JPH0324779B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の多層配線形成を改良して
成る半導体装置の製造方法に関するものである。

一般に、半導体装置の集積密度が増加するに伴
なつて、配線層数は１〜２層から３層以上の多層
配線が必要となつてくる。

従来、半導体装置の多層配線形成は第１金属配
線を形成した後、絶縁膜をCVD法（気相反応法）
等により被着し、スルーホールを形成し、しかる
後に第２金属配線を形成するものであるが、この
方法では第１金属配線段差が5000〜12000Åと大
きくなり、又CVD法等による絶縁膜の被着時に
オーバーハング構造になるなどの欠点があり、そ
のまま第２金属配線を形成してしまうと該段差部
においてステツプカバレイジ不良による断線など
の不良事態が発生する恐れがあつた。これは多層
配線形成の場合、その構造上特に重要な問題であ
つた。

そこで従来技術では、これらの問題の解決法と
して平滑な多層配線形成法が考え出された。この
方法によれば、例えば半導体基板上にAl配線部
を形成し、上記基板及びAl配線部両者の上に絶
縁膜として平滑な表面が得られるポリイミド系樹
脂を塗布して成る方法である。しかし、この方法
では処理工程数は少ないが、上記ポリイミド系樹
脂内に含まれる不純物、例えば塩素などにより素
子特性が劣化したり、あるいは金属配線が腐蝕す
るという欠点があつた。

次に、他の従来方法はまず半導体基板上にAl
配線部を形成し、この両者の上にCVD絶縁膜を
厚目に育成した後、有機物被膜を塗布し、次いで
上記CVD絶縁膜及び有機物被膜の両被膜を略同
一のエツチング速度でプラズマエツチングし、上
記有機物被膜の平滑な表面形状を上記CVD絶縁
膜に転写して成る方法である。しかし、このよう
なプラズマエツチングの方法では、上記両被膜の
膜質にバラツキがあるためエツチング速度が不均
一に変動し、この速度変動を防ぐにしても上記両
被膜の圧力、ガス、流量、あるいは上記半導体基
板の温度等の条件を微妙に制御することが難かし
く、実際のところ、上記同一エツチング速度を維
持すること自体が非常に困難な技術的課題となつ
ているのである。

本発明は従来のものの上記欠点を解消するため
になされたもので、半導体装置の多層配線形成に
おいて、不純物汚染や難かしいエツチング速度制
御技術を必要とせず、しかも表面を高い精度で平
滑化出来る半導体装置の製造方法を提供すること
を目的とするものである。

以下に、本発明の二実施例を図面を参照しなが
ら説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すものであつ
て、図中、１は半導体基板、２は上記半導体基板
１上に形成される幅の狭いAl配線部、３は上記
Al配線部２上に形成されるポリイミド系樹脂膜、
４は上記ポリイミド系樹脂膜３上に形成されるホ
トレジスト膜、５は上記ポリイミド系樹脂膜３及
び上記半導体基板１両者の上にCVD法により被
着されるPSG膜、６は上記PSG膜５上に形成さ
れるポリイミド系樹脂膜、７は上記PSG膜５の
上記Al配線部２上部に形成されて成るPSG膜凸
状部８の路肩部分、９は上記ポリイミド系樹脂膜
３の側面において上記ポリイミド系樹脂膜６及び
該ポリイミド系樹脂膜６下部のPSG膜５の局部
表面をオーバーエツチングして成るオーバーエツ
チング部である。

このような構成において、本発明の一実施例に
よる製造方法は、まず第１図ａに示す如く、半導
体基板１上にAl配線部２を装着形成し、その上
にポリイミド系樹脂膜３を塗布して形成し、該樹
脂膜３上にパターニングされたホトレジスト膜４
によつて、該樹脂膜３をパターニングする。次い
で、このパターニングされた樹脂膜３をマスクと
して上記Al配線部２を選択的にエツチングし、
上記ホトレジスタ膜４を除去すると、第１図ｂに
示すものが得られる。

次に、第１図ｃに示す如く、CVD法により上
記Al配線部２と略同じ膜厚のPSG膜５を形成し、
その上にポリイミド系樹脂膜６を形成する。この
ポリイミド系樹脂膜６は第１図ｄに示す如く、ス
ピン塗布によりPSG膜路肩部分７及びPSG凸状
部８では薄目に、他の部分では厚目に形成され
る。

次に、第１図ｅに示す如く、上記ポリイミド系
樹脂６を上記路肩部分７及びPSG凸状部８が露
出するまで一様にドライエツチングする。次い
で、このエツチングされたポリイミド系樹脂６を
マスクとして上記路肩部分７及びPSG凸状部８
を第１図ｆに示す如く、上記ポリイミド系樹脂膜
３及びAl配線部２の側壁部分のPSG膜５が上記
Al配線部２の膜厚と同じ位になるまで選択的に
エツチングする。このPSG膜５のエツチングは
多少オーバーエツチングされてもAl配線部２の
路肩部分９のみが僅かにエツチングされるのみ
で、第１図ｇに示す如く、上記ポリイミド系樹脂
膜３を完全に除去し、更にPSG膜１０を再度被
着させることにより、第１図ｈに示す如く、上記
PSG膜１０の滑らかで平坦な表面が得られる。

なお、上記実施例においては、PSG膜５上に
塗布する有機物被膜６としてポリイミド系樹脂を
用いたが、代りにホトレジスタ等の他の有機物質
を用いてもよく、上記実施例と同様の効果が得ら
れる。

又、上記ホトレジスト膜４及びポリイミド系樹
脂膜３の代わりに感光性ポリイミド系樹脂膜を用
いてもよい。

第２図はAl配線部２の線幅が広い場合を示し、
図中、第１図と同一符号は同一部分、又は相当部
分を示し、その詳細な説明を省く。

すなわち、第２図ａに示す如く、路肩部分７の
みが薄く他の部分は厚いため、ポリイミド系樹脂
膜６をドライエツチングによつて同一膜厚分だけ
除去することにより、第２図ｂに示す如く、上記
路肩部分７のみが露出する。次いで、この露出し
た上記路肩部分７のPSG膜５をエツチングする
ことにより、第２図ｃに示す如きものが得られ
る。ここで、ポリイミド系樹脂膜３及び６を除去
することにより、上記PSG膜５はその下部のポ
リイミド系樹脂膜３と同時に取り除くことがで
き、第２図ｄに示す如く、Al配線部２及びPSG
膜５によつて平坦な表面形状が得られ、更にこの
上に図示しないPSG膜１０を形成することによ
り、該PSG膜１０は平坦な表面形状となる。

以上説明したように、第１の実施例では、Al
配線部２の段差をポリイミド系樹脂膜３によつて
増すことにより、その上に形成したPSG膜５に
大きな段差が得られるため、路肩部分７を特に薄
くポリイミド系樹脂膜６を塗布することが可能と
なる。従つて、上記ポリイミド系樹脂膜６を一様
にエツチングしたとき、Al配線部２上方で路肩
部分７を含む部分以外のポリイミド系樹脂膜６を
残して、特に上記路肩部分７を取り除くことが容
易となる。

なお、上記PSG膜５の路肩部分７を選択的に
エツチングするため、上記従来例の如く、ポリイ
ミド系樹脂膜６及びPSG膜５とを略同一のエツ
チング速度でエツチングする必要がなく、従つて
上記技術的困難を全く避けることが出来る。

また、本発明の第１の実施例によれば上記
PSG膜５を多少オーバーエツチングすることが
可能であるため、エツチング条件はかなり緩和さ
れるという大きな利点がある。さらに又、使用す
る有機物質は最終的には除去してしまうものであ
るから、従来例の如く、有機物中の不純物が半導
体特性に影響を与える心配は全くないという利点
がある。

次に、第３図は本発明の他の実施例を示すもの
である。すなわち、本発明の他の実施例は第１図
ｄに示す第１の実施例と同一の構成において、第
３図に示す如く、基板１を回転させながら斜め方
向からイオンビームを照射してポリイミド系樹脂
膜６のエツチングを行なうものである。この他の
実施例の方法により、ポリイミド系樹脂膜６の路
肩部分７を優先的にエツチングすることができ、
PSG膜５の上記路肩部分７を選択的にエツチン
グするときの上記ポリイミド系樹脂膜６のマスク
を容易に形成することが出来る。以下の工程は第
１図ｅ〜ｈに示す如き上記第１の実施例における
ものと同じである。

なお、本発明の上記実施例に示された如く、そ
の上記平坦化技術は半導体装置の多層配線の層間
絶縁膜形成の方法として広い利用価値を有するも
のである。さらに、上記実施例によれば、平坦な
絶縁膜の表面上に塗布したホトレジスト膜が凹凸
のない均一な膜厚として得られるので、これを高
精度なマスクパターンを得るための技術的手段と
して応用することが可能である。

以上のとおり、本発明によれば、半導体装置の
多層配線形成工程においてAl配線部とPSG膜と
の間に有機物被膜を介在させることで上記PSG
膜の段差を大きくし、その上に塗布した有機物被
膜の路肩部分を特に薄く形成させる工程を行なう
よう構成したことにより、PSG膜の路肩部分の
みを取り除くだけでエツチングするときのマスク
形成が容易となり、技術的に困難なエツチングを
必要とせずにPSG膜表面を高精度に平坦化する
ことができ、その結果、従来の不純物汚染やAl
配線の段差部での断線の問題を解消でき、併せて
半導体装置の多層配線の層間絶縁膜形成の方法と
して、また高精度なマスクパターンを得る方法と
して広い利用価値を得ることが出来るという大な
る効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す半導体装置の
工程説明図、第２図はAl配線部の線幅が広い場
合の第１図相当図、第３図は本発明の他の実施例
を示す第１図相当図である。 １…半導体基板、２…Al配線部、３，６…ポ
リイミド系樹脂膜、４…ホトレジスト膜、５，１
０…PSG膜、７…PSG膜５の路肩部分、８…
PSG膜５の凸状部、９…Al配線部２の路肩部分。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 配線導体層上に被着された有機物被膜をパタ
   ーニングした後これをマスクとして上記配線導体
   層をエツチングする工程と、上記有機物被膜を除
   去する工程とにより半導体基板上に多層配線を形
   成する半導体装置の製造方法において、上記配線
   導体層及び第１の有機物被膜とから成る凸状段部
   を含む全表面に該配線導体層と略同じ膜厚の絶縁
   膜を形成し、さらに上記凸状段部の路肩部分に薄
   く他の部分には厚く被着せしめた第２の有機物被
   膜を一様な厚みにエツチング除去することによ
   り、上記路肩部分以外にのみ残置して成る残置被
   膜をマスクとして該路肩部分の上記絶縁膜を選択
   的にエツチング除去した後に、上記第１及び第２
   の有機物被膜の除去工程を行うことを特徴とする
   半導体装置の製造方法。