次に、図4に示す工程では、図3に示す工
程で得たO3 −TEOS・CVD膜4及びSOG膜5上
に、公知の方法で、膜厚が、2000〜5000Å程度
のP−SiO2 膜6を形成する。その後、所望の工程を
行い、半導体装置を完成する。尚、本実施例では、配線
3による段差の緩和について説明したが、これに限ら
ず、他の素子により生じた段差を有する半導体基板1上
に形成する層間絶縁膜又は保護絶縁膜にも応用できるこ
とは勿論である。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、発明によれば、
素子形成により段差が生じた半導体基板及び当該素子上
に、O 3 −TEOS・CVD膜からなる第1の絶縁膜を
形成することで、前記段差を十分に埋め込むことがでる
と共に、前記段差をある程度緩和することができる。そ
して、この第1の絶縁膜上に、SOG膜からなる第2の
絶縁膜を形成することで、当該第1の絶縁膜上の段差を
十分に埋め込むことができると共に、表面を平坦化する
ことができる。このため、前記第1の絶縁膜を従来より
薄い膜厚で形成することができるため、クラックが入る
ことがない。さらに、前記第2の絶縁膜にエッチングを
行い、前記第1の絶縁膜の少なくとも一部を露出するこ
とで、第2の絶縁膜の存在量を最低限に押さえることが
できる。また、エッチング条件を変化させることで、所
望の平坦性を確保することができる。この結果、層間絶
縁膜又は保護絶縁膜のカバレッジ特性、平坦性及び膜質
を向上することができるし、SOG膜の残存状態を比較
的容易に調整できるという効果もある。
【0019】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る半導体装置の製造工程の
一部を示す断面図である。
【図2】本発明の実施例に係る半導体装置の製造工程の
一部を示す断面図である。
【図3】本発明の実施例に係る半導体装置の製造工程の
一部を示す断面図である。
【図4】本発明の実施例に係る半導体装置の製造工程の
一部を示す断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 P−SiO2 膜 3 配線 4 O3 −TEOS・CVD膜 5 SOG膜 6 P−SiO2
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−206282(JP,A) 特開 平4−346461(JP,A) 特開 平4−167429(JP,A) 特開 平4−3932(JP,A) 特開 平2−140926(JP,A) 特開 平1−243553(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/316 H01L 21/312

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 素子形成により段差が生じた半導体基板
    及び当該素子上に、第1の絶縁膜及び第2の絶縁膜を
    次形成する半導体装置の製造方法において、 前記段差が生じた半導体基板及び当該素子上に、有機シ
    ラン及びオゾンを含むガスを用いた気相成長法を行い、
    前記第1の絶縁膜を形成する第1工程と、前記第1の絶
    縁膜上に、有機溶剤に溶けたガラス溶液を回転塗布し、
    前記第2の絶縁膜を形成する第2工程と、前記第2の絶
    縁膜にエッチングを行い、前記第1の絶縁膜の少なくと
    も一部を露出する第3工程と、を含み、 前記第3の工程は、少なくとも二種類のガスを含む混合
    ガスを用い、該混合ガスの混合比を調整して前記第2の
    絶縁膜の残存状態を調整 することを特徴とする半導体装
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記第3の工程を、前記第2の絶縁膜が
    前記第1の絶縁膜上の凹部に残存する状態で終了させる
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 前記混合ガスは、少なくとも二種類のフ
    ッ素含有ガスを含んでいる請求項1又は2記載の半導体
    装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記第1の絶縁膜の膜厚は、前記段差を
    緩和し、且つ、クラックが発生しない値とする請求項1
    乃至請求項3のいずれかに記載の半導体装置の製造方
    法。
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