JPH07221099A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
Manufacture of semiconductor deviceInfo
- Publication number
- JPH07221099A JPH07221099A JP6035474A JP3547494A JPH07221099A JP H07221099 A JPH07221099 A JP H07221099A JP 6035474 A JP6035474 A JP 6035474A JP 3547494 A JP3547494 A JP 3547494A JP H07221099 A JPH07221099 A JP H07221099A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating film
- polishing
- film
- interlayer insulating
- stopper
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、特にデバイス上の層間絶縁膜を平坦に形成する
方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for forming a flat interlayer insulating film on a device.
【0002】[0002]
【従来の技術】微細化した高密度配線に対してリソグラ
フィやエッチングを可能にするには、下地の絶縁膜をあ
らかじめ十分に平坦化しておかなければならない。パタ
ーンの解像度として0.5μm以下を必要とするなら、
下地絶縁膜の平坦度を局所的にも、また広域的にも(露
光領域の全面にわたって)確保する必要がある。下地絶
縁膜の局所的な平坦度は従来用いられている酸化膜リフ
ローによって達成できるが、広い領域にわたって厳しい
平坦度が要求される場合には、研磨技術しか手段がな
い。2. Description of the Related Art In order to enable lithography and etching for finely densified wiring, an underlying insulating film must be sufficiently flattened in advance. If you need a pattern resolution of 0.5 μm or less,
It is necessary to secure the flatness of the base insulating film locally or over a wide area (over the entire surface of the exposure region). The local flatness of the underlying insulating film can be achieved by the conventionally used oxide film reflow, but when strict flatness is required over a wide area, only polishing technique is available.
【0003】配線の下地層間膜の平坦化に用いられた研
磨技術としては1990年のVMIC(1990 PROCEEDIN
G IEEE VLSI MULTILEVEL INTERCONNECTION CONFERENCE
)の予稿集にてP.438〜P.440に提案された
ものがある。図10〜図11は、配線の下地層間膜の研
磨技術を、その工程順に示しているもので、図10
(a)〜(b)には、従来の研磨を用いた平坦化方法を
工程順に示した断面図で、図11には、従来の研磨を用
いた平坦化方法を工程順に示した断面図が示されてい
る。以下これに従って従来の研磨技術について説明す
る。図10(a)は、平坦化を行なう絶縁膜の下地デバ
イスの断面構造を示している。シリコン基板(31)上
には素子分離(32)、ソース(33a)、ドレイン
(33b)及びゲート電極(34)が形成されている。
またゲート電極(34)及びこれと同層の配線(35)
の上層にリフローしたBPSGよりなる第1層間絶縁膜
(36)があり、これにはコンタクト(37)が形成さ
れているとともに、CVD W/TiN/TiSi2 よ
りなる0.9μm程度の下層配線(38)が形成されて
いる。The VMIC (1990 PROCEEDIN of 1990) is used as a polishing technique for flattening the underlying interlayer film of wiring.
G IEEE VLSI MULTILEVEL INTERCONNECTION CONFERENCE
) In P.). 438-P. 440 has been proposed. 10 to 11 show a polishing technique for an underlying interlayer film of a wiring in the order of steps thereof.
(A)-(b) is sectional drawing which showed the planarization method using the conventional polishing in order of process, and FIG. 11 is sectional drawing which showed the planarization method using the conventional polishing in order of process. It is shown. The conventional polishing technique will be described below in accordance with this. FIG. 10A shows a cross-sectional structure of an underlying device of an insulating film for flattening. An element isolation (32), a source (33a), a drain (33b) and a gate electrode (34) are formed on a silicon substrate (31).
Further, the gate electrode (34) and the wiring (35) in the same layer as the gate electrode (34)
There is a first inter-layer insulating film (36) made of reflowed BPSG on the upper layer of which a contact (37) is formed, and a lower layer wiring (about 0.9 μm) made of CVD W / TiN / TiSi 2 ( 38) has been formed.
【0004】この状態から図10(b)のように、2.
7μmのプラズマCVD酸化膜を全面に成長する。ここ
で研磨液としてコロイダルシリカスラリーを研磨パッド
としてポリウレタンパッドを用い、通常の研磨装置にて
12〜20分程度の研磨を行なう。研磨においては研磨
定盤が参照平坦面となり、表面の凹部より凸部の方が研
磨速度が早くなることにより、表面が平坦化される。し
かしこのような通常の研磨方法では、図11に示すよう
に20nmから50nm程度の段差が残ってしまう。さらに
このような段差を除去しようと研磨を加えていくと、段
差は軽減されずに下層配線(38)が露出してしまうと
いった問題が発生する。From this state, as shown in FIG.
A 7 μm plasma CVD oxide film is grown on the entire surface. Here, a colloidal silica slurry is used as a polishing liquid and a polyurethane pad is used as a polishing pad, and polishing is performed for about 12 to 20 minutes by a normal polishing apparatus. In polishing, the polishing platen serves as a reference flat surface, and the convex portion has a higher polishing rate than the concave portion, so that the surface is flattened. However, in such a normal polishing method, as shown in FIG. 11, a step difference of about 20 nm to 50 nm remains. Further, if polishing is performed to remove such a step, there is a problem that the step is not reduced and the lower layer wiring (38) is exposed.
【0005】そこで、さらに高精度の平坦面を形成する
場合に対して、研磨をある一定値以上は行ないたくない
部分には研磨が停止するようなストッパー層を設ける方
法が特開昭63−76349にて提案された。その方法
を図12〜図14を用いて説明する。この図12(a)
〜(b)は従来のストッパー膜を用いた研磨による平坦
化方法が必要となった経緯を説明するため配線とコンタ
クトの構造の断面図である。その内(a)は2層配線の
コンタクト部分の断面図である。(b)は従来のストッ
パー膜を用いてない研磨による平坦化方法で生じた問題
点を説明するためのコンタクト部分の断面図であり、図
13(a)〜(c)は、従来のストッパー膜を用いた研
磨による平坦化方法を工程順に示した断面図であり、図
14(a)〜(c)は、従来のストッパー膜を用いた研
磨による平坦化方法を工程順に示した断面図である。Therefore, as compared with the case of forming a highly precise flat surface, a method of providing a stopper layer for stopping polishing at a portion where polishing is not desired to exceed a certain value is disclosed in JP-A-63-76349. Was proposed in. The method will be described with reference to FIGS. This FIG. 12 (a)
6B to 6B are cross-sectional views of the structure of the wiring and the contact in order to explain the reason why the conventional planarization method by polishing using a stopper film is required. (A) is a cross-sectional view of the contact portion of the two-layer wiring. FIG. 13B is a cross-sectional view of a contact portion for explaining a problem caused by a conventional planarization method by polishing without using a stopper film, and FIGS. 13A to 13C are conventional stopper films. 14A to 14C are cross-sectional views showing, in the order of steps, a flattening method by polishing using the above method, and FIGS. 14A to 14C are cross-sectional views showing, in the order of steps, a flattening method by polishing using a conventional stopper film. .
【0006】まず、なぜ前述のような高精度な平坦面が
必要とされるのかについて説明する。図12(a)は高
精度な平坦面を必要とする2層配線構造の説明図であ
る。第1層配線(51)に対し絶縁膜(52)に形成さ
れたコンタクトホール(53)を介して第2層配線(5
4)が接続されている部分の断面構造を示している。こ
のような2層配線のコンタクト部分では集積回路の高集
積化にともないコンタクトホール(53)の直径aはそ
の深さbに対して小になる傾向がある。このb/aで与
えられるアスペクト比が大になると、例えば第2層配線
(54)としてアルミを蒸着したとき、絶縁膜(52)
の平坦部の上のアルミの厚さt1に対してコンタクトホ
ールの側壁上のアルミの厚さt2はt1>t2となる。First, the reason why the above-mentioned highly accurate flat surface is required will be described. FIG. 12A is an explanatory diagram of a two-layer wiring structure that requires a highly accurate flat surface. The second layer wiring (5) is provided to the first layer wiring (51) through the contact hole (53) formed in the insulating film (52).
4) shows the cross-sectional structure of the connected portion. In the contact portion of such a two-layer wiring, the diameter a of the contact hole (53) tends to be smaller than the depth b thereof as the integrated circuit is highly integrated. When the aspect ratio given by this b / a becomes large, for example, when aluminum is vapor-deposited as the second layer wiring (54), the insulating film (52)
The thickness t 2 of the aluminum on the side wall of the contact hole becomes t 1> t 2 with respect to the thickness t 1 of the aluminum on the flat portion of the.
【0007】アルミ配線に流される電流値はアルミ配線
の段面積を計算して設定されるが、前記した例において
第2層配線(54)においてコンタクトホール(53)
の側面上の第2層配線(54)の断面積は平坦部の第2
層配線(54)の断面積よりも小になり、コンタクトホ
ールの部分で抵抗が大になる問題がある。このような問
題を解決するために、図14(c)に示したような第1
層配線(57)に柱状凸部(59)を設けておき、この
柱状凸部を(59)介して第1層配線(57)と第2層
配線(62)を接続する方法が提案された。この構造の
柱状凸部(59)と絶縁膜(52)の上面の高さをあわ
せる方法として高精度は平坦化技術が必要となる。The current value applied to the aluminum wiring is set by calculating the step area of the aluminum wiring. In the above-described example, the contact hole (53) in the second layer wiring (54).
The cross-sectional area of the second-layer wiring (54) on the side surface of the
It becomes smaller than the cross-sectional area of the layer wiring (54), and there is a problem that the resistance becomes large in the contact hole portion. In order to solve such a problem, the first method as shown in FIG.
A method has been proposed in which a columnar convex portion (59) is provided on the layer wiring (57) and the first layer wiring (57) and the second layer wiring (62) are connected via the columnar convex portion (59). . As a method of matching the heights of the columnar convex portions (59) and the upper surface of the insulating film (52) of this structure, a highly precise flattening technique is required.
【0008】それはこの構造を形成するために従来の研
磨方法を用いると、図12(b)に示すように、同一レ
ベルの第1層配線(52)に図中実線で示すおなじ高さ
の柱状凸部(55)を設け、全面に絶縁膜(52)を点
線で示すように柱状凸部(55)を完全に覆うように堆
積し、この絶縁膜(52)を前述のような、通常の研磨
技術で研磨を用い、柱状凸部(55)の表面が出るまで
研磨を行なう。この場合、シリコン基板の面内における
研磨の程度の分布、即ち研磨されすぎる(オーバー研
磨)部分と、ちょうど良く研磨されている部分とまだ十
分に研磨されていない(アンダー研磨)部分が発生する
ことは避けられない。図12(b)においては、左側の
形状凸部(55)は丁度のところまで研磨されている
が、右側の柱状凸部(55)は点線で示すようにオーバ
ー研磨された状態を示す。このような状態では、このシ
リコン基板内の研磨の分布がそのまま柱状凸部(55)
の高さに影響し、第2層配線(54)のレベルに不均一
が発生する問題が生じる。When a conventional polishing method is used to form this structure, as shown in FIG. 12 (b), the first layer wiring (52) at the same level has a columnar shape with the same height as shown by the solid line in the figure. A convex portion (55) is provided, and an insulating film (52) is deposited on the entire surface so as to completely cover the columnar convex portion (55) as shown by a dotted line. Polishing is used as a polishing technique until the surface of the columnar protrusion (55) is exposed. In this case, a distribution of the degree of polishing within the surface of the silicon substrate, that is, a portion that is over-polished (over-polished), a portion that is just well polished and a portion that is not sufficiently polished (under-polished) may occur. Is inevitable. In FIG. 12 (b), the left shape protrusion (55) is polished to the exact position, but the right columnar protrusion (55) is overpolished as indicated by the dotted line. In such a state, the distribution of polishing in the silicon substrate is the same as that of the columnar protrusion (55).
And the height of the second layer wiring (54) is non-uniform.
【0009】そこで、前述のストッパー層を設けた研磨
技術が必要となる。図13〜図14は、この技術を説明
するための2層構造配線の形成プロセスを工程順に示し
ている。図13(a)は平坦化を行なう絶縁膜の下地配
線の構造を示している。(56)は支持基板でありその
上に第1層配線(57)が配置されている。この第1層
配線(57)の上層に同じ形状のエッチングストッパー
(58)と柱状凸部形成部材(59)が積層されてい
る。この状態から図13(b)に示すように、層間絶縁
膜としてPSG膜(60)を1.5μm堆積する。さら
にこれに積層するように全面に研磨ストッパー膜(シリ
コン窒膜)(61)を0.3μmとレジスト膜(62)
を順次堆積する。Therefore, the polishing technique provided with the above-mentioned stopper layer is required. 13 to 14 show a process of forming a two-layer structure wiring for explaining this technique in the order of steps. FIG. 13A shows the structure of the underlying wiring of the insulating film for planarization. Reference numeral (56) is a support substrate on which the first-layer wiring (57) is arranged. An etching stopper (58) and a columnar convex portion forming member (59) having the same shape are laminated on the first layer wiring (57). From this state, as shown in FIG. 13B, a PSG film (60) is deposited as an interlayer insulating film by 1.5 μm. Further, a polishing stopper film (silicon nitride film) (61) having a thickness of 0.3 μm and a resist film (62) are laminated on the entire surface.
Are sequentially deposited.
【0010】研磨ストッパー膜(61)には図13
(b),(c)に示すように、研磨ストッパー平坦部
(61a)と研磨ストッパー隆起部(61b)がPSG
膜(60)の形状に対応して形成される。引き続き、ド
ライエッチングを行ない、図13(c)のように研磨ス
トッパー隆起部(61b)を除去する。次に、図14
(a)に示すように柱状凸部形成部材(59)の表面が
露出するまで、PSG膜(60)を研磨する。この研磨
に支持基板面内でばらつきがあっても、そこではこの研
磨ストッパー平坦部(61a)が働いてオーバー研磨が
発生するのを防止する。The polishing stopper film (61) is shown in FIG.
As shown in (b) and (c), the polishing stopper flat portion (61a) and the polishing stopper raised portion (61b) have PSG.
It is formed corresponding to the shape of the film (60). Subsequently, dry etching is performed to remove the polishing stopper raised portion (61b) as shown in FIG. 13 (c). Next, FIG.
As shown in (a), the PSG film (60) is polished until the surface of the columnar protrusion forming member (59) is exposed. Even if this polishing varies within the surface of the supporting substrate, the polishing stopper flat portion (61a) works there to prevent overpolishing.
【0011】従って、すべての柱状凸部形成部材(5
9)の表面が露出するまで、図12(b)に示したオー
バー研磨を防止しつつ研磨がなされる。この研磨が終了
した図14(a)の構造を横方向からみた形状を図14
(b)に示している。この後、柱状凸部形成部材(5
9)のエッチングを行ない図14(c)に示される柱状
凸部(59a)をつくり、次いで第2層配線(62)を
形成する。このストッパー膜を設けた研磨技術は、上述
のように従来の2層配線のコンタクト部分のような比較
的小面積の領域ではオーバー研磨を防止し、絶縁膜の平
坦化が可能となっている。それは研磨を行なうウエハ全
面に対し図13(c)に示された研磨ストッパー平坦部
(61a)がほとんどの領域をしめ、平坦化されるべき
柱状凸部形成部(59)(図14(a))及びその周辺
領域が非常に小さな領域しかしめていないことに起因し
ている。Therefore, all the columnar protrusion forming members (5
Until the surface of 9) is exposed, polishing is performed while preventing overpolishing shown in FIG. FIG. 14 shows a shape of the structure shown in FIG. 14A after the polishing is viewed from the lateral direction.
It is shown in (b). Then, the columnar convex portion forming member (5
The etching of 9) is performed to form the columnar protrusion (59a) shown in FIG. 14C, and then the second layer wiring (62) is formed. The polishing technique provided with this stopper film can prevent overpolishing and flatten the insulating film in a relatively small area such as the contact portion of the conventional two-layer wiring as described above. The polishing stopper flat portion (61a) shown in FIG. 13 (c) occupies most of the entire area of the wafer to be polished, and the columnar protrusion forming portion (59) to be flattened (FIG. 14 (a)). ) And the surrounding area are very small areas.
【0012】従って、本発明で取り扱うような半導体装
置、なかでも広いアレイ領域(繰り返しパターンを多く
有する)をもって構成されるメモリデバイスにおいて、
このデバイス上の絶縁膜の表面の平坦化を行なおうとす
ると、広いアレイ領域の中央部付近で前述のストッパー
膜を用いた研磨技術では起らなかったオーバー研磨が発
生し、平坦な層間絶縁膜形状が得られない。さらには、
このオーバー研磨がひどくなると、デバイス上の層間絶
縁膜を完全に研磨除去してしまい、デバイスの上面まで
研磨してしまうといった致命的な問題が現出する。Therefore, in the semiconductor device as dealt with in the present invention, in particular, in a memory device having a wide array region (having many repeating patterns),
When attempting to flatten the surface of the insulating film on this device, over-polishing, which did not occur with the above-mentioned polishing technique using the stopper film, occurred in the vicinity of the central portion of the wide array region, resulting in a flat interlayer insulating film. The shape cannot be obtained. Moreover,
If this over-polishing becomes severe, the inter-layer insulating film on the device will be completely polished and removed, and a fatal problem will occur such that the upper surface of the device is also polished.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】図15にはその状態の
デバイス断面を模式的に示している。即ち図15は、従
来のストッパー膜を用いた研磨による平坦化方法をメモ
リデバイスに適用した際生じた問題を説明するための、
メモリデバイスの断面図である。図15のようなデバイ
スに前述のストッパー膜(73)を用いた研磨技術を適
用する場合、研磨除去したい絶縁膜の段差の凸部分(7
2)(デバイスアレイ領域(71)上の点線で示された
部分)以外にストッパー膜(73)を配置することにな
るので、図示のようにこのストッパー膜(73)の存在
する領域の方が狭いためにオーバー研磨の停止性能が落
ち、オーバー研磨領域(74)ができ結果的に所望の平
坦形状が得られない。本発明はこのような、研磨除去し
たい絶縁膜の段差の凸部分が他に比べ図15のように広
い場合において、その凸部がオーバー研磨されることな
く、さらには、この凸部領域下のデバイス部分が研磨さ
れることを阻止した研磨平坦化技術を提供することにあ
る。FIG. 15 schematically shows a device cross section in this state. That is, FIG. 15 is a diagram for explaining a problem that occurs when a planarization method by polishing using a conventional stopper film is applied to a memory device.
3 is a cross-sectional view of a memory device. FIG. When the polishing technique using the above-mentioned stopper film (73) is applied to the device as shown in FIG. 15, the convex portion (7) of the step of the insulating film to be removed by polishing is applied.
2) Since the stopper film (73) is arranged in a region other than (the portion indicated by the dotted line on the device array region (71)), the region where the stopper film (73) exists is illustrated as shown. Since it is narrow, the stopping performance of over-polishing deteriorates, and the over-polishing region (74) is formed. According to the present invention, when the convex portion of the step of the insulating film to be polished and removed is wider than the others as shown in FIG. 15, the convex portion is not over-polished and further It is an object of the present invention to provide a polishing flattening technique that prevents the device portion from being polished.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板の
表面主領域に所定の高さを有する素子もしくは配線の配
列が存在する構造において、該素子もしくは配線の配列
の少なくとも上部に、層間絶縁膜よりも研磨加工速度の
著しく小さい停止層を設ける工程と、前記停止層の上部
を含む表面に層間絶縁膜を堆積する工程と、前記停止層
が露出するまで研磨除去し、平坦面を形成する工程とを
含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。ま
た、半導体基板の表面主領域に所定の高さを有する素子
もしくは配線の配列が存在する構造において、該素子も
しくは配線の配列の少なくとも上部に、層間絶縁膜より
も研磨加工速度の著しく小さい停止層を設ける工程と、
前記停止層の上部を含む表面に層間絶縁膜を堆積する工
程と、前記停止層が露出するまで研磨除去し、次いで前
記停止層をエッチングにより除去する平坦面を形成する
工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法で
ある。According to the present invention, in a structure in which an array of elements or wirings having a predetermined height is present in a main surface area of a semiconductor substrate, an interlayer insulating film is formed on at least an upper portion of the array of elements or wirings. Providing a stop layer having a significantly lower polishing rate than the film, depositing an interlayer insulating film on the surface including the upper part of the stop layer, and removing the stop layer by polishing to form a flat surface And a step of manufacturing the semiconductor device. Further, in a structure in which an array of elements or wirings having a predetermined height is present in the main surface area of the semiconductor substrate, a stop layer having a significantly smaller polishing rate than the interlayer insulating film is provided at least above the array of elements or wirings. And a step of providing
A step of depositing an interlayer insulating film on a surface including an upper portion of the stop layer, a step of polishing and removing the stop layer until the stop layer is exposed, and a step of forming a flat surface for removing the stop layer by etching. And a method for manufacturing a semiconductor device.
【0015】また、半導体基板の表面主領域に所定の高
さを有する素子もしくは配線の配列が存在する構造にお
いて、該素子もしくは配線の配列の少なくとも上部に、
層間絶縁膜よりも研磨加工速度の著しく小さい停止層を
設ける工程と、前記停止層の上部を含む表面に層間絶縁
膜を堆積する工程と、前記停止層が露出するまで研磨除
去し、次いで前記停止層をエッチングにより除去し、そ
の上に層間絶縁膜を堆積する平坦面を形成する工程とを
含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。Further, in a structure in which an array of elements or wirings having a predetermined height exists in the main surface region of the semiconductor substrate, at least an upper portion of the array of elements or wirings is provided.
Providing a stop layer having a significantly lower polishing rate than the interlayer insulating film; depositing an interlayer insulating film on the surface including the upper part of the stop layer; polishing and removing until the stop layer is exposed; A step of removing the layer by etching and forming a flat surface on which an interlayer insulating film is deposited, the method comprising the steps of:
【0016】また、層間絶縁膜よりも研磨加工速度の著
しく小さい停止層、即ちストッパー膜は絶縁膜または導
電性の膜を用いることができるもので、具体的には、シ
リコン窒化膜または窒化チタン膜であることを特徴とす
る半導体装置の製造方法である。また、半導体基板の表
面主領域に所定の高さを有する素子もしくは配線の配列
上部に、層間絶縁膜よりも研磨加工速度の著しく小さい
停止層、即ちストッパー膜を設けるには、該素子もしく
は配線の配列の上部とストッパー膜の間に層間絶縁膜を
設けてもよく、また層間絶縁膜を設けなくてもよい。An insulating film or a conductive film can be used as the stopper layer, that is, the stopper film, which has a significantly lower polishing rate than that of the interlayer insulating film. Specifically, a silicon nitride film or a titanium nitride film is used. Is a method of manufacturing a semiconductor device. Further, in order to provide a stop layer, that is, a stopper film, having a polishing processing speed significantly lower than that of the interlayer insulating film, on the array upper part of the element or wiring having a predetermined height in the main surface area of the semiconductor substrate, the element or wiring of the element or wiring is required. An interlayer insulating film may be provided between the upper portion of the array and the stopper film, or the interlayer insulating film may not be provided.
【0017】[0017]
【作用】本発明においては、半導体基板の表面主領域に
所定の高さを有する素子もしくは配線の配列の少なくと
も上部に、層間絶縁膜よりも研磨加工速度の著しく小さ
い停止層を設け、前記停止層の上部を含む表面に層間絶
縁膜を堆積させ、前記停止層が露出するまで研磨除去
し、平坦面を形成するもので、研磨除去したい絶縁膜の
段差の凸部分がオーバー研磨されることなく、さらに
は、この凸部領域下のデバイス部分が研磨されることを
阻止して、半導体装置の層間絶縁膜を平坦に形成するこ
とができるものである。According to the present invention, a stop layer having a significantly lower polishing rate than that of the interlayer insulating film is provided at least above the array of elements or wirings having a predetermined height in the main surface area of the semiconductor substrate. An interlayer insulating film is deposited on the surface including the upper part, and is polished and removed until the stop layer is exposed to form a flat surface, and the convex portion of the step of the insulating film to be polished and removed is not overpolished, Furthermore, it is possible to prevent the device portion below the convex region from being polished and to form the interlayer insulating film of the semiconductor device flat.
【0018】本発明の実施例について図面を参照して説
明する。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
〔実施例1〕図1〜図3は、本発明の研磨平坦化技術の
第1の実施例を工程順に示した断面図である。以下の説
明においては研磨平坦化を行なう下地デバイスとしてメ
モリアレイ領域と周辺領域の間に大きな絶縁膜の段差が
発生するスタックキャパシタ型DRAM(ダイナミック
・ランダム・アクセス・メモリ)を用いる。なおデバイ
スの構造としては、説明を簡単にするためにビット線を
省略し、ビット線が接続される拡散層領域のみをビット
線と呼ぶ。[Embodiment 1] FIGS. 1 to 3 are sectional views showing a first embodiment of a polishing and flattening technique of the present invention in the order of steps. In the following description, a stack capacitor type DRAM (dynamic random access memory) in which a large step difference in the insulating film is generated between the memory array region and the peripheral region is used as a base device for polishing and flattening. As for the structure of the device, the bit lines are omitted for simplicity of explanation, and only the diffusion layer region to which the bit lines are connected is referred to as a bit line.
【0019】図1は平坦化を行なう層間膜の下地のデバ
イス構造断面を示している。シリコン基板(11)上に
メモリセル(12)が形成されており、図中では2個の
み示されているが、これらのメモリセルが配列されメモ
リセルアレイ(14)を構成している。以下では、この
2個のメモリセル(12)についてのみ詳細に説明す
る。シリコン基板(11)上には不純物の拡散層により
なるビット線(15)と記憶ノード(12a)が形成さ
れている。ビット線(15)をはさむシリコン基板(1
1)の領域上にシリコン酸化膜よりなるゲート絶縁膜
(12b)が形成され、さらにその上にゲート電極(1
2c)が配置されることにより、メモリセル(12)の
スイッチングトランジスタが構成される。FIG. 1 shows a device structure cross section of an underlayer of an interlayer film for planarization. Memory cells (12) are formed on a silicon substrate (11), and although only two memory cells are shown in the drawing, these memory cells are arranged to form a memory cell array (14). Hereinafter, only these two memory cells (12) will be described in detail. A bit line (15) made of an impurity diffusion layer and a storage node (12a) are formed on a silicon substrate (11). Silicon substrate sandwiching the bit line (15) (1
A gate insulating film (12b) made of a silicon oxide film is formed on the region (1), and a gate electrode (1b) is formed on the gate insulating film (12b).
By arranging 2c), a switching transistor of the memory cell (12) is formed.
【0020】ゲート電極(12c)を含むシリコン基板
(11)上を、シリコン酸化膜系の絶縁膜よりなる第1
層間絶縁膜(16)で覆い、隣接するゲート電極(12
c)やコンタクト孔(16a)の横方向の絶縁のみでな
く、ゲート電極(12c)と下部電極(13)の間の縦
方向の絶縁も行なっている。コンタクト孔(16a)は
第1層間絶縁膜(16)に形成され、記憶ノード(12
a)と下部電極(13)を電気的に接続している。On the silicon substrate (11) including the gate electrode (12c), a first silicon oxide film-based insulating film is formed.
It is covered with an interlayer insulating film (16) and adjacent gate electrodes (12
c) and the contact hole (16a) are not only laterally insulated, but also vertically insulated between the gate electrode (12c) and the lower electrode (13). The contact hole (16a) is formed in the first interlayer insulating film (16), and the storage node (12
a) and the lower electrode (13) are electrically connected.
【0021】メモリセル(12)の構成要素である容量
部は、下部電極とこれに積層してある容量絶縁膜(1
7)及び上部電極(18)によってなる。この下部電極
は、例えばCVD成長したドープト多結晶シリコンより
なる。64MDRAMから1GDRAMにおいてはこの
下部電極(13)の高さは0.8μmから1.2μm程
度に形成される。また容量絶縁膜(17)としてはシリ
コン窒化膜とシリコン酸化膜の複合膜が一般的であり、
シリコン酸化膜の膜厚にして、5nmから3.8nm程度が
使用される。さらに上部電極はCVDで形成された10
0から200nm程度の多結晶シリコンよりなる。この状
態に対し、図2に示されるようにシリコン酸化膜系の第
2層間絶縁膜(19)を0.1μmから0.3μm全面
に堆積する。The capacity portion which is a constituent element of the memory cell (12) includes a lower electrode and a capacity insulating film (1) laminated on the lower electrode.
7) and the upper electrode (18). The lower electrode is made of, for example, CVD-grown doped polycrystalline silicon. In 64M DRAM to 1G DRAM, the lower electrode (13) is formed to have a height of about 0.8 μm to 1.2 μm. A composite film of a silicon nitride film and a silicon oxide film is generally used as the capacitive insulating film (17),
The thickness of the silicon oxide film is about 5 nm to 3.8 nm. Further, the upper electrode is formed by CVD.
It is made of polycrystalline silicon of about 0 to 200 nm. In this state, as shown in FIG. 2, a silicon oxide film-based second interlayer insulating film (19) is deposited on the entire surface of 0.1 μm to 0.3 μm.
【0022】この第2層間絶縁膜(19)としてBPS
Gのようなリフロー性を有する膜を用いて、リフローを
行なってもよい。この後シリコン窒化膜よりなるストッ
パー膜(20)を0.1μmから0.2μmCVD法に
より形成する。続いて、図3(a)に示すように、シリ
コン酸化膜系の第3層間絶縁膜(21)を1.5μmか
ら1.8μm程度成膜する。この状態から研磨を行な
う。研磨技術としては、化学的機械的研磨法でも機械的
研磨法でもどちらを用いてもかまわない。両者の違い
は、化学的研磨法では研磨液に通常の研磨材(砥粒)を
懸濁させただけでなく、被研磨部材を化学的にエッチン
グする性質をもたせたものであり、機械的研磨法では、
化学的エッチング性を有さない研磨材のみを含んだ研磨
液を用いて研磨を行なうものである。実施例としては、
機械的研磨法について説明を行なう。BPS is used as the second interlayer insulating film (19).
Reflow may be performed using a film having a reflow property such as G. After that, a stopper film (20) made of a silicon nitride film is formed by a 0.1 μm to 0.2 μm CVD method. Subsequently, as shown in FIG. 3A, a silicon oxide film-based third interlayer insulating film (21) is formed to a thickness of about 1.5 μm to 1.8 μm. Polishing is performed from this state. As the polishing technique, either a chemical mechanical polishing method or a mechanical polishing method may be used. The difference between the two is that, in the chemical polishing method, not only the ordinary polishing material (abrasive grains) is suspended in the polishing liquid, but also the material to be polished is chemically etched. By law,
Polishing is performed using a polishing liquid containing only an abrasive having no chemical etching property. As an example,
The mechanical polishing method will be described.
【0023】図16に研磨の概念図を示す。回転定盤
(81)の上に研磨用パッド(82)を張り付け、研磨
液(83)を適下しながら、ウエハーホルダー(84)
に保持されたウエハー(85)に荷重を加えつつ回転さ
せ、研磨を行なう。研磨パッド(82)として発泡性の
ポリウレタンよりなるもの、ポリウレタン含浸のポリエ
ステル繊維構造のもの、もしくはこれらの積層構造のも
のを用いると、実施例で説明する研磨には好適である。
また研磨液としては前述したようにシリカ砥粒を純水に
懸濁したものが好ましい。化学的機械的研磨法では例え
ばアンモニア水溶液に懸濁させたコロイド状シリカを研
磨液として用いればよい。FIG. 16 shows a conceptual diagram of polishing. The polishing pad (82) is attached to the rotating surface plate (81), and while the polishing liquid (83) is appropriately applied, the wafer holder (84) is attached.
The wafer (85) held by is rotated while applying a load, and polishing is performed. If the polishing pad (82) is made of foamable polyurethane, has a polyurethane-impregnated polyester fiber structure, or has a laminated structure of these, it is suitable for the polishing described in the examples.
Further, as the polishing liquid, it is preferable to suspend silica abrasive grains in pure water as described above. In the chemical mechanical polishing method, for example, colloidal silica suspended in an aqueous ammonia solution may be used as a polishing liquid.
【0024】このような方法で研磨を行うと、図3
(a)において示した第3層間絶縁膜(21)にできた
段差の高い部分が選択的に研磨され段差が小さくなって
いく。実験では段差の低い部分の第3層間絶縁膜(2
1)の膜厚の減少量よりも、段差の低減していく速度が
1.5から2倍程度早かった。このようにして図2
(b)に示すストッパー膜(20)が露出するところに
は、段差はほぼなくなり、図に(22)として示す平坦
面が形成できる。When polishing is performed by such a method, as shown in FIG.
The portion having a high step formed on the third interlayer insulating film (21) shown in (a) is selectively polished to reduce the step. In the experiment, the third interlayer insulating film (2
The speed at which the step was reduced was about 1.5 to 2 times faster than the reduction amount of the film thickness in 1). Thus, FIG.
Where the stopper film (20) shown in (b) is exposed, there is almost no step, and a flat surface shown as (22) in the figure can be formed.
【0025】ここで、もしこの実施例のようにストッパ
ー膜(20)が設置されておらず、平坦面が形成できた
のち、さらに研磨が停止されずにいると、第2層間絶縁
膜(19)が研磨されてしまい、ほぼ2分程度あとには
上部電極(18)まで研磨されてしまう。この上部電極
(18)の研磨が始まると、この上部電極(18)が多
結晶シリコンからできていると、研磨速度は層間絶縁膜
を構成するBPSG膜よりも研磨速度が早い為に、容量
部全体が研磨されてしまいメモリセルとして機能しなく
なってしまう。Here, if the stopper film (20) is not provided as in this embodiment and the polishing is not stopped after the flat surface can be formed, the second interlayer insulating film (19) is formed. ) Is polished, and after about 2 minutes, the upper electrode (18) is also polished. When the polishing of the upper electrode (18) starts, if the upper electrode (18) is made of polycrystalline silicon, the polishing rate is higher than that of the BPSG film forming the interlayer insulating film. The whole is polished and does not function as a memory cell.
【0026】しかしながら、この実施例のように、例え
ばシリコン窒化膜よりなるストッパー膜(20)が設置
されていれば、第2層間絶縁膜(19)として使用する
BPSG膜に比べ、研磨の進行速度(研磨速度)が5か
ら10倍程度遅いため、このストッパー膜が露出してか
ら、12から22分程度過剰に研磨を行なっても第2層
間絶縁膜(19)が研磨されることはなく、上部電極
(18)を含む容量部分が研磨されることはない。この
12分から22分という時間は、ウエハ面内で研磨速度
に不均一画が生じてもこの程度の時間を加えることによ
り、ウエハ全面平坦面を形成するのに十分な時間であ
り、この時間内に研磨を停止することは十分な余裕をも
って可能である。従ってこの実施例によれば、スタック
容量を有するDRAMの容量部上の層間絶縁膜の平坦化
がウエハ全面にわたって容易に形成できる。However, if a stopper film (20) made of, for example, a silicon nitride film is provided as in this embodiment, the progress rate of polishing is higher than that of the BPSG film used as the second interlayer insulating film (19). Since the (polishing rate) is about 5 to 10 times slower, the second interlayer insulating film (19) is not polished even if excessive polishing is performed for about 12 to 22 minutes after the stopper film is exposed. The capacitive part including the upper electrode (18) is not polished. The time of 12 minutes to 22 minutes is sufficient to form a flat surface on the entire surface of the wafer by adding this time even if a nonuniform image is generated in the polishing rate on the surface of the wafer. It is possible to stop the polishing with sufficient margin. Therefore, according to this embodiment, the interlayer insulating film on the capacitance portion of the DRAM having the stack capacitance can be easily flattened over the entire surface of the wafer.
【0027】〔実施例2〕つぎに本発明の第2の実施例
について説明する。図4は第2の実施例を説明するため
の研磨の工程順に示した断面図である。研磨を開始する
際の断面形状としては、図2(a)と同じである。この
状態から、第1の実施例と同じ方法で研磨を行なう。第
1の実施例の場合よりも段差の下側の部分の第3層間絶
縁膜(21)の研磨速度が早くなり、第1の実施例より
も平坦性の劣る面、即ち図4(a)で凹み(23)とし
て示すような面が形成されてしまった場合、例えばスト
ッパー膜(20)としてシリコン窒化膜を使用している
場合、熱リン酸を用いて第3層間絶縁膜(21)に覆わ
れていない部分のストッパー膜(20)をウエットエッ
チング除去する。[Embodiment 2] Next, a second embodiment of the present invention will be described. 4A to 4D are cross-sectional views showing a polishing step for explaining the second embodiment. The cross-sectional shape when starting polishing is the same as that in FIG. From this state, polishing is performed by the same method as in the first embodiment. As compared with the case of the first embodiment, the polishing rate of the third interlayer insulating film (21) on the lower side of the step becomes faster, and the flatness is inferior to that of the first embodiment, that is, FIG. In the case where a surface shown as a recess (23) is formed, for example, when a silicon nitride film is used as the stopper film (20), hot phosphoric acid is used to form the third interlayer insulating film (21). The stopper film (20) in the uncovered portion is removed by wet etching.
【0028】この方法によれば、凹み(23)が形成さ
れてもストッパー膜(20)の膜厚分だけ段差の上部分
を低くすることができ、研磨の技術に不十分なものがあ
ってもそれを回避し、第1の実施例と同様な平坦面が形
成できる。この第2の実施例と第1の実施例の違いは、
第1の実施例に比べ第2の実施例の方が研磨技術が劣っ
ていても、同様な平坦面が形成できる、即ち研磨技術に
自由度ができるといった点である。According to this method, even if the recesses (23) are formed, the upper portion of the step can be lowered by the film thickness of the stopper film (20), and there are some polishing techniques that are insufficient. This can be avoided, and a flat surface similar to that of the first embodiment can be formed. The difference between the second embodiment and the first embodiment is that
Even if the second embodiment is inferior to the first embodiment in the polishing technique, the same flat surface can be formed, that is, the polishing technique can be made more flexible.
【0029】〔実施例3〕次に第3の実施例について説
明する。第1の実施例の説明に用いた図1においては、
上部電極(18)、容量絶縁膜(17)をパターニング
した状態を示したが、第3の実施例では図5(a)に示
すようにパターニングを行なわずウエハ全面に両者がつ
いた状態で(図5(a)の上部電極部材(18a)の状
態で)、その直上に例えばシリコン窒化膜よりなるスト
ッパー層(20)を0.1μmから0.2μmCVD法
により成膜する。その後レジスト(24)を塗布し、リ
ソグラフィー技術により上部電極の形状にパターニング
を行なう。これをマスクに上部電極部材(18a)及び
容量絶縁膜(17)をドライエッチングし、図5(b)
の形状を得る。[Third Embodiment] Next, a third embodiment will be described. In FIG. 1 used to describe the first embodiment,
The state where the upper electrode (18) and the capacitive insulating film (17) are patterned is shown. However, in the third embodiment, as shown in FIG. A stopper layer (20) made of, for example, a silicon nitride film is formed directly above the upper electrode member (18a) of FIG. 5A) by a CVD method of 0.1 μm to 0.2 μm. After that, a resist (24) is applied and patterned into a shape of the upper electrode by a lithography technique. Using this as a mask, the upper electrode member (18a) and the capacitor insulating film (17) are dry-etched, and then, as shown in FIG.
Get the shape of.
【0030】さらにシリコン酸化膜系の第2層間絶縁膜
(19)を1.5μmから1.8μm程度堆積する。こ
の状態から、研磨を開始する。この研磨により第2層間
絶縁膜(19)の段差の上部が選択的に除去され、スト
ッパー膜(20)が露出する時点では、図6に示すよう
な平坦面(22)が得られる。このストッパー(20)
膜は、前述の第1,第2の実施例で説明したように研磨
速度が第2層間絶縁膜にくらべて十分遅いため、上部電
極(18)が露出研磨されることはない。Further, a silicon oxide film-based second interlayer insulating film (19) is deposited to a thickness of about 1.5 μm to 1.8 μm. From this state, polishing is started. By this polishing, the upper part of the step of the second interlayer insulating film (19) is selectively removed, and when the stopper film (20) is exposed, a flat surface (22) as shown in FIG. 6 is obtained. This stopper (20)
As described in the first and second embodiments, the film has a polishing rate sufficiently slower than that of the second interlayer insulating film, so that the upper electrode (18) is not exposed and polished.
【0031】この第3の実施例と第1,第2の実施例と
の違いは第1,第2の実施例では上部電極の直上にスト
ッパー膜(20)が配置されず、ストッパー膜(20)
と上部電極(18)の間に層間絶縁膜が介在することで
ある。第3の実施例ではこの層間絶縁膜が排除されてい
る分、デバイス全体を構成する層間絶縁膜の合計の高さ
が薄くなり、その層間絶縁膜に形成されるコンタクトの
深さが浅くなり、その形成が容易になるとともに、コン
タクト抵抗が低くなるといった利点がある。The difference between the third embodiment and the first and second embodiments is that the stopper film (20) is not arranged immediately above the upper electrode in the first and second embodiments, and the stopper film (20) is not provided. )
That is, an interlayer insulating film is interposed between the upper electrode (18) and the upper electrode (18). In the third embodiment, since the interlayer insulating film is eliminated, the total height of the interlayer insulating films forming the entire device becomes thin, and the depth of the contact formed in the interlayer insulating film becomes shallow. There is an advantage that the formation thereof is easy and the contact resistance is low.
【0032】〔実施例4〕次に、第4の実施例について
説明する。第4の実施例には、第3の実施例(図6)の
研磨においてストッパー膜(20)の周囲の第2層間絶
縁膜(19)の膜減りが大きく、図6の場合よりも平坦
性の劣った形状が形成された場合に、平坦性を向上させ
る方法である。平坦性の劣った形状としては図7(a)
に示すような形状がある。この状態から、第2層間絶縁
膜(19)に覆われていないストッパー膜(20)のみ
を選択多的にエッチング除去する。[Fourth Embodiment] Next, a fourth embodiment will be described. In the fourth embodiment, the film loss of the second interlayer insulating film (19) around the stopper film (20) is large in the polishing of the third embodiment (FIG. 6), and the flatness is better than in the case of FIG. This is a method of improving flatness when a shape having an inferior shape is formed. A shape with poor flatness is shown in FIG.
There is a shape as shown in. From this state, only the stopper film (20) not covered with the second interlayer insulating film (19) is selectively and selectively removed by etching.
【0033】これまで示してきた実施例のように、スト
ッパー膜(20)として例えばシリコン窒化膜を用いた
場合、熱リン酸によって第2層間絶縁膜に覆われていな
いストッパー膜(20)を図7(b)のように除去す
る。その後、シリコン酸化膜系の第3層間絶縁膜(2
1)を0.2μmから0.3μm程度堆積する。この第
4の実施例によれば研磨終了後、ストッパー膜(20)
と第2層間絶縁膜(19)の間の段差が0.2μm程度
生成された場合でも、ほぼ段差のない平坦面(22)が
形成できる。When, for example, a silicon nitride film is used as the stopper film (20) as in the above-described embodiments, the stopper film (20) not covered with the second interlayer insulating film by hot phosphoric acid is formed. Remove as in 7 (b). After that, a silicon oxide film-based third interlayer insulating film (2
1) is deposited on the order of 0.2 μm to 0.3 μm. According to the fourth embodiment, the stopper film (20) is formed after polishing is completed.
Even if a level difference of about 0.2 μm is formed between the second interlayer insulating film (19) and the second interlayer insulating film (19), a flat surface (22) having substantially no level difference can be formed.
【0034】この第4の実施例の利点として、研磨で形
成された略平坦面をより平坦にできるといったことに加
え、容量部上、及び隣接する容量部の間にストッパー膜
(20)となるシリコン窒化膜が残らないために、容量
部にストレスを与えないことがあげられる。研磨ストッ
パー膜としては膜の材質として加工につよいもの、すな
わち固くてストレスを発生しやすいといったものが選択
される可能性が高い。そのためストレスの発生源となる
このストッパー膜を除去することはデバイス特性の面か
らも都合が良い。特に容量の増大を図るために容量絶縁
膜(17)として、窒化膜と酸化膜の積層構造ではな
く、これより比誘電率の大きいタンタル酸化膜などを用
いた場合にこのストレスの少ない構造が好適である。高
誘電率膜ではストレスを受けるとリーク電流が増大する
ため、ストレスが少ない方がリーク電流を低減できメモ
リの保持特性を良好なものにできる。The advantage of the fourth embodiment is that the substantially flat surface formed by polishing can be made more flat, and in addition, a stopper film (20) is formed on the capacitance portion and between the adjacent capacitance portions. It can be said that the silicon nitride film does not remain, so that stress is not applied to the capacitor portion. As the polishing stopper film, it is highly likely that a film material that is suitable for processing, that is, a material that is hard and easily causes stress is selected. Therefore, it is convenient from the viewpoint of device characteristics to remove this stopper film that is a source of stress. In particular, in order to increase the capacitance, a structure with less stress is preferable when a tantalum oxide film having a larger relative dielectric constant is used as the capacitance insulating film (17) instead of a laminated structure of a nitride film and an oxide film. Is. When a stress is applied to a high-dielectric-constant film, the leak current increases. Therefore, if the stress is low, the leak current can be reduced and the memory retention characteristics can be improved.
【0035】〔実施例5〕最後に第5の実施例について
説明する。第1の実施例から第4の実施例までは、スト
ッパー膜として絶縁膜を用いる場合を示したが、第5の
実施例ではこれに導電性のストッパー膜を用いる場合に
ついて説明する。図5(a)に示した上部電極部材(1
8a)上のストッパー膜(20a)の代りに、たとえば
スパッタ法もしくはCVD法で形成した窒化チタン膜を
導電性ストッパー膜としてウエハ全面に成長する。さら
に第3の実施例で説明したように上部電極、容量絶縁
膜、導電性ストッパー膜を容量の形状にパターニングす
る。この形状の上にシリコン酸化膜の第2層間絶縁膜
(19)を成長した後の構造が図8(a)である。ここ
で(20a)が導電性ストッパー膜である。第2層間絶
縁膜(19)はこれまでの実施例と同様1.5μmから
1.8μm程度成膜すれば良い。[Fifth Embodiment] Finally, a fifth embodiment will be described. In the first to fourth embodiments, the case where the insulating film is used as the stopper film has been shown, but in the fifth embodiment, the case where the conductive stopper film is used will be described. The upper electrode member (1
Instead of the stopper film (20a) on 8a), a titanium nitride film formed by, for example, a sputtering method or a CVD method is grown on the entire surface of the wafer as a conductive stopper film. Further, as described in the third embodiment, the upper electrode, the capacitor insulating film, and the conductive stopper film are patterned into a capacitor shape. The structure after growing the second interlayer insulating film (19) of the silicon oxide film on this shape is shown in FIG. Here, (20a) is a conductive stopper film. The second interlayer insulating film (19) may be formed to a film thickness of about 1.5 μm to 1.8 μm as in the previous embodiments.
【0036】この図8(a)の状態から研磨を開始す
る。導電性ストッパー膜(20a)が露出した時点で研
磨を停止することにより、図8(b)のような第1平坦
面(22a)が形成できる。この場合ストッパー膜が導
電性を有するためにこのまま、さらに上層の配線を形成
することはできない為、この上層に図9に示すように、
シリコン酸化膜系の第3層間絶縁膜(21)を形成する
ことにより、最終的な第2の平坦面(22b)が形成で
きる。Polishing is started from the state shown in FIG. By stopping the polishing when the conductive stopper film (20a) is exposed, the first flat surface (22a) as shown in FIG. 8B can be formed. In this case, since the stopper film has conductivity, it is not possible to form the wiring in the upper layer as it is. Therefore, as shown in FIG.
By forming the silicon oxide film-based third interlayer insulating film (21), the final second flat surface (22b) can be formed.
【0037】この実施例では、導電性ストッパー膜(2
0a)として窒化チタン膜を使用したが、これは研磨に
対するストッパーとしての働きが、これまで示したシリ
コン窒化膜を用いたストッパー膜よりも優れているた
め、容量部保護の効果はより大きくできる。さらに容量
絶縁膜として高誘電率膜を使用する場合には、上部電極
として金属系膜が用いられるので、プロセス全体の整合
性も良いといった利点もあわせてもっている。In this embodiment, the conductive stopper film (2
Although a titanium nitride film is used as 0a), it has a more excellent function as a stopper for polishing than the stopper film using a silicon nitride film shown so far, so that the effect of protecting the capacitance portion can be further increased. Further, when the high dielectric constant film is used as the capacitive insulating film, the metal-based film is used as the upper electrode, which is also advantageous in that the consistency of the entire process is good.
【0038】これらの実施例では、容量の上の層間絶縁
膜の平坦化までについて説明したが、メモリセルの形成
については、この層間絶縁膜にコンタクト孔を開口し、
アルミを主とした配線を形成するといったプロセスが必
要である。さらにその上層に、もう一層もしくはそれ以
上の配線を形成するといった場合もある。このようなア
レイ状に配列された配線の上の層間絶縁膜を平坦化する
といった場合にも、本発明の平坦化方法は適用可能であ
りさらに上層の配線を形成するのに好適な平坦面を形成
することが可能である。また平坦化を行なう層間絶縁膜
としてシリコン酸化膜系材料なかでも実施例としては、
リフロー性を有するBPSG膜としたが、リフロー性の
小さいリン、ボロンを含まない酸化膜たとえばプラズマ
CVDにより成膜した酸化膜もしくは常圧CVDにより
成膜した酸化膜を用いた場合においても同様な効果が得
られる。In these examples, the planarization of the interlayer insulating film above the capacitor has been described. For the formation of the memory cell, a contact hole is opened in this interlayer insulating film.
A process such as forming the wiring mainly of aluminum is required. In some cases, one or more wirings may be formed on the upper layer. The flattening method of the present invention can be applied to flattening the interlayer insulating film on the wirings arranged in an array as described above, and a flat surface suitable for forming the wiring of the upper layer can be formed. It is possible to form. Further, as an example among silicon oxide film-based materials as an interlayer insulating film for planarization,
Although the BPSG film having the reflow property is used, the same effect is obtained when an oxide film containing no phosphorus or boron having a small reflow property, for example, an oxide film formed by plasma CVD or an oxide film formed by atmospheric pressure CVD is used. Is obtained.
【0039】[0039]
【発明の効果】本発明の層間絶縁膜の平坦化方法によれ
ば、DRAMメモリセルアレイなどで問題となるアレイ
領域と周辺領域の間の層間絶縁膜の段差を除去でき、平
坦な層間絶縁膜が形成できる。この平坦な層間絶縁膜形
状によりその上層の配線などのデバイス形成が容易にな
り、デバイスの微細化、高集積化が可能となるという効
果を奏するものである。According to the flattening method of the interlayer insulating film of the present invention, the step of the interlayer insulating film between the array region and the peripheral region which is a problem in the DRAM memory cell array can be removed, and the flat interlayer insulating film can be formed. Can be formed. This flat interlayer insulating film shape has the effect of facilitating the formation of a device such as an upper wiring layer and enabling the device to be miniaturized and highly integrated.
【図1】 本発明の第1の実施例による層間絶縁膜の平
坦化方法を工程順に示した断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method of planarizing an interlayer insulating film according to a first embodiment of the present invention in the order of steps.
【図2】 本発明の第1の実施例による層間絶縁膜の平
坦化方法を工程順に示した断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a method of planarizing an interlayer insulating film according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.
【図3】 (a)、(b)は、本発明の第1の実施例に
よる層間絶縁膜の平坦化方法を工程順に示した断面図で
ある。3A and 3B are cross-sectional views showing a method of planarizing an interlayer insulating film according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.
【図4】 (a)、(b)は、本発明の第2の実施例に
よる層間絶縁膜の平坦化方法を工程順に示した断面図で
ある。4A and 4B are cross-sectional views showing a method of planarizing an interlayer insulating film according to a second embodiment of the present invention in the order of steps.
【図5】 (a)、(b)は、本発明の第3の実施例に
よる層間絶縁膜の平坦化方法を工程順に示した断面図で
ある。5A and 5B are cross-sectional views showing a method of planarizing an interlayer insulating film according to a third embodiment of the present invention in the order of steps.
【図6】 本発明の第3の実施例による層間絶縁膜の平
坦化方法を工程順に示した断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a step of a method of planarizing an interlayer insulating film according to a third embodiment of the present invention.
【図7】 (a)、(b)は、本発明の第4の実施例に
よる層間絶縁膜の平坦化方法を工程順に示した断面図で
ある。7 (a) and 7 (b) are cross-sectional views showing a method of planarizing an interlayer insulating film according to a fourth embodiment of the present invention in the order of steps.
【図8】 (a)、(b)は、本発明の第5の実施例に
よる層間絶縁膜の平坦化方法を工程順に示した断面図で
ある。8A and 8B are cross-sectional views showing a method of planarizing an interlayer insulating film according to a fifth embodiment of the present invention in the order of steps.
【図9】 本発明の第5の実施例による層間絶縁膜の平
坦化方法を工程順に示した断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a method of planarizing an interlayer insulating film according to a fifth embodiment of the present invention in the order of steps.
【図10】 (a)、(b)は、従来の研磨を用いた平
坦化方法を工程順に示した断面図である。10 (a) and 10 (b) are cross-sectional views showing a conventional planarizing method using polishing in the order of steps.
【図11】 従来の研磨による平坦化方法を工程順に示
した断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a conventional flattening method by polishing in the order of steps.
【図12】 (a)、(b)は、従来のストッパー膜を
用いた配線とコンタクトの構造の断面図で、(a)は2
層配線のコンタクト部分の断面図である。(b)は従来
のストッパー膜を用いてないコンタクト部分の断面図で
ある。12 (a) and 12 (b) are cross-sectional views of a conventional wiring and contact structure using a stopper film, and FIG.
It is sectional drawing of the contact part of layer wiring. (B) is a cross-sectional view of a contact portion in which a conventional stopper film is not used.
【図13】 (a)〜(c)は、従来のストッパー膜を
用いた研磨による平坦化方法を工程順に示した断面図で
ある。13A to 13C are cross-sectional views showing, in the order of steps, a conventional flattening method by polishing using a stopper film.
【図14】 (a)〜(c)は、従来のストッパー膜を
用いた研磨による平坦化方法を工程順に示した断面図で
ある。14A to 14C are cross-sectional views showing a conventional planarizing method by polishing using a stopper film in the order of steps.
【図15】 従来のストッパー膜を用いた研磨による平
坦化方法をメモリデバイスに適用した際生じた問題を説
明するための、メモリデバイスの断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view of a memory device for explaining a problem that occurs when a conventional planarizing method by polishing using a stopper film is applied to the memory device.
【図16】 本発明の実施例で用いた研磨技術及び研磨
方法を説明するための概念図である。FIG. 16 is a conceptual diagram for explaining a polishing technique and a polishing method used in the examples of the present invention.
11 シリコン基板 12 メモリセル 13 下部電極 14 メモリセルアレイ 15 ビット線 16 第1層間絶縁膜 17 容量絶縁膜 18 上部電極 18a 上部電極部材 19 第2層間絶縁膜 20 ストッパー膜 20a 導電性ストッパー膜 21 第3層間絶縁膜 22 平坦面 22a 第1の平坦面 22b 第2の平坦面 23 凹み 24 レジスト 32 素子分離 33a ソース 33b ドレイン 34 ゲート電極 35 配線 36 第1層間絶縁膜 37 コンタクト 38 下層配線 39 第2層間絶縁膜 40 段差 51 第1層配線 52 絶縁膜 53 コンタクトホール 54 第2層配線 55 柱状凸部 56 支持基板 57 第1層配線 58 エッチングストッパー膜 59 柱状凸部形成部材 59a 柱状凸部 60 PSG膜 61 研磨ストッパー膜 61a 研磨ストッパー平坦部 61b 研磨ストッパー隆起部 62 レジスト膜 71 デバイスアレイ領域 72 凸部分 73 ストッパー膜 74 オーバー研磨領域 81 回転定盤 82 研磨用パッド 83 研磨液 84 ウェハーホルダー 85 ウェハー 11 Silicon Substrate 12 Memory Cell 13 Lower Electrode 14 Memory Cell Array 15 Bit Line 16 First Interlayer Insulating Film 17 Capacitance Insulating Film 18 Upper Electrode 18a Upper Electrode Member 19 Second Interlayer Insulating Film 20 Stopper Film 20a Conductive Stopper Film 21 Third Interlayer Insulating film 22 Flat surface 22a First flat surface 22b Second flat surface 23 Recess 24 Resist 32 Element isolation 33a Source 33b Drain 34 Gate electrode 35 Wiring 36 First interlayer insulating film 37 Contact 38 Lower layer wiring 39 Second interlayer insulating film 40 step 51 first layer wiring 52 insulating film 53 contact hole 54 second layer wiring 55 columnar convex portion 56 supporting substrate 57 first layer wiring 58 etching stopper film 59 columnar convex portion forming member 59a columnar convex portion 60 PSG film 61 polishing stopper Membrane 61a Polishing stock Over the flat part 61b polishing stopper ridges 62 resist film 71 device array region 72 convex portion 73 stopper film 74 over-polishing region 81 rotating platen 82 Polishing pad 83 Polishing solution 84 wafer holder 85 Wafer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/108 7210−4M H01L 27/10 325 C ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical indication H01L 27/108 7210-4M H01L 27/10 325 C
Claims (5)
有する素子もしくは配線の配列が存在する構造におい
て、該素子もしくは配線の配列の少なくとも上部に、層
間絶縁膜よりも研磨加工速度の著しく小さい停止層を設
ける工程と、前記停止層の上部を含む表面に層間絶縁膜
を堆積する工程と、前記停止層が露出するまで研磨除去
し、平坦面を形成する工程とを含むことを特徴とする半
導体装置の製造方法。1. In a structure in which an array of elements or wirings having a predetermined height exists in a main surface region of a semiconductor substrate, a polishing processing speed is remarkably higher than that of an interlayer insulating film on at least an upper portion of the array of elements or wirings. A step of providing a small stop layer, a step of depositing an interlayer insulating film on the surface including the upper part of the stop layer, and a step of polishing and removing until the stop layer is exposed to form a flat surface. Of manufacturing a semiconductor device.
有する素子もしくは配線の配列が存在する構造におい
て、該素子もしくは配線の配列の少なくとも上部に、層
間絶縁膜よりも研磨加工速度の著しく小さい停止層を設
ける工程と、前記停止層の上部を含む表面に層間絶縁膜
を堆積する工程と、前記停止層が露出するまで研磨除去
し、次いで前記停止層をエッチングにより除去する平坦
面を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置
の製造方法。2. In a structure in which an array of elements or wirings having a predetermined height is present in a main surface region of a semiconductor substrate, a polishing processing speed is remarkably higher than that of an interlayer insulating film on at least an upper portion of the array of elements or wirings. Providing a small stop layer, depositing an interlayer insulating film on the surface including the upper part of the stop layer, polishing and removing until the stop layer is exposed, and then forming a flat surface for removing the stop layer by etching A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
有する素子もしくは配線の配列が存在する構造におい
て、該素子もしくは配線の配列の少なくとも上部に、層
間絶縁膜よりも研磨加工速度の著しく小さい停止層を設
ける工程と、前記停止層の上部を含む表面に層間絶縁膜
を堆積する工程と、前記停止層が露出するまで研磨除去
し、次いで前記停止層をエッチングにより除去し、その
上に層間絶縁膜を堆積する平坦面を形成する工程とを含
むことを特徴とする半導体装置の製造方法。3. In a structure in which an array of elements or wirings having a predetermined height is present in a main surface region of a semiconductor substrate, a polishing speed is significantly higher than that of an interlayer insulating film at least above the array of elements or wirings. Providing a small stop layer, depositing an interlayer insulating film on the surface including the upper part of the stop layer, polishing and removing until the stop layer is exposed, then removing the stop layer by etching, and then And a step of forming a flat surface on which an interlayer insulating film is deposited.
小さい停止層がシリコン窒化膜であることを特徴とする
請求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置の製造方
法。4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the stop layer having a polishing rate significantly lower than that of the interlayer insulating film is a silicon nitride film.
小さい停止層が窒化チタン膜であることを特徴とする請
求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the stop layer having a polishing rate significantly lower than that of the interlayer insulating film is a titanium nitride film.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6035474A JP2864982B2 (en) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6035474A JP2864982B2 (en) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07221099A true JPH07221099A (en) | 1995-08-18 |
JP2864982B2 JP2864982B2 (en) | 1999-03-08 |
Family
ID=12442778
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6035474A Expired - Fee Related JP2864982B2 (en) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | Method for manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2864982B2 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100263577B1 (en) * | 1995-09-14 | 2000-08-01 | 가네꼬 히사시 | Semiconductor device |
US6419785B1 (en) | 1998-05-06 | 2002-07-16 | International Business Machines Corporation | Endpoint detection by chemical reaction |
US6440263B1 (en) | 1998-05-06 | 2002-08-27 | International Business Machines Corporation | Indirect endpoint detection by chemical reaction and chemiluminescence |
KR100470165B1 (en) * | 1999-06-28 | 2005-02-07 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for fabrication of semiconductor device |
JP2005175152A (en) * | 2003-12-10 | 2005-06-30 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2007150093A (en) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Renesas Technology Corp | Semiconductor device and its manufacturing method |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62216344A (en) * | 1986-03-18 | 1987-09-22 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
JPH05226334A (en) * | 1992-02-13 | 1993-09-03 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device and its manufacture |
JPH06295908A (en) * | 1992-12-22 | 1994-10-21 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor device |
-
1994
- 1994-02-08 JP JP6035474A patent/JP2864982B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62216344A (en) * | 1986-03-18 | 1987-09-22 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
JPH05226334A (en) * | 1992-02-13 | 1993-09-03 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device and its manufacture |
JPH06295908A (en) * | 1992-12-22 | 1994-10-21 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor device |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100263577B1 (en) * | 1995-09-14 | 2000-08-01 | 가네꼬 히사시 | Semiconductor device |
US6419785B1 (en) | 1998-05-06 | 2002-07-16 | International Business Machines Corporation | Endpoint detection by chemical reaction |
US6440263B1 (en) | 1998-05-06 | 2002-08-27 | International Business Machines Corporation | Indirect endpoint detection by chemical reaction and chemiluminescence |
US6506341B2 (en) | 1998-05-06 | 2003-01-14 | International Business Machines Corporation | Chemiluminescence detection apparatus |
KR100470165B1 (en) * | 1999-06-28 | 2005-02-07 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for fabrication of semiconductor device |
JP2005175152A (en) * | 2003-12-10 | 2005-06-30 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP4608880B2 (en) * | 2003-12-10 | 2011-01-12 | 富士電機システムズ株式会社 | Manufacturing method of semiconductor device |
JP2007150093A (en) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Renesas Technology Corp | Semiconductor device and its manufacturing method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2864982B2 (en) | 1999-03-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3577197B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP2920119B2 (en) | Semiconductor device capacitor manufacturing method | |
US6727542B2 (en) | Semiconductor memory device and method for manufacturing the same | |
JP4572020B2 (en) | Capacitor manufacturing method for integrated circuit device using CMP blocking film | |
JP5093962B2 (en) | Flattening metal container structure | |
JPH09293838A (en) | Method for manufacturing non-volatile semiconductor memory device | |
US6020643A (en) | Semiconductor memory device having contact holes of differing structure | |
JPH05315308A (en) | Manufacture of semiconductor integrated circuit and structure thereof | |
US7078241B2 (en) | Methods of forming ferroelectric capacitors using separate polishing processes | |
US6716732B2 (en) | Method for fabricating a contact pad of semiconductor device | |
JP3605493B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP2864982B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
US7115937B2 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
US6509244B2 (en) | Method for forming storage node electrode using a polysilicon hard mask on a sacrificial insulation film | |
US6380085B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor devices | |
KR960001339B1 (en) | Semiconductor memory device and manufacturing method thereof | |
US5976981A (en) | Method for manufacturing a reverse crown capacitor for DRAM memory cell | |
US6355515B1 (en) | Wiring structure of semiconductor device and method for manufacturing the same | |
JPH09232542A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
KR100390838B1 (en) | Method for forming landing plug contact in semiconductor device | |
KR100790816B1 (en) | Wiring Manufacturing Method of Semiconductor Memory Device | |
JPH09246492A (en) | Semiconductor memory device and method of manufacture | |
KR100277080B1 (en) | Dynamic random access memory device and method for manufacturing the same | |
JPH11261023A (en) | Semiconductor device and its manufacture | |
KR100270961B1 (en) | Method for fabricating semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |