JPH08306877A - Method of fabricating semiconductor device - Google Patents

Method of fabricating semiconductor device

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JPH08306877A
JPH08306877A JP7104274A JP10427495A JPH08306877A JP H08306877 A JPH08306877 A JP H08306877A JP 7104274 A JP7104274 A JP 7104274A JP 10427495 A JP10427495 A JP 10427495A JP H08306877 A JPH08306877 A JP H08306877A
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JP
Japan
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insulating film
interlayer insulating
film
layer
semiconductor device
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JP7104274A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Haga
豊 芳賀
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE: To ensure global flattening even for a substrate having a plurality of regions different in the sizes of surface steps by selectively etching back an interlayer insulation film formed on the region having relatively large surface steps, and thereafter forming an interlayer insulation film excellent in reflow effect. CONSTITUTION: In fabricating a logic LSI on which a DRAM is mounted, a first interlayer insulation film 16 is first formed on a memory circuit part 5 having relatively large surface steps and a logic circuit 6 having relatively small surface steps, and then a resist mask 17 is formed for covering a region corresponding to the logic circuit part 6. Thereafter, after anisotropic etching is applied, the resist mask 17 is removed to form a second interlayer insulation film 18. Further, the first and second interlayer insulation films 16, 18 are reflowed. Hereby, a wafer is flattened not only locally but also globally to improve the processing accuracy of wiring.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、特に、微細化・多層化した回路パターンを有す
る基体をグローバルに平坦化する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for globally flattening a substrate having a fine / multilayered circuit pattern.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体デバイスの微細化・高集積
化に伴って回路パターンは微細化・多層化される方向に
進んでいる。しかし、半導体デバイスの微細化・高集積
化によって層間絶縁膜の段差が大きく且つ急峻となる
と、この上にAl系配線パターンを形成するに際して、
スパッタリング法による成膜時に段差被覆性(ステップ
カバレージ)が問題となったり、フォトリソグラフィ時
に露光焦点が局所的にズレを生じたり、エッチング時に
段差側壁部にエッチング残り(ストリンガ残渣)が生じ
たりする。そして、このように配線パターンの加工精
度、信頼性が低下すると、半導体デバイス自体の信頼性
をも低下させることとなる。このため、層間絶縁膜の平
坦性を向上させることが必要とされている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the miniaturization and high integration of semiconductor devices, circuit patterns are becoming finer and more multilayered. However, when the step of the interlayer insulating film becomes large and steep due to the miniaturization and high integration of the semiconductor device, when the Al-based wiring pattern is formed on this step,
When the film is formed by the sputtering method, the step coverage (step coverage) becomes a problem, the exposure focus is locally deviated during the photolithography, and the etching residue (stringer residue) is generated on the side wall of the step during etching. If the processing accuracy and reliability of the wiring pattern are reduced, the reliability of the semiconductor device itself is also reduced. Therefore, it is necessary to improve the flatness of the interlayer insulating film.

【0003】従来、層間絶縁膜を平坦化する技術として
は、例えばSOG(Spin On Glass)を塗布する方法、
絶縁膜をさらにレジスト材料で平坦化した後にこれらを
まとめてエッチバックする方法等が知られている。ま
た、テトラエトキシシラン(以下、TEOSと称す。)
に代表される有機シリコン系化合物とオゾンとの混合ガ
スを用いて常圧にて化学気相成長(以下、CVDと称す
る。)を行う方法、上記有機シリコン系化合物に水を添
加したガスを用いてプラズマCVDを行う方法等、成膜
時のフロー効果を利用して絶縁膜を成膜する方法も注目
されている。
Conventionally, as a technique for flattening an interlayer insulating film, for example, a method of applying SOG (Spin On Glass),
A method is known in which the insulating film is further planarized with a resist material and then these are collectively etched back. Further, tetraethoxysilane (hereinafter referred to as TEOS).
And a method of performing chemical vapor deposition (hereinafter referred to as CVD) at atmospheric pressure using a mixed gas of an organic silicon compound and ozone, using a gas obtained by adding water to the above organic silicon compound. A method of forming an insulating film by utilizing a flow effect at the time of film formation, such as a method of performing plasma CVD by using a plasma CVD method, has attracted attention.

【0004】また、投入できる熱負荷に余裕がある場合
には、熱処理により膜をリフローさせる方法が有効であ
る。例えば、有機シリコン系化合物、ホウ素(B)を含
む化合物、リン(P)を含む化合物の混合ガスを用いて
高温雰囲気下にてCVDを行い、さらに、高温アニール
で膜をリフローさせることによって得られるホウ素−リ
ン・ケイ酸ガラス(以下、BPSGと称する。)よりな
る膜は、平坦性に優れていることが知られている。
If the heat load that can be applied is sufficient, a method of reflowing the film by heat treatment is effective. For example, it can be obtained by performing CVD in a high temperature atmosphere using a mixed gas of an organosilicon compound, a compound containing boron (B), and a compound containing phosphorus (P), and then reflowing the film by high temperature annealing. It is known that a film made of boron-phosphorus-silicate glass (hereinafter, referred to as BPSG) has excellent flatness.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような平坦化技術は、ローカルな平坦化には一定の効
果を発揮するものの、基体の全面に亘るグローバル平坦
化を達成することが困難である。
However, although the above-described flattening technique has a certain effect for local flattening, it is difficult to achieve global flattening over the entire surface of the substrate. .

【0006】例えば、DRAM(Dynamic Random Acces
s Memory)を搭載したロジックLSI(Large Scale In
tegrated circuit)の製造工程において、平坦化絶縁膜
を形成した状態を図6に示す。具体的には、p型のSi
基板101上に少なくとも、ワード線等を形成するため
のポリサイド層(以下、1poly層と称す。)102
と、記憶ノード等を形成するためのポリシリコン層(以
下、2poly層と称す。)103と、プレート電極等
を形成するためのポリシリコン層(以下、3poly層
と称す。)104とが積層された基体に対して、ビット
線等を形成するためのAl系配線(以下、1Al層と称
す。)を形成するに先んじて、BPSG膜にて平坦化絶
縁膜105が形成されたものである。
For example, DRAM (Dynamic Random Acces
Logic LSI (Large Scale In)
FIG. 6 shows a state in which the planarization insulating film is formed in the manufacturing process of the integrated circuit). Specifically, p-type Si
At least a polycide layer (hereinafter referred to as 1 poly layer) 102 for forming a word line and the like on a substrate 101.
And a polysilicon layer (hereinafter referred to as a 2 poly layer) 103 for forming a storage node and the like, and a polysilicon layer (hereinafter referred to as a 3 poly layer) 104 for forming a plate electrode and the like are laminated. A flattening insulating film 105 is formed of a BPSG film prior to forming an Al-based wiring (hereinafter referred to as a 1Al layer) for forming a bit line or the like on the base.

【0007】この基体において、1poly層102
は、Si基板101上にゲート酸化膜106を介して設
けられるか、または、素子分離領域107上に設けられ
る。2poly層103は、上記1poly層102上
に、多層構造の絶縁膜108を介して設けられ、3po
ly層104は、上記2poly層103上に、キャパ
シタ絶縁膜109を介して設けられている。
In this substrate, 1 poly layer 102
Is provided on the Si substrate 101 via the gate oxide film 106 or on the element isolation region 107. The 2 poly layer 103 is provided on the 1 poly layer 102 via an insulating film 108 having a multi-layer structure, and 3 poly is provided.
The ly layer 104 is provided on the 2 poly layer 103 via a capacitor insulating film 109.

【0008】但し、メモリ回路部111では、1pol
y層102がワード線として設けられた上に、2pol
y層103と3poly層104がキャパシタ絶縁膜1
09を介して対向配置されることによりDRAMの情報
を蓄えるキャパシタが構成されているのに対して、ロジ
ック回路部112では、1poly層102のみが形成
されている。このため、平坦化絶縁膜105成膜前の基
体においては、メモリ回路部111の方が、ロジック回
路部112に比して、キャパシタの厚み分だけ表面段差
が大きくなっている。
However, in the memory circuit section 111, 1 pol
The y layer 102 is provided as a word line, and 2 p
The y layer 103 and the 3 poly layer 104 are the capacitor insulating film 1.
The capacitor for storing the information of the DRAM is configured by being opposed to each other via 09, whereas only 1 poly layer 102 is formed in the logic circuit portion 112. Therefore, in the base body before the planarization insulating film 105 is formed, the memory circuit portion 111 has a larger surface step than the logic circuit portion 112 by the thickness of the capacitor.

【0009】したがって、このように表面段差の大きさ
が異なる領域を有する基体に対して平坦化絶縁膜105
を形成すると、メモリ回路部111内あるいはロジック
回路112内での配線間スペースの埋め込みといったロ
ーカルな平坦化が達成されても、メモリ回路部111と
ロジック回路部112との間でグローバル段差dが生じ
てしまう。なお、この平坦化絶縁膜105のグローバル
段差dは、キャパシタの厚みに起因するものであるた
め、600nm程度にも及ぶ。
Therefore, the flattening insulating film 105 is formed on the substrate having the regions having different surface step sizes.
If the local flattening such as the filling of the inter-wiring space in the memory circuit unit 111 or the logic circuit 112 is achieved, the global step d is generated between the memory circuit unit 111 and the logic circuit unit 112. Will end up. The global level difference d of the flattening insulating film 105 is caused by the thickness of the capacitor and therefore reaches about 600 nm.

【0010】そして、上述のように大きなグローバル段
差dが生じている平坦化絶縁膜105上に、ビット線等
を形成するために1Al層を形成すると、成膜時のカバ
レージや、フォトリソグラフィ時の必要焦点深度(DO
F)の増大等が問題となってくる。また、通常、1Al
層上には、さらに2層目以降の配線(2Al層、3Al
層等)が層間絶縁膜を介して積層されることになるが、
これらの上下配線間の層間絶縁膜にも上述したグローバ
ル段差が反映されてしまう。このため、上下配線間を接
続するビアホールにタングステンプラグを埋め込むに際
してオーバーエッチングにかかる負担が大きくなった
り、2Al層、3Al層の加工精度に問題が生じたりす
る。
Then, if a 1Al layer is formed to form a bit line or the like on the flattening insulating film 105 having the large global step d as described above, the coverage at the time of film formation and the photolithography at the time of photolithography. Required depth of focus (DO
Increase of F) becomes a problem. Also, usually 1 Al
On the layer, the wiring of the second layer and thereafter (2Al layer, 3Al
Layers, etc.) are laminated through the interlayer insulating film,
The above-mentioned global step is also reflected in the interlayer insulating film between these upper and lower wirings. Therefore, when the tungsten plug is embedded in the via hole connecting the upper and lower wirings, the burden of over-etching becomes large, and the processing accuracy of the 2Al layer and the 3Al layer becomes problematic.

【0011】なお、上述したようなグローバル段差の問
題は、バイポーラ・ロジックLSIやSRAM(Static
Random Access Memory )・ロジックLSI等の製造工
程においても同様に生じるものである。
The problem of the global step difference as described above is caused by a bipolar logic LSI or an SRAM (Static
Random Access Memory) • This also occurs in the manufacturing process of logic LSIs and the like.

【0012】特に、今後、デザイン・ルールが0.25
μm以下となるプロセスにおいては、デバイスの信頼性
を確保するために、グローバル平坦化が必須となると考
えられている。
Especially, in the future, the design rule will be 0.25.
It is considered that global planarization is indispensable in order to secure the reliability of the device in the process of μm or less.

【0013】そこで、本発明はかかる従来の実情に鑑み
て提案されたものであり、表面段差の大きさの異なる複
数の領域を有する基体に対しても、グローバル平坦化が
可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。
Therefore, the present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, and manufacture of a semiconductor device capable of global flattening even for a substrate having a plurality of regions having different surface step sizes. The purpose is to provide a method.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法は、上述の目的を達成するために提案された
ものであり、表面段差の大きさが異なる複数の領域を有
する基体に対して、全面に亘って第1の層間絶縁膜を成
膜する工程と、前記表面段差が相対的に小さい領域上の
前記第1の層間絶縁膜をレジストマスクにて被覆する工
程と、前記第1の層間絶縁膜を選択的にエッチバックし
て、その膜厚方向の一部を除去する工程と、前記レジス
トマスクを除去する工程と、前記基体の全面に第2の層
間絶縁膜を成膜する工程と、熱処理によって少なくとも
前記第2の層間絶縁膜をリフローさせる工程とをこの順
に有するものである。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention has been proposed in order to achieve the above-mentioned object, and is applied to a substrate having a plurality of regions having different surface step sizes. Forming a first interlayer insulating film over the entire surface, covering the first interlayer insulating film on a region where the surface step is relatively small with a resist mask, and The step of selectively etching back the interlayer insulating film to remove a part thereof in the film thickness direction, the step of removing the resist mask, and the step of forming a second interlayer insulating film on the entire surface of the base. The process includes a step and a step of reflowing at least the second interlayer insulating film by heat treatment in this order.

【0015】ここで、前記第1の層間絶縁膜に対するエ
ッチバックは、表面段差が相対的に大きい領域上の該第
1の層間絶縁膜の平均高さと、表面段差が相対的に小さ
い領域上の該第1の層間絶縁膜の平均高さとが略同じと
なるまで行われて好適である。このため、表面段差が相
対的に大きい領域上の第1の層間絶縁膜を、第1の層間
絶縁膜を成膜前の基体における「表面段差が相対的に大
きい領域」と「表面段差が相対的に小さい領域」との表
面段差の大きさの差に相当する高さ分だけ、エッチバッ
クして好適である。
Here, the etch-back to the first interlayer insulating film is performed on the average height of the first interlayer insulating film on the region having a relatively large surface step and on the region having a relatively small surface step. It is preferable that the process is performed until the average height of the first interlayer insulating film becomes substantially the same. For this reason, the first interlayer insulating film on the region where the surface step is relatively large is compared with the “region where the surface step is relatively large” and “the surface step is relatively large” in the substrate before the first interlayer insulating film is formed. It is preferable to etch back by a height corresponding to the difference in the size of the surface step with the "small area".

【0016】本発明において、第2の層間絶縁膜には、
熱処理によって優れたリフロー特性を発揮することが要
求されるのに対して、第1の層間絶縁膜には、基体の表
面段差をステップカバレージよく被覆できることの他、
エッチバックがなされるときに不純物が析出しないこと
が要求される。このため、第2の層間絶縁膜は、不純物
濃度の高い膜であることが好ましいが、第1の層間絶縁
膜は、第2の層間絶縁膜に比して不純物濃度が低い膜で
あって好適である。
In the present invention, the second interlayer insulating film is
In addition to being required to exhibit excellent reflow characteristics by heat treatment, the first interlayer insulating film can cover the surface step of the substrate with good step coverage, and
It is required that impurities are not deposited when the etch back is performed. For this reason, the second interlayer insulating film is preferably a film having a high impurity concentration, but the first interlayer insulating film is preferably a film having a lower impurity concentration than the second interlayer insulating film. Is.

【0017】したがって、第1の層間絶縁膜としては、
TEOSに代表される有機シリコン系化合物とオゾンと
の混合ガスを用いた常圧CVD、あるいは、上記有機シ
リコン系化合物に水を添加したガスを用いたプラズマC
VDによって、不純物が含有されていないSiOx 膜を
成膜するか、成膜時にBを含む化合物およびPを含む化
合物のガスを添加してBPSG膜を成膜して好適であ
る。また、第2の層間絶縁膜としては、第1の層間絶縁
膜に比して不純物濃度の高いBPSG膜を成膜して好適
である。
Therefore, as the first interlayer insulating film,
Atmospheric pressure CVD using a mixed gas of an organosilicon compound represented by TEOS and ozone, or plasma C using a gas obtained by adding water to the above organosilicon compound.
It is preferable to form a SiO x film containing no impurities by VD or to add a gas of a compound containing B and a compound of P to form a BPSG film during film formation. Further, as the second interlayer insulating film, it is preferable to form a BPSG film having a higher impurity concentration than the first interlayer insulating film.

【0018】なお、上述した不純物濃度とは、Bおよび
Pの合計濃度を示すものである。具体的な不純物濃度の
数値は、第1の層間絶縁膜、第2の層間絶縁膜がそれぞ
れ必要な特性を発揮するように、実用的な範囲で適宜選
択すればよい。
The above-mentioned impurity concentration means the total concentration of B and P. The specific numerical value of the impurity concentration may be appropriately selected within a practical range so that the first interlayer insulating film and the second interlayer insulating film exhibit the required characteristics.

【0019】また、本発明は、メモリ素子を搭載した集
積回路等を製造するに際して適用して好適であり、この
場合、前記配線パターンの積層数が相対的に多い領域が
メモリ回路部に相当し、前記配線パターンの積層数が相
対的に少ない領域がロジック回路部に相当する。
Further, the present invention is suitable for application when manufacturing an integrated circuit or the like having a memory element mounted therein, and in this case, a region where the number of laminated wiring patterns is relatively large corresponds to a memory circuit section. An area where the number of laminated wiring patterns is relatively small corresponds to a logic circuit section.

【0020】[0020]

【作用】本発明においては、表面段差が相対的に大きい
領域上に形成された第1の層間絶縁膜を選択的にエッチ
バックすることにより、基体の表面段差が相対的に大き
い領域上の第1の層間絶縁膜の平均高さと、表面段差が
相対的に小さい領域上の第1の層間絶縁膜の平均高さと
を略揃えることができる。そして、このようにしてグロ
ーバル段差をある程度解消してから、リフロー効果に優
れた第2の層間絶縁膜を形成すると、ローカル平坦化の
みならず、グローバル平坦化を達成できる。
In the present invention, by selectively etching back the first interlayer insulating film formed on the region where the surface step is relatively large, the first interlayer insulating film on the region where the surface step is relatively large is formed. The average height of the first interlayer insulating film and the average height of the first interlayer insulating film on the region where the surface step is relatively small can be substantially equalized. If the second interlayer insulating film having an excellent reflow effect is formed after the global level difference is eliminated to some extent in this way, not only local planarization but also global planarization can be achieved.

【0021】特に、第1の層間絶縁膜として不純物濃度
が相対的に低いBPSG膜を成膜すると、基体を表面段
差をステップカバレージよく被覆できるとともに、その
後のエッチバックに際して不純物の析出が抑制でき、第
2の層間絶縁膜として不純物濃度が相対的に高いBPS
G膜を成膜すると、その後の熱処理に際して優れたリフ
ロー効果を示し、充分な平坦化が行える。
In particular, when a BPSG film having a relatively low impurity concentration is formed as the first interlayer insulating film, the surface steps of the substrate can be covered with good step coverage, and the precipitation of impurities can be suppressed during the subsequent etch back. BPS having a relatively high impurity concentration as the second interlayer insulating film
When the G film is formed, it exhibits an excellent reflow effect during the subsequent heat treatment, and can be sufficiently flattened.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明に係る半導体装置の製造方法を
適用した具体的な実施例について説明する。
EXAMPLES Specific examples to which the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is applied will be described below.

【0023】本実施例においては、DRAMが搭載され
たロジックLSIの製造工程において、表面段差が相対
的に大きいメモリ回路部と表面段差が相対的に小さいロ
ジック回路部とに、グローバル段差を生じさせることな
く平坦化絶縁膜を形成した例を示す。
In this embodiment, in the manufacturing process of a logic LSI having a DRAM mounted therein, a global step is generated in a memory circuit section having a relatively large surface step and a logic circuit section having a relatively small surface step. An example is shown in which the planarization insulating film is formed without the need.

【0024】具体的には、先ず、図1に示されるよう
な、p型のSi基板1上に少なくとも、ワード線等を形
成するための1poly層2と、記憶ノード形成等を形
成するための2poly層3と、プレート電極等を形成
するための3poly層4とが形成されたウェハを用意
した。
Specifically, first, as shown in FIG. 1, at least a 1-poly layer 2 for forming a word line and the like, a storage node formation, etc. are formed on a p-type Si substrate 1. A wafer on which the 2poly layer 3 and the 3poly layer 4 for forming the plate electrode and the like were formed was prepared.

【0025】このウェハにおいて、1poly層2、2
poly層3、3poly層4が積層されてDRAMを
構成している領域がメモリ回路部5であり、1poly
層2のみが形成されている領域がロジック回路部6であ
る。
In this wafer, 1 poly layers 2 and 2
A region where a DRAM is configured by stacking the poly layers 3 and 3 is a memory circuit unit 5, and 1 poly
The region where only the layer 2 is formed is the logic circuit unit 6.

【0026】ここで、1poly層2は、ポリシリコン
層上に高融点金属シリサイド層が積層された、いわゆる
ポリサイドよりなり、Si基板1上にゲート酸化膜8を
介して設けられるか、または、素子分離領域9上に設け
られる。なお、メモリ回路部5における1poly層2
のうち、Si基板1上にゲート酸化膜8を介して設けら
れたものは、Si基板1表層部のn- 型の不純物拡散領
域10をソース/ドレインとするnMOSトランジスタ
におけるゲート電極となされており、DRAMにおける
ワード線を構成している。また、ロジック回路部6にお
ける1poly層2は、Si基板1内に設けられたnウ
ェル領域11上にゲート酸化膜8を介して設けられてお
り、該nウェル領域11表層部のp+ 型の不純物拡散領
域12をソース/ドレインとするpMOSトランジスタ
におけるゲート電極となされている。
Here, the 1-poly layer 2 is made of so-called polycide in which a refractory metal silicide layer is laminated on a polysilicon layer, and is provided on the Si substrate 1 via a gate oxide film 8 or an element. It is provided on the separation region 9. In addition, 1 poly layer 2 in the memory circuit unit 5
Among them, the one provided on the Si substrate 1 via the gate oxide film 8 is used as a gate electrode in an nMOS transistor whose source / drain is the n type impurity diffusion region 10 in the surface layer portion of the Si substrate 1. , Constitute a word line in the DRAM. Further, the 1-poly layer 2 in the logic circuit portion 6 is provided on the n-well region 11 provided in the Si substrate 1 via the gate oxide film 8 and has a p + -type conductivity in the surface layer portion of the n-well region 11. It serves as a gate electrode in a pMOS transistor using the impurity diffusion region 12 as a source / drain.

【0027】2poly層3は、ポリシリコンよりな
り、上記メモリ回路部5における1poly層2上に、
多層構造の絶縁膜14を介して設けられている。なお、
該2poly層3は、上述した1poly層2をゲート
電極とするnMOSトランジスタにおける不純物拡散領
域10にコンタクトし、DRAMにおける記憶ノードを
構成している。また、メモリ回路部5の周辺領域には、
該メモリ回路部5内のローカル段差緩和のために、2p
oly層3を用いてダミーパターン3dが形成される。
The 2 poly layer 3 is made of polysilicon, and is formed on the 1 poly layer 2 in the memory circuit section 5,
It is provided via an insulating film 14 having a multilayer structure. In addition,
The 2 poly layer 3 is in contact with the impurity diffusion region 10 in the nMOS transistor having the 1 poly layer 2 as the gate electrode, and constitutes a storage node in the DRAM. In the peripheral area of the memory circuit section 5,
In order to reduce the local step difference in the memory circuit section 5, 2p
A dummy pattern 3d is formed using the oly layer 3.

【0028】3poly層4は、同じくポリシリコンよ
りなり、上記2poly層3上に、キャパシタ絶縁膜1
5を介して設けられ、DRAMにおけるプレート電極を
構成している。
The 3 poly layer 4 is also made of polysilicon, and the capacitor insulating film 1 is formed on the 2 poly layer 3.
5, and forms the plate electrode in the DRAM.

【0029】上述したように、このウェハにおいては、
メモリ回路部5では、ワード線となる1poly層2上
に、2poly層3と3poly層4とがキャパシタ絶
縁膜15を介して対向配置され、DRAMの情報を蓄え
るキャパシタが構成されているのに対して、ロジック回
路部6では、1poly層2のみが形成されている。こ
のため、メモリ回路部5の方が、ロジック回路部6に比
して、キャパシタの厚み分だけ表面段差が大きくなって
いる。
As mentioned above, in this wafer,
In the memory circuit section 5, the 2poly layer 3 and the 3poly layer 4 are arranged opposite to each other on the 1poly layer 2 which is a word line via the capacitor insulating film 15 to form a capacitor for storing DRAM information. Thus, in the logic circuit section 6, only the 1 poly layer 2 is formed. For this reason, the memory circuit portion 5 has a larger surface step than the logic circuit portion 6 by the thickness of the capacitor.

【0030】そして、上述のような構成を有するウェハ
を、ビット線等を形成するための1Al層を形成するに
先んじて平坦化するため、先ず、下記の成膜条件にてB
PSG膜よりなる第1の層間絶縁膜を成膜した。
Then, in order to flatten the wafer having the above-mentioned structure prior to forming the 1Al layer for forming the bit lines and the like, first, under the following film forming conditions,
A first interlayer insulating film made of a PSG film was formed.

【0031】 第1の層間絶縁膜の成膜条件 導入ガス : TEOS 流量 60sccm O3 流量 950sccm TEB 流量 7sccm TMPO 流量 15sccm 圧力 : 常圧 基板温度 : 520℃ 膜厚 : 500nm なお、この成膜は常圧CVD装置によって行った。ま
た、TEBはトリエチルホウ酸:B(OC2 5 3
TMPOはトリメチルリン酸:PO(OCH3 3 を示
す。
Film forming conditions for the first interlayer insulating film Introduced gas: TEOS flow rate 60 sccm O 3 flow rate 950 sccm TEB flow rate 7 sccm TMPO flow rate 15 sccm Pressure: normal pressure Substrate temperature: 520 ° C. Film thickness: 500 nm Note that this film formation is performed under normal pressure. It was performed by a CVD device. TEB is triethyl boric acid: B (OC 2 H 5 ) 3 ,
TMPO represents trimethylphosphoric acid: PO (OCH 3 ) 3 .

【0032】これにより、図2に示されるように、第1
の層間絶縁膜16によってウェハ全面をカバレージ良く
被覆できた。なお、この第1の層間絶縁膜16の組成
は、B:3.5重量%、P:4.3重量%といった比較
的不純物濃度が低いものであった。
As a result, as shown in FIG.
The entire surface of the wafer could be covered with good coverage by the interlayer insulating film 16. The composition of the first interlayer insulating film 16 had a relatively low impurity concentration such as B: 3.5% by weight and P: 4.3% by weight.

【0033】続いて、上述の第1の層間絶縁膜16上に
レジスト塗膜(東京応化工業社製、商品名:THMR−
iP3000)を塗布し、i線によるフォトリソグラフ
ィによりパターニングして、ロジック回路部6に対応す
る領域を被覆するレジストマスク17を形成した。
Subsequently, a resist coating film (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., trade name: THMR-) is formed on the above-mentioned first interlayer insulating film 16.
iP3000) was applied and patterned by photolithography with i-line to form a resist mask 17 covering a region corresponding to the logic circuit section 6.

【0034】その後、上述のウェハに対して、下記の条
件にて異方性エッチングを施した後、上記レジストマス
ク17をアッシングにより除去した。
Thereafter, the above-mentioned wafer was anisotropically etched under the following conditions, and then the resist mask 17 was removed by ashing.

【0035】 エッチング条件 エッチングガス : CHF3 流量 30sccm CF4 流量 30sccm Ar 流量 150sccm 磁場の大きさ : 6.5×10-3T RFバイアス電力: 1000W (13.56Hz) 圧力 : 0.26Pa 温度 : 5℃ なお、このエッチングはマグネトロンRIE(反応性イ
オンエッチング)装置によって行った。
Etching conditions Etching gas: CHF 3 flow rate 30 sccm CF 4 flow rate 30 sccm Ar flow rate 150 sccm Magnetic field magnitude: 6.5 × 10 −3 T RF bias power: 1000 W (13.56 Hz) Pressure: 0.26 Pa Temperature: 5 C. Note that this etching was performed by a magnetron RIE (reactive ion etching) device.

【0036】これにより、図3に示されるように、上述
したレジストマスク17にて被覆されていなかった領
域、即ちメモリ回路部5における第1の層間絶縁膜16
の膜厚が300nm程度減少した。なお、第1の層間絶
縁膜16は、比較的不純物濃度が低いものであったた
め、上述のようなエッチバックに際して、BやPといっ
た不純物が析出することはなかった。
As a result, as shown in FIG. 3, a region not covered with the resist mask 17 described above, that is, the first interlayer insulating film 16 in the memory circuit section 5 is formed.
The film thickness was reduced by about 300 nm. Since the first interlayer insulating film 16 had a relatively low impurity concentration, impurities such as B and P did not precipitate during the above-described etch back.

【0037】次に、上述のウェハに対して、下記の成膜
条件にて、BPSG膜よりなる第2の層間絶縁膜を成膜
した。
Next, a second interlayer insulating film made of a BPSG film was formed on the above wafer under the following film forming conditions.

【0038】 第2の層間絶縁膜の成膜条件 導入ガス : TEOS 流量 60sccm O3 流量 950sccm TEB 流量 15sccm TMPO 流量 15sccm 圧力 : 常圧 基板温度 : 520℃ 膜厚 : 500nm なお、この成膜は常圧CVD装置によって行った。Film forming conditions for the second interlayer insulating film Introduced gas: TEOS flow rate 60 sccm O 3 flow rate 950 sccm TEB flow rate 15 sccm TMPO flow rate 15 sccm pressure: normal pressure substrate temperature: 520 ° C. film thickness: 500 nm Note that this film formation is performed under normal pressure. It was performed by a CVD device.

【0039】これにより、図4に示されるように、第1
の層間絶縁膜16上を第2の層間絶縁膜18がカバレー
ジ良く被覆した。なお、この第2の層間絶縁膜18の組
成は、B:4.6重量%、P:4.3重量%であり、第
1の層間絶縁膜16に比してBの濃度が高いものであっ
た。
As a result, as shown in FIG. 4, the first
The second interlayer insulating film 18 covered the second interlayer insulating film 16 with good coverage. The composition of the second interlayer insulating film 18 is B: 4.6% by weight and P: 4.3% by weight, and the concentration of B is higher than that of the first interlayer insulating film 16. there were.

【0040】続いて、このウェハをN2 ガス雰囲気下に
て900℃で10分間、熱処理することによって、上述
した第1の層間絶縁膜16および第2の層間絶縁膜18
をリフローさせた。
Subsequently, this wafer is heat-treated at 900 ° C. for 10 minutes in an N 2 gas atmosphere, whereby the above-mentioned first interlayer insulating film 16 and second interlayer insulating film 18 are formed.
Was reflowed.

【0041】なお、第1の層間絶縁膜16は、不純物濃
度が比較的低いために、リフロー効果は大きくないが、
第2の層間絶縁膜18は、不純物濃度が比較的高く、優
れたリフロー効果を示した。
Although the first interlayer insulating film 16 has a relatively low impurity concentration, the reflow effect is not great, but
The second interlayer insulating film 18 has a relatively high impurity concentration and exhibits an excellent reflow effect.

【0042】これにより、図5に示されるように、第1
の層間絶縁膜16および第2の層間絶縁膜18よりなる
平坦化絶縁膜19によって、ウェハがローカルのみなら
ずグローバルにも平坦化され、従来、メモリ回路部5と
ロジック回路部6との間で生じていたグローバル段差が
解消された。
As a result, as shown in FIG. 5, the first
The planarizing insulating film 19 including the interlayer insulating film 16 and the second interlayer insulating film 18 planarizes the wafer not only locally but globally, and conventionally, between the memory circuit unit 5 and the logic circuit unit 6. The global step that was occurring has been resolved.

【0043】これは、表面段差が相対的に大きいメモリ
回路部5における第1の層間絶縁膜16をエッチバック
しておくことにより、メモリ回路部5上の第1の層間絶
縁膜16の平均高さと、ロジック回路部6上の第1の層
間絶縁膜16の平均高さとが、略揃っていたからであ
る。
This is because the first interlayer insulating film 16 in the memory circuit portion 5 having a relatively large surface step is etched back, so that the average height of the first interlayer insulating film 16 on the memory circuit portion 5 is increased. And the average height of the first interlayer insulating film 16 on the logic circuit portion 6 are substantially the same.

【0044】以上、本発明に係る半導体装置の製造方法
について説明したが、本発明は上述の実施例に限定され
るものではないことはいうまでもない。例えば、上述の
実施例においては、第1の層間絶縁膜16として、不純
物濃度の低いBPSG膜を成膜したが、不純物を含有し
ないSiOx 膜を成膜してもよい。また、その成膜条件
もO3 とTEOSとからなるガスを用いた常圧CVDに
限られず、TEOSの代わりに、その他のアルコキシシ
ラン類や、鎖状ポリシロキサン類、環状ポリシロキサン
類を用いてもよいし、水と上述のような有機シリコン系
化合物とを用いたプラズマCVDを適用してもよい。
Although the method of manufacturing the semiconductor device according to the present invention has been described above, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, although the BPSG film having a low impurity concentration is formed as the first interlayer insulating film 16 in the above-described embodiments, a SiO x film containing no impurities may be formed. The film forming conditions are not limited to atmospheric pressure CVD using a gas composed of O 3 and TEOS, and other alkoxysilanes, chain polysiloxanes, or cyclic polysiloxanes may be used instead of TEOS. Alternatively, plasma CVD using water and the above-mentioned organosilicon compound may be applied.

【0045】また、第1の層間絶縁膜16を、シランを
用いた従来公知のCVD法にて成膜してもよい。例え
ば、バイアスECRプラズマCVD法にて成膜すれば、
比較的優れた平坦化効果を示すため、第2の層間絶縁膜
18による平坦化が一層容易となる。
Further, the first interlayer insulating film 16 may be formed by a conventionally known CVD method using silane. For example, if the film is formed by the bias ECR plasma CVD method,
Since the relatively excellent flattening effect is exhibited, the flattening by the second interlayer insulating film 18 becomes easier.

【0046】一方、第2の層間絶縁膜18も、リフロー
効果に優れた膜であれば、その成膜条件は上述したもの
に限定されない。さらに、本発明を適用して平坦化がな
されるウェハの構成も上述したものに限定されるもので
はない。
On the other hand, the film forming conditions of the second interlayer insulating film 18 are not limited to those described above as long as they are films excellent in the reflow effect. Furthermore, the structure of the wafer to which the present invention is applied and which is planarized is not limited to that described above.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明を
適用すると、表面段差の大きさが異なる複数の領域を有
する基体を、ローカルのみならずグローバルに平坦化す
ることができる。
As is apparent from the above description, when the present invention is applied, a substrate having a plurality of regions having different surface step sizes can be planarized not only locally but globally.

【0048】したがって、この上に形成される配線の加
工精度が向上し、多層配線構造の半導体装置を、高い信
頼性にて歩留まりよく製造することが可能となる。
Therefore, the processing accuracy of the wiring formed thereon is improved, and a semiconductor device having a multilayer wiring structure can be manufactured with high reliability and high yield.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】表面段差が相対的に大きいメモリ回路部と、表
面段差が相対的に小さいロジック回路部とを有するウェ
ハを示す模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a wafer having a memory circuit section having a relatively large surface step and a logic circuit section having a relatively small surface step.

【図2】図1のウェハに対して、第1の層間絶縁膜を成
膜した後、ロジック回路部上にレジストマスクを設けた
状態を示す模式的断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a resist mask is provided on the logic circuit portion after forming a first interlayer insulating film on the wafer of FIG.

【図3】図2のウェハに対して、異方性エッチングを行
い、メモリ回路部における第1の層間絶縁膜の膜厚を減
少させた状態を示す模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the film thickness of the first interlayer insulating film in the memory circuit portion is reduced by performing anisotropic etching on the wafer in FIG.

【図4】図3のウェハに対して、第2の層間絶縁膜を成
膜した状態を示す模式的断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a second interlayer insulating film is formed on the wafer of FIG.

【図5】図4のウェハに対して、熱処理により、第1の
層間絶縁膜および第2の層間絶縁膜をリフローさせて、
平坦化絶縁膜を形成した状態を示す模式的断面図であ
る。
5 is a thermal treatment on the wafer of FIG. 4 to reflow the first interlayer insulating film and the second interlayer insulating film,
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a flattening insulating film is formed.

【図6】従来法によって形成された平坦化絶縁膜の表面
にグローバル段差が生じている状態を示す模式図であ
る。
FIG. 6 is a schematic view showing a state in which a global step is formed on the surface of a planarization insulating film formed by a conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 Si基板 2 1poly層 3 2poly層 4 3poly層 5 メモリ回路部 6 ロジック回路部 16 第1の層間絶縁膜 18 第2の層間絶縁膜 19 平坦化絶縁膜 1 Si substrate 2 1poly layer 3 2poly layer 4 3poly layer 5 memory circuit section 6 logic circuit section 16 first interlayer insulating film 18 second interlayer insulating film 19 planarizing insulating film

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面段差の大きさが異なる複数の領域を
有する基体に対して、全面に亘って第1の層間絶縁膜を
成膜する工程と、 前記表面段差が相対的に小さい領域上の前記第1の層間
絶縁膜をレジストマスクにて被覆する工程と、 前記第1の層間絶縁膜を選択的にエッチバックして、そ
の膜厚方向の一部を除去する工程と、 前記レジストマスクを除去する工程と、 前記基体の全面に第2の層間絶縁膜を成膜する工程と、 熱処理によって少なくとも前記第2の層間絶縁膜をリフ
ローさせる工程とをこの順に有することを特徴とする半
導体装置の製造方法。
1. A step of forming a first interlayer insulating film over an entire surface of a substrate having a plurality of regions having different surface step sizes; A step of covering the first interlayer insulating film with a resist mask; a step of selectively etching back the first interlayer insulating film to remove a part thereof in a film thickness direction; A semiconductor device having a step of removing, a step of forming a second interlayer insulating film on the entire surface of the base, and a step of reflowing at least the second interlayer insulating film by heat treatment in this order. Production method.
【請求項2】 前記第1の層間絶縁膜として、前記第2
の層間絶縁膜に比して不純物濃度が低い膜を成膜するこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
2. The second interlayer insulating film is used as the first interlayer insulating film.
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a film having a lower impurity concentration than that of the interlayer insulating film is formed.
【請求項3】 前記第1の層間絶縁膜が不純物濃度が相
対的に低いホウ素−リン・ケイ酸ガラス膜であり、前記
第2の層間絶縁膜が不純物濃度が相対的に高いホウ素−
リン・ケイ酸ガラス膜であることを特徴とする請求項2
記載の半導体装置の製造方法。
3. The first interlayer insulating film is a boron-phosphorus-silicate glass film having a relatively low impurity concentration, and the second interlayer insulating film is a boron-phosphorus silicate glass film having a relatively high impurity concentration.
3. A phosphorous silicate glass film.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項4】 前記表面段差が相対的に大きい領域がメ
モリ回路部であり、前記表面段差が相対的に小さい領域
がロジック回路部であることを特徴とする請求項1記載
の半導体装置の製造方法。
4. The manufacturing of a semiconductor device according to claim 1, wherein the region where the surface step is relatively large is a memory circuit section, and the region where the surface step is relatively small is a logic circuit section. Method.
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