JPH05251430A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH05251430A
JPH05251430A JP4047207A JP4720792A JPH05251430A JP H05251430 A JPH05251430 A JP H05251430A JP 4047207 A JP4047207 A JP 4047207A JP 4720792 A JP4720792 A JP 4720792A JP H05251430 A JPH05251430 A JP H05251430A
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昭彦 皷谷
Kanji Ishihara
幹士 石原
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Abstract

(57)【要約】 【目的】素子形成により段差が生じた半導体基板及び当
該素子上に、優れたカバレッジ特性、平坦化特性を有
し、且つ、膜質が良好な層間絶縁膜又は保護絶縁膜を形
成する半導体装置及びその製造方法を提供する。 【構成】配線3の形成により段差が生じた半導体基板1
及び配線3上に形成したO3 −TEOS・CVD膜4上
の少なくとも一部に、SOG膜5を設けた。前記半導体
基板1上に、O3 −TEOS・CVD膜4及びSOG膜
5を順に形成した後、SOG膜5に、O3 −TEOS・
CVD膜4の少なくとも一部が露出するまでエッチング
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に係り、特に、段差を有する半導体基板上に、優
れたカバレッジ特性、平坦化特性を有し、且つ、膜質が
良好な層間絶縁膜又は保護絶縁膜を形成する半導体装置
及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置の微細化、高集積化に
伴い、層間絶縁膜や保護絶縁膜の平坦化が益々重要とな
り、様々な平坦化方法が紹介されている。前記平坦化方
法としては、例えば、以下の方法等が挙げられる。 (1)シリカフィルム等の無機系流動物や、ポリイミド
系樹脂等の有機系流動物を塗布する方法。 (2)CVD(Chemical Vapor Dep
osition)法による堆積とエッチバックを組み合
わせて行う方法。 (3)ウェハ電極に高周波を印加して負バイアスをか
け、当該ウェハ上で堆積とエッチングを同時に行うバイ
アススパッタ法。
【0003】前記(1)に記載した流動物を塗布する方
法の一例は、特開平3−177022号公報に紹介され
ている。この方法は、段差を有する半導体基板上に、プ
ラズマ酸化膜(以下、『P−SiO2 膜』という)を形
成し、このP−SiO2 膜上に、有機溶剤に溶けたガラ
ス溶液を回転塗布して、表面が平坦な膜(以下、『SO
G膜』という)を形成する。次いで、前記SOG膜に、
平行平板反応性イオンエッチング装置を用いてエッチン
グを行った後、このSOG膜の全面をSiO2膜で覆
い、平坦化を達成するものである。
【0004】また、前記(2)に記載したCVD法とエ
ッチバックとの組合せの一例は、特開平3−19493
2号公報に紹介されている。この方法は、段差を有する
半導体基板上に、第1の絶縁膜を形成した後、有機シラ
ン及びオゾンを含むガスを用いた気相成長法(CVD
法)を行い、当該第1の絶縁膜上に、第2の絶縁膜(以
下、『O3 −TEOS・CVD膜』という)を形成す
る。次いで、前記O3 −TEOS・CVD膜の表面に、
異方性エッチング(エッチバック)を行い、当該O 3
TEOS・CVD膜を平坦化した後、この上に、第3の
絶縁膜を形成し、平坦化を達成するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平3−177022号公報に紹介されている従来例で
使用するSOG膜は、ぬれ性に問題があり、前記段差で
のカバレッジ特性が悪いという問題があった。また、十
分な平坦性を得るために、SOG膜を厚く塗布すると、
クラックが入り易くなるという問題があった。さらに、
SOG膜は、塗布後、400℃程度で熱処理して硬化さ
せるため、良好な膜質が得られにくく、配線間リーク電
流や層間リーク電流が発生し易いという問題もあった。
【0006】また、特開平3−194932号公報に紹
介されている従来例では、O3 −TEOS・CVD膜を
厚く形成する必要があるため、クラックが入り易いとい
う問題があった。さらに、O3 −TEOS・CVD膜の
みでは、前記段差を十分に緩和しきれないという問題が
あった。本発明は、このような問題を解決することを課
題とするものであり、段差を有する半導体基板上に、優
れたカバレッジ特性、平坦化特性を有し、且つ、膜質が
良好な層間絶縁膜又は保護絶縁膜を形成する半導体装置
及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、素子形成により段差が生じた半導体基板
及び当該素子上に、層間絶縁膜又は保護絶縁膜を形成し
た半導体装置において、前記層間絶縁膜又は保護絶縁膜
は、有機シラン及びオゾンを含むガスを用いた気相成長
法により形成した膜上の少なくとも一部に、有機溶剤に
溶けたガラス溶液を回転塗布して形成した膜を設けた構
造を有することを特徴とする半導体装置を提供するもの
である。
【0008】そして、素子形成により段差が生じた半導
体基板及び当該素子上に、第1の絶縁膜、第2の絶縁膜
及び第3の絶縁膜を順次形成する半導体装置の製造方法
において、前記段差が生じた半導体基板及び当該素子上
に、有機シラン及びオゾンを含むガスを用いた気相成長
法を行い、前記第1の絶縁膜を形成する第1工程と、前
記第1の絶縁膜上に、有機溶剤に溶けたガラス溶液を回
転塗布し、前記第2の絶縁膜を形成する第2工程と、前
記第2の絶縁膜にエッチングを行い、前記第1の絶縁膜
の少なくとも一部を露出する第3工程と、を含むことを
特徴とする半導体装置の製造方法を提供するものであ
る。
【0009】
【作用】請求項1記載の発明によれば、前記層間絶縁膜
又は保護絶縁膜のうち、下地の段差部分に接触する部分
を、有機シラン及びオゾンを含むガスを用いた気相成長
法により形成したO3 −TEOS・CVD膜とし、当該
3 −TEOS・CVD膜の少なくとも一部に、有機溶
剤に溶けたガラス溶液を回転塗布したSOG膜を設けた
構造としたことで、当該層間絶縁膜又は保護絶縁膜のカ
バレッジ特性、平坦性及び膜質を向上することができ
る。
【0010】即ち、前記O3 −TEOS・CVD膜は、
前記段差に対するカバレッジ特性が極めて良好であると
共に、前記段差もある程度緩和することができる。この
ため、前記O3 −TEOS・CVD膜の少なくとも一
部、即ち、当該O3 −TEOS・CVD膜上に存在して
いる段差の凹部に、前記SOG膜を設ける際に、当該S
OG膜のぬれ性を改善することができる。そして、前記
3 −TEOS・CVD膜上の段差は、前記SOG膜に
より平坦化することができる。従って、前記O3−TE
OS・CVD膜を従来より薄い膜厚で形成することが可
能であるため、クラックが入ることもない。また、前記
SOG膜は、O3 −TEOS・CVD膜上に存在してい
る段差の凹部にのみ設ければよいため、当該SOG膜の
存在量を最低限にすることができる。従って、当該SO
G膜にクラックが入ることがないと共に、前記層間絶縁
膜又は保護絶縁膜の大部分を膜質特性が良好なO3 −T
EOS・CVD膜で構成することができる。
【0011】そして、請求項2記載の発明によれば、素
子形成により段差が生じた半導体基板及び当該素子上
に、前記第1の絶縁膜及び第2の絶縁膜を順に形成した
後、当該第2の絶縁膜に異方性エッチングを行い、前記
第1の絶縁膜の少なくとも一部を露出することで、前記
層間絶縁膜又は保護絶縁膜のカバレッジ特性、平坦性及
び膜質を向上することができる。
【0012】即ち、前記第1の絶縁膜は、O3 −TEO
S・CVD膜からなるため、前記段差を十分に埋め込む
ことができると共に、前記段差もある程度緩和すること
ができる。そして、この段差がある程度緩和された第1
の絶縁膜上に、第2の絶縁膜(SOG膜)を形成するた
め、当該第2の絶縁膜のぬれ性を改善すると共に、表面
の平坦性を向上することができる。ここで、前記第1の
絶縁膜上の段差は、第2の絶縁膜により平坦化されるた
め、当該第1の絶縁膜を従来より薄い膜厚で形成するこ
とができる。従って、当該第1の絶縁膜にクラックが入
ることもない。次に、前記第2の絶縁膜に異方性エッチ
ングを行い、前記第1の絶縁膜の少なくとも一部を露出
することで、当該第2の絶縁膜を前記第1の絶縁膜上に
存在している段差の凹部にのみ形成することができる。
従って、当該第2の絶縁膜にクラックが入ることがない
と共に、前記層間絶縁膜又は保護絶縁膜の大部分を膜質
特性が良好な第1の絶縁膜で構成することができる。
【0013】また、前記エッチングの時に、エッチング
ガスの量を調整し、前記第1の絶縁膜よりも当該第2の
絶縁膜の方が、当該エッチング速度が遅い条件で行う
と、平坦化効果がさらに向上する。
【0014】
【実施例】次に、本発明に係る実施例について、図面を
参照して説明する。図1ないし図4は、本発明の実施例
に係る半導体装置の製造工程の一部を示す断面図であ
る。図1に示す工程では、公知の方法で、半導体基板1
上に、所望の配線3を形成した後、前記半導体基板1及
び配線3上に、P−SiO2 膜2を形成する。この時、
P−SiO2 膜2の表面には、段差が形成れている。次
いで、P−SiO2膜2が形成された半導体基板1に、
65℃で、TEOS=1.0〜5.0slm、O2 流量
=7.5slmで、O2 濃度=40〜120g/m3
温度=300〜450℃、圧力=760Torr、の条
件で、1〜2分間、CVD法を行い、前記P−SiO2
膜2上に、膜厚が、6000〜10000Å程度のO3
−TEOS・CVD膜(第1の絶縁膜)4を形成する。
ここで、O3 −TEOS・CVD膜4は、前記段差を十
分に埋め込むと共に、前記段差もある程度緩和すること
できる。また、O3 −TEOS・CVD膜4上に残存し
た段差は、後の工程で、SOG膜(第2の絶縁膜)5に
より平坦化されるため、当該O3 −TEOS・CVD膜
4の膜厚を従来より薄くすることができる。従って、O
3 −TEOS・CVD膜4にクラックが入ることもな
い。
【0015】次に、図2に示す工程では、図1に示す工
程で得たO3 −TEOS・CVD膜4上に、有機溶剤に
溶けたガラス溶液を回転塗布し、膜厚が1000〜50
00Å程度のSOG膜(第2の絶縁膜)5を形成する。
ここで、前記O3 −TEOS・CVD膜4の表面の段差
は、ある程度緩和されているため、SOG膜5は、当該
段差に完全に埋め込まれると共に、表面が平坦となる。
【0016】次いで、図3に示す工程では、C2 6
CHF3 との混合ガスを用い、図2に示す工程で得たS
OG膜5に、エッチングを行い、O3 −TEOS・CV
D膜4の少なくとも一部を露出する。ここで、前記異方
性エッチングは、O3 −TEOS・CVD膜4とSOG
膜5とからなる膜の膜厚が所望の値となるまで行う。
尚、この時、露出したO3 −TEOS・CVD膜4は、
SOG膜5と共に、前記エッチングが行われる。また、
前記エッチングは、C2 6 とCHF3 との混合比を調
節することにより、SOG膜5の残存状態を調節するこ
ともできる。また、前記SOG膜5は、前記O3 −TE
OS・CVD膜4上に形成された段差の凹部にのみ残存
するため、SOG膜5の量を必要最低限にすることがで
きる。
【0017】次に、図4に示す工程では、図3に示す工
程で得たO3 −TEOS・CVD膜4及びSOG膜5上
に、公知の方法で、膜厚が、2000〜5000Å程度
のP−SiO2 膜6を形成する。その後、所望の工程を
行い、半導体装置を完成する。尚、本実施例では、配線
3による段差の緩和について説明したが、これに限ら
ず、他の素子により生じた段差を有する半導体基板1上
に形成する層間絶縁膜又は保護絶縁膜にも応用できるこ
とは勿論である。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、前記層間絶縁膜又は保護絶縁膜のうち、下
地の段差部分に接触する部分を、O3 −TEOS・CV
D膜としたことで、前記段差を十分に埋め込むことがで
きると共に、当該段差もある程度緩和することができ
る。そして、段差がある程度緩和されたO3 −TEOS
・CVD膜上の一部に、SOG膜を設けたことで、当該
3 −TEOS・CVD膜上の段差を十分に埋め込むと
共に、表面を平坦化することができる。このため、前記
3 −TEOS・CVD膜を従来より薄い膜厚で形成す
ることができ、且つ、SOG膜の存在量を最低限に押さ
えることができる。この結果、層間絶縁膜又は保護絶縁
膜のカバレッジ特性、平坦性及び膜質を向上することが
でき、高性能で信頼性の高い半導体装置を提供すること
ができる。
【0019】また、請求項2記載の発明によれば、素子
形成により段差が生じた半導体基板及び当該素子上に、
3 −TEOS・CVD膜からなる第1の絶縁膜を形成
することで、前記段差を十分に埋め込むことがでると共
に、前記段差をある程度緩和することができる。そし
て、この第1の絶縁膜上に、SOG膜からなる第2の絶
縁膜を形成することで、当該第1の絶縁膜上の段差を十
分に埋め込むことができると共に、表面を平坦化するこ
とができる。このため、前記第1の絶縁膜を従来より薄
い膜厚で形成することができるため、クラックが入るこ
とがない。さらに、前記第2の絶縁膜にエッチングを行
い、前記第1の絶縁膜の少なくとも一部を露出すること
で、第2の絶縁膜の存在量を最低限に押さえることがで
きる。また、エッチング条件を変化させることで、所望
の平坦性を確保することができる。この結果、層間絶縁
膜又は保護絶縁膜のカバレッジ特性、平坦性及び膜質を
向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る半導体装置の製造工程の
一部を示す断面図である。
【図2】本発明の実施例に係る半導体装置の製造工程の
一部を示す断面図である。
【図3】本発明の実施例に係る半導体装置の製造工程の
一部を示す断面図である。
【図4】本発明の実施例に係る半導体装置の製造工程の
一部を示す断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 P−SiO2 膜 3 配線 4 O3 −TEOS・CVD膜 5 SOG膜 6 P−SiO2
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3205

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 素子形成により段差が生じた半導体基板
    及び当該素子上に、層間絶縁膜又は保護絶縁膜を形成し
    た半導体装置において、 前記層間絶縁膜又は保護絶縁膜は、有機シラン及びオゾ
    ンを含むガスを用いた気相成長法により形成した膜上の
    少なくとも一部に、有機溶剤に溶けたガラス溶液を回転
    塗布して形成した膜を設けた構造を有することを特徴と
    する半導体装置。
  2. 【請求項2】 素子形成により段差が生じた半導体基板
    及び当該素子上に、第1の絶縁膜、第2の絶縁膜及び第
    3の絶縁膜を順次形成する半導体装置の製造方法におい
    て、 前記段差が生じた半導体基板及び当該素子上に、有機シ
    ラン及びオゾンを含むガスを用いた気相成長法を行い、
    前記第1の絶縁膜を形成する第1工程と、前記第1の絶
    縁膜上に、有機溶剤に溶けたガラス溶液を回転塗布し、
    前記第2の絶縁膜を形成する第2工程と、前記第2の絶
    縁膜にエッチングを行い、前記第1の絶縁膜の少なくと
    も一部を露出する第3工程と、を含むことを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
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