JPH0372693A - Interconnecting member and forming method therefor - Google Patents

Interconnecting member and forming method therefor

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JPH0372693A
JPH0372693A JP20857489A JP20857489A JPH0372693A JP H0372693 A JPH0372693 A JP H0372693A JP 20857489 A JP20857489 A JP 20857489A JP 20857489 A JP20857489 A JP 20857489A JP H0372693 A JPH0372693 A JP H0372693A
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JP
Japan
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insulating film
wiring
etching
film
coated
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JP20857489A
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Japanese (ja)
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Kaoru Oogoya
薫 大鋸谷
Hiroki Nezu
広樹 根津
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Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To improve electric reliability of upper layer interconnection in an interconnecting member having a multilayer interconnection structure by forming a coated type second insulating film only on a recess except a protrusion formed of lower layer interconnection of a deposited type first insulating film. CONSTITUTION:An insulating film 4B of an intermediate layer of interlayer insulating film 4 is formed on a whole board surface on an insulating film 4A. The film 4B is formed of a silicon oxide film coated by a SOG method. This silicon oxide film is made of organic material mixed with methyl group. The silicon oxide film coated by the SOG method is formed in a small thickness of about 100[nm] on the protrusion on first layer interconnection 3, and formed in a large thickness of about 30[nm] in the recess between first layer interconnections 3. Then, the whole board is etched to remove the film 4B on the protrusion of the interconnection 3.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、配線技術に関し、特に、下層配線と上層配線
との間の層間絶縁膜に塗布型の絶縁膜を使用する多層配
線技術に適用して有効な技術に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to wiring technology, and is particularly applicable to multilayer wiring technology that uses a coated insulating film as an interlayer insulating film between lower layer wiring and upper layer wiring. It is related to effective technology.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体集積回路装置は配線引き回しによる集積度の低下
を防止する目的で半導体基板上に複数層の配線を積層し
た所謂多層配線構造で構成される。
Semiconductor integrated circuit devices are constructed with a so-called multilayer wiring structure in which multiple layers of wiring are stacked on a semiconductor substrate in order to prevent a decrease in the degree of integration due to wiring routing.

複数層の夫々の配線は通常アルミニウム合金配線で形成
され、これらの配線は主に半導体基板の主面に形成され
た半導体素子間を電気的に接続する。
Each of the multiple layers of wiring is usually formed of aluminum alloy wiring, and these wirings mainly electrically connect semiconductor elements formed on the main surface of the semiconductor substrate.

複数層のうち下層配線と上層配線との接続は両者間の層
間絶縁膜に形成された接続孔を通して行われる。
Connection between the lower layer wiring and the upper layer wiring among the multiple layers is performed through a connection hole formed in an interlayer insulating film between them.

− 4− 前記層間絶縁膜は、例えば特開昭61−196555号
公報に記載されるように、上層配線のステップカバレッ
ジを向上する目的で表面が平坦化される。この層間絶縁
膜は3層構造の酸化珪素膜で形成される。層間絶縁膜の
下層の酸化珪素膜はプラズマCVD法で堆積される。中
間層の酸化珪素膜は5OG(Spin On Glas
s)法で塗布される。
-4- The surface of the interlayer insulating film is planarized for the purpose of improving the step coverage of the upper layer wiring, as described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 196555/1983. This interlayer insulating film is formed of a silicon oxide film having a three-layer structure. The silicon oxide film below the interlayer insulating film is deposited by plasma CVD. The silicon oxide film of the intermediate layer is 5OG (Spin On Glass).
s) applied by method.

このSOG法で塗布された酸化珪素膜は塗布後にベータ
処理を施して無機化される。SOG法で塗布された酸化
珪素膜は、流動性を有するので、下層配線上の凸部分に
比べて下層配線間の目部分に厚い膜厚で塗布され、下地
の段差形状を緩和する。
After coating, the silicon oxide film coated by this SOG method is subjected to beta treatment to be inorganicized. Since the silicon oxide film coated by the SOG method has fluidity, it is coated with a thicker film thickness on the eye portions between the lower layer wirings than on the convex portions on the lower layer wirings, thereby reducing the step shape of the underlying layer.

このSOG法で塗布された酸化珪素膜は全面エツチング
処理により下層配線上の凸部分が除去される。この除去
は下層配線、上層配線の夫々を接続する接続孔内にSO
G法で塗布された酸化珪素膜を露出させない目的で行わ
れる。前記層間絶縁膜の上層の酸化珪素膜はプラズマC
VD法で堆積される。
The silicon oxide film coated by this SOG method is etched over the entire surface to remove the convex portions on the lower wiring. This removal involves removing SO
This is done to prevent the silicon oxide film coated by the G method from being exposed. The silicon oxide film on the upper layer of the interlayer insulating film is made of plasma C.
Deposited by VD method.

このように構成される3層構造の層間絶縁膜は、中間層
のSOG法で塗布された酸化珪素膜により表面を平坦化
することができるので、上層配線のステップカバレッジ
を向上することができる。また、眉間絶縁膜は、下層配
線、上層配線の夫々を接続する接続孔を形成する際にS
OG法で塗布された酸化珪素膜が存在しない(接続孔内
に露出しない)ので、接続孔内にサイドエツチング部が
生じない。つまり、接続孔内のサイドエツチング部に基
づく段差形状を緩和し、上層配線のステップカバレッジ
を向上することができる。
The surface of the interlayer insulating film having the three-layer structure configured in this way can be flattened by the silicon oxide film applied by the SOG method as the intermediate layer, so that the step coverage of the upper layer wiring can be improved. In addition, the glabella insulating film is S
Since the silicon oxide film coated by the OG method does not exist (it is not exposed in the contact hole), no side etching portion is generated in the contact hole. In other words, it is possible to reduce the step shape caused by the side etched portion in the connection hole and improve the step coverage of the upper layer wiring.

前記層間絶縁膜の中間層であるSOG法で塗布された酸
化珪素膜の全面エツチングは、例えば特開昭61−28
5737号公報に記載されるように、反応性イオンエツ
チング(RIE)で行われる。
Etching the entire surface of the silicon oxide film coated by the SOG method, which is the intermediate layer of the interlayer insulating film, is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-28.
This is done by reactive ion etching (RIE) as described in Japanese Patent No. 5737.

反応性イオンエツチングはハロゲン化メタンを主成分と
するエツチングガス、例えばCHF3及びCF4の混合
エツチングガスを使用する。また、全面エツチングは、
例えば特公昭58−6306号公報に記載されるように
、スパッタエツチングで行われる。スパッタエツチング
はアルゴン(Ar)ガス及び酸素(02)ガス雰囲気中
において行われる。
Reactive ion etching uses an etching gas containing halogenated methane as a main component, such as a mixed etching gas of CHF3 and CF4. In addition, the entire surface etching is
For example, as described in Japanese Patent Publication No. 58-6306, sputter etching is used. Sputter etching is performed in an argon (Ar) gas and oxygen (02) gas atmosphere.

〔発明が解決しようとする裸題〕[The naked problem that the invention attempts to solve]

(1)前述の半導体集積回路装置の多層配線構造で使用
される層間絶縁膜の中間層としてはSOG法で塗布され
た酸化珪素膜が使用される。この酸化珪素膜は塗布後の
ベーク処理で無機化(ガラス化)されしかも内部応力が
大きいので割れ易い(クラックを生じ易い)。このため
、SOG法で塗布された酸化珪素膜の膜厚を厚くするこ
とができず、下層配線間の凹部分の段差形状を緩和し平
坦化を充分に図ることができないので、上層配線のステ
ップカバレッジが低下するという問題点を生じる。
(1) A silicon oxide film coated by the SOG method is used as the intermediate layer of the interlayer insulating film used in the multilayer wiring structure of the semiconductor integrated circuit device described above. This silicon oxide film is made inorganic (vitrified) by the baking process after coating, and has a large internal stress, so it is easily broken (cracks are likely to occur). For this reason, it is not possible to increase the thickness of the silicon oxide film applied by the SOG method, and it is not possible to reduce the step shape of the concave portion between the lower layer wirings and to achieve sufficient planarization. This results in a problem of reduced coverage.

また、前記下層配線間の凹部分の段差形状を充分に緩和
するには、SOG法で酸化珪素膜を複数回塗布すると共
に塗布毎にベーク処理を施し、合計の膜厚を厚く形成し
なくてはならない、このため、層間絶縁膜の形成工程数
が増加し、結果的に半導体集積回路装置の製造プロセス
が長くなるという問題点を生じる。
In addition, in order to sufficiently reduce the step shape of the concave portion between the lower wirings, it is necessary to apply the silicon oxide film multiple times using the SOG method and perform a baking process after each application to increase the total film thickness. Therefore, the number of steps for forming the interlayer insulating film increases, resulting in a problem that the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device becomes longer.

(2)前記層間絶縁膜の中間層であるSOG法で塗布さ
れた酸化珪素膜の膜厚は下地段差形状例えば下層配線の
配線幅に依存する。つまり、酸化珪素膜は配線幅が小さ
い領域での下層配線上の平坦部において薄い膜厚で塗布
される。また、酸化珪素膜は配線幅が大きい領域での下
層配線上の平坦部において厚い膜厚で塗布される。この
SOG法で塗布された酸化珪素膜は、全面エツチング処
理が施されるが、この処理の際に膜厚の厚い領域ではエ
ツチング残りを生じる。また、酸化珪素膜は、膜厚の薄
い領域ではオーバーエツチングにより下層配線間の凹部
分に埋込まれた酸化珪素膜を多量に除去してしまうので
、平坦性が劣化される。このように、SOG法で塗布さ
れた酸化珪素膜の膜厚にばらつきを生じるので、層間絶
縁膜に形成される接続孔の加工にばらつきを生じて導通
不良が発生したり、下地の層間絶縁膜の平担性の劣化に
基づき上層配線のステップカバレッジが低下するという
問題点を生じる。
(2) The thickness of the silicon oxide film applied by the SOG method, which is the intermediate layer of the interlayer insulating film, depends on the shape of the underlying step, for example, the wiring width of the lower layer wiring. In other words, the silicon oxide film is applied to a thin film thickness on a flat portion on the lower wiring in a region where the wiring width is small. Further, the silicon oxide film is coated with a large thickness on a flat portion on the lower layer wiring in a region where the wiring width is large. The silicon oxide film coated by this SOG method is subjected to etching treatment over the entire surface, but during this treatment, etching remains in areas where the film is thick. Furthermore, in a region where the silicon oxide film is thin, a large amount of the silicon oxide film buried in the recessed portions between the lower wirings is removed due to overetching, resulting in deterioration in flatness. As described above, variations in the thickness of the silicon oxide film applied by the SOG method may cause variations in the processing of connection holes formed in the interlayer insulating film, resulting in poor conduction or damage to the underlying interlayer insulating film. A problem arises in that the step coverage of the upper layer wiring is reduced due to the deterioration of the flatness of the wiring.

(3)前記層間絶縁膜の中間層であるSOG法で8 塗布された酸化珪素膜の全面エツチングは反応性イオン
エツチングで行っている。反応性イオンエツチングは、
ハロゲン化メタンを主成分とするエツチングガスを使用
するので、SOG法で堆積された酸化珪素膜の表面に炭
素系汚染物質が付着する。この炭素系汚染物質はSOG
法で塗布された酸化珪素膜の膜質を劣化するという問題
点を生じる。
(3) The entire surface of the silicon oxide film coated by the SOG method, which is the intermediate layer of the interlayer insulating film, is etched by reactive ion etching. Reactive ion etching is
Since an etching gas containing halogenated methane as a main component is used, carbon-based contaminants adhere to the surface of the silicon oxide film deposited by the SOG method. This carbon-based pollutant is SOG
A problem arises in that the quality of the silicon oxide film coated by the method deteriorates.

また、この炭素系汚染物質はSOG法で塗布された酸化
珪素膜とプラズマCVD法で堆積した酸化珪素膜との間
で剥がれ易いという問題点を生じる。
Further, this carbon-based contaminant causes a problem in that it tends to peel off between the silicon oxide film applied by the SOG method and the silicon oxide film deposited by the plasma CVD method.

また、前記炭素系汚染物質は除去する必要があるので、
この炭素系汚染物質を除去する工程に相当する分、半導
体集積回路装置の製造プロセスが長くなるという問題点
を生じる。
In addition, since the carbon-based pollutants need to be removed,
A problem arises in that the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device becomes longer due to the step of removing this carbon-based contaminant.

また、炭素系汚染物質を除去する目的で02プラズマに
さらすと、SOG法で塗布した酸化珪素膜として、例え
ば特開昭63−164342号公報に記載されるように
、メチル基が混入された有機物を使用した場合には、こ
の有機酸化珪素膜が無機化する。この2つの現象が同時
に生じるため、各々独立に制御することができないとい
う問題点を生じる。
Furthermore, when exposed to 02 plasma for the purpose of removing carbon-based contaminants, organic substances mixed with methyl groups can be formed as a silicon oxide film coated by the SOG method. When this organic silicon oxide film is used, the organic silicon oxide film becomes inorganic. Since these two phenomena occur simultaneously, a problem arises in that they cannot be controlled independently.

(4)前記層間絶縁膜の中間層であるSOG法で塗布さ
れた酸化珪素膜の全面エツチングに際し、下層のプラズ
マCVD法で堆積した酸化珪素膜のエツチング条件の配
慮がなされていない。このため、層間絶縁膜の下層配線
上の膜厚にばらつきを生じ、SOG法で塗布された酸化
珪素膜のエツチング速度が下層の酸化珪素膜に比べて遅
い場合には接続孔が導通しない等の問題点が生じる。
(4) When etching the entire surface of the silicon oxide film coated by the SOG method, which is the intermediate layer of the interlayer insulating film, no consideration is given to the etching conditions for the underlying silicon oxide film deposited by the plasma CVD method. For this reason, variations occur in the thickness of the interlayer insulating film on the lower wiring, and if the etching rate of the silicon oxide film applied by the SOG method is slower than that of the underlying silicon oxide film, the connection hole may not be conductive. A problem arises.

また、SOG膜で塗布された酸化珪素膜のエツチング速
度が下層の酸化珪素膜に比べて速い場合には下層配線間
の凹部分の膜厚が薄くなり層間絶縁膜の表面の平坦性が
劣化する。この平坦性の劣化は上層配線のステップカバ
レッジを低下するという問題点を生じる。
In addition, if the etching rate of the silicon oxide film coated with the SOG film is faster than that of the underlying silicon oxide film, the film thickness in the concave portion between the lower layer wirings becomes thinner and the surface flatness of the interlayer insulating film deteriorates. . This deterioration of flatness causes a problem of lowering the step coverage of the upper layer wiring.

(5)層間絶縁膜の中間層であるSOG法で塗布した酸
化珪素膜として、例えば特開昭63−164342号公
報に記載されるように、メチル基が混入された有機物を
使用することが知られている。
(5) It is known that organic substances mixed with methyl groups are used as the silicon oxide film coated by the SOG method, which is the intermediate layer of the interlayer insulating film, as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-open No. 164342/1983. It is being

つまり、この酸化珪素膜は、ガラス化されないので割れ
にくく、厚い膜厚で形成し、平坦化を図ることができる
。この有機酸化珪素膜は、塗布、ベーク処理の夫々が終
了した後、酸素ガスプラズマ処理により無機化される。
In other words, since this silicon oxide film is not vitrified, it is difficult to break, and can be formed with a large thickness and planarized. After the coating and baking treatments are completed, this organic silicon oxide film is made inorganic by oxygen gas plasma treatment.

このため、前記SOG法で塗布された有機酸化珪素膜の
採用は、無機化処理に相当する分、半導体集積回路装置
の製造プロセスが長くなるという問題点を生じる。
Therefore, the use of an organic silicon oxide film coated by the SOG method causes a problem in that the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device becomes longer due to the inorganic treatment.

本発明の目的は、多層配線構造を有する配線部材におい
て、上層配線の電気的信頼性を向上することが可能な技
術を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technique that can improve the electrical reliability of upper layer wiring in a wiring member having a multilayer wiring structure.

本発明の他の目的は、前記層間絶縁膜の表面の平坦化を
図ると共に、前記層間絶縁膜に形成された接続孔内での
上層配線のステップカバレッジを向上することが可能な
技術を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a technique capable of planarizing the surface of the interlayer insulating film and improving the step coverage of upper layer wiring within the connection hole formed in the interlayer insulating film. There is a particular thing.

本発明の他の目的は、前記層間絶縁膜の製造工程数を低
減し、配線部材の製造プロセスを短縮することが可能な
技術を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a technique that can reduce the number of manufacturing steps for the interlayer insulating film and shorten the manufacturing process for wiring members.

本発明の他の目的は、前記層間絶縁膜のSOG法で塗布
された酸化珪素膜の膜厚の下地段差形状の依存性を低減
し、下層配線と上層配線との導通不良を防止して電気的
信頼性を向上すると共に、眉間絶縁膜の表面の平担性を
向上することが可能な技術を提供することにある。
Another object of the present invention is to reduce the dependence of the film thickness of the silicon oxide film applied by the SOG method on the underlying step shape of the interlayer insulating film, prevent poor conduction between the lower layer wiring and the upper layer wiring, and thereby The object of the present invention is to provide a technique capable of improving the surface reliability of the glabellar insulating film as well as the flatness of the surface of the glabellar insulating film.

本発明の他の目的は、多層配線構造を有する配線部材に
おいて、眉間絶縁膜のSOG法で塗布した酸化珪素膜の
全面エツチングの際に、表面に付着する炭素系汚染物質
を低減し、前記酸化珪素膜の膜質を向上すると共に、層
間絶縁膜の剥がれを防止することが可能な技術を提供す
ることにある。
Another object of the present invention is to reduce carbon-based contaminants adhering to the surface of a wiring member having a multilayer wiring structure when etching the entire surface of a silicon oxide film coated by the SOG method for an insulating film between the eyebrows. An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the film quality of a silicon film and preventing peeling of an interlayer insulating film.

本発明の他の目的は、前記多層配線構造を有する配線部
材において、前記SOG法で塗布した酸化珪素膜の膜質
を向上するための製造工程数を低減し、製造プロセスを
短縮することが可能な技術を提供することにある。
Another object of the present invention is to reduce the number of manufacturing steps for improving the film quality of the silicon oxide film coated by the SOG method in the wiring member having the multilayer wiring structure, and to shorten the manufacturing process. The goal is to provide technology.

本発明の他の目的は、多層配線構造を有する配線部材に
おいて、層間絶縁膜のSOG法で塗布した酸化珪素膜の
全面エツチング、の際の膜厚のばら11 2 つきを低減し、下層配線と上層配線との導通不良を防止
して電気的信頼性を向上すると共に、眉間絶縁膜の表面
の平担性を向上することが可能な技術を提供することに
ある。
Another object of the present invention is to reduce variations in film thickness 11 2 when etching the entire surface of a silicon oxide film coated by the SOG method for an interlayer insulating film in a wiring member having a multilayer wiring structure. It is an object of the present invention to provide a technique that can improve electrical reliability by preventing poor conduction with upper layer wiring, and can also improve the flatness of the surface of the glabella insulating film.

本発明の他の目的は、多層配線構造を有する配線部材に
おいて、層間絶縁膜のSOG法で塗布される有機酸化珪
素膜の無機化処理に相当する製造工程数を低減し、配線
部材の製造プロセスを短縮することが可能な技術を提供
することにある。
Another object of the present invention is to reduce the number of manufacturing steps corresponding to mineralization treatment of an organic silicon oxide film coated by the SOG method of an interlayer insulating film in a wiring member having a multilayer wiring structure, and to reduce the manufacturing process of the wiring member. The goal is to provide technology that can shorten the time.

本発明の他の目的は、多層配線構造を有する配線部材に
おいて、下層配線、上層配線の夫々を接続する接続孔の
加工マージンを向上することが可能な技術を提供するこ
とにある。
Another object of the present invention is to provide a technique that can improve the processing margin of connection holes that connect lower layer wiring and upper layer wiring, respectively, in a wiring member having a multilayer wiring structure.

本発明の他の目的は、多層配線構造を有する配線部材に
おいて、製造上の歩留りを向上することが可能な技術を
提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a technique that can improve manufacturing yield in a wiring member having a multilayer wiring structure.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

(1)下層配線、上層配線の夫々が、堆積型の第1絶縁
膜、塗布型の第2絶縁膜、堆積型の第3絶縁膜の夫々を
順次積層した層間絶縁膜に形成される接続孔を通して電
気的に接続される配線部材において、前記塗布型の第2
絶縁膜を有機物で形成し、この塗布型の第2絶縁膜を前
記堆積型の第1絶縁膜上の前記下層配線で形成された白
部分を除くそれ以外の凹部分のみに形成する。前記堆積
型の第1絶縁膜、堆積型の第3絶縁膜の夫々はプラズマ
CVD法で堆積した酸化珪素膜、前記塗布型の第2絶縁
膜はSOG法で塗布した酸化珪素膜である。
(1) Each of the lower layer wiring and the upper layer wiring is formed in an interlayer insulating film in which a deposited first insulating film, a coated second insulating film, and a deposited third insulating film are sequentially laminated. In the wiring member that is electrically connected through the coating type second
An insulating film is formed of an organic material, and this coating-type second insulating film is formed only on the recessed portions other than the white portion formed by the lower wiring on the deposited-type first insulating film. Each of the deposited first insulating film and the deposited third insulating film is a silicon oxide film deposited by plasma CVD, and the coating second insulating film is a silicon oxide film deposited by SOG.

(2)前記(1)の接続孔を通して上層配線と接続され
る下層配線の配線幅をこの下層配線の膜厚の10倍以下
で形成する。
(2) The wiring width of the lower layer wiring connected to the upper layer wiring through the connection hole in (1) above is formed to be 10 times or less the film thickness of the lower layer wiring.

(3)前記(1)又は(2)の層間絶縁膜の塗布型の第
2絶縁膜は5〜20[重量%]の炭素含有量で形成され
る。
(3) The second insulating film of the coating type of the interlayer insulating film of (1) or (2) is formed with a carbon content of 5 to 20 [wt%].

(4)前記(1)乃至(3)の接続孔を通して上層配線
が接続される下層配線のうち、他の下層配線に比べて低
い位置に形成された下層配線下にはダミーペデスタルを
形成する。
(4) Among the lower layer wirings to which the upper layer wirings are connected through the contact holes of (1) to (3) above, a dummy pedestal is formed under the lower layer wirings formed at a lower position than other lower layer wirings.

(5)前記(1)乃至(4)の層間絶縁膜の塗布型の第
2絶縁膜の下層配線上の除去はスパッタエツチングで行
い、このスパッタエツチングの塗布型の第2絶縁膜:堆
積型の第1絶縁膜のエツチング選択比を1.4〜2.0
で行う。
(5) Removal of the interlayer insulating film in (1) to (4) above on the lower wiring of the coated second insulating film is performed by sputter etching, and in this sputter etching, the coated second insulating film: the deposited type second insulating film is removed. The etching selectivity of the first insulating film is 1.4 to 2.0.
Do it with

(6)前記(1)乃至(5)の層間絶縁膜の塗布型の第
2絶縁膜の下層配線上の除去はハロゲン化メタンを主成
分とするエツチングガスを使用する反応性イオンエツチ
ング、スパッタエツチングの夫々を順次節して行う。
(6) Removal of the underlying wiring of the second insulating film of the coating type interlayer insulating film in (1) to (5) above is carried out by reactive ion etching or sputter etching using an etching gas containing halogenated methane as a main component. Perform each section in turn.

(7)前記(5)又は(6)のスパッタエツチングは酸
素ガス:アルゴンガスの混合比を0〜1にする。
(7) In the sputter etching described in (5) or (6) above, the mixing ratio of oxygen gas:argon gas is set to 0 to 1.

(8)前記(5)乃至(7)の層間絶縁膜の塗布型の第
2絶縁膜は、前記スパッタエツチングを施した後に、酸
素プラズマ処理を施す。
(8) The coated second insulating film of the interlayer insulating film of (5) to (7) is subjected to oxygen plasma treatment after the sputter etching.

(9)前記(5)乃至(8)の層間絶縁膜の塗布型の第
2絶縁膜はスパッタエツチング前に真空ベク処理が施さ
れる。
(9) The second insulating film of the coating type of the interlayer insulating film in (5) to (8) above is subjected to vacuum vector treatment before sputter etching.

(10)前記(1)乃至(9)の層間絶縁膜の塗布型の
第2絶縁膜のスパッタエツチング後、それと同一真空系
内において前記塗布型の第2絶縁膜の表面に堆積型の第
3絶縁膜を堆積する。
(10) After sputter etching the coated second insulating film of the interlayer insulating film of (1) to (9) above, a deposited third insulating film is formed on the surface of the coated second insulating film in the same vacuum system. Deposit an insulating film.

〔作  用〕[For production]

上述した手段(1)によれば、前記層間絶縁膜の塗布型
の第2絶縁膜はガラス化されず、内部応力を低減するこ
とができ、この塗布型の第2絶縁膜の膜厚をクラックを
生じさせないで厚く形成できるので、層間絶縁膜の表面
の平坦化を図り、上層配線の断線の発生やマイグレーシ
ョンを低減することができると共に、前記層間絶縁膜に
形成された接続孔内に塗布型の第2絶縁膜が露出しない
ので、塗布型の第2絶縁膜からの脱ガスの発生や塗布型
の第2絶縁膜のサイドエツチングの発生を防止し、前記
接続孔内での上層配線のステップカニ5 16 バレツジを向上することができる。この結果、配線部材
の上層配線の電気的信頼性を向上することができる。
According to the above-mentioned means (1), the coated second insulating film of the interlayer insulating film is not vitrified, internal stress can be reduced, and the thickness of the coated second insulating film can be reduced. Since the interlayer insulating film can be formed thickly without causing any damage, it is possible to planarize the surface of the interlayer insulating film and reduce the occurrence of disconnection and migration of the upper layer wiring. Since the second insulating film is not exposed, it is possible to prevent outgassing from the coated second insulating film and side etching of the coated second insulating film, and prevent the step of forming the upper layer wiring in the connection hole. Crab 5 16 You can improve your balance. As a result, the electrical reliability of the upper layer wiring of the wiring member can be improved.

上述した手段(2)によれば、前記層間絶縁膜の塗布型
の第2絶縁膜の膜厚の下層配線パターンの依存性を低減
することができるので、前記塗布型の第2絶縁膜の前記
下層配線上の膜厚を均一化することができる。この結果
、塗布型の第2絶縁膜の下層配線上での除去を確実に行
い、塗布型の第2絶縁膜の残存を低減しくエツチング残
りがなくなる)、前記層間絶縁膜に形成された接続孔内
に塗布型の第2絶縁膜が露出しないので、塗布型の第2
絶縁膜からの脱ガスの発生や塗布型の第2絶縁膜のサイ
ドエツチングの発生を防止し、前記接続孔内での上層配
線のステップカバレッジをより一層向上することができ
る。
According to the above-mentioned means (2), it is possible to reduce the dependence of the film thickness of the coated second insulating film of the interlayer insulating film on the underlying wiring pattern. The film thickness on the lower wiring can be made uniform. As a result, the coating-type second insulating film is reliably removed on the underlying wiring, the remaining coating-type second insulating film is reduced, and there is no etching residue), and the connection hole formed in the interlayer insulating film is removed. Since the coated type second insulating film is not exposed inside the coated type second insulating film, the coated type second insulating film is not exposed.
It is possible to prevent the occurrence of outgassing from the insulating film and side etching of the coated second insulating film, and further improve the step coverage of the upper layer wiring within the connection hole.

上述した手段(3)によれば、前記層間絶縁膜の塗布型
の第2絶縁膜に発生するクラックを低減することができ
ると共に、前記塗布型の第2絶縁膜のエツチング速度の
制御性を向上することができる。
According to the above-mentioned means (3), it is possible to reduce cracks that occur in the coated second insulating film of the interlayer insulating film, and improve the controllability of the etching rate of the coated second insulating film. can do.

上述した手段(4)によれば、前記層間絶縁膜の塗布型
の第2絶縁膜の下層配線上の膜厚をそれ以外の平坦部分
の膜厚に比べて薄くし、かつどの下層配線上においても
均一化することができる。
According to the above-mentioned means (4), the film thickness of the coated second insulating film of the interlayer insulating film on the lower layer wiring is made thinner than the film thickness of the other flat portion, and on which lower layer wiring. can also be made uniform.

この結果、塗布型の第2絶縁膜の下層配線上での除去が
確実に行え、塗布型の第2絶縁膜の残存を低減でき、前
記層間絶縁膜に形成された接続孔内に塗布型の第2絶縁
膜が露出しないので、塗布型の第2絶縁膜からの脱ガス
の発生や塗布型の第2絶縁膜のサイドエツチングの発生
を防止し、前記接続孔内での上層配線のステップカバレ
ッジをより一層向上することができる。
As a result, it is possible to reliably remove the coated second insulating film on the underlying wiring, reduce the amount of the coated second insulating film remaining, and remove the coated second insulating film from the contact hole formed in the interlayer insulating film. Since the second insulating film is not exposed, degassing from the coated second insulating film and side etching of the coated second insulating film are prevented, and step coverage of the upper layer wiring within the connection hole is prevented. can be further improved.

上述した手段(5)によれば、前記堆積型の第1絶縁膜
及び塗布型の第2絶縁膜の合計の膜厚の制御性を向上す
る(ばらつきを低減する)ことができるので、前記層間
絶縁膜に形成される接続孔の加工を確実に行うことがで
き、接続孔内での導通不良を低減し、電気的信頼性を向
上することができると共に、前記塗布型の第2絶縁膜の
下層配線間の凹部分のエツチング量を低減し、層間絶縁
膜の表面の平坦化を図ることができるので、上層配線の
断線の発生やマイグレーションを低減することができる
According to the above-mentioned means (5), since the controllability of the total film thickness of the deposited first insulating film and the coating-type second insulating film can be improved (reduced variations), the interlayer It is possible to reliably process the contact hole formed in the insulating film, reduce conduction defects within the contact hole, and improve electrical reliability. Since the amount of etching of the recessed portion between the lower layer wirings can be reduced and the surface of the interlayer insulating film can be planarized, occurrence of disconnection and migration of the upper layer wiring can be reduced.

上述した手段(6)によれば、前記反応性イオンエツチ
ングで前記塗布型の第2絶縁膜の表面に付着した炭素系
汚染物質をスパッタエツチングにより除去することがで
きるので、この塗布型の第2絶縁膜の膜質を向上するこ
とができる。
According to the above-mentioned means (6), carbon-based contaminants attached to the surface of the coating-type second insulating film by the reactive ion etching can be removed by sputter etching. The film quality of the insulating film can be improved.

上述した手段(7)によれば、前記塗布型の第2絶縁膜
のスパッタエツチングを行いながら、この塗布型の第2
絶縁膜の無機化処理を行うことができる。この結果、前
記層間絶縁膜に形成された接続孔内に前記塗布型の第2
絶縁膜が残存し露出したとしても、水分の発生や脱ガス
の発生がないので、上層配線の腐食を防止することがで
き或は上層配線の接続孔内でのステップカバレッジを向
上することができる。
According to the above-mentioned means (7), while sputter etching the second insulating film of the coating type, the second insulating film of the coating type is sputter etched.
The insulating film can be mineralized. As a result, the coating-type second layer is formed in the contact hole formed in the interlayer insulating film.
Even if the insulating film remains and is exposed, there is no generation of moisture or outgassing, so corrosion of the upper layer wiring can be prevented or step coverage within the connection hole of the upper layer wiring can be improved. .

また、前記スパッタエツチングで無機化処理を行うので
、無機化処理に相当する分、配線部材の製造プロセスを
短縮することができる。
Furthermore, since the mineralization treatment is performed by the sputter etching, the manufacturing process of the wiring member can be shortened by the amount equivalent to the mineralization treatment.

上述した手段(8)によれば、前記塗布型の第2II!
4縁膜のスパッタエツチング後に、この塗布型の第2絶
縁膜を酸素プラズマ処理で無機化することができる。こ
の結果、前記層間絶縁膜に形成された接続孔内に前記塗
布型の第2絶縁膜が残存し露出したとしても、水分の発
生や脱ガスの発生がないので、上層配線の腐食を防止す
ることができ、或は上層配線のステップカバレッジを向
上することができる。
According to the above-mentioned means (8), the second II! of the coating mold!
After sputter etching the fourth edge film, this coated second insulating film can be mineralized by oxygen plasma treatment. As a result, even if the coated second insulating film remains and is exposed in the connection hole formed in the interlayer insulating film, no moisture or outgassing occurs, thereby preventing corrosion of the upper layer wiring. Alternatively, the step coverage of upper layer wiring can be improved.

上述した手段(9)によれば、前記塗布型の第2絶縁膜
をスパッタエツチング前に予じめ真空べ一り処理で水分
を除去し、スパッタエツチングのエツチング量の制御を
向上することができる。この結果、前記層間M縁膜の塗
布型の第2絶縁膜の下層配線上を確実に除去することが
できる。
According to the above-mentioned means (9), moisture can be removed from the coated second insulating film by vacuum baling before sputter etching, thereby improving the control of the amount of etching in sputter etching. . As a result, it is possible to reliably remove the underlying wiring of the second coating type insulating film of the interlayer M edge film.

上述した手段(10)によれば、前記塗布型の第2絶縁
膜のスパッタエツチングで新たに露出された表面に水分
やガスが吸着する前に堆積型の第3絶縁膜を堆積するこ
とができるので、前記塗布9 0− 型の第2絶縁膜の膜質の劣化を防止することができる。
According to the above-mentioned means (10), the deposition type third insulating film can be deposited before moisture or gas is adsorbed on the surface newly exposed by the sputter etching of the coating type second insulating film. Therefore, deterioration of the film quality of the second insulating film of the coating 90- type can be prevented.

以下、本発明の構成について、本願出願人により先に出
願された特願平1−63037号に記載される半導体集
積回路装置(ゲートアレイ)の多層配線構造に本発明を
適用した一実施例とともに説明する。
The structure of the present invention will be described below along with an example in which the present invention is applied to a multilayer wiring structure of a semiconductor integrated circuit device (gate array) described in Japanese Patent Application No. 1-63037 previously filed by the applicant. explain.

なお、実施例を説明するための全回において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。
Note that throughout the description of the embodiments, parts having the same functions are given the same reference numerals, and repeated explanations thereof will be omitted.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

(実施例I) 本発明の実施例Iである半導体集積回路装置の多層配線
構造の製造方法について、第1図乃至第8図(各製造工
程毎に示す要部断面図)を用いて説明する。
(Example I) A method for manufacturing a multilayer wiring structure of a semiconductor integrated circuit device, which is Example I of the present invention, will be explained using FIGS. 1 to 8 (cross-sectional views of main parts shown for each manufacturing process). .

半導体集積回路装置の多層配線構造は以下のように形成
される。
The multilayer wiring structure of a semiconductor integrated circuit device is formed as follows.

まず、半導体基板1の主面上に下地絶縁膜2を形成し、
第1図に示すように、この下地絶縁膜2上に第1層目配
線(下層配線)3を形成する。
First, a base insulating film 2 is formed on the main surface of a semiconductor substrate 1,
As shown in FIG. 1, a first layer wiring (lower layer wiring) 3 is formed on this base insulating film 2.

本実施例の半導体集積回路装置は、これに限定されない
が、ゲートアレイ方式を採用する論理LSIで構成され
る。この半導体集積回路装置の論理回路を形成する基本
セルはバイポーラトランジスタを主体に構成される。こ
の半導体集積回路装置は、前記基本セル内の半導体素子
間を接続する結線パターン及び基本セル間(論理回路間
)を接続する結線パターンを変更することにより種々の
論理機能を得ることができる。本実施例で使用する半導
体集積回路装置の具体的な構成は、前述したように、特
願平1−63037号に記載されるので、ここでの説明
は省略する。
Although the semiconductor integrated circuit device of this embodiment is not limited to this, it is constructed of a logic LSI that employs a gate array method. The basic cells forming the logic circuit of this semiconductor integrated circuit device are mainly composed of bipolar transistors. This semiconductor integrated circuit device can obtain various logical functions by changing the wiring pattern connecting semiconductor elements in the basic cells and the wiring pattern connecting basic cells (between logic circuits). The specific structure of the semiconductor integrated circuit device used in this embodiment is described in Japanese Patent Application No. 1-63037, as mentioned above, and therefore the description thereof will be omitted here.

前記半導体基板1は単結晶珪素で形成され、この半導体
基板1の活性領域の主面には前記基本セルを構成するバ
イポーラトランジスタ等の半導体素子が形成される。前
記下地絶縁膜2は、前記半導体素子と第1層目配線3と
を電気的に分離し、例えば酸化珪素膜を主体に形成され
る。
The semiconductor substrate 1 is made of single crystal silicon, and a semiconductor element such as a bipolar transistor constituting the basic cell is formed on the main surface of the active region of the semiconductor substrate 1. The base insulating film 2 electrically isolates the semiconductor element and the first layer wiring 3, and is formed mainly of, for example, a silicon oxide film.

第1層目配線3は主に基本セル内の半導体装置間を接続
する結線及び基本セル間を接続する結線として使用され
る。第1層目配線3は例えばスパッタ法で堆積されたア
ルミニウム又はアルミニウム合金で形成される。アルミ
ニウム合金はアルミニウムにCu、又はCu及びSiを
添加して形成される。Cuは耐マイグレーシヨン強度を
高める作用がある。Siは耐アロイスパイク強度を高め
る作用がある。この第1層目配線3は、信号配線、電源
配線の夫々でサイズが異なるが、例えば基本セル間を接
続する信号配線の場合、0.8〜1.2[μm]の膜厚
及び2.0〜4.0[μm]の配線幅で形成される。
The first layer wiring 3 is mainly used as a connection between semiconductor devices in a basic cell and a connection between basic cells. The first layer wiring 3 is formed of aluminum or aluminum alloy deposited by sputtering, for example. Aluminum alloys are formed by adding Cu or Cu and Si to aluminum. Cu has the effect of increasing migration resistance. Si has the effect of increasing alloy spike resistance strength. The first layer wiring 3 has a different size depending on whether it is a signal wiring or a power supply wiring, but for example, in the case of a signal wiring connecting between basic cells, a film thickness of 0.8 to 1.2 [μm] and a thickness of 2.0 μm are used. It is formed with a wiring width of 0 to 4.0 [μm].

次に、第2図に示すように、第1層目配線3上を含む基
板全面に層間絶縁膜(4)のうちの下層の絶縁膜4Aを
形成する。この絶縁膜4Aは、プラズマCVD法で堆積
した酸化珪素膜で形成され、例えば600[nm]程度
の膜厚で形成される。
Next, as shown in FIG. 2, a lower insulating film 4A of the interlayer insulating film (4) is formed over the entire surface of the substrate including on the first layer wiring 3. This insulating film 4A is formed of a silicon oxide film deposited by a plasma CVD method, and has a thickness of, for example, about 600 [nm].

次に、第3図に示すように、前記絶縁膜4A上の基板全
面に眉間絶縁膜(4)のうちの中間層の絶縁膜4Bを形
成する。この絶縁膜4Bは、SOG法で塗布された酸化
珪素膜で形成される。この酸化珪素膜はメチル基が混入
された有機物である。
Next, as shown in FIG. 3, an insulating film 4B, which is an intermediate layer of the glabellar insulating film (4), is formed on the entire surface of the substrate on the insulating film 4A. This insulating film 4B is formed of a silicon oxide film coated by the SOG method. This silicon oxide film is an organic material mixed with methyl groups.

SOG法で塗布されるこの酸化珪素膜は、例えば第1層
目配線3上の凸部分(平担部分)において約100[n
m]程度の薄い膜厚で形成されると共に、第1層目配線
3間の凹部分(平担部分)において約300[nm]程
度の厚い膜厚で形成される。この絶縁膜4Bの膜厚は酸
化珪素膜の塗布時の回転数及び塗布薬液を調整し制御す
る。
This silicon oxide film coated by the SOG method has a thickness of about 100 [n
It is formed with a thin film thickness of about 300 [nm] in the concave portions (flat portions) between the first layer wirings 3. The thickness of the insulating film 4B is controlled by adjusting the rotational speed and coating chemicals during coating of the silicon oxide film.

次に、第4図に示すように、基板全面にエツチング処理
(エッチバック処理)を施し、第1層目配線3上の凸部
分において絶縁膜4Bを除去する。
Next, as shown in FIG. 4, an etching process (etchback process) is performed on the entire surface of the substrate to remove the insulating film 4B from the convex portions on the first layer wiring 3. Then, as shown in FIG.

絶縁膜4Bの除去は例えば枚葉式のマグネトロンエツチ
ング装置を使用したスパッタエツチングで行う。このス
パッタエツチングは、例えばArガス: 70 [sc
cmコ、圧力H3Q [mtorr]、磁界:80[G
s]、  RFパワー :350[Wコ (13,56
[MHz])の条件下で行う。この条件下で行われるス
パッタエツチングは、絶縁膜4Bのエツチング速度を8
5[nm/m/分給縁膜4Aのエツチング処理 4− グ速度を50[nm/m/分給々に設定することができ
る。つまり、前記スパッタエツチングは、絶縁膜4B:
絶縁膜4Aのエツチング選択比を約1゜7に制御するこ
とができる。このスパッタエツチングは、オーバーエツ
チングが施されるので、絶縁膜4Bの除去と共に、その
下層の絶縁膜4Aも若干エツチング除去される。同第4
図に示すように、前記スパッタエツチングによる全面エ
ツチングは、第1層目配線3上の凸部分において絶縁膜
4Bを除去すると共に、第1層目配線3間の凹部分にお
いて絶縁膜4Bを残存させその表面の平担化を図ること
ができる。
The insulating film 4B is removed, for example, by sputter etching using a single-wafer type magnetron etching device. This sputter etching is carried out using, for example, Ar gas: 70 [sc
cm, pressure H3Q [mtorr], magnetic field: 80 [G
s], RF power: 350 [W (13,56
[MHz]). Sputter etching performed under these conditions increases the etching rate of the insulating film 4B by 8
The etching rate of the edge film 4A can be set to 50 nm/m/min. That is, in the sputter etching, the insulating film 4B:
The etching selectivity of the insulating film 4A can be controlled to about 1.7. Since this sputter etching is over-etching, not only the insulating film 4B is removed, but also the underlying insulating film 4A is slightly etched away. Same 4th
As shown in the figure, the entire surface etching by sputter etching removes the insulating film 4B in the convex portions on the first layer wiring 3, and leaves the insulating film 4B in the concave portions between the first layer wirings 3. The surface can be made flat.

次に、第5図に示すように、絶縁膜4B上及びそれから
露出する絶縁膜4A上を含む基板全面に層間絶縁膜(4
)の上層である絶縁膜4cを形成する。絶縁膜4Cは、
前記下層の絶縁膜4Aと同様にプラズマCVD法で堆積
した酸化珪素膜で形成され、例えば600[nm]程度
の膜厚で形成される。この絶縁膜4Cを形成する工程に
より、絶縁膜4A、4B、4Cの夫々を順次積層した3
層構造の眉間絶縁膜4が完成する。この層間絶縁膜4の
表面は中間層としてSOG法で塗布されかつスパッタエ
ツチングで全面エツチング処理が施された絶縁膜4Bが
形成されるので平担化される。
Next, as shown in FIG. 5, an interlayer insulating film (4
) is formed as an upper layer of an insulating film 4c. The insulating film 4C is
Like the lower insulating film 4A, it is formed of a silicon oxide film deposited by the plasma CVD method, and has a thickness of, for example, about 600 [nm]. By this step of forming the insulating film 4C, the insulating films 4A, 4B, and 4C are sequentially laminated.
The glabella insulating film 4 having a layered structure is completed. The surface of this interlayer insulating film 4 is flattened because an insulating film 4B is formed as an intermediate layer by applying the SOG method and etching the entire surface by sputter etching.

次に、第6図に示すように、層間絶縁膜4の表面上に、
第1層目配線3上が開口されたエツチングマスク5を形
成する。このエツチングマスク5は例えばフォトリング
ラフィ技術で形成したフォトレジスト膜で形成する。
Next, as shown in FIG. 6, on the surface of the interlayer insulating film 4,
An etching mask 5 having an opening above the first layer wiring 3 is formed. This etching mask 5 is formed, for example, from a photoresist film formed by photolithography technology.

次に、前記エツチングマスク5を使用し、このエツチン
グマスク5の開口から露出する層間絶縁膜4を除去し、
第7図に示すように、この眉間絶縁膜4に接続孔6を形
成する。接続孔6は、例えば、まず、層間絶縁膜4の主
に上層の絶縁膜4Cに沸酸を使用したウェットエツチン
グを施し、−部を形成する。このウェットエツチングは
接続孔6の段差緩和を目的とする。この後、前記層間絶
縁膜4の主に下層の絶縁膜4AにCHF3+02又はC
F4+CHF3のフレオン系ガスを使用した反応性イオ
ンエツチング(RIE)を施し、接続孔6の残部を除去
する。この反応性イオンエツチングは接続孔6の開口面
積の縮小化を目的とする。
Next, using the etching mask 5, the interlayer insulating film 4 exposed through the opening of the etching mask 5 is removed,
As shown in FIG. 7, connection holes 6 are formed in this glabellar insulating film 4. As shown in FIG. For example, the connection hole 6 is formed by wet-etching mainly the upper insulating film 4C of the interlayer insulating film 4 using hydrochloric acid to form a negative part. The purpose of this wet etching is to reduce the level difference in the connection hole 6. After this, CHF3+02 or C
Reactive ion etching (RIE) using Freon gas of F4+CHF3 is performed to remove the remaining portion of the connection hole 6. The purpose of this reactive ion etching is to reduce the opening area of the connection hole 6.

この接続孔6の形成領域は下層の絶縁膜4A及び上層の
絶縁膜4Cで層間絶縁膜4が形成され、接続孔6の内壁
には層間#!!縁膜4の中間層である絶縁膜4Bが露出
しない。つまり、層間絶縁膜4の中間層である絶縁膜4
Bからの脱ガスの発生や接続孔6の形成時の絶縁膜4B
のサイドエツチングの発生を防止することができる。こ
の結果、接続孔6の形成時のエツチング条件の選択範囲
が拡大するので、接続孔6の加工が安易になる。また、
前記接続孔6の形成時のエツチング条件の選択範囲を拡
大し、オーバーエツチングで第1層目配線3の表面をス
パッタエツチングした時に接続孔6の内壁に付着される
堆積物をエツチングマスク5の除去時に除去することが
できる。また、前記接続孔6の内壁に絶縁膜4Bが露出
しないので、前記絶縁膜4Bのエツチングマスク5の除
去(剥離)時の変質及び膜質の劣化を防止できる。
In the formation region of this contact hole 6, an interlayer insulating film 4 is formed of a lower insulating film 4A and an upper insulating film 4C, and the inner wall of the contact hole 6 has an interlayer #! ! The insulating film 4B, which is the intermediate layer of the edge film 4, is not exposed. In other words, the insulating film 4 which is the intermediate layer of the interlayer insulating film 4
Insulating film 4B at the time of generation of degassing from B and formation of connection hole 6
The occurrence of side etching can be prevented. As a result, the selection range of etching conditions when forming the connection hole 6 is expanded, so that the connection hole 6 can be easily processed. Also,
The selection range of etching conditions when forming the connection hole 6 is expanded, and the etching mask 5 is used to remove deposits that adhere to the inner wall of the connection hole 6 when the surface of the first layer wiring 3 is sputter etched by over-etching. Can be removed at times. Further, since the insulating film 4B is not exposed on the inner wall of the connection hole 6, alteration and deterioration of the film quality of the insulating film 4B during removal (peeling) of the etching mask 5 can be prevented.

次に、前記エツチングマスク5を除去する。そして、前
記接続孔6を通して第1層目配線3と接続するように、
層間絶縁膜4上に第2層目配線7を形成する。第2層目
配線7は前記第1層目配線3と同様に例えばアルミニウ
ム又はアルミニウム合金で形成する。第1層目配線3は
、前記基本セル(論理回路)間を接続する信号配線、電
源幹線等として形成される。
Next, the etching mask 5 is removed. Then, so as to connect to the first layer wiring 3 through the connection hole 6,
A second layer wiring 7 is formed on the interlayer insulating film 4. The second layer wiring 7 is formed of, for example, aluminum or an aluminum alloy, similarly to the first layer wiring 3. The first layer wiring 3 is formed as a signal wiring, a power main line, etc. that connects the basic cells (logic circuits).

この第2層目配線7は層間絶縁膜4の表面が平担化され
ているのでステップカバレッジを向上することができる
。また、第2層目配線7は、接続孔6の内壁に層間絶縁
膜4の中間層である絶縁膜4Bが露出せず、絶縁膜4B
からの水分や脱ガスがなく或は絶縁膜4Bのサイドエツ
チングがないので、ステップカバレッジを向上すること
ができる。
Since the surface of the interlayer insulating film 4 in the second layer wiring 7 is flattened, the step coverage can be improved. Further, in the second layer wiring 7, the insulating film 4B, which is the intermediate layer of the interlayer insulating film 4, is not exposed on the inner wall of the connection hole 6, and the insulating film 4B is not exposed on the inner wall of the connection hole 6.
Since there is no moisture or outgassing from the etching process or side etching of the insulating film 4B, step coverage can be improved.

このように、(1)第1層目配線3、第2層目配線7の
夫々が、堆積型の絶縁膜4A、塗布型の絶縁膜4B、堆
積型の絶縁膜4Cの夫々を順次積層した層間絶縁膜4に
形成される接続孔6を通して電気的に接続される半導体
集積回路装置におい7 8− て、前記塗布型の絶縁膜4Bを有機物で形成し、この塗
布型の絶縁膜4Bを前記堆積型の絶縁膜4A上の前記第
1層目配線3で形成された凸部分を除くそれ以外の凹部
分のみに形成する。この構成により、前記層間絶縁膜4
の塗布型の絶縁膜4Bはガラス化されず、内部応力を低
減することができ、この塗布型の絶縁膜4Bの膜厚をク
ラックを生じさせないで厚く形成できるので、眉間絶縁
膜4の表面の平坦化を図り、第2層目配線7のステップ
カバレッジを向上し、第2層目配線7の断線の発生やマ
イグレーションを低減することができると共に、前記層
間絶縁膜4に形成された接続孔6の内壁に塗布型の絶縁
膜4Bが露出しないので。
In this way, (1) each of the first layer wiring 3 and the second layer wiring 7 is formed by sequentially laminating the deposited insulating film 4A, the coated insulating film 4B, and the deposited insulating film 4C. In a semiconductor integrated circuit device that is electrically connected through a connection hole 6 formed in an interlayer insulating film 4, the coating type insulating film 4B is formed of an organic material, and the coating type insulating film 4B is It is formed only in the concave portions other than the convex portions formed by the first layer wiring 3 on the deposited insulating film 4A. With this configuration, the interlayer insulating film 4
The coating-type insulating film 4B is not vitrified and can reduce internal stress, and the coating-type insulating film 4B can be formed thickly without causing cracks. Planarization can be achieved, step coverage of the second layer wiring 7 can be improved, occurrence of disconnection and migration of the second layer wiring 7 can be reduced, and connection holes 6 formed in the interlayer insulating film 4 can be Because the coated insulating film 4B is not exposed on the inner wall of the.

塗布型の絶縁膜4Bからの脱ガスの発生や塗布型の絶縁
膜4Bのサイドエツチングの発生を防止し、前記接続孔
6の内壁での第2層目配線7のステップカバレッジを向
上することができる。この結果、半導体集積回路装置の
第2層目配線7の電気的信頼性を向上することができる
It is possible to prevent the occurrence of outgassing from the coated insulating film 4B and side etching of the coated insulating film 4B, and to improve the step coverage of the second layer wiring 7 on the inner wall of the connection hole 6. can. As a result, the electrical reliability of the second layer wiring 7 of the semiconductor integrated circuit device can be improved.

(実施例■) 本実施例■は、前記実施例Iの半導体集積回路装置の多
層配線構造において、層間絶縁膜の中間層である絶縁膜
4Bの膜厚の制御性を向上した、本発明の第2実施例で
ある。
(Example ■) The present Example ■ is a method of the present invention in which the controllability of the film thickness of the insulating film 4B, which is the intermediate layer of the interlayer insulating film, is improved in the multilayer wiring structure of the semiconductor integrated circuit device of the above-mentioned Example I. This is a second example.

前記実施例■の第3図に示す工程において、層間絶縁膜
4の中間層である絶縁膜4Bは第1層目配線3の配線幅
に依存して膜厚が変化することが、本発明者の検討の結
果、明らかになった。第9図に第1層目配線3の配線幅
を変えた試験用半導体集積回路装置の多層配線構造の断
面を示す。また、第10図に第1層目配線3の配線幅と
絶縁膜4Bの膜厚との相関関係を示す。
In the process shown in FIG. 3 of the above-described embodiment (2), the thickness of the insulating film 4B, which is the intermediate layer of the interlayer insulating film 4, changes depending on the wiring width of the first layer wiring 3. As a result of the examination, it became clear. FIG. 9 shows a cross section of a multilayer wiring structure of a test semiconductor integrated circuit device in which the wiring width of the first layer wiring 3 is changed. Further, FIG. 10 shows the correlation between the wiring width of the first layer wiring 3 and the film thickness of the insulating film 4B.

第9図に示すように、SOG法で絶縁膜4Bの表面を滑
らかになるように塗布した場合、配線幅が小さい第1層
目配線3Aから配線幅が大きい第1層目配線3Fに向っ
て、順次第1層目配線3上の絶縁膜4Bは厚く塗布され
る。絶縁膜4Bの各第1層目配線3A〜3F上の夫々の
凸部分での膜厚は、絶縁膜4Bの第1層目配線3間の凹
部分での膜厚で正規化すると、第10図に示すように、
下地段差形状(第1層目配線3の膜厚)との間に相関関
係が生じる。第10図において、t1〜t3の夫々は第
1層目配線3の膜厚を表し、tlは0.5[p m ]
、 t 2は1.0[μm1.taは2.0[μm]で
ある。
As shown in FIG. 9, when the surface of the insulating film 4B is coated using the SOG method so that the surface is smooth, the wiring width increases from the first layer wiring 3A, which has a small wiring width, to the first layer wiring 3F, which has a large wiring width. , the insulating film 4B on the first layer wiring 3 is gradually coated thickly. The film thickness of the insulating film 4B at the convex portions on each of the first layer wirings 3A to 3F is normalized by the film thickness of the concave portions between the first layer wirings 3 of the insulating film 4B. As shown in the figure,
A correlation occurs with the shape of the underlying step (thickness of the first layer wiring 3). In FIG. 10, each of t1 to t3 represents the film thickness of the first layer wiring 3, and tl is 0.5 [p m ]
, t2 is 1.0 [μm1. ta is 2.0 [μm].

前記実施例Iの第4図に示す工程、つまり絶縁膜4Bの
全面エツチング処理を行う場合、接続孔6の形成領域お
いて第1層目配線3上の凸部分に絶縁膜4Bを残さない
ためには、絶縁膜4Bの第1層目配線3間の凹部分に塗
布された膜厚に相当する分全面エツチングを行うか、或
は絶縁膜4Bの膜厚を制御することが有効である。前者
の場合、絶縁膜4Bの全面エツチング量が大きく、第1
層目配線3の段差形状が大きくなる。このため、後者の
絶縁膜4Bの膜厚の制御を行う手法が有効であり、前記
第10図に示すように、第1層目配線3の配線幅で絶縁
膜4Bの膜厚を簡単に制御することができる。例えば第
1層目配線3の膜厚がl。
When performing the step shown in FIG. 4 of Example I, that is, etching the entire surface of the insulating film 4B, in order to avoid leaving the insulating film 4B on the convex portion on the first layer wiring 3 in the region where the connection hole 6 is formed. For this purpose, it is effective to perform etching on the entire surface of the insulating film 4B to a thickness corresponding to the film thickness applied to the recessed portions between the first layer wirings 3, or to control the film thickness of the insulating film 4B. In the former case, the amount of etching on the entire surface of the insulating film 4B is large, and the first
The step shape of the layer wiring 3 becomes larger. Therefore, the latter method of controlling the thickness of the insulating film 4B is effective, and as shown in FIG. can do. For example, the film thickness of the first layer wiring 3 is l.

O[μm]の場合、第1層目配線3の配線幅を約10倍
以下の10[μm]以下に設定する。同様に、第1層目
配線3の膜厚が0.5[μm]の場合、第1層目配線3
の配線幅を10倍以下の5[μm]以下に、第1層目配
線3の膜厚が2.0[μm]の場合、第1層目配線3の
配線幅を10倍以下の20[μm]以下に夫々設定する
。つまり、第1層目配線3の配線幅をその膜厚の10倍
以下に設定することにより、第10図に示すように、絶
縁膜4Bの膜厚がほとんど下地段差に依存しない領域を
使用することができるので、絶縁膜4Bのエツチング量
の制御性を高め、第1層目配線3上の絶縁膜4Bを確実
に除去することができる。
In the case of O [μm], the wiring width of the first layer wiring 3 is set to 10 [μm] or less, which is about 10 times or less. Similarly, if the film thickness of the first layer wiring 3 is 0.5 [μm], the first layer wiring 3
When the thickness of the first layer wiring 3 is 2.0 [μm], the wiring width of the first layer wiring 3 is set to 20 [μm] or less, which is 10 times or less. μm] or less. In other words, by setting the wiring width of the first layer wiring 3 to 10 times or less the film thickness, a region where the film thickness of the insulating film 4B hardly depends on the underlying level difference is used, as shown in FIG. Therefore, the controllability of the amount of etching of the insulating film 4B can be improved, and the insulating film 4B on the first layer wiring 3 can be reliably removed.

このように、(2)前記接続孔6を通して第2層目配線
7と接続される第1層目配線3の配線幅をこの第1層目
配線3の膜厚の10倍以下で形成する。この構成により
、前記層間絶縁膜4の塗布型の絶縁膜4Bの膜厚の第1
層目配線3のパタンの依存性を低減することができるの
で、前記塗布型の絶縁膜4Bの前記第1層目配線3上の
膜厚を均一化することができる。この結果、塗布型の絶
縁膜4Bの第1層目配線3上での除去を確実に31− 2 行い、塗布型の絶縁膜4Bの残存を低減しくエツチング
残りがなくなる)、前記層間絶縁膜4に形成された接続
孔6の内壁に塗布型の絶縁膜4Bが露出しなくなるので
、塗布型の絶縁膜4Bからの脱ガスの発生や塗布型の絶
縁膜4Bのサイドエツチングの発生を防止し、前記接続
孔6の内壁での第2層目配線7のステップカバレッジを
より一層向上することができる。
In this way, (2) the wiring width of the first layer wiring 3 connected to the second layer wiring 7 through the connection hole 6 is formed to be 10 times or less the film thickness of the first layer wiring 3; With this configuration, the first thickness of the coated insulating film 4B of the interlayer insulating film 4 is
Since the pattern dependence of the layer wiring 3 can be reduced, the film thickness of the coating type insulating film 4B on the first layer wiring 3 can be made uniform. As a result, the coating-type insulating film 4B is reliably removed on the first layer wiring 3 (31-2), the remaining coating-type insulating film 4B is reduced, and there is no etching residue), and the interlayer insulating film 4 is removed. Since the coated insulating film 4B is no longer exposed on the inner wall of the connection hole 6 formed in the contact hole 6, degassing from the coated insulating film 4B and side etching of the coated insulating film 4B are prevented. The step coverage of the second layer wiring 7 on the inner wall of the connection hole 6 can be further improved.

(実施例■) 本実施例■は、前記実施例Iの半導体集積回路装置の多
層配線構造において、層間絶縁膜の中間層である絶縁膜
4Bの全面エツチング処理のエツチング制御性を向上し
た、本発明の第3実施例である。
(Example ■) This Example (■) is a book that improves the etching controllability of the entire surface etching process of the insulating film 4B, which is the intermediate layer of the interlayer insulating film, in the multilayer wiring structure of the semiconductor integrated circuit device of the above-mentioned Example I. This is a third embodiment of the invention.

前記実施例Iの第4図に示す工程において、層間絶縁膜
4の中間層である絶縁膜4Bの全面エツチング処理に際
し、絶縁膜4B、その下層の絶縁膜4Aの夫々のエツチ
ング選択比の変動により、層間絶縁膜4の膜厚のばらつ
きが大きく変化することが、本発明者の検討の結果、明
らかになった。
In the step shown in FIG. 4 of Example I, when etching the entire surface of the insulating film 4B, which is the intermediate layer of the interlayer insulating film 4, due to variations in the etching selectivity of the insulating film 4B and the underlying insulating film 4A. As a result of studies conducted by the present inventors, it has become clear that the variation in the film thickness of the interlayer insulating film 4 changes significantly.

第11図に半導体集積回路装置の多層配線構造の要部の
拡大断面を示す。また、明細書の末尾に掲載した第1表
にエツチング選択比に基づく層間絶縁膜4の膜厚のばら
つきの度合を示す。
FIG. 11 shows an enlarged cross section of a main part of a multilayer wiring structure of a semiconductor integrated circuit device. Further, Table 1 listed at the end of the specification shows the degree of variation in the film thickness of the interlayer insulating film 4 based on the etching selectivity.

第11図及び第1表に示すように、まず、層間絶縁膜4
の下層の絶縁膜4Aの膜厚を600±60[nm]、中
間層である絶縁膜4Bの第1層目配線3上の凸部分の膜
厚を100±30[nm]に設定する。この場合、層間
絶縁膜4の絶縁膜4A及び4Bの合計の膜厚は700±
67[nm](600+100±v’Tマ+30 )と
なる。前記実施例Iの第4図に示すように絶縁膜4Bに
全面エツチング処理(スパッタエツチング処理)を施し
、第1層目配線3上の凸部分の絶縁膜4Bを確実に除去
するには、100±30[nm]をオーバーエツチング
する必要があるので、150±15[nm]のエツチン
グ量の全面エツチング処理を設定すればよい。つまり、
絶縁膜4Bの膜厚は最大130[n m]であるので、
全面エツチング処理はオーバーエツチング量を見込んで
最小135[nm]の工ッチング量でよい。
As shown in FIG. 11 and Table 1, first, the interlayer insulating film 4
The film thickness of the lower layer insulating film 4A is set to 600±60 [nm], and the film thickness of the convex portion on the first layer wiring 3 of the intermediate layer insulating film 4B is set to 100±30 [nm]. In this case, the total thickness of the insulating films 4A and 4B of the interlayer insulating film 4 is 700±
67 [nm] (600+100±v'Tma+30). As shown in FIG. 4 of Embodiment I, the entire surface of the insulating film 4B is etched (sputter etching) to ensure that the convex portions of the insulating film 4B on the first layer wiring 3 are removed. Since it is necessary to over-etch by ±30 [nm], it is sufficient to set the entire surface etching process with an etching amount of 150±15 [nm]. In other words,
Since the thickness of the insulating film 4B is 130 [nm] at maximum,
The entire surface etching process may be performed with a minimum etching amount of 135 [nm], taking into account the amount of overetching.

この時の全面エツチング処理において、絶縁膜4A、4
Bの夫々のエツチング選択比を適切に設定することによ
り、絶縁膜4Bの全面エツチング後の絶縁膜4Aの膜厚
の制御を行うことができる。
In the entire surface etching process at this time, the insulating films 4A, 4
By appropriately setting the etching selectivity of each of B, the thickness of the insulating film 4A after the entire surface of the insulating film 4B is etched can be controlled.

前述の例において、計算の簡略化のために、絶縁膜4A
の膜厚を600[nml、全面エツチング量を150[
nmlに固定する。絶縁膜4A及び4Bの合計の膜厚を
算出すると、第1表に示すようになる。つまり、絶縁膜
4B:絶縁膜4Aのエツチング選択比を 1.0とした
場合、合計の膜厚は550±30[nmコ(膜厚のばら
つき量±5.5[%])となる。エツチング選択比を 
1.4とした場合、合計の膜厚は564.5±21.5
[nmコ(膜厚のばらつき量±3.8[%])となる。
In the above example, in order to simplify the calculation, the insulating film 4A
The film thickness was 600 [nml], and the total etching amount was 150 [nml].
Fixed at nml. The total thickness of the insulating films 4A and 4B is calculated as shown in Table 1. That is, when the etching selectivity ratio of the insulating film 4B:insulating film 4A is set to 1.0, the total film thickness is 550±30 nm (film thickness variation ±5.5%). Etching selection ratio
1.4, the total film thickness is 564.5±21.5
[nm (amount of variation in film thickness ±3.8%)].

エツチング選択比を1.8とした場合、合計の膜厚は5
72.5±16.5[nml(膜厚のばらつき量±2.
9[%コ)となる。すなわち、エツチング選択比を高め
る(エツチング速度差を大きくする)にしたがって、絶
縁膜4Bの全面エツチング処理時の絶縁膜4Aのエツチ
ング量が低減され、絶縁膜4A及び4Bの合計の膜厚の
ばらつき量が小さくなる。つまり、このばらつき量の低
減は、層間絶縁膜4に接続孔6を形成する際の加工マー
ジンを向上することができる。
When the etching selection ratio is 1.8, the total film thickness is 5
72.5±16.5 [nml (film thickness variation ±2.
9 [%ko]. That is, as the etching selectivity is increased (the etching speed difference is increased), the amount of etching of the insulating film 4A during the entire surface etching process of the insulating film 4B is reduced, and the amount of variation in the total film thickness of the insulating films 4A and 4B is reduced. becomes smaller. In other words, this reduction in the amount of variation can improve the processing margin when forming the connection hole 6 in the interlayer insulating film 4.

一方、前述のエツチング選択比を高めすぎると、絶縁膜
4Bのエツチング量が大きくなるので、第1層目配線3
間の凹部分において、絶縁膜4Bの膜厚が薄くなり、層
間絶縁膜4の表面の平担性が劣化する。特に、第2層目
配線7としてアルミニウム又はアルミニウム合金を使用
し、パターンニングをフォトリソグラフィ技術で行う場
合、層間絶縁膜4の表面の凹部分(第1層目配線3間)
でエツチングマスクが回折現象により細り、第2層目配
線7の配線幅が部分的に細くなる。第2層目配線7の配
線幅が細くなると、エレクトロマイグレーションを生じ
易く、断線を生じる可能性が高くなるので、前述のエツ
チング選択比は適度に高くする。
On the other hand, if the etching selectivity mentioned above is increased too much, the amount of etching of the insulating film 4B becomes large, so that the first layer wiring 3
In the concave portion between the two, the thickness of the insulating film 4B becomes thinner, and the flatness of the surface of the interlayer insulating film 4 deteriorates. In particular, when aluminum or aluminum alloy is used as the second layer wiring 7 and patterning is performed by photolithography, the concave portions on the surface of the interlayer insulating film 4 (between the first layer wiring 3)
The etching mask becomes thinner due to the diffraction phenomenon, and the wiring width of the second layer wiring 7 becomes thinner partially. When the wiring width of the second layer wiring 7 becomes narrower, electromigration is more likely to occur and there is a higher possibility of disconnection, so the etching selection ratio mentioned above is set to be appropriately high.

第12図にエツチング選択比と不良発生率との5 36 関係を示す。第12図に示すように、層間絶縁膜4の絶
縁膜4B:絶縁膜4Aのエツチング選択比が1.4未満
の場合(A領域)、絶縁膜4A及び4Bの合計の膜厚の
ばらつきが大きく、特に第1層目配線3上の凹部分にお
いて、絶縁膜4Bの除去が確実に行えないので、層間絶
縁膜4に形成される接続孔6の貫通不良等、不良発生率
が増大する。
FIG. 12 shows the relationship between the etching selection ratio and the failure rate. As shown in FIG. 12, when the etching selectivity ratio of the insulating film 4B:insulating film 4A of the interlayer insulating film 4 is less than 1.4 (region A), there is a large variation in the total thickness of the insulating films 4A and 4B. In particular, since the insulating film 4B cannot be removed reliably in the concave portion above the first layer wiring 3, the incidence of defects such as poor penetration of the connection hole 6 formed in the interlayer insulating film 4 increases.

また、眉間絶縁膜4の絶縁膜4B:絶縁膜4Aのエツチ
ング選択比が2.0を越えた場合(B領域)、絶縁膜4
Bのエツチング量が大きくなり、層間絶縁膜4の表面の
平担性が劣化するので、第2層目配線7のエレクトロマ
イグレーションの発生、断線等、不良発生率が増加する
。す′なわち、前記エツチング選択比は1.4以上2.
0以下に設定すれば、前述の不良発生はほとんど生じな
い。
Furthermore, when the etching selection ratio of the insulation film 4B:insulation film 4A of the glabella insulation film 4 exceeds 2.0 (region B), the insulation film 4
Since the amount of B etched increases and the surface flatness of the interlayer insulating film 4 deteriorates, the incidence of defects such as electromigration and disconnection of the second layer wiring 7 increases. That is, the etching selection ratio is 1.4 or more and 2.
If it is set to 0 or less, the above-mentioned defects will hardly occur.

このように、(5)前記層間絶縁膜4の塗布型の絶縁膜
4Bの第1層目配線3上の除去はスパッタエツチングで
行い、このスパッタエツチングの塗布型の絶縁膜4B:
堆積型の絶縁膜4Aのエツチング選択比を1.4以上2
.0以下の範囲で行う。
In this way, (5) the coating-type insulating film 4B of the interlayer insulating film 4 on the first layer wiring 3 is removed by sputter etching, and the coating-type insulating film 4B of the sputter etching:
The etching selectivity of the deposited insulating film 4A is 1.4 or more 2
.. Perform within the range of 0 or less.

この構成により、前記堆積型の絶縁膜4A及び塗布型の
絶縁膜4Bの合計の膜厚の制御性を向上する(ばらつき
を低減する)ことができるので、前記層MIIAI膜4
に形成される接続孔6の加工を確実に行うことができ、
接続孔6での導通不良を低減し、電気的信頼性を向上す
ることができると共に、前記塗布型の絶縁膜4Bの第1
層目配線3間の凹部分のエツチング量を低減し、層間絶
縁膜4の表面の平坦化を図ることができるので、第2層
目配線7の断線の発生やマイグレーションを低減するこ
とができる。
With this configuration, it is possible to improve controllability (reduce variations) in the total thickness of the deposited insulating film 4A and the coated insulating film 4B.
It is possible to reliably process the connection hole 6 formed in the
It is possible to reduce conduction defects in the connection hole 6 and improve electrical reliability, and also to
Since it is possible to reduce the amount of etching of the recessed portions between the layer wirings 3 and to planarize the surface of the interlayer insulating film 4, occurrence of disconnection and migration of the second layer wirings 7 can be reduced.

(実施例■) 本実施例■は、前記実施例Iの半導体集積回路装置の多
層配線構造において、層間絶縁膜4の中間層である絶縁
膜4Bのエツチング速度の安定化を図った、本発明の第
4実施例である。
(Example ■) This example (■) is an example of the present invention in which the etching rate of the insulating film 4B, which is the intermediate layer of the interlayer insulating film 4, is stabilized in the multilayer wiring structure of the semiconductor integrated circuit device of the above-mentioned Example I. This is a fourth example.

前記実施例Iの第4図に示す工程において、層間絶縁膜
4の中間層である絶縁膜4Bの全面エツチング処理に際
し、絶縁膜4Bの表面状態により、エツチング速度が大
きく変化することが、本発明8− 者の検討の結果、明らかになった。
In the step shown in FIG. 4 of Example I, the etching rate of the insulating film 4B, which is the intermediate layer of the interlayer insulating film 4, is greatly changed depending on the surface condition of the insulating film 4B. This was clarified as a result of a review by 8 people.

第14図に2種類の処理方法をブロック図で示し、第1
3図に前記処理方法の夫々で得られた絶縁膜4Bのエツ
チング速度を示す。
Figure 14 shows two types of processing methods in block diagrams.
FIG. 3 shows the etching rate of the insulating film 4B obtained by each of the above processing methods.

第14図に示す処理方法Bは、半導体集積回路装置(半
導体ウェーハ)の表面上にSOG法で絶縁膜4Bを塗布
し、ベーク処理を施しく1>た後、前記絶縁膜4Bに全
面エツチング処理を施す〈3〉方法である。前記絶縁膜
4Bは前記実施例Iと同様に有機物である。前記ベーク
処理は例えば450[℃]のN2 アニールにより行わ
れる。ベーク処理〈1〉が施された半導体集積回路装置
は、N2ガス中で冷却され、この後、N2パージを行っ
た保管庫内に放置される。つまり、絶縁膜4Bは可能な
限り水分の吸収を遮断される。
Processing method B shown in FIG. 14 involves applying an insulating film 4B on the surface of a semiconductor integrated circuit device (semiconductor wafer) by the SOG method, performing a baking process, and then etching the entire surface of the insulating film 4B. This is method <3>. The insulating film 4B is made of an organic material as in Example I. The baking process is performed, for example, by N2 annealing at 450 [° C.]. The semiconductor integrated circuit device that has been subjected to the baking process <1> is cooled in N2 gas, and then left in a storage room that has been purged with N2. In other words, the insulating film 4B is blocked from absorbing moisture as much as possible.

第14図に示す処理方法Aは、前記半導体集積回路装置
の表面上にSOG法で絶縁膜4Bを塗布し、ベーク処理
を施しく1〉、真空ベーク処理を施しく2〉た後、前記
絶縁膜4Bに全面エツチング処理を施す〈3〉方法であ
る。真空ベーク処理〈2〉は例えば400[℃]、10
0 [mtorr]で5分間行う。この時、N2 ガス
をlO[5CCIIlコ程度流すことによって処理を加
速することができ、処理時間を短縮することが可能であ
る。この処理方法Aは、少なくとも真空ベーク処理〈2
〉から全面エツチング処理〈3〉までは真空が破られず
(大気に触れない同一真空系内)において処理される。
In the processing method A shown in FIG. 14, an insulating film 4B is applied on the surface of the semiconductor integrated circuit device by the SOG method, and after performing a baking process 1> and a vacuum baking process 2>, the insulating film 4B is This is method <3> in which the entire surface of the film 4B is etched. Vacuum baking treatment <2> is, for example, 400 [℃], 10
0 [mtorr] for 5 minutes. At this time, the process can be accelerated by flowing about 1O[5CCIIl of N2 gas, and the process time can be shortened. This treatment method A includes at least vacuum baking treatment <2
> to the entire surface etching treatment <3> are processed without breaking the vacuum (in the same vacuum system without exposure to the atmosphere).

前記処理方法Bは、第13図に示すように、絶縁膜4B
の全面エツチング処理において、エツチング速度が初期
と後期とで異なり、しかもエツチング速度の遷移時間に
も差が生じる。
In the processing method B, as shown in FIG.
In the entire surface etching process, the etching speed differs between the early stage and the latter stage, and the transition time of the etching speed also differs.

これに対して、処理方法Aは、真空ベーク処理〈2〉を
−施したことにより、第13図に示すように、処理方法
Bで生じるエツチング速度の変化等の現象を低減できる
。つまり、処理方法Aは、処理方法Bに比べて、全面エ
ツチング処理のエツチング量の制御性を高めることがで
きる。
On the other hand, processing method A can reduce phenomena such as changes in etching rate that occur in processing method B, as shown in FIG. 13, by performing the vacuum baking process <2>. In other words, processing method A can improve the controllability of the etching amount in the entire surface etching process compared to processing method B.

本発明者が行った前記真空ベーク処理〈2〉中の脱ガス
の質量分析の結果によれば大半が水であり、真空ベーク
処理前後の半導体ウェーハの質量9− 0 変化を調べたところ、例えば5 [1nch]径の場合
、約7[mg/ウェーハ]に達することが明らかになっ
た。
According to the results of mass spectrometry of the degassed gas during the vacuum baking process <2> conducted by the present inventor, most of it was water, and when examining the change in the mass 9-0 of the semiconductor wafer before and after the vacuum baking process, e.g. It has been revealed that in the case of a diameter of 5 [1 nch], the amount reaches approximately 7 [mg/wafer].

すなわち、層間絶縁膜4の中間層である絶縁膜4Bは、
塗布・ベーク処理<1>後、真空ベーク処理〈2〉を行
い、これと同一真空系内において絶縁膜4Bに全面エツ
チング処理〈3〉を施すことにより、全面エツチング処
理〈3〉のエツチング量の制御性を向上することができ
る。
That is, the insulating film 4B, which is the intermediate layer of the interlayer insulating film 4, is
After the coating/baking process <1>, vacuum baking process <2> is performed, and the entire surface etching process <3> is applied to the insulating film 4B in the same vacuum system. Controllability can be improved.

このように、(9)前記全面エツチング(スパッタエツ
チング)処理〈3〉前に前記層間絶縁膜4の塗布型の絶
縁膜4Bに真空ベーク処理〈2〉を施す。この構成によ
り、前記塗布型の絶縁膜4Bをスパッタエツチング前に
予じめ真空ベーク処理く2〉で水分を除去し、スパッタ
エツチングのエツチング量の制御性を向上することがで
きる。
In this way, (9) before the entire surface etching (sputter etching) process <3>, the coated insulating film 4B of the interlayer insulating film 4 is subjected to the vacuum baking process <2>. With this configuration, moisture can be removed from the coating-type insulating film 4B by vacuum baking process 2> before sputter etching, and the controllability of the etching amount in sputter etching can be improved.

この結果、前記層間絶縁膜4の塗布型の絶縁膜4Bの第
1層目配線3上を確実に除去することができる。
As a result, the coating-type insulating film 4B of the interlayer insulating film 4 on the first layer wiring 3 can be reliably removed.

また、前述の処理方法Aの全面エツチング処理〈3〉に
同一真空系内において絶縁膜4B上に絶縁膜4Cを堆積
させ、層間絶縁膜4を完成させる。
Further, in the entire surface etching process <3> of the processing method A described above, an insulating film 4C is deposited on the insulating film 4B in the same vacuum system to complete the interlayer insulating film 4.

つまり、前記真空ベーク処理〈2〉が施された絶縁膜4
Bは水分が除去された状態であり、この状態の絶縁膜4
Bに全面エツチング処理<1>を施して絶縁膜4Bの新
たな表面が露出しても、水分やガスを吸着させることな
く、この絶縁膜4Bの新たな表面を絶縁膜4Cで被覆で
きる。
In other words, the insulating film 4 subjected to the vacuum baking process <2>
B is a state in which moisture has been removed, and the insulating film 4 in this state is
Even if a new surface of the insulating film 4B is exposed by performing etching process <1> on the entire surface of B, the new surface of the insulating film 4B can be covered with the insulating film 4C without adsorbing moisture or gas.

このように、(10)前記層間絶縁膜4の塗布型の絶縁
膜4Bの全面エツチング処理く3〉後、それと同一真空
系内において前記塗布型の絶縁膜4Bの表面に堆積型の
絶縁膜4Cを堆積する。この構成により、前記塗布型の
絶縁膜4Bのスパッタエツチングで新たに露出された表
面に水分やガスが吸着する前に堆積型の絶縁膜4Cを堆
積することができるので、前記塗布型の絶縁膜4Bの膜
質の劣化を防止することができる。
In this way, after (10) etching the entire surface of the coated insulating film 4B of the interlayer insulating film 4 (3), a deposited insulating film 4C is etched on the surface of the coated insulating film 4B in the same vacuum system. Deposit. With this configuration, the deposition type insulating film 4C can be deposited before moisture or gas is adsorbed on the surface newly exposed by sputter etching of the applied type insulating film 4B. Deterioration of the film quality of 4B can be prevented.

(実施例■) 本実施例■は、前記実施例Iの半導体集積回路装置の多
層配線構造において、層間絶縁膜4の中間層である絶縁
膜4Bの全面エツチング処理での歩留りを高めた、本発
明の第5実施例である。
(Example ■) This example (■) is a book that improves the yield in the entire surface etching process of the insulating film 4B, which is the intermediate layer of the interlayer insulating film 4, in the multilayer wiring structure of the semiconductor integrated circuit device of Example I. This is a fifth embodiment of the invention.

前記実施例■の第4図に示す工程において、眉間絶縁膜
4の中間層である絶縁膜4Bの全面エツチング処理にハ
ロゲン化メタンを主成分とするエツチングガス例えばC
HF、+CF、系ガスの反応性イオンエツチングを使用
する。この反応性イオンエツチングは、絶縁膜4Bの表
面に炭素系ポリマー(炭素系汚染物質)を堆積すること
ができ、絶縁膜4Bのエツチング速度を制御することが
できる。
In the step shown in FIG. 4 of the above embodiment (2), an etching gas containing halogenated methane as a main component, for example, C
Reactive ion etching using HF, +CF, and other gases is used. This reactive ion etching can deposit a carbon-based polymer (carbon-based contaminant) on the surface of the insulating film 4B, and can control the etching rate of the insulating film 4B.

前記炭素系ポリマーは、絶縁膜4Bの上層に堆積される
絶縁膜4Cにクラックが生じ、層間絶縁膜4のクラック
耐圧を劣化させたり、接続孔6の形成の際に絶縁膜4B
と絶縁膜4Cとの界面ににじみが生じ、この界面にウェ
ットエツチングの際にサイドエツチングが生じる等の不
良を生じる。
The carbon-based polymer may cause cracks in the insulating film 4C deposited on the upper layer of the insulating film 4B, deteriorating the crack withstand voltage of the interlayer insulating film 4, or cause the insulating film 4B to crack when forming the connection hole 6.
Bleeding occurs at the interface between the film and the insulating film 4C, and defects such as side etching occur at this interface during wet etching.

通常、炭素系ポリマーは反応性イオンエツチングの終了
後に02プラズマアソシヤ処理により除去されるが、こ
の処理は有機物で形成された絶縁膜4Bを無機化し、こ
の無機化により絶縁膜4Bが体積収縮し、絶縁膜4Bに
クラックが発生する。
Normally, the carbon-based polymer is removed by 02 plasma associative treatment after the reactive ion etching is completed, but this treatment mineralizes the insulating film 4B formed of organic matter, and this mineralization causes the volume of the insulating film 4B to shrink. , cracks occur in the insulating film 4B.

また、前記炭素系ポリマーは、フォトレジスト膜の剥離
液等の各種薬液や水洗で除去すると、有機物である絶縁
膜4Bの表面に薬液や水分が吸着され、上層の絶縁膜4
Cの形成時或は形成後に膜輻射曇りやクラック等の不良
を発生する。
Further, when the carbon-based polymer is removed by various chemical solutions such as a photoresist film stripping solution or by washing with water, the chemical solution and moisture are adsorbed onto the surface of the insulating film 4B, which is an organic substance, and the upper insulating film 4B
Defects such as film radiation fogging and cracks occur during or after the formation of C.

本発明者の基礎研究の結果によれば、前記絶縁膜4Bの
表面を薄くスパッタエツチングでクリーニング処理する
ことにより、簡単にしかも前述の不良を生じることなく
、炭素系ポリマーは除去できる。このスパッタエツチン
グの条件は、前述の実施例1の第4図に示す工程で使用
されるスパッタエツチングの条件と実質的に同して良い
According to the results of basic research conducted by the present inventors, by cleaning the surface of the insulating film 4B by thin sputter etching, the carbon-based polymer can be easily removed without causing the above-mentioned defects. The conditions for this sputter etching may be substantially the same as those for the sputter etching used in the step shown in FIG. 4 of the first embodiment described above.

このように、(6)前記層間絶縁膜4の塗布型の絶縁膜
4Bの第1層目配線3上の除去はハロゲン化メタンを主
成分とするエツチングガスを使用する反応性イオンエツ
チング、スパッタエツチングの夫々を順次流して行う。
In this way, (6) the coating-type insulating film 4B of the interlayer insulating film 4 is removed on the first layer wiring 3 by reactive ion etching or sputter etching using an etching gas containing halogenated methane as a main component. Perform each one in sequence.

この構成により、前記反応性イオンエツチングで前記塗
布型の絶縁膜4Bの表面に付着した炭素系ポリマーをス
パソタ43 4 エツチングにより除去することができるので、絶縁膜4
Bの膜質を向上することができる。また、スパッタエツ
チングは反応性イオンエツチングと同一チャンバ内で行
うことができるので、前記炭素系ポリマーを除去する新
たな工程の通過がなく、結果的に製造プロセスを短縮す
ることができる。
With this configuration, the carbon-based polymer attached to the surface of the coating-type insulating film 4B by the reactive ion etching can be removed by etching the insulating film 4B.
The film quality of B can be improved. In addition, since sputter etching can be performed in the same chamber as reactive ion etching, there is no need for a new step to remove the carbon-based polymer, resulting in a shortened manufacturing process.

(実施例■) 本実施例■は、前記実施例Iの半導体集積回路装置の多
層配線構造において、層間絶縁膜の中間層である絶縁膜
4Bのクラックの発生率を低減すると共に絶縁膜4Bの
平担化を図った、本発明の第6実施例である。
(Example ■) The present Example ■ reduces the crack occurrence rate of the insulating film 4B, which is the intermediate layer of the interlayer insulating film, in the multilayer wiring structure of the semiconductor integrated circuit device of the above-mentioned Example I. This is a sixth embodiment of the present invention in which flattening is achieved.

前述の実施例Iの半導体集積回路装置において、層間絶
縁膜4の中間層である絶縁膜4Bは、炭素含有率により
膜質が変化する。第15図に絶縁膜4B中の炭素含有率
[重量%]と不良発生率との関係を示す。本発明者が行
った不良解析の結果、絶縁膜4B中の炭素含有率が5[
重量%]未満と低い場合(C領域)、下地段差部でクラ
ックが多発する。
In the semiconductor integrated circuit device of Example I described above, the quality of the insulating film 4B, which is the intermediate layer of the interlayer insulating film 4, changes depending on the carbon content. FIG. 15 shows the relationship between the carbon content [wt%] in the insulating film 4B and the failure rate. As a result of failure analysis conducted by the present inventor, the carbon content in the insulating film 4B was found to be 5[
% by weight) (region C), cracks occur frequently at the step portion of the base.

絶縁膜4Bにクラックが生じると、絶縁膜4Bの全面エ
ツチング後の平担性が極度に劣化し、特に第2層目配線
7のステップカバレッジの低下や加工精度を低下する。
If cracks occur in the insulating film 4B, the flatness of the insulating film 4B after the entire surface etching is extremely deteriorated, and in particular, the step coverage of the second layer wiring 7 and the processing accuracy are reduced.

また、絶縁膜4B中の炭素含有率が20[重量%]を越
えた場合(D領域)、絶縁膜4Bの全面エツチング処理
の際のエツチング選択比の制御が難しくなるので、絶縁
膜4Bの表面の平担化を図ることができない。
Furthermore, if the carbon content in the insulating film 4B exceeds 20 [wt%] (region D), it becomes difficult to control the etching selectivity when etching the entire surface of the insulating film 4B. It is not possible to level out the situation.

つまり、層間絶縁膜4の絶縁膜4B中の炭素含有率は5
〜20[重量%〕の範囲が最適である結果が得られた。
In other words, the carbon content in the insulating film 4B of the interlayer insulating film 4 is 5
The optimum range was obtained to be 20% by weight.

このように、(3)前記層間絶縁膜4の塗布型の絶縁膜
4Bを5〜20[重量%]の炭素含有量で形成する。こ
の構成により、前記層間絶縁膜4の塗布型の絶縁膜4B
に発生するクラックを低減することができると共に、前
記塗布型の絶縁膜4Bのエツチング速度の制御性を向上
し、層間絶縁膜4の平担化を図ることができる。
In this way, (3) the coating type insulating film 4B of the interlayer insulating film 4 is formed with a carbon content of 5 to 20 [wt%]. With this configuration, the coating type insulating film 4B of the interlayer insulating film 4
In addition, it is possible to reduce cracks occurring in the etching process, improve the controllability of the etching rate of the coating type insulating film 4B, and make the interlayer insulating film 4 planar.

(実施例■) 本実施例■は、前記実施例Iの半導体集積回路装置の多
層配線構造において、層間絶縁膜4の中間層である絶縁
膜4Bの全面エツチング処理の際のエツチング制御性を
向上した、又層間絶縁膜4に形成される接続孔6での第
2層目配線7のステップカバレッジを向上した、本発明
の第7実施例である。
(Example ■) The present Example ■ improves etching controllability during the entire surface etching process of the insulating film 4B, which is the intermediate layer of the interlayer insulating film 4, in the multilayer wiring structure of the semiconductor integrated circuit device of the above-mentioned Example I. This is a seventh embodiment of the present invention in which the step coverage of the second layer wiring 7 in the contact hole 6 formed in the interlayer insulating film 4 is improved.

本発明者の基礎研究の結果、層間絶縁膜4の中間層であ
る絶縁膜4Bの全面エツチング処理の際、スパッタエツ
チングにおいて、Arガスをベースに02ガスの添加量
を増加すると、絶縁膜4Bのエツチング速度が速くなる
ので、絶縁膜4B=絶縁膜4Aのエツチング選択比を高
めらる結果を得た。つまり、前記実施例■の全面エツチ
ング処理のエツチング選択比の制御を簡単に行うことが
できる。
As a result of the basic research conducted by the present inventor, it has been found that when increasing the amount of 02 gas added based on Ar gas during sputter etching during the entire surface etching process of the insulating film 4B, which is the intermediate layer of the interlayer insulating film 4, Since the etching speed becomes faster, the etching selectivity ratio of insulating film 4B=insulating film 4A can be improved. In other words, the etching selection ratio of the entire surface etching process of Example 2 can be easily controlled.

また、絶縁膜4Bのスパッタエツチングの際に、02ガ
スの添加量を増加すると、絶縁膜4Bの表面部分を無機
化することができる。つまり、絶縁膜4Bの第1層目配
線3上の凸部分が全面エツチング処理で完全に除去され
ず、層間絶縁膜4に形成された接続孔6の内壁に絶縁膜
4Bが露出した場合でも、絶縁膜4Bが無機化されてい
るので、脱ガスの発生等がなくなる。ただし、スパッタ
エツチングの02ガス:Arガスの混合比が1以上にな
ると、不必要に無機化が進むため、絶縁膜4Bの体積収
縮が大きくなり、絶縁膜4Bにクラックが多発する。こ
のため、前記スパッタエツチングの混合比はO−1以下
に設定する。
Furthermore, when the amount of 02 gas added during sputter etching of the insulating film 4B is increased, the surface portion of the insulating film 4B can be made inorganic. In other words, even if the convex portion of the insulating film 4B on the first layer wiring 3 is not completely removed by the entire surface etching process and the insulating film 4B is exposed on the inner wall of the connection hole 6 formed in the interlayer insulating film 4, Since the insulating film 4B is inorganic, outgassing and the like are eliminated. However, if the mixing ratio of 02 gas:Ar gas in sputter etching becomes 1 or more, mineralization progresses unnecessarily, so that the volumetric shrinkage of the insulating film 4B becomes large and cracks occur frequently in the insulating film 4B. Therefore, the mixing ratio of the sputter etching is set to 0-1 or less.

また、前記絶縁膜4Bの表面部分を無機化するには、絶
縁膜4Bの全面エツチング制御性、短時間の02 スパ
ッタエツチング処理或は02 プラズマ処理(ノンバイ
アス)を行えば前述と同様の効果を奏することができる
。前記短時間とは、装置及び各種条件により異なるが、
本発明者が使用した枚葉式のマグネトロンスパッタエツ
チング装置においては、例えば02 ガス: 30 [
sccm]、圧カニ30 [mtorr]、磁界:70
[Gsコ、RF小パワー250 [W]の夫々の条件の
場合、10秒〜3分程度である。また、短時間とは、プ
ラズマ処理の場合、プラズマ密度と分布により若干具な
り、1〜10分程度である。
Furthermore, in order to inorganicize the surface portion of the insulating film 4B, the same effect as described above can be obtained by controlling the etching of the entire surface of the insulating film 4B and performing a short-time 02 sputter etching treatment or 02 plasma treatment (non-bias). can play. The above-mentioned short time varies depending on the device and various conditions, but
In the single-wafer type magnetron sputter etching apparatus used by the present inventor, for example, 02 gas: 30 [
sccm], pressure crab 30 [mtorr], magnetic field: 70
In the case of the respective conditions of [Gsco] and RF small power of 250 [W], the time is about 10 seconds to 3 minutes. Further, in the case of plasma treatment, the short time varies depending on the plasma density and distribution, and is approximately 1 to 10 minutes.

7 48− このように、(7)前記絶縁膜4Bの全面エツチング速
度のスパッタエツチングは02ガス:Arガスの混合比
を0〜工にする。この構成により、前記塗布型の絶縁膜
4Bのスパッタエツチングを行いながら、この塗布型の
絶縁膜4Bの無機化処理を行うことができる。この結果
、前記層間絶縁膜4に形成された接続孔6の内壁に前記
塗布型の絶縁膜4Bが残存し露出したとしても、水分の
発生や脱ガスの発生がないので、第2層目配線7の腐食
を防止することができ、或は第2層目配線7の接続孔6
内でのステップカバレッジを向上することができる。
7 48- Thus, (7) sputter etching at the etching rate of the entire surface of the insulating film 4B is carried out at a mixing ratio of 02 gas:Ar gas of 0 to 0. With this configuration, the coating-type insulating film 4B can be mineralized while sputter etching the coating-type insulating film 4B. As a result, even if the coated insulating film 4B remains and is exposed on the inner wall of the contact hole 6 formed in the interlayer insulating film 4, no moisture or outgassing occurs, so the second layer wiring 7 can be prevented from corrosion, or the connection hole 6 of the second layer wiring 7 can be prevented.
Step coverage within the range can be improved.

また、前記全面エツチング処理のスパッタエツチングで
無機化処理を行うことができるので、無機化処理に相当
する分、半導体集積回路装置の製造プロセスを短縮する
ことができる。
Furthermore, since the mineralization process can be performed by sputter etching of the entire surface etching process, the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device can be shortened by the amount equivalent to the mineralization process.

また、(8)前記層間絶縁膜4の塗布型の絶縁膜4Bは
、前記スパッタエツチングを施した後に、酸素プラズマ
処理が施される。この構成により、前記塗布型の絶縁膜
4Bのスパッタエツチング後に、この塗布型の絶縁膜4
Bを酸素プラズマ処理で無機化することができる。この
結果、前述と同様の効果を奏することができる。
(8) The coated insulating film 4B of the interlayer insulating film 4 is subjected to oxygen plasma treatment after the sputter etching. With this configuration, after the sputter etching of the coating type insulating film 4B, the coating type insulating film 4B is etched.
B can be made inorganic by oxygen plasma treatment. As a result, the same effects as described above can be achieved.

(実施例■) 本実施例■は、3層配線構造以上の多層配線構造に本発
明を適用した、本発明の第8実施例である。
(Example 2) Example 2 is an eighth example of the present invention in which the present invention is applied to a multilayer wiring structure having three or more layer wiring structures.

本発明の実施例■である半導体集積回路装置の多層配線
構造を第16図(要部断面図)で示す。
A multilayer wiring structure of a semiconductor integrated circuit device according to Embodiment 2 of the present invention is shown in FIG. 16 (cross-sectional view of main parts).

第16図に示すように、第2層目配線7上には、図示し
ないが、第3層目配線と絶縁分離するための層間絶縁膜
8が設けられる。層間絶縁膜8は前述の実施例I〜■の
夫々で説明した層間絶縁膜4と同様の構造で構成される
。つまり、層間絶縁膜8は、プラズマCVD法で堆積さ
れた絶縁膜8A、SOG法で塗布された絶縁膜8B、図
示しないプラズマCVD法で堆積した絶縁膜の夫々を順
次積層した3層構造で構成される。
As shown in FIG. 16, although not shown, an interlayer insulating film 8 is provided on the second layer wiring 7 to isolate it from the third layer wiring. The interlayer insulating film 8 has a structure similar to that of the interlayer insulating film 4 described in each of the above-mentioned Examples I to (2). In other words, the interlayer insulating film 8 has a three-layer structure in which an insulating film 8A deposited by plasma CVD, an insulating film 8B coated by SOG, and an insulating film not shown deposited by plasma CVD are sequentially laminated. be done.

同第16図に示す第2層目配線7は第1層目配線3間の
凹部分上に配置されるので、この第2層目配線7の下地
の層間絶縁膜4の表面は凹部分となるが、本実施例では
ダミーペデスタル(DP)3が配置され、第2層目配線
7の下地の層間絶縁膜4の表面は平担化される。ダミー
ペデスタル3は第1層目配線3間の凹部分に第1層目配
線3と同一導電層で形成される。このダミ、−ペデスタ
ル3は、第2層目配線7上の白部分において、層間絶縁
膜4の中間層である絶縁膜8Bの膜厚を薄く形成する目
的で配置される。ダミーペデスタル3が配置されない場
合には、前記絶縁膜8Bが他の領域に比べて厚い膜厚で
塗布され、全面エツチング処理においてエツチング残り
を生じたり、又層間絶縁膜8に形成する接続孔の加工が
難しくなる。
Since the second layer wiring 7 shown in FIG. 16 is arranged on the recessed portion between the first layer wiring 3, the surface of the interlayer insulating film 4 underlying the second layer wiring 7 is located above the recessed portion. However, in this embodiment, a dummy pedestal (DP) 3 is arranged, and the surface of the interlayer insulating film 4 underlying the second layer wiring 7 is flattened. The dummy pedestal 3 is formed in the recessed portion between the first layer interconnects 3 using the same conductive layer as the first layer interconnects 3. This pedestal 3 is placed in the white portion on the second layer wiring 7 for the purpose of thinning the thickness of the insulating film 8B, which is the intermediate layer of the interlayer insulating film 4. If the dummy pedestal 3 is not disposed, the insulating film 8B is coated with a thicker film thickness than other areas, which may cause etching residue in the entire surface etching process, or may cause contact holes to be formed in the interlayer insulating film 8 to be processed. becomes difficult.

なお、前記ダミーペデスタル3は、第1層目配線3と同
一の導電層だけに限定されず、前述した本願出願人によ
り先に出願された特願平1−63037号に記載される
ように、絶縁膜で形成してもよい。
Note that the dummy pedestal 3 is not limited to the same conductive layer as the first layer wiring 3, but as described in Japanese Patent Application No. 1-63037 previously filed by the applicant of the present application, It may be formed of an insulating film.

このように、(4)前記接続孔を通して第3M目配線が
接続される第2層目配線7のうち、他の第2層目配線7
に比べて低い位置に形成された第2層目配線7下にダミ
ーペデスタル3を形成する。
In this way, (4) among the second layer interconnects 7 to which the 3Mth interconnect is connected through the connection hole, other second layer interconnects 7
A dummy pedestal 3 is formed below the second layer wiring 7, which is formed at a lower position than the second layer wiring 7.

この構成により、前記層間絶縁膜8の塗布型の絶縁膜8
Bの第2層目配線7上の膜厚をそれ以外の平坦部分の膜
厚に比べて薄くし、かつどの第2層目配線7上において
も均一化することができる。
With this configuration, the coating type insulating film 8 of the interlayer insulating film 8
The film thickness on the second layer wiring 7 of B can be made thinner than the film thickness on the other flat portions, and can be made uniform over any second layer wiring 7.

この結果、塗布型の絶縁膜8Bの第2層目配線7上での
除去が確実に行え、塗布型の絶縁膜8Bの残存を低減で
き、前記層間絶縁膜8に形成された接続孔内に塗布型の
絶縁膜8Bが露出しないので、塗布型の絶縁膜8Bから
の脱ガスの発生や塗布型の#!!縁膜8Bのサイドエツ
チングの発生を防止し、前記接続孔内での第3層目配線
のステップカバレッジをより一層向上することができる
As a result, it is possible to reliably remove the coated insulating film 8B on the second layer wiring 7, to reduce the amount of the coated insulating film 8B remaining, and to remove the coated insulating film 8B from the contact hole formed in the interlayer insulating film 8. Since the coated insulating film 8B is not exposed, outgassing from the coated insulating film 8B and #! ! Side etching of the edge film 8B can be prevented, and the step coverage of the third layer wiring within the connection hole can be further improved.

(実施例■) 本実施例■は、層間絶縁膜に形成された接続孔内に遷移
金属膜を選択的に埋込む多層配線構造に本発明を適用し
た、本発明の第9実施例である。
(Example ■) This Example ■ is the ninth example of the present invention in which the present invention is applied to a multilayer wiring structure in which a transition metal film is selectively embedded in contact holes formed in an interlayer insulating film. .

本発明の実施例■である半導体集積回路装置の多層配線
構造を第17図(要部断面図)で示す。
A multilayer wiring structure of a semiconductor integrated circuit device according to Embodiment 2 of the present invention is shown in FIG. 17 (a cross-sectional view of main parts).

1− 52 第エフ図に示すように、眉間絶縁膜4に形成された、第
1層目配線3と第2層目配線7とを接続する接続孔6の
内部には遷移金属膜9が埋込まれる。この遷移金属膜9
は例えばSiH4又はH2ガスとWF6ガスとの混合ガ
スをソースガスとする選択CVD法で堆積されたタング
ステン膜である。
1-52 As shown in FIG. be included. This transition metal film 9
is a tungsten film deposited by selective CVD using, for example, SiH4 or a mixed gas of H2 gas and WF6 gas as a source gas.

このタングステン膜は、層間絶縁膜4に形成された接続
孔6内部において、第1層目配線3の上部のみに選択的
に堆積される。この遷移金属膜9は、接続孔6の内壁に
絶縁膜4Bが露出しないので、絶縁膜4Bからの脱ガス
に基づく選択性不良を防止することができる。
This tungsten film is selectively deposited only on the upper part of the first layer wiring 3 inside the contact hole 6 formed in the interlayer insulating film 4. In this transition metal film 9, since the insulating film 4B is not exposed on the inner wall of the connection hole 6, poor selectivity due to degassing from the insulating film 4B can be prevented.

以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に
基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能であることは勿論である。
As above, the invention made by the present inventor has been specifically explained based on the above embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Of course.

例えば、本発明は、半導体集積回路装置の多層配線構造
に限定されず、プリント配線基板等の配線部材の多層配
線構造に適用することができる。
For example, the present invention is not limited to multilayer wiring structures of semiconductor integrated circuit devices, but can be applied to multilayer wiring structures of wiring members such as printed wiring boards.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。
A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows.

多層配線構造を有する配線部材において、上層配線の電
気的信頼性を向上することができる。
In a wiring member having a multilayer wiring structure, electrical reliability of upper layer wiring can be improved.

前記多層配線構造を有する配線部材において、層間絶縁
膜の表面の平坦化を図ると共に、前記層間絶縁膜に形成
された接続孔内での上層配線のステップカバレッジを向
上することができる。
In the wiring member having the multilayer wiring structure, it is possible to planarize the surface of the interlayer insulating film and improve step coverage of the upper layer wiring within the connection hole formed in the interlayer insulating film.

前記多層配線構造を有する配線部材において、層間絶縁
膜の製造工程数を低減し、配線部材の製造プロセスを短
縮することができる。
In the wiring member having the multilayer wiring structure, the number of manufacturing steps of the interlayer insulating film can be reduced, and the manufacturing process of the wiring member can be shortened.

前記多層配線構造を有する配線部材において、層間絶縁
膜のSOG法で塗布された酸化珪素膜の膜厚の下地段差
形状の依存性を低減し、下層配線と上層配線との導通不
良を防止して電気的信頼性を向上すると共に、層間絶縁
膜の表面の平担性を向上することができる。
In the wiring member having the multilayer wiring structure, the dependence of the thickness of the silicon oxide film applied by the SOG method on the interlayer insulating film on the shape of the underlying step is reduced, and poor conduction between the lower layer wiring and the upper layer wiring is prevented. It is possible to improve the electrical reliability and the flatness of the surface of the interlayer insulating film.

前記多層配線構造を有する配線部材において、層間絶縁
膜のSOG法で塗布した酸化珪素膜の全面エツチング処
理の際に、表面に付着する炭素系ポリマーを低減し、層
間絶縁膜の剥がれを防止し、前記酸化珪素膜の膜質を向
上するこ、とができる。
In the wiring member having the multilayer wiring structure, when the silicon oxide film coated by the SOG method of the interlayer insulation film is etched over the entire surface, carbon-based polymer adhering to the surface is reduced and peeling of the interlayer insulation film is prevented, The film quality of the silicon oxide film can be improved.

前記多層配線構造を有する配線部材において、前記SO
G法で塗布した酸化珪素膜の膜質を向上するための製造
工程数を低減し、製造プロセスを短縮することができる
In the wiring member having the multilayer wiring structure, the SO
The number of manufacturing steps for improving the film quality of the silicon oxide film coated by the G method can be reduced, and the manufacturing process can be shortened.

前記多層配線構造を有する配線部材において、層間絶縁
膜のSOG法で塗布した酸化珪素膜の全面エツチング処
理の際の膜厚のばらつきを低減し、下層配線と上層配線
との導通不良を防止して電気的信頼性を向上すると共に
、層間絶縁膜の表面の平担性を向上することができる。
In the wiring member having the multilayer wiring structure, it is possible to reduce the variation in the film thickness during the entire surface etching treatment of the silicon oxide film applied by the SOG method of the interlayer insulating film, and to prevent poor conduction between the lower layer wiring and the upper layer wiring. It is possible to improve the electrical reliability and the flatness of the surface of the interlayer insulating film.

前記多層配線構造を有する配線部材において、層間絶縁
膜のSOG法で塗布される有機酸化珪素膜の無機化処理
に相当する製造工程数を低減し、配線部材の製造プロセ
スを短縮することができる。
In the wiring member having the multilayer wiring structure, the number of manufacturing steps corresponding to the inorganic treatment of the organic silicon oxide film coated by the SOG method of the interlayer insulating film can be reduced, and the manufacturing process of the wiring member can be shortened.

前記多層配線構造を有する配線部材において、下層配線
、上層配線の夫々を接続する接続孔の加工マージンを向
上することができる。
In the wiring member having the multilayer wiring structure, it is possible to improve the processing margin of the connection hole connecting each of the lower layer wiring and the upper layer wiring.

前記多層配線構造を有する配線部材において、製造上の
歩留りを向上することができる。
In the wiring member having the multilayer wiring structure, manufacturing yield can be improved.

【第1表1[Table 1 1

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図乃至第8図は、本発明の実施例Iである半導体集
積回路装置の多層配線構造を各製造工程毎に示す要部断
面図、 第9図は、本発明の実施例■である半導体集積回路装置
の多層配線構造の要部断面図、第10図は、前記多層配
線構造の配線幅と膜厚との相関関係図、 第1王図は、本発明の実施例■である半導体集積回路装
置の多層配線構造の要部拡大断面図、5 6 第12図は、前記多層配線構造の眉間絶縁膜のエツチン
グ選択比と不良発生率との関係図、第13図は、本発明
の実施例■である半導体集積回路装置の多層配線構造の
層間絶縁膜のエツチング速度図、 第14図は、前記多層配線構造のエツチング処理方法を
示すブロック図、 第15図は、本発明の実施例■である半導体集積回路装
置の多層配線構造の層間絶縁膜中の炭素含有率と不良発
生率との関係図、 第16図は、本発明の実施例■である半導体集積回路装
置の多層配線構造の要部断面図、第17図は、本発明の
実施例■である半導体集積回路装置の多層配線構造の要
部断面図である。 図中、1・・半導体基板、3・・・第1層目配線、4゜
8・・・層間絶縁膜、4A、4C,8A・・・堆積型絶
縁膜、4B、8B・・・塗布型絶縁膜、6・・接続孔、
7・第2層目配線である。
1 to 8 are cross-sectional views of essential parts showing each manufacturing process of a multilayer wiring structure of a semiconductor integrated circuit device which is Embodiment I of the present invention, and FIG. 9 is Embodiment II of the present invention. FIG. 10 is a cross-sectional view of a main part of a multilayer wiring structure of a semiconductor integrated circuit device, and FIG. 10 is a correlation diagram between wiring width and film thickness of the multilayer wiring structure. FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a multilayer wiring structure of an integrated circuit device, and FIG. FIG. 14 is a block diagram showing the etching method for the multilayer wiring structure of a semiconductor integrated circuit device according to Example 2. FIG. 15 is an example of the present invention. 16 is a diagram showing the relationship between the carbon content in the interlayer insulating film and the defective rate in the multilayer wiring structure of a semiconductor integrated circuit device according to (1). FIG. FIG. 17 is a cross-sectional view of a main part of a multilayer wiring structure of a semiconductor integrated circuit device according to embodiment (2) of the present invention. In the figure, 1... Semiconductor substrate, 3... First layer wiring, 4゜8... Interlayer insulating film, 4A, 4C, 8A... Deposited type insulating film, 4B, 8B... Coated type Insulating film, 6... connection hole,
7. Second layer wiring.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 1. 下層配線、上層配線の夫々が、堆積型の第1絶縁
膜、塗布型の第2絶縁膜、堆積型の第3絶縁膜の夫々を
順次積層した層間絶縁膜に形成される接続孔を通して電
気的に接続される配線部材において、前記塗布型の第2
絶縁膜を有機物で形成し、該塗布型の第2絶縁膜を前記
堆積型の第1絶縁膜上の前記下層配線で形成された凸部
分を除くそれ以外の凹部分のみに形成したことを特徴と
する配線部材。
1. Each of the lower layer wiring and the upper layer wiring is electrically connected through a connection hole formed in an interlayer insulating film formed by sequentially laminating a deposited first insulating film, a coated second insulating film, and a deposited third insulating film. In the wiring member connected to the coating type second
The insulating film is formed of an organic material, and the coating type second insulating film is formed only on the concave portions other than the convex portions formed by the lower wiring on the deposited first insulating film. wiring member.
2. 前記堆積型の第1絶縁膜、堆積型の第3絶縁膜の
夫々はプラズマCVD法で堆積した酸化珪素膜であり、
前記塗布型の第2絶縁膜はSOG法で塗布した酸化珪素
膜であることを特徴とする請求項1に記載の配線部材。
2. Each of the deposited first insulating film and the deposited third insulating film is a silicon oxide film deposited by a plasma CVD method,
2. The wiring member according to claim 1, wherein the coated second insulating film is a silicon oxide film coated by an SOG method.
3. 前記接続孔を通して上層配線と接続される下層配
線の配線幅は、この下層配線の膜厚の10倍以下で形成
されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の
配線部材。
3. 3. The wiring member according to claim 1, wherein the wiring width of the lower layer wiring connected to the upper layer wiring through the connection hole is 10 times or less the film thickness of the lower layer wiring.
4. 前記層間絶縁膜の塗布型の第2絶縁膜は、5〜2
0[重量%]の炭素含有量で形成されることを特徴とす
る請求項2又は請求項3に記載の配線部材。
4. The coating type second insulating film of the interlayer insulating film has a thickness of 5 to 2
The wiring member according to claim 2 or 3, characterized in that it is formed with a carbon content of 0 [wt%].
5. 前記接続孔を通して上層配線が接続される下層配
線のうち、他の下層配線に比べて低い位置に形成された
下層配線下にはダミーペデスタルが形成されることを特
徴とする請求項1乃至請求項4に記載の夫々の配線部材
5. A dummy pedestal is formed below the lower layer wiring that is formed at a lower position than other lower layer wirings among the lower layer wirings to which the upper layer wirings are connected through the connection holes. 4. Each wiring member described in 4.
6. 前記層間絶縁膜の塗布型の第2絶縁膜の下層配線
上の除去はスパッタエッチングで行い、該スパッタエッ
チング時の塗布型の第2絶縁膜:堆積型の第1絶縁膜の
エッチング選択比を1.4〜2.0で行ったことを特徴
とする請求項2乃至請求項5に記載の夫々の配線部材の
形成方法。
6. The coating-type second insulating film of the interlayer insulating film is removed on the lower wiring by sputter etching, and the etching selectivity of the coated-type second insulating film:deposited-type first insulating film during the sputter etching is set to 1. 6. The method of forming each wiring member according to claim 2, wherein the method is performed at a temperature of .4 to 2.0.
7. 前記層間絶縁膜の塗布型の第2絶縁膜の下層配線
上の除去はハロゲン化メタンを主成分とするエッチング
ガスを使用する反応性イオンエッチング、スパッタエッ
チングの夫々を順次施して行うことを特徴とする請求項
2乃至請求項6に記載の夫々の配線部材の形成方法。
7. Removal of the coated second insulating film of the interlayer insulating film on the underlying wiring is performed by sequentially performing reactive ion etching using an etching gas containing halogenated methane as a main component and sputter etching. The method of forming each wiring member according to claim 2 to claim 6.
8. 前記層間絶縁膜の塗布型の第2絶縁膜の下層配線
上の除去を行うスパッタエッチングは酸素ガス:アルゴ
ンガスの混合比を0〜1として行ったことを特徴とする
請求項6又は請求項7に記載の配線部材の形成方法。
8. 7. The sputter etching for removing the coating-type second insulating film of the interlayer insulating film on the lower interconnection layer is performed at a mixing ratio of oxygen gas:argon gas of 0 to 1. A method for forming a wiring member according to.
9. 前記層間絶縁膜の塗布型の第2絶縁膜は、前記ス
パッタエッチングを施した後に、酸素プラズマ処理を施
したことを特徴とする請求項6乃至請求項8に記載の夫
々の配線部材の形成方法。
9. 9. The method of forming each wiring member according to claim 6, wherein the coated second insulating film of the interlayer insulating film is subjected to oxygen plasma treatment after the sputter etching. .
10. 前記層間絶縁膜の塗布型の第2絶縁膜は、スパ
ッタエッチング前にそれと同一真空系内において真空ベ
ーク処理が施されたことを特徴とする請求項6乃至請求
項9に記載の配線部材の形成方法。
10. 10. Formation of a wiring member according to claim 6, wherein the coated second insulating film of the interlayer insulating film is subjected to a vacuum baking process in the same vacuum system as the second insulating film before sputter etching. Method.
11. 前記層間絶縁膜の塗布型の第2絶縁膜のスパッ
タエッチング後、それと同一真空系内において前記塗布
型の第2絶縁膜の表面に堆積型の第3絶縁膜を堆積した
ことを特徴とする請求項1乃至請求項10に記載の夫々
の配線部材の形成方法。
11. A claim characterized in that, after the sputter etching of the coated second insulating film of the interlayer insulating film, a deposition type third insulating film is deposited on the surface of the coated second insulating film in the same vacuum system. A method of forming each wiring member according to claim 1 to claim 10.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008021941A (en) * 2006-07-14 2008-01-31 Shinko Electric Ind Co Ltd Multilayer wiring board and manufacturing method thereof

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