JPH07254595A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents
半導体装置とその製造方法Info
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- JPH07254595A JPH07254595A JP4551094A JP4551094A JPH07254595A JP H07254595 A JPH07254595 A JP H07254595A JP 4551094 A JP4551094 A JP 4551094A JP 4551094 A JP4551094 A JP 4551094A JP H07254595 A JPH07254595 A JP H07254595A
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- sog film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 表面に凹凸がある半導体基板１０の表面に絶
縁と平坦化のためにＳＯＧ膜を形成し、その上表面に配
線層が形成されている半導体装置において、ＳＯＧ膜か
ら充分に水分を除去して半導体装置の信頼性を高める。 【構成】 絶縁と平坦化のために、ＳＯＧ膜（１５，１
９）とＳｉＯ2 膜（１７，２１）の互層（１８，２２）
を複数層積層する。 【作用】 各ＳＯＧ膜（１５，１９）の膜厚が充分に薄
くでき、水分を充分に除去できる。また各ＳＯＧ膜はＳ
ｉＯ2 膜でサンドイッチされ、水分を吸収することも防
止される。
縁と平坦化のためにＳＯＧ膜を形成し、その上表面に配
線層が形成されている半導体装置において、ＳＯＧ膜か
ら充分に水分を除去して半導体装置の信頼性を高める。 【構成】 絶縁と平坦化のために、ＳＯＧ膜（１５，１
９）とＳｉＯ2 膜（１７，２１）の互層（１８，２２）
を複数層積層する。 【作用】 各ＳＯＧ膜（１５，１９）の膜厚が充分に薄
くでき、水分を充分に除去できる。また各ＳＯＧ膜はＳ
ｉＯ2 膜でサンドイッチされ、水分を吸収することも防
止される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、配線層の段差切れを効
果的に防止する半導体装置とその製造方法に関する。
果的に防止する半導体装置とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体基板の表面に下部配線層が形成さ
れたりあるいはチップ部品が固定されてその表面に凹凸
が存在しているような場合、その凹凸の表面を薄い絶縁
層で被覆し、その絶縁層の表面に配線層を形成すると、
絶縁層の表面に凹凸が残っており、その段差部で配線層
が切れ易いという問題を生じる。そこで凹凸の表面に凹
凸を埋めるＳＯＧ膜を形成することで平坦面を形成し、
その平坦面上に配線層を形成する技術が発明され、特開
平４−１４２２４号公報に記載されている。図１４〜図
２２はこれを示している。図１４〜図２２は、半導体基
板４０（これはＳｉ基板４１とその表面のＳｉＯ2 層４
２で形成されている）の表面に下部配線層４３が形成さ
れることによって表面に凹凸が形成されている場合を例
示しており、この場合まず半導体基板４０と下部配線層
４３の表面に薄いＳｉＯ2 膜４４を形成する（図１
５）。
れたりあるいはチップ部品が固定されてその表面に凹凸
が存在しているような場合、その凹凸の表面を薄い絶縁
層で被覆し、その絶縁層の表面に配線層を形成すると、
絶縁層の表面に凹凸が残っており、その段差部で配線層
が切れ易いという問題を生じる。そこで凹凸の表面に凹
凸を埋めるＳＯＧ膜を形成することで平坦面を形成し、
その平坦面上に配線層を形成する技術が発明され、特開
平４−１４２２４号公報に記載されている。図１４〜図
２２はこれを示している。図１４〜図２２は、半導体基
板４０（これはＳｉ基板４１とその表面のＳｉＯ2 層４
２で形成されている）の表面に下部配線層４３が形成さ
れることによって表面に凹凸が形成されている場合を例
示しており、この場合まず半導体基板４０と下部配線層
４３の表面に薄いＳｉＯ2 膜４４を形成する（図１
５）。
【０００３】次にＳｉＯ2 膜４４の表面をプラズマ化し
たガス４５に曝してＳｉＯ2 膜４４の表面から水分を除
去する（図１６）。次にその上部に液状のＳＯＧ膜４６
を塗付し（図１７）、その液状のＳＯＧ膜４６を乾燥・
硬化する。この際に液状のＳＯＧ膜４６をプラズマ化し
たガス４７に曝す技術も提案されており、プラズマ化さ
れたガス４７に曝されることで、ＳＯＧ膜４６の乾燥・
硬化が促進される（図１８）。この結果ＳＯＧ膜４６の
表面は相当程度に平坦化される。その後ＳＯＧ膜４６の
表面にＳｉＯ2 膜４８を形成し（図１９）、その表面に
上部配線層を形成する（図２０〜２２）。まず下部配線
層４３とこれから形成する上部配線層とを接続するビア
コンタクトホール５１を形成するためにホトレジスト層
４９を形成し（図２０）、次にエッチングしてＳｉＯ2
膜４８、ＳＯＧ膜４６及びＳｉＯ 2 膜４４に下部配線層
４３に達するビアコンタクトホール５１を形成する（図
２１）。その後表面に上部配線層５０を形成して、上部
配線層５０と下部配線層４３をビアコンタクトホール５
１によって接続する（図２２）。最後に上部配線層５０
をパターニングして配線パターンを完成することで半導
体装置が製造される。
たガス４５に曝してＳｉＯ2 膜４４の表面から水分を除
去する（図１６）。次にその上部に液状のＳＯＧ膜４６
を塗付し（図１７）、その液状のＳＯＧ膜４６を乾燥・
硬化する。この際に液状のＳＯＧ膜４６をプラズマ化し
たガス４７に曝す技術も提案されており、プラズマ化さ
れたガス４７に曝されることで、ＳＯＧ膜４６の乾燥・
硬化が促進される（図１８）。この結果ＳＯＧ膜４６の
表面は相当程度に平坦化される。その後ＳＯＧ膜４６の
表面にＳｉＯ2 膜４８を形成し（図１９）、その表面に
上部配線層を形成する（図２０〜２２）。まず下部配線
層４３とこれから形成する上部配線層とを接続するビア
コンタクトホール５１を形成するためにホトレジスト層
４９を形成し（図２０）、次にエッチングしてＳｉＯ2
膜４８、ＳＯＧ膜４６及びＳｉＯ 2 膜４４に下部配線層
４３に達するビアコンタクトホール５１を形成する（図
２１）。その後表面に上部配線層５０を形成して、上部
配線層５０と下部配線層４３をビアコンタクトホール５
１によって接続する（図２２）。最後に上部配線層５０
をパターニングして配線パターンを完成することで半導
体装置が製造される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＳＯＧ膜４６は凹凸を
平坦化するのに好適な材料であるものの、吸水性を備え
ており、製造工程中に吸収された水分がビアコンタクト
ホール５１等にしみ出して接触不良等を引起し、半導体
装置の信頼性を損うおそれがある。そこで従来の方法で
は、プラズマ処理（プラズマ化されたガスに曝すこと）
をすることで、ＳＯＧ膜の下地から水分を除去したり
（図１６）、さらにＳＯＧ膜から水分を除去している
（図１８）。
平坦化するのに好適な材料であるものの、吸水性を備え
ており、製造工程中に吸収された水分がビアコンタクト
ホール５１等にしみ出して接触不良等を引起し、半導体
装置の信頼性を損うおそれがある。そこで従来の方法で
は、プラズマ処理（プラズマ化されたガスに曝すこと）
をすることで、ＳＯＧ膜の下地から水分を除去したり
（図１６）、さらにＳＯＧ膜から水分を除去している
（図１８）。
【０００５】しかしながら、ＳＯＧ膜から水分を充分に
除去することは容易でなく、従来の技術ではなお水分を
充分に除去しきれない。特に凹凸の程度が高くてＳＯＧ
膜の膜厚を厚くしないと満足に平坦化できないような場
合には、図１６の処理や図１８の処理では水分を除去し
きれず、ＳＯＧ膜中に残った水分が半導体装置の信頼性
を損ねている。そこで本発明は、表面の凹凸を平坦化す
るのに必要なＳＯＧ膜の膜厚が厚くなっても、そのＳＯ
Ｇ膜から効果的に水分を除去できる技術を実現し、もっ
て半導体装置の信頼性を高めようとするものである。
除去することは容易でなく、従来の技術ではなお水分を
充分に除去しきれない。特に凹凸の程度が高くてＳＯＧ
膜の膜厚を厚くしないと満足に平坦化できないような場
合には、図１６の処理や図１８の処理では水分を除去し
きれず、ＳＯＧ膜中に残った水分が半導体装置の信頼性
を損ねている。そこで本発明は、表面の凹凸を平坦化す
るのに必要なＳＯＧ膜の膜厚が厚くなっても、そのＳＯ
Ｇ膜から効果的に水分を除去できる技術を実現し、もっ
て半導体装置の信頼性を高めようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための一つの手段】この課題を解決す
る一つの手段は半導体装置自体に関するものであり、こ
の半導体装置の場合、半導体基板の表面にＳＯＧ膜とＳ
ｉＯ2 膜の互層が複数層積層形成されて平坦面が形成さ
れており、その平坦面上に配線層が形成されている。
る一つの手段は半導体装置自体に関するものであり、こ
の半導体装置の場合、半導体基板の表面にＳＯＧ膜とＳ
ｉＯ2 膜の互層が複数層積層形成されて平坦面が形成さ
れており、その平坦面上に配線層が形成されている。
【０００７】
【この手段の作用】この半導体装置によると、半導体基
板の表面にＳＯＧ膜とＳｉＯ2 膜の互層が複数層形成さ
れて平坦面が形成されている。この結果、凹凸を平坦化
するのに必要な総膜厚が厚くなっても、各ＳＯＧ膜の膜
厚は水分を効果的に除去できる程度に薄くすることがで
き、水分が効果的に除去される。また各ＳＯＧ膜はＳｉ
Ｏ2膜によってサンドイッチされ、ＳＯＧ膜が大気中の
水分を吸収することが効果的に防がれる。
板の表面にＳＯＧ膜とＳｉＯ2 膜の互層が複数層形成さ
れて平坦面が形成されている。この結果、凹凸を平坦化
するのに必要な総膜厚が厚くなっても、各ＳＯＧ膜の膜
厚は水分を効果的に除去できる程度に薄くすることがで
き、水分が効果的に除去される。また各ＳＯＧ膜はＳｉ
Ｏ2膜によってサンドイッチされ、ＳＯＧ膜が大気中の
水分を吸収することが効果的に防がれる。
【０００８】
【この手段の効果】この半導体装置によると、充分に水
分が除去されているとともに平坦面を提供するＳＯＧ膜
とＳｉＯ2 膜の互層の積層構造の上部に配線層が形成さ
れているので、上部配線層の段差切れと水分による悪影
響を良好に抑制でき、信頼性の高い半導体装置が得られ
る。
分が除去されているとともに平坦面を提供するＳＯＧ膜
とＳｉＯ2 膜の互層の積層構造の上部に配線層が形成さ
れているので、上部配線層の段差切れと水分による悪影
響を良好に抑制でき、信頼性の高い半導体装置が得られ
る。
【０００９】
【課題を解決するための他の手段】この手段は、半導体
装置の製造方法に関するものであり、この製造方法で
は、半導体基板の表面側に、a)液状のＳＯＧ膜を塗付
し、b)塗付されたＳＯＧ膜を乾燥・硬化させ、c)乾燥・
硬化されたＳＯＧ膜上にＳｉＯ2 膜を形成する工程を一
サイクルとする互層形成工程を複数サイクル繰返し、そ
の後に配線層を形成する工程を実施する。
装置の製造方法に関するものであり、この製造方法で
は、半導体基板の表面側に、a)液状のＳＯＧ膜を塗付
し、b)塗付されたＳＯＧ膜を乾燥・硬化させ、c)乾燥・
硬化されたＳＯＧ膜上にＳｉＯ2 膜を形成する工程を一
サイクルとする互層形成工程を複数サイクル繰返し、そ
の後に配線層を形成する工程を実施する。
【００１０】
【この手段の作用】この製造方法によると、凹凸を平坦
化するのに必要な総膜厚が厚くなっても、各ＳＯＧ膜の
膜厚を薄くして前記b)の工程で各ＳＯＧ膜から効果的に
水分を除去しながら半導体装置を製造してゆくことが可
能となる。
化するのに必要な総膜厚が厚くなっても、各ＳＯＧ膜の
膜厚を薄くして前記b)の工程で各ＳＯＧ膜から効果的に
水分を除去しながら半導体装置を製造してゆくことが可
能となる。
【００１１】
【この手段の効果】この手段によると、ＳＯＧ膜から充
分に水分を除去しつつ、しかも平坦化するのに必要な膜
厚が形成できることになり、信頼性の高い半導体装置が
製造できる。
分に水分を除去しつつ、しかも平坦化するのに必要な膜
厚が形成できることになり、信頼性の高い半導体装置が
製造できる。
【００１２】
【課題を解決するためのさらに他の手段】この手段は、
前記の製造方法を高度化したものであり、塗付された液
状のＳＯＧ膜をプラズマ化したガスに曝すことで乾燥・
硬化する工程と、乾燥・硬化されたＳＯＧ膜をプラズマ
化したガスに曝すことでＳｉＯ2 膜を成長させる工程と
を含み、この両工程が同一チャンバ内で引続き実施され
る。
前記の製造方法を高度化したものであり、塗付された液
状のＳＯＧ膜をプラズマ化したガスに曝すことで乾燥・
硬化する工程と、乾燥・硬化されたＳＯＧ膜をプラズマ
化したガスに曝すことでＳｉＯ2 膜を成長させる工程と
を含み、この両工程が同一チャンバ内で引続き実施され
る。
【００１３】
【この手段の作用】この製造方法によると、前述のよう
に各ＳＯＧ膜の膜厚を薄くすることができることに加
え、その薄いＳＯＧ膜をプラズマ処理して充分に水分を
除去した状態で直ちに（すなわち大気中の水分に曝すこ
となく）ＳｉＯ2 膜を形成することができ、ＳＯＧ膜か
らの水分の除去とＳＯＧ膜への水分の吸収防止を良好に
実施しつつ半導体装置を製造してゆくことができる。
に各ＳＯＧ膜の膜厚を薄くすることができることに加
え、その薄いＳＯＧ膜をプラズマ処理して充分に水分を
除去した状態で直ちに（すなわち大気中の水分に曝すこ
となく）ＳｉＯ2 膜を形成することができ、ＳＯＧ膜か
らの水分の除去とＳＯＧ膜への水分の吸収防止を良好に
実施しつつ半導体装置を製造してゆくことができる。
【００１４】
【この手段の効果】この手段によると、ＳＯＧ膜から水
分を充分に除去できる他、一旦水分が除去されたＳＯＧ
膜に再度水分が吸収されることを防止しながら半導体装
置を製造できるために、信頼性の高い半導体装置が実現
される。
分を充分に除去できる他、一旦水分が除去されたＳＯＧ
膜に再度水分が吸収されることを防止しながら半導体装
置を製造できるために、信頼性の高い半導体装置が実現
される。
【００１５】
【実施例】次に具体的実施例を図１〜図１３を参照して
説明する。図１はＳｉ基板１１の表面を酸化処理して表
面にＳｉＯ2 層１２を形成した半導体基板１０を示して
おり、その表面に下部配線層１３が形成されて表面が凹
凸となっている状態を示す。図２は半導体基板１０と下
部配線層１３の表面に一様にＳｉＯ2 膜１４（膜厚２０
０nm）を形成した様子を示している。図３はその表面に
液状のＳＯＧ(Spin On Glass) １５を塗付した様子を示
している。この塗付工程は図１２に示すスピンコータで
実施される。図中３２はスピンチャックであり、それ自
身が回転するとともにウェハを吸着固定する。一方図中
３１はＳＯＧノズルであり、液状のＳＯＧを滴下する。
このスピンコータによって、図３に示すＳＯＧの塗付膜
１５が得られる。なお液状のＳＯＧ膜１５は、下部配線
層１３上で乾燥・硬化後２５０nmの膜厚となる厚みで塗
付される。
説明する。図１はＳｉ基板１１の表面を酸化処理して表
面にＳｉＯ2 層１２を形成した半導体基板１０を示して
おり、その表面に下部配線層１３が形成されて表面が凹
凸となっている状態を示す。図２は半導体基板１０と下
部配線層１３の表面に一様にＳｉＯ2 膜１４（膜厚２０
０nm）を形成した様子を示している。図３はその表面に
液状のＳＯＧ(Spin On Glass) １５を塗付した様子を示
している。この塗付工程は図１２に示すスピンコータで
実施される。図中３２はスピンチャックであり、それ自
身が回転するとともにウェハを吸着固定する。一方図中
３１はＳＯＧノズルであり、液状のＳＯＧを滴下する。
このスピンコータによって、図３に示すＳＯＧの塗付膜
１５が得られる。なお液状のＳＯＧ膜１５は、下部配線
層１３上で乾燥・硬化後２５０nmの膜厚となる厚みで塗
付される。
【００１６】塗付後、液状のＳＯＧ膜１５をプラズマ化
したＮ2 ガス１６に曝すことで液状のＳＯＧ膜１５が乾
燥・硬化される（図４）。この工程は図１３の装置で実
施される。図１３中３３はチャンバであり、このチャン
バ３３内にウエハホールドピン３７が立設されている。
液状のＳＯＧ膜が塗付されたウエハ３６はこのウエハホ
ールドピン３７上に載置される。図示３８はサセプタで
あり、プラズマ処理中は図示の位置から上昇してウエハ
３６に接し、ウエハ３６を加熱する。図中３４はチャン
バ３３へガスを導くパイプであり、図中３５はチャンバ
３３内に導かれたガスをプラズマ化するＲＦ合成器であ
る。
したＮ2 ガス１６に曝すことで液状のＳＯＧ膜１５が乾
燥・硬化される（図４）。この工程は図１３の装置で実
施される。図１３中３３はチャンバであり、このチャン
バ３３内にウエハホールドピン３７が立設されている。
液状のＳＯＧ膜が塗付されたウエハ３６はこのウエハホ
ールドピン３７上に載置される。図示３８はサセプタで
あり、プラズマ処理中は図示の位置から上昇してウエハ
３６に接し、ウエハ３６を加熱する。図中３４はチャン
バ３３へガスを導くパイプであり、図中３５はチャンバ
３３内に導かれたガスをプラズマ化するＲＦ合成器であ
る。
【００１７】液状のＳＯＧ膜１５が塗付されたウエハ３
６がチャンバ３３内にセットされると、ウエハ３６はサ
セプタ３８で加熱され、パイプ３４からＮ2 ガスが送り
こまれ、ＲＦ合成器３５でプラズマ化されたＮ2 ガス１
６に液状のＳＯＧ膜１５が曝されて乾燥・硬化される。
このプラズマ処理は４００℃、１Torrの圧力で２００Ｗ
の電力で１０分間実施する。この場合、乾燥・硬化した
状態で２５０nmの厚みとなるほどＳＯＧ膜１５の膜厚が
薄いために、ＳＯＧ膜１５の深部に至るまで水分が除去
される。実験によると、図１４〜図２２に示した従来法
ではＳＯＧ膜の水分含有率を１．０ｗｔ％以下にはでき
なかったのに対し、図３、図４のように、ＳＯＧ膜１５
の厚みを薄くすると、０．５ｗｔ％にまで低くできたこ
とが確認されている。なお図４の状態ではＳＯＧ膜１５
の厚みが薄いために平坦化が充分でなく、このうえに上
部配線層を形成することは適当でない。
６がチャンバ３３内にセットされると、ウエハ３６はサ
セプタ３８で加熱され、パイプ３４からＮ2 ガスが送り
こまれ、ＲＦ合成器３５でプラズマ化されたＮ2 ガス１
６に液状のＳＯＧ膜１５が曝されて乾燥・硬化される。
このプラズマ処理は４００℃、１Torrの圧力で２００Ｗ
の電力で１０分間実施する。この場合、乾燥・硬化した
状態で２５０nmの厚みとなるほどＳＯＧ膜１５の膜厚が
薄いために、ＳＯＧ膜１５の深部に至るまで水分が除去
される。実験によると、図１４〜図２２に示した従来法
ではＳＯＧ膜の水分含有率を１．０ｗｔ％以下にはでき
なかったのに対し、図３、図４のように、ＳＯＧ膜１５
の厚みを薄くすると、０．５ｗｔ％にまで低くできたこ
とが確認されている。なお図４の状態ではＳＯＧ膜１５
の厚みが薄いために平坦化が充分でなく、このうえに上
部配線層を形成することは適当でない。
【００１８】図４に示したようにしてＳＯＧ膜１５が乾
燥・硬化されると、次に図５に示したＳｉＯ2 膜１７が
形成される。この工程も図１３の装置によって、ＳＯＧ
膜１５の乾燥・硬化工程に引続いて実施される。すなわ
ちパイプ３４からＮ2 ガスを導入して乾燥・硬化させる
工程が終了すると、次にパイプ３４からＳｉＨ4 ガスと
Ｎ2 Ｏガスを導入する。するとＳｉＨ4 ガスとＮ2 Ｏガ
スはそれぞれプラズマ化され、反応してＳｉＯ2 が得ら
れる。得られたＳｉＯ2 は乾燥・硬化されたＳＯＧ膜１
５の表面に堆積して図５のＳｉＯ2 膜１７（膜厚１００
nm）が形成される。なお図４に示したＳＯＧ膜の乾燥・
硬化工程と図５に示したＳｉＯ2 膜の形成工程は、同一
チャンバ３３内で引続いて行なわれるために、一旦乾燥
したＳＯＧ膜１５を大気中の水分に曝す以前にその表面
にＳｉＯ2 膜１７が形成されて被覆される。このため図
６以後に示す処理工程中に乾燥・硬化されたＳＯＧ膜１
５に大気中の水分が吸収されることが防止される。
燥・硬化されると、次に図５に示したＳｉＯ2 膜１７が
形成される。この工程も図１３の装置によって、ＳＯＧ
膜１５の乾燥・硬化工程に引続いて実施される。すなわ
ちパイプ３４からＮ2 ガスを導入して乾燥・硬化させる
工程が終了すると、次にパイプ３４からＳｉＨ4 ガスと
Ｎ2 Ｏガスを導入する。するとＳｉＨ4 ガスとＮ2 Ｏガ
スはそれぞれプラズマ化され、反応してＳｉＯ2 が得ら
れる。得られたＳｉＯ2 は乾燥・硬化されたＳＯＧ膜１
５の表面に堆積して図５のＳｉＯ2 膜１７（膜厚１００
nm）が形成される。なお図４に示したＳＯＧ膜の乾燥・
硬化工程と図５に示したＳｉＯ2 膜の形成工程は、同一
チャンバ３３内で引続いて行なわれるために、一旦乾燥
したＳＯＧ膜１５を大気中の水分に曝す以前にその表面
にＳｉＯ2 膜１７が形成されて被覆される。このため図
６以後に示す処理工程中に乾燥・硬化されたＳＯＧ膜１
５に大気中の水分が吸収されることが防止される。
【００１９】さてＳＯＧ膜１５の上部にＳｉＯ2 膜１７
が積層された互層１８が形成されると、図６以後の処理
でさらにもう一層の互層が形成される。このためにまず
液状のＳＯＧ膜１９が塗付され（図６）、その表面がプ
ラズマ化されたＮ2 ガス２０に曝されてＳＯＧ膜１９が
乾燥・硬化され（図７，）、乾燥・硬化されたＳＯＧ膜
１９の表面にＳｉＯ2 膜２１（膜厚２００mn）が形成さ
れて第２の互層２２が積層形成される（図８）。すなわ
ち、液状のＳＯＧ膜を塗付し、乾燥・硬化させ、その上
にＳｉＯ2 膜を形成する互層形成サイクルが２サイクル
繰返される。なおこの２回目のサイクルでも、液状のＳ
ＯＧ膜１９の塗付工程は図１２のスピンコータで実施さ
れ、液状のＳＯＧ膜１９の乾燥・硬化工程とＳｉＯ2 膜
の形成工程は、チャンバ３３内で引続き実施される。な
お第２の互層２２の形成サイクルでも、乾燥・硬化後の
ＳＯＧ膜１９の膜厚が下部配線層１３の上部で２５０nm
となるように行なわれる。このためＳＯＧ膜１９中の水
分含有率が０．５ｗｔ％程度に低くなる。またＳＯＧ膜
１９は、一旦乾燥・硬化されて後大気に曝されて水分を
吸収する前にＳｉＯ2 膜２１で被覆されるために、図９
以後に示す処理の間に大気中の水分を吸収することが防
止される。
が積層された互層１８が形成されると、図６以後の処理
でさらにもう一層の互層が形成される。このためにまず
液状のＳＯＧ膜１９が塗付され（図６）、その表面がプ
ラズマ化されたＮ2 ガス２０に曝されてＳＯＧ膜１９が
乾燥・硬化され（図７，）、乾燥・硬化されたＳＯＧ膜
１９の表面にＳｉＯ2 膜２１（膜厚２００mn）が形成さ
れて第２の互層２２が積層形成される（図８）。すなわ
ち、液状のＳＯＧ膜を塗付し、乾燥・硬化させ、その上
にＳｉＯ2 膜を形成する互層形成サイクルが２サイクル
繰返される。なおこの２回目のサイクルでも、液状のＳ
ＯＧ膜１９の塗付工程は図１２のスピンコータで実施さ
れ、液状のＳＯＧ膜１９の乾燥・硬化工程とＳｉＯ2 膜
の形成工程は、チャンバ３３内で引続き実施される。な
お第２の互層２２の形成サイクルでも、乾燥・硬化後の
ＳＯＧ膜１９の膜厚が下部配線層１３の上部で２５０nm
となるように行なわれる。このためＳＯＧ膜１９中の水
分含有率が０．５ｗｔ％程度に低くなる。またＳＯＧ膜
１９は、一旦乾燥・硬化されて後大気に曝されて水分を
吸収する前にＳｉＯ2 膜２１で被覆されるために、図９
以後に示す処理の間に大気中の水分を吸収することが防
止される。
【００２０】この実施例の場合、互層１８の上部に第２
の互層２２を積層形成した結果、互層２２の上表面はほ
ぼ平坦化され、その上表面に上部配線層を形成しても段
差切れが生じない程度の平坦度が得られる場合を例示し
ている。そこでこの実施例では互層を２層積層形成した
あと、平坦化された表面に上部配線層が形成される。
の互層２２を積層形成した結果、互層２２の上表面はほ
ぼ平坦化され、その上表面に上部配線層を形成しても段
差切れが生じない程度の平坦度が得られる場合を例示し
ている。そこでこの実施例では互層を２層積層形成した
あと、平坦化された表面に上部配線層が形成される。
【００２１】さて図９以後は互層１８と２２の積層構造
の上面に上部配線層を形成する工程を示しており、まず
第２の互層２２の上表面にホトレジスト層２３が形成さ
れる。ホトレジスト層２３には下部配線層１３に対応す
る位置でビアコンタクトホール形成用の開孔２４が形成
されている。その後ドライエッチングして下部配線層１
３上のＳｉＯ2 膜２１、ＳＯＧ膜１９、ＳｉＯ2 膜１
７、ＳＯＧ膜１５及びＳｉＯ2 膜１４に孔をあけてビア
コンタクトホール２５を形成する（図１０）。その後ホ
トレジスト層２３を除去し、Ａｌ膜２６をスパッタ法で
成長させ、成長したＡｌ膜２６をパターニングして上部
配線層２７を完成する。この結果、下部配線層１３と上
部配線層２７の２層を持ち、両層がビアコンタクトホー
ル２５で接続されており、しかし上部配線層２７が平坦
化された面上に形成されている半導体装置が完成する。
なおこの実施例では、ＳＯＧ膜とＳｉＯ2 膜の互層を２
層積層することで平坦面が得られる例を示しているが、
互層成形サイクルを３回以上繰返して３層以上積層する
ことも当然にできる。
の上面に上部配線層を形成する工程を示しており、まず
第２の互層２２の上表面にホトレジスト層２３が形成さ
れる。ホトレジスト層２３には下部配線層１３に対応す
る位置でビアコンタクトホール形成用の開孔２４が形成
されている。その後ドライエッチングして下部配線層１
３上のＳｉＯ2 膜２１、ＳＯＧ膜１９、ＳｉＯ2 膜１
７、ＳＯＧ膜１５及びＳｉＯ2 膜１４に孔をあけてビア
コンタクトホール２５を形成する（図１０）。その後ホ
トレジスト層２３を除去し、Ａｌ膜２６をスパッタ法で
成長させ、成長したＡｌ膜２６をパターニングして上部
配線層２７を完成する。この結果、下部配線層１３と上
部配線層２７の２層を持ち、両層がビアコンタクトホー
ル２５で接続されており、しかし上部配線層２７が平坦
化された面上に形成されている半導体装置が完成する。
なおこの実施例では、ＳＯＧ膜とＳｉＯ2 膜の互層を２
層積層することで平坦面が得られる例を示しているが、
互層成形サイクルを３回以上繰返して３層以上積層する
ことも当然にできる。
【００２２】またＳＯＧ膜の乾燥・硬化工程をプラズマ
化されたガスに曝すことで実施する実施例について説明
したが、各ＳＯＧ膜の膜厚が薄いために加熱することで
乾燥・硬化してもＳＯＧ膜から充分に水分を除去するこ
とができる。またプラズマ化処理に用いるガスはＮ2 ガ
スに限られるものでなく、酸素、アルゴン、ヘリウム等
によってプラズマ処理してもよい。
化されたガスに曝すことで実施する実施例について説明
したが、各ＳＯＧ膜の膜厚が薄いために加熱することで
乾燥・硬化してもＳＯＧ膜から充分に水分を除去するこ
とができる。またプラズマ化処理に用いるガスはＮ2 ガ
スに限られるものでなく、酸素、アルゴン、ヘリウム等
によってプラズマ処理してもよい。
【００２３】また実施例ではＳｉＯ4 ガスとＮ2 Ｏガス
によってＳｉＯ2 膜を形成する場合を例示したが、ＴＥ
ＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）ガスを利用して
ＳｉＯ2 膜を形成することもできる。また本実施例では
ＳＯＧ膜とＳｉＯ2 膜の互層で絶縁と平坦化を行なう例
を説明したが、Ｏ3 −ＴＥＯＳ−ＮＳＧ膜とＳｉＯ2膜
の互層で絶縁と平坦化を行なう場合にも有効である。Ｏ
3 −ＴＥＯＳ−ＮＳＧ膜も吸水性が高く、従って一層と
するのではなく互層の積層構造を採用することで膜中の
水分含有率を低減できて半導体装置の信頼性を向上する
ことができる。
によってＳｉＯ2 膜を形成する場合を例示したが、ＴＥ
ＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）ガスを利用して
ＳｉＯ2 膜を形成することもできる。また本実施例では
ＳＯＧ膜とＳｉＯ2 膜の互層で絶縁と平坦化を行なう例
を説明したが、Ｏ3 −ＴＥＯＳ−ＮＳＧ膜とＳｉＯ2膜
の互層で絶縁と平坦化を行なう場合にも有効である。Ｏ
3 −ＴＥＯＳ−ＮＳＧ膜も吸水性が高く、従って一層と
するのではなく互層の積層構造を採用することで膜中の
水分含有率を低減できて半導体装置の信頼性を向上する
ことができる。
【図１】半導体基板１０に下部配線層１３が形成されて
いる様子を示す断面図
いる様子を示す断面図
【図２】ＳｉＯ2 膜１４を形成した状態の断面図
【図３】ＳＯＧ膜１５を塗付した状態の断面図
【図４】液状のＳＯＧ膜１５をプラズマ化されたガス１
６に曝している状態を示す図
６に曝している状態を示す図
【図５】乾燥・硬化されたＳＯＧ膜１５上にＳｉＯ2 膜
１７を形成した状態の断面図
１７を形成した状態の断面図
【図６】ＳＯＧ膜１９を塗付した状態の断面図
【図７】液状のＳＯＧ膜１９をプラズマ化されたガス２
０に曝している状態を示す図
０に曝している状態を示す図
【図８】乾燥・硬化されたＳＯＧ膜１９上にＳｉＯ2 膜
２１を形成した状態の断面図
２１を形成した状態の断面図
【図９】ホトレジスト層２３を形成した状態の断面図
【図１０】エッチングした後の断面図
【図１１】上部配線層２７が形成された状態の断面図
【図１２】塗付工程で用いられるスピンコータを示す図
【図１３】ＳＯＧ膜１５，１９の乾燥・硬化工程とＳｉ
Ｏ2 膜１７，２１の形成工程に用いられるプラズマ処理
装置を示す図
Ｏ2 膜１７，２１の形成工程に用いられるプラズマ処理
装置を示す図
【図１４】従来技術における図１に対応する図
【図１５】従来技術における図２に対応する図
【図１６】従来技術において、ＳＯＧ層のための下地層
４４をプラズマ化したガスに曝している状態を示す図
４４をプラズマ化したガスに曝している状態を示す図
【図１７】従来技術において、液状のＳＯＧ膜４６を塗
付した状態の断面図
付した状態の断面図
【図１８】従来技術において、液状のＳＯＧ膜４６をプ
ラズマ化されたガス４７に曝している状態を示す図
ラズマ化されたガス４７に曝している状態を示す図
【図１９】従来技術において、乾燥・硬化されたＳＯＧ
膜上にＳｉＯ2 膜を形成した状態の断面図
膜上にＳｉＯ2 膜を形成した状態の断面図
【図２０】従来技術における図９に対応する図
【図２１】従来技術における図１０に対応する図
【図２２】従来技術における図１１に対応する図
【符号の説明】 １０ 半導体基板 １３ 下部配線層 １６ プラズマ化されたガス １８ 互層（１５ ＳＯＧ膜， １７ ＳｉＯ2 膜） ２２ 互層（１９ ＳＯＧ膜， ２１ ＳｉＯ2 膜） ２７ 上部配線層
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板の表面にＳＯＧ膜とＳｉＯ2
膜の互層が複数層積層形成されて平坦面が形成されてお
り、その平坦面上に配線層が形成されている半導体装
置。 - 【請求項２】 半導体基板の表面側に、a)液状のＳＯＧ
膜を塗付し、b)塗付されたＳＯＧ膜を乾燥・硬化させ、
c)乾燥・硬化されたＳＯＧ膜上にＳｉＯ2 膜を形成する
工程を一サイクルとする互層形成工程を複数サイクル繰
返し、その後に配線層を形成する工程を実施して半導体
装置を製造する方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載の製造方法において、 前記b)の工程は、塗付されたＳＯＧ膜をプラズマ化した
ガスに曝すことで乾燥・硬化する工程を含み、 前記c)の工程は、乾燥・硬化されたＳＯＧ膜をプラズマ
化したガスに曝すことでＳｉＯ2 膜を成長させる工程を
含み、 前記b)とc)の工程が同一チャンバ内で引続き実施される
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4551094A JPH07254595A (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | 半導体装置とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4551094A JPH07254595A (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | 半導体装置とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07254595A true JPH07254595A (ja) | 1995-10-03 |
Family
ID=12721415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4551094A Pending JPH07254595A (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | 半導体装置とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07254595A (ja) |
-
1994
- 1994-03-16 JP JP4551094A patent/JPH07254595A/ja active Pending
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