JPH10335449A - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置の製造方法

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JPH10335449A
JPH10335449A JP14036397A JP14036397A JPH10335449A JP H10335449 A JPH10335449 A JP H10335449A JP 14036397 A JP14036397 A JP 14036397A JP 14036397 A JP14036397 A JP 14036397A JP H10335449 A JPH10335449 A JP H10335449A
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Shiro Morinaga
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線間の静電容量を低減することができ、且
つ、層間絶縁膜を平坦化できる半導体集積回路装置の製
造方法を提供し、半導体集積回路装置の動作の高速化お
よび配線部の信頼性の向上を図る。 【解決手段】 配線パターンが形成された半導体基板上
に、配線間に空隙部が形成されるように第1の絶縁膜を
形成する工程、該空隙部が埋め込まれるように第1の絶
縁膜上に平坦化膜を形成する工程、該空隙部内の平坦化
膜を残して配線上の第1の絶縁膜を平坦化する工程、該
空隙部内の平坦化膜を選択的に除去する工程、配線間に
該空隙部が残るように第2の絶縁膜を形成する工程を実
施する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置の製造方法に関し、特に、装置の動作の高速化および
配線パターンの信頼性向上のための製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路装置は高密度化のために
配線パターンの多層化が行われている。このような従来
の半導体集積回路装置の配線部の断面を図5に示す。半
導体基板401上に下層配線402が形成されている。
そして第1の絶縁膜403及び第2の絶縁膜404が形
成され、その上に上層配線407が形成されている。S
OG(Spin On Glass)膜406は絶縁膜の平坦化を目
的として設けられている。SOG膜で絶縁膜を平坦化に
することで配線パターンの信頼性を向上することができ
る。
【0003】また図6に、他の従来例として、装置の動
作の高速化のためにその配線パターンの配線間に誘電率
の最も低い空気の入った空隙部を設けた半導体集積回路
装置の配線部の断面を示す(特開平7−326670号
公報)。半導体基板501上に下層配線502が形成さ
れている。そして第1の絶縁膜503及び第2の絶縁膜
504が形成され、その上に上層配線507が形成され
ている。第1の絶縁膜503には、下層配線間に空隙部
505が形成されている。この空隙部は、第1の絶縁膜
をCVD法またはスパッタ法により堆積させる際に特定
の条件にすることで同時に形成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術には以下の問題点があった。
【0005】図5に示す構造においては、層間絶縁膜が
固有の誘電率を有しており、その値は空気より大きいた
め、配線間で発生する静電容量が空気より大きくなる。
そのため、装置の動作速度がその配線容量に拘束され、
動作速度の高速化が困難であるという問題点があった。
【0006】また、図6に示す構造においては、配線間
に空気の入った空隙部を有するが、層間絶縁膜を平坦化
させることが困難であった。これは、配線間に空隙部を
設けるためには、配線上の絶縁膜の厚さと配線間の絶縁
膜の厚さを変える必要があるためである。また、上層配
線を形成する前に絶縁膜の平坦化処理を行うと、空隙部
が変形・破損したり、平坦化処理に用いる研磨成分が空
隙部へ入り込むなどの問題が生じる。このように、層間
絶縁膜の平坦化が困難なため、その上に形成される配線
パターンの信頼性が劣るといった問題点があった。
【0007】そこで本発明は、上記のような問題点を解
消するためになされたものであり、配線間の静電容量を
低減することができ、且つ、層間絶縁膜を平坦化できる
半導体集積回路装置の製造方法を提供することを目的と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、配線パターン
が形成された半導体基板上に、配線間に空隙部が形成さ
れるように第1の絶縁膜を形成する工程、該空隙部が埋
め込まれるように第1の絶縁膜上に平坦化膜を形成する
工程、該空隙部内の平坦化膜を残して配線上の第1の絶
縁膜を平坦化する工程、該空隙部内の平坦化膜を選択的
に除去する工程、配線間に該空隙部が残るように第2の
絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする半導体
集積回路装置の製造方法に関する。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【0010】本発明の製造方法により形成された半導体
集積回路装置の配線部の断面を図1に示す。半導体基板
101上の下層配線102は金属などの導電材料で形成
されている。第1の絶縁膜103は下層配線パターン上
に配置されている。第2の絶縁膜104は第1の絶縁膜
103上に配置されている。空隙部105は、下層配線
間であって第1の絶縁膜103と第2の絶縁膜104と
の間に配置されている。第1の絶縁膜はCMP又はエッ
チングによって厚さが均一にされている。また、必要に
より、第2の絶縁膜もCMP又はエッチングによって厚
さが均一にされる。
【0011】下層配線間であって第1の絶縁膜103と
第2の絶縁膜104との間に、空気が入った空隙部10
5があることで、その誘電率が1と最も小さいため、次
式で示される配線間の静電容量Cは小さくなる。これに
より、半導体集積回路装置の動作速度の高速化が可能と
なる。
【0012】C=ε(S/d) (εは誘電率、Sは配線の面積、dは層間膜の厚さ) また、第1の絶縁膜103(必要により、第2の絶縁膜
104)をCMP又はエッチングにより厚さを均一にし
ていることで、上層配線パターンの信頼性を上げること
ができる。絶縁膜の厚さが均一になることにより、段差
がなくなるため、配線の段切れがなくなる。また、上層
配線の厚さが均一化されるので、電流が局部的に集中し
て配線が溶断することがなくなる。
【0013】次に、本発明の製造方法について図面を参
照して説明する。
【0014】図2(a)に示すように、半導体基板20
1上に下層配線202をスパッタ法またはCVD法によ
り5000オングストロームの厚さで形成する。
【0015】その上に、図2(b)に示すように、第1
の絶縁膜203として、SiOx膜、SiNx膜またはS
iOxy膜を、CVD法またはスパッタ法により100
00オングストロームの厚さで形成する。
【0016】次に、図2(c)に示すように、低温形成
ガラス塗布材料を空隙を埋め込むように塗布し、これを
400℃程度で加熱し、低温形成ガラス塗布材料をガラ
ス化してSOG膜206を形成する。
【0017】続いて、このSOG膜206の上面から、
第1の絶縁膜203に達し下層配線上の第1の絶縁膜の
厚さが均一になるまでCMP又はエッチングを行う(図
3(d))。SOG膜の形成により配線間の第1の絶縁
膜上はエッチングされることがない。
【0018】次に、第1の絶縁膜203のエッチングレ
ートよりSOG膜206のエッチングレートが速いエッ
チング(例えばフッ化水素の溶液に浸透さす)により、
SOG膜206のみエッチングし、図3(e)に示すよ
うに空隙部205を形成する。
【0019】このエッチング工程後、第2の絶縁膜20
4をCVD法またはスパッタ法により配線上の絶縁膜の
厚さ(第1の絶縁膜と第2の絶縁膜の厚さ)が1000
0オングストローム程度になるように形成する(図3
(f))。
【0020】このとき、下層配線の幅が広いなど、下層
のレイアウトパターンによっては、必要により、第2の
絶縁層をCMP又はエッチング等の平坦化処理を施すこ
とが望ましい。
【0021】以上のようにして作製された半導体集積回
路装置は、下層配線間であって層間絶縁膜203と20
4の間に空気の入った空隙部を有するため、絶縁膜の誘
電率が小さくなり、配線間の静電容量を低減することが
でき、装置の動作速度を向上することができる。また、
層間絶縁膜の厚さを均一にすることで上層配線パターン
の信頼性を向上することができる。
【0022】次に、上記の実施形態のSOG膜に代えて
ポリイミド膜を形成する場合を以下に説明する。
【0023】図4(a)に示すように前記実施形態と同
様に半導体基板301上に下層配線302及び第1の絶
縁膜303を形成する。
【0024】その後、ポリイミドの溶液を基板上に塗布
後、300℃程度で加熱して固化させ、ポリイミド膜3
08を形成する(図4(b))。続いて、前記実施形態
と同様にCMP又はエッチングを行い、下層配線上の第
1の絶縁膜303の厚さを均一にする。
【0025】次に、発煙硝酸に浸して第1の絶縁膜上の
ポリイミド膜308を除去し、空隙部305を形成す
る。
【0026】ポリイミド膜の除去工程後に、第2の絶縁
膜304をCVD法またはスパッタ法により第1の絶縁
膜303上に形成する。これにより図4(c)に示すよ
うに、前記の実施形態と同様の、厚さの均一な第2の絶
縁膜が形成でき、且つ下層配線間であって第1と第2の
絶縁膜間に空隙部305を形成することができる。
【0027】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、半導体集積回路装置の高速化が実現でき、且
つ、装置の上層配線パターンの信頼性が向上できる。
【0028】その理由は、下層配線間であって第1と第
2の絶縁膜間に、空気の入った空隙部を形成することに
より下層配線間の静電容量を下げ、且つ、その形成の
際、第1の層間絶縁膜を均一にする工程を設けてその上
層である第2の層間絶縁膜を均一に形成したためであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法により作製された半導体集積
回路装置の配線構造を示す断面図である。
【図2】本発明の製造方法の説明図である。
【図3】本発明の製造方法の説明図である。
【図4】本発明の製造方法の説明図である。
【図5】従来の半導体集積回路装置の配線構造を示す断
面図である。
【図6】従来の半導体集積回路装置の配線構造を示す断
面図である。
【符号の説明】
101、201、301、401、501 半導体基
板 102、202、302、402、502 下層配線 103、203、303、403、503 第1の絶
縁膜 104、204、304、404、504 第2の絶
縁膜 105、205、305、505 空隙部 206、406 SOG膜 107、207、407、507 上層配線 308 ポリイミド膜

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配線パターンが形成された半導体基板上
    に、配線間に空隙部が形成されるように第1の絶縁膜を
    形成する工程、該空隙部が埋め込まれるように第1の絶
    縁膜上に平坦化膜を形成する工程、該空隙部内の平坦化
    膜を残して配線上の第1の絶縁膜を平坦化する工程、該
    空隙部内の平坦化膜を選択的に除去する工程、配線間に
    該空隙部が残るように第2の絶縁膜を形成する工程を有
    することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 第2の絶縁膜上にさらに配線パターンを
    形成する工程を有する請求項1記載の半導体集積回路装
    置の製造方法。
  3. 【請求項3】 第1の絶縁膜を、CVD法またはスパッ
    タ法によって形成する請求項1記載の半導体集積回路装
    置の製造方法。。
  4. 【請求項4】 第1の絶縁膜を、CMP又はエッチング
    によって平坦化する請求項1記載の半導体集積回路装置
    の製造方法。
  5. 【請求項5】 平坦化膜を、第1の絶縁膜よりエッチン
    グレートが速い材料で形成する請求項1記載の半導体集
    積回路装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2000042652A1 (fr) * 1999-01-12 2000-07-20 Tokyo Electron Limited Dispositif a semiconducteur et procede de fabrication
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JP2008021768A (ja) * 2006-07-12 2008-01-31 Renesas Technology Corp 半導体装置およびその製造方法

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