JPH0193147A - 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、特に半導体装
置の多層配線の平坦化技術に関するものである。

［従来の技術］ 半導体装置上に配線層を多層に積層して形成する場合、
上層になるにつれ下層の配線パターンの凹凸形状の影響
を受け、配線層が切断したり、形成が困難になる。した
がって、配線層の平坦化技術は半導体装置の高集積化の
重要な技術の１つとなっている。

ここで従来から行なわれている種々の配線層の平坦化方
法について説明する。

まず、第３Ａ図に示す第１の方法は、半導体基板１上に
形成された配線パターン２上に、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ　　Ｖａｐｏｕｒ　　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法や
スパッタ法などを用いて第１層間絶縁膜３を堆積する。

次に、その上に５ＯＧ（Ｓｐｉｎ　　ｏｎ　　Ｇｌａｓ
ｓ）やポリイミド樹脂などの液状層４を形成し、配線パ
ターン２の形状を反映した第１層間絶縁膜３の段差部を
緩やかかな斜面形状とし、さらにその上に、第２層間絶
縁膜５を堆積させる。この場合、この第２層間絶縁膜５
の表面は緩やかな起伏を持つ平坦面に形成される。そし
て、この上に第２の配線層６が形成される。

また、第３Ｂ図に示す第２の方法は、半導体基板１上に
形成された配線パターン２上に、ＢＰＳＧ（ボロンリン
シリケートガラス）、ＰＳＧ（リンシリケートガラス）
またはＡｓ５Ｇ（砒素シリケートガラス）などの層間絶
縁膜７を堆積させた後、高温雰囲気中で溶融させ、層間
絶縁膜７の表面を再形成し緩やかな平坦面を形成する。

そして、この上に第２の配線層６を形成する。

さらに、第３Ｃ図に示す第３の方法は、半導体基板１上
に形成された配線パターン２上に、層間絶縁膜８を堆積
させた後、レジスト９を塗布して層間絶縁膜８表面と同
一平面を形成し、その後レジスト９と層間絶縁膜８とを
同時にエツチングし、レジスト層９と層間絶縁膜８の突
起部８ａを除去し平坦面を形成する。そして、この上に
第２配線層を形成する。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の半導体装置の配線層の平坦化方法は以上のように
構成されているので、第１および第２の方法では、前者
で３回、後者で２回の高温の熱処理工程が必要となり、
また配線層も完全な平坦面を形成することはできない。

また、第３の方法では、レジストと層間絶縁膜のエツチ
ング速度の調整やエツチング終了時の検出といった複雑
な技術プロセスが必要となり量産化には不向きであった
。

したがって、本発明は簡単な製造工程で多層の平坦化配
線を行なうことができる半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の半導体装置の製造方法は、以下の工程を備えて
いる。

（ａ）　　配線層を形成すべき面一にに、第１の配線層
を堆積し、前記配線層上にレジストを塗布した後、露光
現像し所定の配線パターンを形成する工程。

（ｂ）　　前記配線パターン上に前記レジストを残余し
た状態で第１の層間絶縁膜をＥＣＲＣＶＤ（電子サイク
ロトロン共鳴による化学的気相成長）法を用いて堆積す
る工程。

（ｃ）　　前記第１の層間絶縁膜のうち、前記配線パタ
ーンおよび前記レジストの側面に接した領域をエツチン
グ除去する工程。

（ｄ）　　前記配線パターン上に残余した前記レジスト
と、このレジスト上に堆積した前記層間絶縁膜とを同時
に除去する工程。

（ｅ）　　前記エツチング除去工程により生じた前記配
線パターンの側面空隙部に充填材を充填する工程。

（ｆ）　　前記配線パターン上に第２層間絶縁膜を堆積
する工程。

（ｇ）　　前記第２の層間絶縁膜上に第２の配線層を堆
積する工程。

［作用］ 従来の半導体装置の配線層の平坦化法においては、配線
パターン上に堆積する層間絶縁膜のみを除去することが
困難であったために、層間絶縁膜の形状に配線パターン
の凹凸形状が反映され、これが順次上層部に引きつがれ
配線層の完全な平坦化を阻害していた。

しかし、本発明においては、配線パターン上の層間絶縁
膜を低温で成膜が可能なＥＣＲＣＶＤ法を用いて形成し
ている。このために、耐熱性の低いレジストを配線パタ
ーン上に塗布した状態でその上に層間絶縁膜を堆積する
ことができる。そして、配線パターンの上部では、レジ
ストを塗布した上に層間絶縁膜が堆積されていることに
よって、後工程においてこの両者をリフトオフの手法を
用いて容易に除去することができる。

またＥＣＲＣＶＤ法により形成した層間絶縁膜は、配線
パターンの側面に接する部分の膜質が脆弱であり、この
層間絶縁膜の側面に接する部分を全面エツチングにより
容易に除去することができる。

このように、ＥＣＲＣＶＤ法を用いた層間絶縁膜の成膜
方法とりフトオフ法およびエツチング手法とを組合わせ
て層間絶縁膜を堆積した配線層の平坦化を行なうことが
できる。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。

第１図は、本発明における半導体装置の製造方法を用い
て形成された多層ｉ１Ｊ坦化配線層の断面構造を示して
いる。第１図に示すように、本構造は半導体基板１」−
にパターン化された配線パターン２の周囲を配線パター
ン２とほぼ同じ厚さの第１層間絶縁膜１０ａで埋め込み
平坦面とし、その表面上に、第２層間絶縁膜１０ｂ１第
２配線層１１が堆積されて形成されている。以下では、
この半導体装置の多層平坦化配線構造の製造方法を第２
Ａ図から順次第２Ｇ図までに示した製造工程に従って説
明する。

まず第２Ａ図を参照して、シリコン基板１上にポリシリ
コンや高融点金属およびそのポリサイド、またはアルミ
ニウムなどの配線材料をＣＶＤ法やスパッタ法を用いて
堆積して第１配線層２ａを形成する。そして、その上に
フォトレジスト１２を塗布する。

次に、第２Ｂ図を参照して、フォトレジスト層１２を用
いて配線層２ａを写真製版し、配線パターン２をパター
ニングして形成する。このとき、配線パターン２−Ｌに
はレジスト１２ａを残している。

そして、第２Ｃ図を参照して、レジスト１２ａを残した
配線パターン２上にＥＣＲＣＶＤ法を用いてシリコン酸
化膜やシリコン窒化膜、またはシリコン酸窒化膜などの
第１層間絶縁膜１３を配線パターン２と同程度の厚さに
形成する。このＥＣＲＣＶＤ法は低温で成膜できるので
、耐熱性の低いレジスト１２ａを残したまま第１層間絶
縁膜１３を堆積することができる。

さらに、第２Ｄ図を参照して、第１層間絶縁膜１３をエ
ツチングして配線パターン２の側面に接する部分を除去
する。エツチングは希弗酸と弗酸を１０対１の割合で混
合したエツチング溶液を用いたウェットエツチングを使
用し、半導体装置を１０秒間程度の短時間で全面エツチ
ングする。ここでは、ＥＣＲＣＶＤ法によって形成した
層間絶縁膜１３のうち、配線パターン２の側面に付着し
て形成される部分の膜質が脆弱になり、このために全面
エツチングを施した際、他の部分に比べて高速でエツチ
ング除去される増速エツチングを利用している。

次に、第２Ｅ図を参照して、トリクレンなどの自″機溶
剤を用いて配線パターン２」二のレジスト１２ａと層間
絶縁膜１３ｂとを同時に取除く。

そして、第２Ｆ図に示すように、配線パターン２と層間
絶縁膜１３ａとの空隙部をＳＯＧ膜１４で充填し、平坦
面を形成する。

さらに、第２Ｇ図に示すように、ＳＯＧ膜１膜上４上２
層間絶縁膜１５を堆積する。この第２層間絶縁膜１５の
形成方法としては、ＥＣＲＣＶＤ法のみならず、熱ＣＶ
Ｄ法、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法などを用いてもよ
い。そして、第２層間絶縁膜１５上に第２配線層を堆積
する。

以上、本発明の実施例について説明したが、ここで再度
本発明の特徴を整理すると、 （１）　　ＥＣＲＣＶＤ法を用いることにより低温度で
成膜が可能となり、第１層間絶縁膜をレジスト」二に直
接成膜することができる。

（２）　　ＥＣＲＣＶＤ法の成膜過程は高真空下で行な
われ、配線パターンの側面などの垂直面に形成される膜
の膜質が脆弱となる。

（３）　層間絶縁膜がレジスト上に成膜されるので、こ
のレジスト上の層間絶縁膜は有機溶剤によりレジストと
ともにリフトオフすることが可能となる。゛ ことである。

なお、上記実施例では、レジストのエツチング方法とし
てウェットエツチングを用いたが、等方性エツチングで
あれば他の方法を用いてもよい。

また、上記実施例では、２層の配線層の平坦化方法につ
いて説明したが、上記と同様の方法により多層に積層し
た平坦化配線層を形成することもできる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、ＥＣＲＣＶＤ法を用い
た低温の成膜方法により層間絶縁膜を形成する工程と、
配線層上の凸面を除去するリフトオフの工程とで平坦な
配線層を形成することができるので、製造工程が簡単で
あり、かつ均一な平坦層が形成できる。また多積層の平
坦化が可能であり半導体装置の高集積化技術に応用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による半導体装置の断面模
式図である。そして、第２Ａ図、第２Ｂ図、第２ｃｍ、
第２Ｄ図、第２Ｅ図、第２Ｆ図および第２Ｇ図は、本発
明の一実施例の半導体装置をその製造工程に従って示し
た断面模式図である。 第３Ａ図、第３Ｂ図および第３Ｃ図は、従来の第１の実
施例、第２の実施例および第３の実施例を示す半導体装
置の断面模式図である。 図において、１は半導体基板、２は配線パターン、１０
ａ、１３ａは第１層間絶縁膜、１０ｂ。 １５は第２層間絶縁膜、１１は第２配線層、１４はＳＯ
Ｇ膜を示す。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）配線層を形成すべき面上に、第１の配線層を堆積
   し、前記配線層上にレジストを塗布した後、露光・現像
   し所定の配線パターンを形成する工程と、 前記配線パターン上に前記レジストを残余した状態で第
   １の層間絶縁膜をＥＣＲ　ＣＶＤ法を用いて堆積する工
   程と、 前記第１の層間絶縁膜のうち、前記配線パターンおよび
   前記レジストの側面に接した領域をエッチング除去する
   工程と、 前記配線パターン上に残余した前記レジストとこのレジ
   スト上に堆積した前記層間絶縁膜とを同時に除去する工
   程と、 前記エッチング除去工程により生じた前記配線パターン
   の側面空隙部に充填材を充填する工程と、前記配線パタ
   ーン上に第２の層間絶縁膜を堆積する工程と、 前記第２の層間絶縁膜上に第２の配線層を堆積する工程
   と、 を備えた半導体装置の製造方法。
2. （２）前記第１の層間絶縁膜のエッチング方法が等方性
   エッチングである特許請求の範囲第１項記載の半導体装
   置の製造方法。
3. （３）前記第２の層間絶縁膜の形成方法が、ＥＣＲ　Ｃ
   ＶＤ法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法の
   いずれかである特許請求の範囲第１項または第２項に記
   載の半導体装置の製造方法。
4. （４）前記第１および第２の層間絶縁膜が、シリコン酸
   化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜のいずれかで
   ある特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
   載の半導体装置の製造方法。
5. （５）前記第１および第２の配線層材料が、多結晶シリ
   コン、高融点金属、高融点金属のポリサイド、アルミニ
   ウムのうちのいずれかである特許請求の範囲第１項ない
   し第４項のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。