JPH0590263A - 半導体素子における多層配線の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、多層配線を有する半導体素子にお
ける、その配線の層間絶縁膜をより平坦化する方法を提
供するものである。 【構成】 前記目的のために本発明では、第１配線層
（２）の上に絶縁膜（３）を形成し、研磨を第１配線層
（２）の上部が一部除去されるまで行ない、その後その
上に再度絶縁膜（４）を形成してから、そこにスルーホ
ールを形成するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、多層配線を有する半
導体素子における、その多層配線の層間絶縁膜を平坦化
する形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２は、従来の半導体素子の製造方法に
おける研磨プロセスを用いた多層配線工程を示すもので
ある。以下図２を用いて説明する。

【０００３】半導体基板１１上に第１層目の金属配線回
路（厚さ５０００Å）１２まで製造したのが図２（ａ）
である。次にプラズマ化学気相成長法により、シリコン
酸化膜（Ｐ−ＳｉＯ）１３を１．０μｍ成長させると図
２（ｂ）のようになる。その後、図２（ｂ）の鎖線まで
機械的研磨によりＰ−ＳｉＯ１３を取り除き、平坦化を
行うと図２（ｃ）のようになる。続いて、層間の電気的
導通を得るための孔（スルーホール）を通常のホトリソ
グラフィ（以下ホトリソと略す）パターニング、エッチ
ング工程により得ると図２（ｄ）のようになる（後述の
問題点説明のため種々の形成状態を示す）。そして、第
２層目金属配線１４を形成し、図２（ｅ）に示す多層配
線構造を得る。

【０００４】ここで、層間絶縁膜Ｐ−ＳｉＯ１３につい
ては、第１層目の金属配線１２と第２層目の金属配線１
４を絶縁するという目的を満足するのであれば、その種
類および形成方法は問わない。また、図２（ｃ）に示す
絶縁膜１３の平坦化は、機械的研磨のほかに、段差被覆
性の良いＯ₃ とＴＥＯＳを用いた常圧化学気相成長法や
Ｂ（ボロン）、Ｐ（リン）を含んだＳｉＯ₂ 膜−ＢＰＳ
Ｇのリフロー現象を利用する方法などがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上述
べた従来技術においては、図２（ｃ）に示した第１層目
配線１２の上面とＰ−ＳｉＯ１３の上面との寸法Ｂの制
御が困難である。機械的研磨の実験をしたところ、６イ
ンチウェハのＰ−ＳｉＯ、９０００Å→３５００Åの研
磨では、膜厚の面内均一性が１δで８．４％程度であ
り、最大膜厚と最小膜厚で約１０００Åの差が生じると
いう結果であった。寸法Ｂにおいてもこの程度のばらつ
きが見込まれ、 スルーホールエッチングにおいて、図２（ｄ）のＣ
部、Ｄ部のように第１層金属配線１２とコンタクトがと
れなかったり、第１層金属配線１２がエッチングダメー
ジを受けたりする。

【０００６】 図２（ｅ）に示すように、絶縁膜１３
の厚く残ったところでは、第２層金属配線１４のステッ
プカバレージに影響を与えるなどで、導通不良による歩
留りの低下、また素子の信頼性の低下といった問題点が
ある。

【０００７】この発明は、以上述べた層間絶縁膜を平坦
化する場合、その膜厚制御が困難であるため、コンタク
トが得られなかったり、第１層金属配線がエッチングダ
メージを受けたり、また第２層金属配線の被覆性が悪い
などで素子の歩留りや信頼性が低下するという問題を除
去するために、第１層目の金属配線を設計寸法より厚く
形成し、層間絶縁膜を形成した後に、機械的研磨法によ
り層間絶縁膜および金属配線を目的寸法まで除去した後
で、再び絶縁膜を形成することによって、金属配線上の
絶縁膜の膜厚を正確に制御するとともに、完全な平坦化
を図り、スルーホールエッチングにおける歩留りの向
上、上層金属配線の信頼性向上を目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は前述の目的達
成のため、半導体素子の製造方法特に多層配線工程にお
いて、第１層金属配線を厚く形成し、層間絶縁膜を形成
した後に、機械的研磨法にて層間絶縁膜および金属配線
を目的寸法まで除去し、その後再び絶縁膜を形成し、通
常のホトリソパターニング、エッチング加工にてスルー
ホールを得るようにしたものである。

【０００９】

【作用】前述のように、この発明によれば、層間絶縁膜
および金属配線を機械的研磨により平坦化した後に、再
び絶縁膜を形成するので、金属配線上の絶縁膜が平坦か
つ正確な寸法制御ができる上、スルーホールエッチング
の工程が容易になる。

【００１０】

【実施例】図１は、この発明の実施例を示す図である。
以下この図を用いて説明する。

【００１１】従来同様通常の工程により、半導体基板１
上に第１層金属配線２まで形成すると、図１（ａ）のよ
うになる。この配線の厚さを従来より厚く８０００Åと
した。次にプラズマ化学気相成長法によりシリコン酸化
膜３を８０００Å成長させる。これを図１（ｂ）に示
す。続いて機械的研磨法にて図１（ｂ）の鎖線までつま
り第１層金属配線２の上部が一部研磨除去されるまで行
うと図１（ｃ）のようになる。このとき残ったシリコン
酸化膜３および金属配線２の厚さは５０００Åである。
その後再びシリコン酸化膜４を５０００Å成長させる。
これを図１（ｄ）に示す。続いて、従来技術と同様にス
ルーホールを形成すると図１（ｅ）のようになる。その
後は第２層金属配線を形成する。また３層以上の多層配
線であれば、前記（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ｅ）を繰
り返して行えばよい。配線終了後の工程は通常通りであ
る。

【００１２】ここで図１（ｅ）のＡ部（スルーホール底
部）の形状が従来技術と比較して改善されているのは、
第１層金属配線２上のシリコン酸化膜４の膜厚が研磨後
に再び形成されているため、従来技術に比べ寸法制御が
よく、スルーホールエッチング制御が容易となったため
である。

【００１３】なお、金属配線２は導電性物質であればそ
の材質は問わないことは言うまでもないし、またシリコ
ン酸化膜３および４は絶縁体であれば、その種類および
形成方法は問わない。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、層間絶縁膜および金属配線を機械的研磨により平坦
化した後に、再び絶縁膜を形成するので、以下のような
効果が期待できる。

【００１５】金属配線上の絶縁膜が平坦かつ正確な寸
法制御ができる。

【００１６】スルーホールエッチングの工程が容易に
なる。

【００１７】スルーホールにおいて、コンタクトがと
れないあるいはエッチングダメージによる歩留り低下を
抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例

【図２】従来例

【符号の説明】

１ 基板 ２ 第１層金属配線 ３、４ シリコン酸化膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）半導体基板上に、第１層の配線層
   を形成し、それを覆うように絶縁膜を堆積する工程、 （ｂ）前記絶縁膜および前記第１層の配線層を、その配
   線層の上部一部が除去されるまで研磨して、全体の上面
   を平坦化する工程、 （ｃ）前記平坦化した構造の上に再度絶縁膜を形成する
   工程、 （ｄ）前記再度の絶縁膜にスルーホールを形成した後、
   第２層の配線層を形成する工程、 以上の工程を含むことを特徴とする半導体素子における
   多層配線の形成方法。