JPH039520A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に多層配線を
有する半導体装置の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来技術について、図面を参照しながら説明する。

第２図（ａ）〜（Ｃ）は従来の半導体装置の第１の例を
説明するための工程順に示した断面図である。

まず、第２図（ａ）に示すように、シリコン基板１の上
に酸化膜２を形成した後、Ａ、Ｒ等の金属を蒸着法、ス
パッタリング法もしくは気相成長法によって形成し、ホ
トリソグラフィ技術を用いてパターニングして下層金属
配線３を形成する。下層金属配線３の上に第１絶縁膜（
通常は酸化膜もしくは窒化膜）４を形成する。全面に５
ＯＧ（Ｓｐｉｎ　Ｏｎ　Ｇｌａｓｓ　）膜６を塗布した
後に、ベーキングを行い、有機溶剤を蒸発させる。

次に、第２図（ｂ）に示すように、第２絶縁膜７を堆積
する０図に、符号ｔで示した厚さが層間絶縁膜の厚さに
なる。

次に、第２図（Ｃ）に示すように、上層金属配線と下層
金属配線とを電気的に接続する為に、眉間絶縁膜に開口
部を設ける。開口部形成のためのエツチングは、上層金
属配線のステップ・カバレージを良好にする目的で、通
常は等方性エツチング（テーパー形状）、異方性エツチ
ング（垂直形状）の２段エツチングにて行われる。開口
部９ａが異方性エツチングによる開口部、開口部９ｂが
等方性エツチングによる開口部である。

第３図（ａ）〜（Ｃ）は従来の半導体装置の製造方法の
第２の例を説明するための工程順に示した断面図である
。

第３図（ａ）に示す構造に至るまでの製造工程は第１の
例と全く同じである。

次に、第３図（ｂ）に示すように、反応性イオンエツチ
ングのような異方性エツチングによって上面から均一に
エツチングする。エツチングは、図示するように、下層
金属配線３の上のＳＯＧ膜６が無くなるまで行う、する
と、第１絶縁膜４の段部の角の部分にのみＳＯＧ膜６が
残る。このようにエッチバックを行う目的は、下層金属
配線上部のＳＯＧを取り除くこと、第１絶縁膜４の段部
に溜るＳＯＧ膜６の量を減らすことである。エッチバッ
ク後、さらにベークを行ない、第２絶縁膜７堆積する。

このようにして形成した眉間絶縁膜に、第１の例と同様
に、２段エツチングによってコンタクト用開口部を設け
る。第４図（ａ）は第３図（ｂ）におけるエッチバック
量が多かった時の状態、第４図（ｂ）はエッチバック量
が少なかった時の状態を示す。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の第１の例においては、下層金属配線上部
の領域にＳＯＧ膜６が残る。この５ＯＧｐＡ６は、コン
タクト用開口部形成の際の等方性エツチングの時に、第
２絶縁膜７よりもエツチング速度が遅いことからバリヤ
ーとなり１．エツチング方向が必要以上に横方向に進行
してしまう。その結果、第２図（Ｃ）に示すように、滑
らかなテーパーではなく、階段状を呈する。この状態で
上層金属配線を形成すると、階段状の所でステップカバ
レージが悪くなり、また横方向への広がりが進行する為
、微細加工性が悪化するという問題があった。さらにＳ
ＯＧ膜６が直接上層金属配線と接する為、ＳＯＧ膜６の
ベークが不十分な場合、開口部内のＳＯＧ膜の膨れや金
属腐蝕等が発生する可能性があった。

従来の第２の例においては、上記第１の例の欠点を解決
すべく、ＳＯＧ膜塗布・ベーク後に全面エッチバックを
導入し、下層金属配線上部の領域にＳＯＧ膜を残さない
様にしたものである。しかしながら、エッチバックによ
るエツチング深さのばらつきは、通常ウェーハ内で１５
％程度に達する為、同一ウェーハ内でも第４図（ａ）、
（ｂ）に示すようにエッチバックオーバーの場所（第４
図（ａ））とエッチバックアンダーの場所（第４図（ｂ
））が存在することがあり、開口部のテーパー形状もば
らつきが生じるという問題があった。これを防ぐ為には
、エッチバック量をある程度多く設定すれば、下層金属
配線上部の領域にＳＯＧ膜は全く存在しなくなるので、
開口部のテーパー形状は安定して来る。しかしながら、
エッチバック量を多口に設定したことおよびエッチバッ
クによるエツチング深さのばらつきが大きいことから、
眉間絶縁膜厚がかなり薄くなる部分が生じ、その結果、
下層及び上層金属間の静電容量が増加し、かつそのばら
つきも大きくなるので、回路設計値からはずれてしまう
という新たな問題を生じている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に形成
された酸化膜の上に下層金属配線を形成する工程と、前
記下層金属配線を含む全面に第１絶縁膜を形成する工程
と、前記下層金属配線と同一パターンでかつ前記下層金
属配線の厚さの少くとも２倍の厚さを有するマスクを前
記下層金属配線と位置を合わせて前記第１絶縁膜上に形
成する工程と、シリコン化合物含有溶液を回転塗布法で
塗布した後焼成してガラス膜を形成する工程と、上面か
ら異方性エツチングを行い前記マスクの側面近傍以外の
前記ガラス膜を除去する工程と、前記マスクを除去する
工程と、全面に第２絶縁膜を被着する工程とを含んで構
成される。

〔実施例〕

本発明の実施例について図面を用いて説明する。

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例を説明するた
めの工程順に示した半導体チップの断面図である。

まず、第１図（ａ）に示すように、シリコン基板１の表
面に酸化膜２を形成し、その上に下層金属配線３を形成
する。そして、第１絶縁膜４を全面に堆積する０次に、
ホトレジスト膜５を厚く形成する。この時、下層金属配
線３を形成するのに用いたホトマスク（レチクル）を用
いて、目合せ露光、現像を行うと下部金属配線と位置及
び寸法が一致してホトレジストＪＩｉ５が保護膜、とな
る。

次に、ＳＯＧ膜形成用の溶液を塗布、ベークを行ない、
５ＯＧｌｌｉ４を形成する。ホトレジスト膜５は充分な
厚さを有する為、ＳＯＧ膜６はホトレジスト膜５の頂上
には廻り込めずに側面にてストップする。

次に、第１図（ｂ）に示すように、全面エッチバックを
行なうと、ホトレジスト膜５が覆っている部分の第１絶
縁膜４（下層金属配線３の上部）はエツチングされず（
但し、ホトレジスト膜自身はエッチバックにより徐々に
減る）、それ以外の部分が選択的にエツチングされる。

次に、第１図（Ｃ）に示すように、ホトレジスト膜５を
剥離し、焼成する。次に、第２絶縁膜７を全面に堆積す
る。これによって、下層金属配線上部領域には全＜ＳＯ
Ｇ膜が存在せず、かつ眉間絶縁膜厚ｔはほとんどばらつ
きがなく一定となる（絶縁膜成長時のウェーハ面内の成
長ばらつきは約２％であり、エッチバックのばらつき約
１５％よりもはるかに少ない）。

次に、第１図（ｄ）に示すように、コンタクト用の開口
部９を異方性エッチ法と等方性エッチ法とを用いて形成
する。層間絶縁膜厚が一定でばらつきが少ないから、良
好な開口部が形成される。

尚、第１絶縁膜４を形成した後、その上に保護金属膜を
被着し、ホトレジスト膜５を除去し、保護金属膜をマス
クとしてＳＯＧ膜のエッチバックを行った後、この保護
金属膜を除去する方法を用いることができる。金属とし
てＴｉ等が適当である。

このようにエッチバックのマスクに保護金属膜を用いる
と、エッチバック前の５ＯＧＪｌ１６のべ一り温度が上
げられるという利点がある。

〔発明の効果〕

本発明は下記の効果を有する。

（１）下層金属配線上部領域に５ＯＧｆｉが全く存在し
ない為、コンタクト用開口部のテーパー形状が滑らかと
なり、上部金属配線のステップカバレージが良好、かつ
安定したものとなる。

り２）層間絶縁膜厚のばらつきが少なく、かつ薄くなる
部分がない為、下層・上層金属配線間の静電容量が安定
し、設計値からずれてしまうことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例を説明するた
めの工程順に示した半導体チップの断面図、第２図（ａ
）〜（Ｃ）及び第３図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ従来の
半導体装置の製造方法の第１及び第２の例を説明するた
めの工程順に示した半導体チップの断面図、第４図（ａ
）、（ｂ）はエツチングの過不足による開口部形状の差
を説明するための半導体チップの断面図である。 １・・・シリコン基板、２・・・酸化膜、３・・・下層
金属配線、４・・・第１絶縁膜、５・・・ホトレジスト
膜、６・・・ＳＯＧ膜、７・・・第２絶縁膜、９．９ａ
、９ｂ・・・開口部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板上に形成された酸化膜の上に下層金属配線を
   形成する工程と、前記下層金属配線を含む全面に第１絶
   縁膜を形成する工程と、前記下層金属配線と同一パター
   ンでかつ前記下層金属配線の厚さの少くとも２倍の厚さ
   を有するマスクを前記下層金属配線と位置を合わせて前
   記第１絶縁膜上に形成する工程と、シリコン化合物含有
   溶液を回転塗布法で塗布した後焼成してガラス膜を形成
   する工程と、上面から異方性エッチングを行い前記マス
   クの側面近傍以外の前記ガラス膜を除去する工程と、前
   記マスクを除去する工程と、全面に第２絶縁膜を被着す
   る工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法
   。