JPH0372693A - 配線部材及びその形成方法 - 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、配線技術に関し、特に、下層配線と上層配線
との間の層間絶縁膜に塗布型の絶縁膜を使用する多層配
線技術に適用して有効な技術に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体集積回路装置は配線引き回しによる集積度の低下
を防止する目的で半導体基板上に複数層の配線を積層し
た所謂多層配線構造で構成される。

複数層の夫々の配線は通常アルミニウム合金配線で形成
され、これらの配線は主に半導体基板の主面に形成され
た半導体素子間を電気的に接続する。

複数層のうち下層配線と上層配線との接続は両者間の層
間絶縁膜に形成された接続孔を通して行われる。

− ４− 前記層間絶縁膜は、例えば特開昭６１−１９６５５５号
公報に記載されるように、上層配線のステップカバレッ
ジを向上する目的で表面が平坦化される。この層間絶縁
膜は３層構造の酸化珪素膜で形成される。層間絶縁膜の
下層の酸化珪素膜はプラズマＣＶＤ法で堆積される。中
間層の酸化珪素膜は５ＯＧ（Ｓｐｉｎ　Ｏｎ　Ｇｌａｓ
ｓ）法で塗布される。

このＳＯＧ法で塗布された酸化珪素膜は塗布後にベータ
処理を施して無機化される。ＳＯＧ法で塗布された酸化
珪素膜は、流動性を有するので、下層配線上の凸部分に
比べて下層配線間の目部分に厚い膜厚で塗布され、下地
の段差形状を緩和する。

このＳＯＧ法で塗布された酸化珪素膜は全面エツチング
処理により下層配線上の凸部分が除去される。この除去
は下層配線、上層配線の夫々を接続する接続孔内にＳＯ
Ｇ法で塗布された酸化珪素膜を露出させない目的で行わ
れる。前記層間絶縁膜の上層の酸化珪素膜はプラズマＣ
ＶＤ法で堆積される。

このように構成される３層構造の層間絶縁膜は、中間層
のＳＯＧ法で塗布された酸化珪素膜により表面を平坦化
することができるので、上層配線のステップカバレッジ
を向上することができる。また、眉間絶縁膜は、下層配
線、上層配線の夫々を接続する接続孔を形成する際にＳ
ＯＧ法で塗布された酸化珪素膜が存在しない（接続孔内
に露出しない）ので、接続孔内にサイドエツチング部が
生じない。つまり、接続孔内のサイドエツチング部に基
づく段差形状を緩和し、上層配線のステップカバレッジ
を向上することができる。

前記層間絶縁膜の中間層であるＳＯＧ法で塗布された酸
化珪素膜の全面エツチングは、例えば特開昭６１−２８
５７３７号公報に記載されるように、反応性イオンエツ
チング（ＲＩＥ）で行われる。

反応性イオンエツチングはハロゲン化メタンを主成分と
するエツチングガス、例えばＣＨＦ３及びＣＦ４の混合
エツチングガスを使用する。また、全面エツチングは、
例えば特公昭５８−６３０６号公報に記載されるように
、スパッタエツチングで行われる。スパッタエツチング
はアルゴン（Ａｒ）ガス及び酸素（０２）ガス雰囲気中
において行われる。

〔発明が解決しようとする裸題〕

（１）前述の半導体集積回路装置の多層配線構造で使用
される層間絶縁膜の中間層としてはＳＯＧ法で塗布され
た酸化珪素膜が使用される。この酸化珪素膜は塗布後の
ベーク処理で無機化（ガラス化）されしかも内部応力が
大きいので割れ易い（クラックを生じ易い）。このため
、ＳＯＧ法で塗布された酸化珪素膜の膜厚を厚くするこ
とができず、下層配線間の凹部分の段差形状を緩和し平
坦化を充分に図ることができないので、上層配線のステ
ップカバレッジが低下するという問題点を生じる。

また、前記下層配線間の凹部分の段差形状を充分に緩和
するには、ＳＯＧ法で酸化珪素膜を複数回塗布すると共
に塗布毎にベーク処理を施し、合計の膜厚を厚く形成し
なくてはならない、このため、層間絶縁膜の形成工程数
が増加し、結果的に半導体集積回路装置の製造プロセス
が長くなるという問題点を生じる。

（２）前記層間絶縁膜の中間層であるＳＯＧ法で塗布さ
れた酸化珪素膜の膜厚は下地段差形状例えば下層配線の
配線幅に依存する。つまり、酸化珪素膜は配線幅が小さ
い領域での下層配線上の平坦部において薄い膜厚で塗布
される。また、酸化珪素膜は配線幅が大きい領域での下
層配線上の平坦部において厚い膜厚で塗布される。この
ＳＯＧ法で塗布された酸化珪素膜は、全面エツチング処
理が施されるが、この処理の際に膜厚の厚い領域ではエ
ツチング残りを生じる。また、酸化珪素膜は、膜厚の薄
い領域ではオーバーエツチングにより下層配線間の凹部
分に埋込まれた酸化珪素膜を多量に除去してしまうので
、平坦性が劣化される。このように、ＳＯＧ法で塗布さ
れた酸化珪素膜の膜厚にばらつきを生じるので、層間絶
縁膜に形成される接続孔の加工にばらつきを生じて導通
不良が発生したり、下地の層間絶縁膜の平担性の劣化に
基づき上層配線のステップカバレッジが低下するという
問題点を生じる。

（３）前記層間絶縁膜の中間層であるＳＯＧ法で８ 塗布された酸化珪素膜の全面エツチングは反応性イオン
エツチングで行っている。反応性イオンエツチングは、
ハロゲン化メタンを主成分とするエツチングガスを使用
するので、ＳＯＧ法で堆積された酸化珪素膜の表面に炭
素系汚染物質が付着する。この炭素系汚染物質はＳＯＧ
法で塗布された酸化珪素膜の膜質を劣化するという問題
点を生じる。

また、この炭素系汚染物質はＳＯＧ法で塗布された酸化
珪素膜とプラズマＣＶＤ法で堆積した酸化珪素膜との間
で剥がれ易いという問題点を生じる。

また、前記炭素系汚染物質は除去する必要があるので、
この炭素系汚染物質を除去する工程に相当する分、半導
体集積回路装置の製造プロセスが長くなるという問題点
を生じる。

また、炭素系汚染物質を除去する目的で０２プラズマに
さらすと、ＳＯＧ法で塗布した酸化珪素膜として、例え
ば特開昭６３−１６４３４２号公報に記載されるように
、メチル基が混入された有機物を使用した場合には、こ
の有機酸化珪素膜が無機化する。この２つの現象が同時
に生じるため、各々独立に制御することができないとい
う問題点を生じる。

（４）前記層間絶縁膜の中間層であるＳＯＧ法で塗布さ
れた酸化珪素膜の全面エツチングに際し、下層のプラズ
マＣＶＤ法で堆積した酸化珪素膜のエツチング条件の配
慮がなされていない。このため、層間絶縁膜の下層配線
上の膜厚にばらつきを生じ、ＳＯＧ法で塗布された酸化
珪素膜のエツチング速度が下層の酸化珪素膜に比べて遅
い場合には接続孔が導通しない等の問題点が生じる。

また、ＳＯＧ膜で塗布された酸化珪素膜のエツチング速
度が下層の酸化珪素膜に比べて速い場合には下層配線間
の凹部分の膜厚が薄くなり層間絶縁膜の表面の平坦性が
劣化する。この平坦性の劣化は上層配線のステップカバ
レッジを低下するという問題点を生じる。

（５）層間絶縁膜の中間層であるＳＯＧ法で塗布した酸
化珪素膜として、例えば特開昭６３−１６４３４２号公
報に記載されるように、メチル基が混入された有機物を
使用することが知られている。

つまり、この酸化珪素膜は、ガラス化されないので割れ
にくく、厚い膜厚で形成し、平坦化を図ることができる
。この有機酸化珪素膜は、塗布、ベーク処理の夫々が終
了した後、酸素ガスプラズマ処理により無機化される。

このため、前記ＳＯＧ法で塗布された有機酸化珪素膜の
採用は、無機化処理に相当する分、半導体集積回路装置
の製造プロセスが長くなるという問題点を生じる。

本発明の目的は、多層配線構造を有する配線部材におい
て、上層配線の電気的信頼性を向上することが可能な技
術を提供することにある。

本発明の他の目的は、前記層間絶縁膜の表面の平坦化を
図ると共に、前記層間絶縁膜に形成された接続孔内での
上層配線のステップカバレッジを向上することが可能な
技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、前記層間絶縁膜の製造工程数を低
減し、配線部材の製造プロセスを短縮することが可能な
技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、前記層間絶縁膜のＳＯＧ法で塗布
された酸化珪素膜の膜厚の下地段差形状の依存性を低減
し、下層配線と上層配線との導通不良を防止して電気的
信頼性を向上すると共に、眉間絶縁膜の表面の平担性を
向上することが可能な技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、多層配線構造を有する配線部材に
おいて、眉間絶縁膜のＳＯＧ法で塗布した酸化珪素膜の
全面エツチングの際に、表面に付着する炭素系汚染物質
を低減し、前記酸化珪素膜の膜質を向上すると共に、層
間絶縁膜の剥がれを防止することが可能な技術を提供す
ることにある。

本発明の他の目的は、前記多層配線構造を有する配線部
材において、前記ＳＯＧ法で塗布した酸化珪素膜の膜質
を向上するための製造工程数を低減し、製造プロセスを
短縮することが可能な技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、多層配線構造を有する配線部材に
おいて、層間絶縁膜のＳＯＧ法で塗布した酸化珪素膜の
全面エツチング、の際の膜厚のばら１１ ２ つきを低減し、下層配線と上層配線との導通不良を防止
して電気的信頼性を向上すると共に、眉間絶縁膜の表面
の平担性を向上することが可能な技術を提供することに
ある。

本発明の他の目的は、多層配線構造を有する配線部材に
おいて、層間絶縁膜のＳＯＧ法で塗布される有機酸化珪
素膜の無機化処理に相当する製造工程数を低減し、配線
部材の製造プロセスを短縮することが可能な技術を提供
することにある。

本発明の他の目的は、多層配線構造を有する配線部材に
おいて、下層配線、上層配線の夫々を接続する接続孔の
加工マージンを向上することが可能な技術を提供するこ
とにある。

本発明の他の目的は、多層配線構造を有する配線部材に
おいて、製造上の歩留りを向上することが可能な技術を
提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

（１）下層配線、上層配線の夫々が、堆積型の第１絶縁
膜、塗布型の第２絶縁膜、堆積型の第３絶縁膜の夫々を
順次積層した層間絶縁膜に形成される接続孔を通して電
気的に接続される配線部材において、前記塗布型の第２
絶縁膜を有機物で形成し、この塗布型の第２絶縁膜を前
記堆積型の第１絶縁膜上の前記下層配線で形成された白
部分を除くそれ以外の凹部分のみに形成する。前記堆積
型の第１絶縁膜、堆積型の第３絶縁膜の夫々はプラズマ
ＣＶＤ法で堆積した酸化珪素膜、前記塗布型の第２絶縁
膜はＳＯＧ法で塗布した酸化珪素膜である。

（２）前記（１）の接続孔を通して上層配線と接続され
る下層配線の配線幅をこの下層配線の膜厚の１０倍以下
で形成する。

（３）前記（１）又は（２）の層間絶縁膜の塗布型の第
２絶縁膜は５〜２０［重量％］の炭素含有量で形成され
る。

（４）前記（１）乃至（３）の接続孔を通して上層配線
が接続される下層配線のうち、他の下層配線に比べて低
い位置に形成された下層配線下にはダミーペデスタルを
形成する。

（５）前記（１）乃至（４）の層間絶縁膜の塗布型の第
２絶縁膜の下層配線上の除去はスパッタエツチングで行
い、このスパッタエツチングの塗布型の第２絶縁膜：堆
積型の第１絶縁膜のエツチング選択比を１．４〜２．０
で行う。

（６）前記（１）乃至（５）の層間絶縁膜の塗布型の第
２絶縁膜の下層配線上の除去はハロゲン化メタンを主成
分とするエツチングガスを使用する反応性イオンエツチ
ング、スパッタエツチングの夫々を順次節して行う。

（７）前記（５）又は（６）のスパッタエツチングは酸
素ガス：アルゴンガスの混合比を０〜１にする。

（８）前記（５）乃至（７）の層間絶縁膜の塗布型の第
２絶縁膜は、前記スパッタエツチングを施した後に、酸
素プラズマ処理を施す。

（９）前記（５）乃至（８）の層間絶縁膜の塗布型の第
２絶縁膜はスパッタエツチング前に真空ベク処理が施さ
れる。

（１０）前記（１）乃至（９）の層間絶縁膜の塗布型の
第２絶縁膜のスパッタエツチング後、それと同一真空系
内において前記塗布型の第２絶縁膜の表面に堆積型の第
３絶縁膜を堆積する。

〔作　　用〕

上述した手段（１）によれば、前記層間絶縁膜の塗布型
の第２絶縁膜はガラス化されず、内部応力を低減するこ
とができ、この塗布型の第２絶縁膜の膜厚をクラックを
生じさせないで厚く形成できるので、層間絶縁膜の表面
の平坦化を図り、上層配線の断線の発生やマイグレーシ
ョンを低減することができると共に、前記層間絶縁膜に
形成された接続孔内に塗布型の第２絶縁膜が露出しない
ので、塗布型の第２絶縁膜からの脱ガスの発生や塗布型
の第２絶縁膜のサイドエツチングの発生を防止し、前記
接続孔内での上層配線のステップカニ５ １６ バレツジを向上することができる。この結果、配線部材
の上層配線の電気的信頼性を向上することができる。

上述した手段（２）によれば、前記層間絶縁膜の塗布型
の第２絶縁膜の膜厚の下層配線パターンの依存性を低減
することができるので、前記塗布型の第２絶縁膜の前記
下層配線上の膜厚を均一化することができる。この結果
、塗布型の第２絶縁膜の下層配線上での除去を確実に行
い、塗布型の第２絶縁膜の残存を低減しくエツチング残
りがなくなる）、前記層間絶縁膜に形成された接続孔内
に塗布型の第２絶縁膜が露出しないので、塗布型の第２
絶縁膜からの脱ガスの発生や塗布型の第２絶縁膜のサイ
ドエツチングの発生を防止し、前記接続孔内での上層配
線のステップカバレッジをより一層向上することができ
る。

上述した手段（３）によれば、前記層間絶縁膜の塗布型
の第２絶縁膜に発生するクラックを低減することができ
ると共に、前記塗布型の第２絶縁膜のエツチング速度の
制御性を向上することができる。

上述した手段（４）によれば、前記層間絶縁膜の塗布型
の第２絶縁膜の下層配線上の膜厚をそれ以外の平坦部分
の膜厚に比べて薄くし、かつどの下層配線上においても
均一化することができる。

この結果、塗布型の第２絶縁膜の下層配線上での除去が
確実に行え、塗布型の第２絶縁膜の残存を低減でき、前
記層間絶縁膜に形成された接続孔内に塗布型の第２絶縁
膜が露出しないので、塗布型の第２絶縁膜からの脱ガス
の発生や塗布型の第２絶縁膜のサイドエツチングの発生
を防止し、前記接続孔内での上層配線のステップカバレ
ッジをより一層向上することができる。

上述した手段（５）によれば、前記堆積型の第１絶縁膜
及び塗布型の第２絶縁膜の合計の膜厚の制御性を向上す
る（ばらつきを低減する）ことができるので、前記層間
絶縁膜に形成される接続孔の加工を確実に行うことがで
き、接続孔内での導通不良を低減し、電気的信頼性を向
上することができると共に、前記塗布型の第２絶縁膜の
下層配線間の凹部分のエツチング量を低減し、層間絶縁
膜の表面の平坦化を図ることができるので、上層配線の
断線の発生やマイグレーションを低減することができる
。

上述した手段（６）によれば、前記反応性イオンエツチ
ングで前記塗布型の第２絶縁膜の表面に付着した炭素系
汚染物質をスパッタエツチングにより除去することがで
きるので、この塗布型の第２絶縁膜の膜質を向上するこ
とができる。

上述した手段（７）によれば、前記塗布型の第２絶縁膜
のスパッタエツチングを行いながら、この塗布型の第２
絶縁膜の無機化処理を行うことができる。この結果、前
記層間絶縁膜に形成された接続孔内に前記塗布型の第２
絶縁膜が残存し露出したとしても、水分の発生や脱ガス
の発生がないので、上層配線の腐食を防止することがで
き或は上層配線の接続孔内でのステップカバレッジを向
上することができる。

また、前記スパッタエツチングで無機化処理を行うので
、無機化処理に相当する分、配線部材の製造プロセスを
短縮することができる。

上述した手段（８）によれば、前記塗布型の第２ＩＩ！
４縁膜のスパッタエツチング後に、この塗布型の第２絶
縁膜を酸素プラズマ処理で無機化することができる。こ
の結果、前記層間絶縁膜に形成された接続孔内に前記塗
布型の第２絶縁膜が残存し露出したとしても、水分の発
生や脱ガスの発生がないので、上層配線の腐食を防止す
ることができ、或は上層配線のステップカバレッジを向
上することができる。

上述した手段（９）によれば、前記塗布型の第２絶縁膜
をスパッタエツチング前に予じめ真空べ一り処理で水分
を除去し、スパッタエツチングのエツチング量の制御を
向上することができる。この結果、前記層間Ｍ縁膜の塗
布型の第２絶縁膜の下層配線上を確実に除去することが
できる。

上述した手段（１０）によれば、前記塗布型の第２絶縁
膜のスパッタエツチングで新たに露出された表面に水分
やガスが吸着する前に堆積型の第３絶縁膜を堆積するこ
とができるので、前記塗布９ ０− 型の第２絶縁膜の膜質の劣化を防止することができる。

以下、本発明の構成について、本願出願人により先に出
願された特願平１−６３０３７号に記載される半導体集
積回路装置（ゲートアレイ）の多層配線構造に本発明を
適用した一実施例とともに説明する。

なお、実施例を説明するための全回において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。

〔発明の実施例〕

（実施例Ｉ） 本発明の実施例Ｉである半導体集積回路装置の多層配線
構造の製造方法について、第１図乃至第８図（各製造工
程毎に示す要部断面図）を用いて説明する。

半導体集積回路装置の多層配線構造は以下のように形成
される。

まず、半導体基板１の主面上に下地絶縁膜２を形成し、
第１図に示すように、この下地絶縁膜２上に第１層目配
線（下層配線）３を形成する。

本実施例の半導体集積回路装置は、これに限定されない
が、ゲートアレイ方式を採用する論理ＬＳＩで構成され
る。この半導体集積回路装置の論理回路を形成する基本
セルはバイポーラトランジスタを主体に構成される。こ
の半導体集積回路装置は、前記基本セル内の半導体素子
間を接続する結線パターン及び基本セル間（論理回路間
）を接続する結線パターンを変更することにより種々の
論理機能を得ることができる。本実施例で使用する半導
体集積回路装置の具体的な構成は、前述したように、特
願平１−６３０３７号に記載されるので、ここでの説明
は省略する。

前記半導体基板１は単結晶珪素で形成され、この半導体
基板１の活性領域の主面には前記基本セルを構成するバ
イポーラトランジスタ等の半導体素子が形成される。前
記下地絶縁膜２は、前記半導体素子と第１層目配線３と
を電気的に分離し、例えば酸化珪素膜を主体に形成され
る。

第１層目配線３は主に基本セル内の半導体装置間を接続
する結線及び基本セル間を接続する結線として使用され
る。第１層目配線３は例えばスパッタ法で堆積されたア
ルミニウム又はアルミニウム合金で形成される。アルミ
ニウム合金はアルミニウムにＣｕ、又はＣｕ及びＳｉを
添加して形成される。Ｃｕは耐マイグレーシヨン強度を
高める作用がある。Ｓｉは耐アロイスパイク強度を高め
る作用がある。この第１層目配線３は、信号配線、電源
配線の夫々でサイズが異なるが、例えば基本セル間を接
続する信号配線の場合、０．８〜１．２［μｍ］の膜厚
及び２．０〜４．０［μｍ］の配線幅で形成される。

次に、第２図に示すように、第１層目配線３上を含む基
板全面に層間絶縁膜（４）のうちの下層の絶縁膜４Ａを
形成する。この絶縁膜４Ａは、プラズマＣＶＤ法で堆積
した酸化珪素膜で形成され、例えば６００［ｎｍ］程度
の膜厚で形成される。

次に、第３図に示すように、前記絶縁膜４Ａ上の基板全
面に眉間絶縁膜（４）のうちの中間層の絶縁膜４Ｂを形
成する。この絶縁膜４Ｂは、ＳＯＧ法で塗布された酸化
珪素膜で形成される。この酸化珪素膜はメチル基が混入
された有機物である。

ＳＯＧ法で塗布されるこの酸化珪素膜は、例えば第１層
目配線３上の凸部分（平担部分）において約１００［ｎ
ｍ］程度の薄い膜厚で形成されると共に、第１層目配線
３間の凹部分（平担部分）において約３００［ｎｍ］程
度の厚い膜厚で形成される。この絶縁膜４Ｂの膜厚は酸
化珪素膜の塗布時の回転数及び塗布薬液を調整し制御す
る。

次に、第４図に示すように、基板全面にエツチング処理
（エッチバック処理）を施し、第１層目配線３上の凸部
分において絶縁膜４Ｂを除去する。

絶縁膜４Ｂの除去は例えば枚葉式のマグネトロンエツチ
ング装置を使用したスパッタエツチングで行う。このス
パッタエツチングは、例えばＡｒガス：　７０　［ｓｃ
ｃｍコ、圧力Ｈ３Ｑ　［ｍｔｏｒｒ］、磁界：８０［Ｇ
ｓ］、　　ＲＦパワー　：３５０［Ｗコ　（１３，５６
［ＭＨｚ］）の条件下で行う。この条件下で行われるス
パッタエツチングは、絶縁膜４Ｂのエツチング速度を８
５［ｎｍ／ｍ／分給縁膜４Ａのエツチング処理 ４− グ速度を５０［ｎｍ／ｍ／分給々に設定することができ
る。つまり、前記スパッタエツチングは、絶縁膜４Ｂ：
絶縁膜４Ａのエツチング選択比を約１゜７に制御するこ
とができる。このスパッタエツチングは、オーバーエツ
チングが施されるので、絶縁膜４Ｂの除去と共に、その
下層の絶縁膜４Ａも若干エツチング除去される。同第４
図に示すように、前記スパッタエツチングによる全面エ
ツチングは、第１層目配線３上の凸部分において絶縁膜
４Ｂを除去すると共に、第１層目配線３間の凹部分にお
いて絶縁膜４Ｂを残存させその表面の平担化を図ること
ができる。

次に、第５図に示すように、絶縁膜４Ｂ上及びそれから
露出する絶縁膜４Ａ上を含む基板全面に層間絶縁膜（４
）の上層である絶縁膜４ｃを形成する。絶縁膜４Ｃは、
前記下層の絶縁膜４Ａと同様にプラズマＣＶＤ法で堆積
した酸化珪素膜で形成され、例えば６００［ｎｍ］程度
の膜厚で形成される。この絶縁膜４Ｃを形成する工程に
より、絶縁膜４Ａ、４Ｂ、４Ｃの夫々を順次積層した３
層構造の眉間絶縁膜４が完成する。この層間絶縁膜４の
表面は中間層としてＳＯＧ法で塗布されかつスパッタエ
ツチングで全面エツチング処理が施された絶縁膜４Ｂが
形成されるので平担化される。

次に、第６図に示すように、層間絶縁膜４の表面上に、
第１層目配線３上が開口されたエツチングマスク５を形
成する。このエツチングマスク５は例えばフォトリング
ラフィ技術で形成したフォトレジスト膜で形成する。

次に、前記エツチングマスク５を使用し、このエツチン
グマスク５の開口から露出する層間絶縁膜４を除去し、
第７図に示すように、この眉間絶縁膜４に接続孔６を形
成する。接続孔６は、例えば、まず、層間絶縁膜４の主
に上層の絶縁膜４Ｃに沸酸を使用したウェットエツチン
グを施し、−部を形成する。このウェットエツチングは
接続孔６の段差緩和を目的とする。この後、前記層間絶
縁膜４の主に下層の絶縁膜４ＡにＣＨＦ３＋０２又はＣ
Ｆ４＋ＣＨＦ３のフレオン系ガスを使用した反応性イオ
ンエツチング（ＲＩＥ）を施し、接続孔６の残部を除去
する。この反応性イオンエツチングは接続孔６の開口面
積の縮小化を目的とする。

この接続孔６の形成領域は下層の絶縁膜４Ａ及び上層の
絶縁膜４Ｃで層間絶縁膜４が形成され、接続孔６の内壁
には層間＃！！縁膜４の中間層である絶縁膜４Ｂが露出
しない。つまり、層間絶縁膜４の中間層である絶縁膜４
Ｂからの脱ガスの発生や接続孔６の形成時の絶縁膜４Ｂ
のサイドエツチングの発生を防止することができる。こ
の結果、接続孔６の形成時のエツチング条件の選択範囲
が拡大するので、接続孔６の加工が安易になる。また、
前記接続孔６の形成時のエツチング条件の選択範囲を拡
大し、オーバーエツチングで第１層目配線３の表面をス
パッタエツチングした時に接続孔６の内壁に付着される
堆積物をエツチングマスク５の除去時に除去することが
できる。また、前記接続孔６の内壁に絶縁膜４Ｂが露出
しないので、前記絶縁膜４Ｂのエツチングマスク５の除
去（剥離）時の変質及び膜質の劣化を防止できる。

次に、前記エツチングマスク５を除去する。そして、前
記接続孔６を通して第１層目配線３と接続するように、
層間絶縁膜４上に第２層目配線７を形成する。第２層目
配線７は前記第１層目配線３と同様に例えばアルミニウ
ム又はアルミニウム合金で形成する。第１層目配線３は
、前記基本セル（論理回路）間を接続する信号配線、電
源幹線等として形成される。

この第２層目配線７は層間絶縁膜４の表面が平担化され
ているのでステップカバレッジを向上することができる
。また、第２層目配線７は、接続孔６の内壁に層間絶縁
膜４の中間層である絶縁膜４Ｂが露出せず、絶縁膜４Ｂ
からの水分や脱ガスがなく或は絶縁膜４Ｂのサイドエツ
チングがないので、ステップカバレッジを向上すること
ができる。

このように、（１）第１層目配線３、第２層目配線７の
夫々が、堆積型の絶縁膜４Ａ、塗布型の絶縁膜４Ｂ、堆
積型の絶縁膜４Ｃの夫々を順次積層した層間絶縁膜４に
形成される接続孔６を通して電気的に接続される半導体
集積回路装置におい７ ８− て、前記塗布型の絶縁膜４Ｂを有機物で形成し、この塗
布型の絶縁膜４Ｂを前記堆積型の絶縁膜４Ａ上の前記第
１層目配線３で形成された凸部分を除くそれ以外の凹部
分のみに形成する。この構成により、前記層間絶縁膜４
の塗布型の絶縁膜４Ｂはガラス化されず、内部応力を低
減することができ、この塗布型の絶縁膜４Ｂの膜厚をク
ラックを生じさせないで厚く形成できるので、眉間絶縁
膜４の表面の平坦化を図り、第２層目配線７のステップ
カバレッジを向上し、第２層目配線７の断線の発生やマ
イグレーションを低減することができると共に、前記層
間絶縁膜４に形成された接続孔６の内壁に塗布型の絶縁
膜４Ｂが露出しないので。

塗布型の絶縁膜４Ｂからの脱ガスの発生や塗布型の絶縁
膜４Ｂのサイドエツチングの発生を防止し、前記接続孔
６の内壁での第２層目配線７のステップカバレッジを向
上することができる。この結果、半導体集積回路装置の
第２層目配線７の電気的信頼性を向上することができる
。

（実施例■） 本実施例■は、前記実施例Ｉの半導体集積回路装置の多
層配線構造において、層間絶縁膜の中間層である絶縁膜
４Ｂの膜厚の制御性を向上した、本発明の第２実施例で
ある。

前記実施例■の第３図に示す工程において、層間絶縁膜
４の中間層である絶縁膜４Ｂは第１層目配線３の配線幅
に依存して膜厚が変化することが、本発明者の検討の結
果、明らかになった。第９図に第１層目配線３の配線幅
を変えた試験用半導体集積回路装置の多層配線構造の断
面を示す。また、第１０図に第１層目配線３の配線幅と
絶縁膜４Ｂの膜厚との相関関係を示す。

第９図に示すように、ＳＯＧ法で絶縁膜４Ｂの表面を滑
らかになるように塗布した場合、配線幅が小さい第１層
目配線３Ａから配線幅が大きい第１層目配線３Ｆに向っ
て、順次第１層目配線３上の絶縁膜４Ｂは厚く塗布され
る。絶縁膜４Ｂの各第１層目配線３Ａ〜３Ｆ上の夫々の
凸部分での膜厚は、絶縁膜４Ｂの第１層目配線３間の凹
部分での膜厚で正規化すると、第１０図に示すように、
下地段差形状（第１層目配線３の膜厚）との間に相関関
係が生じる。第１０図において、ｔ１〜ｔ３の夫々は第
１層目配線３の膜厚を表し、ｔｌは０．５［ｐ　ｍ　］
、　ｔ　２は１．０［μｍ１．ｔａは２．０［μｍ］で
ある。

前記実施例Ｉの第４図に示す工程、つまり絶縁膜４Ｂの
全面エツチング処理を行う場合、接続孔６の形成領域お
いて第１層目配線３上の凸部分に絶縁膜４Ｂを残さない
ためには、絶縁膜４Ｂの第１層目配線３間の凹部分に塗
布された膜厚に相当する分全面エツチングを行うか、或
は絶縁膜４Ｂの膜厚を制御することが有効である。前者
の場合、絶縁膜４Ｂの全面エツチング量が大きく、第１
層目配線３の段差形状が大きくなる。このため、後者の
絶縁膜４Ｂの膜厚の制御を行う手法が有効であり、前記
第１０図に示すように、第１層目配線３の配線幅で絶縁
膜４Ｂの膜厚を簡単に制御することができる。例えば第
１層目配線３の膜厚がｌ。

Ｏ［μｍ］の場合、第１層目配線３の配線幅を約１０倍
以下の１０［μｍ］以下に設定する。同様に、第１層目
配線３の膜厚が０．５［μｍ］の場合、第１層目配線３
の配線幅を１０倍以下の５［μｍ］以下に、第１層目配
線３の膜厚が２．０［μｍ］の場合、第１層目配線３の
配線幅を１０倍以下の２０［μｍ］以下に夫々設定する
。つまり、第１層目配線３の配線幅をその膜厚の１０倍
以下に設定することにより、第１０図に示すように、絶
縁膜４Ｂの膜厚がほとんど下地段差に依存しない領域を
使用することができるので、絶縁膜４Ｂのエツチング量
の制御性を高め、第１層目配線３上の絶縁膜４Ｂを確実
に除去することができる。

このように、（２）前記接続孔６を通して第２層目配線
７と接続される第１層目配線３の配線幅をこの第１層目
配線３の膜厚の１０倍以下で形成する。この構成により
、前記層間絶縁膜４の塗布型の絶縁膜４Ｂの膜厚の第１
層目配線３のパタンの依存性を低減することができるの
で、前記塗布型の絶縁膜４Ｂの前記第１層目配線３上の
膜厚を均一化することができる。この結果、塗布型の絶
縁膜４Ｂの第１層目配線３上での除去を確実に３１− ２ 行い、塗布型の絶縁膜４Ｂの残存を低減しくエツチング
残りがなくなる）、前記層間絶縁膜４に形成された接続
孔６の内壁に塗布型の絶縁膜４Ｂが露出しなくなるので
、塗布型の絶縁膜４Ｂからの脱ガスの発生や塗布型の絶
縁膜４Ｂのサイドエツチングの発生を防止し、前記接続
孔６の内壁での第２層目配線７のステップカバレッジを
より一層向上することができる。

（実施例■） 本実施例■は、前記実施例Ｉの半導体集積回路装置の多
層配線構造において、層間絶縁膜の中間層である絶縁膜
４Ｂの全面エツチング処理のエツチング制御性を向上し
た、本発明の第３実施例である。

前記実施例Ｉの第４図に示す工程において、層間絶縁膜
４の中間層である絶縁膜４Ｂの全面エツチング処理に際
し、絶縁膜４Ｂ、その下層の絶縁膜４Ａの夫々のエツチ
ング選択比の変動により、層間絶縁膜４の膜厚のばらつ
きが大きく変化することが、本発明者の検討の結果、明
らかになった。

第１１図に半導体集積回路装置の多層配線構造の要部の
拡大断面を示す。また、明細書の末尾に掲載した第１表
にエツチング選択比に基づく層間絶縁膜４の膜厚のばら
つきの度合を示す。

第１１図及び第１表に示すように、まず、層間絶縁膜４
の下層の絶縁膜４Ａの膜厚を６００±６０［ｎｍ］、中
間層である絶縁膜４Ｂの第１層目配線３上の凸部分の膜
厚を１００±３０［ｎｍ］に設定する。この場合、層間
絶縁膜４の絶縁膜４Ａ及び４Ｂの合計の膜厚は７００±
６７［ｎｍ］（６００＋１００±ｖ’Ｔマ＋３０　）と
なる。前記実施例Ｉの第４図に示すように絶縁膜４Ｂに
全面エツチング処理（スパッタエツチング処理）を施し
、第１層目配線３上の凸部分の絶縁膜４Ｂを確実に除去
するには、１００±３０［ｎｍ］をオーバーエツチング
する必要があるので、１５０±１５［ｎｍ］のエツチン
グ量の全面エツチング処理を設定すればよい。つまり、
絶縁膜４Ｂの膜厚は最大１３０［ｎ　ｍ］であるので、
全面エツチング処理はオーバーエツチング量を見込んで
最小１３５［ｎｍ］の工ッチング量でよい。

この時の全面エツチング処理において、絶縁膜４Ａ、４
Ｂの夫々のエツチング選択比を適切に設定することによ
り、絶縁膜４Ｂの全面エツチング後の絶縁膜４Ａの膜厚
の制御を行うことができる。

前述の例において、計算の簡略化のために、絶縁膜４Ａ
の膜厚を６００［ｎｍｌ、全面エツチング量を１５０［
ｎｍｌに固定する。絶縁膜４Ａ及び４Ｂの合計の膜厚を
算出すると、第１表に示すようになる。つまり、絶縁膜
４Ｂ：絶縁膜４Ａのエツチング選択比を　１．０とした
場合、合計の膜厚は５５０±３０［ｎｍコ（膜厚のばら
つき量±５．５［％］）となる。エツチング選択比を　
１．４とした場合、合計の膜厚は５６４．５±２１．５
［ｎｍコ（膜厚のばらつき量±３．８［％］）となる。

エツチング選択比を１．８とした場合、合計の膜厚は５
７２．５±１６．５［ｎｍｌ（膜厚のばらつき量±２．
９［％コ）となる。すなわち、エツチング選択比を高め
る（エツチング速度差を大きくする）にしたがって、絶
縁膜４Ｂの全面エツチング処理時の絶縁膜４Ａのエツチ
ング量が低減され、絶縁膜４Ａ及び４Ｂの合計の膜厚の
ばらつき量が小さくなる。つまり、このばらつき量の低
減は、層間絶縁膜４に接続孔６を形成する際の加工マー
ジンを向上することができる。

一方、前述のエツチング選択比を高めすぎると、絶縁膜
４Ｂのエツチング量が大きくなるので、第１層目配線３
間の凹部分において、絶縁膜４Ｂの膜厚が薄くなり、層
間絶縁膜４の表面の平担性が劣化する。特に、第２層目
配線７としてアルミニウム又はアルミニウム合金を使用
し、パターンニングをフォトリソグラフィ技術で行う場
合、層間絶縁膜４の表面の凹部分（第１層目配線３間）
でエツチングマスクが回折現象により細り、第２層目配
線７の配線幅が部分的に細くなる。第２層目配線７の配
線幅が細くなると、エレクトロマイグレーションを生じ
易く、断線を生じる可能性が高くなるので、前述のエツ
チング選択比は適度に高くする。

第１２図にエツチング選択比と不良発生率との５ ３６ 関係を示す。第１２図に示すように、層間絶縁膜４の絶
縁膜４Ｂ：絶縁膜４Ａのエツチング選択比が１．４未満
の場合（Ａ領域）、絶縁膜４Ａ及び４Ｂの合計の膜厚の
ばらつきが大きく、特に第１層目配線３上の凹部分にお
いて、絶縁膜４Ｂの除去が確実に行えないので、層間絶
縁膜４に形成される接続孔６の貫通不良等、不良発生率
が増大する。

また、眉間絶縁膜４の絶縁膜４Ｂ：絶縁膜４Ａのエツチ
ング選択比が２．０を越えた場合（Ｂ領域）、絶縁膜４
Ｂのエツチング量が大きくなり、層間絶縁膜４の表面の
平担性が劣化するので、第２層目配線７のエレクトロマ
イグレーションの発生、断線等、不良発生率が増加する
。す′なわち、前記エツチング選択比は１．４以上２．
０以下に設定すれば、前述の不良発生はほとんど生じな
い。

このように、（５）前記層間絶縁膜４の塗布型の絶縁膜
４Ｂの第１層目配線３上の除去はスパッタエツチングで
行い、このスパッタエツチングの塗布型の絶縁膜４Ｂ：
堆積型の絶縁膜４Ａのエツチング選択比を１．４以上２
．０以下の範囲で行う。

この構成により、前記堆積型の絶縁膜４Ａ及び塗布型の
絶縁膜４Ｂの合計の膜厚の制御性を向上する（ばらつき
を低減する）ことができるので、前記層ＭＩＩＡＩ膜４
に形成される接続孔６の加工を確実に行うことができ、
接続孔６での導通不良を低減し、電気的信頼性を向上す
ることができると共に、前記塗布型の絶縁膜４Ｂの第１
層目配線３間の凹部分のエツチング量を低減し、層間絶
縁膜４の表面の平坦化を図ることができるので、第２層
目配線７の断線の発生やマイグレーションを低減するこ
とができる。

（実施例■） 本実施例■は、前記実施例Ｉの半導体集積回路装置の多
層配線構造において、層間絶縁膜４の中間層である絶縁
膜４Ｂのエツチング速度の安定化を図った、本発明の第
４実施例である。

前記実施例Ｉの第４図に示す工程において、層間絶縁膜
４の中間層である絶縁膜４Ｂの全面エツチング処理に際
し、絶縁膜４Ｂの表面状態により、エツチング速度が大
きく変化することが、本発明８− 者の検討の結果、明らかになった。

第１４図に２種類の処理方法をブロック図で示し、第１
３図に前記処理方法の夫々で得られた絶縁膜４Ｂのエツ
チング速度を示す。

第１４図に示す処理方法Ｂは、半導体集積回路装置（半
導体ウェーハ）の表面上にＳＯＧ法で絶縁膜４Ｂを塗布
し、ベーク処理を施しく１＞た後、前記絶縁膜４Ｂに全
面エツチング処理を施す〈３〉方法である。前記絶縁膜
４Ｂは前記実施例Ｉと同様に有機物である。前記ベーク
処理は例えば４５０［℃］のＮ２　アニールにより行わ
れる。ベーク処理〈１〉が施された半導体集積回路装置
は、Ｎ２ガス中で冷却され、この後、Ｎ２パージを行っ
た保管庫内に放置される。つまり、絶縁膜４Ｂは可能な
限り水分の吸収を遮断される。

第１４図に示す処理方法Ａは、前記半導体集積回路装置
の表面上にＳＯＧ法で絶縁膜４Ｂを塗布し、ベーク処理
を施しく１〉、真空ベーク処理を施しく２〉た後、前記
絶縁膜４Ｂに全面エツチング処理を施す〈３〉方法であ
る。真空ベーク処理〈２〉は例えば４００［℃］、１０
０　［ｍｔｏｒｒ］で５分間行う。この時、Ｎ２　ガス
をｌＯ［５ＣＣＩＩｌコ程度流すことによって処理を加
速することができ、処理時間を短縮することが可能であ
る。この処理方法Ａは、少なくとも真空ベーク処理〈２
〉から全面エツチング処理〈３〉までは真空が破られず
（大気に触れない同一真空系内）において処理される。

前記処理方法Ｂは、第１３図に示すように、絶縁膜４Ｂ
の全面エツチング処理において、エツチング速度が初期
と後期とで異なり、しかもエツチング速度の遷移時間に
も差が生じる。

これに対して、処理方法Ａは、真空ベーク処理〈２〉を
−施したことにより、第１３図に示すように、処理方法
Ｂで生じるエツチング速度の変化等の現象を低減できる
。つまり、処理方法Ａは、処理方法Ｂに比べて、全面エ
ツチング処理のエツチング量の制御性を高めることがで
きる。

本発明者が行った前記真空ベーク処理〈２〉中の脱ガス
の質量分析の結果によれば大半が水であり、真空ベーク
処理前後の半導体ウェーハの質量９− ０ 変化を調べたところ、例えば５　［１ｎｃｈ］径の場合
、約７［ｍｇ／ウェーハ］に達することが明らかになっ
た。

すなわち、層間絶縁膜４の中間層である絶縁膜４Ｂは、
塗布・ベーク処理＜１＞後、真空ベーク処理〈２〉を行
い、これと同一真空系内において絶縁膜４Ｂに全面エツ
チング処理〈３〉を施すことにより、全面エツチング処
理〈３〉のエツチング量の制御性を向上することができ
る。

このように、（９）前記全面エツチング（スパッタエツ
チング）処理〈３〉前に前記層間絶縁膜４の塗布型の絶
縁膜４Ｂに真空ベーク処理〈２〉を施す。この構成によ
り、前記塗布型の絶縁膜４Ｂをスパッタエツチング前に
予じめ真空ベーク処理く２〉で水分を除去し、スパッタ
エツチングのエツチング量の制御性を向上することがで
きる。

この結果、前記層間絶縁膜４の塗布型の絶縁膜４Ｂの第
１層目配線３上を確実に除去することができる。

また、前述の処理方法Ａの全面エツチング処理〈３〉に
同一真空系内において絶縁膜４Ｂ上に絶縁膜４Ｃを堆積
させ、層間絶縁膜４を完成させる。

つまり、前記真空ベーク処理〈２〉が施された絶縁膜４
Ｂは水分が除去された状態であり、この状態の絶縁膜４
Ｂに全面エツチング処理＜１＞を施して絶縁膜４Ｂの新
たな表面が露出しても、水分やガスを吸着させることな
く、この絶縁膜４Ｂの新たな表面を絶縁膜４Ｃで被覆で
きる。

このように、（１０）前記層間絶縁膜４の塗布型の絶縁
膜４Ｂの全面エツチング処理く３〉後、それと同一真空
系内において前記塗布型の絶縁膜４Ｂの表面に堆積型の
絶縁膜４Ｃを堆積する。この構成により、前記塗布型の
絶縁膜４Ｂのスパッタエツチングで新たに露出された表
面に水分やガスが吸着する前に堆積型の絶縁膜４Ｃを堆
積することができるので、前記塗布型の絶縁膜４Ｂの膜
質の劣化を防止することができる。

（実施例■） 本実施例■は、前記実施例Ｉの半導体集積回路装置の多
層配線構造において、層間絶縁膜４の中間層である絶縁
膜４Ｂの全面エツチング処理での歩留りを高めた、本発
明の第５実施例である。

前記実施例■の第４図に示す工程において、眉間絶縁膜
４の中間層である絶縁膜４Ｂの全面エツチング処理にハ
ロゲン化メタンを主成分とするエツチングガス例えばＣ
ＨＦ、＋ＣＦ、系ガスの反応性イオンエツチングを使用
する。この反応性イオンエツチングは、絶縁膜４Ｂの表
面に炭素系ポリマー（炭素系汚染物質）を堆積すること
ができ、絶縁膜４Ｂのエツチング速度を制御することが
できる。

前記炭素系ポリマーは、絶縁膜４Ｂの上層に堆積される
絶縁膜４Ｃにクラックが生じ、層間絶縁膜４のクラック
耐圧を劣化させたり、接続孔６の形成の際に絶縁膜４Ｂ
と絶縁膜４Ｃとの界面ににじみが生じ、この界面にウェ
ットエツチングの際にサイドエツチングが生じる等の不
良を生じる。

通常、炭素系ポリマーは反応性イオンエツチングの終了
後に０２プラズマアソシヤ処理により除去されるが、こ
の処理は有機物で形成された絶縁膜４Ｂを無機化し、こ
の無機化により絶縁膜４Ｂが体積収縮し、絶縁膜４Ｂに
クラックが発生する。

また、前記炭素系ポリマーは、フォトレジスト膜の剥離
液等の各種薬液や水洗で除去すると、有機物である絶縁
膜４Ｂの表面に薬液や水分が吸着され、上層の絶縁膜４
Ｃの形成時或は形成後に膜輻射曇りやクラック等の不良
を発生する。

本発明者の基礎研究の結果によれば、前記絶縁膜４Ｂの
表面を薄くスパッタエツチングでクリーニング処理する
ことにより、簡単にしかも前述の不良を生じることなく
、炭素系ポリマーは除去できる。このスパッタエツチン
グの条件は、前述の実施例１の第４図に示す工程で使用
されるスパッタエツチングの条件と実質的に同して良い
。

このように、（６）前記層間絶縁膜４の塗布型の絶縁膜
４Ｂの第１層目配線３上の除去はハロゲン化メタンを主
成分とするエツチングガスを使用する反応性イオンエツ
チング、スパッタエツチングの夫々を順次流して行う。

この構成により、前記反応性イオンエツチングで前記塗
布型の絶縁膜４Ｂの表面に付着した炭素系ポリマーをス
パソタ４３ ４ エツチングにより除去することができるので、絶縁膜４
Ｂの膜質を向上することができる。また、スパッタエツ
チングは反応性イオンエツチングと同一チャンバ内で行
うことができるので、前記炭素系ポリマーを除去する新
たな工程の通過がなく、結果的に製造プロセスを短縮す
ることができる。

（実施例■） 本実施例■は、前記実施例Ｉの半導体集積回路装置の多
層配線構造において、層間絶縁膜の中間層である絶縁膜
４Ｂのクラックの発生率を低減すると共に絶縁膜４Ｂの
平担化を図った、本発明の第６実施例である。

前述の実施例Ｉの半導体集積回路装置において、層間絶
縁膜４の中間層である絶縁膜４Ｂは、炭素含有率により
膜質が変化する。第１５図に絶縁膜４Ｂ中の炭素含有率
［重量％］と不良発生率との関係を示す。本発明者が行
った不良解析の結果、絶縁膜４Ｂ中の炭素含有率が５［
重量％］未満と低い場合（Ｃ領域）、下地段差部でクラ
ックが多発する。

絶縁膜４Ｂにクラックが生じると、絶縁膜４Ｂの全面エ
ツチング後の平担性が極度に劣化し、特に第２層目配線
７のステップカバレッジの低下や加工精度を低下する。

また、絶縁膜４Ｂ中の炭素含有率が２０［重量％］を越
えた場合（Ｄ領域）、絶縁膜４Ｂの全面エツチング処理
の際のエツチング選択比の制御が難しくなるので、絶縁
膜４Ｂの表面の平担化を図ることができない。

つまり、層間絶縁膜４の絶縁膜４Ｂ中の炭素含有率は５
〜２０［重量％〕の範囲が最適である結果が得られた。

このように、（３）前記層間絶縁膜４の塗布型の絶縁膜
４Ｂを５〜２０［重量％］の炭素含有量で形成する。こ
の構成により、前記層間絶縁膜４の塗布型の絶縁膜４Ｂ
に発生するクラックを低減することができると共に、前
記塗布型の絶縁膜４Ｂのエツチング速度の制御性を向上
し、層間絶縁膜４の平担化を図ることができる。

（実施例■） 本実施例■は、前記実施例Ｉの半導体集積回路装置の多
層配線構造において、層間絶縁膜４の中間層である絶縁
膜４Ｂの全面エツチング処理の際のエツチング制御性を
向上した、又層間絶縁膜４に形成される接続孔６での第
２層目配線７のステップカバレッジを向上した、本発明
の第７実施例である。

本発明者の基礎研究の結果、層間絶縁膜４の中間層であ
る絶縁膜４Ｂの全面エツチング処理の際、スパッタエツ
チングにおいて、Ａｒガスをベースに０２ガスの添加量
を増加すると、絶縁膜４Ｂのエツチング速度が速くなる
ので、絶縁膜４Ｂ＝絶縁膜４Ａのエツチング選択比を高
めらる結果を得た。つまり、前記実施例■の全面エツチ
ング処理のエツチング選択比の制御を簡単に行うことが
できる。

また、絶縁膜４Ｂのスパッタエツチングの際に、０２ガ
スの添加量を増加すると、絶縁膜４Ｂの表面部分を無機
化することができる。つまり、絶縁膜４Ｂの第１層目配
線３上の凸部分が全面エツチング処理で完全に除去され
ず、層間絶縁膜４に形成された接続孔６の内壁に絶縁膜
４Ｂが露出した場合でも、絶縁膜４Ｂが無機化されてい
るので、脱ガスの発生等がなくなる。ただし、スパッタ
エツチングの０２ガス：Ａｒガスの混合比が１以上にな
ると、不必要に無機化が進むため、絶縁膜４Ｂの体積収
縮が大きくなり、絶縁膜４Ｂにクラックが多発する。こ
のため、前記スパッタエツチングの混合比はＯ−１以下
に設定する。

また、前記絶縁膜４Ｂの表面部分を無機化するには、絶
縁膜４Ｂの全面エツチング制御性、短時間の０２　スパ
ッタエツチング処理或は０２　プラズマ処理（ノンバイ
アス）を行えば前述と同様の効果を奏することができる
。前記短時間とは、装置及び各種条件により異なるが、
本発明者が使用した枚葉式のマグネトロンスパッタエツ
チング装置においては、例えば０２　ガス：　３０　［
ｓｃｃｍ］、圧カニ３０　［ｍｔｏｒｒ］、磁界：７０
［Ｇｓコ、ＲＦ小パワー２５０　［Ｗ］の夫々の条件の
場合、１０秒〜３分程度である。また、短時間とは、プ
ラズマ処理の場合、プラズマ密度と分布により若干具な
り、１〜１０分程度である。

７ ４８− このように、（７）前記絶縁膜４Ｂの全面エツチング速
度のスパッタエツチングは０２ガス：Ａｒガスの混合比
を０〜工にする。この構成により、前記塗布型の絶縁膜
４Ｂのスパッタエツチングを行いながら、この塗布型の
絶縁膜４Ｂの無機化処理を行うことができる。この結果
、前記層間絶縁膜４に形成された接続孔６の内壁に前記
塗布型の絶縁膜４Ｂが残存し露出したとしても、水分の
発生や脱ガスの発生がないので、第２層目配線７の腐食
を防止することができ、或は第２層目配線７の接続孔６
内でのステップカバレッジを向上することができる。

また、前記全面エツチング処理のスパッタエツチングで
無機化処理を行うことができるので、無機化処理に相当
する分、半導体集積回路装置の製造プロセスを短縮する
ことができる。

また、（８）前記層間絶縁膜４の塗布型の絶縁膜４Ｂは
、前記スパッタエツチングを施した後に、酸素プラズマ
処理が施される。この構成により、前記塗布型の絶縁膜
４Ｂのスパッタエツチング後に、この塗布型の絶縁膜４
Ｂを酸素プラズマ処理で無機化することができる。この
結果、前述と同様の効果を奏することができる。

（実施例■） 本実施例■は、３層配線構造以上の多層配線構造に本発
明を適用した、本発明の第８実施例である。

本発明の実施例■である半導体集積回路装置の多層配線
構造を第１６図（要部断面図）で示す。

第１６図に示すように、第２層目配線７上には、図示し
ないが、第３層目配線と絶縁分離するための層間絶縁膜
８が設けられる。層間絶縁膜８は前述の実施例Ｉ〜■の
夫々で説明した層間絶縁膜４と同様の構造で構成される
。つまり、層間絶縁膜８は、プラズマＣＶＤ法で堆積さ
れた絶縁膜８Ａ、ＳＯＧ法で塗布された絶縁膜８Ｂ、図
示しないプラズマＣＶＤ法で堆積した絶縁膜の夫々を順
次積層した３層構造で構成される。

同第１６図に示す第２層目配線７は第１層目配線３間の
凹部分上に配置されるので、この第２層目配線７の下地
の層間絶縁膜４の表面は凹部分となるが、本実施例では
ダミーペデスタル（ＤＰ）３が配置され、第２層目配線
７の下地の層間絶縁膜４の表面は平担化される。ダミー
ペデスタル３は第１層目配線３間の凹部分に第１層目配
線３と同一導電層で形成される。このダミ、−ペデスタ
ル３は、第２層目配線７上の白部分において、層間絶縁
膜４の中間層である絶縁膜８Ｂの膜厚を薄く形成する目
的で配置される。ダミーペデスタル３が配置されない場
合には、前記絶縁膜８Ｂが他の領域に比べて厚い膜厚で
塗布され、全面エツチング処理においてエツチング残り
を生じたり、又層間絶縁膜８に形成する接続孔の加工が
難しくなる。

なお、前記ダミーペデスタル３は、第１層目配線３と同
一の導電層だけに限定されず、前述した本願出願人によ
り先に出願された特願平１−６３０３７号に記載される
ように、絶縁膜で形成してもよい。

このように、（４）前記接続孔を通して第３Ｍ目配線が
接続される第２層目配線７のうち、他の第２層目配線７
に比べて低い位置に形成された第２層目配線７下にダミ
ーペデスタル３を形成する。

この構成により、前記層間絶縁膜８の塗布型の絶縁膜８
Ｂの第２層目配線７上の膜厚をそれ以外の平坦部分の膜
厚に比べて薄くし、かつどの第２層目配線７上において
も均一化することができる。

この結果、塗布型の絶縁膜８Ｂの第２層目配線７上での
除去が確実に行え、塗布型の絶縁膜８Ｂの残存を低減で
き、前記層間絶縁膜８に形成された接続孔内に塗布型の
絶縁膜８Ｂが露出しないので、塗布型の絶縁膜８Ｂから
の脱ガスの発生や塗布型の＃！！縁膜８Ｂのサイドエツ
チングの発生を防止し、前記接続孔内での第３層目配線
のステップカバレッジをより一層向上することができる
。

（実施例■） 本実施例■は、層間絶縁膜に形成された接続孔内に遷移
金属膜を選択的に埋込む多層配線構造に本発明を適用し
た、本発明の第９実施例である。

本発明の実施例■である半導体集積回路装置の多層配線
構造を第１７図（要部断面図）で示す。

１− ５２ 第エフ図に示すように、眉間絶縁膜４に形成された、第
１層目配線３と第２層目配線７とを接続する接続孔６の
内部には遷移金属膜９が埋込まれる。この遷移金属膜９
は例えばＳｉＨ４又はＨ２ガスとＷＦ６ガスとの混合ガ
スをソースガスとする選択ＣＶＤ法で堆積されたタング
ステン膜である。

このタングステン膜は、層間絶縁膜４に形成された接続
孔６内部において、第１層目配線３の上部のみに選択的
に堆積される。この遷移金属膜９は、接続孔６の内壁に
絶縁膜４Ｂが露出しないので、絶縁膜４Ｂからの脱ガス
に基づく選択性不良を防止することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に
基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能であることは勿論である。

例えば、本発明は、半導体集積回路装置の多層配線構造
に限定されず、プリント配線基板等の配線部材の多層配
線構造に適用することができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

多層配線構造を有する配線部材において、上層配線の電
気的信頼性を向上することができる。

前記多層配線構造を有する配線部材において、層間絶縁
膜の表面の平坦化を図ると共に、前記層間絶縁膜に形成
された接続孔内での上層配線のステップカバレッジを向
上することができる。

前記多層配線構造を有する配線部材において、層間絶縁
膜の製造工程数を低減し、配線部材の製造プロセスを短
縮することができる。

前記多層配線構造を有する配線部材において、層間絶縁
膜のＳＯＧ法で塗布された酸化珪素膜の膜厚の下地段差
形状の依存性を低減し、下層配線と上層配線との導通不
良を防止して電気的信頼性を向上すると共に、層間絶縁
膜の表面の平担性を向上することができる。

前記多層配線構造を有する配線部材において、層間絶縁
膜のＳＯＧ法で塗布した酸化珪素膜の全面エツチング処
理の際に、表面に付着する炭素系ポリマーを低減し、層
間絶縁膜の剥がれを防止し、前記酸化珪素膜の膜質を向
上するこ、とができる。

前記多層配線構造を有する配線部材において、前記ＳＯ
Ｇ法で塗布した酸化珪素膜の膜質を向上するための製造
工程数を低減し、製造プロセスを短縮することができる
。

前記多層配線構造を有する配線部材において、層間絶縁
膜のＳＯＧ法で塗布した酸化珪素膜の全面エツチング処
理の際の膜厚のばらつきを低減し、下層配線と上層配線
との導通不良を防止して電気的信頼性を向上すると共に
、層間絶縁膜の表面の平担性を向上することができる。

前記多層配線構造を有する配線部材において、層間絶縁
膜のＳＯＧ法で塗布される有機酸化珪素膜の無機化処理
に相当する製造工程数を低減し、配線部材の製造プロセ
スを短縮することができる。

前記多層配線構造を有する配線部材において、下層配線
、上層配線の夫々を接続する接続孔の加工マージンを向
上することができる。

前記多層配線構造を有する配線部材において、製造上の
歩留りを向上することができる。

【第１表１

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は、本発明の実施例Ｉである半導体集
積回路装置の多層配線構造を各製造工程毎に示す要部断
面図、 第９図は、本発明の実施例■である半導体集積回路装置
の多層配線構造の要部断面図、第１０図は、前記多層配
線構造の配線幅と膜厚との相関関係図、 第１王図は、本発明の実施例■である半導体集積回路装
置の多層配線構造の要部拡大断面図、５ ６ 第１２図は、前記多層配線構造の眉間絶縁膜のエツチン
グ選択比と不良発生率との関係図、第１３図は、本発明
の実施例■である半導体集積回路装置の多層配線構造の
層間絶縁膜のエツチング速度図、 第１４図は、前記多層配線構造のエツチング処理方法を
示すブロック図、 第１５図は、本発明の実施例■である半導体集積回路装
置の多層配線構造の層間絶縁膜中の炭素含有率と不良発
生率との関係図、 第１６図は、本発明の実施例■である半導体集積回路装
置の多層配線構造の要部断面図、第１７図は、本発明の
実施例■である半導体集積回路装置の多層配線構造の要
部断面図である。 図中、１・・半導体基板、３・・・第１層目配線、４゜
８・・・層間絶縁膜、４Ａ、４Ｃ，８Ａ・・・堆積型絶
縁膜、４Ｂ、８Ｂ・・・塗布型絶縁膜、６・・接続孔、
７・第２層目配線である。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．　下層配線、上層配線の夫々が、堆積型の第１絶縁
   膜、塗布型の第２絶縁膜、堆積型の第３絶縁膜の夫々を
   順次積層した層間絶縁膜に形成される接続孔を通して電
   気的に接続される配線部材において、前記塗布型の第２
   絶縁膜を有機物で形成し、該塗布型の第２絶縁膜を前記
   堆積型の第１絶縁膜上の前記下層配線で形成された凸部
   分を除くそれ以外の凹部分のみに形成したことを特徴と
   する配線部材。
2. ２．　前記堆積型の第１絶縁膜、堆積型の第３絶縁膜の
   夫々はプラズマＣＶＤ法で堆積した酸化珪素膜であり、
   前記塗布型の第２絶縁膜はＳＯＧ法で塗布した酸化珪素
   膜であることを特徴とする請求項１に記載の配線部材。
3. ３．　前記接続孔を通して上層配線と接続される下層配
   線の配線幅は、この下層配線の膜厚の１０倍以下で形成
   されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の
   配線部材。
4. ４．　前記層間絶縁膜の塗布型の第２絶縁膜は、５〜２
   ０［重量％］の炭素含有量で形成されることを特徴とす
   る請求項２又は請求項３に記載の配線部材。
5. ５．　前記接続孔を通して上層配線が接続される下層配
   線のうち、他の下層配線に比べて低い位置に形成された
   下層配線下にはダミーペデスタルが形成されることを特
   徴とする請求項１乃至請求項４に記載の夫々の配線部材
   。
6. ６．　前記層間絶縁膜の塗布型の第２絶縁膜の下層配線
   上の除去はスパッタエッチングで行い、該スパッタエッ
   チング時の塗布型の第２絶縁膜：堆積型の第１絶縁膜の
   エッチング選択比を１．４〜２．０で行ったことを特徴
   とする請求項２乃至請求項５に記載の夫々の配線部材の
   形成方法。
7. ７．　前記層間絶縁膜の塗布型の第２絶縁膜の下層配線
   上の除去はハロゲン化メタンを主成分とするエッチング
   ガスを使用する反応性イオンエッチング、スパッタエッ
   チングの夫々を順次施して行うことを特徴とする請求項
   ２乃至請求項６に記載の夫々の配線部材の形成方法。
8. ８．　前記層間絶縁膜の塗布型の第２絶縁膜の下層配線
   上の除去を行うスパッタエッチングは酸素ガス：アルゴ
   ンガスの混合比を０〜１として行ったことを特徴とする
   請求項６又は請求項７に記載の配線部材の形成方法。
9. ９．　前記層間絶縁膜の塗布型の第２絶縁膜は、前記ス
   パッタエッチングを施した後に、酸素プラズマ処理を施
   したことを特徴とする請求項６乃至請求項８に記載の夫
   々の配線部材の形成方法。
10. １０．　前記層間絶縁膜の塗布型の第２絶縁膜は、スパ
    ッタエッチング前にそれと同一真空系内において真空ベ
    ーク処理が施されたことを特徴とする請求項６乃至請求
    項９に記載の配線部材の形成方法。
11. １１．　前記層間絶縁膜の塗布型の第２絶縁膜のスパッ
    タエッチング後、それと同一真空系内において前記塗布
    型の第２絶縁膜の表面に堆積型の第３絶縁膜を堆積した
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０に記載の夫々
    の配線部材の形成方法。