JP3355835B2 - 絶縁膜の形成方法 - Google Patents
絶縁膜の形成方法Info
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- JP3355835B2 JP3355835B2 JP31768494A JP31768494A JP3355835B2 JP 3355835 B2 JP3355835 B2 JP 3355835B2 JP 31768494 A JP31768494 A JP 31768494A JP 31768494 A JP31768494 A JP 31768494A JP 3355835 B2 JP3355835 B2 JP 3355835B2
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Description
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、絶縁膜の形成方法
に関する。本発明は、各種電子材料(半導体装置等)に
用いるSOG利用絶縁膜形成技術について適用でき、特
に、半導体装置の平坦化絶縁膜形成技術に好適に利用で
きる。
に関する。本発明は、各種電子材料(半導体装置等)に
用いるSOG利用絶縁膜形成技術について適用でき、特
に、半導体装置の平坦化絶縁膜形成技術に好適に利用で
きる。
【0002】
【従来の技術及びその問題点】例えば半導体装置の分野
において、下地を有する段差上に層間絶縁膜を形成する
際、その層間絶縁膜の平坦化においては、SOG塗布及
びエッチバックの手法を用いているが、これはその平坦
化特性の特徴として、線間距離の大きいとき(即ち凸部
間の凹部が広いとき)は層間絶縁膜がへこみ、線間距離
が小さいとき(即ち凸部間の凹部が狭いとき)は良好な
平坦化形状が得られる。即ち、Al等の線間距離が小さ
い場合は線間の層間膜の形状が平坦となるのに対して、
線間距離の大きい時は線間の層間膜がへこんでしまい、
このため、下地形状によっては良好な平坦化が達成でき
なかった。
において、下地を有する段差上に層間絶縁膜を形成する
際、その層間絶縁膜の平坦化においては、SOG塗布及
びエッチバックの手法を用いているが、これはその平坦
化特性の特徴として、線間距離の大きいとき(即ち凸部
間の凹部が広いとき)は層間絶縁膜がへこみ、線間距離
が小さいとき(即ち凸部間の凹部が狭いとき)は良好な
平坦化形状が得られる。即ち、Al等の線間距離が小さ
い場合は線間の層間膜の形状が平坦となるのに対して、
線間距離の大きい時は線間の層間膜がへこんでしまい、
このため、下地形状によっては良好な平坦化が達成でき
なかった。
【0003】上記の問題点を克服するため、従来のSO
Gエッチバックシステムは、線間距離の大きい所にはそ
の線間にダミーの凸部(ダミーSiO2 やダミーAl
等)を形成する手法をとって、線間距離を小さい状態に
維持していた。しかしこの手法では、このダミー形成の
ための工程が必要となり、工程増及びこれによる歩留低
下によるコスト上昇が問題となっていた。
Gエッチバックシステムは、線間距離の大きい所にはそ
の線間にダミーの凸部(ダミーSiO2 やダミーAl
等)を形成する手法をとって、線間距離を小さい状態に
維持していた。しかしこの手法では、このダミー形成の
ための工程が必要となり、工程増及びこれによる歩留低
下によるコスト上昇が問題となっていた。
【0004】また、このダミーは、配線等の凸部間の広
い凹部において、全体的なグローバル(Gloval)
平坦化が可能となるような最小間隔に配置されなければ
ならない。よってこのため、線間距離を選べないという
問題があった。例えば、Al配線の間隔は、ダミーの発
生しない最大スペースよりもこのAl配線間の間隔を広
げようとすると、ダミー発生時の最小Al間隔であるダ
ミーサイズ(最小)+Al間隔最小ルール×2まで飛ん
でしまい、その間は選択できないことになる。更にマス
ク作成時にこのダミー形成用パターンの発生の手間が掛
かる。またこのほか、ダミーが発生する寸前の距離では
SOG塗布形状の平坦度が多少悪化する(塗布面ディッ
プ)などプロセス的に制約が大きかった。
い凹部において、全体的なグローバル(Gloval)
平坦化が可能となるような最小間隔に配置されなければ
ならない。よってこのため、線間距離を選べないという
問題があった。例えば、Al配線の間隔は、ダミーの発
生しない最大スペースよりもこのAl配線間の間隔を広
げようとすると、ダミー発生時の最小Al間隔であるダ
ミーサイズ(最小)+Al間隔最小ルール×2まで飛ん
でしまい、その間は選択できないことになる。更にマス
ク作成時にこのダミー形成用パターンの発生の手間が掛
かる。またこのほか、ダミーが発生する寸前の距離では
SOG塗布形状の平坦度が多少悪化する(塗布面ディッ
プ)などプロセス的に制約が大きかった。
【0005】従来の技術について、更に詳しく説明する
と、次のとおりである。従来の技術にあっては、図15
ないし図17にその製造システムのプロセスのプロセス
フローを示すように、次の工程を用いていた。
と、次のとおりである。従来の技術にあっては、図15
ないし図17にその製造システムのプロセスのプロセス
フローを示すように、次の工程を用いていた。
【0006】層間絶縁膜1上に配線形成用のAlをス
パッター法等で形成した後パターニングして配線2を形
成する。次にCVD法により絶縁膜3であるSiO2 を
堆積する。このときSiO2 絶縁膜3は、凸部をなす配
線2により形成された下地段差を反映して、凹凸をもつ
段差形状をなす(図15)。
パッター法等で形成した後パターニングして配線2を形
成する。次にCVD法により絶縁膜3であるSiO2 を
堆積する。このときSiO2 絶縁膜3は、凸部をなす配
線2により形成された下地段差を反映して、凹凸をもつ
段差形状をなす(図15)。
【0007】SOG4をコーティング法により塗布す
る(図16)。
る(図16)。
【0008】SOG4と絶縁膜3であるSiO2 のエ
ッチングレートを同じにして、配線2(Al)上のSi
O2 の途中までエッチバックする(図17)。
ッチングレートを同じにして、配線2(Al)上のSi
O2 の途中までエッチバックする(図17)。
【0009】上記したSOGを使った従来法では、配線
であるAlの間隔が広くなると(例えば10μmを超え
る広いスペースS1 になると)、SOGの特性により図
17に符号41で示すように層間膜がへこんでしまい、
完全な平坦化ができなかったという問題がある(図15
に狭いスペース、例えば1μm未満のスペースをS2で
示し、上記広いスペースをS1 で示す)。
であるAlの間隔が広くなると(例えば10μmを超え
る広いスペースS1 になると)、SOGの特性により図
17に符号41で示すように層間膜がへこんでしまい、
完全な平坦化ができなかったという問題がある(図15
に狭いスペース、例えば1μm未満のスペースをS2で
示し、上記広いスペースをS1 で示す)。
【0010】このため、図18ないし図20に示す従来
法は、次の工程をとることにより、上記へこみの発生の
問題を解決している。
法は、次の工程をとることにより、上記へこみの発生の
問題を解決している。
【0011】層間絶縁膜1上に配線形成材料であるA
lをスパッター法等で形成した後パターニングして配線
2を形成する。次にCVD法により絶縁膜3であるSi
O2 を堆積する。この後ダミーパターン形成部にレジス
ト5をパターニングして形成する(図18)。
lをスパッター法等で形成した後パターニングして配線
2を形成する。次にCVD法により絶縁膜3であるSi
O2 を堆積する。この後ダミーパターン形成部にレジス
ト5をパターニングして形成する(図18)。
【0012】RIEにて絶縁膜3であるSiO2 をパ
ターニングしてSiO2 ダミー6を形成してから、再度
SiO2 をCVDして、絶縁膜7を形成する。この後S
OG4をコーティング法により塗布する(図19)。
ターニングしてSiO2 ダミー6を形成してから、再度
SiO2 をCVDして、絶縁膜7を形成する。この後S
OG4をコーティング法により塗布する(図19)。
【0013】SOG4と絶縁膜7であるSiO2 のエ
ッチングレートを同じにして、配線2であるAl上のS
iO2 の途中までエッチバックする(図20)。
ッチングレートを同じにして、配線2であるAl上のS
iO2 の途中までエッチバックする(図20)。
【0014】この方法は、SiO2 ダミー6を配線2で
あるAl間隔の広いところに置いて、上記した図15な
いし図17に示したプロセスの問題だった層間膜のへこ
みが発生しないようにしている。なお、このSiO2 ダ
ミーはAlダミーに置き換えても同様な効果が得られ、
図21ないし図23には、Alダミー21を形成した場
合の例を示した。
あるAl間隔の広いところに置いて、上記した図15な
いし図17に示したプロセスの問題だった層間膜のへこ
みが発生しないようにしている。なお、このSiO2 ダ
ミーはAlダミーに置き換えても同様な効果が得られ、
図21ないし図23には、Alダミー21を形成した場
合の例を示した。
【0015】上記図18ないし図20に示すSiO2 ダ
ミー6を用いる方法では、SiO2ダミー6を形成する
工程が増加し、プロセスのコストアップが問題となって
いる。Alダミー方式(図21ないし図23)では、S
iO2 ダミーの発生工程が不要となるため、工程増を避
けられるが、マスクにAlダミーを発生させる必要があ
り、マスク作成作業の手間が増える点が問題となってい
た。
ミー6を用いる方法では、SiO2ダミー6を形成する
工程が増加し、プロセスのコストアップが問題となって
いる。Alダミー方式(図21ないし図23)では、S
iO2 ダミーの発生工程が不要となるため、工程増を避
けられるが、マスクにAlダミーを発生させる必要があ
り、マスク作成作業の手間が増える点が問題となってい
た。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解決して、特にダミーパターンの形成を要
さずに良好な平坦化膜を形成することができる絶縁膜の
形成方法を提供することを目的とする。
術の問題点を解決して、特にダミーパターンの形成を要
さずに良好な平坦化膜を形成することができる絶縁膜の
形成方法を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、段差
を有する下地上にSOGを塗布して処理することにより
平坦化絶縁膜を形成する絶縁膜の形成方法であって、該
SOG中には、SOGよりもエッチング速度が高い固形
物質が混入されており、該SOGを下地上に塗布し、更
に固形物質の方がSOGよりもエッチング速度が高い条
件でエッチバックを行うことを特徴とする絶縁膜の形成
方法であって、これにより上記目的を達成するものであ
る。
を有する下地上にSOGを塗布して処理することにより
平坦化絶縁膜を形成する絶縁膜の形成方法であって、該
SOG中には、SOGよりもエッチング速度が高い固形
物質が混入されており、該SOGを下地上に塗布し、更
に固形物質の方がSOGよりもエッチング速度が高い条
件でエッチバックを行うことを特徴とする絶縁膜の形成
方法であって、これにより上記目的を達成するものであ
る。
【0018】請求項2の発明は、段差を有する下地上に
SOGを塗布して処理することにより平坦化絶縁膜を形
成する絶縁膜の形成方法であって、SOG塗布前に、S
OGよりもエッチング速度が高い固形物質を配置し、そ
の後SOGを塗布し、更に固形物質の方がSOGよりも
エッチング速度が高い条件でエッチバックを行うことを
特徴とする絶縁膜の形成方法であって、これにより上記
目的を達成するものである。
SOGを塗布して処理することにより平坦化絶縁膜を形
成する絶縁膜の形成方法であって、SOG塗布前に、S
OGよりもエッチング速度が高い固形物質を配置し、そ
の後SOGを塗布し、更に固形物質の方がSOGよりも
エッチング速度が高い条件でエッチバックを行うことを
特徴とする絶縁膜の形成方法であって、これにより上記
目的を達成するものである。
【0019】請求項3の発明は、前記固形物質が、Si
O 2 系物質(例えばリンをドープしたSiO 2 系物質
等)またはSiN系物質(例えばP−SiN系物質)で
あることを特徴とする請求項1または2に記載の絶縁膜
の形成方法であって、これにより上記目的を達成するも
のである。
O 2 系物質(例えばリンをドープしたSiO 2 系物質
等)またはSiN系物質(例えばP−SiN系物質)で
あることを特徴とする請求項1または2に記載の絶縁膜
の形成方法であって、これにより上記目的を達成するも
のである。
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】本発明において、SOGとは、塗布可能で
あり、かつ塗布後に焼成等の処理を行うことで絶縁材
(SiO2 等)を得ることのできるものを言う。いわゆ
る有機SOG、無機SOGを任意に用いることができ
る。通常、溶剤に溶かすことによって塗布可能にされて
いる。一般に、シリコンを含み(例えばシラノール基の
形で含む)、有機溶剤等の溶剤に溶かして塗布できるも
のが好ましく用いられる。具体的には、シラノールSi
(OH)4 をエチルアルコールC2 H5 OHに溶解して
成るもの、オルガノシラノールRn Si(OH)
4-n (nは1〜3)をブチルセルソルブHOCH2 CH
2 CH2 OC4 H9 に溶解して成るもの等を挙げること
ができる。
あり、かつ塗布後に焼成等の処理を行うことで絶縁材
(SiO2 等)を得ることのできるものを言う。いわゆ
る有機SOG、無機SOGを任意に用いることができ
る。通常、溶剤に溶かすことによって塗布可能にされて
いる。一般に、シリコンを含み(例えばシラノール基の
形で含む)、有機溶剤等の溶剤に溶かして塗布できるも
のが好ましく用いられる。具体的には、シラノールSi
(OH)4 をエチルアルコールC2 H5 OHに溶解して
成るもの、オルガノシラノールRn Si(OH)
4-n (nは1〜3)をブチルセルソルブHOCH2 CH
2 CH2 OC4 H9 に溶解して成るもの等を挙げること
ができる。
【0024】また本発明において、固形物質をSOG中
に混入させるのは、固形物質をサスペンド(懸濁)させ
たり、コンパウンドさせ、あるいは分散させてSOG中
に含有させる態様で実施できる。
に混入させるのは、固形物質をサスペンド(懸濁)させ
たり、コンパウンドさせ、あるいは分散させてSOG中
に含有させる態様で実施できる。
【0025】
【作用】本発明によれば、層間平坦化等に使用する絶縁
膜形成用SOG中に処理後のSOGよりもRIE等のエ
ッチングにおけるエッチング速度が高い物質(例えばP
−SiNやリンドープのSiO2 等)を混入するので、
このSOGを使い平坦化を行うことで、線間距離の広い
時は固形物質が線間を埋めて平坦化ができ、狭い時はS
OGのみで平坦化される。この時層間絶縁膜上に残った
固形物質は、除去工程である例えばエッチバック中にい
ちはやくエッチング除去され、平坦化に影響しない。こ
のため、従来と同様のSOG平坦化プロセスを用いて、
かつダミーを形成する必要なく、しかも線間距離の如何
に関わらず常に良好な平坦化形状が得られる。
膜形成用SOG中に処理後のSOGよりもRIE等のエ
ッチングにおけるエッチング速度が高い物質(例えばP
−SiNやリンドープのSiO2 等)を混入するので、
このSOGを使い平坦化を行うことで、線間距離の広い
時は固形物質が線間を埋めて平坦化ができ、狭い時はS
OGのみで平坦化される。この時層間絶縁膜上に残った
固形物質は、除去工程である例えばエッチバック中にい
ちはやくエッチング除去され、平坦化に影響しない。こ
のため、従来と同様のSOG平坦化プロセスを用いて、
かつダミーを形成する必要なく、しかも線間距離の如何
に関わらず常に良好な平坦化形状が得られる。
【0026】
【実施例】以下本発明の実施例について、詳述する。但
し、当然のことではあるが、本発明は以下の実施例によ
り限定を受けるものではない。
し、当然のことではあるが、本発明は以下の実施例によ
り限定を受けるものではない。
【0027】実施例1 この実施例は、本発明を、微細化、集積化した半導体装
置であって、かつ下地の平坦化が必要な半導体装置の製
造のプロセスにおける平坦化絶縁膜の製造の場合に具体
化したものである。
置であって、かつ下地の平坦化が必要な半導体装置の製
造のプロセスにおける平坦化絶縁膜の製造の場合に具体
化したものである。
【0028】本実施例において用いるSOGは、塗布し
て処理することにより絶縁膜を形成する絶縁膜形成用S
OGであって、該SOG中には、SOGよりもエッチン
グ速度が高い固形物質を混入させたものである。
て処理することにより絶縁膜を形成する絶縁膜形成用S
OGであって、該SOG中には、SOGよりもエッチン
グ速度が高い固形物質を混入させたものである。
【0029】本実施例では、SOGに混入させる固形物
質として、リン等の不純物をドープしたSiO2 系材料
を破砕したもの、またはSiO2 系膜を形成時にポーラ
ス(多孔質)に仕上げてこれを破砕して作ったもの、S
iNx系の材料を破砕したものを用いた。
質として、リン等の不純物をドープしたSiO2 系材料
を破砕したもの、またはSiO2 系膜を形成時にポーラ
ス(多孔質)に仕上げてこれを破砕して作ったもの、S
iNx系の材料を破砕したものを用いた。
【0030】本実施例では、絶縁膜をSOGにより形成
し、該SOG中には、SOGよりもエッチング速度が高
い固形物質を混入させ、該SOGを塗布後処理すること
によりこの絶縁膜を形成した。
し、該SOG中には、SOGよりもエッチング速度が高
い固形物質を混入させ、該SOGを塗布後処理すること
によりこの絶縁膜を形成した。
【0031】本実施例では、図1に示すように段差を有
する下地上にSOG4を塗布して処理することにより平
坦化絶縁膜を形成する際、該SOG中には、処理後のS
OGよりもエッチング速度が高い固形物質を混入し、該
SOGを下地上に塗布(図2、図3)後処理し、更にエ
ッチバックを行って、図1の構造を得る。
する下地上にSOG4を塗布して処理することにより平
坦化絶縁膜を形成する際、該SOG中には、処理後のS
OGよりもエッチング速度が高い固形物質を混入し、該
SOGを下地上に塗布(図2、図3)後処理し、更にエ
ッチバックを行って、図1の構造を得る。
【0032】更に詳しく本実施例のシステム全体とプロ
セスフローを述べると、次のとおりである。
セスフローを述べると、次のとおりである。
【0033】本実施例においては、SOGの中にSOG
やSiO2 に比べ、RIE等のエッチングレートが非常
に高い物質(上記した不純物ドープSiO2 、ポーラス
SiO2 、SiN、poly Siなど。各々につい
て、RIEのエッチング条件を適正に定める。)の破砕
粒子をサスペンドさせたSOGを用いる。これを従来工
程のSOG塗布工程に用いる。
やSiO2 に比べ、RIE等のエッチングレートが非常
に高い物質(上記した不純物ドープSiO2 、ポーラス
SiO2 、SiN、poly Siなど。各々につい
て、RIEのエッチング条件を適正に定める。)の破砕
粒子をサスペンドさせたSOGを用いる。これを従来工
程のSOG塗布工程に用いる。
【0034】この時、本実施例においては、固形分の粒
子サイズをA1段差より小さくした。
子サイズをA1段差より小さくした。
【0035】以下に本実施例の平坦化プロセスフロー例
を述べる。本実施例では以下の〜の工程を行った。 層間絶縁膜1上に配線形成材料であるAlをスパッタ
ー法等で形成した後、パターニングして、配線2を形成
する。次にCVD法によりSiO2 を堆積して絶縁膜3
を形成する(図2)。 この後本発明に係るSOGを塗布する。SOG成分は
符号4で示し、固形部は符号31で示す。この時、固形
分31はAl間とAl上に付着するが、Al間の固形分
は従来のSiO2 ダミーのように働き、SOGへこみを
防止する。
を述べる。本実施例では以下の〜の工程を行った。 層間絶縁膜1上に配線形成材料であるAlをスパッタ
ー法等で形成した後、パターニングして、配線2を形成
する。次にCVD法によりSiO2 を堆積して絶縁膜3
を形成する(図2)。 この後本発明に係るSOGを塗布する。SOG成分は
符号4で示し、固形部は符号31で示す。この時、固形
分31はAl間とAl上に付着するが、Al間の固形分
は従来のSiO2 ダミーのように働き、SOGへこみを
防止する。
【0036】また、Al上の固形31分は、SOGがそ
の上を薄くしか覆わないのでここには着きにくいこと
と、符号31′で示すように付着したりしてもこの固形
分のRIEのエッチングレートが非常に高いことのため
に、これはエッチバック時に消滅して、層間平坦化には
影響を与えない。
の上を薄くしか覆わないのでここには着きにくいこと
と、符号31′で示すように付着したりしてもこの固形
分のRIEのエッチングレートが非常に高いことのため
に、これはエッチバック時に消滅して、層間平坦化には
影響を与えない。
【0037】即ち、SOG塗布後エッチバックを行って
平坦化するが、エッチバック時のエッチングの進行する
様子は、図3に示すとおりである。符号4aはSOGコ
ート後を示し、符号4b,4cはエッチング途中を示
し、符号4dはエッチング終了時点の状態を示す。この
ようにエッチングが順次進行して、平坦化がなされる。
平坦化するが、エッチバック時のエッチングの進行する
様子は、図3に示すとおりである。符号4aはSOGコ
ート後を示し、符号4b,4cはエッチング途中を示
し、符号4dはエッチング終了時点の状態を示す。この
ようにエッチングが順次進行して、平坦化がなされる。
【0038】次に、SOGとSiO2 のエッチングレ
ートを同じにして、配線2であるAl上のSiO2 の途
中までエッチバックする。即ち、図3の符号4dの所ま
でエッチバックして、図1の構造を得る。ここでSOG
4中には固形分が残るが(符号31参照)、SOGが焼
成処理されてデンシファイされるとともにこの固形分も
SiO2 層間膜として一体化する。
ートを同じにして、配線2であるAl上のSiO2 の途
中までエッチバックする。即ち、図3の符号4dの所ま
でエッチバックして、図1の構造を得る。ここでSOG
4中には固形分が残るが(符号31参照)、SOGが焼
成処理されてデンシファイされるとともにこの固形分も
SiO2 層間膜として一体化する。
【0039】本実施例によれば、SOG中にRIE等の
エッチバックにおけるエッチング速度が高いSiO2 等
の固形物質を分散させておいたので、下記のような具体
的な効果が得られた。
エッチバックにおけるエッチング速度が高いSiO2 等
の固形物質を分散させておいたので、下記のような具体
的な効果が得られた。
【0040】SOG中に分散させた固形物質が、自動
的に広い配線間(Al線間)に入ることで、ダミーパタ
ーンとなって働くため、SOG塗布/エッチバックだけ
で層間平坦化が行え、工程短縮、コスト低減が可能とな
る。 ダミーパターンを必要としなくなるため、配線間隔の
設定に自由度が大きくなる。即ち、例えば本実施例のよ
うにして、粒子サイズを小さくしていくと、従来はダミ
ーパターンを必要としていたAl線間距離間隔を小さく
でき、Al配線間隔の自由度が上がり、配線設計の自由
度が上がる。 マスクにダミーパターンを作り込む必要がなくなりマ
スク作製コスト、作製期間、マスク欠陥の発生率の低減
に大きな効果をもつ。
的に広い配線間(Al線間)に入ることで、ダミーパタ
ーンとなって働くため、SOG塗布/エッチバックだけ
で層間平坦化が行え、工程短縮、コスト低減が可能とな
る。 ダミーパターンを必要としなくなるため、配線間隔の
設定に自由度が大きくなる。即ち、例えば本実施例のよ
うにして、粒子サイズを小さくしていくと、従来はダミ
ーパターンを必要としていたAl線間距離間隔を小さく
でき、Al配線間隔の自由度が上がり、配線設計の自由
度が上がる。 マスクにダミーパターンを作り込む必要がなくなりマ
スク作製コスト、作製期間、マスク欠陥の発生率の低減
に大きな効果をもつ。
【0041】実施例2 本実施例においても、SOGの中にSOGやSiO2 に
比べ、RIE等のエッチングレートが非常に高い物質
(上記した不純物ドープSiO2 、ポーラスSiO2 、
SiN、poly Siなど。各々について、RIEの
エッチング条件を適正に定める。)の破砕粒子をサスペ
ンドさせたSOGを用いる。これを従来と同様の工程の
SOG塗布平坦化工程に用いる。但し、実施例1におい
ては、固形分の粒子サイズを配線A1段差より小さくし
たが、本実施例では、固形分の粒子サイズが段差よりも
大きいものを用いた。
比べ、RIE等のエッチングレートが非常に高い物質
(上記した不純物ドープSiO2 、ポーラスSiO2 、
SiN、poly Siなど。各々について、RIEの
エッチング条件を適正に定める。)の破砕粒子をサスペ
ンドさせたSOGを用いる。これを従来と同様の工程の
SOG塗布平坦化工程に用いる。但し、実施例1におい
ては、固形分の粒子サイズを配線A1段差より小さくし
たが、本実施例では、固形分の粒子サイズが段差よりも
大きいものを用いた。
【0042】以下に本実施例の平坦化プロセスフロー例
を述べる。本実施例では以下の〜の工程を行った。 実施例1と同様、層間絶縁膜1上に配線形成材料であ
るAlをスパッター法等で形成した後、パターニングし
て、配線2を形成する。次にCVD法によりSiO2 を
堆積して絶縁膜3を形成し、図5の構造とする。 この後本発明に係るSOGを塗布する。SOG成分は
符号4で示し、固形部は符号31で示す。この時、固形
分31はAl間とAl上に付着する。本実施例では、固
形分31は段差凹部から突出する形となるが、Al間の
この凹部における固形分は従来のSiO2 ダミーのよう
に働き、SOGへこみを防止する。
を述べる。本実施例では以下の〜の工程を行った。 実施例1と同様、層間絶縁膜1上に配線形成材料であ
るAlをスパッター法等で形成した後、パターニングし
て、配線2を形成する。次にCVD法によりSiO2 を
堆積して絶縁膜3を形成し、図5の構造とする。 この後本発明に係るSOGを塗布する。SOG成分は
符号4で示し、固形部は符号31で示す。この時、固形
分31はAl間とAl上に付着する。本実施例では、固
形分31は段差凹部から突出する形となるが、Al間の
この凹部における固形分は従来のSiO2 ダミーのよう
に働き、SOGへこみを防止する。
【0043】実施例1と同様Al上の固形31分は、S
OGがその上を薄くしか覆わないのでここには着きにく
いことと、符号31′で示すように付着したりしてもこ
の固形分のRIEのエッチングレートが非常に高いこと
のために、これはエッチバック時に消滅して、層間平坦
化には影響を与えない。
OGがその上を薄くしか覆わないのでここには着きにく
いことと、符号31′で示すように付着したりしてもこ
の固形分のRIEのエッチングレートが非常に高いこと
のために、これはエッチバック時に消滅して、層間平坦
化には影響を与えない。
【0044】本実施例におけるSOG塗布後、エッチバ
ックを行って平坦化する場合のエッチバック時のエッチ
ングの進行する様子は、図6に示すとおりである。符号
4aはSOGコート後を示し、符号4b,4cはエッチ
ング途中を示し、符号4dはエッチング終了時点の状態
を示す。このようにエッチングが順次進行して、平坦化
がなされる。
ックを行って平坦化する場合のエッチバック時のエッチ
ングの進行する様子は、図6に示すとおりである。符号
4aはSOGコート後を示し、符号4b,4cはエッチ
ング途中を示し、符号4dはエッチング終了時点の状態
を示す。このようにエッチングが順次進行して、平坦化
がなされる。
【0045】本実施例では、更に、その上に通常のS
OG40(固形分を特に含まないSOG)を塗布して、
平坦化する。即ち、本実施例のように固形分31の粒子
サイズをAl段差より大きくした場合、Alスペース部
の固形分がエッチングされて図6のライン4dで示すよ
うに必ずしも平坦化されないが、図7のように、再度通
常のSOGコートで平坦化できる。本実施例はこのよう
に固形分のサイズが小さく加工できない場合(例えばA
l配線が薄い構造の場合)は、このような方法で対応す
ることができることを示す。
OG40(固形分を特に含まないSOG)を塗布して、
平坦化する。即ち、本実施例のように固形分31の粒子
サイズをAl段差より大きくした場合、Alスペース部
の固形分がエッチングされて図6のライン4dで示すよ
うに必ずしも平坦化されないが、図7のように、再度通
常のSOGコートで平坦化できる。本実施例はこのよう
に固形分のサイズが小さく加工できない場合(例えばA
l配線が薄い構造の場合)は、このような方法で対応す
ることができることを示す。
【0046】なお、アニールを加えて固形分のデンシフ
ァイを図り、SOGとエッチングレートを揃える方法も
ある。
ァイを図り、SOGとエッチングレートを揃える方法も
ある。
【0047】最後に、SOGとSiO2 のエッチングレ
ートを同じにして、配線2であるAl上のSiO2 の途
中までエッチバックする。即ち図4の符号4eの所まで
エッチバックし、図4の構造を得る。ここでSOG4中
には固形分が残るが、SOGが焼成処理されてデンシフ
ァイされるとともにSiO2 層間膜として一体化する。
ートを同じにして、配線2であるAl上のSiO2 の途
中までエッチバックする。即ち図4の符号4eの所まで
エッチバックし、図4の構造を得る。ここでSOG4中
には固形分が残るが、SOGが焼成処理されてデンシフ
ァイされるとともにSiO2 層間膜として一体化する。
【0048】また、粒子サイズが混じっている場合も、
上記と同様の対応を行えばよい。
上記と同様の対応を行えばよい。
【0049】実施例3 本実施例は、SOG塗布前にSOGよりエッチング速度
が高い固形物質31を配置し、その後、SOG4を塗布
し更にエッチバックを行って、図8の平坦化構造を得る
構成としたものである。
が高い固形物質31を配置し、その後、SOG4を塗布
し更にエッチバックを行って、図8の平坦化構造を得る
構成としたものである。
【0050】特に本実施例では、固形物質として、Si
O2 系物質またはSiN系物質を用いた。
O2 系物質またはSiN系物質を用いた。
【0051】本実施例では、SOG塗布前に、SOGや
SiO2 に比べRIE等にエッチングレートが非常に高
い固形物質をウェーハ上に散布しておき、この後従来と
同様のSOG平坦化プロセスを行うだけで、層間平坦化
ができる。
SiO2 に比べRIE等にエッチングレートが非常に高
い固形物質をウェーハ上に散布しておき、この後従来と
同様のSOG平坦化プロセスを行うだけで、層間平坦化
ができる。
【0052】ここでは、破砕粒子を下地絶縁膜上に付着
させておき、その後従来工程のSOGコート工程を行
う。
させておき、その後従来工程のSOGコート工程を行
う。
【0053】上記下地上に配置する固形物質は、SOG
やSiO2 に比べ、RIE等のエッチングレートの高い
物質(例えばPSG、PSiN等)を破砕等により細か
く砕くことで生成するようにした。
やSiO2 に比べ、RIE等のエッチングレートの高い
物質(例えばPSG、PSiN等)を破砕等により細か
く砕くことで生成するようにした。
【0054】以下に、本実施例の平坦化プロセスフロー
例を述べる。図8及び図9、図10を参照する。ここで
は以下の〜の工程をとった。
例を述べる。図8及び図9、図10を参照する。ここで
は以下の〜の工程をとった。
【0055】層間絶縁膜1上に配線形成材料であるA
lをスパッター法等で形成した後パターニングして、配
線2を形成する。次にCVD法によりSiO2 を堆積
し、絶縁膜3を形成する。次に固形物質31の散布を行
う。この時この固形物質31は配線2間(Al線間)に
も入り込む(図9)。
lをスパッター法等で形成した後パターニングして、配
線2を形成する。次にCVD法によりSiO2 を堆積
し、絶縁膜3を形成する。次に固形物質31の散布を行
う。この時この固形物質31は配線2間(Al線間)に
も入り込む(図9)。
【0056】この後SOG4を塗布する。この時、固
形分がAl線間に入り込んでいるために広いAl線間の
SOG平坦化が可能となる。即ち、Al線間の凹部の固
形物質31は図10に示すように従来のSiO2 ダミー
のように働き、SOGのへこみを防止する。また、Al
上の固形分は、前記各例と同様、SOGがその上を薄く
覆うことと、固形分のRIEのエッチングレートが非常
に高いことのために、エッチバック時に消滅して層間平
坦化には影響を与えない。
形分がAl線間に入り込んでいるために広いAl線間の
SOG平坦化が可能となる。即ち、Al線間の凹部の固
形物質31は図10に示すように従来のSiO2 ダミー
のように働き、SOGのへこみを防止する。また、Al
上の固形分は、前記各例と同様、SOGがその上を薄く
覆うことと、固形分のRIEのエッチングレートが非常
に高いことのために、エッチバック時に消滅して層間平
坦化には影響を与えない。
【0057】このエッチバック時のエッチングの進行す
る様子を図10に示す。4aでSOG塗布後、4b,4
cはエッチング途中、4dはエッチング終了時での状況
を示す。
る様子を図10に示す。4aでSOG塗布後、4b,4
cはエッチング途中、4dはエッチング終了時での状況
を示す。
【0058】SOGとSiO2 のエッチングレートを
同じにして、Al上のSiO2 の途中までエッチバック
する。SOG中には固形分が残るが、SOGのデンシフ
ァイにてSiO2 層間膜として一体化する。これにより
図8の平坦化構造が得られた。
同じにして、Al上のSiO2 の途中までエッチバック
する。SOG中には固形分が残るが、SOGのデンシフ
ァイにてSiO2 層間膜として一体化する。これにより
図8の平坦化構造が得られた。
【0059】本実施例によれば、RIE等のエッチング
レートが高いSiO2 等の固形物質をウェーハに散布し
ておき、この後SOG塗布/RIEでエッチバックの従
来のSOG平坦化プロセスを行うことで、以下の効果が
得られる。
レートが高いSiO2 等の固形物質をウェーハに散布し
ておき、この後SOG塗布/RIEでエッチバックの従
来のSOG平坦化プロセスを行うことで、以下の効果が
得られる。
【0060】ウェーハ上に散布した固形物質が広いA
l線間に入りダミーパターンとなって働くため、SOG
塗布後にSOGが平坦化されて塗布された形状となるこ
とにより、SOG塗布/エッチバックだけでAl層間平
坦化が行え、工程短縮、コスト低減が可能となる。
l線間に入りダミーパターンとなって働くため、SOG
塗布後にSOGが平坦化されて塗布された形状となるこ
とにより、SOG塗布/エッチバックだけでAl層間平
坦化が行え、工程短縮、コスト低減が可能となる。
【0061】ダミーパターンを必要としなくなるた
め、配線間隔の設定の自由度が大きくなる。
め、配線間隔の設定の自由度が大きくなる。
【0062】マスクにダミーパターンを作り込む必要
がなくなり、マスク作成コスト、作成期間、マスク欠陥
の発生率の低減に大きな効果が期待できる。
がなくなり、マスク作成コスト、作成期間、マスク欠陥
の発生率の低減に大きな効果が期待できる。
【0063】実施例4 図11に本実施例の構造を示し、図12ないし図14に
この工程を示す。
この工程を示す。
【0064】本実施例では、粒子サイズをAl段差より
大きくした場合である。この場合、実施例3と同様の工
程で図12及び図13の構造を得ると、Alスペース部
の固形分がエッチングされる(図13参照)が、図14
に示すように、再度通常のSOGコート(符号40で示
す)で平坦化できる。固形分のサイズが小さく加工でき
ない場合や、Al配線が薄く構造の場合はこの対応が必
要となる。
大きくした場合である。この場合、実施例3と同様の工
程で図12及び図13の構造を得ると、Alスペース部
の固形分がエッチングされる(図13参照)が、図14
に示すように、再度通常のSOGコート(符号40で示
す)で平坦化できる。固形分のサイズが小さく加工でき
ない場合や、Al配線が薄く構造の場合はこの対応が必
要となる。
【0065】このエッチバック時にエッチングの進行す
る様子は、図13に、符号4a〜4dで示した。
る様子は、図13に、符号4a〜4dで示した。
【0066】符号4aは、SOGコート後、4b,4c
は、エッチング途中の状況、4dはエッチング終了時、
図11の4eは2回目のエッチバック終了時の状況を示
す。
は、エッチング途中の状況、4dはエッチング終了時、
図11の4eは2回目のエッチバック終了時の状況を示
す。
【0067】図14、図15には2回目のSOGコート
と2回目のエッチバックを示す。
と2回目のエッチバックを示す。
【0068】図13にてアニールを加えて固形分のデン
シファイを図り、SOGとエッチングレートを揃える構
成としてもよい。
シファイを図り、SOGとエッチングレートを揃える構
成としてもよい。
【0069】付着する固形分の材質としては、SiO2
系材料を主成分として、リン等の不純物を添加した物を
破砕して作る。あるいはSiO2 系膜を形成時にポーラ
ス(多孔質)に仕上げてこれを破砕して作る。あるいは
SiNx系等プラズマエッチングでのエッチングレート
が高くなる材料で作ることができる。
系材料を主成分として、リン等の不純物を添加した物を
破砕して作る。あるいはSiO2 系膜を形成時にポーラ
ス(多孔質)に仕上げてこれを破砕して作る。あるいは
SiNx系等プラズマエッチングでのエッチングレート
が高くなる材料で作ることができる。
【0070】固形分のサイズは、その粒子サイズを小さ
くしていくと、従来はダミーを必要としたAl線間距離
間隔が小さくなり、適切に粒子サイズを選ぶことでAl
線間ダミーが不要にできるため、Al配線間隔の自由度
が上がる。一方、粒子サイズが混じっている場合には、
本実施例の構成で対応する。
くしていくと、従来はダミーを必要としたAl線間距離
間隔が小さくなり、適切に粒子サイズを選ぶことでAl
線間ダミーが不要にできるため、Al配線間隔の自由度
が上がる。一方、粒子サイズが混じっている場合には、
本実施例の構成で対応する。
【0071】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の絶縁膜の
形成方法によれば、特にダミーパターンの形成を要さず
に良好な平坦化膜を形成することができる。
形成方法によれば、特にダミーパターンの形成を要さず
に良好な平坦化膜を形成することができる。
【図1】実施例1の構造を示す断面図である。
【図2】実施例1の工程を示す断面図である(1)。
【図3】実施例1の工程を示す断面図である(2)。
【図4】実施例2の工程を示す断面図である(1)。
【図5】実施例2の工程を示す断面図である(2)。
【図6】実施例2の工程を示す断面図である(3)。
【図7】実施例2の工程を示す断面図である(4)。
【図8】実施例3の構造を示す断面図である。
【図9】実施例3の工程を示す断面図である(1)。
【図10】実施例3の工程を示す断面図である(2)。
【図11】実施例4の構造を示す断面図である。
【図12】実施例4の工程を示す断面図である(1)。
【図13】実施例4の工程を示す断面図である(2)。
【図14】実施例4の工程を示す断面図である(3)。
【図15】従来技術1の工程を示す断面図である
(1)。
(1)。
【図16】従来技術1の工程を示す断面図である
(2)。
(2)。
【図17】従来技術1の工程を示す断面図である
(3)。
(3)。
【図18】従来技術2の工程を示す断面図である
(1)。
(1)。
【図19】従来技術2の工程を示す断面図である
(2)。
(2)。
【図20】従来技術2の工程を示す断面図である
(3)。
(3)。
【図21】従来技術3の工程を示す断面図である
(1)。
(1)。
【図22】従来技術3の工程を示す断面図である
(2)。
(2)。
【図23】従来技術3の工程を示す断面図である
(3)。
(3)。
1 下地絶縁膜 2 配線(Al) 3 絶縁膜(SiO2 ) 4 SOG 31 固形物質
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3205 H01L 21/321 H01L 21/3213 H01L 21/768 H01L 21/316
Claims (3)
- 【請求項1】段差を有する下地上にSOGを塗布して処
理することにより平坦化絶縁膜を形成する絶縁膜の形成
方法であって、 該SOG中には、SOGよりもエッチング速度が高い固
形物質が混入されており、 該SOGを下地上に塗布し、 更に固形物質の方がSOGよりもエッチング速度が高い
条件でエッチバックを行うことを特徴とする絶縁膜の形
成方法。 - 【請求項2】段差を有する下地上にSOGを塗布して処
理することにより平坦化絶縁膜を形成する絶縁膜の形成
方法であって、 SOG塗布前に、SOGよりもエッチング速度が高い固
形物質を配置し、 その後SOGを塗布し、 更に固形物質の方がSOGよりもエッチング速度が高い
条件でエッチバックを行うことを特徴とする絶縁膜の形
成方法。 - 【請求項3】前記固形物質が、SiO2系物質またはS
iN系物質であることを特徴とする請求項1または2に
記載の絶縁膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31768494A JP3355835B2 (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | 絶縁膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31768494A JP3355835B2 (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | 絶縁膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08153792A JPH08153792A (ja) | 1996-06-11 |
| JP3355835B2 true JP3355835B2 (ja) | 2002-12-09 |
Family
ID=18090875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31768494A Expired - Fee Related JP3355835B2 (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | 絶縁膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3355835B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002368118A (ja) * | 2001-06-04 | 2002-12-20 | Sony Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
-
1994
- 1994-11-28 JP JP31768494A patent/JP3355835B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08153792A (ja) | 1996-06-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |