JPH0555391A - 層間絶縁膜の形成方法および多層配線デバイス - Google Patents
層間絶縁膜の形成方法および多層配線デバイスInfo
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- JPH0555391A JPH0555391A JP24437691A JP24437691A JPH0555391A JP H0555391 A JPH0555391 A JP H0555391A JP 24437691 A JP24437691 A JP 24437691A JP 24437691 A JP24437691 A JP 24437691A JP H0555391 A JPH0555391 A JP H0555391A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＬＳＩの高集積化に対応できる信頼性の高い
多層配線を得ることが可能である。 【構成】 ＳＯＧ膜＋エッチバックを基本工程とする平
坦化プロセスを層間絶縁膜の形成に用いる際、ＳＯＧ膜
の形成についてはこれを複数回繰返して多層ＳＯＧ膜を
形成し、しかる後にエッチバックを行う。多層ＳＯＧ膜
の形成は、具体的には、配線パターン３１上にＣＶＤ膜
３２を形成後、ＣＶＤ膜３２上に第１層目のＳＯＧ３３
を塗布し、次いで、第２層目のＳＯＧ３４を塗布し、次
いで第３層目のＳＯＧ３５を塗布してなされ、この場合
には、配線パターン３１の配線パターン間隔Ｗが狭くて
も、第３層目のＳＯＧ３５を形成した時点で平坦性が確
保でき、また、配線パターン３１の配線パターン間隔Ｗ
が広い場合でも、第３層目のＳＯＧ３５を形成した時点
で平坦性が確保できる。
多層配線を得ることが可能である。 【構成】 ＳＯＧ膜＋エッチバックを基本工程とする平
坦化プロセスを層間絶縁膜の形成に用いる際、ＳＯＧ膜
の形成についてはこれを複数回繰返して多層ＳＯＧ膜を
形成し、しかる後にエッチバックを行う。多層ＳＯＧ膜
の形成は、具体的には、配線パターン３１上にＣＶＤ膜
３２を形成後、ＣＶＤ膜３２上に第１層目のＳＯＧ３３
を塗布し、次いで、第２層目のＳＯＧ３４を塗布し、次
いで第３層目のＳＯＧ３５を塗布してなされ、この場合
には、配線パターン３１の配線パターン間隔Ｗが狭くて
も、第３層目のＳＯＧ３５を形成した時点で平坦性が確
保でき、また、配線パターン３１の配線パターン間隔Ｗ
が広い場合でも、第３層目のＳＯＧ３５を形成した時点
で平坦性が確保できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＬＳＩ等の作製に利用
される層間絶縁膜の形成方法および多層配線デバイスに
関する。
される層間絶縁膜の形成方法および多層配線デバイスに
関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの多層配線の歩留りや信頼性を向
上させるには、層間絶縁膜の平坦化が不可欠であり、そ
の方法として、文献「月刊Semiconductor world １９８
９年，１１，第７３頁〜９３頁」に開示のように、ＳＯ
Ｇを使用する複合平坦化プロセス（＝ＣＶＤ膜＋ＳＯＧ
＋エッチバック＋ＣＶＤ膜）が提案されている。この複
合平坦化プロセスによって層間絶縁膜の平坦性を確保し
ようとする場合には、ＳＯＧ形成後の状態において下層
配線パターンの段差が解消されていなければならない。
すなわち、ＳＯＧ形成後の平坦性が不十分なときには、
次工程においてなされるエッチバックによっても平坦性
を改善することが難かしくなる。
上させるには、層間絶縁膜の平坦化が不可欠であり、そ
の方法として、文献「月刊Semiconductor world １９８
９年，１１，第７３頁〜９３頁」に開示のように、ＳＯ
Ｇを使用する複合平坦化プロセス（＝ＣＶＤ膜＋ＳＯＧ
＋エッチバック＋ＣＶＤ膜）が提案されている。この複
合平坦化プロセスによって層間絶縁膜の平坦性を確保し
ようとする場合には、ＳＯＧ形成後の状態において下層
配線パターンの段差が解消されていなければならない。
すなわち、ＳＯＧ形成後の平坦性が不十分なときには、
次工程においてなされるエッチバックによっても平坦性
を改善することが難かしくなる。
【０００３】ところで、ＳＯＧの平坦化効果は、対象と
なる下層配線パターンの段差の大きさや、ライン幅，パ
ターン間隔等によって大きく影響を受ける。このため、
従来では、下層配線パターンに応じて、ＳＯＧの種類
（例えば粘度）や塗布条件を選択し使用していた。
なる下層配線パターンの段差の大きさや、ライン幅，パ
ターン間隔等によって大きく影響を受ける。このため、
従来では、下層配線パターンに応じて、ＳＯＧの種類
（例えば粘度）や塗布条件を選択し使用していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
ＬＳＩの高集積化が進むにつれ、ＬＳＩの配線構造は、
３層，４層とより多層化の方向にあり、これに伴ない、
平坦化の対象となる下層配線パターンは従来寸法のもの
に加えてさらに微細な配線パターンも含まれ、配線パタ
ーンの種類やその寸法範囲は拡大する傾向にある。
ＬＳＩの高集積化が進むにつれ、ＬＳＩの配線構造は、
３層，４層とより多層化の方向にあり、これに伴ない、
平坦化の対象となる下層配線パターンは従来寸法のもの
に加えてさらに微細な配線パターンも含まれ、配線パタ
ーンの種類やその寸法範囲は拡大する傾向にある。
【０００５】このようなＬＳＩの高集積化，すなわち多
層化，微細化を行なうに際して、各層の層間絶縁膜を平
坦化する要求は益々高まっているが、上述したような従
来の複合平坦化プロセスでは、配線パターンの種類や寸
法範囲の拡大に対し、全ての下層配線パターンに対して
同様な平坦化を施すことが困難であり、このため、多層
配線の層間絶縁膜を平坦なものにすることは極めて難か
しいという欠点があった。
層化，微細化を行なうに際して、各層の層間絶縁膜を平
坦化する要求は益々高まっているが、上述したような従
来の複合平坦化プロセスでは、配線パターンの種類や寸
法範囲の拡大に対し、全ての下層配線パターンに対して
同様な平坦化を施すことが困難であり、このため、多層
配線の層間絶縁膜を平坦なものにすることは極めて難か
しいという欠点があった。
【０００６】例えば、使用するＳＯＧを低粘度化した場
合、図６（ａ）に示すようにパターン間隔Ｗの狭い配線
パターン段差に対してはＳＯＧの入り込みは良く、ＳＯ
Ｇによって平坦性を良好なものにすることができるが、
図６（ｂ）のようにパターン間隔Ｗの広い配線パターン
段差に対しては低粘度のＳＯＧでは平坦性が悪くなると
いう問題が発生する。なお、図６（ａ），（ｂ）におい
て、１０は下地であり、１１は配線パターンであり、１
２はＣＶＤ膜であり、１３が低粘度のＳＯＧである。
合、図６（ａ）に示すようにパターン間隔Ｗの狭い配線
パターン段差に対してはＳＯＧの入り込みは良く、ＳＯ
Ｇによって平坦性を良好なものにすることができるが、
図６（ｂ）のようにパターン間隔Ｗの広い配線パターン
段差に対しては低粘度のＳＯＧでは平坦性が悪くなると
いう問題が発生する。なお、図６（ａ），（ｂ）におい
て、１０は下地であり、１１は配線パターンであり、１
２はＣＶＤ膜であり、１３が低粘度のＳＯＧである。
【０００７】また、これと反対に、ＳＯＧを高粘度化し
た場合には、図７（ｂ）に示すように、パターン間隔Ｗ
の広い配線パターン段差に対してはＳＯＧによって平坦
性を良好なものにすることができるが、図７（ａ）に示
すように、パターン間隔Ｗの狭い配線パターン段差に対
してはＳＯＧの入り込みが悪く、平坦性が悪くなってし
まうという問題が生じる。なお、図７（ａ），（ｂ）は
それぞれ図６（ａ），（ｂ）に対応した構成となってお
り、図７（ａ），（ｂ）において、１４が高粘度のＳＯ
Ｇである。
た場合には、図７（ｂ）に示すように、パターン間隔Ｗ
の広い配線パターン段差に対してはＳＯＧによって平坦
性を良好なものにすることができるが、図７（ａ）に示
すように、パターン間隔Ｗの狭い配線パターン段差に対
してはＳＯＧの入り込みが悪く、平坦性が悪くなってし
まうという問題が生じる。なお、図７（ａ），（ｂ）は
それぞれ図６（ａ），（ｂ）に対応した構成となってお
り、図７（ａ），（ｂ）において、１４が高粘度のＳＯ
Ｇである。
【０００８】このように、ＳＯＧの種類等を変化させる
ことにより、平坦化効果を下層配線パターンに応じて変
化させることはできるものの、下層配線パターンの種類
や寸法範囲が高集積化に伴なって拡大する場合、下層配
線パターンの全ての種類，寸法範囲に対応できる層間絶
縁膜の平坦化技術は未だ確立されておらず、ＬＳＩを高
集積化する上で支障となっていた。
ことにより、平坦化効果を下層配線パターンに応じて変
化させることはできるものの、下層配線パターンの種類
や寸法範囲が高集積化に伴なって拡大する場合、下層配
線パターンの全ての種類，寸法範囲に対応できる層間絶
縁膜の平坦化技術は未だ確立されておらず、ＬＳＩを高
集積化する上で支障となっていた。
【０００９】本発明は、ＬＳＩの高集積化に対応できる
信頼性の高い多層配線を得ることが可能な層間絶縁膜の
形成方法および多層配線デバイスを提供することを目的
としている。
信頼性の高い多層配線を得ることが可能な層間絶縁膜の
形成方法および多層配線デバイスを提供することを目的
としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、（ＳＯＧ膜＋
エッチバック）を基本工程とする平坦化プロセスを層間
絶縁膜の形成に用いる際、ＳＯＧ膜の形成についてはこ
れを複数回繰り返して多層ＳＯＧ膜を形成し、しかる後
にエッチバックを行なうようにしている。ところで、Ｓ
ＯＧ膜の膜厚を厚くする場合には、下層の配線パターン
の寸法等によらずに平坦化し易いが、ＳＯＧ自身の密着
性や耐クラック性に問題があるので、ＳＯＧ膜の膜厚を
十分に厚くすることはできず、むしろこの膜厚を薄くし
たいという要求が強い。従って、多層ＳＯＧ膜を形成す
る際に、その膜厚を厚くすることなく平坦性を改善でき
るのが望ましく、そのため、本発明では、以下のいずれ
かの方法により多層ＳＯＧ膜を形成するようにしてい
る。
エッチバック）を基本工程とする平坦化プロセスを層間
絶縁膜の形成に用いる際、ＳＯＧ膜の形成についてはこ
れを複数回繰り返して多層ＳＯＧ膜を形成し、しかる後
にエッチバックを行なうようにしている。ところで、Ｓ
ＯＧ膜の膜厚を厚くする場合には、下層の配線パターン
の寸法等によらずに平坦化し易いが、ＳＯＧ自身の密着
性や耐クラック性に問題があるので、ＳＯＧ膜の膜厚を
十分に厚くすることはできず、むしろこの膜厚を薄くし
たいという要求が強い。従って、多層ＳＯＧ膜を形成す
る際に、その膜厚を厚くすることなく平坦性を改善でき
るのが望ましく、そのため、本発明では、以下のいずれ
かの方法により多層ＳＯＧ膜を形成するようにしてい
る。
【００１１】すなわち、第１の方法として、多層ＳＯＧ
のうち下層のＳＯＧ塗布液の粘度を上層のＳＯＧ塗布液
の粘度よりも低くする。あるいは、第２の方法として、
多層ＳＯＧ膜の各層のＳＯＧ塗布液に同じものを用いる
場合、例えば下層と上層のＳＯＧ塗布回転数を変化させ
ることなどにより、下層のＳＯＧの膜厚を上層のＳＯＧ
の膜厚よりも薄くする。
のうち下層のＳＯＧ塗布液の粘度を上層のＳＯＧ塗布液
の粘度よりも低くする。あるいは、第２の方法として、
多層ＳＯＧ膜の各層のＳＯＧ塗布液に同じものを用いる
場合、例えば下層と上層のＳＯＧ塗布回転数を変化させ
ることなどにより、下層のＳＯＧの膜厚を上層のＳＯＧ
の膜厚よりも薄くする。
【００１２】図１（ａ），（ｂ）は本発明による層間絶
縁膜の形成方法の一例を説明するための図である。図１
（ａ），（ｂ）には、下地３０上に配線パターン３１を
形成し、配線パターン３１上にＣＶＤ膜３２，多層（こ
の例では３層）のＳＯＧ３３，３４，３５を形成した状
態が示されている。なお、図１（ａ）では、配線パター
ン３１は配線パターン間隔Ｗが狭く形成され、図１
（ｂ）では配線パターン３１は配線パターン間隔Ｗが広
く形成されている。また、図１（ａ），（ｂ）におい
て、ＣＶＤ膜３２には、プラズマ−ＴＥＯＳ，常圧ＣＶ
Ｄ−ＳiＯ2等を用いることができる。
縁膜の形成方法の一例を説明するための図である。図１
（ａ），（ｂ）には、下地３０上に配線パターン３１を
形成し、配線パターン３１上にＣＶＤ膜３２，多層（こ
の例では３層）のＳＯＧ３３，３４，３５を形成した状
態が示されている。なお、図１（ａ）では、配線パター
ン３１は配線パターン間隔Ｗが狭く形成され、図１
（ｂ）では配線パターン３１は配線パターン間隔Ｗが広
く形成されている。また、図１（ａ），（ｂ）におい
て、ＣＶＤ膜３２には、プラズマ−ＴＥＯＳ，常圧ＣＶ
Ｄ−ＳiＯ2等を用いることができる。
【００１３】本発明の方法では、配線パターン３１上に
ＣＶＤ膜３２を形成後、ＣＶＤ膜３２上に第１層目のＳ
ＯＧ３３を塗布し、次いで、第２層目のＳＯＧ３４を塗
布し、次いで第３層目のＳＯＧ３５を塗布することによ
って、ＣＶＤ膜３２上に多層ＳＯＧ３３，３４，３５を
順次に形成するようになっている。この場合には、配線
パターン３１の配線パターン間隔Ｗが狭い場合であって
も、図１（ａ）に示すように、第３層目のＳＯＧ３５を
形成した時点で平坦性を確保することができ、また、配
線パターン３１の配線パターン間隔Ｗが広い場合であっ
ても、図１（ｂ）のように第３層目のＳＯＧ３５を形成
した時点で平坦性を確保することができる。
ＣＶＤ膜３２を形成後、ＣＶＤ膜３２上に第１層目のＳ
ＯＧ３３を塗布し、次いで、第２層目のＳＯＧ３４を塗
布し、次いで第３層目のＳＯＧ３５を塗布することによ
って、ＣＶＤ膜３２上に多層ＳＯＧ３３，３４，３５を
順次に形成するようになっている。この場合には、配線
パターン３１の配線パターン間隔Ｗが狭い場合であって
も、図１（ａ）に示すように、第３層目のＳＯＧ３５を
形成した時点で平坦性を確保することができ、また、配
線パターン３１の配線パターン間隔Ｗが広い場合であっ
ても、図１（ｂ）のように第３層目のＳＯＧ３５を形成
した時点で平坦性を確保することができる。
【００１４】但し、前述したようにＳＯＧは密着性，耐
クラック性に問題があり、多層ＳＯＧの場合には、その
膜厚が１μｍ以上でクラックが発生したり剥れが生じた
りすることがわかった。このため、多層ＳＯＧの膜厚
（すなわち３３，３４，３５を合わせた膜厚）は、８０
００Å以下、好ましくは６０００Å以下に設定する必要
があり、この膜厚の制限範囲で多層ＳＯＧの各層の構成
や各層の形成条件を決定する必要がある。
クラック性に問題があり、多層ＳＯＧの場合には、その
膜厚が１μｍ以上でクラックが発生したり剥れが生じた
りすることがわかった。このため、多層ＳＯＧの膜厚
（すなわち３３，３４，３５を合わせた膜厚）は、８０
００Å以下、好ましくは６０００Å以下に設定する必要
があり、この膜厚の制限範囲で多層ＳＯＧの各層の構成
や各層の形成条件を決定する必要がある。
【００１５】また、多層ＳＯＧを形成する際には、各層
のＳＯＧ３３，３４，３５を順次に塗布した後、これを
ベークしても良いし、あるいは各層のＳＯＧ３３，３
４，３５を塗布する都度、各層ごとにベークしても良
い。いずれの方法で多層ＳＯＧを形成する場合にも、平
坦性を確保することができる。
のＳＯＧ３３，３４，３５を順次に塗布した後、これを
ベークしても良いし、あるいは各層のＳＯＧ３３，３
４，３５を塗布する都度、各層ごとにベークしても良
い。いずれの方法で多層ＳＯＧを形成する場合にも、平
坦性を確保することができる。
【００１６】このようにして、多層ＳＯＧ３３，３４，
３５を形成した後、図１（ａ），（ｂ）には図示しない
が、エッチバックし、さらにＣＶＤ膜を形成することに
より、平坦性に優れた層間絶縁膜を得ることができ、多
層配線の形成時に、層間絶縁膜を上記の方法で平坦性良
く形成することで、ＬＳＩの高集積化（多層化や微細
化）等に対応できる信頼性の高い多層配線，およびそれ
を用いた信頼性の高い多層配線デバイス（例えばＬＳ
Ｉ）を得ることが可能となる。
３５を形成した後、図１（ａ），（ｂ）には図示しない
が、エッチバックし、さらにＣＶＤ膜を形成することに
より、平坦性に優れた層間絶縁膜を得ることができ、多
層配線の形成時に、層間絶縁膜を上記の方法で平坦性良
く形成することで、ＬＳＩの高集積化（多層化や微細
化）等に対応できる信頼性の高い多層配線，およびそれ
を用いた信頼性の高い多層配線デバイス（例えばＬＳ
Ｉ）を得ることが可能となる。
【００１７】なお、上記エッチバックにおいて、ＳＯＧ
とＣＶＤ膜のエッチング選択比は、“１”に近いことが
望ましい。また、上述の例では、説明の便宜上、多層Ｓ
ＯＧ膜として、３層のＳＯＧ３３，３４，３５を形成し
たが、薄い膜厚で平坦性が確保できれば、特に３層に限
定されず２層でも良いし、あるいは３層以上であっても
良い。
とＣＶＤ膜のエッチング選択比は、“１”に近いことが
望ましい。また、上述の例では、説明の便宜上、多層Ｓ
ＯＧ膜として、３層のＳＯＧ３３，３４，３５を形成し
たが、薄い膜厚で平坦性が確保できれば、特に３層に限
定されず２層でも良いし、あるいは３層以上であっても
良い。
【００１８】
【実施例】以下、本発明を実施例を用いてより詳細に説
明する。実施例１ 実施例１では、２層のＳＯＧを有する層間絶縁膜の試料
を図２（ａ）乃至（ｅ）の工程により形成した。すなわ
ち、層間絶縁膜が形成される下層配線パターンとして、
下地４０上にＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕを材料とする図２（ａ）
に示すような配線パターン４１が形成されたものを用い
た。なお、この配線パターン４１（金属配線）は、膜厚
が９０００Åであり、ライン幅が１．０μｍであり、配
線パターン間隔Ｗが０．８〜２．５μｍの範囲で変化し
ている。
明する。実施例１ 実施例１では、２層のＳＯＧを有する層間絶縁膜の試料
を図２（ａ）乃至（ｅ）の工程により形成した。すなわ
ち、層間絶縁膜が形成される下層配線パターンとして、
下地４０上にＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕを材料とする図２（ａ）
に示すような配線パターン４１が形成されたものを用い
た。なお、この配線パターン４１（金属配線）は、膜厚
が９０００Åであり、ライン幅が１．０μｍであり、配
線パターン間隔Ｗが０．８〜２．５μｍの範囲で変化し
ている。
【００１９】図２（ａ）の配線パターン４１を用意し、
この配線パターン４１上に、図２（ｂ）に示すように、
膜厚が７０００ÅのＴＥＯＳ酸化膜４２をプラズマ−Ｃ
ＶＤによって形成した。
この配線パターン４１上に、図２（ｂ）に示すように、
膜厚が７０００ÅのＴＥＯＳ酸化膜４２をプラズマ−Ｃ
ＶＤによって形成した。
【００２０】次いで、図２（ｃ）に示すように、２層の
ＳＯＧ４３，４３´を形成した。なお、この実施例１で
は、第１層目，第２層目のＳＯＧ４３，４３´に同じ粘
度３．６ＣＰのもの（具体的には、東京応化（株）製
ＯＣＤタイプ７，１２５００Ｔ）を用いた。また、第１
層目，第２層目のＳＯＧ４３，４３´共に、これらを６
０００ｒｐｍの回転数で順次に塗布形成し、しかる後、
１００℃の温度で第１回目のベークを行ない、２００℃
の温度で第２回目のベークを行ない、３００℃の温度で
第３回目のベークを行なって、２層のＳＯＧ４３，４３
´を合せて４０００Åの膜厚に焼成した。
ＳＯＧ４３，４３´を形成した。なお、この実施例１で
は、第１層目，第２層目のＳＯＧ４３，４３´に同じ粘
度３．６ＣＰのもの（具体的には、東京応化（株）製
ＯＣＤタイプ７，１２５００Ｔ）を用いた。また、第１
層目，第２層目のＳＯＧ４３，４３´共に、これらを６
０００ｒｐｍの回転数で順次に塗布形成し、しかる後、
１００℃の温度で第１回目のベークを行ない、２００℃
の温度で第２回目のベークを行ない、３００℃の温度で
第３回目のベークを行なって、２層のＳＯＧ４３，４３
´を合せて４０００Åの膜厚に焼成した。
【００２１】しかる後、図２（ｄ）に示すようにエッチ
バックを施した。このときのエッチバックの条件は、パ
ワー３５０Ｗ（５００ＫＨZ），圧力１．０Ｔｏｒｒ，
反応ガス比（＝（ＣＨＦ3）／（ＣＨＦ3＋ＣＨ4））を
０．３８とし、エッチバック選択比（ＳＯＧ／ＴＥＯ
Ｓ）を１．０５とした。次いで、図２（ｅ）に示すよう
に、保護層としてのＴＥＯＳ酸化膜４６をプラズマ−Ｃ
ＶＤ法で４０００Å形成した。
バックを施した。このときのエッチバックの条件は、パ
ワー３５０Ｗ（５００ＫＨZ），圧力１．０Ｔｏｒｒ，
反応ガス比（＝（ＣＨＦ3）／（ＣＨＦ3＋ＣＨ4））を
０．３８とし、エッチバック選択比（ＳＯＧ／ＴＥＯ
Ｓ）を１．０５とした。次いで、図２（ｅ）に示すよう
に、保護層としてのＴＥＯＳ酸化膜４６をプラズマ−Ｃ
ＶＤ法で４０００Å形成した。
【００２２】このようにして２層のＳＯＧ４３，４３´
を有する層間絶縁膜の試料を作製するとともに、これと
比較するための試料として、１層のＳＯＧを有する層間
絶縁膜を上記試料とは別に形成した。なお、比較するた
めの試料では、図２（ａ），（ｅ）の工程中、図２
（ｃ）の工程のみが上記と異なっており、多層のＳＯＧ
ではなく１層だけのＳＯＧを３２００ｒｐｍの回転数で
塗布形成し、しかる後、１００℃の温度で第１回目のベ
ークを行ない、２００℃の温度で第２回目のベークを行
ない、３００℃の温度で第３回目のベークを行なって、
１層だけのＳＯＧを４０００Åの膜厚に焼成した。
を有する層間絶縁膜の試料を作製するとともに、これと
比較するための試料として、１層のＳＯＧを有する層間
絶縁膜を上記試料とは別に形成した。なお、比較するた
めの試料では、図２（ａ），（ｅ）の工程中、図２
（ｃ）の工程のみが上記と異なっており、多層のＳＯＧ
ではなく１層だけのＳＯＧを３２００ｒｐｍの回転数で
塗布形成し、しかる後、１００℃の温度で第１回目のベ
ークを行ない、２００℃の温度で第２回目のベークを行
ない、３００℃の温度で第３回目のベークを行なって、
１層だけのＳＯＧを４０００Åの膜厚に焼成した。
【００２３】図３はこれらの試料の比較結果を示す図で
あり、図３の横軸は、下層配線パターン３１の配線パタ
ーン間隔Ｗであり、縦軸は段差δを表わしている。な
お、図３では、下層配線パターン３１上にＳＯＧを形成
した段階（図２（ｃ）までの段階）での段差の比較結
果，並びに、下層配線パターン３１上に層間絶縁膜を完
成した段階（図２（ｅ）までの段階）での段差の比較結
果が示されている。ここで、段差δは、これが小さい
程、平坦性が良いことを示している。図３からわかるよ
うに、１層だけのＳＯＧの場合には、配線パターン間隔
Ｗが１．０μｍ以下のところでは、段差δが小さく平坦
性が良いが、配線パターン間隔Ｗが２．０μｍ程度のと
ころでは、段差δが非常に大きく平坦性が悪い。これに
対し、２層のＳＯＧ４３，４３´の場合には、配線パタ
ーン間隔Ｗ全てにわたって段差δが非常に小さく、平坦
性が良くなっている。また、層間絶縁膜を完成した段階
での段差は、ＳＯＧを形成した段階での段差とほぼ対応
していることもわかる。
あり、図３の横軸は、下層配線パターン３１の配線パタ
ーン間隔Ｗであり、縦軸は段差δを表わしている。な
お、図３では、下層配線パターン３１上にＳＯＧを形成
した段階（図２（ｃ）までの段階）での段差の比較結
果，並びに、下層配線パターン３１上に層間絶縁膜を完
成した段階（図２（ｅ）までの段階）での段差の比較結
果が示されている。ここで、段差δは、これが小さい
程、平坦性が良いことを示している。図３からわかるよ
うに、１層だけのＳＯＧの場合には、配線パターン間隔
Ｗが１．０μｍ以下のところでは、段差δが小さく平坦
性が良いが、配線パターン間隔Ｗが２．０μｍ程度のと
ころでは、段差δが非常に大きく平坦性が悪い。これに
対し、２層のＳＯＧ４３，４３´の場合には、配線パタ
ーン間隔Ｗ全てにわたって段差δが非常に小さく、平坦
性が良くなっている。また、層間絶縁膜を完成した段階
での段差は、ＳＯＧを形成した段階での段差とほぼ対応
していることもわかる。
【００２４】このように、ＳＯＧを同じ膜厚で形成する
場合にも、ＳＯＧを多層化することによって段差δを小
さくすることができ、これにより、層間絶縁膜の平坦性
を大幅に改善できることが明らかとなった。
場合にも、ＳＯＧを多層化することによって段差δを小
さくすることができ、これにより、層間絶縁膜の平坦性
を大幅に改善できることが明らかとなった。
【００２５】実施例２ 実施例２では、実施例１と同様の工程を用いて、次表に
示す２種類の試料Ａ，Ｂを作製した。
示す２種類の試料Ａ，Ｂを作製した。
【００２６】
【表１】
【００２７】すなわち、両方の試料Ａ，Ｂ共に、２層の
ＳＯＧ４３，４３´を有する層間絶縁膜を形成したもの
であるが、試料Ａでは、第１層目のＳＯＧ４３と第２層
目のＳＯＧ４３´の粘度（３．６ＣＰ）よりも低い粘度
（３．４ＣＰ）の材料で形成し、これらを合計６０００
Åの膜厚に形成したのに対し、試料Ｂでは、これらを互
いに同じ粘度（３．６ＣＰ）の材料で合計８０００Åの
膜厚に形成した。
ＳＯＧ４３，４３´を有する層間絶縁膜を形成したもの
であるが、試料Ａでは、第１層目のＳＯＧ４３と第２層
目のＳＯＧ４３´の粘度（３．６ＣＰ）よりも低い粘度
（３．４ＣＰ）の材料で形成し、これらを合計６０００
Åの膜厚に形成したのに対し、試料Ｂでは、これらを互
いに同じ粘度（３．６ＣＰ）の材料で合計８０００Åの
膜厚に形成した。
【００２８】図４は２層のＳＯＧ４３，４３´を形成し
た段階における試料Ａ，Ｂの比較結果を示す図であり、
実施例１の図３に対応したものとなっている。図４から
わかるように、試料Ａは、試料Ｂよりも２層のＳＯＧの
合計膜厚が薄いにもかかわらず、試料Ｂとほぼ同様に、
従来に比べ段差δが小さく、平坦性が良好なものとなっ
ている。
た段階における試料Ａ，Ｂの比較結果を示す図であり、
実施例１の図３に対応したものとなっている。図４から
わかるように、試料Ａは、試料Ｂよりも２層のＳＯＧの
合計膜厚が薄いにもかかわらず、試料Ｂとほぼ同様に、
従来に比べ段差δが小さく、平坦性が良好なものとなっ
ている。
【００２９】この結果から、多層ＳＯＧを形成するに当
り、第１層目のＳＯＧ塗布液の粘度を第２層目以後のＳ
ＯＧ塗布液の粘度よりも低くすることによって、より薄
い膜厚で平坦性の良好な層間絶縁膜を得ることができる
ことがわかる。
り、第１層目のＳＯＧ塗布液の粘度を第２層目以後のＳ
ＯＧ塗布液の粘度よりも低くすることによって、より薄
い膜厚で平坦性の良好な層間絶縁膜を得ることができる
ことがわかる。
【００３０】実施例３ 実施例３では、実施例１，２と同様の工程を用いて、次
表に示す２種類の試料Ｃ，Ｄを作製した。
表に示す２種類の試料Ｃ，Ｄを作製した。
【００３１】
【表２】
【００３２】すなわち、両方の試料Ｃ，Ｄ共に、同じ合
計膜厚６０００Åからなる２層のＳＯＧ４３，４３´を
有する層間絶縁膜を形成したものであるが、試料Ｃで
は、第１層目のＳＯＧ４３の膜厚が２０００Åであり、
第２層目のＳＯＧ４３´の膜厚４０００Åに比べて薄く
形成されているのに対し、試料Ｄでは、第１層目のＳＯ
Ｇ４３の膜厚が４０００Åであり、第２層目のＳＯＧ４
３´の膜厚２０００Åに比べて厚く形成されている。
計膜厚６０００Åからなる２層のＳＯＧ４３，４３´を
有する層間絶縁膜を形成したものであるが、試料Ｃで
は、第１層目のＳＯＧ４３の膜厚が２０００Åであり、
第２層目のＳＯＧ４３´の膜厚４０００Åに比べて薄く
形成されているのに対し、試料Ｄでは、第１層目のＳＯ
Ｇ４３の膜厚が４０００Åであり、第２層目のＳＯＧ４
３´の膜厚２０００Åに比べて厚く形成されている。
【００３３】図５は２層のＳＯＧ４３，４３´を形成し
た段階における試料Ｃ，Ｄの比較結果を示す図であり、
実施例１，２の図３，図４に対応したものとなってい
る。図５からわかるように、試料Ｃ，ＤのＳＯＧ合計膜
厚は共に６０００Åと同じであるにもかかわらず、試料
Ｃの方が全体的に段差δが小さく、平坦性が良好なもの
となっている。
た段階における試料Ｃ，Ｄの比較結果を示す図であり、
実施例１，２の図３，図４に対応したものとなってい
る。図５からわかるように、試料Ｃ，ＤのＳＯＧ合計膜
厚は共に６０００Åと同じであるにもかかわらず、試料
Ｃの方が全体的に段差δが小さく、平坦性が良好なもの
となっている。
【００３４】この結果から、同じＳＯＧ塗布液を用いて
多層ＳＯＧを形成するに当り、多層ＳＯＧの合計膜厚が
同じであれば、第１層目のＳＯＧの膜厚を第２層目以後
のＳＯＧの膜厚よりも薄くすることによって、層間絶縁
膜の平坦性がさらに改善されることがわかる。
多層ＳＯＧを形成するに当り、多層ＳＯＧの合計膜厚が
同じであれば、第１層目のＳＯＧの膜厚を第２層目以後
のＳＯＧの膜厚よりも薄くすることによって、層間絶縁
膜の平坦性がさらに改善されることがわかる。
【００３５】
【発明の効果】以上に説明したように本発明は、ＳＯＧ
膜を形成し、しかる後にエッチバックを施す工程を用い
る層間絶縁膜の形成方法において、ＳＯＧ膜を多層のも
のとして形成するようになっているので、下層配線パタ
ーンの種類や寸法範囲が拡大する場合にも、これに対し
て平坦性の良好な層間絶縁膜を形成することができ、信
頼性の高い多層配線を得ることができる。
膜を形成し、しかる後にエッチバックを施す工程を用い
る層間絶縁膜の形成方法において、ＳＯＧ膜を多層のも
のとして形成するようになっているので、下層配線パタ
ーンの種類や寸法範囲が拡大する場合にも、これに対し
て平坦性の良好な層間絶縁膜を形成することができ、信
頼性の高い多層配線を得ることができる。
【００３６】さらに、多層のＳＯＧ膜を形成する際、下
層のＳＯＧ塗布液の粘度を上層のＳＯＧ塗布液の粘度よ
りも小さくすることにより、より薄い膜厚で平坦性の良
好な層間絶縁膜を形成することができる。
層のＳＯＧ塗布液の粘度を上層のＳＯＧ塗布液の粘度よ
りも小さくすることにより、より薄い膜厚で平坦性の良
好な層間絶縁膜を形成することができる。
【００３７】さらに、多層のＳＯＧ膜を形成する際、多
層で同じＳＯＧ塗布液を用いる場合にも、下層の膜厚を
上層の膜厚よりも薄くすることにより、層間絶縁膜の平
坦性をより一層改善することができる。
層で同じＳＯＧ塗布液を用いる場合にも、下層の膜厚を
上層の膜厚よりも薄くすることにより、層間絶縁膜の平
坦性をより一層改善することができる。
【００３８】また、多層配線の層間絶縁膜に多層のＳＯ
Ｇ膜が用いられ、多層のＳＯＧ膜に対しエッチバックを
施すことによって層間絶縁膜が平坦化されて形成された
多層配線デバイスでは、多層化，微細化において従来よ
りも大幅に平坦性を改善することができるので、デバイ
スが高集積化される場合でも、その信頼性を向上させる
ことができる。
Ｇ膜が用いられ、多層のＳＯＧ膜に対しエッチバックを
施すことによって層間絶縁膜が平坦化されて形成された
多層配線デバイスでは、多層化，微細化において従来よ
りも大幅に平坦性を改善することができるので、デバイ
スが高集積化される場合でも、その信頼性を向上させる
ことができる。
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明による層間絶縁膜の形
成方法の一例を説明するための図である。
成方法の一例を説明するための図である。
【図２】（ａ）乃至（ｅ）は２層のＳＯＧを有する層間
絶縁膜の試料の形成工程を示す図である。
絶縁膜の試料の形成工程を示す図である。
【図３】２層のＳＯＧを有する層間絶縁膜の試料と１層
のＳＯＧを有する層間絶縁膜の試料との平坦性の比較結
果を示す図である。
のＳＯＧを有する層間絶縁膜の試料との平坦性の比較結
果を示す図である。
【図４】２層のＳＯＧの各層を異なる材料で形成した試
料と２層のＳＯＧの各層を同じ材料で形成した試料との
平坦性の比較結果を示す図である。
料と２層のＳＯＧの各層を同じ材料で形成した試料との
平坦性の比較結果を示す図である。
【図５】２層のＳＯＧの各層の膜厚を相違させて形成し
た試料と２層のＳＯＧの各層の膜厚を同じに形成した試
料との平坦性の比較結果を示す図である。
た試料と２層のＳＯＧの各層の膜厚を同じに形成した試
料との平坦性の比較結果を示す図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は従来の層間絶縁膜の形成方法
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は従来の層間絶縁膜の形成方法
を説明するための図である。
を説明するための図である。
３０，４０ 下地 ３１，４１ 配線パターン ３２ ＣＶＤ膜 ３３，３４，３５ ＳＯＧ ４２ ＴＥＯＳ酸化膜 ４３，４３´ ＳＯＧ ４６ ＴＥＯＳ酸化膜
Claims (4)
- 【請求項１】 ＳＯＧ膜を形成し、しかる後にエッチバ
ックを施す工程を用いる層間絶縁膜の形成方法におい
て、前記ＳＯＧ膜を多層のものとして形成するようにな
っていることを特徴とする層間絶縁膜の形成方法。 - 【請求項２】 前記ＳＯＧ膜は、これを多層のものとし
て形成する際、多層構造の下層のＳＯＧ塗布液の粘度
は、上層のＳＯＧ塗布液の粘度よりも小さいことを特徴
とする請求項１記載の層間絶縁膜の形成方法。 - 【請求項３】 前記ＳＯＧ膜は、これを多層のものとし
て形成する際、各層で同じＳＯＧ塗布液を用いる場合に
は、下層の膜厚が上層の膜厚よりも薄く形成されること
を特徴とする請求項１記載の層間絶縁膜の形成方法。 - 【請求項４】 多層配線を有する多層配線デバイスにお
いて、多層配線の層間絶縁膜には、多層のＳＯＧ膜が用
いられ、多層のＳＯＧ膜に対しエッチバックを施すこと
によって層間絶縁膜が平坦化されて形成されていること
を特徴とする多層配線デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24437691A JPH0555391A (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 層間絶縁膜の形成方法および多層配線デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24437691A JPH0555391A (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 層間絶縁膜の形成方法および多層配線デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0555391A true JPH0555391A (ja) | 1993-03-05 |
Family
ID=17117766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24437691A Pending JPH0555391A (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 層間絶縁膜の形成方法および多層配線デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0555391A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6211570B1 (en) * | 1998-12-02 | 2001-04-03 | Fujitsu Limited | Semiconductor device having a multilayer interconnection structure |
| US6281112B1 (en) | 1996-04-19 | 2001-08-28 | Nec Corporation | Structure of interlayer insulator film and method for planarization of interlayer insulator film |
| JP2007134434A (ja) * | 2005-11-09 | 2007-05-31 | Tokyo Electron Ltd | 塗布膜の成膜方法及びその装置 |
| WO2008120348A1 (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Fujitsu Microelectronics Limited | 半導体装置の製造方法 |
-
1991
- 1991-08-29 JP JP24437691A patent/JPH0555391A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6281112B1 (en) | 1996-04-19 | 2001-08-28 | Nec Corporation | Structure of interlayer insulator film and method for planarization of interlayer insulator film |
| US6211570B1 (en) * | 1998-12-02 | 2001-04-03 | Fujitsu Limited | Semiconductor device having a multilayer interconnection structure |
| US6455444B2 (en) | 1998-12-02 | 2002-09-24 | Fujitsu Limited | Semiconductor device having a multilayer interconnection structure |
| JP2007134434A (ja) * | 2005-11-09 | 2007-05-31 | Tokyo Electron Ltd | 塗布膜の成膜方法及びその装置 |
| JP4587481B2 (ja) * | 2005-11-09 | 2010-11-24 | 東京エレクトロン株式会社 | 塗布膜の成膜方法及びその装置 |
| WO2008120348A1 (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Fujitsu Microelectronics Limited | 半導体装置の製造方法 |
| US20100009544A1 (en) * | 2007-03-29 | 2010-01-14 | Fujitsu Microelectronics Limited | Manufacturing method of semiconductor device |
| JP5375601B2 (ja) * | 2007-03-29 | 2013-12-25 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US8629055B2 (en) | 2007-03-29 | 2014-01-14 | Fujitsu Semiconductor Limited | Manufacturing method of semiconductor device |
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