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JP2783898B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2783898B2
JP2783898B2 JP2161451A JP16145190A JP2783898B2 JP 2783898 B2 JP2783898 B2 JP 2783898B2 JP 2161451 A JP2161451 A JP 2161451A JP 16145190 A JP16145190 A JP 16145190A JP 2783898 B2 JP2783898 B2 JP 2783898B2
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Japan
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film
insulating film
interlayer insulating
forming
wiring
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英隆 堀内
竜司 有吉
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Kawasaki Steel Corp
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

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に関するものであ
り、特に、多層配線構造を有する半導体装置における層
間絶縁膜の平坦化技術に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a technique for planarizing an interlayer insulating film in a semiconductor device having a multilayer wiring structure.

(従来の技術) 近年、半導体装置は高機能化してきているため、その
配線は多層配線構造を取るものが多い。この多層配線は
素子領域を形成した半導体基体上に、導電層と絶縁層が
交互に重なり合った構造となっており、一般に導電層間
に形成する絶液膜を層間絶縁膜と称している。
(Prior Art) In recent years, since semiconductor devices have become sophisticated, many of the wirings have a multilayer wiring structure. This multilayer wiring has a structure in which conductive layers and insulating layers are alternately overlapped on a semiconductor substrate on which an element region is formed. In general, a liquid-absorptive film formed between conductive layers is called an interlayer insulating film.

ところで、多層配線を形成する場合の最も重要な技術
として層間絶縁膜の平坦化が挙げられる。これは、半導
体基体上に素子形成領域と配線領域とを分離すべく形成
したシリコン酸化膜の上に第1層の配線を形成し、その
上にそのまま第1層間絶縁膜を形成すると、第1層の配
線パターンの凹凸がそのまま第1層間絶縁膜に反映され
て、第1層間絶縁膜の表面に急峻な段差ができる。この
ような表面に急峻な段差を有する第1層間絶縁膜の上に
第2層の配線層を形成すると、配線金属膜の被覆性が極
めて悪くなると共に、配線金属膜の加工が困難になる。
その結果、段差部分で第2層の配線に断線、短絡等の問
題が生じることとなるため、層間絶縁膜の表面はできる
だけ平坦なものとする必要がある。
By the way, the most important technique when forming a multilayer wiring is flattening of an interlayer insulating film. This is because when a first layer wiring is formed on a silicon oxide film formed on a semiconductor substrate to separate an element formation region and a wiring region, and a first interlayer insulating film is formed thereon as it is, the first The unevenness of the wiring pattern of the layer is directly reflected on the first interlayer insulating film, and a steep step is formed on the surface of the first interlayer insulating film. If the second wiring layer is formed on the first interlayer insulating film having such a steep step on the surface, the coverage of the wiring metal film becomes extremely poor and the processing of the wiring metal film becomes difficult.
As a result, a problem such as disconnection or short circuit occurs in the wiring of the second layer at the step portion, so that the surface of the interlayer insulating film needs to be as flat as possible.

このような層間絶縁膜の方面の段差を緩和すべく、さ
まざまな工夫がなされている。その一つとして、例えば
特開昭59−2350号公報に記載されているようなレジスト
エッチバック法がある。
Various devices have been devised in order to reduce such a step on the surface of the interlayer insulating film. As one of them, there is a resist etch back method as described in, for example, JP-A-59-2350.

第3図は、レジストエッチバック法の順次の工程を示
す断面図である。第3図(a)に示すように、素子領域
を形成した半導体基板21上に、絶縁膜22及びアルミ配線
23を形成し、その上に第1層間絶縁膜24を形成する。
FIG. 3 is a sectional view showing sequential steps of the resist etch-back method. As shown in FIG. 3A, an insulating film 22 and an aluminum wiring are formed on a semiconductor substrate 21 on which an element region is formed.
23, and a first interlayer insulating film 24 is formed thereon.

次に、第3図(b)に示すように、層間絶縁膜24の表
面にレジスト等の有機物25を回転塗布する。このとき、
レジスト25は回転塗布して形成するため、その表面はほ
ぼ平坦になる。
Next, as shown in FIG. 3B, an organic substance 25 such as a resist is spin-coated on the surface of the interlayer insulating film 24. At this time,
Since the resist 25 is formed by spin coating, its surface is substantially flat.

次いで、第3図(c)に示すように、レジスト25と層
間絶縁膜24とを等速でエッチバックし、更に、表面に残
ったレジストを除去して、第3図(d)に示すように層
間絶縁膜24の表面を平坦化する。
Next, as shown in FIG. 3 (c), the resist 25 and the interlayer insulating film 24 are etched back at a constant speed, and the resist remaining on the surface is removed, and as shown in FIG. 3 (d). Next, the surface of the interlayer insulating film 24 is flattened.

層間絶縁膜の表面を平坦化する他の方法として、例え
ば特開昭63−88845号公報にあるスピン・オン・グラス
法(SOG法)が知られている。これは、第4図に示すと
おり、素子領域を形成した半導体基板31の上に絶縁膜32
を形成し、該絶縁膜32上にアルミニウム配線33を、更
に、このアルミニウム配線33をプラズマ酸化膜34にて覆
い、そのうえにシラールを有機溶剤に溶かしたもの(SO
G)35を回転塗布した後、焼きしめて、表面をある程度
平坦化しておき、その上に層間絶縁膜36を形成するよう
にしたものである。この方法によると、第4図に示すと
おり、表面にオーバーハング部のない、層間絶縁膜を得
ることができる。
As another method for flattening the surface of the interlayer insulating film, for example, a spin-on-glass method (SOG method) disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-88845 is known. As shown in FIG. 4, the insulating film 32 is formed on the semiconductor substrate 31 on which the element region is formed.
Formed on the insulating film 32, and further, the aluminum wiring 33 is covered with a plasma oxide film 34, and further, silane is dissolved in an organic solvent (SO
G) After spin coating 35, it is baked to flatten the surface to some extent, and an interlayer insulating film 36 is formed thereon. According to this method, as shown in FIG. 4, an interlayer insulating film having no overhang portion on the surface can be obtained.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、レジストエッチバック法の場合は、平
坦化の成否は層間絶縁膜の被覆状態に大きく依存してお
り、層間絶縁膜の被覆状態が良くないと、第5図に示す
ように、層間絶縁膜の表面に逆テーパ上の段差23aが残
ってしまう。したがって、この層間絶縁膜23の上に、第
2層の配線を施す際に、断線や短絡が生じる可能性が高
く、半導体装置の信頼性が低下するという問題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the case of the resist etch-back method, the success or failure of the planarization largely depends on the coating state of the interlayer insulating film. As shown in the figure, a step 23a on the reverse taper remains on the surface of the interlayer insulating film. Therefore, when wiring of the second layer is provided on the interlayer insulating film 23, there is a high possibility that disconnection or short circuit will occur, and there is a problem that the reliability of the semiconductor device is reduced.

また、スピン・オン・グラス法の場合は、層間絶縁膜
の被覆形状はレジストエッチバック法に比べて改善され
てはいるが、SOG35は、クラックが入ってしまうため厚
く塗布することができない。このため、第6図に矢印で
示すように、配線パターンが疎の部分では依然として層
間絶縁膜36の表面に大きな段差が残ってしまうという欠
点がある。
Further, in the case of the spin-on-glass method, although the coating shape of the interlayer insulating film is improved as compared with the resist etch-back method, the SOG 35 cannot be applied thick because cracks are formed. Therefore, as shown by arrows in FIG. 6, there is a disadvantage that a large step remains on the surface of the interlayer insulating film 36 in a portion where the wiring pattern is sparse.

このように層間絶縁膜表面に段差が残ると、その上に
形成する上層金属配線の加工が困難となる。すなわち、
段差のある層間絶縁膜表面にアルミニウム層をスパッタ
リングして成膜し、その上にアルミパターン形成用のレ
ジスト膜を塗布することになるため、レジスト膜の厚み
に大きなバラツキができてしまい、レジスト膜を露光す
るときに焦点の合った良好な露光を行うことができなく
なってしまう等の問題が生じる。
If a step is left on the surface of the interlayer insulating film as described above, it becomes difficult to process the upper metal wiring formed thereon. That is,
An aluminum layer is formed by sputtering an aluminum layer on the surface of the interlayer insulating film having a step, and a resist film for forming an aluminum pattern is applied on the aluminum layer. In such a case, there arises a problem that, for example, it is not possible to perform an in-focus good exposure when exposing the object.

本発明は、これらの従来の平坦化技術の欠点を補うも
のであり、層間絶縁膜を成膜する時点で、ある程度段差
の緩和を行うようにした半導体装置の製造方法を提供す
るものである。
The present invention compensates for the drawbacks of these conventional planarization techniques, and provides a method of manufacturing a semiconductor device in which a step is reduced to some extent when an interlayer insulating film is formed.

(課題を解決するための手段及び作用) 上記課題を解決するために、本願の半導体装置の製造
方法は、多層配線構造を有する半導体装置の製造方法に
おいて、絶縁膜上に金属配線膜を形成する工程と、後に
形成する層間絶縁膜の成膜速度が前記絶縁膜上に於ける
成膜速度よりも小さくなるような物質からなる補償用膜
を前記金属配線膜上に形成する工程と、前記補償用膜上
に形成したマスクを介して前記金属配線膜及び前記補償
用膜を選択的にエッチングして配線パターンを形成する
工程と、前記絶縁膜及び前記配線パターン上に層間絶縁
膜を形成する工程とを具える事を特徴とするものであ
る。
(Means and Actions for Solving the Problems) In order to solve the above problems, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present application is a method for manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring structure, wherein a metal wiring film is formed on an insulating film. Forming a compensating film made of a substance on the metal wiring film such that a film forming speed of an interlayer insulating film to be formed later is lower than a film forming speed on the insulating film; Forming a wiring pattern by selectively etching the metal wiring film and the compensation film via a mask formed on the wiring film, and forming an interlayer insulating film on the insulating film and the wiring pattern It is characterized by having.

このように、本発明の半導体装置の製造方法において
は、配線パターンの表面に補償用膜を形成し、その上に
層間絶縁膜を形成するようにしている。補償用膜とし
て、後に形成する層間絶縁膜の成膜速度が、絶縁膜の上
における成膜速度より遅くなる物質を使用しているた
め、配線パターン表面上に成膜される層間絶縁膜の膜厚
が配線パターンの間に露出している絶縁膜の上に成膜さ
れる層間絶縁膜の膜厚より薄くなり、層間絶縁膜を成膜
する段階で層間絶縁膜の表面をある程度平坦化すること
ができる。
As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the compensation film is formed on the surface of the wiring pattern, and the interlayer insulating film is formed thereon. As the compensation film, a substance is used in which the film formation rate of an interlayer insulation film to be formed later is lower than the film formation rate on the insulation film, so that the film of the interlayer insulation film formed on the wiring pattern surface is used. The thickness is smaller than the thickness of the interlayer insulating film formed on the insulating film exposed between the wiring patterns, and the surface of the interlayer insulating film is planarized to some extent at the stage of forming the interlayer insulating film. Can be.

さらに、本願の半導体装置の製造方法は、多層配線構
造を有する半導体装置の製造方法において、ボロンフォ
スフォシリケイトガラス膜上にノンドープシリコン酸化
膜またはフォスフォシリケイトガラス膜を形成する工程
と、前記ノンドープシリコン酸化膜またはフォスフォシ
リケイトガラス膜の上に金属配線層を形成する工程と、
後に形成する層間絶縁膜の成膜速度が前記ノドープシリ
コン酸化膜またはフォスフォシリケイトガラス膜上に於
ける成膜速度よりも小さくなるような物質からなる補償
用膜を前記金属配線膜上に形成する工程と、前記補償用
膜上にレジストパターンを形成する工程と、前記レジス
トパターンをマスクとして前記金属配線膜及び前記補償
用膜を選択的にエッチングして配線パターンを形成する
工程と、前記ノンドープシリコン酸化膜またはフォスフ
ォシリケイトガラス膜及び前記配線パターン上に常圧CV
Dにより層間絶縁膜を形成する工程とを具える事を特徴
とするものである。
Further, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present application, the method for manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring structure includes the steps of: forming a non-doped silicon oxide film or a phosphosilicate glass film on a boron phosphosilicate glass film; Forming a metal wiring layer on the oxide film or the phosphosilicate glass film,
Forming a compensating film on the metal wiring film such that a film forming speed of an interlayer insulating film to be formed later is smaller than a film forming speed on the non-doped silicon oxide film or the phosphosilicate glass film. Forming a resist pattern on the compensation film; selectively etching the metal wiring film and the compensation film using the resist pattern as a mask to form a wiring pattern; Normal pressure CV on the silicon oxide film or phosphosilicate glass film and the wiring pattern
Forming an interlayer insulating film by means of D.

補償用膜としては、例えばボロンフォスフォシリケイ
トガラス(以下「BPSG」という)が挙げられる。常圧CV
Dよる層間絶縁膜の成膜速度は、BPSG上の成膜速度が、
他の酸化膜や金属層の上の成膜速度に比べて遅いので、
配線パターン上にBPSG膜を設ければ配線パターン上の膜
厚が薄くなる。尚、素子領域を形成した半導体基体の上
に形成する絶縁膜としてBPSG膜を使用する場合には、こ
の下層BPSG膜上の層間絶縁膜を厚くするために、下層の
BPSG膜の表面上にノンドープシリコン酸化膜若しくはPS
G膜を設けるようにする。
As the compensation film, for example, boron phosphosilicate glass (hereinafter referred to as “BPSG”) can be given. Normal pressure CV
The deposition rate of the interlayer insulating film by D is
Since it is slower than the deposition rate on other oxide films and metal layers,
If the BPSG film is provided on the wiring pattern, the film thickness on the wiring pattern is reduced. When a BPSG film is used as an insulating film formed on a semiconductor substrate on which an element region is formed, the lower insulating film on the lower BPSG film is thickened so as to be thicker.
Non-doped silicon oxide film or PS on BPSG film surface
The G film is provided.

また、本発明の半導体装置の製造方法においては、配
線パターン表面に形成する補償用膜の膜厚を3000Å以下
とすることが望ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, it is preferable that the thickness of the compensation film formed on the surface of the wiring pattern is 3000 mm or less.

配線パターンの表面に形成する補償用膜の膜厚があま
り厚いと、層間絶縁膜の表面に逆の段差が生じてしまう
こととなるとともに、エッチングによる金属パターンの
加工が困難になる。したがって補償用膜の膜厚は3000Å
を越えないようにするのが好ましい。
If the thickness of the compensating film formed on the surface of the wiring pattern is too large, a reverse step will occur on the surface of the interlayer insulating film, and processing of the metal pattern by etching becomes difficult. Therefore, the thickness of the compensation film is 3000 は
Is preferably not exceeded.

(実施例) 第1図は、本発明の半導体装置の製造方法の第1の実
施例の順次の製造工程を示す断面図である。
Embodiment FIG. 1 is a cross-sectional view showing sequential manufacturing steps of a first embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

第1図(a)に示すように、素子領域を形成した半導
体基板1の表面に絶縁膜としてノンドープのシリコン酸
化膜(以下「NSG膜」という)2を成膜した後、該シリ
コン酸化膜2の表面に金属配線層としてアルミ合金薄膜
3を形成する。
As shown in FIG. 1 (a), a non-doped silicon oxide film (hereinafter referred to as "NSG film") 2 is formed as an insulating film on the surface of a semiconductor substrate 1 on which an element region is formed. An aluminum alloy thin film 3 is formed as a metal wiring layer on the surface of the substrate.

次に、第1図(b)に示すように、前記アルミ合金薄
膜3の上に補償用膜としてBPSG膜4を膜厚が約2000Åに
なるように成膜し、次いでこのBPSG膜4の表面に通常の
フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によりレジ
ストパターン5を形成する。
Next, as shown in FIG. 1 (b), a BPSG film 4 is formed on the aluminum alloy thin film 3 as a compensating film so as to have a thickness of about 2000 °, and then the surface of the BPSG film 4 is formed. Next, a resist pattern 5 is formed by ordinary photolithography and etching techniques.

次に、第1図(c)に示すように、レジストパターン
5をマスクとしてドライエッチングを行い、前記BPSG膜
4及びアルミ合金膜3を選択的に除去して第1層の配線
パターン6を形成する。
Next, as shown in FIG. 1C, dry etching is performed using the resist pattern 5 as a mask, and the BPSG film 4 and the aluminum alloy film 3 are selectively removed to form a first layer wiring pattern 6. I do.

次いで、第1図(d)に示すように、前記ノンドープ
シリコン膜2及び第1層の配線パターンを6の上に常圧
CVD法にてシリコン酸化膜7を層間絶縁膜として形成し
て第1層配線を完成させる。
Then, as shown in FIG. 1 (d), the non-doped silicon film 2 and the wiring pattern of the first layer are placed on
The silicon oxide film 7 is formed as an interlayer insulating film by the CVD method to complete the first layer wiring.

上記の工程を繰り返して、第2層、第3層の配線を行
い、多層配線を形成する。
By repeating the above steps, wiring of the second and third layers is performed to form a multilayer wiring.

常圧CVD法によるシリコン酸化膜の成膜速度は、アル
ミニウム上、NSG膜上、PSG膜上、BPSG膜上の順に小さく
なる。したがって、本実施例では、第1層配線パターン
の上にはBPSG膜が形成されているため、半導体基板1の
上の絶縁膜(ノンドープシリコン膜)の上における層間
絶縁膜7の成膜速度は、第1層配線パターンの上におけ
る成膜速度に比べて、速くなる。したがって、シリコン
酸化膜7の表面に配線パターン6によって生じる段差
は,BPSG膜(補償用膜)を形成しない場合に比べて、 (絶縁膜2上の層間絶縁膜7の厚み) −(補償用膜6a上の層間絶縁膜7の厚み) −(補償用膜の膜厚) ……(1) 分だけ、緩和されることとなる。
The film formation rate of the silicon oxide film by the normal pressure CVD method decreases in the order of aluminum, NSG film, PSG film, and BPSG film. Therefore, in this embodiment, since the BPSG film is formed on the first layer wiring pattern, the film forming speed of the interlayer insulating film 7 on the insulating film (non-doped silicon film) on the semiconductor substrate 1 is reduced. And the film forming speed is higher than the film forming speed on the first layer wiring pattern. Therefore, a step a caused by the wiring pattern 6 on the surface of the silicon oxide film 7
Is (thickness b of the interlayer insulating film 7 on the insulating film 2) − (thickness c of the interlayer insulating film 7 on the compensating film 6a) − (compensation) The film thickness d ) is reduced by (1).

上述した通り、本発明の製造方法によれば、補償用膜
を形成するという簡単な処理で層間絶縁膜の表面を平坦
化することができるが、反面、(1)式が正になるよう
な厚さまでシリコン酸化膜(層間絶縁膜)7を成膜する
ことが必要であり、また、その効果は有限であるという
欠点がある。すなわち、 (絶縁膜2上の層間絶縁膜7の厚み) −(補償用膜6a上の層間絶縁膜の厚み) 以上には平坦化の効果が得られず、この値は通常は30
00〜5000Å以上にはならない。したがって、本発明の半
導体装置の製造方法だけでなく、本発明の方法に、従来
のエッチバック法やスピン・オン・グラス法を組み合わ
せることで、より一層有効に層間絶縁膜表面を平坦化す
ることができる。(1)式より、本実施例ではシリコン
酸化膜(層間絶縁膜)7を厚く成膜し、BPSG膜6aを薄く
成膜すれば、最大の効果が得られることが分かるが、シ
リコン酸化膜7を厚く成膜して、エッチバック法と組み
合わせるとより一層有効に層間絶縁膜7の表面を平坦化
することができる。
As described above, according to the manufacturing method of the present invention, the surface of the interlayer insulating film can be flattened by a simple process of forming a compensation film, but the formula (1) becomes positive. It is necessary to form the silicon oxide film (interlayer insulating film) 7 up to the thickness, and the effect is limited. That is, the flattening effect cannot be obtained above (thickness b of the interlayer insulating film 7 on the insulating film 2)-(thickness c of the interlayer insulating film on the compensation film 6a).
It does not exceed 00-5000〜. Therefore, not only the method of manufacturing the semiconductor device of the present invention, but also the method of the present invention and the conventional etch-back method or spin-on-glass method are combined to more effectively planarize the surface of the interlayer insulating film. Can be. From equation (1), it can be seen that the maximum effect can be obtained by forming the silicon oxide film (interlayer insulating film) 7 thick and the BPSG film 6a thin in this embodiment. Can be more effectively planarized when combined with an etch-back method.

第2図は、本発明の半導体装置の製造方法の他の実施
例の順次の製造工程を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a sequential manufacturing process of another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

通常の半導体装置では、素子領域を形成した半導体基
板と最下層の配線層とを絶縁するのに、その被覆形状が
良好なことから絶縁膜としてBPSG膜を用いることが多
い。BPSG膜は成膜後リフローすることによって、被覆形
状を良好にする事ができる。一方、常圧CVDによりシリ
コン酸化膜を形成する場合、BPSG膜上において、その成
膜速度が遅くなるため、前記補償用膜としてBPSG膜が適
当である。このような場合、下層の絶縁膜上と補償用膜
上で同じ速度で層間絶縁膜が成膜されてしまう。本実施
例では、これを改善するために、BPSG膜の上に於ける層
間絶縁膜の成膜速度よりも成膜速度が速くなる物質、例
えばNSG膜を下層の絶縁膜の上に形成するようにしたも
のである。
In a normal semiconductor device, a BPSG film is often used as an insulating film for insulating a semiconductor substrate on which an element region is formed from a lowermost wiring layer because of its good covering shape. The BPSG film can be made to have a good covering shape by reflow after the film formation. On the other hand, when a silicon oxide film is formed by normal-pressure CVD, the film formation rate on the BPSG film becomes slow. Therefore, a BPSG film is suitable as the compensation film. In such a case, the interlayer insulating film is formed at the same speed on the lower insulating film and the compensation film. In this embodiment, in order to improve this, a material whose film formation rate is higher than the film formation rate of the interlayer insulating film on the BPSG film, for example, an NSG film is formed on the lower insulating film. It was made.

第2図(a)に示すように、素子領域を形成した半導
体基体11上に、素子領域と配線領域とを分離する絶縁膜
としてBPSG膜12を形成し、該BPSG膜12の上に、NSG膜13
を形成する。
As shown in FIG. 2A, a BPSG film 12 is formed on a semiconductor substrate 11 on which an element region is formed as an insulating film for separating an element region and a wiring region, and an NSG film is formed on the BPSG film 12. Membrane 13
To form

次に、第2図(b)に示すように、膜13の上に金属配
線層としてアルミニウム合金膜14を形成し、更に、アル
ミニウム合金膜14の上にBPSG膜15を形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, an aluminum alloy film 14 is formed as a metal wiring layer on the film 13, and a BPSG film 15 is formed on the aluminum alloy film 14.

更に、第1実施例同様に、フォトリソグラフィ技術及
びエッチング技術を用いて、BPSG膜15の上にレジストパ
ターンを形成し(図示せず)、このレジストパターンを
マスクとして、第2図(c)に示すように配線パターン
16を形成する。次いで、常圧CVDにより層間絶縁膜17を
形成して第1層配線層を形成する。同様の工程を繰り返
して、第2層以降の配線層を第1実施例と同様に行う。
Further, similarly to the first embodiment, a resist pattern is formed on the BPSG film 15 using a photolithography technique and an etching technique (not shown), and using this resist pattern as a mask, as shown in FIG. Wiring pattern as shown
Form 16. Next, an interlayer insulating film 17 is formed by normal pressure CVD to form a first wiring layer. By repeating the same steps, the second and subsequent wiring layers are performed in the same manner as in the first embodiment.

本実施例では、第1実施例と同様に、アルミニウム配
線層表面にBPSG膜15を形成すると共に、半導体基板11の
上のBPSG膜12と層間絶縁膜17との間にNSG膜13を形成し
た。したがって、層間絶縁膜17は、NSG膜13の上及びア
ルミニウム配線14の上に設けたBPSG膜16aの上で成膜す
ることになり、NSG膜13上においてより速く成膜する。
したがって、層間絶縁膜17の表面の段差は (酸化膜13上の層間絶縁膜) −(補償用膜16a上の層間絶縁膜) −(補償用膜16aの膜厚) 分だけ緩和されることになる。
In the present embodiment, a BPSG film 15 was formed on the surface of an aluminum wiring layer and an NSG film 13 was formed between a BPSG film 12 and an interlayer insulating film 17 on a semiconductor substrate 11, as in the first embodiment. . Therefore, the interlayer insulating film 17 is formed on the BPSG film 16a provided on the NSG film 13 and the aluminum wiring 14, and is formed faster on the NSG film 13.
Therefore, the step e on the surface of the interlayer insulating film 17 is reduced by (interlayer insulating film f on the oxide film 13) − (interlayer insulating film g on the compensating film 16a) − (film thickness h of the compensating film 16a). Will be done.

上述した通り、常温CVDによる層間絶縁膜の成膜速度
は、NSG膜上、PSG膜上、BPSG膜上の順に小さくなるた
め、第2実施例の場合に、補償用膜としてBPSGを使用
し、アルミ配線の下にNSG膜を形成した場合、本発明の
効果が最も大きい。
As described above, since the film formation speed of the interlayer insulating film by the normal-temperature CVD decreases on the NSG film, the PSG film, and the BPSG film in this order, in the case of the second embodiment, BPSG is used as a compensation film. When the NSG film is formed under the aluminum wiring, the effect of the present invention is the greatest.

上述した実施例では、BPSG膜12の上に形成する膜をNS
G膜13としたが、PSG膜上における層間絶縁膜の成膜速度
はBPSG膜上における成膜速度より大きいため、膜応力他
の問題で、NSG膜が形成できない場合は、PSG膜を形成す
るようにしても良い。
In the above-described embodiment, the film formed on the BPSG film 12 is NS
Although the G film 13 was used, since the film formation speed of the interlayer insulating film on the PSG film is higher than the film formation speed on the BPSG film, if the NSG film cannot be formed due to film stress or other problems, the PSG film is formed. You may do it.

尚、金属配線上に形成する補償用膜の膜厚は3000Å以
下とすることが好ましい。例えば層間絶縁膜としてNSG
膜を使用する場合、この成膜速度は、 アルミ合金上>NSG上>BPSG 上の順になるが、補償用膜を厚く堆積すると本発明の効
果は小さくなり、マイナスの効果を生じることにもな
る。また、補償用膜を厚く堆積するとドライエッチング
が難しくなるというデメリットもあるため、2000Å程度
が好適である。
It is preferable that the thickness of the compensation film formed on the metal wiring be 3000 mm or less. For example, NSG as an interlayer insulating film
When a film is used, the film formation rate is in the order of on aluminum alloy> on NSG> on BPSG, but if the compensation film is deposited thickly, the effect of the present invention is reduced, and a negative effect is also caused. . Further, since there is a demerit that the dry etching becomes difficult when the compensation film is deposited in a large thickness, about 2000 mm is preferable.

上述した実施例において、補償用膜を設けることは、
レジスト層がアルミ配線加工時に変質して、剥離しにく
くなった場合でも、レジストの除去のための処理にバリ
エーションが増えるという効果も期待できる。
In the above-described embodiment, providing the compensation film
Even when the resist layer is deteriorated during aluminum wiring processing and becomes difficult to peel off, the effect of increasing variations in the process for removing the resist can be expected.

上述した実施例において、金属配線層をドライエッチ
ングする際に、補償用膜をエッチングした後に、レジス
トパターンを除去し、例えば、CHCl3等の側壁保護膜の
付着し易いガスをエッチングガスとして選ぶことによっ
て、補償用膜をマスクとして金属配線パターンを形成す
るようにしても良い。この場合、金属配線層表面にレジ
ストが接触していないため、エロージョン、コロージョ
ンに対して有利である。
In the above-described embodiment, when dry etching the metal wiring layer, after etching the compensating film, the resist pattern is removed, and for example, a gas such as CHCl 3 to which the sidewall protective film easily adheres is selected as an etching gas. Thus, the metal wiring pattern may be formed using the compensation film as a mask. In this case, since the resist does not contact the surface of the metal wiring layer, it is advantageous for erosion and corrosion.

(発明の効果) 上述した通り、本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、金属配線層を形成した直後に補償用膜を成膜すると
いう、簡単かつ単純な方法により、層間絶縁膜を形成す
る工程で、層間絶縁膜の表面をある程度平坦化すること
が可能であり、半導体装置の配線の信頼性を著しく向上
させることができる。また、2次的効果として、第2
層、第3層の配線層の形成の際に行うフォトエッチング
において、前記補償用膜が金属配線層の反射防止膜の働
きをするため、半導体装置の生産性が向上するという効
果もある。
(Effect of the Invention) As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, an interlayer insulating film is formed by a simple and simple method of forming a compensation film immediately after forming a metal wiring layer. In this step, the surface of the interlayer insulating film can be flattened to some extent, and the reliability of wiring of the semiconductor device can be significantly improved. As a secondary effect, the second
In the photo-etching performed when the layer and the third wiring layer are formed, the compensating film functions as an antireflection film for the metal wiring layer, so that the productivity of the semiconductor device is also improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の第1実施例の順次の製造工程を示す
断面図、 第2図は、本発明の第2実施例の順次の製造工程を示す
断面図、 第3図は、エッチバック法による平坦化の工程を示す断
面図、 第4図は、SOG法による平坦化の工程を示す断面図であ
る。 第5図及び第6図は、従来の方法によって形成した配線
層を示す図である。 1、11……半導体基板、2、12……絶縁膜 3、14……金属配線層、4、15……補償用膜 6、16……配線パターン 7、17……層間絶縁膜 13……ノンドープシリコン酸化膜
FIG. 1 is a sectional view showing a sequential manufacturing process of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing a sequential manufacturing process of a second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a planarization step by the back method, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing a planarization step by the SOG method. 5 and 6 are views showing a wiring layer formed by a conventional method. 1, 11, a semiconductor substrate, 2, 12, an insulating film 3, 14, a metal wiring layer, 4, 15, a compensating film 6, 16, a wiring pattern 7, 17, an interlayer insulating film 13, etc. Non-doped silicon oxide film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/768 H01L 21/316──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/768 H01L 21/316

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】多層配線構造を有する半導体装置の製造方
法において、絶縁膜上に金属配線膜を形成する工程と、
後に形成する層間絶縁膜の成膜速度が前記絶縁膜上に於
ける成膜速度より小さいボロンフォスフォシリケイトガ
ラス膜を前記金属配線膜上に形成する工程と、前記ボロ
ンフォスフォシリケイトガラス膜上に形成したマスクを
介して前記ボロンフォスフォシリケイトガラス膜および
金属配線膜を選択的にエッチングして配線パターンを形
成する工程と、前記絶縁膜および前記配線パターン上に
常圧CVDにより層間絶縁膜を形成する工程とを具える事
を特徴とする半導体装置の製造方法。
In a method of manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring structure, a step of forming a metal wiring film on an insulating film;
Forming a boron phosphosilicate glass film on the metal wiring film in which a film formation speed of an interlayer insulating film to be formed later is smaller than a film formation speed on the insulating film; and forming a film on the boron phosphosilicate glass film. A step of selectively etching the boron phosphosilicate glass film and the metal wiring film through the formed mask to form a wiring pattern, and forming an interlayer insulating film on the insulating film and the wiring pattern by normal pressure CVD. A method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項2】多層配線構造を有する半導体装置の製造方
法において、ボロンフォスファシリケイトガラス膜上に
ノンドープシリコン酸化膜またはフォスフォシリケイト
ガラス膜を形成する工程と、前記ノンドープシリコン酸
化膜またはフォスフォシリケイトガラス膜の上に金属配
線膜を形成する工程と、後に形成する層間絶縁膜の成膜
速度が前記ノンドープシリコン酸化膜またはフォスフォ
シリケイトガラス膜上に於けるよりも小さくなるような
物質からなる補償用膜を前記金属配線膜上に形成する工
程と、前記補償用膜上にレジストパターンを形成する工
程と、前記レジストパターンをマスクとして前記金属配
線膜及び前記補償用膜を選択的にエッチングして配線パ
ターンを形成する工程と、前記ノンドープシリコン酸化
膜またはフォスフォシリケイトガラス膜上に常圧CVDに
より層間絶縁膜を形成する工程とを具える事を特徴とす
る半導体装置の製造方法。
2. A method for manufacturing a semiconductor device having a multi-layer wiring structure, comprising: forming a non-doped silicon oxide film or a phosphosilicate glass film on a boron phosphor silicate glass film; A step of forming a metal wiring film on the glass film, and a compensation made of a substance such that a film formation rate of an interlayer insulating film to be formed later is smaller than that on the non-doped silicon oxide film or the phosphosilicate glass film. Forming a film on the metal wiring film, forming a resist pattern on the compensation film, and selectively etching the metal wiring film and the compensation film using the resist pattern as a mask. Forming a wiring pattern, the non-doped silicon oxide film or phosphor film; The method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that comprises a step of forming an interlayer insulating film by atmospheric pressure CVD on silicate glass film.
【請求項3】請求項1に記載の前記ボロンフォスフォシ
リケイトガラス膜または請求項2に記載の前記補償用膜
の膜厚を3000Å以下とすることを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の半導体装置の製造方法。
3. The film according to claim 1, wherein the thickness of the boron phosphosilicate glass film according to claim 1 or the thickness of the compensation film according to claim 2 is 3000 ° or less. A method for manufacturing a semiconductor device.
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