JPH08111395A - 平坦化絶縁膜の形成方法 - Google Patents

平坦化絶縁膜の形成方法

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JPH08111395A
JPH08111395A JP6246051A JP24605194A JPH08111395A JP H08111395 A JPH08111395 A JP H08111395A JP 6246051 A JP6246051 A JP 6246051A JP 24605194 A JP24605194 A JP 24605194A JP H08111395 A JPH08111395 A JP H08111395A
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polishing
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フッ素を含む酸化シリコン膜で構成される平
坦化絶縁膜を形成する。 【構成】 第1工程では、凹凸形状を有するウエハ10
の上面にフッ素を含む酸化シリコン膜15を成膜する。
次にこの上面に、酸化シリコン膜16を成膜してフッ化
酸化シリコン膜15上に形成された凹凸形状を埋め込
む。第2工程では、化学的機械研磨法によって酸化シリ
コン膜16のみを研磨してその表面を平坦化する。これ
によって、CMPの際に研磨面上の研磨液のpHを変化
させることなく研磨を行い、研磨速度を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造工程
において、凹凸形状を有するウエハの上面に平坦化絶縁
膜を形成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造工程で、配線パターン
や素子分離領域等によって凹凸形状が形成されたウエハ
の上面に平坦化絶縁膜を形成する場合には、例えば以下
のようにしている。先ず、凹凸形状を埋め込む状態で上
記ウエハの上面に酸化シリコン膜を成膜する。次に、化
学的機械研磨法(Chemical Mechanical Polishing :C
MP)によって、上記酸化シリコン膜を研磨し当該酸化
シリコン膜の表面を平坦化する。この際、pH10程度
に保たれた研磨液を研磨面に供給して研磨面上の研磨液
のpHを10程度に保って研磨を行う。
【0003】上記平坦化絶縁膜の形成方法では、研磨面
上の研磨液のpHを所定の値に保つことで、研磨速度を
確保した研磨が行われる。
【0004】一方、素子構造の微細化の進展に伴い、今
後配線間容量が素子の動作速度を律速する要因になるこ
とが予測される。そこで、さらに素子構造の微細化を進
めていく上で半導体装置の高機能化を保つためには、配
線間に配置される平坦化絶縁膜として酸化シリコン膜よ
りも低誘電率の絶縁性材料を適用することによって上記
配線間容量を抑制する必要がある。このような絶縁性材
料として、フッ素を含む酸化シリコン膜が注目されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記平坦化絶
縁膜の形成方法には、以下のような課題があった。すな
わち、フッ素を含む酸化シリコン膜からなる平坦化絶縁
膜を上記の方法によって形成しようとすると、CMPに
よる研磨の際にフッ素を含む酸化シリコン膜から遊離し
たフッ素が研磨液中の水と反応してフッ酸が生成され
る。しかし、上記平坦化方法では、一定のpHの研磨液
を研磨面に供給してCMPを行うため、上記のようにし
て研磨面でフッ酸が生成された場合には、研磨面上の研
磨液のpHが低下して研磨速度が低下する。
【0006】そこで、本発明は、CMPの際に研磨速度
を確保しながらフッ素を含む酸化シリコン膜で構成され
る平坦化絶縁膜を形成する方法を提供し、これによっ
て、低誘電性材料からなる平坦化絶縁膜の形成を実現す
ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の平坦化絶縁膜の形成方法は、以下のように行
う。先ず、第1の平坦化絶縁膜の形成方法では、第1工
程で、凹凸形状を有するウエハの上面にフッ素を含む酸
化シリコン膜を成膜し、さらにこの上面に酸化シリコン
膜を成膜してフッ素を含む酸化シリコン膜上の凹凸形状
を埋め込む。次の第2工程で、化学的機械研磨法によっ
て上記酸化シリコン膜を研磨してその表面を平坦化す
る。
【0008】第2の平坦化絶縁膜の形成方法では、第2
工程の化学的機械研磨法によって、酸化シリコン膜と前
記フッ素を含む酸化シリコン膜とを研磨する。この際、
フッ素を含む酸化シリコン膜の削れ量に対応させながら
pHを変化させた研磨液を供給することによって研磨面
上の研磨液のpHを所定の値に保って研磨を行う。
【0009】第3の平坦化絶縁膜の形成方法では、第1
工程で、凹凸形状を有するウエハの上面にフッ素を含む
酸化シリコン膜を成膜して上記凹凸形状を埋め込む。次
の第2工程では、上記第2の方法と同様の化学的機械研
磨法によって、上記フッ素を含む酸化シリコン膜を研磨
する。
【0010】
【作用】上記第1の方法では、フッ素を含む酸化シリコ
ン膜上の酸化シリコン膜を化学的機械研磨法によって研
磨することから、研磨の際には研磨面上の研磨液のpH
は変化しない。このため、所定の研磨速度を保って研磨
が行われ、これによって、フッ素を含む酸化シリコン膜
の上面を酸化シリコン膜で覆った状態の平坦化絶縁膜が
ウエハ上に形成される。
【0011】上記第2の方法では、フッ素を含む酸化シ
リコン膜の削れ量に対応させてpHを変化させた研磨液
を研磨面に供給することによって研磨面上の研磨液のp
Hを所定の値に保ちながら酸化シリコン膜とフッ素を含
む酸化シリコン膜とを化学的機械研磨する。このことか
ら、所定の研磨速度を保って酸化シリコン膜とフッ素を
含む酸化シリコン膜との研磨が行われ、これによって、
ウエハ上には少なくともフッ素を含む酸化シリコン膜か
らなる平坦化絶縁膜が形成される。
【0012】上記第3の方法では、ウエハ上に成膜した
フッ素を含む酸化シリコン膜を上記第2の方法と同様に
研磨する。このことから、所定の研磨速度を保ってフッ
素を含む酸化シリコン膜の研磨が行われ、これによっ
て、ウエハ上にはフッ素を含む酸化シリコン膜からなる
平坦化絶縁膜が形成される。
【0013】
【実施例】本発明の第1実施例を図1の断面模式図によ
り説明する。図1(1)に示すように、平坦化絶縁膜を
形成するウエハ10は、例えば以下のように構成された
ものである。すなわち、Si基板11の上面には、酸化
シリコン膜12が成膜されている。この酸化シリコン膜
12の上面にはアルミニウムからなる配線13がパター
ン形成されている。
【0014】上記のように配線13による凹凸形状が形
成されているウエハ10の上面に平坦化絶縁膜を形成す
る場合には、以下のように行う。先ず、第1工程では、
ウエハ10の上面にフッ素を含む酸化シリコン膜(以
下、SiOFと記す)膜15を成膜する。このSiOF
膜15は、例えば、バイアスECR−CVD装置を用い
て、配線13間を埋め込みながら形成する。成膜条件
は、例えば以下のように設定する。成膜ガス及び流量:
シラン/酸素/6フッ化エタン=40/20/10sc
cm,成膜圧力:1Pa,マイクロ波パワー:2.5k
W,RFバイアス(2MHz):100W。
【0015】その後、上記SiOF膜15の上面に、当
該SiOF膜15上面の凹凸を埋め込む状態で酸化シリ
コン膜(以下、SiO2 と記す)膜16を成膜する。成
膜条件は例えば以下のように設定する。成膜ガス及び流
量:シラン/酸素=40/20/10sccm,成膜圧
力:1Pa,マイクロ波パワー:2.5kW。
【0016】次に、図1(2)に示す第2工程では、C
MP法によってSiO2 膜16を研磨する。上記研磨液
は、コロイダルシリカと水酸化カリウムや水酸化アンモ
ニウム等のアルカリ溶液とを混合した研磨剤と水とで構
成する。そして、研磨条件は、例えば以下のように設定
する。加工圧力:120g/cm2 ,テーブル回転数:
90rpm,砥粒:コロイダルシリカ,供給する研磨液
のpH:10,研磨液供給量:3ml/min。ここで
は、SiO2 膜16の表面が平坦になるまで当該SiO
2 膜16を研磨する。これによって、SiOF膜15と
その上面を覆うSiO2 膜16とからなる平坦化絶縁膜
17をウエハ10上に形成する。
【0017】上記第1実施例では、SiO2 膜16のみ
を化学的機械研磨法によって研磨することから、研磨の
際には研磨面上の研磨液のpHの変化が防止されて所定
の研磨速度を保った研磨が行われる。このため、CMP
の際には、良好な研磨特性が保たれ、平坦な研磨面が得
られる。
【0018】次に、第2実施例の平坦化絶縁膜の形成方
法を図2に基づいて説明する。平坦化絶縁膜を形成する
ウエハは、上記第1実施例で示したウエハ10と同様に
構成されたものとする。
【0019】先ず、図2(1)に示す第1工程では、ウ
エハ10の上面に、SiOF膜21を成膜し、この上面
にSiO2 膜22を成膜する。これらのSiOF膜21
とSiO膜22とは、ウエハ10表面の凹凸形状よりも
SiO膜22の上面の方が高い位置になるように成膜す
る。それぞれの膜の成膜は、例えば上記第1実施例と同
様に行う。
【0020】次に、図2(2)に示す第2工程では、C
MP法によってSiO2 膜22の上面から当該SiO2
膜22とSiOF膜21とを研磨面が平坦になるまで研
磨していく。この際、研磨面に供給する研磨液のpH以
外の研磨条件は、上記第1実施例と同様に設定して研磨
を行う。
【0021】上記研磨液のpHは以下のように設定す
る。先ず、図3に示すように、研磨面がSiOF膜(2
1)に達するまでは、研磨面に供給する研磨液のpHを
10に保つ。その後、研磨面がSiOF膜(21)に達
して当該SiOF膜(21)の研磨が始まってからは、
研磨面に供給する研磨液のpHをSiOF膜(21)の
削れ量に対応させて上昇させる。これによって、SiO
F膜(21)の研磨の際に当該SiOF膜(21)から
遊離したフッ素と研磨液中の水とで生成されるフッ酸に
よって研磨面上の研磨液のpHが低下することを防止し
て、研磨面上の研磨液を例えばpH10に保ちながらS
iO2 膜(22)及びSiOF膜(21)の研磨を行
う。
【0022】ここでは、研磨面が平坦になるまでSiO
2 膜(22)とSiOF膜(21)とを研磨する。これ
によって、SiOF膜(21)とその上面のSiO2
(22)とからなる平坦化絶縁膜(23)をウエハ(1
0)上に形成する。
【0023】上記第2実施例の平坦化絶縁膜の形成方法
では、研磨面上の研磨液を所定のpHに保って化学的機
械研磨を行うことから、所定の研磨速度を保った研磨が
行われる。このため、CMPの際には、良好な研磨特性
が保たれ、平坦な研磨面が得られる。
【0024】次に、第3実施例の平坦化絶縁膜の形成方
法を図4に基づいて説明する。平坦化絶縁膜を形成する
ウエハは、上記第1及び第2実施例で示したウエハ10
と同様に構成されたものとする。
【0025】先ず、図4(1)に示す第1工程では、ウ
エハ10の上面に、当該ウエハ10表面の凹凸形状を埋
め込む状態でSiOF膜41を成膜する。SiOF膜4
1の成膜は、例えば上記第1実施例と同様に行う。
【0026】次に、図4(2)に示す第2工程では、C
MP法によってSiOF膜41をその表面が平坦になる
まで研磨していく。この際、研磨面に供給する研磨液の
pH以外の研磨条件は、上記第1実施例と同様に設定し
て研磨を行う。上記研磨面に供給する研磨液は、研磨面
上の研磨液のpHを10に保つように、SiOF膜41
の削れ量に対応させてpHを上昇させたものを供給す
る。
【0027】上記第3実施例の平坦化絶縁膜の形成方法
では、研磨面上の研磨液を所定のpHに保って化学的機
械研磨を行うことから、所定の研磨速度を保った研磨が
行われる。このため、CMPの際には、良好な研磨特性
が保たれ、平坦な研磨面が得られる。
【0028】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の第1の平
坦化絶縁膜の形成方法によれば、フッ素を含む酸化シリ
コン膜上に成膜した酸化シリコン膜のみをCMP法によ
って研磨することで、所定の研磨速度を保った研磨を行
うことができるため、ウエハ上に低誘電性材料であるフ
ッ素を含む酸化シリコン膜からなる平坦化絶縁膜を形成
することが可能になる。また、本発明の第2及び第3の
平坦化絶縁膜の形成方法によれば、CMPの際にフッ素
を含む酸化シリコン膜の削れ量に対応させてpHを変化
させた研磨液を研磨面に供給して研磨面上の研磨液のp
Hを所定の値に保つことで、所定の研磨速度を保った研
磨を行うことができる。このため、ウエハ上に低誘電性
材料であるフッ素を含む酸化シリコン膜からなる平坦化
絶縁膜を形成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例を示す断面模式図である。
【図2】第2実施例を示す断面模式図である。
【図3】第2実施例を説明するグラフである。
【図4】第3実施例を示す断面模式図である。
【符号の説明】
10 ウエハ 15,21,41 フッ素を含む酸化シリコン(SiO
F)膜 16,22 酸化シリコン(SiO2 )膜 17,23,42 平坦化絶縁膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 凹凸形状を有するウエハの上面にフッ素
    を含む酸化シリコン膜を成膜し、さらに当該フッ素を含
    む酸化シリコン膜上に形成された凹凸形状を埋め込む状
    態で酸化シリコン膜を成膜する第1工程と、 化学的機械研磨法によって前記酸化シリコン膜を研磨
    し、当該酸化シリコン膜の表面を平坦化する第2工程と
    を行うことを特徴とする平坦化絶縁膜の形成方法。
  2. 【請求項2】 凹凸形状を有するウエハの上面をフッ素
    を含む酸化シリコン膜で覆い、さらに当該フッ素を含む
    酸化シリコン膜上に少なくとも前記ウエハの凹凸形状よ
    りも高く酸化シリコン膜を成膜する第1工程と、 前記フッ素を含む酸化シリコン膜の削れ量に対応させな
    がらpHを変化させた研磨液を供給することによって研
    磨面上の研磨液のpHを所定の値に保って前記酸化シリ
    コン膜と前記フッ素を含む酸化シリコン膜とを化学的機
    械研磨し、前記研磨面を平坦化する第2工程とを行うこ
    とを特徴とする平坦化絶縁膜の形成方法。
  3. 【請求項3】 凹凸形状を有するウエハの上面に前記凹
    凸形状を埋め込む状態でフッ素を含む酸化シリコン膜を
    成膜する第1工程と、 前記フッ素を含む酸化シリコン膜の削れ量に対応させな
    がらpHを変化させた研磨液を供給することによって研
    磨面上の研磨液のpHを所定の値に保って前記フッ素を
    含む酸化シリコン膜を化学的機械研磨し、当該フッ素を
    含む酸化シリコン膜の表面を平坦化する第2工程とを行
    うことを特徴とする平坦化絶縁膜の形成方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1024526A1 (en) * 1999-01-26 2000-08-02 Lucent Technologies Inc. An integrated circuit device having a planar interlevel dielectric layer
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JP2014183221A (ja) * 2013-03-19 2014-09-29 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法

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