JPH022619A - 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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JPH022619A
JPH022619A JP14688588A JP14688588A JPH022619A JP H022619 A JPH022619 A JP H022619A JP 14688588 A JP14688588 A JP 14688588A JP 14688588 A JP14688588 A JP 14688588A JP H022619 A JPH022619 A JP H022619A
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JP
Japan
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film
insulating film
sacrificial
substrate
insulating
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JP14688588A
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English (en)
Inventor
Junichi Ochiai
淳一 落合
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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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) この発明は半導体装置の製造方法に係り、特に多層配線
における眉間絶縁膜の平坦化法に関するものである。
(従来の技術) 半導体デバイスの多層配線平坦化技術として、最近、例
えば月刊セミコンダクタ・ワールド(Semicond
uctor  World)  1987−3  P 
 3 6 〜4 1  に開示されるように様々な手法
が試みられているが、各々には一長一短があり、より高
度な平坦化技術はこれらの平坦化技術を複合することに
より実現される可能性も強い、ここでは、エッチバック
法を用いた眉間絶縁膜の平坦化技術に注目し、第3図を
参照して従来技術を説明すると、第3図(atは、半導
体基板lに絶縁膜2を被着させ、その上に第1層メタル
配&I 3の形成を完了したところである。
次に、その第1層メタル配線3上を含む絶縁膜2上の全
面に、CV D  5jOzWIのような絶縁膜4を第
3図(′b)に示すように充分厚く (例えば配線0.
5/II厚に対し約1/s厚に)被着させる。次にその
上に、第3図(e)に示すようにフォトレジストやSO
G材のような平坦性犠牲M5を回転塗布し、表面を平坦
とする。その後、平坦性犠牲11i5と絶縁膜4でほぼ
等しいエツチング速度となるような条件でそれらを、絶
縁[4の途中までエッチバックし、第3図(d)に示す
ように表面が平坦な絶縁膜4 (層間絶縁膜)を得る。
以降の工程は詳細な説明は省略するが、通常はスルーホ
ールを開口し、第2層メタル配線を形成し、パンシベー
シラン膜を被着した後、パッド部を開口し、完成するこ
とになる。
この方法は、平坦性犠牲膜5の表面形状がその下の絶縁
膜4 (層間絶縁膜)に転写される形になるため、平坦
性犠牲[5に、回転塗布によるフォトレジストのような
比較的厚い(l〜2x+=)膜を用いて平坦な表面を得
ることにより、層間絶縁11りの平坦化効果は極めて大
きい技術である。
(発明が解決しようとする課題) しかるに、上記方法では以下のような問題点があった。
それを第4図を参照して説明すると、第4図はフォトレ
ジストなどからなる平坦性犠牲膜5を塗布形成後、エッ
チバック前の状態を示しており、第3図tc+に対応し
ている。この状態から絶縁膜4の途中まで、すなわちラ
インa(F)深さまでエッチバックし、残りの絶縁FI
4を眉間絶縁膜とするわけであるが、1つの膜内の途中
でエンチング終点とすることは極めて難しい制御である
。従来は、絶縁[4の初期生成膜厚とエッチバック時間
から終点を決定しているが、正確ではなく、残#!it
 (11間絶縁膜の厚さ)がばらついた。このバラツキ
は眉間絶縁膜容量のバラツキとなり、デバイス特性、特
にスイッチング特性に大きな影響を与えた。
この発明は上記の点に鑑みなされたもので、多層配線に
おける眉間絶縁膜の膜厚を安定して一定に制御し得る半
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) この発明では、半導体基板上に配線金属層と第1絶縁膜
を順次被着した後、第1絶縁膜と配線金属層を配線パタ
ーン状にパターニングし、その後、第1絶縁膜とエツチ
ング選択比が大きい第2絶縁膜を基板上に被着して該基
板上の全面を第2絶縁膜で覆った後、この第2wA縁膜
上に平坦性犠牲膜を被着して表面を平坦にし、その後、
平坦性犠牲膜と第2絶縁膜とでエツチングレートが等し
くなるような条件でこれらを、第1絶縁膜の表面が露出
するまでエツチングするものである。
また、第2のこの発明では、第1絶縁膜と配線金属層の
パターニング後、第2絶縁膜の被着の前に、基板上に塗
布膜を形成し、第1絶縁膜と配線金属層からなるパター
ンの側壁を斜面とする。
(作 用) 上記方法において、第1絶縁膜が露出するまで平坦性犠
牲膜と第2絶縁膜をエッチバックすると、第2絶縁膜は
、第1絶縁膜の表面と平坦となるように残り、その残存
第2絶縁膜と第1絶縁膜とにより平坦な眉間絶縁膜が得
られる。この時、エッチバックに伴い第1絶縁膜が露出
すると、エツチング装置の排ガスや雰囲気(プラズマ)
が変化する。したがって、エツチング装置の排ガスや雰
囲気をモニターすることにより、第1絶1!膜が露出し
た結果、すなわちエツチング終点が正確に検出される。
また、この時、多少オーバーエッチがあったとしても、
第1絶縁膜は第2絶!!膜とエツチングの選択比が大き
く、殆どエツチングされない、ところで、第5図に示す
ように、金属配線パターン11を形成した半導体基板1
2上にCVD法でSiO□膜や窒化膜の絶縁膜13を形
成した時に、金属配線パターン11相互の間隔が狭くて
アスペクト比(膜厚/間隔)が大きい(〈l)状態にあ
ると、CVD絶縁膜のカバレッジ不足による空洞14が
生じ、タラフタなどの不良原因になる。これに対して、
第2のこの発明のように、第1絶縁膜と配線金属層のバ
ターニング後、第2絶縁膜の被着の前に、基板上に塗布
膜を形成して、第!絶縁咬と配線金属層からなるパター
ンの側壁を斜面としておけば、前記パターンのアスペク
ト比が大きくても、第2絶縁膜に、カバレッジ不足によ
る空洞は生じない。
(実施例) 以下この発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図はこの発明の第1の実施例を示し、まずこの第1
の実施例を説明する。
まず第1図(alに示すように半導体基板21上に絶縁
膜(B P S G膜8000人/熱酸化膜6000人
)22を被着し、その上に配線金属層としてアルミニウ
ム膜23を0.5μと、第1絶縁膜としてCVD5i(
h膜24をIIrm厚に順次被着した後、このCVO−
5iO□11々24とアルミニウムWa23の2層構造
ヲ通常のホトリソエツチング技術で図のように第1層メ
タル配線パターンにバターニングする。このバターニン
グにより、アルミニウム膜23は第1層アルミ配線とな
る。以後、アルミニウム膜23は第1層アルミ配線と呼
ぶ。このパターニング時、アルミニウム膜23上にCV
 D  Sing膜24膜量4っていて、このCV D
  5ift膜24により、ホトリソ工程における露光
時のアルミニウム膜23からの反射が抑えられるので、
バターニングが安定する。
次に、CV D−5iO□n健24と第1層アルミ配線
23のパターンを有する基板21上の全面に、CV D
−5iO□膜24とエツチング選択比が大きい第2跪縁
膜として第1図1b)に示すようにCVD窒化膜25を
1.7μ厚に被着し、該CVD−窒化膜25で基板21
上の全面を覆う。
次いで、そのCVD−窒化膜25上に第1図(c)に示
すように平坦性犠牲膜26を、平坦なモニタ基板上で約
5000人厚となるように塗布形成し、表面を平坦とす
る。ここで、平坦性犠牲膜26としては、回転塗布ガラ
ス材(S OG ; 5pin On Glass材)
あるいはフォトレジストが用いられる。この平坦性犠牲
膜26は、塗布形成後、必要により熱処fl(350℃
〜400℃)にてキュアされる。
しかる後、平坦性犠牲膜26とCVD−窒化膜25とで
エツチングレートが等しくなるような条件でこれらを、
CV D−3iO□膜24が露出するまで全面エッチバ
ックする。すると、第1図(d)に示すように、CVD
−窒化膜25は、CV D −5in。
膜24の表面と平坦になるように残り、その残存CVD
−窒化膜25とCV D−stoz@24 ニより平坦
な眉間絶縁膜が得られる。この時、エッチバックに伴い
CV D−8in、膜24が露出すると、エツチング装
置の排ガスや雰囲気(プラズマ)が変化する。したがっ
て、エツチング装置の排ガスや雰囲気をモニターするこ
とにより、CV D −5iO□[724が露出した時
点、すなわちエツチング終点を正確に検出でき、眉間絶
縁膜膜厚を安定して一定に制御できる。また、この時、
多少オーバーエッチがあったとしても、CVD  Si
O□膜24はCVD−窒化W!25とエツチングの選択
比が大きく、殆どエツチングされないから、第1層アル
ミ配線23上の、CV D−5iJ膜24からナル実効
層間絶縁11!lII厚は、常に、CV D−3iO□
膜24の初期生成膜厚より決まる一定膜厚となる。
なお、CV D  5ift膜24に代えてリンドープ
(7) S i O,膜(PSG膜)  CVD−窒化
膜25に代えてノンドープ5tozlFJを用いること
もでき、この場合も上記と同様にしてエツチング終点を
正確に検出でき、かつオーバーエッチがあっても実効層
間絶I!膜膜厚を一定とし得る。
その後は詳細な説明は省略するが、眉間絶縁膜にスルー
ホールを開口し、第2層アルミ配線を形tL、パッシベ
ーション膜を被着した後、パッド部を開口し、完成に至
る。
第1図(blにて窒化膜25をCVD法で形成する際、
第1層アルミ配線23とCV D −5ift膜24か
らなるパターン部分でのアスペクト比(III厚/間隔
)が大きい(〈1)と、CVD−窒化II!25のカバ
レッジ不足による空洞が第5図の参考例から分るように
発生する。この空洞の発生をも無くしたのが第2図のこ
の発明の第2の実施例である。
、m(7)第2+7)実施例では、CVD  5ift
膜24とアルミニウム膜23をバターニング(第2図(
a))した後、全面にCVD−窒化115I25を被着
する(第2図(C))前に、第2図(blに示すように
塗布膜27の形成工程を実施する。この塗布膜27とし
は、−例として回転塗布ガラス材(SOCi材)が用い
られ、平坦なモニタ基板上で約1000人の厚さとなる
ような条件で基板21上に回転塗布され、350℃〜4
00℃の熱処理でキュアされる。そして、この塗布膜2
7の形成により、第2図(b)に示すように、CV D
−540□M24と第1層アルミ配45123からなる
パターンの側壁は斜面となる。
そして、このように前記パターンの側壁を斜面とするこ
とにより、次に第2図(c)に示すようにCvD窒化膜
25を形成した際に、前記パターンのアスペクト比が大
きくても、カバレンジ不足による空洞の発生はなくなる
のである。
第2の実施例は、上記塗布膜形成工程以外は第1図の第
1の実施例と同一である。したがって、同一方法部分に
ついては説明を省略し、第2図fat〜+d+において
は第1図と同一部分に同一符号を付す。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、この発明の方法によれば、
エッチバック法による眉間絶縁)lりの平坦化技術にお
いてエツチング終点を正確に検出し得、層間絶縁膜膜厚
を安定して一定に制御できる。しかも、エッチバックで
多少オーバーエッチが生したとしても、エツチングレー
トの違いにより配線上の実効層間絶縁膜11り厚は常に
一定膜厚に制御できる。
また、エッチバックされる第2絶縁膜を全面に被着形成
する際、配線とその上の第1絶縁膜からなるパターンの
側壁を塗布膜形成により斜面としておくことにより、該
パターン部分でのアスペクト比が大きくても、第2絶縁
膜のカバレッジ不足による空洞の発生を防止できる。
これらから、この発明によれば、高精度の高信頼性の眉
間絶縁膜を形成することができ、膜厚のバラツキがデバ
イス特性に悪影響を与えたり、クラックが生じて絶縁不
良が発生するようなことがなくなる。
また、この発明によれば、配線金属層を配線パターンに
バターニングする時、該配線金属層上に第1絶縁膜が重
なっていて、この第1絶縁膜毎パターニングすることに
なるので、ホトリソ工程における露光時の配線金属層か
らの反射を第1絶縁膜で抑えることができ、安定したバ
ターニングを可能とする。これにより、高精度の配線形
成を可能とする。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の半導体装置の製造方法の第1の実施
例を示す工程断面図、第2図はこの発明の第2の実施例
を示す工程断面図、第3図はエッチバック法を用いた従
来の眉間絶縁膜の平坦化法を示す工程断面図、第4図は
従来法によるエッチバック状況を説明するための断面図
、第5図は段差部でのカバレッジ不足による空洞の発生
を説明するための断面図である。 21・・・半導体基板、23・・・アルミニウム膜(第
1層7.11/ ミ配締) 、24− CV D −s
+oz膜、25・・・CVO−窒化膜、26・・・平坦
性犠牲膜、27・・・塗布膜。 従来の方法 従来方法1こよるエッチバック 第4図 カバレッジ不足1こよる豊潤の発生 第5図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(a)半導体基板上に配線金属層および第1絶縁
    膜を順次被着する工程と、 (b)その第1絶縁膜と配線金属層を配線パターン状に
    パターニングする工程と、 (c)そのパターニングが終了した基板上に、第1絶縁
    膜とエッチング選択比が大きい第2絶縁膜を被着し、該
    第2絶縁膜で基板上の全面を覆う工程と、 (d)その第2絶縁膜上に平坦性犠牲膜を被着して表面
    を平坦にする工程と、 (e)その平坦性犠牲膜と第2絶縁膜とでエッチングレ
    ートが等しくなるような条件でこれらを、第1絶縁膜の
    表面が露出するまでエッチバックする工程とを具備して
    なる半導体装置の製造方法。
  2. (2)(a)半導体基板上に配線金属層および第1絶縁
    膜を順次被着する工程と、 (b)その第1絶縁膜と配線金属層を配線パターン状に
    パターニングする工程と、 (c)そのパターニングが終了した基板上に塗布膜を形
    成し、第1絶縁膜と配線金属層からなるパターンの側壁
    を斜面とする工程と、 (d)その後、第1絶縁膜とエッチングの選択比の大き
    い第2絶縁膜を基板上の全面に被着し、基板上の全面を
    第2絶縁膜で覆う工程と、 (e)その第2絶縁膜上に平坦性犠牲膜を被着して表面
    を平坦にする工程と、 (f)その平坦性犠牲膜と第2絶縁膜とでエッチングレ
    ートが等しくなるような条件でこれらを、第1絶縁膜の
    表面が露出するまでエッチバックする工程とを具備して
    なる半導体装置の製造方法。
JP14688588A 1988-06-16 1988-06-16 半導体装置の製造方法 Pending JPH022619A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007299975A (ja) * 2006-05-01 2007-11-15 Renesas Technology Corp 半導体装置およびその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007299975A (ja) * 2006-05-01 2007-11-15 Renesas Technology Corp 半導体装置およびその製造方法

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