JP3219838B2 - 半導体素子の製造方法 - Google Patents
半導体素子の製造方法Info
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Description
に係り、特に層間絶縁膜の平坦化に関するものである。
ては、例えば、以下に示すようなものがあった。
る層間絶縁膜の平坦化の一例を示す工程断面図である。
はその半導体基板10上に形成される第1層金属配線、
12はプラズマCVDシリコン酸化膜(以下、P−Si
O)、13はO3 −TEOS(オゾン−テトラ・エチル
・オルソ・シリケート)を用いた常圧CVDシリコン酸
化膜(以下、O3 −TEOS・NSG)、14は第2層
金属配線である。
板10上に5000Åの第1層金属配線11を形成す
る。
O12を2000Å形成し、続いてO3 −TEOS・N
SG13を段差被覆性の良い、高O3 濃度条件で800
0Å程度形成する。
属配線14を形成する。
プロセスと呼ぶ。
おける層間絶縁膜の平坦化の一例を示す工程断面図であ
る。
は第1層金属配線、22はP−SiO、23はSOG、
24はP−SiO、25は第2層金属配線である。
板20上に5000Åの第1層金属配線21を形成した
後に、P−SiO22を3000Å形成する。
3を2000Åコートする。
O24を3000Å形成する。
金属配線25を形成する。
方法における層間絶縁膜の平坦化の一例を示す工程断面
図である。
は第1層金属配線、32はP−SiOあるいはO3 −T
EOS・NSG、33は犠牲膜(SOGあるいはレジス
ト)、34は第2層金属配線であるまず、図5(a)に
示すように、第1層金属配線(5000Å)31、P−
SiOあるいはO3 −TEOS・NSG(15000
Å)32を形成する。
牲膜33を5000Å形成する。
チバックを10000Åする。
金属配線34を形成する。
ぶ。
べた従来の技術においては、いずれの方法であっても、
第1層配線のパターンとパターンのスリット部あるいは
パターン部とパターンなし部における平坦度が完全でな
く、第2層配線形式においてもその段差が反映され、配
線の微細化が進んでくると、 (1)段差部で第2層配線のカバレージが悪くなり、断
線に至ってしまう。
差が生じる。 という問題が起こり、配線の微細化の阻害要因となった
り、配線の信頼性が低下したりして、技術的に満足でき
る層間絶縁膜の平坦化ができなかった。
おいて、完全に平坦な形状が得られず、微細化の阻害要
因となったり、信頼性が低下するといった問題を除去す
るため、第1層配線形成後に、下地によって成長速度及
びエッチング速度が変化するO3 −TEOS・NSGを
用いて、完全に平坦な層間絶縁膜を形成することができ
る半導体素子の製造方法を提供することを目的とする。
成するために、半導体素子の製造方法において、ボロン
とリンが添加された第1シリコン酸化膜を準備する工程
と、第1配線パターン、及び前記第1シリコン酸化膜と
組成が異なり、かつ、リンが添加された第2シリコン酸
化膜とから成る積層構造を前記第1シリコン酸化膜上に
形成する工程であって、前記第2シリコン酸化膜が前記
第1配線パターン上に配置される前記積層構造を形成す
る工程と、前記第2シリコン酸化膜上を含む前記第1シ
リコン酸化膜上にオゾン及びTEOS(テトラ・エチル
・オルソ・シリケート)を用いてCVD法により第3シ
リコン酸化膜を堆積し、前記第2シリコン酸化膜上方の
前記第3シリコン酸化膜に前記第1配線パターン及び前
記第2シリコン酸化膜の形状を反映した段差を形成する
工程と、エッチバック法により前記第3シリコン酸化膜
の膜厚を前記段差が除去されるまで減じることにより、
前記第1及び第2シリコン酸化膜を覆う前記第3シリコ
ン酸化膜の上面を実質的に平坦にする工程と、平坦にさ
れた前記第3シリコン酸化膜上に第2配線パターンを形
成する工程とを備えるようにしたものである。
製造方法における層間絶縁膜の平坦化を図るために、O
3 −TEOS・NSGが下地の種類によって成長速度が
変化することを利用したものである。つまり、配線パタ
ーンのある場所とない場所で、O3 −TEOS・NSG
の成長速度を変え、O3 −TEOS・NSGの成長を制
御して完全平坦化を行なうことができる。
には、全面エッチバックによって、前記第1の下地膜上
のエッチング速度を前記基板上のエッチング速度よりも
大きくして、前記第2の下地膜の平坦化を行なうことが
できる。
がら詳細に説明する。
製造工程断面図である。
ンとリンを添加したシリコン酸化膜(以下、BPSG:
Boro・Phospho−Silicate・Gla
ssと呼ぶ)、2は第1層金属配線、3はリンを添加し
たCVD酸化膜(以下、PSG:Phospho−Si
licate・Glassと呼ぶ)、4はO3 とTEO
Sを用いた常圧CVDシリコン酸化膜(以下、O3 −T
EOS・NSGと呼ぶ)、5は第2層金属配線である。
明する。
1上に第1層金属配線2を5000Å堆積させ、その
後、プラズマCVDあるいは常圧CVDにて、PSG3
を1000Å堆積させる。
ホトリソ・パターニングにて所望の配線を形成する。
が、O3 −TEOS・NSGは下地によってその成長速
度が変化することが知られており、BPSG1上とPS
G3上では略1:(2/3)である。
TEOS・NSG4をBPSG1上で18000Å成長
させれば、PSG3上では12000Å成長し、その下
地の段差(PSG+金属配線=6000Å)を含めれ
ば、完全に平坦となる。
金属配線5を形成する。
ーンなし上の成長速度と、パターン上の成長速度の比
を、1:a、パターンの厚さをbとすれば、完全平坦と
なるパターンなし上の膜厚xは、 x=b/1−a で決定される。
合(パターン上のO3 −TEOS・NSGを5000
Å)は、全面エッチバックを併用して行なえばよい。た
だし、O3 −TEOS・NSGは下地によって、そのエ
ッチング速度が変化することが知られており、BPSG
上とPSG上では略1:1.5である。
EOS・NSG4をBPSG1上で13800Å成長さ
せると、PSG3上では9200Å成長し、図2(a)
に示すような段差が残る。この後、全面エッチバックを
BPSG1上で2800Å行なうと、PSG3上では4
200Åエッチングされて、BPSG1上でO3 −TE
OS・NSG11000Å残して完全に平坦となる。
金属配線5を形成する。すなわち、O3 −TEOS・N
SGの成長速度をパターンなし上:パターン上の場合、
1:aとし、エッチング速度をパターンなし上:パター
ン上の場合、1:cとし、パターンの厚さをb、エッチ
バック後のO3 −TEOS・NSGの膜厚をdとすれ
ば、完全平坦となるO3 −TEOS・NSGのパターン
なし上での成長膜厚及びエッチング量は、 (a−1)x+b=(c−1)y ax−cy=d の式で与えられる。
残る場合には、O3 −TEOS・NSGは下地によっ
て、そのエッチング速度が変化する点に着目して、完全
平坦化を図ることができる。
層間絶縁膜について述べたが、他工程においても適用で
きることは言うまでもない。
のではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能で
あり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
O3 −TEOS・NSGの下地による成長速度及びエッ
チング速度の変化を利用して、パターン上とパターンな
し上の下地を任意に設定することによって、層間絶縁膜
の完全平坦化を図ることができるので、層間絶縁膜の上
層のカバレージに影響しない。また、ホトリソ工程が容
易になるといった効果が期待でき、半導体素子の微細化
及び信頼性向上を図ることができる。
面図である。
程断面図である。
膜の平坦化の一例を示す工程断面図である。
絶縁膜の平坦化の一例を示す工程断面図である。
る層間絶縁膜の平坦化の一例を示す工程断面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】(a)ボロンとリンが添加された第1シリ
コン酸化膜を準備する工程と、 (b)第1配線パターン、及び前記第1シリコン酸化膜
と組成が異なり、かつ、リンが添加された第2シリコン
酸化膜とから成る積層構造を前記第1シリコン酸化膜上
に形成する工程であって、前記第2シリコン酸化膜が前
記第1配線パターン上に配置される前記積層構造を形成
する工程と、 (c)前記第2シリコン酸化膜上を含む前記第1シリコ
ン酸化膜上にオゾン及びTEOS(テトラ・エチル・オ
ルソ・シリケート)を用いてCVD法により第3シリコ
ン酸化膜を堆積し、前記第2シリコン酸化膜上方の前記
第3シリコン酸化膜に前記第1配線パターン及び前記第
2シリコン酸化膜の形状を反映した段差を形成する工程
と、 (d)エッチバック法により前記第3シリコン酸化膜の
膜厚を前記段差が除去されるまで減じることにより、前
記第1及び第2シリコン酸化膜を覆う前記第3シリコン
酸化膜の上面を実質的に平坦にする工程と、 (e)平坦にされた前記第3シリコン酸化膜上に第2配
線パターンを形成する工程とを備えたことを特徴とする
半導体素子の製造方法。
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1992
- 1992-05-12 JP JP11890492A patent/JP3219838B2/ja not_active Expired - Fee Related
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