JPH06310478A - 表面平坦化法 - Google Patents

表面平坦化法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＣＭＰ（化学機械研磨）処理を用いる表面平
坦化法において、平坦性の下地パターン依存性を低減す
る。 【構成】 半導体基板１０の表面を覆うフィールド絶縁
膜１２の上に配線層１４ａ〜１４ｃを介して層間絶縁膜
１６を形成した後、基板上面に回転塗布法によりＳＯＧ
（スピン・オン・ガラス）等の塗布膜１８を平坦状に形
成する。絶縁膜１６と塗布膜１８とがほぼ等しい研磨速
度になるようにして塗布膜１８がなくなるまでＣＭＰ処
理を行なうことにより絶縁膜１６を平坦状に残存させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、化学機械研磨（Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉ
ｎｇ：以下、ＣＭＰと略記する）処理を用いる表面平坦
化法に関し、特に層間絶縁膜の上に塗布膜を平坦状に形
成した後ＣＭＰ処理を行なうことにより平坦性の下地パ
ターン依存性を低減したものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、層間絶縁膜の表面を平坦化する方
法としては、ＳＯＧ（スピン・オン・ガラス）を塗布す
る方法が広く用いられている。しかし、配線が３層化又
は４層化されるようになると、ＳＯＧによる平坦化では
平坦度が十分でなく、３層目又は４層目の配線パターニ
ングが困難で、微細化の妨げになる。
【０００３】そこで、最近、ＣＭＰ処理による平坦化が
提案され、３層以上の配線を有するＬＳＩ（大規模集積
回路）基板等の表面平坦化に使われ始めている。
【０００４】図４は、ＬＳＩ基板等のウエハをＣＭＰ処
理する装置の一例を示すものである。研磨定盤１は、上
面にパッド２を有するもので、処理中に矢印Ａ方向に回
転駆動される。真空チャック３は、被処理ウエハ４を保
持した状態で矢印Ｂ方向に定盤面に対して押下されるも
ので、処理中に矢印Ｃ方向に回転駆動される。処理中
は、パッド２とウエハ４との間にアルカリ性の高純度コ
ロイダルシリカスラリを供給しながら研磨が行なわれ
る。
【０００５】図５は、ＣＭＰ処理した一従来例を示すも
のである。半導体基板１０の表面には、フィールド絶縁
膜１２が形成され、絶縁膜１２の上には、配線層１４
ａ，１４ｂを介して層間絶縁膜１６が形成されている。
絶縁膜１６の上に微細な配線を形成するためには、絶縁
膜１６の上面が平坦であるのが望ましい。そこで、絶縁
膜１６は、ＣＶＤ（ケミカル・ベーパー・デポジショ
ン）法等により破線で示すように形成された後、図４の
装置でＣＭＰ処理を受けることにより平坦状に加工され
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術によ
ると、図５に示すように配線パターンが疎な領域では、
絶縁膜１６が配線層１４ａ及び１４ｂの間の部分でＣＭ
Ｐ処理によりくぼむため、配線パターンが密な領域（配
線層間の間隔が狭い領域）に比べて平坦性が劣る。
【０００７】このような問題に対処するため、配線層１
４ａ，１４ｂの間のくぼみやすい部分にのみ予めＳｉ3
Ｎ4 等の加工速度の遅い物質を被着することが提案され
ている（例えば、月刊Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗ
ｏｒｌｄ １９９２年１０月号第４３〜４４頁参照）。
しかし、この方法によると、Ｓｉ3 Ｎ4 等の膜を被着し
た後、不要部を選択的にエッチ除去する必要があり、工
程の複雑化を免れない。
【０００８】この発明の目的は、簡単な工程によりＣＭ
Ｐ処理の際の平坦化の下地パターン依存性を低減するこ
とができる新規な表面平坦化法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明に係る表面平坦
化法は、基板上面に段差を覆って絶縁膜を形成する工程
と、前記絶縁膜を覆って平坦状に塗布膜を形成する工程
と、前記絶縁膜と前記塗布膜とがほぼ等しい研磨速度に
なるようにして前記塗布膜がなくなるまで化学機械研磨
処理を行なうことにより前記絶縁膜を平坦状に残存させ
る工程とを含むものである。
【００１０】
【作用】この発明の方法によれば、絶縁膜を覆ってＳＯ
Ｇ等の塗布膜を平坦状に形成した後絶縁膜と塗布膜とで
研磨速度がほぼ等しくなるようにＣＭＰ処理を行なうの
で、下地パターンが疎な領域では一様に研磨が進行し、
くぼみの発生を防止することができる。また、下地パタ
ーンが密な領域でも、疎な領域と等しい速度で研磨が進
行するので、密な領域と疎な領域とで研磨量が不均一に
なることがない。
【００１１】その上、塗布膜がなくなるまでＣＭＰ処理
を行なうので、塗布膜の残存による信頼性低下のおそれ
がなく、塗布膜としても絶縁性のものに限らず、導電性
のもの等を用いることも可能である。
【００１２】
【実施例】図１〜３は、この発明の一実施例に係る表面
平坦化法を示すもので、各々の図に対応する工程（１）
〜（３）を順次に説明する。
【００１３】（１）シリコン等の半導体基板１０の表面
を覆うシリコンオキサイド等のフィールド絶縁膜１２の
上にＡｌ合金等の配線材層を被着した後、この配線材層
を所望の配線パターンに従ってパターニングすることに
より配線層１４ａ、１４ｂ、１４ｃを形成する。そし
て、基板上面にＣＶＤ法等によりシリコンオキサイドか
らなる層間絶縁膜１６を形成する。絶縁膜１６は、配線
層１４ａ及び１４ｃの間の配線間隔が小さい部分では平
坦状に形成されるが、配線層１４ｂ及び１４ｃの間の配
線間隔の大きい部分では凹状に形成される。絶縁膜１６
の厚さは、１４ａ等の配線層の厚さより大とする。
【００１４】（２）次に、公知の回転塗布法により絶縁
膜１６を覆ってＳＯＧ等の塗布膜１８を平坦状に形成す
る。
【００１５】（３）次に、絶縁膜１６と塗布膜１８とが
ほぼ等しい研磨速度になるようにして塗布膜１８がなく
なるまでＣＭＰ処理を行ない、絶縁膜１６を平坦状に残
存させる。絶縁膜１６の平坦性は、配線間隔の大小にか
かわらず良好である。
【００１６】絶縁膜１６に所望の接続孔を設けた後、絶
縁膜１６の上には、接続孔を介して１４ａ等の配線層に
つながる上層配線を形成することができる。この場合、
絶縁膜１６の平坦性が極めて良好であるので、上層配線
を微細なパターンで形成するのが容易となる。
【００１７】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、塗布
膜形成工程を追加するだけで簡単にＣＭＰ処理による層
間絶縁膜の平坦性を向上させるようにしたので、層間絶
縁膜上には高信頼な微細配線を歩留りよく形成可能とな
る効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施例に係る表面平坦化法にお
ける層間絶縁膜形成工程を示す基板断面図である。
【図２】 図１の工程に続く塗布膜形成工程を示す基板
断面図である。
【図３】 図２の工程に続くＣＭＰ工程を示す基板断面
図である。
【図４】 ＣＭＰ装置の概略構成を示す側面図である。
【図５】 配線パターンが疎な領域にＣＭＰ処理を施し
た一従来例を示す基板断面図である。
【符号の説明】
１０：半導体基板、１２：フィールド絶縁膜、１４ａ〜
１４ｃ：配線層、１６：層間絶縁膜、１８：塗布膜。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板上面に段差を覆って絶縁膜を形成する
    工程と、 前記絶縁膜を覆って平坦状に塗布膜を形成する工程と、 前記絶縁膜と前記塗布膜とがほぼ等しい研磨速度になる
    ようにして前記塗布膜がなくなるまで化学機械研磨処理
    を行なうことにより前記絶縁膜を平坦状に残存させる工
    程とを含む表面平坦化法。
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