JPH02254741A - 多層配線の製法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、多層配線の製法に関する。

゛さらに詳しくは、多層配線層間絶縁膜の改善に関する
。

（ロ）従来の技術 従来、多層配線は、第６図に示すようにシリコン基板１
１上に絶縁膜１２を介して所定パターンの第１のメタル
配線層１３を形成し、この上にモノシラン（Ｓｉｔ（、
）と亜酸化窒素（ＮｔＯ）を原料としたプラズマＣＶＤ
法によってシリコン酸化膜１４を形成し、この上に、ス
ピンオングラス塗布液を塗布し焼成して平坦なスピンオ
ングラス（ＳＯＧ）焼成層１５を形成し、次に第５図（
Ｂ）に示すように再びプラズマＣＶＤ法によってシリコ
ン酸化膜１６を形成しスルーホールコンタクト穴を開孔
した後事２のメタル配線層１７を形成して作製していた
が、スルーホールコンタクト内部にＳＯＧ焼成層の露出
部１８を生じ、この部分からＳＯＣｗ中の残留溶媒成分
が滲出され、スルーホール部の電気抵抗が上昇するとい
う欠点かあり、これを改善するために、第７図に示すよ
うにドライエツチング法によってＳＯＧ焼成Ｆ１１５の
エッチバックを行って第１のメタル配線層上部のＳＯＧ
層を除去してＳＯＧ焼成層１５ａとし、次に第５図（Ａ
）に示すように、この上に再びプラズマＣＶＤ法によっ
てシリコン酸化膜１６を形成し、スルーホールコンタク
ト穴を開孔した後事２のメタル配線層１７を形成して作
製されている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 前記従来の多層配線の製法は、第７図に示すようにＳＯ
Ｇ焼成層のエッチバックにより第１のメタル配線層部と
その周辺部の間に段差を生じ、この上に形成されろ第２
のメタル配線層の下地となるシリコン酸化膜は平坦性に
劣りこの上に形成された第２のメタル配線層は抵抗値が
上昇したり断線が起こりやすいという問題がある。

この発明は前記問題を解決するためになされたものであ
り、ＳＯＧ焼成層のエッチバックにより第１のメタル配
線層パターンの上部と周辺部の間に段差を生しなく、導
電性が安定しかつ断線の起こらないメタル配線層を作製
することのできる多層配線の製法を提供しようとするも
のである。

（ニ）課題を解決するための手段 この発明者らは、第２のメタル配線層の導電性を安定化
させるため、この第２のメタル配線層の下地となる眉間
絶縁膜の平坦性を向上する手段について鋭意研究を行い
、膜形成装置と原料を変えて種々のシリコン酸化膜を作
製し、このシリコン酸化膜をドライエツチング装置を用
いてＣＦ。

Ｌ８０ＳＣＣＭ、　Ａｒ　８００ＳＣＣＭ、圧力　１．
６Ｔｏｒｒ、　ＲＦパワー　　１００Ｗのエツチング条
件でエツチングし単位時間当りのエツチング深さを測定
してエツチンググレートを求め、同様にして求めたＳＯ
Ｇ焼成膜のエツチンググレートに対する比を算出したと
ころ、第４図に示すように原料にＴＥＯＳ　（テトラエ
トキシシラン）と０３を用い減圧ＣＶＤ法によって作製
したシリコン酸化膜は、ＳＯＧ焼成層に対するエッチレ
ート比がａ、７３〜０１９２の範囲にありドライエツチ
ング性が高＜ＳＯＣ焼成層のエツチングレートに近いと
いう事実を見出し、更に、予め半導体基板に形成された
メタル配線層形成面に、前記Ｔ　Ｅ　ＯＳ　、！：０３
を用いた減圧ＣＶＤ法によってシリコン酸化膜を形成し
、この上にｓｏｃｍａ膜を形成し、このＳＯＧ焼成膜形
成面側からドライエツチングを行い前記メタル配線層上
部の５ＯＧＫ’成膜を除去し更に前記シリコン酸化膜の
表層をエツチングした状態でこのエツチング表面を調べ
たところこの表面は平坦であるという事実を見出しこの
発明に至った。

この発明によれば、予め半導体基板に形成された第１の
メタル配線層形成面に、ドライエツチング性の高いシリ
コン酸化膜を気相堆積さけ、前記第１のメタル配線層形
成面を平坦にしうろスピンオングラス塗布液を塗布し焼
成して表面か平坦なスピンオングラス焼成層を形成し、
このスピンオングラス焼成層形成面をドライエうチング
処理して前記第１のメタル配線層上部のスピンオングラ
ス焼成層と更にドライエツチング性の高いシリコン酸化
膜の表層を除去した後、シリコン酸化膜を形成し、コン
タクトホールを開孔し、第２のメタル配線層を形成する
ことを特徴とする多層配線の製法が提供される。

この発明においては、予め半導体基板に形成された第１
のメタル配線層形成面に、ドライエツチング性の高いシ
リコン酸化膜を気相堆積させろ。

前記半導体基板は、多層配線用の半導体基板を用いろこ
とができ、例えばＳｉ、　ＧａＡｓ、　１ｎｓｂ等が挙
げられる。前記第１のメタル配線層は、前記半導体基板
上に、絶縁膜を介在させ又は介在させずして、例えばス
パッター法等により、例えば＾Ｉ　Ｓ　１．　％＾１ｓ
ｉｃｕ等の層を、通常０．５〜１．ｏｊｌｍの厚さに堆
積し、例えばホトリソグラフィ法によって所定パターン
にエツチングして、通常０．６〜１．０μｍの線幅に形
成することができろ。

前記ドライエツチング性の高いシリコン酸化膜は、多層
配線の眉間絶縁をするための１つの絶縁膜であって、こ
のシリコン酸化膜を所定のドライエツチング条件でエツ
チングし単位時間当りのエツチング深さを測定して求め
たエツチレ−１・が、同様のエツチング条件で求めた５
ＯＧＦｉのエッチレートに対して、通常０．７〜１，０
倍のものを用いることができ、前記第１のメタル配線層
形成面に、例えばテトラエトキシシランと０３、ＤＡＤ
ＢＳ　（ジアセトキシージーｔ−ブトキシシラン）と０
３、ＴＯＭＣＡＴＳ（テトラメチル　シクロテトラシロ
キサン）と０３等を用いた常圧又は減圧ＣＶＤ法によっ
て、通常３０００〜６０００人の膜厚に気泪堆漬して形
成することができる。

この発明においては、前記第１のメタル配線層形成面を
平坦にしうるスピンオングラス塗布液を塗布し焼成して
表面が平坦なスピンオングラス焼成層を形成する。前記
スピンオングラス塗布液は、凹凸を有する前記第１のメ
タル配線層形成面を平坦にするためのらのであって、ス
ピンオン法によって前記表面の凹部に厚くかつ凸部に薄
く塗布でき、塗布後焼成することにより平坦な蚊ラス層
（ＳｔＣｈ）を形成しうるちのであって、例えば５ｉｄ
ｅ形成性のシリコーン樹脂系化合物を有機溶剤に溶解し
た溶液等を用いることができ、前記第１のメタル配線層
形成面の前記ドライエツチング性の高いシリコン酸化膜
の上に、例えばスピンオン法によって塗布し、通常４０
０〜４５０℃で焼成してスピンオングラス焼成層を形成
することができる。

この発明においては、このスピンオングラス焼成層形成
面をドライエツチング処理して前記第１のメタル配線層
上部のスピンオングラス焼成層と更にドライエツチング
性の高いシリコン酸化膜の表層を除去する。前記ドライ
エツチング処理は、この処理面の平坦性を維持しながら
前記第１のメタル配線層上部のスピンオングラス焼成層
を除去するためのものであって、例えばＲＩＥ法等のド
ライエツチング法を用いて前記第１のメタル配線層上部
のスピンオングラス焼成層と更にドライエツチング性の
高いシリコン酸化膜の表層を除去することができ、前記
第１のメタル配線層上部にスピンオングラス焼成層の残
留物が存在しないようにしてこの上に形成する第２のメ
タル配線層とのコンタクト部の導電性低下を防ぐことか
できる。

前記ドライエンチング性の高いシリコン酸化膜の表層は
、その周辺のスピンオングラス焼成層に対してエッチレ
ートが、通常０．７〜１．０倍でありドライエツチング
性が類似しているので、エツチング処理を行ってもその
処理面の平坦性を推持することができる。前記エッチレ
ートがスピンオングラス焼成層に対して前記範囲を外れ
るとエツチングの選択性が起こり、エツチング処理面に
凹凸が発生するので好ましくない。

この発明においては、この後シリコン酸化膜を形成し、
コンタクトホールを開孔し、第２のメタル配線層を形成
する。

前記シリコン酸化膜は、多層配線の眉間絶縁をするため
の１つの絶縁層であって、前記第１のメタル配線層上部
のドライエツチング性の高いシリコン酸化膜及び周辺の
スピンオングラス焼成層からなる平坦な面上に、例えば
ＳｉＨ４’とＮ、ＯもしくはＯ！等を用いて常圧、減圧
又はプラズマＣＶＤ法によって、通常４０００〜６００
０人の膜厚に形成することができる。前記コンタクトホ
ールは第１と第２のメタル配線層のコンタクト部を形成
するためのものであって、前記第１のメタル配線層上部
のドライエツチング性の高いシリコン酸化膜及び前記シ
リコン酸化膜からなる眉間絶縁膜を、例えばホトリソグ
ラフィ法等によって開孔して形成することができる。

前記第２のメタル配線層は、前記コンタクトホール及び
前記シリコン酸化膜の上部に、例えばＡｌ５ｉＳＡＩＳ
ｉＣｕ等の層を、通常０．８〜１．２μｍの厚さに１１
ｉ潰し、所定パターンに形成して作製することができる
。

この発明においては、この第２のメタル配線層の上に適
宜層間絶縁膜を介在させてメタル配線層を繰り返し形成
し多層配線を製造するこができる。

（ホ）作用 ドライエツチング性の高いノリコン酸化膜か周辺のスピ
ンオングラス焼成層のエツチング速度と同じ程度の速度
でエツチングされ、エツチング面の凹凸を防ぐ （へ）実施例 この発明の実施例を図を用いて説明する。

まず、第２図に示すようにシリコン基１１の上に熱酸化
膜２を形成し、この上にスパッター法によってＡｌＳｉ
を堆積させ、ホトリソグラフィ法によりてエツチングし
て所定パターンのＡｌＳｉ層３を形成する。

次に、この基板を減圧ＣＶＤ装置内に配置し、この装置
内を、真空にし、４００℃に加熱して原料のＨｅで希釈
したテトラエトキシシラン（ＴＥ０１）及び４８０００
ｐｐｍのオゾンを含んだ酸素をそれぞれ１２００ｃｃと
２４００ＣＣになるように供給して圧力を６０Ｔｏｒｒ
とし、前記基板上に膜厚４０００人のシリコン酸化膜４
を気相堆積させる。次に、前記シリコン酸化膜の上にス
ピンオングラス（ＳＯＧ）塗布液（東京応化工業社製、
タイプ−７）をスピンオン法によって塗布し、乾燥後４
２０℃で焼成することによりＳＯＧ焼成層を形成する。

次に、ＲＩＥ装置を用い、ＣＦ、　ＩＩＩＩＯ３ＣＣＭ
、　ＡＡｒ３００ＳＣＣ，圧力１．６Ｔｏｒｒ、　ＲＦ
パワー１００Ｗのエツチング条件で前記ＳＯＧ焼成層形
成面をドライエツチング処理し、第３図に示すようにＡ
ｌ５ｉＦＪ３上部のＳＯＧ焼成層５及びシリコン酸化膜
４の表層を除去し、ＡｌＳｉ層３上部のＳＯＧ焼成層か
除去された平坦なドライエツチング面を形成する。

次に、第１図に示すようにこの上に、５ＩＨ４とＮ２０
を原料に用いたプラズマＣＶＤ法によって膜厚８０００
人のシリコン酸化膜６を形成し、コンタクトホールを形
成して、再びスパッター法によりＡｌＳｉ層７を形成し
、多層配線を作製した。

得られた多層配線は、第２のメタル配線層のＡｌＳｉ層
７が平坦な酸化シリコン層の上に形成され断線の発生は
無く、安定な導電性を呈した。

比較例！ 実施例１において、減圧ＣＶＤ装置を用いる代わりにプ
ラズマＣＶＤ装置を用い、テトラエトキシシラン及びオ
ゾンを用いる代わりにＳｉＨ，とＮ２０を用い、この他
は実施例１と同様にして多層配線を作製した。

得られた多層配線は第２のメタル配線の下地のシリコン
酸化膜表面か凹凸状の段差を有し第２のメタル配線層は
断線が発生１、た。

（ト）発明の効果 この発明によれば、導電性が安定しかつ断線の起こらな
いメタル配線層を作製することができる多層配線の製法
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例において製造した多層配線
の説明図、第２図〜第３図は、この発明の実施ρ］にお
いて製造した多１習配線の製造工程説明図、第４図は、
シリコン酸化膜の製造方法とトライエツチング性の関係
を示す図、第５図は、従来の多層配線の説明図、第６図
〜第７図は、従来の多層配線の製造工程説明図である。 Ｎ１２　　図 １・・・・・ンリコン基板、２・・・・・・絶縁膜、３
・・・・・メタル配線、 ４・・・・・・易ドライエツチング性シリコン酸化膜、
５・・・・・・ガラス層、　　　６・・・・・・シリコ
ン酸化膜、７・・・・・・メタル配線。 第　３　ｍ 第 図 笥 ｍ　（Ａ） 筒 図 ＣＢ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、予め半導体基板に形成された第１のメタル配線層形
   成面に、ドライエッチング性の高いシリコン酸化膜を気
   相堆積させ、前記第１のメタル配線層形成面を平坦にし
   うるスピンオングラス塗布液を塗布し焼成して表面が平
   坦なスピンオングラス焼成層を形成し、このスピンオン
   グラス焼成層形成面をドライエッチング処理して前記第
   １のメタル配線層上部のスピンオングラス焼成層と更に
   ドライエッチング性の高いシリコン酸化膜の表層を除去
   した後、シリコン酸化膜を形成し、コンタクトホールを
   開孔し、第２のメタル配線層を形成することを特徴とす
   る多層配線の製法。