JPH0613378A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0613378A JPH0613378A JP4167820A JP16782092A JPH0613378A JP H0613378 A JPH0613378 A JP H0613378A JP 4167820 A JP4167820 A JP 4167820A JP 16782092 A JP16782092 A JP 16782092A JP H0613378 A JPH0613378 A JP H0613378A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 層間絶縁膜にとして低温熱CVD絶縁膜を用
いる場合に不可避であった成膜速度の下地依存性、及び
配線上に成膜した低温熱CVD絶縁膜にクラックが入る
ことを有利に防止する。 【構成】 下地絶縁膜1を介して配線用の金属膜2を形
成した後、この金属膜2上に高融点材料又はプラズマC
VD酸化物よりなる高強度膜3を形成する。次いでこの
高強度膜3上に層間絶縁膜5の成膜速度を前記下地絶縁
膜1上の成長速度とほぼ同じにする低温熱CVD絶縁物
又はSOGよりなる下地調整膜4を形成する。その後、
フォトリソグラフ法により金属膜、高強度膜及び下地調
整膜をエッチングして積層の配線パターンを選択的に形
成し、その後上記層間絶縁膜5を形成する。
いる場合に不可避であった成膜速度の下地依存性、及び
配線上に成膜した低温熱CVD絶縁膜にクラックが入る
ことを有利に防止する。 【構成】 下地絶縁膜1を介して配線用の金属膜2を形
成した後、この金属膜2上に高融点材料又はプラズマC
VD酸化物よりなる高強度膜3を形成する。次いでこの
高強度膜3上に層間絶縁膜5の成膜速度を前記下地絶縁
膜1上の成長速度とほぼ同じにする低温熱CVD絶縁物
又はSOGよりなる下地調整膜4を形成する。その後、
フォトリソグラフ法により金属膜、高強度膜及び下地調
整膜をエッチングして積層の配線パターンを選択的に形
成し、その後上記層間絶縁膜5を形成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の製造方
法に関し、特に層間絶縁膜の平坦化を有利に改善する方
法を提案しようとするものである。
法に関し、特に層間絶縁膜の平坦化を有利に改善する方
法を提案しようとするものである。
【0002】
【従来の技術】近年の技術の進歩に伴う半導体装置の高
集積度化は、必然的に金属配線の多層化を要請すること
となった。かかる多層配線を行う場合は、如何にこの層
間絶縁膜を平坦化するかが配線の信頼性を高める上で重
要である。そこで従来から層間絶縁膜の平坦化について
研究開発が進められている。
集積度化は、必然的に金属配線の多層化を要請すること
となった。かかる多層配線を行う場合は、如何にこの層
間絶縁膜を平坦化するかが配線の信頼性を高める上で重
要である。そこで従来から層間絶縁膜の平坦化について
研究開発が進められている。
【0003】ところで、このような層間絶縁膜として
は、低温の熱CVD法による絶縁膜(以下単に低温熱C
VD絶縁膜という)の使用が検討されている。この低温
熱CVD絶縁膜は、絶縁耐圧が使用に耐える点で他の方
法で形成した膜よりも有利であり、しかもステップカバ
レージがフロー形状になるため、その後の平坦化プロセ
スが簡略化できる利点がある。このような低温熱CVD
絶縁膜に関しては、例えばJ.Electrochem.Soc.,Vol.13
7,No.9 September 1990,p.2883-2887に、TEOS(Tetr
aethylorthosilicate,Si(OC2H5)4)) とオゾンを用いた
常圧低温CVDによるSiO2膜生成についての記載があ
る。
は、低温の熱CVD法による絶縁膜(以下単に低温熱C
VD絶縁膜という)の使用が検討されている。この低温
熱CVD絶縁膜は、絶縁耐圧が使用に耐える点で他の方
法で形成した膜よりも有利であり、しかもステップカバ
レージがフロー形状になるため、その後の平坦化プロセ
スが簡略化できる利点がある。このような低温熱CVD
絶縁膜に関しては、例えばJ.Electrochem.Soc.,Vol.13
7,No.9 September 1990,p.2883-2887に、TEOS(Tetr
aethylorthosilicate,Si(OC2H5)4)) とオゾンを用いた
常圧低温CVDによるSiO2膜生成についての記載があ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したように低温熱
CVD絶縁膜は、種々の利点を有するものの、その成膜
の際には、配線上の成膜速度が早い一方、下層絶縁膜で
あるBPSG膜上の速度が遅いという、成膜速度の下地
依存性があり、したがって金属配線による絶縁膜の段差
が強調されて、絶縁膜の平坦化に相反する様相を呈する
という問題があった。また、前掲論文においては、2μ
m 程度の膜をクラックを生じることなしに成膜させるこ
とができることが示されているが、実際の半導体装置の
製造における層間絶縁膜に用いた場合には、この層間絶
縁膜の膜厚すなわち8000Å(0.8μm )程度の厚みにおい
てもクラックが発生することがあった。
CVD絶縁膜は、種々の利点を有するものの、その成膜
の際には、配線上の成膜速度が早い一方、下層絶縁膜で
あるBPSG膜上の速度が遅いという、成膜速度の下地
依存性があり、したがって金属配線による絶縁膜の段差
が強調されて、絶縁膜の平坦化に相反する様相を呈する
という問題があった。また、前掲論文においては、2μ
m 程度の膜をクラックを生じることなしに成膜させるこ
とができることが示されているが、実際の半導体装置の
製造における層間絶縁膜に用いた場合には、この層間絶
縁膜の膜厚すなわち8000Å(0.8μm )程度の厚みにおい
てもクラックが発生することがあった。
【0005】この発明は、上記の問題を有利に解決する
もので、層間絶縁膜にとして低温熱CVD絶縁膜を用い
る場合に不可避であった、成膜速度の下地依存性、及
び配線上に成膜した低温熱CVD絶縁膜にクラックが
入ること、を有利に防止することのできる半導体装置の
製造方法を提案することを目的とする。
もので、層間絶縁膜にとして低温熱CVD絶縁膜を用い
る場合に不可避であった、成膜速度の下地依存性、及
び配線上に成膜した低温熱CVD絶縁膜にクラックが
入ること、を有利に防止することのできる半導体装置の
製造方法を提案することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】さて発明者らは、上述し
た低温熱CVD絶縁膜の成膜速度の下地依存性を解消す
べく鋭意研究を進め、その結果、成膜速度が遅くなって
絶縁膜上と同程度の速度になるような膜、すなわち下地
調整膜を配線上において低温熱CVD絶縁膜の直下に介
在させることで下地依存性はなくなることを見出した。
このような下地調整膜としては、低温熱CVD絶縁物又
はSOGが有利であるが、他方これらの膜はクラックの
発生に対しては防止効果が薄かった。
た低温熱CVD絶縁膜の成膜速度の下地依存性を解消す
べく鋭意研究を進め、その結果、成膜速度が遅くなって
絶縁膜上と同程度の速度になるような膜、すなわち下地
調整膜を配線上において低温熱CVD絶縁膜の直下に介
在させることで下地依存性はなくなることを見出した。
このような下地調整膜としては、低温熱CVD絶縁物又
はSOGが有利であるが、他方これらの膜はクラックの
発生に対しては防止効果が薄かった。
【0007】ところで、低温熱CVD絶縁膜におけるク
ラック発生の原因は、この膜とメタル配線との熱膨張量
が著しく相違するため、CVD等の各種熱処理後におい
て、低温熱CVD膜の熱収縮がメタル配線の熱収縮に追
いつかず、熱応力が発生するためだと考えられている。
この点、上掲文献では、単結晶シリコン上のみの成膜で
あったために、層間絶縁膜の膜厚を遙かに超えた膜厚で
もクラックが発生しなかったのに対して、実際の半導体
装置の製造に供した場合は、熱収縮量の大きなAl配線が
介在しているため、図2に模式で示すようにクラックが
発生し易かったのである。
ラック発生の原因は、この膜とメタル配線との熱膨張量
が著しく相違するため、CVD等の各種熱処理後におい
て、低温熱CVD膜の熱収縮がメタル配線の熱収縮に追
いつかず、熱応力が発生するためだと考えられている。
この点、上掲文献では、単結晶シリコン上のみの成膜で
あったために、層間絶縁膜の膜厚を遙かに超えた膜厚で
もクラックが発生しなかったのに対して、実際の半導体
装置の製造に供した場合は、熱収縮量の大きなAl配線が
介在しているため、図2に模式で示すようにクラックが
発生し易かったのである。
【0008】そこから、配線の熱収縮の影響を低温熱C
VD絶縁膜に伝播するのを防止するために、熱収縮が小
さくしかも高強度の材料からなる膜を配線上に成膜させ
ることにより、クラックを有利に防止できることを見出
した。この発明は、上記の知見に立脚するものである。
VD絶縁膜に伝播するのを防止するために、熱収縮が小
さくしかも高強度の材料からなる膜を配線上に成膜させ
ることにより、クラックを有利に防止できることを見出
した。この発明は、上記の知見に立脚するものである。
【0009】すなわちこの発明は、半導体基体の主表面
上に、下地絶縁膜を介して金属配線を選択的に形成した
のち、この金属配線を覆って低温熱CVD法による層間
絶縁膜を形成する半導体装置の製造方法において、配線
用の金属膜を形成した後、この金属膜上に高融点材料又
はプラズマCVD酸化物よりなる高強度膜を形成し、次
いでこの高強度膜上に上記層間絶縁膜の成膜速度を前記
下地絶縁膜上の成長速度とほぼ同じにする低温熱CVD
絶縁物又はSOGよりなる下地調整膜を形成した後、フ
ォトリソグラフ法により金属膜、高強度膜及び下地調整
膜をエッチングして積層の配線パターンを選択的に形成
し、その後上記層間絶縁膜を形成することを特徴とする
半導体装置の製造方法である。
上に、下地絶縁膜を介して金属配線を選択的に形成した
のち、この金属配線を覆って低温熱CVD法による層間
絶縁膜を形成する半導体装置の製造方法において、配線
用の金属膜を形成した後、この金属膜上に高融点材料又
はプラズマCVD酸化物よりなる高強度膜を形成し、次
いでこの高強度膜上に上記層間絶縁膜の成膜速度を前記
下地絶縁膜上の成長速度とほぼ同じにする低温熱CVD
絶縁物又はSOGよりなる下地調整膜を形成した後、フ
ォトリソグラフ法により金属膜、高強度膜及び下地調整
膜をエッチングして積層の配線パターンを選択的に形成
し、その後上記層間絶縁膜を形成することを特徴とする
半導体装置の製造方法である。
【0010】ここに、高融点材料がCr、W、Ti及びTi
N の1種又は2種以上であること、高強度膜は、圧縮
応力1×109 dyn/cm2 以上の強度を有する材料であるこ
と、下地調整膜の膜厚が500 Å以下であることが有利
に適合する。
N の1種又は2種以上であること、高強度膜は、圧縮
応力1×109 dyn/cm2 以上の強度を有する材料であるこ
と、下地調整膜の膜厚が500 Å以下であることが有利
に適合する。
【0011】
【作用】この発明では、下地調整膜を積層配線の最上層
に形成させることから、配線上の成膜速度を効果的に抑
制することができ、したがって成長速度の下地依存性を
効果的に小さくすることができるのであり、また、配線
と低温熱CVD絶縁膜との間に、熱収縮の小さい高強度
膜を介在させることで、クラックが効果的に防止できる
のである。
に形成させることから、配線上の成膜速度を効果的に抑
制することができ、したがって成長速度の下地依存性を
効果的に小さくすることができるのであり、また、配線
と低温熱CVD絶縁膜との間に、熱収縮の小さい高強度
膜を介在させることで、クラックが効果的に防止できる
のである。
【0012】
【実施例】以下図面を用いてこの発明を具体的に説明す
る。図1a〜cに、この発明の一実施例を断面で時系列
的に示す。まず下地絶縁膜(例えばBPSG膜)1上
に、配線用の金属膜(Al等)2を形成した後、この金属
膜2上ヘクラック耐性を向上させるための高融点材料
(Cr,W,Ti,TiN など)又はプラズマCVD酸化物よ
りなる高強度膜3を形成する。この高強度膜は、成長速
度が配線同様に速いために、高強度膜3の成膜後にこの
高強度膜3上ヘ低温CVD絶縁膜(BPSG(Borophoso
hosilicate glass) ,PSG(Phosohosilicate glass)
,BSG(Borosilicate glass),NSG(Non-doped si
licate glass))又はSOG(Spin on Glass )膜を、
その後に被成する層間絶縁膜の、配線上における成膜速
度が下地絶縁膜1上における成膜速度とほぼ同じにする
ために形成する(図1a参照)。
る。図1a〜cに、この発明の一実施例を断面で時系列
的に示す。まず下地絶縁膜(例えばBPSG膜)1上
に、配線用の金属膜(Al等)2を形成した後、この金属
膜2上ヘクラック耐性を向上させるための高融点材料
(Cr,W,Ti,TiN など)又はプラズマCVD酸化物よ
りなる高強度膜3を形成する。この高強度膜は、成長速
度が配線同様に速いために、高強度膜3の成膜後にこの
高強度膜3上ヘ低温CVD絶縁膜(BPSG(Borophoso
hosilicate glass) ,PSG(Phosohosilicate glass)
,BSG(Borosilicate glass),NSG(Non-doped si
licate glass))又はSOG(Spin on Glass )膜を、
その後に被成する層間絶縁膜の、配線上における成膜速
度が下地絶縁膜1上における成膜速度とほぼ同じにする
ために形成する(図1a参照)。
【0013】ここに、金属配線膜2の膜厚は8000〜1000
0 Å程度であり、高強度膜3の膜厚は、配線用の金属膜
が熱収縮するのを妨げるために300 〜 700Å程度とする
のが好ましい。また下地調整膜4の膜厚は、500 Å以下
とすることが、配線パターンをエッチングにより選択的
に形成する際にエッチング量をへらし加工精度を上げる
理由から好ましい。
0 Å程度であり、高強度膜3の膜厚は、配線用の金属膜
が熱収縮するのを妨げるために300 〜 700Å程度とする
のが好ましい。また下地調整膜4の膜厚は、500 Å以下
とすることが、配線パターンをエッチングにより選択的
に形成する際にエッチング量をへらし加工精度を上げる
理由から好ましい。
【0014】さらに、高強度膜3は、その目的のために
は圧縮応力が1×109 dyn/cm2 以上の強度を有する材料
であることが好ましい。
は圧縮応力が1×109 dyn/cm2 以上の強度を有する材料
であることが好ましい。
【0015】次に、フォトリソグラフ法により下地調整
膜上にエッチングマスクを選択的に形成し、このエッチ
ングマスクを介してエッチングを行うことにより、図1
bに示すように、積層の配線パターンを選択的に形成す
る。このエッチングには、スパッタエッチングを用いる
ことにより、1回のエッチングで積層配線を選択的に形
成させることができる。
膜上にエッチングマスクを選択的に形成し、このエッチ
ングマスクを介してエッチングを行うことにより、図1
bに示すように、積層の配線パターンを選択的に形成す
る。このエッチングには、スパッタエッチングを用いる
ことにより、1回のエッチングで積層配線を選択的に形
成させることができる。
【0016】次いで図1cに示すように、熱CVD法に
よる層間絶縁膜5を形成する。かかる層間絶縁膜として
は、TEOSとオゾンを用いた常圧CVD法が好適であ
る。
よる層間絶縁膜5を形成する。かかる層間絶縁膜として
は、TEOSとオゾンを用いた常圧CVD法が好適であ
る。
【0017】次にこの発明を具体的数値に基づき実証す
る。 実施例1 BPSG膜上に、スパッタ法によりAl配線膜を膜厚:80
00Åに形成し、ついでこのAl配線膜上にプラズマCVD
酸化膜を膜厚:1500Åに形成した後、SOG膜を500 Å
の膜厚に形成した。なお上記プラズマCVD酸化膜の膜
応力は、圧縮応力1×109 dyn/cm2 である。次いでフォ
トリソグラフ法によりSOG膜上にエッチングマスクを
選択的に形成し、このエッチングマスクを介してスパッ
タエッチングを行って、配線幅:1μm 、配線間距離:
1μm である積層配線パターンを形成した。この積層配
線パターン上並びにBPSG膜上に、層間絶縁膜として
低温熱CVD絶縁膜を、原料としてのTEOS流量:10
0cc/min 、オゾン流量:800cc/min、基板温度:400
℃、圧力:760 Torrの条件で形成した。かかる得られた
低温熱CVD絶縁膜の、配線上の膜厚は8000Å、配線か
ら十分に離れたBPSG膜上の膜厚は8000Åであって、
成膜速度の下地依存性が解消されたことが分かった。ま
たクラックの発生もなかった。
る。 実施例1 BPSG膜上に、スパッタ法によりAl配線膜を膜厚:80
00Åに形成し、ついでこのAl配線膜上にプラズマCVD
酸化膜を膜厚:1500Åに形成した後、SOG膜を500 Å
の膜厚に形成した。なお上記プラズマCVD酸化膜の膜
応力は、圧縮応力1×109 dyn/cm2 である。次いでフォ
トリソグラフ法によりSOG膜上にエッチングマスクを
選択的に形成し、このエッチングマスクを介してスパッ
タエッチングを行って、配線幅:1μm 、配線間距離:
1μm である積層配線パターンを形成した。この積層配
線パターン上並びにBPSG膜上に、層間絶縁膜として
低温熱CVD絶縁膜を、原料としてのTEOS流量:10
0cc/min 、オゾン流量:800cc/min、基板温度:400
℃、圧力:760 Torrの条件で形成した。かかる得られた
低温熱CVD絶縁膜の、配線上の膜厚は8000Å、配線か
ら十分に離れたBPSG膜上の膜厚は8000Åであって、
成膜速度の下地依存性が解消されたことが分かった。ま
たクラックの発生もなかった。
【0018】実施例2 BPSG膜上に、スパッタ法によりAl配線膜を膜厚:80
00Åに形成し、ついでこのAl配線膜上にTiN 膜をスパッ
タ法により膜厚:500 Åに形成した後、低温熱CVD法
によるNSG膜を500 Åの膜厚に形成した。それ以降は
実施例1と同じ条件で積層配線及び層間絶縁膜を形成し
た。かかる得られた低温熱CVD絶縁膜の、配線上の膜
厚は8000Å、配線から十分に離れたBPSG膜上の膜厚
は8000Åであって、成膜速度の下地依存性が解消された
ことが分かった。またクラックの発生もなかった。
00Åに形成し、ついでこのAl配線膜上にTiN 膜をスパッ
タ法により膜厚:500 Åに形成した後、低温熱CVD法
によるNSG膜を500 Åの膜厚に形成した。それ以降は
実施例1と同じ条件で積層配線及び層間絶縁膜を形成し
た。かかる得られた低温熱CVD絶縁膜の、配線上の膜
厚は8000Å、配線から十分に離れたBPSG膜上の膜厚
は8000Åであって、成膜速度の下地依存性が解消された
ことが分かった。またクラックの発生もなかった。
【0019】以上、この発明を実施例に基づき説明した
が、この発明はこの実施例に限定されることなく、幾多
の変形例が可能である。また、熱CVD法による層間絶
縁膜の形成後に、平坦性の向上を目的とするエッチバッ
クや、耐湿性の向上を目的とするプラズマCVD絶縁膜
の積層を行っても良い。
が、この発明はこの実施例に限定されることなく、幾多
の変形例が可能である。また、熱CVD法による層間絶
縁膜の形成後に、平坦性の向上を目的とするエッチバッ
クや、耐湿性の向上を目的とするプラズマCVD絶縁膜
の積層を行っても良い。
【0020】
【発明の効果】この発明の半導体装置の製造方法は、配
線用の金属膜を形成した後、この金属膜上に高融点材料
又はプラズマCVD酸化物よりなる高強度膜を形成し、
次いでこの高強度膜上に上記層間絶縁膜の成膜速度を前
記下地絶縁膜上の成長速度とほぼ同じにする低温熱CV
D絶縁物又はSOGよりなる下地調整膜を形成した後、
フォトリソグラフ法により金属膜、高強度膜及び下地調
整膜をエッチングして積層の配線パターンを選択的に形
成し、その後上記層間絶縁膜を形成することにより、ク
ラックが発生することなく、層間絶縁膜の成膜速度の下
地依存性を小さくすることができ、平坦化の著しい向上
を図ることができる。
線用の金属膜を形成した後、この金属膜上に高融点材料
又はプラズマCVD酸化物よりなる高強度膜を形成し、
次いでこの高強度膜上に上記層間絶縁膜の成膜速度を前
記下地絶縁膜上の成長速度とほぼ同じにする低温熱CV
D絶縁物又はSOGよりなる下地調整膜を形成した後、
フォトリソグラフ法により金属膜、高強度膜及び下地調
整膜をエッチングして積層の配線パターンを選択的に形
成し、その後上記層間絶縁膜を形成することにより、ク
ラックが発生することなく、層間絶縁膜の成膜速度の下
地依存性を小さくすることができ、平坦化の著しい向上
を図ることができる。
【図1】図1は、この発明の一実施例を時系列に示す断
面図である。
面図である。
【図2】図2は、従来法による層間絶縁膜を模式で示す
断面図である。
断面図である。
1 下地絶縁膜 2 金属膜 3 高強度膜 4 下地調整膜 5 層間絶縁膜 6 クラック
Claims (4)
- 【請求項1】 半導体基体の主表面上に、下地絶縁膜を
介して金属配線を選択的に形成したのち、この金属配線
を覆って低温熱CVD法による層間絶縁膜を形成する半
導体装置の製造方法において、 配線用の金属膜を形成した後、この金属膜上に高融点材
料又はプラズマCVD酸化物よりなる高強度膜を形成
し、次いでこの高強度膜上に上記層間絶縁膜の成膜速度
を前記下地絶縁膜上の成長速度とほぼ同じかそれ以下に
する低温熱CVD絶縁物又はSOGよりなる下地調整膜
を形成した後、フォトリソグラフ法により金属膜、高強
度膜及び下地調整膜をエッチングして積層の配線パター
ンを選択的に形成し、その後上記層間絶縁膜を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 高融点材料がCr、W、Ti及びTiN の1種
又は2種以上である請求項1記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項3】 高強度膜は、圧縮応力1×109 dyn/cm2
以上の強度を有する材料である請求項1又は2記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 下地調整膜の膜厚が500 Å以下である請
求項1〜3のいずれか一に記載の半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16782092A JP2942063B2 (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16782092A JP2942063B2 (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0613378A true JPH0613378A (ja) | 1994-01-21 |
JP2942063B2 JP2942063B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=15856705
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16782092A Expired - Fee Related JP2942063B2 (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2942063B2 (ja) |
-
1992
- 1992-06-25 JP JP16782092A patent/JP2942063B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JP2942063B2 (ja) | 1999-08-30 |
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