JPH01189926A - 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】 以下の順序に従って本発明を説明する。

Ａ、産業上の利用分野 Ｂ１発明の概要 Ｃ０従来技術 り９発明が解決しようとする問題点［第２図］Ｅ０問題
点を解決するための手段 Ｆ１作用 Ｇ、実施例［第１図］ Ｈ９発明の効果 （Ａ、産業上の利用分野） 本発明は半導体装置の製造方法、特に凹凸のある面上に
表面が比較的平坦な絶縁膜を形成する半導体装置の製造
方法に関する。

（Ｂ、発明の概要） 本発明は、凹凸のある面上に絶縁膜を形成する半導体装
置の製造方法において、 絶縁膜の表面を平坦化するため、 半導体基板を回転させながら斜め方向に絶縁膜のエツチ
ング速度を速める物質を絶縁膜の表面部に注入し、その
後、絶縁膜の表面部に対するエツチングを行うものであ
る。

（Ｃ，従来技術） 半導体集積回路（ＩＣ）、大規模集積回路（ＬＳＩ）の
微細化、高集積化に伴い、多層金属配線の微細化の要求
が激しくなっている。ところで、微細化の要求が厳しく
なる程金属配線のバターニングの際における段差による
下地反射により加工積度が低下するのを防止する必要性
が強くなる。従って、金属配線に対する下地はなるべく
段差が小さく平坦になるようにしておく必要がある。そ
して、第１層目の配線を形成した後は、配線材料として
最も多く用いられるアルミニウムの融点が低いので５０
０℃以上の温度にすることは好ましくない。従って、多
層配線の層間絶縁膜は５００℃以下の温度で平坦化する
という制約があった。

そのため、従来においては層間絶縁膜形成後Ｓ　ＯＧ　
（５ｉｌｉｃｏｎ　ｏｎ　ｇｌａｓｓ）をスピンコーテ
ィングしてＳＯＧで層間絶縁膜の凹部を埋めるという方
法が採られた。

また、特開昭５６−６９８４３号公報によフて、半導体
基板を回転させつつ斜め方向からイオンビームを照射し
て段差を有する絶縁膜等の皮膜をエツチングする平坦化
技術が紹介されている。

（Ｄ、発明が解決しようとする問題点）［第２図］ ところで、ＳＯＧをスピンコーティングする平坦化方法
は、微細化が進むにつれて層間絶縁膜の凹部のアスペク
ト比が大きくなり、第２図に示すように凹部内に５ＯＧ
ｄが入りきらなくて空洞ｅができてしまったり、あるい
は５ＯＧｄにクララツクｆが生じたりするという問題が
生じた。

尚、同図において、ａは表面に熱酸化１膜が形成された
半導体基板、ｂ、ｂ、ｂはアルミニウムからなる第１層
の配線膜、Ｃは第１層の配線膜ｂ、ｂ、ｂと未だ形成さ
れていない第２層の配線膜との間を絶縁する層間絶縁膜
である。

一方、特開昭５６−６９８４３号公報に記載された技術
は所謂イオンミリング法で層間絶縁膜等の皮膜をエツチ
ングするものであり、本質的にスルーブツトが悪く、ま
たチャンバー内が汚れてその洗浄に時間がかかるという
問題を有しており、試作、実験等には用いても量産には
適せず、実用的ではない。

本発明は微細化が進んでも絶縁膜を確実に平坦化するこ
とができる実用性の高い半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的とする。

（Ｅ、問題点を解決するための手段） 本発明半導体装置の製造方法は上記問題点を解決するた
め、半導体基板を回転させながら斜め方向に絶縁膜表面
部にそのエツチング速度を速める物質を注入し、その後
、絶縁膜の表面部に対するエツチングを行うことを特徴
とする。

（Ｆ、作用） 本発明半導体装置の製造方法によれば、半導体基板を回
転させながらの斜め方向の注入により半導体基板の隆起
した部分の肩部により多くエツチング速度を速くする物
質が添加され、凹部となる部分にはほとんど添加されな
い。従って、その後のエツチングにより半導体基板の肩
部がより多くエツチングされ、その結果、凹凸が緩やか
になり、絶縁膜の表面を有効に平坦化することができる
。

（Ｇ、実施例）［第１図］ 以下、本発明半導体装置の製造方法を図示実施例に従っ
て詳細に説明する。

第１図（Ａ）乃至（Ｄ）は本発明半導体装置の製造方法
の一つの実施例を工程順に示す断面図である。

（Ａ）半導体基板１の表面の絶縁膜２上にアルミニウム
からなる第１層目の配線膜３．３．３、−を形成し、次
いで、ヒロック防止用のナイトライド膜（ＳｉＮ）４を
１０００人程度０厚さに形成する。これは、例えば、プ
ラズマＣＶＤにより形成する。その後、ＰＳＧからなる
層間絶縁膜５（膜厚５０００人）をＣＶＤにより形成す
る。

同図（Ａ）は層間絶縁膜５の形成後の状態を示す。ＰＳ
Ｇからなる膜はステップカバレージが悪いので、層間絶
縁膜５の隆起した部分６．６間にはアスペクト比のきつ
い、即ち、幅あるいは径に比して深さの大きい凹部７が
形成され、また、隆起した部分６．６の肩部はオーバー
ハングングしている。

（Ｂ）次に、半導体基板１を回転させながら例えば陽イ
オンのシリコンＳｉゝを斜めに絶縁膜５の表面部に注入
する。同図（Ｂ）はイオン注入時の状態を示すもので、
梨地模様のところがシリコンＳｉ３の注入されたところ
である。シリコンＳｉの注入方向の半導体基板１の表面
に対する角度は例えば６０度程度である。注入シリコン
Ｓｉ＋の濃度は例えば５Ｘ１０１５／ｃｍ２である。こ
の斜め方向のイオン注入はその斜めの方向に対して半導
体基板１を相対的に回転させながら行うので、あるとき
は実線の矢印に示すように第１図における右斜め上側か
ら左斜め下側へ向けて注入が為されるが、それから半回
転したときは破線の矢印に示すように第１図における左
斜め上方から右斜め下側方向に注入されることになる。

従って、どの方向にオーバーハングングしていても絶縁
膜５の突起した部分６の肩部にシリコンＳｉ＋が深く注
入される。一方、突起した部分６の基板１表面と平坦な
面の表面部にはシリコンＳｉ＋は深くは注入されない。

そして、凹部７は突起した部分６．６の陰になるので、
凹部７の表面にはほとんど注入されない。

（Ｃ）次に、例えばフッ素化合物＋０２系のプラズマエ
ツチングにより層間絶縁膜５の表面部に対して全面的エ
ツチング処理を施す。すると、層間絶縁膜５のシリコン
Ｓｉ＋が注入された部分、特に多く注入された部程度エ
ツチング速度が速くなる。従って、シリコンＳｉ＋が多
く注入されたところの層間絶縁膜５のオーバーハングし
た部分がより多くエツチングされ、そうでない部分は余
りエツチングされないか、あるいはほとんどエツチング
されない。依って、層間絶縁膜５が同図（Ｃ）に示すよ
うに、突起した部分６．６のエッチがとれ、平坦化され
る。

（Ｄ）次に、より平坦化を図るために同図（Ｄ）に示す
ように層間絶縁膜５の表面に５ＯＧ８をスピンコーティ
ングする。すると、平坦化されてもまだ突起した部分６
．６間に存在している凹部７が５ＯＧ８で埋ることにな
る。尚、第１図（Ａ）乃至（Ｃ）に示す工程で層間絶縁
膜５の表面を充分に平坦化できる場合にはこの工程は必
要でない。

尚、上記実施例において、イオン注入方向の半導体基板
１に対する角度は６０度であったが、必ずしもこれに限
定されるものではなく、配線の集積度、層間絶縁膜の厚
さその他の条件に応じて最適な値を選べば良い。

また、居間絶縁膜５の表面部にイオン注入するところの
エツチング速度を高める物質としてシリコンに代えて例
えばリン、砒素等を用いることもでき、シリコンＳｉに
限定されない。

（Ｈ，発明の効果） 以上に述べたように、本発明半導体装置の製造方法は、
半導体基板上の凹凸のある面に絶縁膜を形成し、上記絶
縁膜のエツチング速度を速める物質の絶縁膜の表面部に
対する注入を、上記半導体基板の表面に対して斜めの角
度でその注入の向きに対して相対的に半導体基板を回転
させながら行い、その後、上記絶縁膜の表面部をエツチ
ングすることを特徴とする。

従って、本発明半導体装置の製造方法によれば、半導体
基板を回転させながらの斜め方向のイオン注入により半
導体基板の隆起した部分の肩部により多くエツチング速
度を速くする物質が添加され、凹部となる部分にはほと
んど添加されない。従って、その後のエツチングにより
半導体基板の肩部がより多くエツチングされ、凹凸が緩
やかになり、絶縁膜の表面を有効に平坦化することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）乃至（Ｄ）は本発明半導体装置の製造方法
の一つの実施例を工程順に示す断面図、第２図は発明が
解決しようとする問題点を示す断面図である。 符号の説明 １・・・半導体基板、５・・・絶縁膜。 大廃例伯工程順に示す断面図 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上の凹凸のある面に絶縁膜を形成し、 上記絶縁膜のエッチング速度を速める物質の絶縁膜の表
   面に対する注入を、上記半導体基板の表面に対して斜め
   の角度でその注入の向きに対して相対的に半導体基板を
   回転させながら行い、その後、上記絶縁膜の表面部をエ
   ッチングすることを特徴とする半導体装置の製造方法