JPH04234148A - 多層配線形成方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多層構造の半導体装置
における多層配線形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置においては、高集
積化のために多層構造の配線が形成されているものがあ
る。即ち、配線材料としてアルミニウムを用いる場合、
第１アルミニウム配線の上に、層間絶縁膜（例、気相成
長法で形成されたシリコン酸化膜），ＳＯＧ膜を設け、
その上に第２アルミニウム配線が形成される。

【０００３】第４図は、そのような従来の多層配線の形
成方法を示す図である。第４図において、１はシリコン
基板、２は層間絶縁膜、３は第１アルミニウム配線、３
−１は配線表面、４は層間絶縁膜、５はＳＯＧ膜（Ｓｐ
ｉｎ　Ｏｎ　Ｇｌａｓｓ：塗布焼成酸化膜）、６は層間
絶縁膜、７は第２アルミニウム配線、８はＶＩＡホール
、９は段差である。

【０００４】多層配線は、第１アルミニウム配線３と第
２アルミニウム配線７とから成るが、これらは、次のよ
うな工程を経て形成される。 ■　　第４図（イ）の工程シリコン基板１の上に層間絶
縁膜２を設け、その上にアルミニウム層を形成する。そ
して、所望の配線となるようパターニングし、アルミニ
ウム層をエッチングすることにより、第１アルミニウム
配線３を得る。 ■　　第４図（ロ）の工程層間絶縁膜４を着膜する。こ
れは、表面の平坦化のために次に形成するＳＯＧ膜５と
、第１アルミニウム配線３との間に介在させ、密着性を
高めるためのものである。シリコン酸化膜から成る層間
絶縁膜４は、第１アルミニウム配線３ともＳＯＧ膜５と
も密着性がよい。 ■　　第４図（ハ）の工程ＳＯＧ膜５を形成する。これ
は、次のようにして行われる。まず、第４図（ロ）の工
程を経たものをスピンコーターに固定して回転させ、そ
の表面に、エタノール等の有機溶剤に溶かしたガラス材
料を滴下する。ついで、１２０　℃，　２５０　℃，　
４００　℃の３段階でのキュアリングを行う。ＳＯＧ膜
５は、表面を平坦化するために形成される。 ■　　第４図（ニ）の工程ＳＯＧ膜５の上にシリコン酸
化膜から成る層間絶縁膜６を形成する。 ■　　第４図（ホ）の工程第１アルミニウム配線３との
接続を行うため、配線表面３−１が露出するところまで
ＶＩＡホール８を開け、第２アルミニウム配線７を着膜
する。段差９は層間絶縁膜４の段差であるが、ＳＯＧ膜
５，層間絶縁膜６を積層することにより、第２アルミニ
ウム配線７が着膜される下地となる表面は、凹凸が少な
い面となっている。

【０００５】なお、関連する従来の文献としては、例え
ば、特開昭６３−２６００５０号公報等がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】（問題点）

【０００７
】前記した従来の多層配線形成方法には、次のような問
題点があった。

【０００８】第１の問題点は、平坦化の度合いを向上さ
せようとしてＳＯＧ膜５を厚くすると、ＳＯＧ膜５に空
孔やクラックが生じ易く、それを避けようと薄くすると
、ＳＯＧ膜５の溶剤が配線表面３−１に透過して行き、
該表面を酸化して接触抵抗を増大させてしまうという点
である。

【０００９】第２の問題点は、高集積化に伴い層間絶縁
膜４の表面の平坦度が悪くなり、第２アルミニウム配線
７の下地となる表面の平坦度を悪くするという点である
。（問題点の説明）第１の問題点について説明する。

【００１０】第２図は、層間絶縁膜４に空孔１０が出来
ている状態を示す。高集積化すると、第１アルミニウム
配線３の間隔も狭まり、アスペクト比が大になる。なお
、アスペクト比とは、第８図に示すように、溝や孔の底
部の幅Ａと深さＢとの比Ｂ／Ａのことである。

【００１１】第１アルミニウム配線３の間隔が狭いのに
、層間絶縁膜４を厚くしようとすれば、層間絶縁膜４が
折り返えされる部分等に空孔１０が生じやすくなる。 空孔１０は、■内部に保持しているガスを、後に行われ
る真空工程で放出して害を与えたり、■上部に形成され
る他の膜にクラックを生じさせたりする。従って、空孔
１０が生じることは、好ましくない。

【００１２】空孔１０が発生しないようにする方法とし
て、第３図に示すように、層間絶縁膜４を薄くすること
が考えられる。薄くすると確かに空孔１０の発生は防止
できるが、ＳＯＧ膜５の中に含まれる溶剤が、層間絶縁
膜４を透過して配線表面３−１に達する。そして、ＳＯ
Ｇ膜５の最終キュアリング時（高温でのキュアリング時
）に、配線表面３−１を酸化し、電気抵抗を大にすると
いう別の問題点を生じてしまう。そのため、配線表面３
−１が第２アルミニウム配線７と接続された場合、その
接触部の電気抵抗は大になってしまう。次に、第２の問
題点について説明する。

【００１３】第２アルミニウム配線７の下地となる表面
の平坦度は、第１アルミニウム配線３の上に形成される
層間絶縁膜４の表面がいかに平坦であるかに依存してい
る。ところが、高集積化に伴いアスペクト比が大になる
から、層間絶縁膜４の表面の平坦度も、自ずから悪化す
る傾向にあった。

【００１４】平坦度が悪いと、例えば、第２アルミニウ
ム配線７が断線し易くなる。なぜなら、平坦度が悪いと
段差があるが、第９図に示すように、第２アルミニウム
配線７の厚みが段差の部分で薄くなり、ここで断線を生
じ易くなるからである。

【００１５】本発明は、以上のような問題点を解決する
ことを課題とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
、本発明では、多層構造の半導体装置における多層配線
形成方法を、配線，層間絶縁膜，ＳＯＧ膜を順次形成し
た後、配線の上方に存在するＳＯＧ膜を除去し尽くすま
でエッチバックする工程を含んだものとした。

【００１７】また、多層構造の半導体装置における多層
配線形成方法を、配線層の上に、ＳＯＧ膜の溶剤の透過
を防止する材料で出来たバリヤ層を形成する工程を含ん
だものとした。

【００１８】更に、多層構造の半導体装置における多層
配線形成方法を、表面が平坦となるよう厚く塗布したＳ
ＯＧを、キュアリング時にクラックが生じない程度の厚
さにまでエッチバックし、その後キュアリングを行うこ
とによってＳＯＧ膜を形成する工程を含んだものとした
。この場合、ＳＯＧ膜を形成する工程を繰り返し、複数
のＳＯＧ膜を積層して形成することとしてもよい。

【００１９】また、多層構造の半導体装置における多層
配線形成方法を、配線の上に順次形成した層間絶縁膜と
ＳＯＧ膜とを、ＳＯＧ膜のエッチング速度が層間絶縁膜
のエッチング速度より小となる条件でＳＯＧ膜がなくな
るまでウェットエッチングする工程と、ウェットエッチ
ング後の表面に別の層間絶縁膜を形成する工程とを含ん
だものとした。

【００２０】

【作用】配線，層間絶縁膜，ＳＯＧ膜を順次形成した後
、配線の上方に存在するＳＯＧ膜が除去し尽くすまでエ
ッチバックする工程は、空孔が生じないように層間絶縁
膜を薄くしても、ＳＯＧ膜の溶剤が配線表面に到達する
恐れをなくし、該表面の酸化が生じないようにする作用
をする。

【００２１】同様に、ＳＯＧ膜の溶剤の透過を防止する
材料で出来たバリヤ層を配線層の上に形成する工程は、
該溶剤が配線表面に到達するのを阻止し、該表面の酸化
が生じないようする作用をする。

【００２２】更に、表面が平坦となるよう厚く塗布した
ＳＯＧを、キュアリング時にクラックが生じない程度の
厚さにまでエッチバックし、その後キュアリングを行う
ことによってＳＯＧ膜を形成する工程は、ＳＯＧ膜にク
ラックが生ずるのを防止する。このＳＯＧ膜を形成する
工程を繰り返して複数のＳＯＧ膜を積層すれば、クラッ
クのない所望の厚さのＳＯＧ膜を形成することが可能と
なる。

【００２３】また、配線の上に順次形成した層間絶縁膜
とＳＯＧ膜とを、ＳＯＧ膜のエッチング速度が層間絶縁
膜のエッチング速度より小となる条件でＳＯＧ膜がなく
なるまでウェットエッチングする工程は、層間絶縁膜の
表面を平坦にする作用をする。そして、ウェットエッチ
ング後の表面に別の層間絶縁膜を形成する工程は、平坦
な表面を維持したまま層間絶縁膜を所望の厚みにするこ
とを可能にする。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。〔第１の実施例〕

【００２５】第１図は、本発明の第１の実施例にかかわ
る多層配線形成方法を示す図である。符号は、第４図の
ものに対応している。配線材料としては、アルミニウム
を用いた場合を例にとっている。以下、各工程について
説明する。 ■　　第１図（イ）の工程

【００２６】従来と同様にして、シリコン基板１の上に
、層間絶縁膜２，第１アルミニウム配線３を順次形成す
る。

【００２７】次に、空孔が発生しないように、層間絶縁
膜４を薄く（例、２０００〜５０００Å程度）着膜する
。例えば、プラズマ気相成長によるシリコン酸化膜を、
温度３００　℃，　圧力１．０　Ｔｏｒｒ，　ＲＦパワ
ー６０Ｗで着膜する。

【００２８】そして、ＳＯＧ膜５をスピンコーターで回
転塗布する（例、回転数約４０００ｒｐｍ，回転時間約
３０秒）　。 塗布後、ＳＯＧ膜５内の溶剤を蒸発させるために、第１
段階のキュアリングを行う（例、温度は約１２０　℃、
キュアリング時間は約３分）。この程度の温度と時間の
キュアリングでは、第１アルミニウム配線３が溶剤によ
って酸化されるに至ることはない。

【００２９】厚く塗布されたＳＯＧ膜５の表面は、平坦
な面となっている。 ■　　第１図（ロ）の工程

【００３０】ＲＩＥ法（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉ
ｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ：反応性イオンエッチング法）に
より、第１アルミニウム配線３の真上に存在するＳＯＧ
膜５がなくなるまで、エッチバックする。図中の下方に
向かう短い矢印は、エッチバックの方向を表している。 エッチングされた表面は、エッチング前の面がそのまま
平行移動して出来たものであるから、平坦な面となって
いる。

【００３１】エッチバック完了後、ＳＯＧ膜５を縮重合
反応させるための第２段階のキュアリング（例、温度２
５０　℃で約１５分），ＳＯＧ膜５を緻密化するための
最終段階のキュアリング（例、温度４００　℃で約１０
分）を行う。

【００３２】配線表面３−１の上方にあったＳＯＧ膜５
は既にエッチバックにより除去してあるから、その溶剤
が配線表面３−１に透過して来ることはない。従って、
高温の最終キュアリング時に、配線表面３−１がＳＯＧ
膜５の溶剤により酸化されることはない。 ■　　第１図（ハ）の工程

【００３３】層間絶縁膜４とＳＯＧ膜５の表面に、層間
絶縁膜６を形成する。層間絶縁膜６としては、例えば、
気相成長法によるＰＳＧ（リンガラス）を用いることが
出来る。

【００３４】この後は、第４図（ホ）の工程と同様に、
既知の方法で、ＶＩＡホール８を開け、第２アルミニウ
ム配線７を着膜する。かくして、多層配線の形成を行う
ことが出来る。

【００３５】以上のような多層配線形成方法によれば、
空孔が生じないように層間絶縁膜４を薄くしても、配線
表面３−１の上方のＳＯＧ膜５は除去されるから、溶剤
は透過して来ず、最終キュアリング時に配線表面３−１
が酸化されることはない。

【００３６】配線材料にアルミニウムよりもっと酸化し
易いタンタルを用いた場合でも、酸化の恐れはなくなる
。

【００３７】また、従来例では、ＶＩＡホール８を開け
ると、ＳＯＧ膜５の断面がＶＩＡホール８の内壁に露出
する。そのため、第２アルミニウム配線７を着膜するス
パッタリング時に、露出部からアウトガスが出ていた。 しかし、第１の実施例によれば、ＶＩＡホール８を開け
る位置（第１アルミニウム配線３の上方）からはＳＯＧ
膜５が除去されているから、アウトガスが出ることはな
い。〔第２の実施例〕

【００３８】第５図は、本発明の第２の実施例にかかわ
る多層配線形成方法を示す図である。符号は第１図のも
のに対応し、１１はバリヤ層である。

【００３９】この実施例は、ＳＯＧ膜５の溶剤が配線表
面３−１に達するのを、バリヤ層１１によって阻止し、
もって配線表面３−１の酸化を防止しようとするもので
ある。

【００４０】バリヤ層１１を形成する材料としては、Ｓ
ＯＧ膜５の溶剤の透過を阻止する材料であればよく、例
えば、Ｔｉ　Ｗ（チタンタングステン），Ｔｉ　（チタ
ン），Ｔａ（タンタル），Ｔｉ　Ｓｉ２（チタンシリサ
イド）を用いることが出来る。 ■　　第５図（イ）の工程

【００４１】シリコン基板１の上に層間絶縁膜２，第１
アルミニウム配線３を、従来と同様に順次形成する。　
　そして、その上にバリヤ層１１を形成する。その厚さ
は、Ｔｉ　Ｗ層の場合、例えば、１０００Å程度とする
。 ■　　第５図（ロ）　の工程

【００４２】バリヤ層１１を第１アルミニウム配線３と
共にパターニングし，エッチングした後、従来と同様に
気相成長法で層間絶縁膜４を形成し、スピンコーティン
グ法でＳＯＧ膜５を形成する。

【００４３】ＳＯＧ膜５を形成する過程で、高温でキュ
アリング（例、４００℃，１５分）することが行われ、
ＳＯＧ膜５の溶剤が、第１アルミニウム配線３の方に向
かっても透過して行く。しかし、バリヤ層１１が存在す
るため配線表面３−１には到達せず、配線表面３−１が
酸化されることはない。

【００４４】次に、従来と同様、気相成長法でＳｉ　Ｏ
２　の層間絶縁膜６を形成する。 ■　　第５図（ハ）の工程

【００４５】配線接続が必要とされる配線表面３−１が
露出するように、ＶＩＡホール８を開ける。 ■　　第５図（ニ）の工程

【００４６】第２アルミニウム配線７を着膜する。

【００４７】第２の実施例では、ＶＩＡホール８の開口
部以外で第１アルミニウム配線３はバリヤ層１１で覆わ
れているため、第１アルミニウム配線３と第２アルミニ
ウム配線７との間での短絡を減少させたり、エレクトロ
マイグレーション耐性を向上させたりといった付随的な
効果も期待出来る。〔第３の実施例〕

【００４８】第６図は、本発明の第３の実施例にかかわ
る多層配線形成方法を示す図である。これは、平坦度を
良くするためにＳＯＧ膜を厚くしても、クラックが発生
しないようにした例である。 ■　　第６図（イ）の工程

【００４９】シリコン基板１の上に、層間絶縁膜２，第
１アルミニウム配線３，層間絶縁膜４を、従来と同様に
して形成する。 ■　　第６図（ロ）の工程

【００５０】層間絶縁膜４の上にＳＯＧ膜５を、スピン
コーターで回転塗布する。平坦化を良好にするため、Ｓ
ＯＧの材料としては濃度大のものを用い、厚膜のＳＯＧ
膜５を形成する。そして、ＳＯＧ膜５に含まれる溶剤の
蒸発を目的とした第１段階のキュアリングを行う（約１
２０　℃，　約　２分）。 ■　　第６図（ハ）の工程

【００５１】ＲＩＥ法（リアクティブ・イオン・エッチ
ング）により、ＳＯＧ膜５をエッチバックする。ついで
、ＳＯＧ膜５を縮重合反応させるための第２段階のキュ
アリング（約２５０　℃，４分）を行う。

【００５２】図中の点線はＳＯＧ膜５のエッチバック前
の表面を示し、短い矢印はエッチバックの進行方向を示
している。

【００５３】どこまでエッチバックするかというと、第
２段階のキュアリングの時に体積変化が起きるが、その
体積変化があってもクラックを生じない程度の薄さにな
るまでエッチバックする。

【００５４】エッチバックした後の表面は、厚塗りによ
って得たＳＯＧ膜５の平坦な面が平行移動して来た形と
なっているから、平坦となっている。 ■　　第６図（ニ）の工程

【００５５】再び厚いＳＯＧ膜５−１を、スピンコータ
ーでＳＯＧを回転塗布することによって得る。 ■　　第６図（ホ）の工程

【００５６】ＳＯＧ膜５に対してしたと同様に、ＳＯＧ
膜５−１に対しても縮重合反応させるためのキュアリン
グを行い、エッチバックする。

【００５７】図では、５と５−１の２つのＳＯＧ膜を示
しているが、最終的に要求される膜厚が厚ければ、それ
に応じて膜数を増やすことができる。いずれにしても、
各膜は、薄くした後に体積変化を伴うキュアリングを行
って形成されるから、その中にクラックが生じることは
ない。その結果、合計するとＳＯＧ膜の厚さは厚くなっ
ているにもかかわらず、クラックが出来ることはない。

【００５８】最後に、各ＳＯＧ膜の緻密化のために、高
温でのキュアリングを行う（約４００　℃，　１５分）
。

【００５９】以上のように、第３の実施例では、ＳＯＧ
を厚く塗布して平坦な表面を得ておき、それをエッチバ
ックにより薄くしてから、体積変化を伴う縮重合反応の
キュアリングを行う。そのためＳＯＧ膜にクラックが生
じることがない。ＳＯＧ膜全体として要求される厚さが
厚い時には、上記のようにして形成する薄いＳＯＧ膜を
、何層にも繰り返して形成すればよい。〔第４の実施例
〕

【００６０】第１２図は、本発明の第４の実施例にかか
わる多層配線形成方法を示す図である。この例は、層間
絶縁膜４の上にＳＯＧ膜５を着膜してからエッチバック
して平坦化するが、ＳＯＧ膜５に対するエッチング速度
の方が、層間絶縁膜４に対するエッチング速度より小と
なるような条件でエッチングを行うことにより、平坦化
度を向上させたものである。 ■　　第１２図（イ）の工程

【００６１】従来と同様にして、シリコン基板１の上に
層間絶縁膜２，第１タングステン配線２３，層間絶縁膜
４を順次形成する。層間絶縁膜４には、リン（Ｐ）やボ
ロン（Ｂ）といった不純物を含んだＳｉ　Ｏ２　膜、即
ち、ＰＳＧやＢＰＳＧを用いることが出来る。 ■　　第１２図（ロ）の工程

【００６２】その上にＳＯＧをスピンコーターによって
塗布して、ＳＯＧ膜５を形成する。そして、１２０　℃
，　２５０　℃でソフトベーク（熱処理）した後、約８
００　℃で約３０分ベーク（熱処理）する。最後のベー
クの温度を何度にするかは、ＳＯＧ膜５のエッチング速
度をどのような速さにしたいかに関係して来る。

【００６３】第１３図に、ＳＯＧ膜のベーキング温度と
エッチング速度との関係を示す。高い温度でベークした
ＳＯＧ膜ほど、そのエッチング速度は遅くなっている。 例えば、約７００　℃でベークしたＳＯＧ膜のエッチン
グ速度は、約３００　Å／ｍｉｎ　である。 ■　　第１２図（ハ）の工程

【００６４】ＳＯＧ膜５から層間絶縁膜４にわたるまで
、ウェットエッチングでエッチバックする。この時のエ
ッチングは、ＳＯＧ膜５のエッチング速度の方が、層間
絶縁膜４のエッチング速度より小となるような条件で行
う。そうすると、エッチング後の表面は、より一層平坦
化されたものとなる。

【００６５】その理由は、次の通りである。ＳＯＧ膜５
の当初表面は、下地の層間絶縁膜４の凸部ではやや高く
、凹部ではやや低くなっている。エッチングで層間絶縁
膜４の凸部の上方にあるＳＯＧ膜５が除去されるまでは
、エッチングにさらされるのはＳＯＧ膜５だけであり、
エッチング表面は当初表面を平行移動した形で推移する
。それから後、凹部のＳＯＧ膜５が無くなるまでは、露
出した層間絶縁膜４の凸部と、凹部にまだ残っているＳ
ＯＧ膜５とがエッチングにさらされることになる。ＳＯ
Ｇ膜５より層間絶縁膜４の方が速くエッチングされるの
で、凸部の表面の方が速く低下し、表面全体はより一層
平坦化される。

【００６６】次に、エッチング速度についての具体例を
示す。

【００６７】例えば、０．５　％のふっ酸（ＨＦ）溶液
を用い、約２５℃で１３〜１４分間ウェットエッチング
する場合、ＢＰＳＧで出来た層間絶縁膜４のエッチング
速度は、約３００　Å／ｍｉｎ　である。従って、ＳＯ
Ｇ膜５の方のエッチング速度は、これより小とする必要
がある。そうなるように、第１２図（ロ）の工程でのベ
ーク温度を設定しておく。

【００６８】即ち、第１３図の点線を辿れば分かるよう
に、エッチング速度が約３００　Å／ｍｉｎ　のＳＯＧ
膜５は、約７００　℃でベーク（熱処理）したものであ
る。それよりエッチング速度を小とするためには、７０
０℃より高い温度（例えば、８００　℃）　でベークし
ておいてやる必要がある。

【００６９】なお、リン等の不純物をドープしたＳＯＧ
膜を用いた場合、不純物の濃度が低いほどエッチング速
度は遅くなる。層間絶縁膜４の材料が異なれば、エッチ
ング速度も異なるが、それに応じてＳＯＧ膜のエッチン
グ速度を変えるには、ＳＯＧ膜にドープする不純物の濃
度を変えたり、ＳＯＧ膜をベークする温度を変えたりす
ればよい。

【００７０】この工程の後では、層間絶縁膜４の段差９
は、従来のもの（第４図（ホ）参照）より小さなものと
なる。 ■　　第１２図（ニ）の工程

【００７１】以上の工程で、表面が良好に平坦化された
層間絶縁膜４が得られるが、その上に、所要の膜厚とな
るよう別の層間絶縁膜６を形成する。下地が良好な平坦
面であるから、層間絶縁膜６の表面も良好な平坦面とな
る。

【００７２】従って、層間絶縁膜６の上に更に配線（図
示せず）を形成した場合、段差のために断線が生じるな
どということはなくなる。本実施例において第１配線材
料にタングステンを用いたが、ＳＯＧ膜５のベーク温度
において問題のない高融点金属等の材料であればよい。

【００７３】なお、前記した各実施例では、いずれも平
坦な表面を得るためにＳＯＧ膜を形成しているが、ＳＯ
Ｇ膜の表面を更に平坦にする方法として、次のような方
法も有効である。

【００７４】それは、スピンコーター内でＳＯＧを回転
塗布する際、スピンコーター内を、ＳＯＧの溶剤と同じ
溶剤（例、エタノール等の有機溶剤）の雰囲気で満たし
ておくという方法である。そうすれば、塗布中のＳＯＧ
に含まれる溶剤は揮発しにくくなり、ＳＯＧは第１タン
グステン配線２３等によって出来ている凹部にもよく入
り込み、そこをまんべんなく埋める。従って、平坦度が
向上される。

【００７５】第１０図に、スピンコーターカップ内に、
ＳＯＧの溶剤であるエタノールの蒸気を供給する図を示
す。２０はスピンコーターカップ、２１はパイプ、２２
はヒータである。

【００７６】矢印のようにパイプ２１内に供給されたエ
タノールは、ヒータ２２によって蒸気とされ、スピンコ
ーターカップ２０内に供給される。ヒータ２２での加熱
温度は、加熱された溶剤の蒸気圧が大気圧になる程度の
温度にする。従って、加熱温度は使用する溶剤によって
変える。

【００７７】第１１図は、エタノール蒸気圧曲線である
。エタノールの場合、約８０℃で大気圧（７６０ｍｍＨ
ｇ　）となるから、加熱温度は約８０℃とする。

【００７８】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明の多層配線形成
方法によれば、次のような効果を奏する。■　　層間絶
縁膜に空孔やクラックを生じさせないよう薄くしても、
ＳＯＧ膜の溶剤で配線表面が酸化されることがなくなっ
た。

【００７９】まず、多層構造の半導体装置における多層
配線形成方法において、配線，層間絶縁膜，ＳＯＧ膜を
順次形成した後、配線の上方に位置するＳＯＧ膜が除去
されるまでエッチバックする工程を含ませると、空孔が
生じないように層間絶縁膜を薄くしても、ＳＯＧ膜の溶
剤が配線表面に到達する恐れがなく、該表面は酸化され
ない。

【００８０】また、ＳＯＧ膜の溶剤の透過を防止する材
料で出来たバリヤ層を配線層の上に形成する工程を含ま
せると、該溶剤が配線表面に到達するのが阻止されるの
で、該表面の酸化は防止される。■　　高集積化されア
スペクト比が大になっても、第２アルミニウム配線の下
地となる表面の平坦度を悪くすることがなくなる。

【００８１】多層配線形成方法に、表面が平坦となるよ
う厚く塗布したＳＯＧを、キュアリング時にクラックが
生じない程度の厚さにまでエッチバックし、その後キュ
アリングを行うことによってＳＯＧ膜を形成する工程を
含ませると、クラックのない平坦な表面を持つＳＯＧ膜
が形成できる。従って、この上に所要の層を積層して第
２アルミニウム配線の下地とした場合、その表面は平坦
なものとなる。

【００８２】また、多層配線形成方法に、高融点金属配
線の上に順次形成した層間絶縁膜とＳＯＧ膜とを、ＳＯ
Ｇ膜のエッチング速度が層間絶縁膜のエッチング速度よ
り小となる条件でＳＯＧ膜がなくなるまでウェットエッ
チングする工程を含ませると、層間絶縁膜の表面は平坦
にされる。そして、その表面に別の層間絶縁膜を形成す
れば、平坦な表面を維持したまま層間絶縁膜を所望の厚
みにすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例にかかわる多層配線形成
方法

【図２】空孔が出来ている状態を示す図

【図３】第１ア
ルミニウム配線の上の層間絶縁膜を薄くした場合の図

【図４】従来の多層配線形成方法を示す図

【図５】本発
明の第２の実施例にかかわる多層配線形成方法

【図６】本発明の第３の実施例にかかわる多層配線形成
方法

【図７】ＳＯＧ膜を厚くした場合にクラックが生ずるこ
とを示す図

【図８】アスペクト比を説明する図

【図９】段差があると断線し易いことを示す図

【図１０
】スピンコーターカップ内にエタノール蒸気を供給する
図

【図１１】エタノール蒸気圧曲線

【図１２】本発明の第４の実施例にかかわる多層配線形
成方法

【図１３】ＳＯＧ膜のベーキング温度とエッチング速度
との関係を示す図

【符号の説明】

１　　　　シリコン基板 ２　　　　層間絶縁膜 ３　　　　第１アルミニウム配線 ３−１　　配線表面 ４　　層間絶縁膜 ５，５−１　　ＳＯＧ膜 ６　　層間絶縁膜 ７　　第２アルミニウム配線 ８　　ＶＩＡホール ９　　段差 １０　　空孔 １１　　バリヤ層 １２　　クラック ２０　　スピンコーターカップ ２１　　パイプ ２２　　ヒータ ２３　　第１タングステン配線

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　多層構造の半導体装置における多層配
   線形成方法において、配線，層間絶縁膜，ＳＯＧ膜を順
   次形成した後、配線の上方に存在するＳＯＧ膜を除去し
   尽くすまでエッチバックする工程を含むことを特徴とす
   る多層配線形成方法。
2. 【請求項２】　　多層構造の半導体装置における多層配
   線形成方法において、ＳＯＧ膜の溶剤の透過を防止する
   材料で出来たバリヤ層を、配線層の上に形成する工程を
   含むことを特徴とする多層配線形成方法。
3. 【請求項３】　　多層構造の半導体装置における多層配
   線形成方法において、表面が平坦となるよう厚く塗布し
   たＳＯＧを、キュアリング時にクラックが生じない程度
   の厚さにまでエッチバックし、その後キュアリングを行
   うことによってＳＯＧ膜を形成する工程を含むことを特
   徴とする多層配線形成方法。
4. 【請求項４】　　ＳＯＧ膜を形成する工程を繰り返し、
   複数のＳＯＧ膜を積層して形成することを特徴とする請
   求項３記載の多層配線形成方法。
5. 【請求項５】　　多層構造の半導体装置における多層配
   線形成方法において、配線の上に順次形成した層間絶縁
   膜とＳＯＧ膜とを、ＳＯＧ膜のエッチング速度が層間絶
   縁膜のエッチング速度より小となる条件でＳＯＧ膜がな
   くなるまでウェットエッチングする工程と、ウェットエ
   ッチング後の表面に別の層間絶縁膜を形成する工程とを
   含むことを特徴とする多層配線形成方法。