JPH02180017A - 層間絶縁膜の平坦化方法 - 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〕 本発明は半導体集積回路装置の製造方法に関し、特に層
間絶縁膜の平坦化の方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の層間絶縁膜の平坦化方法は、第２図（ａ
）のように、アルミニウム配線１２を形成した半導体ウ
ェハ１１上に、最終的に得ようとする層間絶縁膜の膜厚
の約半分の厚さの第１の絶縁膜１３を被着形成する。そ
の上で、第２図（ｂ）のように、スピン・オン・グラス
法により平坦化塗布膜１６を形成する。

次に、第２図（Ｃ）のように、配線１２が存在しない領
域に平坦化塗布膜を残すように全面エツチングバックを
行い、第１の絶縁膜１３及び平坦化塗布膜１６の表面を
平坦化する。その後、第２図（ｄ）のように、全面に第
２の絶縁膜１７を被着形成する。

以上の工程を経ることによって平坦な層間絶縁膜を形成
するものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の層間絶縁膜の平坦化の方法は、平坦化塗
布膜１６をエツチングする方法であるため、この平坦化
塗布膜１６の塗布表面形状に対応した平坦面が形成され
る。このため、平坦化塗布膜１６を塗布した時の塗布表
面がウェーハの段差形状によらずに一様に平坦になるこ
とが望ましい。

しかし、アルミニウム配線１２の段差によって塗布膜厚
にばらつきが生じ易く、細いアルミニウム配線１２等の
パターン面積が小さい領域での塗布膜厚は薄く、パター
ン面積が広い領域での塗布膜厚は厚くなってしまう。さ
らに、段差の領域が比較的狭い場合には塗布膜で埋める
ことができるが、段差の領域が広い場合には塗布膜で埋
めることが難しく、段差を解消することは困難である。

これは、無機塗布膜に比べ平坦性の高い有機塗布膜にお
いても困難である。

また、平坦化塗布膜１６のエツチングにおいては、配線
１２間にのみ塗布膜が残されるようにエツチングを行う
が、そのエンチングバッグ量の制御は困難である。また
、上述したように塗布膜の膜厚にばらつきが存在してい
ると、パターン面積の狭い領域の絶縁膜１３がパターン
面積の広い領域の絶縁膜よりも多くエツチング除去され
易く、絶縁膜の膜厚が局所的に薄くなるという問題もあ
る。

更に、絶縁膜１３と平坦化塗布膜１６のエツチング速度
を１：１にする整合が困難であり、この整合が適切でな
い場合には、上述した製造固定により逆に平坦性を悪化
させてしまうという問題もある。

本発明は平坦性に優れた層間絶縁膜の製造を可能とした
平坦化方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の層間絶縁膜の平坦化方法は、配線が形成された
半導体ウェハ上に第１の絶縁膜を被着形成する工程と、
この配線上で盛り上げられた第１の絶縁膜を反応性イオ
ンエツチング法により選択的にエツチング除去して他の
部分と略同一高さにする工程と、このエツチング工程に
よって生した溝を含む全面に平坦化塗布膜を薄く塗布す
る工程と、この平坦化塗布膜をエツチングして前記溝内
にのみ平坦化塗布膜を残す工程と、全面に第２の絶縁膜
を形成する工程とを含んでいる。

〔作用〕

上述した製造方法では、第１の絶縁膜を予めエツチング
して平坦化を進めておくので、平坦化塗布膜は第１の絶
縁膜に形成された溝を埋める程度に薄く形成すればよく
、平坦化塗布膜の厚さのばらつきを低減し、層間絶縁膜
の表面の平坦化を改善する。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図（ａ）乃至（ｅ）は本発明の一実施例を製造工程
順に示した半導体チップの断面図である。

まず、第１図（ａ）のように、半導体ウェハ１上に厚さ
１．０μｍのアルミニウム配線２を形成しており、この
上に第１の絶縁膜として例えば第１の絶縁膜、ここでは
窒化シリコン膜３を１．５μＩＴＩの厚さに被着形成す
る。そして、フォトレジスト４を選択形成し、アルミニ
ウム配線２上の盛り上がった第１の窒化シリコン膜３に
相当する箇所を開口する。

次に、第１図（ｂ）のように、反応性イオンエツチング
法を用いて、第１の窒化シリコン膜３をアルミニウム配
線２の厚さ分の１．０μｍだけエツチング除去し、第１
の窒化シリコン膜３の他の部分と同じ厚さにする。その
後、フォトレジスト４を剥離する。この時点で、第１の
窒化シリコン膜３は平坦となるが、前記エツチングによ
ってアルミニウム配線２の両側に溝５が形成される。

次に、第１図（Ｃ）のように、スピン・オン・グラス法
により平坦化塗布膜６を形成し、溝５を埋めて平坦化す
る。この時、溝５を埋めるのに必要な平坦化塗布膜６の
量はわずかで良く、薄く形成するだけで平坦な形状が得
られる。

次に、第１図（ｄ）のように、全面エツチングハックを
行い、平坦部の平坦化塗布膜６を除去し、溝５のみに平
坦化塗布膜６を残す。この時、平坦部では、後述する理
由によって平坦化塗布膜６を完全に除去することが肝要
である。

その後、第１図（ｅ）のように、第２の絶縁膜として、
第２の窒化シリコン膜７を例えば０．５μｍ被着形成し
、平坦な層間絶縁膜が完成される。

なお、前記した平坦化塗布膜６のエツチング工程におい
て、該塗布膜６を平坦部において完全に除去させる理由
は次の通りである。即ち、平坦化塗布膜６が平坦部のス
ルーホール形成部分等に残っていると、後のスルーホー
ル形成工程時にスルーホールの内壁に平坦化塗布膜層の
面が露出し、水分を吸着したり、膜自身からガスが出た
りしてスルーホール部のアルミニウムコロ−ジョンの原
因となる場合があるためである。

この製造方法によれば、平坦化塗布膜６は少なくとも溝
５を埋める厚さであればよいため、その膜厚を薄く形成
でき、したがってエツチング量は少な（て済み、エツチ
ングのばらつきも少なくなり、従来に比べて平坦化塗布
膜のエツチング量の制御を容易に行なうことができる。

また、平坦化塗布膜６が薄くできるために、絶縁膜と平
坦化塗布膜のエンチング速度の整合が難しい場合におい
ても、好適なエツチングが実現できる。この場合、溝５
の埋まり具合に多少影響がでるが、平坦性を悪化させる
ようなことはない。

更に、平坦化塗布膜６を第１．第２の窒化シリコン膜３
．７で挟み込むことにより、塗布膜６自身からのガスの
発生をおさえ、また上層配線との接触も防止される。

このように本発明は層間絶縁膜と平坦化塗布膜のエツチ
ング速度を１＝１に等しくする整合をとらなくても平坦
化が実現できるため、種々の素材からなる層間絶縁膜を
使用することができる。例えば、層間絶縁膜に酸化シリ
コンを用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、配線上に盛り上げられた
第１の絶縁膜の部分を予め選択的にエツチング除去して
その表面を平坦にしているので、この上に塗布する平坦
化塗布膜は絶縁膜に生じた溝を埋める程度に薄くでき、
この塗布膜の膜厚のばらつきが原因とされる従来の問題
点を解消し、かつ全面エツチングにおけるエツチング量
の制御を容易なものにして、層間絶縁膜の平坦化を実現
する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｅ）は本発明の一実施例を製造工程
順に示す半導体チップの断面図、第２図（ａ）乃至（ｄ
）は従来の平坦化方法を工程順に示す半導体チップの断
面図である。 １．１１・・・半導体ウェハ、２，１２・・・アルミニ
ウム配線、３，１３・・・第１の絶縁膜、４，１４・・
・フォトレジスト、５・・・溝、６，１６・・・平坦化
塗布膜、７．１７・・・第２の絶縁膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、配線が形成された半導体ウェハ上に第１の絶縁膜を
   被着形成する工程と、前記配線上で盛り上げられた第１
   の絶縁膜を反応性イオンエッチング法により選択的にエ
   ッチング除去して他の部分と略同一高さにする工程と、
   このエッチング工程によって生じた溝を含む全面に平坦
   化塗布膜を薄く塗布する工程と、こめ平坦化塗布膜をエ
   ッチングして前記溝内にのみ平坦化塗布膜を残す工程と
   、全面に第２の絶縁膜を形成する工程とを含むことを特
   徴とする層間絶縁膜の平坦化方法。