JPH0621244A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0621244A
JPH0621244A JP17289092A JP17289092A JPH0621244A JP H0621244 A JPH0621244 A JP H0621244A JP 17289092 A JP17289092 A JP 17289092A JP 17289092 A JP17289092 A JP 17289092A JP H0621244 A JPH0621244 A JP H0621244A
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JP
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film
wiring layer
psg
flattened
psg film
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JP17289092A
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English (en)
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Satoru Tani
了 谷
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、多層配線構造を有する半導体装置の
製造方法に係り、特に層間絶縁膜の平坦化を図った半導
体装置の製造方法に関し、下地パターンである下層配線
層に影響されず、完全に平坦化された層間絶縁膜を形成
できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。 【構成】半導体基板2上に形成された下層配線層の配線
6〜9の段差部を埋め込むように、下層配線層より厚さ
が厚いPSG膜12を形成し、PSG膜12上に上面を
平坦化させたレジスト層20を形成し、ほぼ同一のエッ
チングレートでレジスト層20及びPSG膜12をエッ
チバックしてPSG膜12上部をほぼ平坦化し、PSG
膜12上に形成された微小凹部26、28を埋め込むよ
うにSOG膜30を形成し、SOG膜30をエッチバッ
クして、PSG膜12の微小凹部26、28がSOG膜
30で埋め込まれて平坦化された平坦化層を形成するよ
うに構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多層配線構造を有する
半導体装置の製造方法に係り、特に層間絶縁膜の平坦化
を図った半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体装置の素子の微細化が強く
要求され、多層配線構造の採用と共に基板面に水平方向
の素子の縮小化、微細化が急速に進んでいる。この基板
面に水平方向の素子の微細化を進めると、素子に形成さ
れる配線の配線間隔を狭めることになり相対的に配線間
で大きな段差を生じた配線層が形成されてしまうことに
なる。従って、このような大きな段差を有する配線層が
下層配線層として形成されるような場合には、良好な上
層配線層を形成した多層配線構造を有する半導体素子を
実現するために、層間絶縁膜の平坦化が特に必要であ
る。
【0003】従来から行われている層間絶縁膜を平坦化
させるための半導体装置の製造方法を図4を用いて説明
する。半導体基板2上部にフィールド酸化膜4が形成さ
れ、フィールド酸化膜4上に下層配線層を構成するAl
配線6、8が形成されている。このAl配線6、8上及
びフィールド酸化膜4上に厚さ100〜200nmのシ
リコン窒化膜10を形成する。次に、シリコン窒化膜1
0上に厚さ1〜2μmのシリコン酸化膜12を形成す
る。次に、シリコン酸化膜12上にSOG(Spin
On Glass)膜14を形成して上部を平坦化させ
る(図4(a))。
【0004】次に、SOG膜14とシリコン酸化膜12
をそのエッチングレートがほぼ同じになるような条件で
エッチバックを行い平坦化する。このとき、シリコン窒
化膜10はエッチングストッパとして機能する(図4
(b))。こうすることにより、Al配線6、8等で構
成される下層配線層上部を平坦化することができ、その
上に形成する層間絶縁膜を平坦化することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法を用いて層間絶縁膜の平坦化を行ったのでは、
近年の半導体素子の微細化に伴う配線層内の配線間隔が
狭くなってきたことから図5に示すような問題を生じ
る。すなわち、図5(a)に示すような例えば下層配線
層のAl配線6とAl配線8との配線間隔が狭くなる
と、下層配線層上に堆積させたシリコン酸化膜12がA
l配線6とAl配線8との間で十分埋込まれず、鬆16
が形成されてしまう。
【0006】この状態で、SOG膜14とシリコン酸化
膜12を所定のエッチング条件でエッチバックを行い、
Al配線6、8上部のシリコン窒化膜10上部をエッチ
ングストッパとしてシリコン酸化膜12を平坦化させよ
うとしても、Al配線6とAl配線8との間に形成され
ていた鬆16により、Al配線6とAl配線8との間の
シリコン酸化膜12上に凹部18が形成されてしまい、
良好な平坦化を実現できないという問題を生じる(図5
(b))。従って、素子の配線層内の配線間隔が短い場
合には、層間絶縁膜を平坦化することが困難であるとい
う問題があった。
【0007】また、配線層内の配線間隔が短い場合の層
間絶縁膜の平坦化の方法として図6に示すような方法も
用いられたが十分な平坦化を行うことはできない。これ
は、半導体基板2上部にフィールド酸化膜4が形成さ
れ、フィールド酸化膜4上に下層配線層のAl配線6、
8が図5の場合と同様な狭い間隔で形成されている。こ
のAl配線6、8上及びフィールド酸化膜4上に比較的
薄い厚さのシリコン酸化膜12を形成する。こうするこ
とにより鬆16の発生を防止することができる。次に、
シリコン酸化膜12上にSOG膜14を形成して上部を
平坦化させる(図6(a))。
【0008】次に、SOG膜14とシリコン酸化膜12
をそのエッチングレートがほぼ同じになるような条件で
エッチバックを行い平坦化する(図6(b))。こうす
ることにより、凹部18を発生させない平坦化されたA
l配線6、8等の下層配線層上部を形成することができ
るように考えられるが、この方法ではSOG自体の塗布
特性の問題によりSOG膜が下地パターンの影響を受け
易く、均一な膜厚を得ることは困難であるという問題が
ある。従って、この方法によっても層間絶縁膜を平坦化
することが困難であるという問題が生じる。
【0009】このように従来の技術による層間絶縁膜を
平坦化する方法では、素子の微細化による段差の問題、
或いはSOG膜が下地配線パターンに影響されてしまう
というSOGの塗布特性の問題により層間絶縁膜の膜厚
が基板面上で変動していしまい、層間絶縁膜の十分な平
坦化が実現できなかった。十分な平坦化がされていない
層間絶縁膜上に良好な上層配線層を形成することは困難
であり、またそのような層間絶縁膜に良好なコンタクト
ホールを形成することは困難である。
【0010】本発明の目的は、下地パターンである下層
配線層に影響されず、完全に平坦化された層間絶縁膜を
形成できる半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的は、半導体基板
上に形成された下層配線層の段差部を埋め込むように、
前記下層配線層より厚さが厚いPSG膜を形成し、前記
PSG膜上に上面を平坦化させたレジスト層を形成し、
ほぼ同一のエッチングレートで前記レジスト層及び前記
PSG膜をエッチバックして前記PSG膜上部をほぼ平
坦化し、ほぼ平坦化された前記PSG膜上に形成された
微小凹部を埋め込むようにSOG膜を形成し、前記SO
G膜をエッチバックして、前記PSG膜の前記微小凹部
が前記SOG膜で埋め込まれて平坦化された平坦化層を
形成することを特徴とする半導体装置の製造方法によっ
て達成される。
【0012】
【作用】本発明によれば、エッチバックを2度行って下
層配線層の段差部をPSG膜で埋め込み、さらにPSG
膜に形成された微小凹部にSOG膜を埋め込むことによ
り、下地パターンである下層配線層に影響されず、完全
に平坦化された層間絶縁膜を形成することができる。
【0013】
【実施例】本発明の一実施例による半導体装置の製造方
法を図1乃至図3を用いて説明する。半導体基板2上部
にフィールド酸化膜4が形成され、フィールド酸化膜4
上に例えば厚さ900nm程度の下層配線層を構成する
Al配線6〜9が形成されている。Al配線6〜9の配
線間隔は、例えば図1(a)に示すように、Al配線
6、7間は比較的間隔が広く、Al配線7、8間及びA
l配線8、9間の間隔は、約2μmと狭く形成されてい
るものとする。このAl配線6〜9上及びフィールド酸
化膜4上に例えば厚さ1.5μm程度のPSG膜(シリ
コン酸化膜)12を形成する。図1(a)に示すように
Al配線7、8間及びAl配線8、9間の間隔が狭いた
めに、Al配線7、8間及びAl配線8、9間には堆積
したPSG膜12が十分埋込まれずに生じた鬆22、2
4が形成されている。
【0014】この状態の下で、次にPSG膜12上にレ
ジスト層20を形成して上部を平坦化させる(図1
(a))。次に、エッチングレートがほぼ同じになるよ
うな条件の下で、レジスト層20とPSG膜12をドラ
イエッチングによりエッチバックする。このエッチング
においては、下層配線層であるAl配線6〜9が露出し
ないような厚さ、例えばPSG膜12の層厚がフィール
ド酸化膜4から1μm程度になるところまでエッチング
を行うようにエッチング深さをコントロールする。
【0015】このエッチングによりAl配線6、7間は
その間隔が比較的広いため十分平坦化されるが、Al配
線7、8間、Al配線8、9間には、形成されていた鬆
22、24により凹部26、28が形成され、平坦化さ
れていない状態である(図1(b))。凹部26、28
共にその深さは約0.5μm、幅も約0.5μm程度で
ある。
【0016】次に、全面に厚さ500nm程度のSOG
膜30を塗布する。SOG膜30はPSG膜12上部の
凹部26、28を埋め込んで全面に塗布される(図2
(a))。次に、SOG膜30を所定のエッチングレー
トでエッチバックし、PSG膜12上部の凹部にSOG
膜30が埋め込まれた状態でエッチングを停止させる
(図2(b))。こうすることにより、微小な凹部まで
も埋め込んで完全な平坦性を有し、下層配線層上部全面
を平坦化させた平坦化層としてのPSG膜12が形成さ
れる。
【0017】次に、この完全な平坦性を有するPSG膜
12上に例えば500nm程度の厚さの層間絶縁膜32
を形成すると(図3)、この層間絶縁膜32の上部をほ
ぼ完全に平坦化することができる。このように本実施例
の半導体装置の製造方法によれば、素子の微細化による
段差を問題とする必要がなく、またSOG膜が下地配線
パターンに影響されてしまうというSOGの塗布特性の
問題も除去されるので、層間絶縁膜の十分な平坦化を実
現することができる。従って、層間絶縁膜上に良好な上
層配線層を形成することができ、また層間絶縁膜に良好
なコンタクトホールを形成することができる。このよう
に、本実施例によれば、層間絶縁膜を形成する際に2度
のエッチバックを行うことにより、下層配線層の配線間
隔に影響されずにほぼ完全な平坦性を有する層間絶縁膜
を形成することができるので、基板面に水平方向の素子
の微細化の要求を満足させつつ、多層配線構造に適した
層間絶縁膜を形成することができるようになる。
【0018】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、エッチバ
ックを2度行って下層配線層の段差部をPSG膜で埋め
込み、さらにPSG膜に形成された微小凹部にOSG膜
を埋め込むことにより、下地パターンである下層配線層
に影響されず、完全に平坦化された層間絶縁膜を形成す
ることができ、半導体装置の高集積化、高信頼性の向上
に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
を示す図(その1)である。
【図2】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
を示す図(その2)である。
【図3】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
を示す図(その3)である。
【図4】従来の半導体装置の製造方法を示す図である。
【図5】従来の半導体装置の製造方法を示す図である。
【図6】従来の半導体装置の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
2…半導体基板 4…フィールド酸化膜 6〜9…Al配線 10…シリコン窒化膜 12…PSG膜 14…SOG膜 16…鬆 18…凹部 20…レジスト層 22、24…鬆 26、28…凹部 30…SOG膜 32…層間絶縁膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に形成された下層配線層の
    段差部を埋め込むように、前記下層配線層より厚さが厚
    いPSG膜を形成し、 前記PSG膜上に上面を平坦化させたレジスト層を形成
    し、 ほぼ同一のエッチングレートで前記レジスト層及び前記
    PSG膜をエッチバックして前記PSG膜上部をほぼ平
    坦化し、 ほぼ平坦化された前記PSG膜上に形成された微小凹部
    を埋め込むようにSOG膜を形成し、 前記SOG膜をエッチバックして、前記PSG膜の前記
    微小凹部が前記SOG膜で埋め込まれて平坦化された平
    坦化層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
JP17289092A 1992-06-30 1992-06-30 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH0621244A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5840619A (en) * 1994-02-23 1998-11-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of making a semiconductor device having a planarized surface

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5840619A (en) * 1994-02-23 1998-11-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of making a semiconductor device having a planarized surface

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Effective date: 19990831