(57)【要約】【課題】配線層による層間絶縁膜の凹凸の影響を排除することで、平坦化を容易とすることができる層間絶縁膜の平坦化方法を提供する。【解決手段】層間絶縁膜の平坦化方法は、まず、配線層１２ａ，１２ｂを形成し、高密度プラズマＣＶＤにより配線層１２ａ，１２ｂを覆って第１ＨＤＰ酸化膜１３を形成し、テトラエトキシシランガスを用いたプラズマＣＶＤにより第１ＨＤＰ酸化膜１３上にＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜１４を形成し、高密度プラズマＣＶＤによりＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜１４上に、第２ＨＤＰ酸化膜１５を形成する。次に、ＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜１４が露出するまでＣＭＰにより第２ＨＤＰ酸化膜１５を研磨する。そして、ＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜１４が除去されるまで、第２ＨＤＰ酸化膜１５とＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜１４とを同時にＣＭＰにより平坦化する。そうすることで、平坦化された層間絶縁膜１０を得ることができる。【選択図】図２
2011003734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線層を形成する工程と、
前記配線層を覆って第１シリコン酸化膜を、高密度プラズマＣＶＤにより形成する工程と、
前記第１シリコン酸化膜上に、第２シリコン酸化膜を、テトラエトキシシランガスを用いたプラズマＣＶＤにより形成する工程と、
前記第２シリコン酸化膜上に、第３シリコン酸化膜を、高密度プラズマＣＶＤにより形成する工程と、
前記第２シリコン酸化膜が露出するまでＣＭＰにより研磨する工程と、
前記第３シリコン酸化膜が除去されるまで、前記第２シリコン酸化膜と第３シリコン酸化膜を同時にＣＭＰにより平坦化する工程とを含むことを特徴とする層間絶縁膜の平坦化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線層を覆う層間絶縁膜の表面をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）により平坦化する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
配線層を覆う層間絶縁膜上に、更に微細な配線層を形成するときには、層間絶縁膜を平坦化することが重要である。この平坦化はＣＭＰにより行われる。
例えば、高密度プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により配線層を覆うシリコン酸化膜を層間絶縁膜として形成した後に、ＣＭＰにより層間絶縁膜を平坦化する。
【０００３】
しかし、ギャプフィル特性を満足させるため高密度プラズマＣＶＤにより層間絶縁膜としてシリコン酸化膜（以下、高密度プラズマＣＶＤにより形成したシリコン酸化膜を、ＨＤＰ（High Density Plasma）酸化膜と称す。）を、４５°の斜め方向からスパッタを行いながら形成すると、削り取られたシリコン酸化膜が、成膜中のシリコン酸化膜に混入することで、パーティクルが増加する。シリコン酸化膜中のパーティクルが増加することで、シリコン酸化膜をＣＭＰしたときに、膜中のパーティクルが脱落して、層間絶縁膜の表面に凹凸が発生したり、表面がえぐられたりすることがある。
【０００４】
このような問題に対し、例えば、特許文献１には、高密度プラズマＣＶＤにより、多結晶シリコンゲート（配線層）間の隙間の深い部分が埋め込まれるように、シリコン酸化膜（ＨＤＰ酸化膜）を多結晶シリコンゲート上に形成し、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）ガスを用いたプラズマＣＶＤによりシリコン酸化膜（以下、ＴＥＯＳガスを用いたプラズマＣＶＤにより形成したシリコン酸化膜を、ＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜と称す。）をＨＤＰ酸化膜上に形成し、ＣＭＰを用いて、ＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜の表面を平坦化する薄膜形成方法が記載されている。
【０００５】
この特許文献１に記載の方法によれば、ＴＥＯＳガスを用いたプラズマＣＶＤによりＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜を形成することで、高密度プラズマＣＶＤを用いてＨＤＰ酸化膜を形成した場合と比べて、パーティクル量を減らすことができるので、平坦化を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−７９８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、ＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜は、膜質がＨＤＰ酸化膜より軟質であるため、配線層によるＨＤＰ酸化膜の凹凸が、ＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜の成膜時に転写されてしまい、ＣＭＰ後もこの膜厚分布傾向が残ってしまう。また、ＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜は、ウエハエッジ部分で薄くなるが、ＣＭＰにより更に薄くなる傾向にある。
【０００８】
そこで本発明は、配線層による層間絶縁膜の凹凸の影響を排除することで、平坦化を容易とすることができる層間絶縁膜の平坦化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の層間絶縁膜の平坦化方法は、配線層を形成する工程と、前記配線層を覆って第１シリコン酸化膜を、高密度プラズマＣＶＤにより形成する工程と、前記第１シリコン酸化膜上に、第２シリコン酸化膜を、テトラエトキシシランガスを用いたプラズマＣＶＤにより形成する工程と、前記第２シリコン酸化膜上に、第３シリコン酸化膜を形成する工程と、前記第２シリコン酸化膜が露出するまでＣＭＰにより研磨する工程と、前記第３シリコン酸化膜が除去されるまで、前記第２シリコン酸化膜と第３シリコン酸化膜を同時にＣＭＰにより平坦化する工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明の層間絶縁膜の平坦化方法によれば、第２シリコン酸化膜上に、第３シリコン酸化膜を形成することで、第２シリコン酸化膜を薄く形成することができるので、第２シリコン酸化膜は、配線層の凹凸が転写された第１シリコン酸化膜の凹凸面の影響が小さい。また、第３シリコン酸化膜は、高密度プラズマＣＶＤにより形成されていることで、テトラエトキシシランガスを用いたプラズマＣＶＤにより形成した第２シリコン酸化膜より硬質であるため、第２シリコン酸化膜より均一性が良好である。
第２シリコン酸化膜が露出するまでＣＭＰにより第３シリコン酸化膜を研磨すると、露出させた第２シリコン酸化膜と、配線層の凹凸が転写され、第１シリコン酸化膜の影響を受けた第２シリコン酸化膜の凹部に残った第３シリコン酸化膜とによる研磨面を形成することができる。
そして、第２シリコン酸化膜と第３シリコン酸化膜を同時にＣＭＰすると、第２シリコン酸化膜と第３シリコン酸化膜とによる研磨面により、均等な研磨速度が得られるので、第３シリコン酸化膜が除去されるまでＣＭＰすることで、第２シリコン酸化膜を平坦化することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の層間絶縁膜の平坦化方法によれば、第２シリコン酸化膜が露出するまでＣＭＰにより第３シリコン酸化膜を研磨して平坦面を形成した後に、第２シリコン酸化膜と第３シリコン酸化膜とを同時にＣＭＰすることで、均等な研磨速度が得られるので、配線層による層間絶縁膜の凹凸の影響を排除することができる。よって、層間絶縁膜の平坦化を容易とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る層間絶縁膜の平坦化方法の各工程を示す図であり、（Ａ）は配線工程を示す図、（Ｂ）は第１ＨＤＰ成膜工程を示す図、（Ｃ）はＰＬ−ＴＥＯＳ成膜工程を示す図である。
【図２】図１の工程に続く層間絶縁膜の平坦化方法の各工程を示す図であり、（Ａ）は第２ＨＤＰ成膜工程を示す図、（Ｂ）は第１ＣＭＰ工程を示す図、（Ｃ）は第２ＣＭＰ工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態に係る層間絶縁膜の平坦化方法について、図面に基づいて説明する。
まず、図１（Ａ）に示すように、ＳｉＯ2により形成された絶縁膜１１上に、Ａｌ合金等の配線材層を被着した後、この配線材層を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、所望の配線パターンに従ってパターニングすることにより、配線層１２ａ，１２ｂを形成する配線工程を行う。
【００１４】
次に、図１（Ｂ）に示すように、絶縁膜１１および配線層１２ａ，１２ｂ上に、高密度プラズマＣＶＤにより、ＳｉＯ2からなる第１ＨＤＰ酸化膜１３（第１シリコン酸化膜）を形成する第１ＨＤＰ成膜工程を行う。
【００１５】
次に、図１（Ｃ）に示すように、第１ＨＤＰ酸化膜上に、ＴＥＯＳガスを用いたプラズマＣＶＤにより、ＳｉＯ2からなるＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜１４（第２シリコン酸化膜）を形成するＰＬ−ＴＥＯＳ成膜工程を行う。
【００１６】
次に、図２（Ａ）に示すように、ＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜１４上に、高密度プラズマＣＶＤにより、ＳｉＯ2からなる第２ＨＤＰ酸化膜１５（第３シリコン酸化膜）を形成する第２ＨＤＰ成膜工程を行う。
【００１７】
例えば、ＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜１４上に第２ＨＤＰ酸化膜１５を形成しない場合には、ＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜１４の厚みを厚くする必要がある。これは、配線層１２ａ，１２ｂや他の配線層の粗密の影響による凹凸をＣＭＰにより平坦化するためには、ある程度の研磨量が必要となるからである。しかし、ＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜１４の厚みが厚いと、配線層１２ａ，１２ｂの凹凸が転写された第１ＨＤＰ酸化膜１３の凹凸面の影響を大きく受けてしまう。
【００１８】
本実施の形態の平坦化方法では、ＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜１４上に、第２ＨＤＰ酸化膜１５を形成しているので、ＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜１４を薄く形成することができる。従って、ＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜１４は、配線層１２ａ，１２ｂの凹凸が転写された第１ＨＤＰ酸化膜１３の凹凸面の影響を小さく抑えることができる。
また、高密度プラズマＣＶＤによる酸化シリコン膜である第２ＨＤＰ酸化膜１５は、ＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜１４より硬質であるため、ＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜１４より均一性が良好である。
【００１９】
次に、図２（Ｂ）に示すように、ＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜１４が露出するまでＣＭＰにより第２ＨＤＰ酸化膜１５を研磨する第１ＣＭＰ工程を行う。
この第１ＣＭＰ工程により、配線層１２ａ，１２ｂの凹凸が転写され、第１ＨＤＰ酸化膜１３の影響を受けたＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜１４の凹部に残る第２ＨＤＰ酸化膜１５と、露出したＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜１４とによる研磨面Ｓを、平坦化することができる。
【００２０】
そして、図２（Ｃ）に示すように、露出したＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜１４と、第２ＨＤＰ酸化膜１５とを同時に、ＣＭＰにより平坦化する第２ＣＭＰ工程を行う。
ほぼ平坦化された研磨面Ｓでは、均等な研磨速度が得られるので、第２ＣＭＰ工程を行って、第２ＨＤＰ酸化膜１５が除去されるまで研磨することにより、ウエハ全体が平坦化された層間絶縁膜１０を得ることができる。従って、ウエハエッジ部分で層間絶縁膜１０が薄くなることが防止できる。
【００２１】
また、層間絶縁膜１０は、第２ＨＤＰ酸化膜１５からＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜１４までをＣＭＰすることで、高密度プラズマＣＶＤにより形成した酸化シリコン膜が表面膜とならないため、第１ＨＤＰ酸化膜１３や第２ＨＤＰ酸化膜１５にパーティクルが混入しても、層間絶縁膜１０の表面に凹凸が発生したり、表面がえぐられたりすることがない。
【００２２】
このように、本実施の形態に係る平坦化方法は、配線層１２ａ，１２ｂによる第１ＨＤＰ酸化膜１３およびＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜１４の凹凸の影響を排除することができるので、層間絶縁膜１０の平坦化を容易とすることができる。
【００２３】
なお、本実施の形態では、第２ＨＤＰ酸化膜１５とＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜１４の一部を研磨する工程が、第１ＣＭＰ処理工程および第２ＣＭＰ処理工程としているが、これを一連の工程とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、配線層を覆う層間絶縁膜の表面をＣＭＰにより平坦化する際に好適である。
【符号の説明】
【００２５】
１０：層間絶縁膜、１１：絶縁膜、１２ａ，１２ｂ：配線層、１３：第１ＨＤＰ酸化膜、１４：ＰＬ−ＴＥＯＳ酸化膜、１５：第２ＨＤＰ酸化膜Ｓ：研磨面
【図１】
2011003734.tif 000003
【図２】
2011003734.tif 000004