JPH02205030A - 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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JPH02205030A
JPH02205030A JP2421489A JP2421489A JPH02205030A JP H02205030 A JPH02205030 A JP H02205030A JP 2421489 A JP2421489 A JP 2421489A JP 2421489 A JP2421489 A JP 2421489A JP H02205030 A JPH02205030 A JP H02205030A
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JP
Japan
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insulating film
film
substrate
forming
plasma
Prior art date
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Pending
Application number
JP2421489A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuyuki Sawada
和幸 澤田
Yuka Terai
由佳 寺井
Yoji Masuda
洋司 益田
Hiroshi Yamamoto
浩 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co 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】 産業上の利用分野 本発明は超LSIなどの高集積化に際し、多層配線にお
ける層間絶縁膜に用いられ、微細な凹凸を有する基板上
に絶縁膜を堆積するのに有効な半導体装置の製造方法に
関する。
従来の技術 LSIの集積度が増すにつれ、配線を多層に積み重ねる
技術が用いられており、微細な配線部に絶縁膜を埋込む
とともに平坦な層間絶縁膜を形成する必要がある。そこ
で、従来では気相成長法(以下CVD法と記す)に上り
、微細な配線部への5i02JIJI等の絶縁膜の埋込
みの検討が種、々なされている。例えば、・第2図に示
すように、第2図(A)において、51基板102にA
1配線パターン104(104A〜104C)が形成さ
れている上にテトラエトキシシラン(TE01)のよう
な有機シラン類を原料ガスとしてプラズマCVD法で酸
素と反応させ、・5i02膜lO6を堆積する。その後
、A「スパッタ法によりS i(h膜106の角を45
°の角度でエツチングし5i02膜106aを得る。そ
して、再びTE01と02のプラズマ反応により5i0
2膜108を堆積して層間絶縁膜を形成する。上記例に
示したように、有機シランを用いた5I02膜はシラン
系ガスの反応による5i02膜に比ベオーバーハングが
少なく、良好な段差被覆性を有しているので、配線間隙
を坤込むのに適している。また、Arスパッタにより5
i02膜の角を45°の角度でエツチングすることによ
って、より微細な間隙を埋込むことができる。(電子材
料1987年9月P、116−P、122rPRECI
SION 500CVDトソ(7)機能」参@)発明が
解決しようとする課題 しかし、第2図に示す従来の製造方法においては、下記
のような問題点がある。微細な、特にアスペクト比が1
以上の配線間隙を埋込むことができない。つまり、第2
図に示す例では、TE01を原料としたプラズマCVD
法による5i02膜はオーバーハングが少ないという特
徴を有しているが、平坦部の膜厚が凹部内の膜厚に比べ
2倍程度厚く、A「スパッタ法により5i02膜106
の角を45″の角度でエツチングしても、A1配線間隙
の7スペクト比(間隙高さ/閏隙幅)が1以上になると
、間隙底部まで傾斜を有するように5i02膜106を
エツチングすることができない。そのため5i(h膜1
0Bを堆積した際、第2図(C)に示すように空隙11
0が生じてしまう。本発明は、このような従来の問題に
鑑み、これらの問題点を解決し、製造歩留り及び信頼性
に優れ、高集積化を可能とする半導体装置の製造方法を
提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は、表面に凹凸を有する半導体基板上に第1の絶
縁膜を形成する工程と、前記凸部上の前記第1の絶縁膜
をエツチングする工程と、全面に第2の絶縁膜を形成す
る工程と、前記第2の絶縁膜をアルゴンガスを含むプラ
ズマ中でエツチングする工程と、全面に第3の絶縁膜を
形成する工程を備えてなることを特徴とする半導体装置
の鶴造方法である。
作用 本発明は上記構成により、次のように作用する。
まず、基板凸部−トに第1の絶縁膜をエツチングして凹
部内に絶縁膜を形成することにより、凹凸部のアスペク
ト比を低減することができ、第30絶縁膜を形成した際
、アスペクト比が1以上の凹凸部を空隙なく埋込むこと
ができる。さらに、空隙を生じることなく微細な間隙を
埋込むことができるので、半導体基板表面の□平坦化工
程が容易となり、上層の配線の形成が容易になる。また
、下層の配線の断線が防止できる。
実施例 以下、本発明の製造方法を具体的に基づいて説明する。
第1図(A)〜(J)は本発明による実施例の製造工程
で2層配線の形成工程を示す。第1図(A)に示す半導
体Si基板2に回路素子が作成ぎれ、第1の導体パター
ンとしてのAI配線4(4A〜4C)が形成された基板
をプラズマCVD装置内に設置し、基板温度を390”
に保ち、TE01と02の混合ガスを導入し、真空度が
10Torrの状態でプラズマを生成し、第1の絶縁膜
としての5i02膜6を0.6μm堆積する。
しかる後に、第1図(B)に示すように、該基板上にレ
ジスト膜8を1.5μ閘程度の厚さで塗布し、基板表面
を平坦化する。その後、基板をドライエツチング装置内
に設置し、基板温度を20℃に保ち、02ガスで真空度
が0.ITorrの状態でプラズマを生成し、前記レジ
スト膜8を1.6μmエツチングしてJ第1図(C)に
示すように、A1配線4A〜4Cの間隙にレジスト膜パ
ターン8A〜8Dを形成する。
次にC旺3と02の流量比が3:1で、真空度が0゜2
Torrの状態でプラズマを生成し、前記レジスト膜パ
ターン8A〜8Dをマスタにして前記510m膜6を1
.1′μmエツチングした後、前記レジスト膜パターン
を除去すると、第1図(0)に示すようζヒ、前記A1
配線4A〜4Cの間隙にSiO2膜6A〜6Dが形成さ
れる。
このとき、SiO2膜6A〜6DによりA1配線4A〜
4Cの間隙のアスペクト比(配線高/間隙幅)が低減さ
れる。□その後、第1図(E)に示す′ように、基板を
プラズマCVD装置内に設置し、TE01と02め混□
合ガスによるプラズマCVD法で第2の絶縁膜としての
5i02膜10をO−5μi堆積する゛。しかる後に、
第1図(F)に示すように、上記(E)で示す基板をド
ライエツチング装置内に設置し、A「ガスを導入し、真
空度が0−05Torrの状態でプラズマ生成し、S 
f’02膜10を0.1μmエツチングして、5i02
膜10aを得る。このとき、Arガスによる物理的エツ
チングによって5i02膜lOの角が45°の角度でエ
ツチングされ、かつ前記5i02膜6A〜60によりA
1配線4A〜4Cの間隙の7スペクト比が低減されてい
るので、間隙底部まで傾斜を有するように5i02膜1
0がエツチングされる。
この後、第1図(G)に示すように、上記(F)で示す
基板をプラズマCVD装置内に設置し、TE01と02
の混合ガスによるプラズマCVD法で第3の絶縁膜とし
ての5i02膜12を1.67xm堆積する。このとき
、前記5102膜6A〜60によりA1配線4A−4C
の間隙のアスペクト比が低減され、そのため前記5i0
2膜10aの側面が間隙底部まで傾斜を有しているので
、A1配線4(4A〜4C)の間隙に対して、特に間隙
幅が1μm以下でアスペクト比が1以上の間隙を前記S
iO2膜12により、空隙なく埋込むことができる。
この点が、本発明の極めて重要な点の一つであり、第1
の絶縁膜としての5i02膜6A〜6Dによる間隙のア
スペクト比低減と、物理的エツチングにより形成される
第2の絶縁膜としての5i02膜10aの側面の傾斜と
の組合せにより、第3の絶縁膜とじての5i02膜12
を堆積した際、間隙幅が1μm以下でアスペクト比が1
以上の微細間隙を空隙なく埋込むことがはじめて可能と
なる。次に、平坦化工程として以下のような工程を行う
。第1図(H)に示すように、該基板上にレジスト膜1
4を1.5μm程度の厚さで塗布し、基板表面を平坦化
する。その後、基板をドライエツチング装置内に設置し
、基板温度を20℃に保ち、まず02ガスで、真空度が
0.ITorrの状態でプラズマを生成し、前記レジス
ト膜14を1゜5μmエツチングし、次にC旺3と02
の流量比が3:1で、真空度が0.2Torrの状態で
プラズマが生成し、前記レジスト膜14及び前記5i0
2膜12を同じ速度で12μmエツチングして、第1図
(1)に示すように、基板上に絶縁膜を形成し平坦化し
た構造が得られる。次に、このように平坦化した基板に
多層配線を形成するために以下の工程を行った。該基板
上にレジスト膜を塗布し所望の領域を露光してレジスト
膜パターン(図示せず)を得る。そして、基板をドライ
エツチング装置内に設置し、基板温度を20℃に保ち、
C旺3と02の流量比が10:1で、真空度が(L2T
orrの状態でプラズマを生成し、レジスト膜パターン
をマスクにして5i02膜10a及び12aをエツチン
グしスルーホールを形成し、レジスト膜パターンを除去
する。次に、基板をスパッタ装置内に設置し、AIケタ
−ットをスパッタして基板上に第2の導体としてのAI
膜16をlzzmtl積する。
次に基板上にレジスト膜を塗布し所望の領域を露光して
レジスト膜パターン(図示せず)を得る。
そして、基板をドライエツチング装置内に設置し、5i
Clnガスでプラズマ生成し、レジスト膜パターンをマ
スクにしてA1膜16をエツチングして、第2の導体パ
ターンとしてのAI配線16A、16Bを形成する。
その後レジスト膜パターンを除去すると、第1図(J)
に示すように、2層A1配線構造が得られる。上記実施
例において、第3の絶縁膜を形成するCVDにおいて、
原料ガスとしてTE01を用いているが、この点も本発
明の極めて重要な点の−っであり、TE01の場合は5
iHa系の原料ガスに比べ形成された5i02膜のオー
バーハングが少ないので、TE01をCVDの原料ガス
として用いることによって、より微細な間隙の埋込みが
可能となる。なお、上記第1及び第2の絶縁膜を形成す
るプラズマCVDにおいて、TE01と02の代りに5
il14と02あるいはSiH2とN20を用いても同
様の結果が得られる。また、上記第1から第3の絶縁膜
を形成するブラフCvDにおいて、TE01の代りにテ
トラメトキシシラン[5i(OCH3)41を用いても
同様の結果が得られる。さらに、上記第3の絶縁膜を形
成するCVDにおいて、TE01と02のプラズマ分解
反応の代りにTE01と03の熱分解反応により5i0
2膜を形成しても同様の効果を得ることができる。
発明の効果 以上述べてきたように本発明の半導体装置の製造方法に
よれば、次のような効果が得られる。間隙内に形成した
第1の絶縁膜により間隙のアスペクト比を低減した後、
第2の絶縁膜の側面が間隙底部まで傾斜を有するように
物理的エツチングを行うことによって、第3の絶縁膜を
形成した際、間隙幅が1μm以下でアスペクト比が1以
上の微細な間隙を空隙なく埋込むことができる。空隙を
生しることなく微細な間隙を埋込むことができるので、
半導体基板表面の平坦化工程が容易となり、多層配線の
層間絶縁膜の形成に適用すれば、上層配線の形成が容易
になる。また、下層配線の断線が防止できる。さらには
、多層配線を実現することにより、素子の高集積化なら
びに高速化が図れる。以上のように、本発明は微細な凹
部に空隙を生じることなく絶縁膜を埋込むことができる
ため、素子の高集積化ならびに信頼性の向上に大きく寄
与するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による半導体装置の製造方法の実施例を
説明するための工程断面図、第2図は従来の製造方法の
一例を説明するための工程断面図である。 2・・・φ51基板、4(4A〜4C)、16(16A
、16B)・・・・A1配線、6(6A〜6D)、 1
0. lOa、12.12a・・・・c V D −5
i02膜、8(8A〜8D) 、 14・・・・レジス
ト膜。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか1名i− 城 憾

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)表面に凹凸を有する半導体基板上に第1の絶縁膜
    を形成する工程と、前記凸部上の前記第1の絶縁膜をエ
    ッチングする工程と、全面に第2の絶縁膜を形成する工
    程と、前記第2の絶縁膜をアルゴンガスを含むプラズマ
    中でエッチングする工程と、全面に第3の絶縁膜を形成
    する工程を備え、前記凹部内を前記第1から第3の絶縁
    膜で埋込むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)第3の絶縁膜を形成する工程が有機シランと酸素
    のプラズマ生成によるプラズマ分解反応か、あるいは、
    有機シランとオゾンの熱分解反応によって絶縁膜を形成
    する工程であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の半導体装置の製造方法。
JP2421489A 1989-02-02 1989-02-02 半導体装置の製造方法 Pending JPH02205030A (ja)

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JP (1) JPH02205030A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04132220A (ja) * 1990-09-21 1992-05-06 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd プラズマテーパエッチング方法
KR100215909B1 (ko) * 1991-09-11 1999-08-16 구본준 반도체소자의 보호막 형성방법

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