JPH1126583A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機絶縁膜を用いて層間絶縁膜を平坦化する
際に、有機絶縁膜からの脱ガス等に起因する接続不良を
防止すると共に、層間絶縁膜の良好な平坦性を実現し
て、信頼性の高い半導体装置の製造方法を提供すること
を課題とする。 【解決手段】 有機ＳＯＧ膜１８を塗布して第１のＣＶ
Ｄ膜１６の凹凸形状を平坦化し、第１のＡｌ合金配線層
１４上方の有機ＳＯＧ膜１８を膜剥がれが生じない程度
の厚さにエッチバックした後、異方性エッチングにより
第１のＡｌ合金配線層１４上にビアホール２４を開口
し、Ａｒイオンによりビアホール２４縁部の第２のＣＶ
Ｄ膜２０側面をテーパ状にエッチングするプラズマテー
パエッチングにより、ビアホール２４をワイングラス形
状にすると共に、スパッタによって第２のＣＶＤ膜２０
側面から弾き出された物質からなるスパッタ薄膜２６に
よってビアホール２４内部に露出する有機ＳＯＧ膜１８
側面を被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に係り、特に有機ＳＯＧ（Spin On Glass ）膜等の
有機絶縁膜を用いた層間絶縁膜の平坦化方法及びビアホ
ールの形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ（大規模集積回路）等の半導体デ
バイスの製造プロセスにおいて、多層配線を形成する場
合、上層配線層の接続不良を防止するために層間絶縁膜
を平坦化する必要がある。この層間絶縁膜の平坦化の方
法としては、層間絶縁膜として有機ＳＯＧ膜を用い、こ
の有機ＳＯＧ膜を塗布した後にエッチバックを行う方法
がある。

【０００３】以下、従来の有機ＳＯＧ膜を用いた層間絶
縁膜の平坦化方法及びビアホールの形成方法を、図１０
〜図１８を用いて説明する。先ず、Ｓｉ（シリコン）基
板３０上に、ＳｉＯ₂ 膜（シリコン酸化膜）３２を介し
て第１のＡｌ合金層を形成した後、この第１のＡｌ合金
層を所定の配線パターンに加工して、第１のＡｌ合金配
線層３４を形成する（図１０参照）。

【０００４】続いて、プラズマＴＥＯＳ（Tetraethoxys
ilane ）−ＣＶＤ（Chemical VaporDeposition ）法を
用いて、基体全面に、層間絶縁膜としての第１のＣＶＤ
膜３６を形成する（図１１参照）。なお、この第１のＣ
ＶＤ膜３６は、次の工程において第１のＣＶＤ膜３６上
に形成する有機ＳＯＧ膜中に含有する不純物が下地デバ
イスに影響することを防止する機能を有している。

【０００５】次いで、スピンコート法を用いて、基体全
面に、平坦化のための有機ＳＯＧ膜３８を塗布する。即
ち、この有機ＳＯＧ膜３８により、下地の形状に応じて
凹凸形状をなしている第１のＣＶＤ膜３６の凹部を十分
に埋めて、有機ＳＯＧ膜３８表面がほぼ平坦になるよう
にする（図１２参照）。

【０００６】続いて、この有機ＳＯＧ膜３８をエッチバ
ックして、第１のＡｌ合金配線層３４上方の有機ＳＯＧ
膜３８を完全に除去すると共に、第１のＣＶＤ膜３６の
凹部を埋めている有機ＳＯＧ膜３８を残存させる（図１
３参照）。

【０００７】なお、この有機ＳＯＧ膜３８のエッチバッ
クは、次の２つの理由から必要とされる。即ち、その１
つは、第１のＣＶＤ膜３６のなす凹凸形状の段差が十分
に大きい場合には、十分な量の有機ＳＯＧ膜を塗布する
必要があるが、余りに厚い有機ＳＯＧ膜３８がウエーハ
全面に存在すると、この有機ＳＯＧ膜３８の存在が膜剥
がれの原因となることから、有機ＳＯＧ膜３８の膜厚を
薄くして膜剥がれを防止するためである。

【０００８】また、他の１つは、第１のＡｌ合金配線層
３４上方に有機ＳＯＧ膜３８が存在すると、後の工程に
おいて第１のＡｌ合金配線層３４上にビアホールを開口
する際に、ビアホール内に有機ＳＯＧ膜３８側面が露出
することになり、この露出した有機ＳＯＧ膜３８側面か
らの脱ガスによってビアホール内の第１のＡｌ合金配線
層３４表面に有機膜が再付着して、このビアホールを介
して接続する第１のＡｌ合金配線層３４と第２のＡｌ合
金配線層との間に接続不良を起こしたり、吸湿性の高い
有機ＳＯＧ膜３８がビアホール内の第２のＡｌ合金配線
層に直接に接触し、有機ＳＯＧ膜３８に含有される水分
によりＡｌの腐食が生じて、接続不良を起こしたりする
おそれがあることから、第１のＡｌ合金配線層３４上方
の有機ＳＯＧ膜３８を完全に除去して接続不良を防止す
るためである。

【０００９】次いで、プラズマＴＥＯＳ−ＣＶＤ法を用
いて、基体全面に、層間絶縁膜としての第２のＣＶＤ膜
４０を形成し、この第２のＣＶＤ膜４０によって有機Ｓ
ＯＧ膜３８をキャップする（図１４参照）。

【００１０】次いで、この第２のＣＶＤ膜４０上に、ビ
アホールの開口パターンのフォトレジスト４２を形成し
た後、このフォトレジスト４２をマスクとする等方性エ
ッチング法を用いて、第２のＣＶＤ膜４０を選択的に等
方性エッチングし、第１のＣＶＤ膜３６表面を露出させ
る開口部４４を形成する（図１５参照）。

【００１１】続いて、同じくフォトレジスト４２をマス
クとする異方性エッチング法を用いて、開口部４４内に
露出する第１のＣＶＤ膜３６を選択的に異方性エッチン
グし、第１のＡｌ合金配線層３４表面を露出させるビア
ホール４４ａを形成する（図１６参照）。

【００１２】続いて、フォトレジスト４２を剥離する
（図１７参照）。こうして、等方性エッチング法と異方
性エッチング法を組み合わせることにより、ビアホール
４４ａの形状は、このビアホール４４ａを介して第１の
Ａｌ合金配線層３４に接続させる第２のＡｌ合金配線層
を形成する際の断線を防ぐのに適した、いわゆるワイン
グラス形状となる。なお、この等方性エッチング法と異
方性エッチング法を組み合わせることによりワイングラ
ス形状のビアホールを形成する方法は、特開平７−７８
８１７号において提案されている。

【００１３】次いで、基体全面に第２のＡｌ合金層を形
成した後、この第２のＡｌ合金層を所定の配線パターン
に加工して、ビアホール４４ａを介して第１のＡｌ合金
配線層３４に接続する第２のＡｌ合金配線層４６を形成
する（図１８参照）。

【００１４】また、上記図１０〜図１８を用いて説明し
た有機ＳＯＧ膜による層間絶縁膜の平坦化方法とは別
に、多層配線を形成する際の層間絶縁膜の平坦化する方
法が、特開平４−１３２２２０号において提案されてい
る。

【００１５】この特開平４−１３２２２０号に係る層間
絶縁膜の平坦化方法は、下地の形状に応じて表面が凹凸
形状をなす層間絶縁膜を形成した後、Ａｒ（アルゴン）
イオンを用いたスパッタエッチングを行い、凹凸形状を
なす層間絶縁膜の平坦部におけるエッチング速度と凸部
のエッジ部におけるエッチング速度との差を利用するこ
とにより層間絶縁膜の凸部のエッジ部をテーパ状にエッ
チングする、いわゆるプラズマテーパエッチング方法で
ある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上記図１０〜図１８を
用いて説明したように、従来の有機ＳＯＧ膜による層間
絶縁膜の平坦化方法及びビアホールの形成方法において
は、余りに厚い有機ＳＯＧ膜３８がウエーハ全面に存在
すると、この有機ＳＯＧ膜３８が膜剥がれの原因となる
と共に、第１のＡｌ合金配線層３４上方に有機ＳＯＧ膜
３８が存在すると、第１のＡｌ合金配線層３４上に開口
するビアホール内に有機ＳＯＧ膜３８側面が露出するた
め、この露出した有機ＳＯＧ膜３８側面からの脱ガスに
より、ビアホールを介して接続する第１のＡｌ合金配線
層３４と第２のＡｌ合金配線層との間に接続不良を起こ
したり、吸湿性の高い有機ＳＯＧ膜３８とビアホール内
の第２のＡｌ合金配線層との直接接触によりＡｌの腐食
が生じて接続不良を起こしたりするおそれがある。

【００１７】従って、こうした有機ＳＯＧ膜３８に起因
する膜剥がれや接続不良を防止するためには、スピンコ
ート法を用いて有機ＳＯＧ膜３８を塗布して凹凸形状を
なす第１のＣＶＤ膜３６の凹部を十分に埋めて平坦化し
た後、この有機ＳＯＧ膜３８をエッチバックして、第１
のＡｌ合金配線層３４上方の有機ＳＯＧ膜３８を完全に
除去する必要があった。

【００１８】しかし、第１のＣＶＤ膜３６のなす凹凸形
状の段差に大小があり、第１のＡｌ合金配線層３４上方
に形成される有機ＳＯＧ膜３８の塗布膜厚が異なるた
め、ビアホールを開口する全ての第１のＡｌ合金配線層
３４上方に有機ＳＯＧ膜３８が全く残存しないようにエ
ッチバックを行おうとすると、有機ＳＯＧ膜３８のエッ
チバック量がどうしても多めになり、層間絶縁膜の平坦
化の程度が悪化して、多層配線の信頼性が損なわれると
いう問題点があった。

【００１９】そこで本発明は、上記問題点を鑑みてなさ
れたものであり、有機絶縁膜を用いて層間絶縁膜を平坦
化する際に、有機絶縁膜からの脱ガス等に起因する接続
不良を防止すると共に、層間絶縁膜の良好な平坦性を実
現して、信頼性の高い半導体装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】有機ＳＯＧ膜を用いた層
間絶縁膜の平坦化方法においては、第１のＡｌ合金配線
層上方に有機ＳＯＧ膜を残存させると、第３のＡｌ合金
配線層上にビアホールを開口する際に、このビアホール
内に有機ＳＯＧ膜側面が露出し、この露出した有機ＳＯ
Ｇ膜側面からの脱ガスが発生したり、吸湿性の高い有機
ＳＯＧ膜に含有される水分によるＡｌの腐食が生じたり
して、接続不良を起こしたりするおそれがある。その反
面、ビアホールを開口する全ての第１のＡｌ合金配線層
上方の有機ＳＯＧ膜を完全に除去しようとすると、有機
ＳＯＧ膜の過剰エッチングを招いて層間絶縁膜の平坦性
が悪化する。

【００２１】この課題を解決するために、本発明者は、
第１のＡｌ合金配線層上方の有機ＳＯＧ膜を完全に除去
することなく、膜剥がれが生じない程度の厚さに残存さ
せることにより、有機ＳＯＧ膜の過剰エッチングによる
層間絶縁膜の平坦性の悪化を防止すると共に、第１のＡ
ｌ合金配線層上に開口するビアホール内に露出する有機
ＳＯＧ膜側面を別の絶縁膜によって被覆することによ
り、この露出する有機ＳＯＧ膜側面からの脱ガス等によ
る接続不良を防止することを想到した。

【００２２】しかし、この場合、ビアホール内に露出す
る有機ＳＯＧ膜側面を別の絶縁膜によって被覆する工程
を新たに設けることは、工程の増加及び繁雑化を招くこ
とになり、望ましくない。

【００２３】そこで、上記特開平４−１３２２２０号に
係るプラズマテーパエッチング方法において、Ａｒイオ
ンを用いたスパッタエッチングにより、凹凸形状をなす
層間絶縁膜の層間絶縁膜の凸部のエッジ部をテーパ状に
エッチングする際に、層間絶縁膜から弾き出された物質
がスパッタ薄膜として周囲に付着・堆積することに注目
した（なお、このスパッタ薄膜の付着・堆積について
は、上記明細書中に記載されていない）。

【００２４】そして、この特開平４−１３２２２０号に
係るプラズマテーパエッチング方法を有機ＳＯＧ膜を用
いる平坦化プロセスと組み合わせて、ビアホールを開口
する工程に適用することにより、ビアホール縁部の層間
絶縁膜側面をテーパ状にエッチングして、ビアホールの
形状をいわゆるワイングラス形状にすると共に、このプ
ラズマテーパエッチングの際に層間絶縁膜から弾き出さ
れた物質からなるスパッタ薄膜を利用してビアホール内
に露出する有機絶縁膜側面を被覆することを想到した。

【００２５】従って、上記課題は、以下の本発明に係る
半導体装置の製造方法により達成される。即ち、請求項
１に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第１
の金属配線層が形成されている基体全面に、第１の絶縁
膜を形成する第１の工程と、基体全面に有機絶縁膜を塗
布して、第１の絶縁膜表面のなす凹凸形状を平坦化する
第２の工程と、基体全面に第２の絶縁膜を形成する第３
の工程と、第１の金属配線層上の第２の絶縁膜、有機絶
縁膜、及び第１の絶縁膜を選択的に異方性エッチングし
て、前記第１の金属配線層上にビアホールを開口する第
４の工程と、不活性ガスを用いたスパッタエッチングに
より、ビアホール縁部の第２の絶縁膜側面をテーパ状に
エッチングすると共に、ビアホール内に露出する有機絶
縁膜側面、第１の絶縁膜側面、及び第１の金属配線層表
面を第２の絶縁膜から弾き出された物質からなるスパッ
タ薄膜によって被覆する第５の工程と、ビアホール内の
第１の金属配線層表面を被覆するスパッタ薄膜を選択的
に異方性エッチングする第６の工程と、ビアホールを介
して第１の金属配線層に接続する第２の金属配線層を形
成する第７の工程とを有することを特徴とする。

【００２６】このように請求項１に係る半導体装置の製
造方法においては、３層構造の層間絶縁膜をなす第２の
絶縁膜、有機絶縁膜、及び第１の絶縁膜を選択的に異方
性エッチングして第１の金属配線層上にビアホールを開
口した後、不活性ガスを用いたスパッタエッチングによ
ってビアホール縁部の第２の絶縁膜側面をテーパ状にエ
ッチングする、いわゆるプラズマテーパエッチングによ
り、ビアホールの形状をワイングラス形状にすることが
可能になるため、このワイングラス形状のビアホールを
介して第１の金属配線層上に形成される第２の金属配線
層の断線が防止される。

【００２７】また、第１の絶縁膜表面のなす凹凸形状の
段差がそれ程大きくない場合、基体全面に有機絶縁膜を
塗布する際に、その塗布量を調整して、第１の絶縁膜表
面のなす凹凸形状を平坦化すると共に、第１の金属配線
層上方の有機絶縁膜の塗布膜厚を膜剥がれが生じない程
度の厚さに制御することが可能になるため、有機絶縁膜
をエッチバックする必要がなくなり、有機絶縁膜の過剰
エッチングによる平坦性の悪化が防止される。

【００２８】そして、この場合には、第１の金属配線層
上方に有機絶縁膜が残存するため、第１の金属配線層上
にビアホールを開口する際に、このビアホール内に有機
絶縁膜側面が露出することになるが、不活性ガスを用い
たスパッタエッチングによりビアホール縁部の第２の絶
縁膜側面をテーパ状にエッチングする際に、ビアホール
内に露出する有機絶縁膜側面が第２の絶縁膜から弾き出
された物質からなるスパッタ薄膜によって被覆されるた
め、この有機絶縁膜からの脱ガスが発生したり、有機絶
縁膜に含有される水分による金属の腐食が生じたりする
ことが防止され、これらに起因する接続不良が防止され
る。

【００２９】また、ビアホール内に露出する有機絶縁膜
側面のスパッタ薄膜による被覆は、ビアホール縁部の第
２の絶縁膜側面をテーパ状にエッチングする、いわゆる
プラズマテーパエッチング工程において、同時的に実現
されるため、新たな工程の増加や繁雑化が防止される。

【００３０】また、請求項２に係る半導体装置の製造方
法は、上記請求項１に係る半導体装置の製造方法におい
て、基体全面に有機絶縁膜を塗布して第１の絶縁膜表面
のなす凹凸形状を平坦化する工程の後、基体全面に第２
の絶縁膜を形成する工程の前に、基体全面に塗布した前
記有機絶縁膜をエッチバックする工程を有する構成とす
ることにより、第１の絶縁膜表面のなす凹凸形状の段差
が十分に大きい場合であっても、基体全面に有機絶縁膜
を塗布する際に、その塗布量を十分に多くして第１の絶
縁膜表面のなす凹凸形状を平坦化した後、この有機絶縁
膜をエッチバックして、第１の金属配線層上方に形成さ
れる有機絶縁膜の塗布膜厚を膜剥がれが生じない程度の
厚さに制御することが可能になるため、この第１の金属
配線層上方に形成される有機絶縁膜を完全に除去する必
要がなくなり、有機絶縁膜のエッチバック時の過剰エッ
チングによる平坦性の悪化が防止される。

【００３１】なお、上記請求項１に係る半導体装置の製
造方法において、不活性ガスを用いたスパッタエッチン
グによってビアホール縁部の第２の絶縁膜側面をテーパ
状にエッチングする工程における不活性ガスとしては、
Ａｒガスを用いることが好適である。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を説明する。図１〜図９はそれぞれ
本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す
工程断面図である。先ず、Ｓｉ基板１０上に、ＳｉＯ₂
膜１２を介して第１のＡｌ合金層を形成した後、この第
１のＡｌ合金層を所定の配線パターンに加工して、第１
のＡｌ合金配線層１４を形成する（図１参照）。

【００３３】続いて、プラズマＴＥＯＳ−ＣＶＤ法を用
いて、基体全面に、層間絶縁膜としての第１のＣＶＤ膜
１６を形成する（図２参照）。なお、この第１のＣＶＤ
膜１６は、次の工程において第１のＣＶＤ膜１６上に形
成する有機ＳＯＧ膜中に含有する不純物が下地デバイス
に影響することを防止する機能を有している。

【００３４】次いで、スピンコート法を用いて、基体全
面に、平坦化のための有機ＳＯＧ膜１８を塗布する。即
ち、この有機ＳＯＧ膜１８により、下地の形状に応じて
凹凸形状をなしている第１のＣＶＤ膜１６の凹部を十分
に埋めて、有機ＳＯＧ膜１８表面がほぼ平坦になるよう
にする（図１２参照）。

【００３５】続いて、この有機ＳＯＧ膜１８をエッチバ
ックして、第１のＣＶＤ膜１６の凹部を埋めている有機
ＳＯＧ膜１８を残存させると共に、第１のＡｌ合金配線
層１４上方の有機ＳＯＧ膜１８の膜厚を膜剥がれが生じ
ない程度の厚さに減少させる（図４参照）。

【００３６】なお、この有機ＳＯＧ膜１８のエッチバッ
クを行う理由は、第１のＣＶＤ膜１６のなす凹凸形状の
段差が十分に大きい場合、十分な量の有機ＳＯＧ膜を塗
布する必要があるが、余りに厚い有機ＳＯＧ膜１８がウ
エーハ全面に存在すると、この有機ＳＯＧ膜１８の存在
が膜剥がれの原因となることから、有機ＳＯＧ膜１８の
膜厚を薄くして膜剥がれを防止するためである。但し、
従来の場合と異なり、第１のＡｌ合金配線層１４上方の
有機ＳＯＧ膜１８を完全に除去する必要はないため、膜
剥がれが生じない程度の厚さの有機ＳＯＧ膜１８を第１
のＡｌ合金配線層１４上方に残存させておく。

【００３７】次いで、プラズマＴＥＯＳ−ＣＶＤ法を用
いて、基体全面に、層間絶縁膜としての第２のＣＶＤ膜
２０を形成する。こうして、第２のＣＶＤ膜２０によっ
て有機ＳＯＧ膜１８をキャップし、吸湿性を有する有機
ＳＯＧ膜１８表面が露出しないようにすると共に、第１
のＣＶＤ膜１６、有機ＳＯＧ膜１８、及び第２のＣＶＤ
膜２０が順に積層された３層構造の層間絶縁膜を形成す
る（図５参照）。

【００３８】次いで、第１のＡｌ合金配線層１４上方の
第２のＣＶＤ膜２０上に、ビアホールの開口パターンの
フォトレジスト２２を形成した後、このフォトレジスト
２２をマスクとする異方性エッチング法により、第２の
ＣＶＤ膜２０、有機ＳＯＧ膜１８、及び第１のＣＶＤ膜
１６を順に選択的に異方性エッチングし、第１のＡｌ合
金配線層１４上にビアホール２４を開口する。このと
き、ビアホール２４内において、有機ＳＯＧ膜１８が露
出することになる（図６参照）。

【００３９】次いで、フォトレジスト２２を剥離した
後、ビアホール２４縁部の第２のＣＶＤ膜２０側面のプ
ラズマテーパエッチングを行う。即ち、ウェーハを装填
したダウンストリーム型のチャンバ内にＡｒガスを導入
した後、例えば１３．３Ｐａの比較的低真空状態におい
て２ｋＷのハイパワーを印加して、Ａｒガスを放電する
ことにより、Ａｒイオンによるスパッタエッチングを行
う。このとき、第２のＣＶＤ膜２０の平坦な表面におけ
るエッチング速度に対して、ビアホール２４縁部の第２
のＣＶＤ膜２０のエッジ部におけるエッチング速度が相
対的に速くなるため、この第２のＣＶＤ膜２０のエッジ
部が、ウェーハ面に垂直な方向に対して例えば４５゜の
角度をなす形斜面になるようにテーパ状にエッチングさ
れていく。こうして、ビアホール２４縁部の第２のＣＶ
Ｄ膜２０側面がプラズマテーパエッチングされて、ビア
ホール２４の形状がいわゆるワイングラス形状となる。

【００４０】また、このビアホール２４縁部の第２のＣ
ＶＤ膜２０側面のプラズマテーパエッチングにおいて
は、スパッタによって第２のＣＶＤ膜２０側面から弾き
出された第２のＣＶＤ膜２０の構成物質がスパッタ薄膜
２６となってビアホール２４内の側壁部及び底面部に堆
積付着する。即ち、ビアホール２４内に露出する有機Ｓ
ＯＧ膜１８側面、第１のＣＶＤ膜１６側面、及び第１の
Ａｌ合金配線層１４表面が、第２のＣＶＤ膜２０の構成
物質からなるスパッタ薄膜２６によって被覆される。こ
うして、このスパッタ薄膜２６がビアホール２４内に露
出していた有機ＳＯＧ膜１８側面をキャップする（図７
参照）。

【００４１】次いで、異方性エッチング法を用いて、ビ
アホール２４内の第１のＡｌ合金配線層１４上のスパッ
タ薄膜２６のみをスライトエッチングして除去すると共
に、ビアホール２４内の有機ＳＯＧ膜１８側面及び第１
のＣＶＤ膜１６側面を被覆するスパッタ薄膜２６は残存
させる（図８参照）。

【００４２】次いで、基体全面に第２のＡｌ合金層を形
成した後、この第２のＡｌ合金層を所定の配線パターン
に加工して、ビアホール２４を介して第１のＡｌ合金配
線層１４に接続する第２のＡｌ合金配線層２８を形成す
る（図９参照）。

【００４３】このように本実施形態によれば、３層構造
の層間絶縁膜をなす第２のＣＶＤ膜２０、有機ＳＯＧ膜
１８、及び第１のＣＶＤ膜１６を選択的に異方性エッチ
ングして、第１のＡｌ合金配線層１４上にビアホール２
４を開口した後、Ａｒイオンを用いたスパッタエッチン
グによってビアホール２４縁部の第２のＣＶＤ膜２０側
面をテーパ状にエッチングする、いわゆるプラズマテー
パエッチングにより、ビアホール２４の形状がワイング
ラス形状となるため、このワイングラス形状のビアホー
ル２４を介して第１のＡｌ合金配線層１４上に形成され
る第２のＡｌ合金配線層２８の断線を防止することがで
きる。

【００４４】また、本実施形態によれば、スピンコート
法を用いて有機ＳＯＧ膜１８を塗布し、下地をなす第１
のＣＶＤ膜１６の凹部を十分に埋めて平坦化した後、こ
の有機ＳＯＧ膜１８をエッチバックして第１のＡｌ合金
配線層１４上方の有機ＳＯＧ膜１８の膜厚を膜剥がれが
生じない程度の厚さに制御することにより、第１のＡｌ
合金配線層１４上方に形成される有機ＳＯＧ膜１８を完
全に除去する必要がなくなるため、有機ＳＯＧ膜１８の
エッチバック時の過剰エッチングによる平坦性の悪化を
防止することができ、多層配線の信頼性を向上させるこ
とができる。

【００４５】また、本実施形態によれば、第１のＡｌ合
金配線層１４上方に有機ＳＯＧ膜１８を残存させるた
め、第１のＡｌ合金配線層１４上に開口するビアホール
２４内に有機ＳＯＧ膜１８側面が露出することになる
が、Ａｒイオンを用いたスパッタエッチングによりビア
ホール２４縁部の第２のＣＶＤ膜２０側面をテーパ状に
エッチングする際に、ビアホール２４内に露出する有機
ＳＯＧ膜１８側面を第２のＣＶＤ膜２０から弾き出され
た物質からなるスパッタ薄膜２６によって被覆すること
により、この有機ＳＯＧ膜１８からの脱ガスが発生した
り、有機ＳＯＧ膜１８に含有される水分によるＡｌの腐
食が生じたりすることが防止されるため、これらに起因
する接続不良を防止して、多層配線の信頼性を向上させ
ることができる。

【００４６】更に、本実施形態によれば、ビアホール２
４内に露出する有機ＳＯＧ膜１８側面のスパッタ薄膜２
６による被覆は、ビアホール２４縁部の第２のＣＶＤ膜
２０側面をテーパ状にエッチングする、いわゆるプラズ
マテーパエッチング工程において、同時的に実現される
ため、新たな工程の増加や繁雑化を防止して、製造コス
トの上昇を抑制することができる。

【００４７】なお、上記実施形態においては、第１のＣ
ＶＤ膜１６のなす凹凸形状の段差が大きい場合を想定し
て、平坦化のための有機ＳＯＧ膜１８の塗布量を十分に
多くして、第１のＣＶＤ膜１６の凹部を十分に埋めて平
坦化した後、この有機ＳＯＧ膜１８をエッチバックし
て、第１のＡｌ合金配線層１４上方の有機ＳＯＧ膜１８
の膜厚を膜剥がれが生じない程度の厚さに制御している
が、第１のＣＶＤ膜１６のなす凹凸形状の段差がそれ程
大きくない場合は、有機ＳＯＧ膜１８の塗布量を調整し
て、第１のＣＶＤ膜１６の凹部を十分に埋めて平坦化す
ると共に、第１のＡｌ合金配線層１４上方の有機ＳＯＧ
膜１８の塗布膜厚を膜剥がれが生じない程度の厚さに制
御することが可能のなるため、有機ＳＯＧ膜１８をエッ
チバックする工程を省略することができる。この場合
も、当然に上記実施形態の場合と同様の効果を奏するこ
とができると共に、更に工程が簡略化され、製造コスト
を低減することができる。

【００４８】

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明に係
る半導体装置の製造方法によれば、次のような効果を奏
することができる。即ち、請求項１に係る半導体装置の
製造方法によれば、層間絶縁膜をなす第２の絶縁膜、有
機絶縁膜、及び第１の絶縁膜を選択的に異方性エッチン
グして第１の金属配線層上にビアホールを開口した後、
不活性ガスを用いたスパッタエッチングによってビアホ
ール縁部の第２の絶縁膜側面をテーパ状にエッチングす
ることにより、ビアホールの形状をワイングラス形状に
することが可能になるため、このワイングラス形状のビ
アホールを介して第１の金属配線層上に形成される第２
の金属配線層の断線を防止することができる。

【００４９】また、第１の絶縁膜表面のなす凹凸形状の
段差がそれ程大きくない場合、基体全面に有機絶縁膜を
塗布する際に、その塗布量を調整して、第１の絶縁膜表
面のなす凹凸形状を平坦化すると共に、第１の金属配線
層上方に形成される有機絶縁膜の膜厚を膜剥がれが生じ
ない程度の厚さに制御することが可能になるため、有機
絶縁膜をエッチバックする必要がなくなり、有機絶縁膜
の過剰エッチングによる平坦性の悪化を防止することが
でき、従って信頼性の向上を実現することができる。

【００５０】また、第１の金属配線層上方に有機絶縁膜
が残存するため、第１の金属配線層上に開口するビアホ
ール内に有機絶縁膜側面が露出することになるが、不活
性ガスを用いたスパッタエッチングによりビアホール縁
部の第２の絶縁膜側面をテーパ状にエッチングする際
に、ビアホール内に露出する有機絶縁膜側面が第２の絶
縁膜から弾き出された物質からなるスパッタ薄膜によっ
て被覆されるため、この有機絶縁膜からの脱ガスが発生
したり、有機絶縁膜に含有される水分による金属の腐食
が生じたりすることを防止し、これらに起因する接続不
良を防止することができ、従って信頼性の向上を実現す
ることができる。

【００５１】また、ビアホール内に露出する有機絶縁膜
側面のスパッタ薄膜による被覆は、ビアホール縁部の第
２の絶縁膜側面をテーパ状にエッチングする、いわゆる
プラズマテーパエッチング工程において、同時的に実現
されるため、新たな工程の増加や繁雑化を防止すること
ができ、コストの上昇を抑制することができる。

【００５２】また、請求項２に係る半導体装置の製造方
法によれば、基体全面に有機絶縁膜を塗布して第１の絶
縁膜表面のなす凹凸形状を平坦化する工程の後に、基体
全面に塗布した前記有機絶縁膜をエッチバックする工程
を設けることにより、第１の絶縁膜表面のなす凹凸形状
の段差が十分に大きい場合であっても、基体全面に有機
絶縁膜を塗布する際に、その塗布量を十分に多くして第
１の絶縁膜表面のなす凹凸形状を平坦化した後、この有
機絶縁膜をエッチバックして、第１の金属配線層上方に
形成される有機絶縁膜の膜厚を膜剥がれが生じない程度
の厚さに制御することが可能になるため、この第１の金
属配線層上方に形成される有機絶縁膜を完全に除去する
必要がなくなり、有機絶縁膜のエッチバック時の過剰エ
ッチングによる平坦性の悪化を防止することができ、従
って信頼性の向上を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を示す工程断面図（その１）である。

【図２】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を示す工程断面図（その２）である。

【図３】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を示す工程断面図（その３）である。

【図４】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を示す工程断面図（その４）である。

【図５】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を示す工程断面図（その５）である。

【図６】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を示す工程断面図（その６）である。

【図７】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を示す工程断面図（その７）である。

【図８】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を示す工程断面図（その８）である。

【図９】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を示す工程断面図（その９）である。

【図１０】従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面
図（その１）である。

【図１１】従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面
図（その２）である。

【図１２】従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面
図（その３）である。

【図１３】従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面
図（その４）である。

【図１４】従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面
図（その５）である。

【図１５】従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面
図（その６）である。

【図１６】従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面
図（その７）である。

【図１７】従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面
図（その８）である。

【図１８】従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面
図（その９）である。

【符号の説明】

１０…Ｓｉ基板、１２…ＳｉＯ₂ 膜、１４…第１のＡｌ
合金配線層、１６…第１のＣＶＤ膜、１８…有機ＳＯＧ
膜、２０…第２のＣＶＤ膜、２２…レジスト、２４…ビ
アホール、２６…スパッタ薄膜、２８…第２のＡｌ合金
配線層、３０…Ｓｉ基板、３２…ＳｉＯ₂ 膜、３４…第
１のＡｌ合金配線層、３６…第１のＣＶＤ膜、３８…有
機ＳＯＧ膜、４０…第２のＣＶＤ膜、４２…レジスト、
４４…開口部、４４ａ…ビアホール、４６…第２のＡｌ
合金配線層。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に第１の金属配線層が形成
   されている基体全面に、第１の絶縁膜を形成する第１の
   工程と、 基体全面に有機絶縁膜を塗布して、前記第１の絶縁膜表
   面のなす凹凸形状を平坦化する第２の工程と、 基体全面に第２の絶縁膜を形成する第３の工程と、 前記第１の金属配線層上の前記第２の絶縁膜、前記有機
   絶縁膜、及び前記第１の絶縁膜を選択的に異方性エッチ
   ングして、前記第１の金属配線層上にビアホールを開口
   する第４の工程と、 不活性ガスを用いたスパッタエッチングにより、前記ビ
   アホール縁部の前記第２の絶縁膜側面をテーパ状にエッ
   チングすると共に、前記ビアホール内に露出する前記有
   機絶縁膜側面、前記第１の絶縁膜側面、及び前記第１の
   金属配線層表面を前記第２の絶縁膜から弾き出された物
   質からなるスパッタ薄膜によって被覆する第５の工程
   と、 前記ビアホール内の前記第１の金属配線層表面を被覆す
   る前記スパッタ薄膜を選択的に異方性エッチングする第
   ６の工程と、 前記ビアホールを介して前記第１の金属配線層に接続す
   る第２の金属配線層を形成する第７の工程とを有するこ
   とを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 前記第２の工程の後、前記第３の工程の前に、基体全面
   に塗布した前記有機絶縁膜をエッチバックする工程を有
   することを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 前記第５の工程における不活性ガスを用いたスパッタエ
   ッチングが、Ａｒガスを用いたスパッタエッチングであ
   ることを特徴とする半導体装置の製造方法。