JPH11186259A - 金属間誘電層の形成方法 - Google Patents

金属間誘電層の形成方法

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JPH11186259A
JPH11186259A JP24724998A JP24724998A JPH11186259A JP H11186259 A JPH11186259 A JP H11186259A JP 24724998 A JP24724998 A JP 24724998A JP 24724998 A JP24724998 A JP 24724998A JP H11186259 A JPH11186259 A JP H11186259A
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JP
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intermetal dielectric
layer
forming
wafer
intermetal
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JP24724998A
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English (en)
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玉 堂 ▲トウ▼
Gyokudo To
Kotsuau Chin
光 ▲ツァウ▼ 陳
耿 輝 ▲リャウ▼
Koki Ryau
Binryu Ko
敏 龍 黄
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TAIWAN MAOXI ELECTRON CO Ltd
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TAIWAN MAOXI ELECTRON CO Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 効果的に金属間誘電層の堆積厚さの不均一を
改善し、平坦化を確実に達成させ、絶縁効果のある金属
間誘電層を形成する方法を提供する。 【解決手段】 (a)金属層201,220,230を形成したウェハ
表面を、酸素を含有したプラズマで処理するステップ
と、(b)前記金属層表面に金属間誘電底層211,221,231を
形成するステップと、(c)前記金属間誘電底層上に金属
間誘電頂層212,222,232を形成し、前記金属間誘電頂層
及び金属間誘電底層により組成された、厚さが均一な金
属間誘電層を得るステップとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属間誘電層の形
成方法に関し、特に平坦化のための金属間誘電層の形成
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】金属間誘電(IMD:inter-metal diel
ectric)層とは、多層配線を形成するにあたって、プラ
グの箇所を除いた上下層の金属線の間が直接的に短絡す
ることがないようにするため、絶縁体で金属層間を隔離
絶縁する場合の誘電体を指す。
【0003】ところが、この金属間誘電層は、予め既に
完成された下層の金属層上に堆積されているので、実際
の半導体製造プロセスにおいては、該金属間誘電層は、
下層の金属層の高低に応じて凹凸が生じることが多い。
このような現象が発生すると、空隙が発生しやすく、空
隙が発生すると、続いて上層の金属層のフォトリゾグラ
フィーが行われる時に露光焦点が合わせ難くなると共
に、解像度が低下するという不都合が発生する。この現
象を回避するために、現在では、金属間誘電層を形成す
ると同時に平坦化とギャップ充填効果とを達成すること
が必要となっている。
【0004】この現在行われている方法によれば、先
ず、金属間誘電底層を形成した後、それに続いて金属間
誘電頂層を形成することで、金属間誘電層を形成してい
る。そして、これら製造プロセスにおいて、該金属間誘
電底層を形成する場合は、金属層を破壊しないように、
通常500℃から400℃以下の環境下で行われること
から、450℃以下の温度で誘電材料の堆積を行うプラ
ズマ蒸着法(PECVD)により堆積を行っている。こ
のPECVD法を実施する時の反応ガスは、テトラエト
キシシラン(TEOS)又はシラン(SiH4)が主で
あり、また、該金属間誘電底層の誘電材は、誘電定数の
比較的低い二酸化珪素(SiO2)が主に使用されてい
る。
【0005】また、その後、該金属間誘電底層上に形成
される金属間誘電頂層は、通常、常圧蒸着法(APCV
D)又は二次常圧蒸着法(SAPCVD)により形成さ
れており、この金属間誘電頂層の誘電材として誘電定数
の比較的低い二酸化珪素が使用されている。そして、該
APCVD法又はSAPCVD法を実施する時の反応ガ
スとしてテトラエトキシシラン(TEOS)又はシラン
が主に使用され、TEOSを反応ガスとしたAPCVD
法又はSAPCVD法により金属間誘電頂層としての二
酸化珪素層を堆積形成する過程において、より低温の環
境下で行えるように、通常、オゾン(O3)が導入され
ている。これにより堆積のための反応ガスを450℃以
下にすることができ、金属層が破壊されるのを防止する
ことができる。
【0006】従って、上記従来法の金属間誘電底層及び
金属間誘電頂層により、共同して形成された金属間誘電
層は、平坦化及びギャップ充填の初期的効果を有してい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来法には、例えば、TEOSを反応ガスとしたPECV
D法は、金属間誘電底層を形成する際に、シリコン基板
に対して非常に鋭敏であるために、この製法により形成
された金属間誘電層が不均一となり、金属層間に短絡現
象を引き起こし、歩留まりの低下を招くという問題があ
る。
【0008】この不均一が発生する要因について以下に
図1(a),(b)を参照しつつ説明する。
【0009】図1(a),(b)は、各々、金属層を有
するウェハー10の平面図及び側断面図あり、このウェ
ハー10の、TEOS−PECVD法により形成された
金属間誘電底層と、その後APCVD法又はSAPCV
D法により形成された金属間誘電頂層とを含む金属間誘
電層は、堆積の厚さがそれぞれ異なる領域、例えば、同
心円の中央区域Cと、同心円の中間区域Mと、同心円の
エッジ区域Eとに分けて分布されている。
【0010】この図1(b)の側断面図に示されている
ように、ウェハ10の中央区域Cの金属層110上に被
覆された、金属間誘電底層111及び金属間誘電頂層1
12を含む金属間誘電領域は、堆積厚さと品質に優れて
いると共に、良好な平坦性と段被覆性とを有している。
しかしながら、ウェハ10の中間区域Mに位置する金属
層120上に被覆された、金属間誘電底層121及び金
属間誘電頂層122を含む金属層誘電領域は中間区域M
の堆積率が中央区域Cより低いことにより、堆積厚さ及
び品質が中央区域Cに比べ劣っている。また、ウェハ1
0のエッジ区域Eの金属層130上に被覆された、金属
間誘電底層131及び金属間誘電頂層132を含む金属
間誘電領域の堆積率は、はるかに中央区域Cより高く、
この箇所の堆積厚さが最も厚くなっている。言い換えれ
ば、ウェハ10の中央区域C、中間区域M及びエッジ区
域Eは、金属間誘電底層111,121,131を形成
する際に実施されるTEOS−PECVDプロセスがシ
リコン基板に対して極めて鋭敏であるために、異なる区
域がそれぞれ異なる堆積率を有することとなり、このた
めに堆積厚さが不均一となり、平坦化の効率が低下し、
上下の金属層間の誘電層厚みの比較的薄い箇所に短絡現
象が発生して歩留まりの低下を招くという畏れがある。
【0011】本発明の目的は、効果的に金属間誘電層の
堆積厚みの不均一を改善し、平坦化を確実に達成し、絶
縁効果のある金属間誘電層を形成する方法を提供するこ
とにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、金
属層を有するウェハに応用され、(a) 酸素を含有し
たプラズマ処理により、前記金属層の表面を処理するス
テップと、(b) 前記金属層の上表面に金属間誘電底
層を形成するステップと、(c) 前記金属間誘電底層
上に金属間誘電頂層を形成し、前記金属間誘電底層と金
属間誘電頂層とにより組成された、厚さが均一な金属間
誘電層を得るステップと、を備えてなることを特徴とす
る金属間誘電層の形成方法により達成される。
【0013】前記ステップ(a)において、酸素を含有
したプラズマが、酸化窒素(N2O)又は酸素(O2)で
とすることが好ましい。
【0014】前記ステップ(b)において、前記金属間
誘電底層は、プラズマ蒸着法(PECVD)により形成
することが好ましい。
【0015】前記ステップ(b)において、前記金属間
誘電底層を形成するための反応ガスが、シラン(SiH
4 )又はテトラエトキシシラン(TEOS)であること
が好ましい。
【0016】前記ステップ(b)における前記金属間誘
電底層及び、前記ステップ(c)における前記金属間誘
電頂層は、いずれも二酸化珪素(SiO2)層であるこ
とが好ましい。
【0017】前記ステップ(c)において、前記金属間
誘電頂層が、常圧蒸着法(APCVD)又は二次常圧蒸
着法(SAPCVD)で形成することが好ましい。
【0018】前記ステップ(c)において、前記金属間
誘電頂層を形成するための反応ガスが、シラン(SiH
4 )又はテトラエトキシシラン(TEOS)若しくは、
オゾン(O3 )及びテトラエトキシシラン(TEOS)
であることが好ましい。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明に係る金属間誘電層の形成
方法の好適な実施形態について、以下に図面を参照しつ
つ説明する。
【0020】図2(a),(b),(c)は、本発明の
好適な金属間誘電層の形成方法により形成された、金属
層を有するウェハの中央区域、中間区域及びエッジ区域
の堆積厚さを示す側断面図である。図において、ウェハ
20は、ウェハ中央区域Cと、ウェハ中間区域Mと、ウ
ェハエッジ区域Eとの3区域に分かれており、ウェハ中
央区域Cに位置される金属層210と、ウェハ中間区域
Mに位置される金属層220と、ウェハエッジ区域Eに
位置される金属層230と、ウェハ中央区域Cに位置さ
れる金属間誘電底層211と、ウェハ中間区域Mに位置
される金属間誘電底層221と、ウェハエッジ区域Eに
位置される金属間誘電底層231と、ウェハ中央区域C
に位置される金属間誘電頂層212と、ウェハ中間区域
Mに位置される金属間誘電頂層222と、ウェハエッジ
区域Eに位置される金属間誘電頂層232とを備えてな
る。
【0021】上記従来の課題であるTEOS−PECV
Dのシリコン基板に対する鋭敏性を解消するために、本
発明により提案された金属層を有するウェハ上に金属間
誘電層を形成する前に、予め酸素を含んだプラズマ(例
えばN2O又はO2プラズマが好ましい)により前記金属
層を備えたウェハ表面を前処理する。
【0022】このようにすると、その後、プラズマ蒸着
法(PECVD)により金属間誘電底層を堆積し、続い
て常圧蒸着法(APCVD)又は二次常圧蒸着法(SA
PCVD)により金属間誘電頂層を形成堆積した時に、
異なる区域に異なる堆積率が発生するというような問題
が無く、堆積厚さが均一な金属間誘電層を得ることがで
きる。これら金属間誘電底層及び金属間誘電頂層はいず
れも二酸化珪素層であることが好ましい。
【0023】次に図2(a),(b),(c)から分か
るように、ウェハ20は金属層210を有する中央区域
Cと、金属層220を有する中間区域Mと、金属層23
0を有するエッジ区域Eとの3区域に分かれており、こ
れら中央区域C、中間区域M及びエッジ区域Eの各金属
間誘電底層211,221,231の堆積厚さは均一に
形成されている。言うまでもなく、その後に形成された
各金属間誘電頂層212,222,232の堆積厚さも
均一に形成されている。その結果、平坦化の効果が確実
に確保され、従来法のような上、下金属層間の誘電層厚
さの比較的薄い箇所に短絡現象が発生して歩留まりが低
下する問題を解消することができる。
【0024】本発明のPECVD法を実施する際の反応
ガスは、テトラエトキシシラン(TEOS)又はシラン
(SiH4 )が主であり、金属間誘電底層211,22
1,231の誘電材は、主として誘電定数の比較的低い
二酸化珪素(SiO2)が使用される。また、TEOS
を反応ガスとして使用するPECVD法は、金属間誘電
底層211,221,231を堆積形成する過程におい
て、好ましくは更に酸素ガス(O2)が導入される。
【0025】本発明のAPCVD法又はSAPCVD法
を実施する際の反応ガスは、同じく主としてテトラエト
キシシラン(TEOS)又はシラン(SiH4 )が使用
される。そしてTEOSを反応ガスとして使用するAP
CVD法又はSAPCVD法により金属間誘電頂層21
2,222,232を堆積形成する過程において、より
低温の環境下で行えるように、通常、オゾンが導入され
ている。これにより堆積の反応温度を450℃以下にす
ることができ、金属層210,220,230が破壊さ
れるのを防止することができる。
【0026】
【発明の効果】以下の通り、本発明によれば金属間誘電
層の堆積厚さの不均一性を改善することができ、確実に
平坦化を達成し、絶縁効果を備えた金属間誘電層を形成
することができる。
【0027】また、これにより上下金属層間に短絡現象
が発生することが無く、歩留まりを向上させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の、金属層を含むウェハを示し、図1
(a)は平面図、図1(b)は側断面図をそれぞれ示
す。
【図2】本発明に係る金属間誘電層の形成方法により形
成したウェハの側断面図を示し、図2(a)は中央区
域、図2(b)は中間区域、図2(c)はエッジ区域を
各々示す。
【符号の説明】
20 ウェハ 210,220,230 金属層 211,221,231 金属間誘電底層 212,222,232 金属間誘電頂層

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属層を有するウェハに応用され、
    (a) 酸素を含有したプラズマを用いた処理により、
    前記金属層の表面を処理するステップと、(b) 前記
    金属層の上表面に金属間誘電底層を形成するステップ
    と、(c) 前記金属間誘電底層上に金属間誘電頂層を
    形成し、前記金属間誘電底層と金属間誘電頂層とにより
    組成された、厚さが均一な金属間誘電層を得るステップ
    と、 を備えてなることを特徴とする金属間誘電層の形成方
    法。
  2. 【請求項2】 前記ステップ(a)において、 酸素を含有したプラズマが、酸化窒素(N2O)又は酸
    素(O2)であることを特徴とする請求項1記載の金属間
    誘電層の形成方法。
  3. 【請求項3】 前記ステップ(b)において、前記金属
    間誘電底層は、プラズマ蒸着法(PECVD)により形
    成されることを特徴とする請求項1記載の金属間誘電層
    の形成方法。
  4. 【請求項4】 前記ステップ(b)において、 前記金属間誘電底層を形成するための反応ガスが、シラ
    ン(SiH4 )又はテトラエトキシシラン(TEOS)
    であることを特徴とする請求項1記載の金属間誘電層の
    形成方法。
  5. 【請求項5】 前記ステップ(b)における前記金属間
    誘電底層及び、前記ステップ(c)における前記金属間
    誘電頂層は、いずれも二酸化珪素(SiO2)層である
    ことを特徴とする請求項1記載の金属間誘電層の形成方
    法。
  6. 【請求項6】 前記ステップ(c)において、前記金属
    間誘電頂層が、常圧蒸着法(APCVD)又は二次常圧
    蒸着法(SAPCVD)で形成されることを特徴とする
    請求項1記載の金属間誘電層の形成方法。
  7. 【請求項7】 前記ステップ(c)において、 前記金属間誘電頂層を形成するための反応ガスが、シラ
    ン(SiH4 )又はテトラエトキシシラン(TEOS)
    若しくは、オゾン(O3 )及びテトラエトキシシラン
    (TEOS)であることを特徴とする請求項1記載の金
    属間誘電層の形成方法。
JP24724998A 1997-12-18 1998-09-01 金属間誘電層の形成方法 Pending JPH11186259A (ja)

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TW086119230A TW366555B (en) 1997-12-18 1997-12-18 Manufacturing process of inter-metal dielectrics
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013517616A (ja) * 2010-01-06 2013-05-16 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 酸化物ライナを使用する流動可能な誘電体

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013517616A (ja) * 2010-01-06 2013-05-16 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 酸化物ライナを使用する流動可能な誘電体

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