(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１領域が、この第１領域と隣接する第２領域より相対的に高い段差を持つように形成された半導体基板を準備する工程と、
第１領域及び第２領域上に、第１絶縁膜及び該第１絶縁膜よりも相対的に湿式食刻速度の高い第２絶縁膜を順次形成する工程と、
第１領域の上部エッジ部分の第１絶縁膜が所定部分露出されるように第１領域の上部エッジ部分の第１絶縁膜及び第２絶縁膜を食刻する工程と、
所定部分が露出した第１絶縁膜及び第２絶縁膜上に、第２絶縁膜よりも相対的に湿式食刻速度の低い第３絶縁膜を形成する工程と、
第１絶縁膜の上部表面が露出されるように第３絶縁膜及び第２絶縁膜を順次湿式食刻する工程と、
を含む半導体基板の平坦化方法。
【請求項２】
第１及び第２絶縁膜のエッジ部分は、アルゴンスパッタリング方法により食刻される請求項１に記載の半導体基板の平坦化方法。
【請求項３】
第２絶縁膜は、SiOF膜、PSG膜、BN膜又はBPSG膜のうちのある一つである請求項１に記載の半導体基板の平坦化方法。
【請求項４】
第３絶縁膜は、HDP  CVD酸化膜とECR  CVD酸化膜のうちのある一つである請求項１に記載の半導体基板の平坦化方法。
【請求項５】
第１領域は、金属配線膜パターン領域であり、第２領域は半導体基板である請求項１に記載の半導体基板の平坦化方法。
【請求項６】
第１領域は半導体基板であり、第２領域はトレンチ領域の請求項１に記載の半導体基板の平坦化方法。
【請求項７】
第１領域が、この第１領域と隣接する第２領域より相対的に高い段差を持つように形成された半導体基板を準備する工程と、
第１領域及び第２領域上に、第１絶縁膜、第２絶縁膜及び第３絶縁膜を、HDP  CVD方法又はECR CVD方法で順次形成することによって、第１領域の上部エッジ部分の所定部分が露出した第１絶縁膜上及び第２絶縁膜上に第３絶縁膜が形成されるようにするとともに、第２絶縁膜は第１絶縁膜及び第３絶縁膜よりも相対的に高い湿式食刻速度を持つようにした工程と、
第１絶縁膜の上部表面が露出されるように第３絶縁膜及び第２絶縁膜を順次湿式食刻する工程と、を含む半導体基板の平坦化方法。
【請求項８】
前記第２絶縁膜は、SiOF、PSG、BN、そしてBPSG膜のうちのある一つである請求項７に記載の半導体基板の平坦化方法。
【請求項９】
第３絶縁膜は、HDP  CVD酸化膜及びECR  CVD酸化膜のうちのある一つである請求項７に記載の半導体基板の平坦化方法。
【請求項１０】
第１領域は、金属配線膜パターン領域であり、第２領域は半導体基板である請求項７に記載の半導体基板の平坦化方法。
【請求項１１】
第１領域は、半導体基板であり、第２領域はトレンチ領域である請求項７に記載の半導体基板の平坦化方法。
【請求項１２】
前記第１絶縁膜の上部表面が露出されるように第３絶縁膜及び第２絶縁膜を順次湿式食刻する工程は、
第１領域上の第２絶縁膜の側面が露出されるように第３絶縁膜を一部食刻し、
露出された第２絶縁膜を食刻して第１領域上の第２絶縁膜及びその上部に残存する第３絶縁膜を除去することを含んでなされることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の平坦化方法。
【請求項１３】
前記第１絶縁膜の上部表面が露出されるように第３絶縁膜及び第２絶縁膜を順次湿式食刻する工程は、
第１領域上の第２絶縁膜の側面が露出されるように第３絶縁膜を一部食刻し、
露出された第２絶縁膜を食刻して第１領域上の第２絶縁膜及びその上部に残存する第３絶縁膜を除去することを含んでなされることを特徴とする請求項７に記載の半導体基板の平坦化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は半導体基板の平坦化方法に関するものであり、より具体的には、半導体基板の層間絶縁又は素子間の絶縁のために使われる層間絶縁膜（Insulating  Layer）を平坦化する半導体基板の平坦化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板がだんだんと高集積化されることにより半導体基板の製造においては層間絶縁膜のように、平坦化技術が解決すべき重要な課題が現れている。
【０００３】
特に、近来では半導体基板の素子間分離のために広く使われるLOCOS工程がSTI（Shallow Trench Isolation）工程に代替される傾向にあり、又素子間の段差が増加することによる層間絶縁膜の段差増加のため、多様な方法の平坦化技術が求められている。
【０００４】
このような絶縁膜を平坦化するための方法には、BPSG（Boron Phosphorus Silicate Glass）膜リフロー（reflow）、SOG（Spin On Glass）又はフォトレジスト（Photoresist）エッチバック（etch back）、そしてCMP（Chemical Mechanical Polishing）工程等が広く使われている。
【０００５】
特に、CMP工程はリフロー又はエッチバック工程では平坦化させることができない広い領域（Wide Space）を平坦化させることができ、又低温状態で平坦化工程が進行される長所を有するので、さまざまな平坦化技術の中では一番広く使われている。
【０００６】
しかし、CMP工程はその動作の特性上、絶縁膜の構造が皿模様を持つディシング（dishing）現象及びスラリー（Slurry）による半導体基板の汚染（contamination）、そして粒子（paticle）発生などの問題点が生じる。これについては、米国特許第５，０６４，６８３号、名称「ボロンナイトライド(BN)研磨停止による半導体基板の研磨平坦化方法」（US Patent  No  5,064,683,“METHOD FOR POLISHING PLANARIZING  A SEMICONDUCTOR  SUBSTRATE  BY USING  A BORON  NITRIDE  POLISH  STOP”）を参照されたい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の問題点を解決するため提案された本発明は、半導体基板の層間絶縁又は素子間絶縁のために使われる絶縁膜を食刻選択比（食刻速度）を利用して平坦化する半導体基板の平坦化方法を提供するのがその目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（構成）
上述のような目的を達成するための本発明によると、半導体基板の平坦化方法は、第１領域がこの第１領域と隣接した第２領域よりも相対的に高い段差を持つように形成された半導体基板を準備する工程と、
第１領域及び第２領域上に、第１絶縁膜及び該第１絶縁膜よりも相対的に湿式食刻速度の高い第２絶縁膜を順次形成する工程と、
第１領域の上部エッジ部分の第１絶縁膜が所定部分露出されるように第１領域の上部エッジ部分の第１絶縁膜及び第２絶縁膜を食刻する工程と、
所定部分が露出した第１絶縁膜及び第２絶縁膜上に、第２絶縁膜よりも相対的に湿式食刻速度の低い第３絶縁膜を形成する工程と、
第１絶縁膜の上部表面が露出されるように第３絶縁膜及び第２絶縁膜を順次湿式食刻する工程とを含む。
【０００９】
この方法の望ましい実施例において、第１及び第２絶縁膜のエッジ部分はアルゴンスパッタリング方法で食刻される。
【００１０】
この方法の望ましい実施例において、第２絶縁膜はSiOF、PSG、BN、そしてBPSG膜のうちのある一つである。
【００１１】
この方法の望ましい実施例において、第３絶縁膜はHDP CVD 酸化膜とECR CVD酸化膜のうちのある一つである。
【００１２】
この方法の望ましい実施例において、第１領域は金属配線膜パターン領域であり、第２領域は半導体基板である。
【００１３】
この方法の望ましい実施例において、第１領域は半導体基板であり、第２領域はトレンチ領域である。
【００１４】
上述の目的を達成するための本発明によると、半導体基板の平坦化方法は、第１領域がその第１領域と隣接する第２領域より相対的に高い段差を持つように形成された半導体基板を準備する工程と、
第１領域及び第２領域上に、第１絶縁膜、第２絶縁膜及び第３絶縁膜を、HDP  CVD方法又はECR CVD方法で順次形成することによって、第１領域の上部エッジ部分の所定部分が露出した第１絶縁膜上及び第２絶縁膜上に第３絶縁膜が形成されるようにするとともに、第２絶縁膜は第１絶縁膜及び第３絶縁膜よりも相対的に高い湿式食刻速度を持つようにした工程と、
第１絶縁膜の上部表面が露出されるように第３絶縁膜及び第２絶縁膜を順次湿式食刻する工程を含む。
【００１５】
この方法の望ましい実施例において、第２絶縁膜はSiOF、PSG、BN、そしてBPSG膜のうちのある一つである。
【００１６】
この方法の望ましい実施例において、第３絶縁膜はHDP CVD酸化膜とECR  CVD酸化膜のうちのある一つである。
【００１７】
この方法の望ましい実施例において、第１領域は金属配線膜パターン領域であり、第２領域は半導体基板である。
【００１８】
この方法の望ましい実施例において、第１領域は半導体基板であり、第２領域はトレンチ領域である。
【００１９】
（作用）
このような方法によって、半導体基板の絶縁膜が平坦化でき、従って、CMP工程を遂行するにより発生されるディシング現象及びスラリーによる半導体基板の汚染、そして粒子等の問題点を解決することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（実施例）
以下、本発明の望ましい実施例を添付の図１〜図１１に基づいて詳細に説明する。ここで、図１〜図６は半導体基板上に金属配線膜パターンが形成されている場合の絶縁膜平坦化の例を示し、図７〜図１１は半導体基板にトレンチが形成されている場合の絶縁膜平坦化の例を示す。
【００２１】
まず、図１を参照すると、半導体基板１０上にはそれぞれ違う大きさを持つ金属配線膜パターン１２が形成され、金属配線膜パターン１２を含んだ半導体基板１０上に第１絶縁膜１４を形成する。
【００２２】
そして、第１絶縁膜１４上に第２絶縁膜１６を形成するが、この時、第２絶縁膜１６はSiOF、PSG（Phosphorus Silicate Glass）膜、BN（Boron Nitride）膜、そしてBPSG（Boron Phosphorus Silicate Glass)のうちのある一つで形成され、第１絶縁膜１４よりも相対的に高い湿式食刻速度（食刻選択比）を持つ。
【００２３】
次、図２において、金属配線膜パターン１２の上部エッジ部分の第１絶縁膜１４が露出されるようにアルゴンスパッターリング（Ar sputtering）工程を遂行して金属配線膜パターン１２の上部エッジ部分の第１及び第２絶縁膜１４，１６を食刻する。
【００２４】
そして、第１絶縁膜１４を含んだ第２絶縁膜１６上にHDP CVD膜（High Density Plasma Chemical Vapor Deposition）工程又はECR CVD（Electron Cyclotron Resonance Chemical Vapor Deposition）工程のうち、ある一つにより、図３に図示されたように、第３絶縁膜１８を形成する。
【００２５】
ここで第３絶縁膜１８は第２絶縁膜１６より相対的に低い湿式食刻速度（食刻選択比）を持つ。又、HDP CVD酸化膜又はECR CVD酸化膜は膜の蒸着（deposition）と同時に食刻（etching）されるので、パターンの大きさが大きいパターン１２ａ上には段差が高く、大きさが大きい膜１８ａが形成され、パターンの大きさが小さいパターン１２ａ、１２ｂ上には段差が低く、大きさが小さい膜１８ｂ、１８ｃが図３に図示されたようなプロファイル（profile）を持つように形成される。
【００２６】
次に、図４及び図５は絶縁膜を湿式食刻して平坦化するひとステップの工程を進行段階別に図示したもので、まず、図４を参照すると、第３絶縁膜１８の湿式食刻（wet etch）工程を遂行すると第３絶縁膜１８の段差が低い部位、即ち金属配線膜パターン１２が形成されていない部分の第２絶縁膜１６がまず露出されるようになる。
【００２７】
続いて図５において、湿式食刻工程を継続的に進行すると、既に触れたように第２絶縁膜１６が第１及び第３絶縁膜１４，１８より相対的に高い湿式食刻速度を持つので第３絶縁膜１８が第２絶縁膜１６の上部に存在しても露出された部位の第２絶縁膜１６がまず食刻される。即ち、大きさが大きい金属配線膜パターン１２ａの上部に形成された第３絶縁膜下部の第２絶縁膜は前記第３絶縁膜の下部においても食刻が進行する。
【００２８】
続いて湿式食刻工程を遂行して金属配線膜パターン１２の上部の露出された第２絶縁膜１６が完全に食刻されると、大きさが大きい金属配線膜パターン１２ａの上部に存在する第３絶縁膜１８が完全に食刻されなくてもその下部の第２絶縁膜１６が完全に食刻されるので図６に図示されたように金属配線膜パターン１２の上部に形成された第３絶縁膜１８及び第２絶縁膜１６が全部除去される。
【００２９】
この時、大きさが小さい金属配線膜パターン１２ｂ，１２ｃ上部の第３絶縁膜は湿式食刻工程によって全部除去されるが、万一除去されないとしてもその下部の第２絶縁膜が湿式食刻工程によって食刻されるためその上部の第３絶縁膜も除去される。
又、図７〜図１１に図示されているように、トレンチが形成された半導体基板の絶縁膜平坦化方法は上述した金属配線膜パターンの絶縁膜平坦化方法と同一である。
【００３０】
図７を参照すると、半導体基板１００を食刻して形成されたトレンチ１２０を含んだ半導体基板１００上に第１及び第２絶縁膜１４０，１６０を順次形成し、次に図８に図示されたようにトレンチ１２０上部エッジ部位をアルゴンスパッタリング工程で食刻する。
【００３１】
次に、図９において、第１絶縁膜１４０を含んだ第２絶縁膜１６０上にHDP CVD工程又はECR CVD工程で第３絶縁膜１８０を形成する。
【００３２】
そして、図１０及び図１１に図示されたように湿式食刻工程を遂行すると、第２絶縁膜１６０は第１及び第３絶縁膜１４０，１８０より相対的に高い湿式食刻速度（食刻選択比）を持つSiOF、PSG膜、BN膜、そしてBPSG膜の中、ある一つに形成されるためトレンチ１２０領域を除外した半導体基板１００上の第２絶縁膜１６０がまず食刻されながら絶縁膜の平坦化が形成される。
【００３３】
一方、上述のように金属配線膜パターン１２又はトレンチ１２０を持つ半導体基板の第１及び第２絶縁膜、そして第３絶縁膜をHDP化学気相蒸着装置又はECR化学気相蒸着装置を利用して形成すると、金属配線膜パターン１２はトレンチ１２０の上部エッジ部分の絶縁膜を食刻するためのアルゴンスパッターリング工程が省略できる。
【００３４】
なぜならば、HDP化学気相蒸着装置又はECR化学気相蒸着装置は形成しようとする所定の膜を蒸着すると同時に、食刻しながら形成でき、特にパターンの上部エッジ領域で一番大きい食刻率を持っているため図２又は図８に図示されたような不連続的な絶縁膜が形成できるためである。
【００３５】
そして、この場合においても第２絶縁膜は第１及び第３絶縁膜より相対的に高い食刻選択比を持つSiOF、PSG膜、BN膜、そしてBPSG膜のうちのある一つで形成され、第３絶縁膜はHDP CVD酸化膜又はECR CVD酸化膜で形成される。
【００３６】
以下、本発明を要約すると以下のようになる。すなわち、本発明は、半導体基板の製造工程で使われる層間絶縁膜が平坦化できる半導体基板の平坦化方法に関するものであり、半導体基板の平坦化方法は、第１領域がそれと隣接した第２領域より相対的に高い段差を持つように形成された半導体基板を準備する工程と、第１領域及び第２領域上に、第１絶縁膜及び該第１絶縁膜よりも相対的に湿式食刻速度の高い第２絶縁膜を順次形成する工程と、第１領域の上部エッジ部分の第１絶縁膜が所定部分露出されるように第１領域の上部エッジ部分の第１絶縁膜及び第２絶縁膜を食刻する工程と、所定部分が露出した第１絶縁膜及び第２絶縁膜上に、第２絶縁膜よりも相対的に湿式食刻速度の低い第３絶縁膜を形成する工程と、第１絶縁膜の上部表面が露出されるように第３絶縁膜及び第２絶縁膜を順次湿式食刻する工程と、を含む。
【００３７】
このような方法によって、半導体基板の絶縁膜が平坦化でき、従って、CMP工程を進行するによって発生されるディシング現象及びスラリーによる半導体基板の汚染、そして粒子等の問題点が解決できる。
【００３８】
【発明の効果】
上述のような半導体基板の平坦化方法によって、半導体基板の絶縁膜を平坦化でき、従って、CMP工程を進行させることによって発生されるディシング現象及びスラリーによる半導体基板の汚染、そして粒子発生等の問題点が解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による半導体基板の平坦化方法を順次に示している工程図。
【図２】本発明の一実施例による半導体基板の平坦化方法を順次に示している工程図。
【図３】本発明の一実施例による半導体基板の平坦化方法を順次に示している工程図。
【図４】本発明の一実施例による半導体基板の平坦化方法を順次に示している工程図。
【図５】本発明の一実施例による半導体基板の平坦化方法を順次に示している工程図。
【図６】本発明の一実施例による半導体基板の平坦化方法を順次に示している工程図。
【図７】本発明の他の実施例による半導体基板の平坦化方法を順次に示している工程図。
【図８】本発明の他の実施例による半導体基板の平坦化方法を順次に示している工程図。
【図９】本発明の他の実施例による半導体基板の平坦化方法を順次に示している工程図。
【図１０】本発明の他の実施例による半導体基板の平坦化方法を順次に示している工程図。
【図１１】本発明の他の実施例による半導体基板の平坦化方法を順次に示している工程図。
【符号の説明】
１０,１００…基板
１２…金属配線膜パターン
１４，１６，１８，１４０，１６０，１８０…絶縁膜
１２０…トレンチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003636887.tif 000009
【図９】
0003636887.tif 000010
【図１０】
0003636887.tif 000011
【図１１】
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