JPH01145835A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に多層配線半
導体装置における眉間絶縁膜の形成方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の高集積化の進展に伴い、素子間の相互配線
を多層化することが行なわれている。この配線の多層化
に伴なっておこる一つの問題は、下層配線あるいはコン
タクト孔開口部における段差部分で上層の配線に断線が
生ずることである。

通常この対策にはスピン・オン・ガラス（５ｐｉｎｏｎ
　Ｇｌａｓｓ、以下ＳＯＧという〕膜で被覆して段差部
分の傾斜をゆるやかにし、上層配線のステップ・カバレ
ッヂ（段差被覆性）を改善することが行われる。

第２図（ａ）〜（ｅ）は従来の半導体装置の製造方法に
おける眉間絶縁膜の形成工程を示す工程順序図である。

従来の半導体装置の製造方法によれば、まず第２図（ａ
）に示すようにシリコン基板１のフィールド絶縁Ｍ　２
上に第１層アルミ配線３が所望のパターンに形成され、
ついで第２図（ｂ）のように第１層アルミ配線３のヒロ
ックをおさえる目的でプラズマＣＶＤ法により第１プラ
ズマ窒化膜４が堆積される。この堆積膜厚は１５０人程
度が好ましく、これより厚くなると後工程で行う熱処理
による第１層アルミ配線３のガス出し効果がうすれ、第
１プラズマ窒化膜４が膨張する現象が起り、また、薄く
なると目的とする第１層アルミ配線３のヒロックを押さ
えきれなくなり、上層配線との間に短絡現象を引き起こ
す。つぎに第２図（ｃ）に示すように、ＳＯＧＯｓＯ４
布され熱処理によって硬化させしめられる。このＳＯＧ
ＯｓＯ４布によって第１層アルミ配線３が形成する段差
部の傾斜が緩やかになる。ついで第２図（ｄ）に示すよ
うに、プラズマＣＶＤ法により第２プラズマ窒化膜６を
膜厚的８５００人程度堆積させる。この膜厚は眉間絶縁
膜としてのトータル絶縁耐力が十分に保たれる数値に設
計されるものである。

以上の工程を経て複合膜に形成された層間絶縁膜には、
第２図（ｅ）に示されるようにコンタクト孔の開口部７
が形成される。通常このコンタクト孔開口部７は、上層
配線のステップ・ガバレッジを良好ならしめるため、等
方性エツチングと異方性エツチングとの組合せで開口さ
れる。すなわち、初めに層間膜の１／２の厚さを等方性
エツチング手法で開口し、残りを異方性エツチング手法
で開口する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このようにして形成された眉間絶縁膜は
、ＳＯＧＯｓＯ４１および第２のプラズマ窒化膜４およ
び６の間に常に介在し、第１層アルミ配線３にまで延在
しているので、コンタクト孔を開口する際問題がおこる
。すなわち、等方性エツチングの際、エツチング・レー
トが変わりオーバー・エツチングが生じた時、或いは第
２プラズマ窒化ｐＡ６の膜厚が薄く形成されていたりし
た時、下記に示す如き不具合が生じる。例えば、第１プ
ラズマ窒化膜４および第２プラズマ窒化膜６の厚さがそ
れぞれ１５００人および８５００人で等方性エッチのエ
ツチング・レートが１“００人／　ｓ　ｅ　ｃである通
常の場合を考えると、等方性エツチングする時間は第１
．第２プラズマ窒化膜のトータル膜厚（１００００人）
の１／２（５０００人）をエツチングするとして５０秒
となる。ところが、仮に第２プラズマ窒化膜６が３５％
薄くなり膜厚５５２５人となったところでエツチング・
レートか４０％太きく　（１４０人／５ｅｃ）なったと
すると、５０秒エツチングした場合のエツチング膜厚は
７０００人となるので、第２プラズマ窒化膜６を通りこ
し更にＳＯＧＯｓＯ４び第２プラズマ窒化膜４までもエ
ツチングされてしまうこととなり、コンタクト孔開口部
７内にはＳＯＧＯｓＯ４さし状に突出するように残るこ
ととなる。このようにＳＯＧＯｓＯ４さしができるのは
、ＳＯＧ膜のエツチング・レートがプラズマ窒化膜より
も遅いためである。

第３図は従来法によって層間絶縁膜を等方性オーバー・
エツチングした場合のコンタクト孔開口部の一例を示す
断面構造図で、８が開口部内に突出するように残されな
５ＯＧｆｉ５のひさしである。このＳＯＧＯｓＯ４さし
は第２層アルミ配線（図示しない）の断線を引き起こす
要因となるので好ましくない。

本発明の目的は、上記の情況に鑑み、コンタクト孔開口
部内に上層配線の断線要因となるＳＯＧ膜のひさしを発
生することなき層間絶縁膜の形成工程を備えた半導体装
置の製造方法を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、半導体装置の製造方法は、シリコン基
板のフィールド絶縁膜上に第１層アルミ配線をバターニ
ング形成する工程と、前記第１層アルミ配線を含む基板
上に第１プラズマ窒化膜を堆積する工程と、前記第１プ
ラズマ窒化膜上に液状のガラス物質膜を塗布し熱硬化す
る第１層アルミ配線段差部の平坦化工程と、前記第１層
アルミ配線の面上から液状ガラス物質硬化膜を除去する
前記液状ガラス物質硬化膜の全面エツチング工程と、前
記第１層アルミ配線段差部を埋める液状ガラス物質硬化
膜を含む基板全面に第２プラズマ窒化膜を堆積する工程
とから成る層間絶縁膜の形成工程を含む。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の一実施例を示す層間絶
縁膜の形成工程図である。本実施例によれば、第１図（
ａ）に示すように、シリコン基板１のフィールド絶縁膜
２上に第１層アルミ配線３が所望のパターンに形成され
る。次に第１図（ｂ）に示すように、公知のＣＶＤ法に
より第１プラズマ窒化膜４が１５００人程度０膜厚に堆
積され、ついで第１図（Ｃ）に示すようにＳＯＧ膜５が
塗布され熱処理を加えられて硬化される。この際、ＳＯ
Ｇ膜５は段差部には厚く平坦部には薄く塗布されるので
平坦となる。以上は全て従来法と同じである。ここで、
ＳＯＧ膜５は第１層アルミ配線３および第１プラズマ窒
化膜４の面上からは全て除去され段差部にだけは残るよ
うに全面エツチングされる。この場合、平坦部上にＳＯ
Ｇ膜５が残らないように、また、エツチングしすぎて第
１プラズマ窒化膜４までもエツチングしたり或いは段部
のＳＯＧ膜５までも消失せしめたりしないよう注意する
。このためには、例えば、Ｓ　ＯＧ膜５の塗布後の膜厚
が１１００人程度堆積れば、リアクティブ・イオン・エ
ツチング（ＲＩＥ）装置を用いて、酸化膜（Ｓｉ０２）
エツチングの条件で約５分間エツチングすればよい。つ
いで第１図（ｅ）に示すように、第２プラズマ窒化膜６
が膜厚８５００人程度堆積される。本実施例からも明ら
かなように、本発明によって製造される層間絶縁膜では
第１層アルミ配線３の面上にＳＯＧ膜５が延在していな
いので、等方性エツチングが仮りにオーバー・エツチン
グをおこしたとしても、第１図（ｆ）に示すように従来
法の如き５ＯＧｊ摸５のひさしがコンタクト孔開口部７
内に形成されることはない。すなわち、ステップ・カバ
レージの良好なコンタクト孔を容易に形成せしめること
ができる。

（発明の効果〕 以上詳細に説明したように、本発明によれば、ＳＯＧ膜
の平坦化効果を何んら減殺することなく且つ第１層アル
ミ配線、Ｅにステップ・ガバレージ性の良好なコンタク
ト孔をプロセスを複雑化することなく容易に開口し得る
層間絶縁膜が形成できるので、きわめて信頼性高き半導
体装置を製造することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｆ＞は本発明の一実施例を示す層間絶
縁膜の形成工程図、第２図（ａ）〜（ｅ）は従来半導体
装置の製造方法における層間絶縁膜の形成工程を示す工
程順序図、第３図は従来法によって層間絶縁膜を等方性
オーバー・エツチングした場合のコンタクト孔開口部の
一例を示す断面構造図である。 １・・・シリコン基板、２・・・フィールド絶縁膜、３
・・・第１層アルミ配線、４・・・第１プラズマ窒化膜
、５・・・５ＯＧｒＩＩＡ、６・・・第２プラズマ窒１
ヒ膜、７・・コンタクト孔開口部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　シリコン基板のフィールド絶縁膜上に第１層アルミ配
   線をパターニング形成する工程と、前記第１層アルミ配
   線を含む基板上に第１プラズマ窒化膜を堆積する工程と
   、前記第１プラズマ窒化膜上に液状のガラス物質膜を塗
   布し熱硬化する第１層アルミ配線段差部の平坦化工程と
   、前記第１層アルミ配線の面上から液状ガラス物質硬化
   膜を除去する前記液状ガラス物質硬化膜の全面エッチン
   グ工程と、前記第１層アルミ配線段差部を埋める液状ガ
   ラス物質硬化膜を含む基板全面に第２プラズマ窒化膜を
   堆積する工程とから成る層間絶縁膜の形成工程を含むこ
   とを特徴とする半導体装置の製造方法。