JPH02106948A - 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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JPH02106948A
JPH02106948A JP26096388A JP26096388A JPH02106948A JP H02106948 A JPH02106948 A JP H02106948A JP 26096388 A JP26096388 A JP 26096388A JP 26096388 A JP26096388 A JP 26096388A JP H02106948 A JPH02106948 A JP H02106948A
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JP
Japan
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insulating film
layer
plasma
sog
film
Prior art date
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JP26096388A
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English (en)
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Taku Inagaki
稲垣 卓
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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】 〔概 要〕 半導体装置の製造方法、特に平坦化された層間絶縁膜の
形成方法に関し、 0、プラズマによる300層のクランク発生を抑止して
エッチバックによる300層の選択除去工程を省き、短
手香化及び絶縁耐力の均一化を図ることを目的とし、 凹凸を有する基板上に塗布絶縁膜を平坦に塗布する工程
と、該塗布絶縁膜をキュアーする工程と、該塗布絶縁膜
にレジストをマスクにしてコンタクト窓を形成する工程
と、該レジストを酸素プラズマによりアッシング除去す
る工程を含む半導体装置の製造方法において、該塗布絶
縁膜にメチル基と酸素を含んだ有機シリコン化合物より
なる塗布絶縁膜を用い、且つ該塗布絶縁膜のキュアーを
該塗布絶縁膜に活性窒素を導入することによって行う構
成を有する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置の製造方法、特に平坦化された眉間
絶縁膜の形成方法に関する。
LSI等において多層配線を形成する際に、層間絶縁膜
上面の平坦化を図ることが、配線の断線や配線間の短絡
等を防止して該LSIの歩留りや信顧度を向上する上に
重要である。
この層間絶縁膜の平坦化には、スピンオングラス(SO
G)或いはシリケートグラス等と称し、メチル基(C)
1.)と酸素(0,)を含んだ有機シリコン(Si)化
合物よりなる塗布絶縁膜が多く用いられるが、glsO
Gには、レジストのアッシング除去工程等において酸素
(0,)プラズマに曝されると、クランクが発生すると
いう問題があり、該LSI等の信鎖性向上のために改善
が望まれている。
〔従来の技術〕
SaCを用いて層間絶縁膜の平坦化を図る多層配線の形
成工程は、通常、第3図(al〜(e)に示す如くであ
った。
第3図(81参照 即ち、先ず素子形成の終わった半導体基板51上に形成
されている下層絶縁膜52上に通常の方法により1層の
アルミニウム(A1)配線53を形成する。
第3図(b)参照 次いで、該下層At配線53が形成さている面上に、眉
間絶縁膜として、先ず気相成長(CVD)法により第1
の燐珪酸ガラス(PSG)膜54を形成し、次いで該第
1のPSG膜5膜上4上00層55を、該PSG膜5膜
上4上記At配線53の高さに相当する段差を充分に埋
め、且つAt配線53の上部領域が5000人程度0厚
さになるようにスピンコード法によって塗布形成する。
そして酸素(0□)中において400℃近傍の温度の熱
処理を行い該SOG層55をキュアーする。
第3図(C1参照 次いで該SOG層5層上5上VD法により第2のPSG
膜56を形成し、次いで通常のフォトプロセスにより該
第2のPSG膜5膜上6上ンタクト窓に対応する開孔5
7を有するレジスト膜58を形成し、該レジスト膜58
をマスクにし、3弗化メタン(CHP:l)等による通
常のりアクティブイオンエツチング(RIE )処理に
より第2のPSG膜56.300層55、第1のPSG
11154を順次エツチングして、下層のAt配線53
を表出するコンタクト窓59を形成する。
第3図(d)参照 次いでバレル型のプラズマ処理装置内において酸素(0
□)プラズマによりレジスト膜58をアッシング除去す
る。条件は例えば、ガス圧1 、5Torr、出力IK
W程度である。この際コンタクト窓59内に表出してい
る300層55の端部にはクランクCが発生する。
第3図(61参照 次いで通常の配線形成方法により第2のpsc膜5膜上
6上記コンタクト窓59において下層^1配線53に接
続する上層At配線60を形成する。
以上の通常工程により多層配線配線構造を形成した際に
は1、前述のように02プラズマによるレジスト膜58
のアッシングに際して、コンタクト窓59内に表出する
300層55の端面にクラックCが入る。
これはSOGに含まれるメチル(C1h)基が酸素(0
)と置換し、該Oを介して重合が進んで分子が大型化し
て大きなストレスを生ずるためと考えられる。
そして、このクランクCは上層Al[!に!線60のス
トレスマイグレーションによる断線、眉間絶縁耐力の低
下等を誘起する原因になり好ましくない。
そこで従来は第3図(b)に示すように300層55の
キュアーを終わった後、第4図(a)に示すように、C
HF3ガス等によるRIE処理により、第1のAl61
!線53の上部にあたる第1のPSG膜54の突出部の
上面が平坦に表出するまでエッチバックを行う。
そして、以後前記通常例と同様、第4図(b)に示すよ
うに、エツチングバックの終わった面に第2のPSG膜
56を形成し、次いで該第2のPSG膜5膜上6上ンタ
クト窓に対応する開孔57を有するレジスト膜5日を形
成し、該レジスト膜58をマスクにしてRIB処理を行
いコンタクト窓59を形成することによって、コンタク
ト窓59内へ300層55が表出しないようにし、これ
によってO!プラズマによって第4図(C1に示すよう
にレジスト膜58をアッシング除去した際に300層5
5にクラックが入るのが防止されていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら上記従来方法においてはエッチバックに長
時間を要するので工程手番が長引くという問題があり、
更にはエッチバックに分布を生ずるために層間の絶縁耐
力がバラツクという問題も生じていた。
そこで本発明は、0□プラズマによる506層のクラン
ク発生を抑止して、エッチバンクによる506層の選択
除去工程を省き、これによって製造工程の短手香化及び
層間絶縁耐力の均一化を図ることを目的とする。
ることによって行う本発明による半導体装置の製造方法
によって解決される。
〔作 用〕
CH3基を含んだSOGは下記(11式に示す分子構造
を有しており、酸素(0りプラズマに曝されることによ
って、CI+3基が0と置換しく2)式に示すような構
造になり、0を介して分子の重合が進んで高分子化する
〔課題を解決するための手段〕
上記課題は、凹凸を有する基板上に塗布絶縁膜を平坦に
塗布する工程と、該塗布絶縁膜をキュアーする工程と、
該塗布絶縁膜にレジストをマスクにしてコンタクト窓を
形成する工程と、該レジストを酸素プラズマによりアッ
シング除去する工程を含む半導体装置の製造方法におい
て、該塗布絶縁膜にメチル基と酸素を含んだ有機シリコ
ン化合物よりなる塗布絶縁膜を用い、且つ該塗布絶縁膜
のキュアーを該塗布絶縁膜に活性窒素を導入す一5t−
0−5t −−5t−0−Si −−5t (11式 (2)式 そして体積収縮を生じてクランクが発生する。
そこで本発明においては、上記Oによる置換重合反応を
起こさせないために、上記SOGのキュアーを活性窒素
(N2)の導入によって行い、これによって011.を
Nで置換しておく。即ち窒化しておく。これによって該
SOGが0.プラズマに接しても、酸化重合反応が起こ
らず高分子化されないので、クランクの発生は防止され
る。なお活性N2の導入は506層を深部まで完全に窒
化させるために、等方性を有するバレル型プラズマ装置
によって行うのが望ましいが、この方法に限られるもの
ではない。
上記のように本発明によれば、506層が0□プラズマ
に接してクランクを生ずることがなくなるので、506
層が0□プラズマに接しないようにするために従来行っ
ていた該506層のエッチバック工程が省ける。従って
、506層の品質を落とさずに工程の簡略化が図れる。
〔実施例〕 以下本発明を、図示実施例により具体的に説明する。
第1図(a)〜(Klは本発明の一実施例の工程断面図
す。
第1図(a)参照 本発明の方法により眉間絶縁膜が平坦化される多層配線
構造を形成するに際しては、例えば、素子(図示せず)
の形成が終わった半導体基板1上に形成された下層絶縁
膜2上に、図示しない領域において、コンタクト窓を介
して素子を構成する能動領域に接続する厚さ1μm程度
の下層AI(A1合金を含む)配線3を、通常の方法に
よって形成する。
第1図(bl参照 次いで該基板上にCVO法により眉間絶縁膜の一部であ
る厚さ1μm程度の第1のPSG膜4を形成する。
第1図(e)参照 次いで上記第1のPSGS複膜に、C1,基と0を含ん
だSiの有機化合物よりなるSOG層5を、スピンコー
ド法により、前記下層A1配線3の厚さに相当する段差
を埋め且つ下層AI配線3の上部領域で0.5μm程度
の厚さ(1)を確保できる程度の厚さに形成し、次いで
この基板をバレル型のプラズマ処理装置内に挿入し、窒
素(N2)プラズマによって300層5の活性N2尋人
によるキュアーを行う。
実施例に用いた装置におけるプラズマ窒化の条件は、周
波数13.56 Mllz 、 N2流量100 sc
cm、ガス圧1、Q Torr 、高周波出力1.0 
KW 、処理時間5分で、温度上昇は100℃以下に抑
えられる。
このプラズマ窒化処理によりSOG中に含まれているC
Il:+ 71がNに置換されていることは、第2図(
al及び(blに示す赤外線透過スペクトル図によって
確認される。
即ちSOG層5塗布直後ρスペクトル図(alにおいて
は、3g5ocの主体成分である(−5i−0)の吸収
波長に対応する大きなピークの他に、やや大きなC1h
基(−C11□)の吸収波長に対応するピークが存在し
、且つ水分を含んでいるために(−OB)に対応するピ
ークが存在するが、前記プラズマ窒化を終わった時点に
おけるスペクトル図(blにおいては、(−CTo)に
対応するピークが著しく小さくなり、これに代わって(
SiN)に対応するピークがあられれ、且つ(−O1+
)に対応するピークは消滅している。
これによってプラズマ窒化によるキュアーが進行したこ
とが確認できる。
なお窒化によるキュアーは、窒素のイオン注入によって
も行うことができる。
第1図(CI参照 次いで上記プラズマ窒化によるキュアーの終わったSO
G層5上に、絶縁耐力保持のために、CVD法により厚
さ0.5μm程度の第2のPSG膜6を形成する。
第1図(e)参照 次いで通常のフォトプロセスにより上記第2のPSG膜
6上に前記下層へ1配線3に対するコンタクト窓に対応
する開孔7を有するレジスト膜8を形成し、次いで該レ
ジスト膜8をマスクにしてCIIF+1等の弗素系のガ
スによりRIE処理を行い、第2のPSG膜6.300
層5及び第1のpsc膜4を貫通して下層AI配線3面
を表出するコンタクト窓9を形成する。
第1図(fl参照 次いでバレル型プラズマ処理装置内でIKW程度の高周
波パワーを与えて行われる通常の02プラズマによるア
ッシング処理により前記レジスト膜8を除去する。
なお、前述したプラズマ窒化によるキュアーによって3
00層5のCII+7JはNと置換されているので、上
記Otプラズマによって酸化重合されて高分子化される
ことはなく、体積収縮を生じない。
従ってコンタクト窓9内に表出する300層5の端面に
クランクが入ることがない。
第1図(gl 次いで通常の配線形成方法に従って、前記第2のPSG
膜6上に、前記コンタクト窓9において下層へ1配線3
に接続する上層へ1(A1合金を含む)配線10を形成
し、本発明による層間絶縁膜が平坦化された多層配線が
完成する。
〔発明の効果〕
以上説明のように本発明によれば、300層がレジスト
除去に際しての0□プラズマに接してクランクを生ずる
ことがなくなる。そこで300層が02プラズマに接し
ないようにするために従来行っていた300層のエッチ
バック工程を省略しても、300層の高品質は保たれる
従って本発明によれば300層によって眉間絶縁膜の平
坦化が図られる多層配線構造の半導体装置を製造する際
に、上層配線の断線や配線層間の絶縁耐力の低下を伴わ
ずに工程を筒略化することが可能になり、製造手番の短
縮が図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(glは本発明の一実施例の工程断面図
、第3図(al 〜(e)及び第4図(al 〜(C)
は第11第2の従来方法の工程断面図である。 図において、 】は半導体基板、 2は下層絶縁膜、 3は下JiAl配線、 4は第1のpsc膜、 5はSOG層、 6は第2のPSG膜、 7は開孔、 8はレジスト膜、 9はコンタクト窓、 10は上層^l配綿 を示す。 ホ発日月とり一発オギ七gす6)工孝呈r甘酒)CD系
 1 の c子の2ジ ・      1.! ”(”’バゼ ーご=−一パ ブ耳じ一5日月Cリー→1づI王1イダUのニオ1Eヒ
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Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 凹凸を有する基板上に塗布絶縁膜を平坦に塗布する工程
    と、該塗布絶縁膜をキュアーする工程と、該塗布絶縁膜
    にレジストをマスクにしてコンタクト窓を形成する工程
    と、該レジストを酸素プラズマによりアッシング除去す
    る工程を含む半導体装置の製造方法において、 該塗布絶縁膜にメチル基と酸素を含んだ有機シリコン化
    合物よりなる塗布絶縁膜を用い、且つ該塗布絶縁膜のキ
    ュアーを該塗布絶縁膜に活性窒素を導入することによっ
    て行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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