JP3348324B2 - 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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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱的物性の異なる二種
類の絶縁膜を交互に積層した絶縁積層部を有し、この絶
縁積層部にコンタクトホールを形成した半導体装置の製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置には、通常以下の理由により
複数種の層間絶縁膜が積層されてなる絶縁積層部が形成
され、この絶縁積層部に多数のコンタクトホールが形成
されている。すなわち、絶縁積層部が形成されるのは、
層間絶縁膜が単に絶縁性のみが要求される場合と、基板
上に形成された各構成要素によってその上面側が凹凸に
なっているのを滑らかに覆う、換言すればステップカバ
レージの良好な状態で覆う機能も要求される場合とがあ
り、要求される機能に応じて材質の異なる、したがって
熱的特性の異なるものが適宜に選択され成膜されるから
である。
【0003】ところで、従来このような絶縁積層部を形
成した半導体装置を製造するには、まず、図(a)に
示すようにシリコン基板1上に周知の成膜法によって例
えば配線部の絶縁のためSiO2 からなる第二の絶縁層
2を形成し、続いてこれの上に例えばホウ素リンシリケ
ートガラス(BPSG)からなる第一の絶縁膜3をCV
D法等によって形成する。そして、この第一の絶縁膜3
を850℃程度で加熱してリフロー処理し、この第一の
絶縁膜3の上面を平坦化する。なお、図においては、
基板1上に形成する半導体装置の各種構成要素について
図示することを省略している。
【0004】次いで、種々の半導体装置構成要素を第一
の絶縁膜3の上に形成した後、再度その上にSiO2
らなる第二の絶縁層4を形成し、さらに、この上に再度
ホウ素リンシリケートガラスからなる第一の絶縁膜5を
形成する。このとき、第一の絶縁膜3と第一の絶縁膜5
とは通常同一の組成とされる。次いで、図(b)に示
すように第一の絶縁膜5の上にフォトレジスト6のパタ
ーンニングを行い、さらに図(c)に示すようにエッ
チング処理してコンタクトホール7を形成する。次い
で、再度リフロー処理して前記第一の絶縁膜5を平坦化
し、これによって絶縁積層部Aを形成する。その後、前
記コンタクトホール7内に公知の方法によってアルミニ
ウム配線を形成する。ここで、第一の絶縁膜5のリフロ
ー処理については、通常、前記した第一の絶縁膜3のリ
フロー処理より高い温度で行う。なお、絶縁積層部Aに
ついては、ウエハ上に形成された多数のチップ上にのみ
形成され、チップ間にあるスクライブライン(ストリー
ト)上には形成されない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た半導体装置の製造方法においては以下に述べる不都合
がある。前述したように二種類の絶縁膜によって絶縁積
層部Aを形成し、この絶縁積層部にコンタクトホール7
を形成すると、二種類の絶縁膜の熱的特性の差に起因し
て、該半導体装置を構成するチップの周辺部において、
(a)に示すようにコンタクトホール7の内壁面8
が図(a)中矢印で示すチップの中心方向に傾いてし
まう。なぜなら、絶縁積層部Aはチップ間のスクライブ
ラインには形成されず、したがって各チップ単位で独立
しており、このためリフロー処理がなされると、第一の
絶縁膜3、5はチップ上において連続していることか
ら、溶融化されてその表面張力等によりチップの中心方
向に集まるよう引っ張られる。一方、溶融化しない第二
の絶縁膜2、4はそれ自体が流れることなく、下層、す
なわち第一の絶縁膜3の流れによってのみ第二の絶縁膜
4がチップの中心方向に引っ張られる。このため、前述
したごとくコンタクトホール7には図(a)に示すよ
うな内壁面8が傾くといった現象が生じてしまうのであ
る。ここで、溶融化した第一の絶縁膜2、4はチップの
周辺部においてより中心側に引っ張られることから、図
(a)に示した現象はチップの周辺部においてより発
生し易くなっている。
【0006】そして、このように内壁面8が傾いたまま
の状態で図(b)に示すように該コンタクトホール7
内にアルミニウム配線9を形成すると、該アルミニウム
配線9のカバレージが極端に悪くなり、導通不良等を招
いてしまう。本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、絶縁積層部に形成したコ
ンタクトホールの内壁面の傾きをなくし、これにより配
線不良を防止した半導体装置の製造方法を提供すること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明における請求項1
記載の半導体装置の製造方法では、絶縁積層部を形成し
たチップの周辺部に、その周縁の長さ方向に沿って前記
絶縁積層部に連続的あるいは断続的に溝を形成するエッ
チング工程と、形成した溝内に、前記第一の絶縁膜を形
成する材質より熱的に安定な材質からなる絶縁体を埋設
する工程とを備えてなることを前記課題の解決手段とし
た。
【0008】
【作用】請求項1記載の半導体装置の製造方法によれ
ば、絶縁積層部を形成したチップの周辺部に、その周縁
の長さ方向に沿って前記絶縁積層部に連続的あるいは断
続的に溝を形成し、形成した溝内に、前記第一の絶縁膜
を形成する材質より熱的に安定な材質からなる絶縁体を
埋設するので、この後第一の絶縁膜のリフロー処理を行
っても、よりコンタクトホール内壁面の傾きが発生し易
いチップ周辺部においては、溝内に埋設した絶縁体によ
り、溶融化した第一の絶縁膜がチップ中心側に引っ張ら
れて流れるのが阻まれ、これにより該周辺部におけるコ
ンタクトホール内壁面の傾き現象が防止される。
【0009】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳しく説明す
る。図1(a)〜(f)は本発明の第1実施例を説明する
ための図であり、この第1実施例では、まず、図1
(a)に示すように従来と同様にしてシリコン基板1上
にSiO2 からなる第二の絶縁層2を形成し、続いてこ
れの上にホウ素リンシリケートガラス(BPSG)から
なる第一の絶縁膜3をCVD法等によって形成する。こ
こで、第一の絶縁膜3を形成するホウ素リンシリケート
ガラスは、その成分として、ホウ素を1.8〜2.0重
量%、リンを約7.5重量%含むように調整され形成さ
れる。そして、この第一の絶縁膜3を例えば900℃程
度で加熱して第一のリフロー処理を行い、第一の絶縁膜
3の上面を平坦化する。なお、図1(a)においても、
図4に示した場合と同様に基板1上に形成する半導体装
置の各種構成要素について図示することを省略してい
る。
【0010】次いで、種々の半導体装置構成要素を第一
の絶縁膜3の上に形成した後、再度その上にSiO2
らなる第二の絶縁層4を形成し、さらに、この上に再度
ホウ素リンシリケートガラスからなる第一の絶縁膜5を
形成する。ここで、第一の絶縁膜5を形成するホウ素リ
ンシリケートガラスは、その成分として、ホウ素を約
2.2重量%、リンを約7.5重量%含むように調整さ
れ形成される。すなわち、この第一の絶縁膜5は前記第
一の絶縁膜3に比べそのホウ素量が高く、換言すれば該
第一の絶縁膜3の方がそのホウ素量が低くなるように形
成されており、これによって第一の絶縁膜3は、後述す
る第二のリフロー処理の際、第一の絶縁膜に比べその溶
融に伴う流動性が低くなるように調整されたものとな
る。
【0011】次いで、図1(b)に示すように第一の絶
縁膜5の上にフォトレジスト10のパターンニングを行
い、さらに図1(c)に示すようにエッチング処理して
溝11を形成する。ここで、溝11のバターニングにつ
いては、図2に示すようにチップの周辺部にてその周縁
の最さ方向に沿って連続的あるいは断続的に行う。すな
わち、溝11についてはチップの周辺部を一周するよう
に連続的に形成してもよく、また、複数の溝11…を断
続的に形成するとともに、これらを仮につなげた場合に
チップの周辺部を一周するように配設してもよい。な
お、図2においてて矢印は従来のコンタクトホールの内
壁面の傾斜方向を示している。
【0012】また、前記エッチング処理としては従来公
知の方法が採用される。また、ここで言うチップの周辺
部とは、具体的にはコンタクトホール内壁面の傾きが発
生し易い周辺領域12(図2参照)と発生し難い中心領
域13との境界部を指す。ただし、この境界部について
は、チップの大きさや名絶縁膜2〜5の構成などによっ
て異なるので、予め経験的に求めることによってその位
置が決定される。さらに、溝11の深さについては、各
絶縁膜5〜2を貫通するのはもちろんであるが、図1
(c)中二点鎖線で示すようにシリコン基板1の表層部
にまで達するように形成してもよく、その場合には後述
する絶縁体15の効果が一層大となる。
【0013】次いで、図1(d)に示すように例えばシ
リコン酸化膜14をCVD法等によって堆積し、続いて
全面エッチバック処理を行うことにより、形成した溝1
1内に図1(e)に示すようにSiO2 からなる絶縁体
15を埋設する。なお、この例では絶縁体15としてS
iO2 を選択形成したが、この絶縁体としては、第一の
絶縁膜3、5を形成する材質より熱的に安定な、すなわ
ち後述する第二のリフロー処理の際、溶融化して絶縁体
自体が流動するといったことのない材質であれば他の絶
縁物を選択してもよいのはもちろんである。
【0014】次いで、従来と同様にして第一の絶縁膜5
の上にフォトレジストのパターンニングを行い、さらに
エッチング処理してコンタクトホールを形成する。そし
て、再度、すなわち第二のリフロー処理を行って前記第
一の絶縁膜5を平坦化し、これによって絶縁積層部を形
成する。ここで、第二のリフロー処理については、前記
第一のリフロー処理の温度以下、具体的には850℃程
度で行う。
【0015】このような第二のリフロー処理を行うと、
第一の絶縁膜5は溶融化し一部流動して平坦化されるも
のの、先に形成した溝11内の絶縁体15は第二のリフ
ロー処理で溶融化することなく、したがってこれが第一
の絶縁膜3、5の流動化を妨げるように機能しているた
め、特にチップ周辺部におけるコンタクトホールではそ
の内壁面が傾くといった現象の発生が防止されている。
しかも、第一の絶縁膜3はすでに第一のリフロー処理を
受け、これにより第二のリフロー処理温度以上の温度に
晒されているので、該第二のリフロー処理ではその溶融
化の度合いが少なくなっており、一層前記現象の発生が
防止されている。さらに、第一の絶縁膜3は前述したよ
うに第一の絶縁膜5に比ベホウ素量が低く、したがって
その溶融に伴う流動性が低くなるように調整されている
ので、該第一の絶縁膜3は第二のリフロー処理の影響を
ほとんど受けないようになっており、これによっても前
記現象の発生が防止されている。その後、図1(f)に
示すように前記コンタクトホール16内に公知の方法に
よってアルミニウム配線17を形成する。
【0016】このような半導体装置の製造方法にあって
は、溝11内に絶縁体15を埋設したことにより、リフ
ロー処理によって第一の絶縁膜3、5が溶融化しこれに
伴って流動するのを阻むことができ、したがって特にチ
ップ周辺部におけるコンタクトホール16の内壁面が傾
くといった現象の発生を防止することができ、これによ
りコンタクトホールト6にアルミニウム配線17を支障
なく正常に形成することができる。また、第二のリフロ
ー処理温度を第一のリフロー処理温度以下にしたので、
該第二のリフロー処理の際には第一の絶縁膜3はその溶
融化の度合いが少なくなっており、したがってコンタク
トホール16内壁面の傾きを一層防止することができ
る。さらに、第一の絶縁膜3のホウ素量を第一の絶縁膜
5に比べ低くし、これにより加熱溶融に伴う流動性が第
一の絶縁膜5に比べ第一の絶縁膜3の方が低くなるよう
に調整したので、該第一の絶縁膜3は第二のリフロー処
理の影響をほとんど受けず、したがってこれによっても
コンタクトホール16内壁面の傾きを一層防止すること
ができる。
【0017】第1実施例においては、第二のリフロー処
理温度を第一のリフロー処理温度以下にし、または第一
の絶縁膜3のホウ素量を第一の絶縁膜5に比べ低くせず
に従来と同様にしてもよく、その場合にも、溝11内に
絶縁体15を埋設していることにより、コンタクトホー
ル内壁面が傾くといった現象を十分に防止することがで
きる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明における請
求項1記載の半導体装置の製造方法は、絶縁積層部を形
成したチップの周辺部に、その周縁の長さ方向に沿って
前記絶縁積層部に連続的あるいは断続的に溝を形成し、
形成した溝内に、前記第一の絶縁膜を形成する材質より
熱的に安定な材質からなる絶縁体を埋設するようにした
方法であるから、この後第一の絶縁膜のリフロー処理を
行っても、溝内に埋設した絶縁体によって溶融化した第
一の絶縁膜がチップ中心側に引っ張られて流れるのを阻
むことができ、これによりコンタクトホール内壁面が傾
く現象を防止し、コンタクトホール内に配線を支障なく
正常に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(f)は、本発明の半導体装置の製造
方法の第1実施例を製造工捏順に説明するための製造工
程図である。
【図2】チップ上に形成される溝の位置を説明するため
の拡大平面図である。
【図3】(a)〜(c)は、従来の半導体装置の製造方法
の一例を製造工程順に説明するための製造工程図であ
る。
【図4】(a)、(b)は、図に示した工程に続く製
造工程図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 第二の絶縁膜 3 第一の絶縁膜 4 第二の絶縁膜 5 第一の絶縁膜 15 絶縁体 16 コンタクトホール A 絶縁積層部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−236317(JP,A) 特開 昭64−23639(JP,A) 特開 昭63−202046(JP,A) 特開 平4−102355(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3205 H01L 21/321 H01L 21/3213 H01L 21/768

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に第一の絶縁膜とこの第一の絶縁
    膜を形成する材質に比べ熱的に安定な材質からなる第二
    の絶縁膜とが積層されてなる絶縁積層部が形成され、こ
    の絶縁積層部にコンタクトホールが形成される半導体装
    置の製造方法において、 前記絶縁積層部を形成したチップの周辺部に、その周縁
    の長さ方向に沿って前記絶縁積層部に連続的あるいは断
    続的に溝を形成するエッチング工程と、前記溝内に、前
    記第一の絶縁膜を形成する材質より熱的に安定な材質か
    らなる絶縁体を埋設する工程とを備えたことを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記第一の絶縁膜がホウ素リンシリケー
    トガラスであり、かつ該第一の絶縁膜が前記第二の絶縁
    膜を挟んだ状態で少なくとも2層形成されて前記絶縁積
    層部が形成されてなり、 前記絶縁積層部をチップ上に形成する工程が、前記第一
    の絶縁膜のうち基板側の第一の絶縁膜を形成した後これ
    をリフロー処理する第一リフロー処理工捏と、リフロー
    処理後の第一の絶縁膜の上に形成した別の第一の絶縁膜
    を形成した後これをリフロー処理する第二リフロー処理
    工程とを備え、該第二のリフロー処理工程におけるリフ
    ロー処理温度が、前記第一のリフロー処理工程における
    リフロー処理温度以下であることを特徴とする請求項
    記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記第一の絶縁膜がホウ素リンシリケー
    トガラスであり、かつ該第一の絶縁膜が前記第二の絶縁
    膜を挟んだ状態で少なくとも2層形成されて前記絶縁積
    層部が形成されてなり、 前記第一の絶縁膜のうち基板側の第一の絶縁膜中のホウ
    素の含有率を、該第一の絶縁膜の上に形成する別の第一
    の絶縁膜中のホウ素の含有率よりも低く形成することを
    特徴とする請求項記載の半導体装置の製造方法。
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