JPH0684902A - 絶縁膜の平坦化方法 - Google Patents

絶縁膜の平坦化方法

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JPH0684902A
JPH0684902A JP23714092A JP23714092A JPH0684902A JP H0684902 A JPH0684902 A JP H0684902A JP 23714092 A JP23714092 A JP 23714092A JP 23714092 A JP23714092 A JP 23714092A JP H0684902 A JPH0684902 A JP H0684902A
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JP
Japan
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insulating film
insulation film
film
polishing
layer
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JP23714092A
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English (en)
Inventor
Takeshi Hashimoto
本 毅 橋
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】完全に平坦な表面を有する層間絶縁膜が得ら
れ、絶縁膜の表面の凹凸に起因する接続不良や配線の断
線、ショート等を防止することができ、歩留りの向上に
有効な絶縁膜の平坦化方法の提供。 【構成】半導体基板上に形成された層間絶縁膜にメカノ
ケミカルポリシングを施して、層間絶縁膜の表面を平坦
化する方法であって、第1の絶縁膜を形成し、さらに該
第1の絶縁膜の上に、第1の絶縁膜よりもポリシング速
度が遅い第2の絶縁膜を形成して、第1の絶縁膜と第2
の絶縁膜とからなる層間絶縁膜を構成した後、層間絶縁
膜の一部をメカノケミカルポリシングする工程を有する
絶縁膜の平坦化方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は絶縁膜の平坦化方法に関
し、特に、多層配線を有する半導体装置の製造における
絶縁膜の表面を平坦化することができる方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、LSI技術の急速な進展により、
集積回路の高密度化、微細化が行われており、それに伴
って半導体表面の凹凸が極めて大きくなり、接続不良や
配線の断線、ショートなどを引起して歩留りの低下をき
たす原因となっている。
【0003】そこで、半導体表面の凹凸を低減し、絶縁
膜表面の平坦化を実現する方法の1つとして、特開昭5
9−136934号公報等に記載されたメカノケミカル
ポリシング技術がある。
【0004】ここで、図2(a)〜(f)に示す集積回
路の製造工程を例にとり、このメカノケミカルポリシン
グ技術による絶縁膜の平坦化方法について説明すると、 (a)まず、半導体基板21に、選択酸化法により、フ
ィールド酸化膜22とチャネルストッパー領域23を形
成した後、ゲート酸化膜24を熱酸化法によって形成す
る。(図2(a)) (b)次に、ゲート電極および配線に用いられるリンを
ドープした多結晶シリコン層25をCVD法により形成
した後、フォトリソグラフィーにより微細パターンを形
成する。さらに、イオン注入により砒素等のn型不純物
を導入して、ソース、ドレイン領域26を形成する。
(図2(b)) (c)CVD法により、酸化膜を形成して第1層絶縁膜
27を設け、さらにフォトリソグラフィーによりコンタ
クトホール30を形成する。次に、スパッタにより0.
8μmの厚さのアルミニウム層を積層した後、フォトリ
ソグラフィーにより第1層アルミ配線層31を形成す
る。(図2(c)) (d)さらに、CVD法により、第1層アルミ配線層3
1の厚さの約2倍の1.5μm程度の厚さに酸化膜を積
層して第2層間絶縁膜32を形成する。(図2(d)) (e)次に、粒径100Å以下のシリカ微粉末を弱アル
カリ水溶液に懸濁してなる研磨液を用い、加工圧力11
0g/cm2 でメカノケミカルポリシングを行って、第
2層間絶縁膜32を0.5〜0.7μm研磨し、この第
2層間絶縁膜32の表面を平坦化する。(図2(e)) (f)第1層アルミ配線層31と接続するビア33を穿
設した後、アルミニウムを積層して第2層アルミ配線層
34を形成する。(図2(f)) 以上のように、(e)の工程において、メカノケミカル
ポリシングにより、第2層間絶縁膜を平坦化することに
より、次の工程(f)において、形成される第2層アル
ミ配線層を平坦にすることができ、半導体表面の凹凸の
増大に起因する接続不良や配線の断線、ショートなどの
防止に有効である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記絶縁膜3
2が常圧CVD法や塗布法によって形成される比較的柔
らかい膜であると、配線と配線の間の溝35等の凹部に
充填された絶縁膜の箇所で、絶縁膜の表面に凹部36が
残っていると、メカノケミカルポリシングによって研磨
されてしまうため、絶縁膜32の表層にも配線と配線の
間の溝35等の凹部に対応する窪み37が形成されてし
まい、完全に平坦な絶縁膜を得ることが困難となるとい
う問題があった。
【0006】そこで本発明の目的は、完全に平坦な表面
を有する層間絶縁膜が得られ、絶縁膜の表面の凹凸に起
因する接続不良や配線の断線、ショート等を防止するこ
とができ、歩留りの向上に有効な絶縁膜の平坦化方法を
提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するため、鋭意検討の結果、この絶縁膜が常圧C
VDや塗布によって形成された比較的脆弱で柔らかい膜
であると、上記のような研磨液の流動による凹部の形成
が顕著に現れることに着目した。そこで、第1の絶縁膜
上に、第1の絶縁膜よりも強くて硬い第2の絶縁膜を形
成して2層構造の絶縁膜を構成することにより、凹部上
の第1の絶縁膜を第2の絶縁膜により保護して、メカノ
ケミカルポリシング時に窪みに溜まった研磨液が流動し
て窪みの研磨が進行するのを防止して、得られる絶縁膜
の表面を平坦化することができることを見出し、本発明
に到達した。
【0008】すなわち、本発明は、半導体基板上に形成
された層間絶縁膜にメカノケミカルポリシングを施し
て、層間絶縁膜の表面を平坦化する方法であって、第1
の絶縁膜を形成し、さらに該第1の絶縁膜の上に、第1
の絶縁膜よりもポリシング速度が遅い第2の絶縁膜を形
成して、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜とからなる層間絶
縁膜を構成した後、層間絶縁膜の一部をメカノケミカル
ポリシングする工程を有する絶縁膜の平坦化方法を提供
するものである。
【0009】以下、図1(a)〜(f)に示す半導体装
置の製造工程を例に挙げ、これに基づいて本発明の絶縁
膜の平坦化方法(以下、「本発明の方法」という)につ
いて詳細に説明する。
【0010】まず、図1(a)に示すとおり、p型半導
体基板1に、選択酸化法により、フィールド酸化膜2と
チャネルストッパー領域3を形成した後、ゲート酸化膜
4を熱酸化法によって形成する。
【0011】次に、図1(b)に示すとおり、ゲート電
極および配線に用いられるリン等の不純物をドープした
多結晶シリコン層5をCVD法により形成した後、フォ
トリソグラフィーによりパターンを形成する。さらに、
イオン注入により砒素等のn型不純物を導入して、n型
トランジスタのソース、ドレイン領域6を形成する。
【0012】次いで、図1(c)に示すとおり、CVD
法により、厚さ0.1〜0.3μmの酸化膜7および厚
さ0.3〜1.5μmのBPSG膜8を形成し、リフロ
ー処理して第1層絶縁膜9を設け、さらにフォトリソグ
ラフィーによりコンタクトホール10を形成する。次
に、スパッタにより0.3〜0.6μmの厚さのアルミ
ニウム層を積層した後、フォトリソグラフィーにより第
1層アルミ配線11を形成する。
【0013】さらに、図1(d)に示すとおり、CVD
法により、第1層アルミ配線11の厚さの約2〜3倍の
0.6〜1.8μm程度の厚さに酸化膜を積層して第1
の絶縁膜12を形成し、第1層アルミ配線の間13、お
よび凹部14等を第1の絶縁膜12中に埋め込む。この
とき、第1の絶縁膜12としては、例えば、常圧におけ
るオゾンとTEOSの熱反応による酸化膜が好適であ
る。
【0014】さらにまた、CVD法により、第1の絶縁
膜12の上に1000Å以上、好ましくは2000〜5
000Åの厚さの第2の絶縁膜15を形成して、第1の
絶縁膜と第2の絶縁膜とからなる層間絶縁膜16を構成
する。このとき、第2の絶縁膜は、前記第1の絶縁膜よ
りも機械的強度が強く、硬い絶縁膜であり、例えば、プ
ラズマCVDによる酸化膜あるいは窒化膜等が挙げられ
る。また、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜のスクラッチ試
験による強度は、通常、0.8〜0.9gfと0.5g
f程度である。
【0015】さらに、本発明の方法において、第2の絶
縁膜の厚さは、通常、2000〜5000Å程度であ
り、好ましくは3000Å程度である。
【0016】また、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜の好ま
しい組合せは、O3 −TEOS SiO2 膜とプラズマ
SiO2 膜の組合せである。
【0017】次に、図1(e)に示すとおり、研磨液を
用いるメカノケミカルポリシングによって、層間絶縁膜
16を0.1〜0.8μmポリシングし、この層間絶縁
膜16の表面を平坦化する。このポリシングに際して、
第2の絶縁膜15の一部のみがポリシングされるととも
に、第1の絶縁膜12を全くポリシングしないか、ある
いは一部をポリシングするようにしてもよい。また、第
2の絶縁膜15の全てがポリシングされ、第1の絶縁膜
12の一部をポリシングするようにしてもよい。
【0018】本発明の方法において、メカノケミカルポ
リシングに用いられる研磨液は、弱アルカリ性溶液に研
磨剤を懸濁してなるものである。
【0019】この研磨液として用いられる弱アルカリ性
溶液は、KOHを、通常、0.1〜10重量%程度、水
に溶解してなるものである。
【0020】用いられる研磨剤としては、特に限定され
ず、例えば、シリカ、ダイヤモンド、SiC等が挙げら
れ、また、その粒径は10〜300Å程度、好ましくは
50〜150Å程度のものである。
【0021】また、研磨液中の研磨剤の懸濁量は、通
常、1〜10%程度である。
【0022】研磨液の温度は、通常、10〜60℃程
度、好ましくは18〜30℃程度に調整される。
【0023】メカノケミカルポリシングは、1〜10P
Si程度、好ましくは4〜7PSi程度の加工圧力で、
パッドの回転速度40rpm、定盤の回転速度10〜2
0rpm程度で、100〜2000Å/min程度の研
磨量をポリシングして行われる。また、用いられるポリ
シング装置は、常用の装置でよく、特に制限されない。
【0024】次に、図1(f)に示すとおり、第1層ア
ルミ配線11と接続するビア17を穿設した後、アルミ
ニウムを積層して第2層アルミ配線18を形成する。
(図1(f))
【0025】以上、2層配線の半導体装置の一連の製造
工程において、第2層間絶縁膜を平坦化する工程を例と
して挙げ、本発明の方法を説明したが、本発明の方法
は、上記例示の製造工程にのみに限定されず、第1層間
絶縁膜、あるいはその他、半導体装置の製造工程におい
て形成される各種の絶縁膜の平坦化に適用できることは
もちろんである。
【0026】
【発明の効果】本発明の方法によれば、第1の絶縁膜上
に、第1の絶縁膜よりも強くて硬い第2の絶縁膜を形成
して2層構造の絶縁膜を構成することにより、凹部上の
第1の絶縁膜を第2の絶縁膜により保護して、メカノケ
ミカルポリシング時に窪みに溜まった研磨液が流動して
窪みの研磨が進行するのを防止して、得られる絶縁膜の
表面を平坦化することができる。そのため、本発明の方
法によれば、完全に平坦な表面を有する層間絶縁膜が得
られ、絶縁膜の表面の凹凸に起因する接続不良や配線の
断線、ショート等を防止することができ、歩留りの向上
に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の方法の実施態様を説明する図。
【図2】 半導体装置の製造工程において従来のメカノ
ケミカルポリシング法による絶縁膜の平坦化を説明する
図。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 フィールド酸化膜 3 チャネルストッパー領域 4 ゲート酸化膜 5 多結晶シリコン層 6 ソース、ドレイン領域 7 酸化膜 8 BPSG膜 9 第1層絶縁膜 10 コンタクトホール 11 第1層アルミ配線 12 第1の絶縁膜 13 第1層アルミ配線の間 14 凹部 15 第2の絶縁膜 16 層間絶縁膜 17 ビア 18 第2層アルミ配線 21 半導体基板 22 フィールド酸化膜 23 チャネルストッパー領域 24 ゲート酸化膜 25 多結晶シリコン層 26 ソース、ドレイン領域 27 第1層絶縁膜 30 コンタクトホール 31 第1層アルミ配線層 32 第2層間絶縁膜 33 ビア 34 第2層アルミ配線層 35 接続孔 36 配線と配線の間の溝 37 窪み

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層間絶縁膜にメ
    カノケミカルポリシングを施して、層間絶縁膜の表面を
    平坦化する方法であって、第1の絶縁膜を形成し、さら
    に該第1の絶縁膜の上に、第1の絶縁膜よりもポリシン
    グ速度が遅い第2の絶縁膜を形成して、第1の絶縁膜と
    第2の絶縁膜とからなる層間絶縁膜を構成した後、層間
    絶縁膜の一部をメカノケミカルポリシングする工程を有
    する絶縁膜の平坦化方法。
JP23714092A 1992-09-04 1992-09-04 絶縁膜の平坦化方法 Pending JPH0684902A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0837187A (ja) * 1994-05-19 1996-02-06 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JPH09115903A (ja) * 1995-10-18 1997-05-02 Nec Corp 半導体装置の製造方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0837187A (ja) * 1994-05-19 1996-02-06 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置及び半導体装置の製造方法
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Effective date: 20010626