JPS61113236A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体装置の製造方法、とりわけ同装置におけ
る被膜表面の平坦化方法に関するものであるＯ 従来の技術 膜と略す）を加熱溶融させて表面の平坦化を図かるリフ
ローの技術があるが、加熱温度が高いために、この処理
工程でソース・ドレイン拡散層中の不純物が再分布して
拡散層深さが深くなるため。

素子のチャネル長が２μｍ以下の超ＬＳＩ素子では短チ
ヤネル効果が問題となってくる。また、半導体素子の高
集積化、高速化において要求される多層配線技術に関し
ても、配線に人βを用いた場合、上層及び下層人４配線
間の眉間絶縁膜を成すＰＳＯ膜の表面平坦化には、高温
を必要とするりフロー技術は適用できない。比較的低温
で素子を平坦化する技術はいろいろあるが、そのなかの
−例を第翠を用いて説明する。

なお、第３図ａ　−ｆ’はＡｄ多層配線技術において最
も平坦化の要求される工程、すなわち、上層人ｅ配線を
形成するにあたり要求される下層人ｌ配線を被覆した絶
縁膜（層間絶縁膜）の平坦化工程を示す図であり、簡明
化のため、図にはム４２層配線部分のみを断面図で示し
、あえてトランジスター領域の断面は示していない。

第３図ａに示すように、まず、シリコン基板１上に回路
素子および眉間絶縁膜（図には示されていない）を設け
た後、例えば膜厚Ｏ，ａμｍの下層ムｌ配線２を形成す
る。この後、第３図すのように、膜厚が１．３μｍの窒
化ケイ素膜３をプラズマ形成法により被着する。さらに
、この窒化ケイ素膜３上に、第３図Ｃのように、例えば
、ホトレジスト４を回転塗布する。次に、熱処理を施し
てホトレジスト４中の溶媒を除去した後、窒化ケイ素膜
３およびホトレジスト４のエツチング速度がほぼ゛同一
となるような条件下でホトレジスト４および窒化ケイ素
膜３の一部をエツチングし、第３図ｄのように下層ムｌ
配線２による表面段差の平坦化を図かる。なお、この時
、エツチングガスとして、例えば０Ｆ４１０□混合ガス
を用いる。この後、第３図８のように、層間絶縁膜とし
て例えば膜厚１μｍの酸化ケイ素膜５を被着する。引き
続き、第３図ｆのように、スルーホール６を開孔し、上
層ムｌ配線７を形成して完成する。

発明が解決しようとする問題点 この場合、ホトレジスト４および窒化ケイ素膜３を同時
にエツチングし、平坦化を図かる工程において、エツチ
ングの終点検出が困難であシ、再現性良く平坦面が得ら
れないという問題があった。

エツチング終点を決める方法としてＳＥＭ断面観察から
、エツチング量を割り出し、エツチング速度からエツチ
ング時間を決定する方法、あるいはホトレジスト中のＣ
（炭素）とエツチングガス中の０２（酸素）が反応して
生ずるＣＯの発光スペクトルの経時変化を観察する方法
を用いてエツチングの終点検出を行っていた。いずれの
場合も、平坦化の再現性に問題があシ、下層ムｌ配線２
の表面段差によって上層ムβ配線アが第３図ｆでのくび
れ部８のところで断線してしまうという問題があった。

終点検出方法の前者の方法では、ウェハー間のホトレジ
ストおよび窒化ケイ素膜の膜厚のバラツキによって、ま
た、後者の方法では、ウェハー間の窒化ケイ素膜の膜厚
のバラツキによって、平坦化の再現性に問題が生じる。

本発明はこのような問題を解決するもので、ウェハー間
の窒化ケイ素膜およびホトレジストの膜厚のバラツキが
あっても、再現性良く平坦化が可能な半導体装置の製造
方法を提供するものである。

問題点を解決するだめの手段 本発明は平坦化のだめのエツチング時に、窒素の発光ス
ペクトルを観察することによシ、平坦化の終点検出を図
ろうとするものである。

作用 本発明によれば、ウェハー間の窒化ケイ素膜およびホト
レジストの膜厚のバラツキがあっても、下層ムｌ配線が
ウェハー表面に露出すると同時に再現性良くエツチング
を終了することが可能である。

実施例 一例として、人４２層配線技術において、゛本発明にか
かる絶縁膜の平坦化方法を採用したＭＯ３型半導体装置
の製造方法の一実施例を第１図ａ〜ｆの工程順断面図を
用いて説明する。尚、簡明化のため、図にはム１２層配
線部分のみを示し、あえてトランジスター領域の断面は
示していない。

第１図ａに示すように、まず、シリコン基板１上に所定
のＬａｃｏｓ酸化膜、ゲート酸化膜、ポリシリコンゲー
ト、ソース・ドレイン拡散層形成処理を行ったのち、こ
れらをおおう眉間絶縁膜のＰＳＧ膜を形成したのち、コ
ンタクト窓を開孔し、続いて、膜厚０．８μｍの下層Ａ
ｇ配線２を形成する。この後、第１図すのように、膜厚
１．３μｍの窒化ケイ素膜３をプラズマ形成法により被
着する。

さらに、この窒化ケイ素膜３上に第１図Ｃのように、例
えばホトレジスト４を回転塗布する。次に。

熱処理を施してホトレジスト４中の溶媒を除去した後、
窒化ケイ素膜３およびホトレジスト４のエツチング速度
が同一となるような条件下でホトレジスト４および窒化
ケイ素膜３の一部をエツチングし、第１図ｄのように下
層人β配線２による表面段差の平坦化を図る。尚この時
、エツチングガスとしては例えば、ＣＦ４１０２混合ガ
スを用いる。

また、エツチングは後に記述する窒素の発光スペクトル
の経時変化を観察することによって終了する。この後、
第１図ｅのように、眉間絶縁膜として例えば膜厚１μｍ
の酸化ケイ素膜５を被着する。

引き続き、第１図ｆのように、スルーホー）Ｖ６を開孔
、上層人ｌ配線７を形成して完成する。

エツチング中の窒素（Ｎ２）の発光スペクトｐ（４０５
、ｃａ４ｎｍ　）の経時変化を第２図＆に、また、エツ
チング中の試料断面図を第２図すに示す。尚。

第２図＆における人、Ｂ、Ｃ，Ｄ、それぞれは第３図す
の人、Ｂ、Ｃ，Ｄ、に対応している。第２図＆において
、エツチングが始まシ、ム〜Ｂの領域では、ホトレジス
ト４中のＮ２分子スペクトルが現われる。その後、Ｂ〜
Ｃにおいては、窒化ケイ素膜３から生ずるＮ２によりＮ
２分子スペクトルの強度が増大し、Ｃ−Ｄにおいては、
ウェハー表面全面が窒化ケイ素膜から成り、Ｎ２分子ス
ペクトルの強度は一定値を保つ。Ｄ点を経過すると。

Ｎ２分子スペクト）ｖ強度が低下するが、これは、ＡＪ
Ｉ’表面がウェハー表面上に露出するため、ウェハー表
面での窒化ケイ素膜の占める割合が低下するからである
。このＤ点がエツチングの終点ということになる。この
方法によれば、再現性良く、平坦化が可能である。

発明の効果 本発明によれば、ホトレジストおよび窒化ケイ素膜の膜
厚がウェハー間で変化しても、下層配線の表面が露出す
ると同時にエツチングを終了することが可能で、常にな
めらかな平坦面が得られ。

その上に形成される上層人！配線の断線は生じない。

本実施例では、ホトレジストを塗布しだが、ホトレジス
トの代わりに、ポリイミドあるいはその他の樹脂を回転
塗布法によって形成しても同じ効果が期待できることは
明らかである。

まだ、下層配線上に窒化ケイ素膜を堆積したが、窒化ケ
イ素膜の代わシに酸化ケイ素膜あるいはその他の絶縁膜
を堆積し、その絶縁膜中に含まれる成分あるいは、その
化合物の発光スペクトル変化を観察することによって、
平坦化エツチングの終点検出を再現性良〈実施できるこ
とは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ　−ｆ’は本発明の一実施例を説明するだめの
製造工程断面図、第２図ａ、ｂは、本発明の一実施例を
説明するだめの補足図、第３図ａ　−ｆは従来技術を説
明するだめの製造工程断面図である。 １・・・・・シリコン基板、２・・・・・・下層Ａ／配
線、３・・・・・・窒化ケイ素膜、４・・・・・・ホト
レジスト、５・・・・・・酸化ケイ素膜、６・・・・・
・スル−ホール、７・・・・・・上層人β配線。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 （ｅ） Ｅ−一一スルー広−ノｂ 第２図 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）回路素子もしくは電極、配線膜を設けた半導体基
   板上の凹凸面に絶縁膜を被着し、更に、前記絶縁膜上に
   塗布形成膜を設けた後、前記塗布形成膜および前記絶縁
   膜のエッチング速度がほぼ同一となるエッチング条件下
   で前記塗布形成膜と前記絶縁膜の一部とをエッチングし
   、平坦化を図る工程において、前記絶縁膜に含まれる成
   分もしくはその化合物の発光スペクトルを観察すること
   により、前記エッチングの終点を検出することを特徴と
   する半導体装置の製造方法。
2. （２）絶縁膜が窒化ケイ素膜であり、かつ、窒素の発光
   スペクトルを観察することによりエッチングの終点を検
   出することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半
   導体装置の製造方法。
3. （３）塗布形成膜がホトレジストもしくはポリイミドで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導
   体装置の製造方法。