JP2001168100A

JP2001168100A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2001168100A
Application number: JP2000255909A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Ushiyama; 文明牛山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2001-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】グローバル段差を小さくすることができる構
造をした半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】半導体装置１の領域１３ｂには、大パタ
ーンである１層金属配線層２０ｂおよび２層金属配線層
４０ｂが配置されている。半導体装置１は、領域１３
ａ、１３ｃに、１層ダミーパターン２０ｃ、２０ｄおよ
び２層ダミーパターン４０ｃ、４０ｄが設けられている
ので、領域１３ａ、１３ｃを、領域１３ｂの状態と同等
にすることができる。このため、半導体装置１によれ
ば、グローバル段差９０、９２を小さくすることができ
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、半導体装置及びパ
ターンデータ作成方法に関する。

【０００２】

【背景技術及び発明が解決しようとする課題】半導体装
置に備えられる層間絶縁層には、上層配線層と下層配線
層とを絶縁する等の役割がある。層間絶縁層の表面が平
坦でないと、この上に形成される配線層が断線する等の
不都合が生じる。

【０００３】平坦性に優れた層間絶縁層としては、例え
ば、シラン等のシリコン化合物と、過酸化水素とをＣＶ
Ｄ法により反応させることにより形成されるシリコン酸
化膜がある。例えば、特開平９−１０２４９２号公報に
この技術が開示されている。

【０００４】しかし、上記シリコン酸化膜を層間絶縁層
に用いても、大パターンの配線層が形成された領域と小
パターンの配線層が形成された領域との境界には、いわ
ゆるグローバル段差が生じる。すなわち、半導体基板の
主表面には、大パターンの配線層が形成された領域と、
小パターンの配線層が形成された領域と、がある。上記
シリコン酸化膜は、高い流動性を有するので、小パター
ンの配線層が形成された領域上の上記シリコン酸化膜の
厚みは、大パターンの配線層が形成された領域上の上記
シリコン酸化膜の厚みより、小さくなる。この厚みの差
により、グローバル段差が生じるのである。

【０００５】配線層が多層化するにつれて、層間絶縁層
も多層化する。各層間絶縁層において、上記厚みの差が
生じるので、上記厚みの差は加算されることになる。よ
って、層間絶縁層の数が増えると、それにしたがいグロ
ーバル段差は、大きくなる。

【０００６】グローバル段差が大きくなることによる問
題を説明する。層間絶縁層にスルーホールを形成すると
き、レジストが用いられる。レジストを露光するとき、
グローバル段差が大きいと、フォーカス余裕が小さくな
る。その結果、レジストの解像度が低下する。これによ
り、スルーホールが所望の形状にならなかったり、また
形成されなかったりすることがある。

【０００７】本発明の目的は、グローバル段差を小さく
することができる構造をした半導体装置及びパターンデ
ータ作成方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１の領域と
第２の領域との境界領域にグローバル段差が生じている
半導体装置であって、層間絶縁層、第１の配線層、第２
の配線層、第１のダミーパターンおよび第２のダミーパ
ターンを備え、前記第１の配線層は、前記第１の領域に
位置し、前記第１の配線層は、小パターンであり、前記
第２の配線層は、前記第２の領域に位置し、前記第２の
配線層は、大パターンであり、前記層間絶縁層は、前記
第１および前記第２の領域を覆うように形成され、前記
層間絶縁層は、平坦性シリコン酸化膜を含み、前記第１
の配線層上に位置する前記層間絶縁層の厚みが、前記第
２の配線層上に位置する前記層間絶縁層の厚みより小さ
いことにより、前記境界領域には、前記グローバル段差
が生じており、前記第１のダミーパターンは、前記第１
の領域に形成されており、前記第２のダミーパターン
は、前記境界領域に形成されている、半導体装置であ
る。

【０００９】本発明にかかる半導体装置は、第１の領域
に第１のダミーパターン、境界領域に、第２のダミーパ
ターンが、それぞれ、設けられているので、第１の領域
および境界領域を、大パターンの配線層が位置している
状態と同等にすることができる。このため、層間絶縁層
の膜厚の大きさは、その下に位置する配線層のパターン
の大小による影響を受けにくくなる。したがって、本発
明にかかる半導体装置によれば、グローバル段差を小さ
くすることができる。これにより、例えば、層間絶縁層
上のレジストを露光（例えば、縮小投影露光、等倍投影
露光又はスキャン型縮小投影露光）するとき、十分なフ
ォーカス余裕が得られるので、レジストの解像度を向上
させることができる。この結果、層間絶縁層に所望の形
状のスルーホールを形成することができる。

【００１０】なお、本発明において、大パターンとは、
その幅が、小パターンの幅より大きいパターンという意
味である。大パターンの幅としては、例えば、数十〜数
百μｍである。小パターンの幅としては、例えば、０．
１〜数μｍである。

【００１１】また、本発明において、グローバル段差と
は、小パターンの配線層上に位置する層間絶縁層の厚み
が、大パターンの配線層上に位置する層間絶縁層の厚み
より小さくなることにより生じる段差である。

【００１２】本発明にかかる半導体装置は、以下の構成
にすることができる。すなわち、本発明において、前記
第１の配線層と前記第１のダミーパターンとの距離の最
小値、前記第１の配線層と前記第２のダミーパターンと
の距離の最小値、および前記第２の配線層と前記第２の
ダミーパターンとの距離の最小値は、それぞれ、前記半
導体装置の作製上の加工最小寸法であり、前記第１の配
線層と前記第１のダミーパターンとの距離の最大値、前
記第１の配線層と前記第２のダミーパターンとの距離の
最大値、および前記第２の配線層と前記第２のダミーパ
ターンとの距離の最大値は、それぞれ、前記半導体装置
のデザインルール上の配線層幅の大きさである。

【００１３】まず、上記最小値を、半導体装置の作製上
の加工最小寸法、とした理由を説明する。第１の配線層
と第１のダミーパターンとの距離の最小値、第１の配線
層と第２のダミーパターンとの距離の最小値、および第
２の配線層と第２のダミーパターンとの距離の最小値
は、それぞれ、できるだけ小さいほうが、大パターンの
配線層が位置している状態に、より、近づけることがで
きる。しかし、これらの距離を半導体装置の作製上の加
工最小寸法より小さくできないので、半導体装置の作製
上の加工最小寸法を上記最小値としている。

【００１４】次に、上記最大値を、半導体装置のデザイ
ンルール上の配線層幅の大きさ、とした理由を説明す
る。上述のように、配線層とダミーパターンとの距離が
小さいほど平坦化効果が向上する。逆に、この距離が大
きいほど平坦化効果が低下する。この距離の最大値を、
半導体装置のデザインルール上の配線層幅以下とするこ
とにより、デザインルールを変更する等の特別な手段を
用いることなく、十分なフォーカス余裕を保ってパター
ン形成ができる。

【００１５】本発明において、平坦性シリコン酸化膜と
は、具体的には、シリコン化合物と過酸化水素との重縮
合反応によって形成されたシリコン酸化膜、有機ＳＯＧ
（Ｓpin Ｏn Ｇlass）膜、無機ＳＯＧ膜、テオスなどの
有機シランと、オゾンや水と、を反応させて形成された
シリコン酸化膜がある。

【００１６】ここで、シリコン化合物と過酸化水素との
重縮合反応によって形成されたシリコン酸化膜について
詳細に説明する。

【００１７】上記シリコン酸化膜は、シリコン化合物と
過酸化水素とをＣＶＤ法によって反応させることにより
形成されるので、平坦性シリコン酸化膜となる。すなわ
ち、この製造方法により形成される上記シリコン酸化膜
は、それ自体で高い流動性を有し、優れた自己平坦化特
性を有する。そのメカニズムは、シリコン化合物と過酸
化水素とをＣＶＤ法によって反応させると、気相中にお
いてシラノールが形成され、このシラノールがウエハ表
面に堆積することにより流動性のよい膜が形成されるこ
とによると考えられる。

【００１８】例えば、シリコン化合物としてモノシラン
を用いた場合には、下記式（１），（１）’などで示さ
れる反応でシラノールが形成される。

【００１９】式（１）ＳｉＨ₄＋２Ｈ₂Ｏ₂ → Ｓｉ（ＯＨ）₄＋２Ｈ₂ 式（１）’ ＳｉＨ₄＋３Ｈ₂Ｏ₂ → Ｓｉ（ＯＨ）₄＋２Ｈ₂Ｏ＋Ｈ₂ そして、式（１），（１）’で形成されたシラノール
は、下記式（２）で示される重縮合反応で水が脱離する
ことにより、シリコン酸化物となる。

【００２０】式（２）Ｓｉ（ＯＨ）₄ → ＳｉＯ₂＋２Ｈ₂Ｏ上記シリコン化合物としては、例えばモノシラン、ジシ
ラン、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、ＳｉＦ₄などの無機シラン化合
物、およびＣＨ₃ＳｉＨ₃、ジメチルシラン、トリプロピ
ルシラン、テトラエトキシシランなどの有機シラン化合
物などを例示することができる。

【００２１】また、上記シリコン酸化膜の形成は、上記
シリコン化合物が無機シラン化合物の場合には、０〜２
０℃の温度条件下で、上記シリコン化合物が有機シラン
化合物の場合には、０〜１５０℃の温度条件下で、減圧
ＣＶＤ法によって行われることが望ましい。この成膜工
程で、温度が上記上限値より高いと、上記式（２）の重
縮合反応が進みすぎることにより、上記シリコン酸化膜
の流動性が低くなり、良好な平坦性が得られにくい。ま
た、温度が上記下限値より低いと、チャンバー内での分
解水分の吸着およびチャンバー外での結露が発生し、成
膜装置のコントロールが困難となる不都合がある。

【００２２】この製造方法により形成される上記シリコ
ン酸化膜は、下地の段差を十分にカバーできる程度の膜
厚で形成されることが望ましい。上記シリコン酸化膜の
膜厚は、その下限値は下地の凹凸の高さに依存するが、
好ましくは３００〜１５００ｎｍである。上記シリコン
酸化膜の膜厚が上記上限値を超えると、膜自体のストレ
スでクラックを生ずることがある。

【００２３】本発明にかかる半導体装置は、以下の構成
にすることができる。すなわち、本発明において、前記
第１の領域には、論理回路、アナログ回路又はメモリ回
路が形成されており、前記第２の領域には、ボンディン
グパッド、電源ライン又はテストパターンが形成されて
いる。

【００２４】論理回路、アナログ回路又はメモリ回路に
おける配線層には、小パターンである第１の配線層が使
用される。一方、ボンディングパッド自体、電源ライン
自体又はテストパターン自体が、大パターンである第２
の配線層となる。

【００２５】本発明は、前記半導体装置に備えられる前
記第１および前記第２のダミーパターンのパターンデー
タを作成する方法であって、前記第１および前記第２の
配線層のパターンデータを作成する工程と、前記第１の
配線層と前記第１のダミーパターンとの間の距離および
前記第１の配線層と前記第２のダミーパターンとの間の
距離だけ、前記第１の配線層のパターンを拡大した第１
の拡大パターンデータ、並びに、前記第２の配線層と前
記第２のダミーパターンとの間の距離だけ、前記第２の
配線層のパターンを拡大した第２の拡大パターンデータ
を、それぞれ、作成する工程と、前記第１および前記第
２の拡大パターンデータを反転する工程と、を備えた、
パターンデータ作成方法である。

【００２６】本発明にかかるパターンデータ作成方法
は、第１および第２の配線層のパターンデータを用い
て、第１および第２のダミーパターンのパターンデータ
を作成しているので、第１および第２のダミーパターン
のパターンデータを容易に得ることができる。また、第
１および第２のダミーパターンのパターンデータを作成
するための特別のＣＡＤデータが不要となる。

【００２７】

【発明の実施の形態】［デバイス構造の説明］図１は、
本発明の一実施の形態にかかる半導体装置１の断面構造
図である。半導体装置１は、シリコン基板１１と、１層
目の金属配線層（１層金属配線層２０ａおよび１層金属
配線層２０ｂ）と、２層目の金属配線層（２層金属配線
層４０ａおよび２層金属配線層４０ｂ）と、３層目の金
属配線層（３層金属配線層６０ａおよび３層金属配線層
６０ｂ）と、を備える。以下、半導体装置１の構造の詳
細を説明する。

【００２８】シリコン基板１１の主表面は、領域１３
ａ、領域１３ｂ及び領域１３ｃを含む。

【００２９】領域１３ａには、小パターンの金属配線層
が形成される。また、領域１３ａには、図示しない論理
回路等が形成される。

【００３０】領域１３ｂには、大パターンの金属配線層
が形成される。また、領域１３ｂには、図示しない電源
ライン、ボンディングパッド等が形成される。

【００３１】領域１３ｃは、領域１３ａと領域１３ｂと
の境界にある。本実施の形態では、領域１３ｃが境界領
域となる。

【００３２】層間絶縁層３０が、領域１３ａ、領域１３
ｂ及び領域１３ｃを覆うように、シリコン基板１１の主
表面に形成されている。層間絶縁層３０上には、１層金
属配線層２０ａ、１層金属配線層２０ｂ、１層ダミーパ
ターン２０ｃおよび１層ダミーパターン２０ｄが形成さ
れている。

【００３３】１層金属配線層２０ａおよび１層ダミーパ
ターン２０ｃは、領域１３ａに位置している。１層金属
配線層２０ａの幅ｗは、０．１〜数μｍである。１層金
属配線層２０ｂは、領域１３ｂに位置している。１層金
属配線層２０ｂの幅Ｗは、数十〜数百μｍである。１層
ダミーパターン２０ｄは、領域１３ｃに位置している。

【００３４】層間絶縁層５０が、１層金属配線層２０
ａ、２０ｂおよび１層ダミーパターン２０ｃ、２０ｄを
覆うように、層間絶縁層３０上に形成されている。層間
絶縁層５０は、三層構造である。

【００３５】すなわち、ベース層である第３のシリコン
酸化膜５２が最下層にある。第３のシリコン酸化膜５２
上に第１のシリコン酸化膜５４が位置している。第１の
シリコン酸化膜５４は、シリコン化合物と過酸化水素と
の重縮合反応によって形成されている。本実施の形態に
おいて、第１のシリコン酸化膜５４が平坦性シリコン酸
化膜となる。第１のシリコン酸化膜５４上にキャップ層
である第２のシリコン酸化膜５６が位置している。

【００３６】課題を解決するための手段で説明したよう
に、第１のシリコン酸化膜５４は、それ自体で高い流動
性を有する。このため、小パターンである１層金属配線
層２０ａ上に位置する層間絶縁層５０の厚みｔ₁（例え
ば、０．５〜０．８μｍ）が、大パターンである１層金
属配線層２０ｂ上に位置する層間絶縁層５０の厚みＴ ₁
（例えば、１．０〜１．３μｍ）より小さくなることに
より、領域１３ｃにはグローバル段差９０が発生する。

【００３７】層間絶縁層５０には、１層金属配線層２０
ａに到達するスルーホール５７が形成されている。ま
た、層間絶縁層５０には、１層金属配線層２０ｂに到達
するスルーホール５８、５９が形成されている。スルー
ホール５７、５８、５９の開口部の面積は、それぞれ、
等しい。

【００３８】層間絶縁層５０上には、２層金属配線層４
０ａ、２層金属配線層４０ｂ、２層ダミーパターン４０
ｃおよび２層ダミーパターン４０ｄが形成されている。

【００３９】２層金属配線層４０ａおよび２層ダミーパ
ターン４０ｃは、領域１３ａに位置している。２層金属
配線層４０ａは、スルーホール５７に充填されたアルミ
ニウム膜を含む導電膜により、１層金属配線層２０ａと
電気的に接続されている。２層金属配線層４０ａの幅
は、１層金属配線層２０ａの幅ｗと同じである。

【００４０】２層金属配線層４０ｂは、領域１３ｂに位
置している。２層金属配線層４０ｂは、スルーホール５
８、５９に充填されたアルミニウム膜を含む導電膜によ
り、１層金属配線層２０ｂと電気的に接続されている。
２層金属配線層４０ｂの幅は、１層金属配線層２０ｂの
幅Ｗと同じである。

【００４１】２層ダミーパターン４０ｄは、領域１３ｃ
に位置している。

【００４２】層間絶縁層７０が、２層金属配線層４０
ａ、４０ｂおよび２層ダミーパターン４０ｃ、４０ｄを
覆うように、層間絶縁層５０上に形成されている。層間
絶縁層７０の構造は、層間絶縁層５０の構造と同じなの
で、領域１３ｃにはグローバル段差９２がある。

【００４３】層間絶縁層７０には、２層金属配線層４０
ａに到達するスルーホール７１が形成されている。ま
た、層間絶縁層７０には、２層金属配線層４０ｂに到達
するスルーホール７２、７３が形成されている。スルー
ホール７１、７２、７３の開口部の面積は、それぞれ、
等しい。

【００４４】層間絶縁層７０上には、３層金属配線層６
０ａ、３層金属配線層６０ｂ、３層ダミーパターン６０
ｃおよび３層ダミーパターン６０ｄが形成されている。

【００４５】３層金属配線層６０ａおよび３層ダミーパ
ターン６０ｃは、領域１３ａに位置している。３層金属
配線層６０ａは、スルーホール７１に充填されたアルミ
ニウム膜を含む導電膜により、２層金属配線層４０ａと
電気的に接続されている。３層金属配線層６０ａの幅
は、１層金属配線層２０ａの幅ｗと同じである。

【００４６】３層金属配線層６０ｂは、領域１３ｂに位
置している。３層金属配線層６０ｂは、スルーホール７
２、７３に充填されたアルミニウム膜を含む導電膜によ
り、２層金属配線層４０ｂと電気的に接続されている。
３層金属配線層６０ｂの幅は、１層金属配線層２０ｂの
幅Ｗと同じである。

【００４７】３層ダミーパターン６０ｄは、領域１３ｃ
に位置している。

【００４８】１層金属配線層２０ａと１層ダミーパター
ン２０ｃとの距離ｄ、１層金属配線層２０ａと１層ダミ
ーパターン２０ｄとの距離ｄ、１層金属配線層２０ｂと
１層ダミーパターン２０ｄとの距離ｄ、２層金属配線層
４０ａと２層ダミーパターン４０ｃとの距離ｄ、２層金
属配線層４０ａと２層ダミーパターン４０ｄとの距離
ｄ、２層金属配線層４０ｂと２層ダミーパターン４０ｄ
との距離ｄ、３層金属配線層６０ａと３層ダミーパター
ン６０ｃとの距離ｄ、３層金属配線層６０ａと３層ダミ
ーパターン６０ｄとの距離ｄ、３層金属配線層６０ｂと
３層ダミーパターン６０ｄとの距離ｄは、それぞれ、
０．５〜１．０μｍである。本実施の形態では、これら
の距離ｄを同じにしている。本発明はこれに限らず、こ
れらの距離の値がそれぞれ、異なっていてもよい。

【００４９】なお、半導体装置１は、層間絶縁層が二つ
の場合（層間絶縁層５０、７０）についてである。本発
明にかかる半導体装置は、層間絶縁層の数がそれより多
くてもよいし、層間絶縁層の数が一つであってもよい。

【００５０】［ダミーパターンにより生じる効果の説
明］ダミーパターンを有する複数のサンプルを作製し、
それぞれのサンプルに生じるグローバル段差を測定し
た。

【００５１】サンプルの条件は、以下のとおりである。
複数列のアルミ配線を形成した。アルミ配線間の距離ｄ
を、０から５μｍまで、１μｍ間隔で変化させた。アル
ミ配線は、幅０．５μｍ、高さ０．７μｍにした。この
アルミ配線上に層間絶縁膜を形成し、サンプルとした。
層間絶縁膜は、以下の構成にした。

【００５２】ベース層：厚さ０．３μｍのシリコン酸化
膜中間層：厚さ０．８μｍのシリコン酸化膜（シリコン化
合物と過酸化水素との重縮合反応）キャップ層：厚さ０．１μｍのシリコン酸化膜そして、サンプルの断面を、電子顕微鏡を用いて写真撮
影し、その写真を用いてグローバル段差を測定した。

【００５３】図２は、距離ｄとグローバル段差との関係
をグラフにしたものである。このグラフによると、距離
ｄが約３μｍより小さい範囲では、距離ｄが小さくなる
にしたがい、グローバル段差も小さくなることが分か
る。

【００５４】このグラフは、層間絶縁層が一つの場合の
結果なので、層間絶縁層が複数の場合は、この結果に層
間絶縁層の数をかけ算した値が、グローバル段差とな
る。よって、層間絶縁層の数が増えれば、グローバル段
差も大きくなる。例えば、距離ｄが０．５μｍで、層間
絶縁層が二つの場合、グローバル段差は、１５０ｎｍ×
２＝３００ｎｍ、となる。

【００５５】距離ｄをどのような値とするかは、許容さ
れるグローバル段差の上限値、層間絶縁層の数、フォー
カスマージン等を考慮して決定する。

【００５６】図２に示すグラフからも分かるように、図
１に示す半導体装置１は、領域１３ａ、１３ｃに、１層
ダミーパターン２０ｃ、２０ｄおよび２層ダミーパター
ン４０ｃ、４０ｄが設けられているので、領域１３ａ、
１３ｃを、大パターンの金属配線層が位置している状態
と同等にすることができる。このため、層間絶縁層５
０、７０の膜厚の大きさは、その下に位置する配線層の
パターンの大小による影響を受けにくくなる。したがっ
て、半導体装置１によれば、グローバル段差９０、９２
を小さくすることができる。よって、例えば、層間絶縁
層５０、７０上のレジストを露光（例えば、縮小投影露
光、等倍投影露光又はスキャン型縮小投影露光）すると
き、十分なフォーカス余裕が得られるので、レジストの
解像度を向上させることができる。したがって、層間絶
縁層５０、７０に所望の形状のスルーホール５７、５
８、５９、７１、７２、７３を形成することができる。

【００５７】なお、層間絶縁層７０を覆うように、他の
層間絶縁層を形成した場合、３層ダミーパターン６０
ｃ、６０ｄにより、他の層間絶縁層に生じるグローバル
段差を小さくすることができる。

【００５８】［パターンデータ作成方法の説明］図３
は、図１に示す半導体装置１に備えられる１層金属配線
層２０ａ、２０ｂおよび１層ダミーパターン２０ｃ、２
０ｄの平面図である。これらを形成するための工程の中
に、フォトリソグラフィ工程がある。この工程では、マ
スクが使用される。このマスクは、ＣＡＤを用いて設計
される。以下、マスク設計に用いるマスクデータの作成
方法を、図４を用いて説明する。

【００５９】図４（Ａ）に示すように、まず、１層金属
配線層２０ａのパターンデータ２０ａ１および１層金属
配線層２０ｂのパターンデータ２０ｂ１を作成する。

【００６０】図４（Ｂ）に示すように、パターンデータ
２０ａ１を矢印３および矢印５で示す方向に拡大する。
また、パターンデータ２０ｂ１を矢印７で示す方向に拡
大する。

【００６１】矢印３で示す方向は、１層ダミーパターン
２０ｃが位置する方向である。パターンデータ２０ａ１
が、矢印３で示す方向の延びる長さは、距離ｄと同じ値
である。矢印５で示す方向は、１層ダミーパターン２０
ｄが位置する方向である。パターンデータ２０ａ１が、
矢印５で示す方向の延びる長さは、距離ｄと同じ値であ
る。矢印７で示す方向は、１層ダミーパターン２０ｄが
位置する方向である。パターンデータ２０ｂ１が、矢印
７で示す方向の延びる長さは、距離ｄと同じ値である。

【００６２】上記のように、パターンデータ２０ａ１お
よびパターンデータ２０ｂ１を拡大すると、図４（Ｃ）
に示すように、拡大パターンデータ２０ａ２および拡大
パターンデータ２０ｂ２が得られる。

【００６３】拡大パターンデータ２０ａ２は、パターン
データ２０ａ１から得られたデータである。拡大パター
ンデータ２０ａ２は、パターンデータ２０ａ１に比べ
て、１層ダミーパターン２０ｃが位置する方向に長さｌ
だけ延び、かつ１層ダミーパターン２０ｄが位置する方
向に長さｌだけ延びている。長さｌは、距離ｄと同じ値
である。

【００６４】拡大パターンデータ２０ｂ２は、パターン
データ２０ｂ１から得られたデータである。拡大パター
ンデータ２０ｂ２は、パターンデータ２０ｂ１に比べ
て、１層ダミーパターン２０ｄが位置する方向に長さｌ
だけ延びている。長さｌは、距離ｄと同じ値である。

【００６５】そして、拡大パターンデータ２０ａ２およ
び拡大パターンデータ２０ｂ２を反転することにより、
図４（Ｄ）に示すように、１層ダミーパターン２０ｃの
パターンデータ２０ｃ１および１層ダミーパターン２０
ｄのパターンデータ２０ｄ１が得られる。

【００６６】以上のように、本実施の形態にかかるパタ
ーンデータ作成方法は、１層金属配線層２０ａのパター
ンデータ２０ａ１および１層金属配線層２０ｂのパター
ンデータ２０ｂ１を用いて、１層ダミーパターン２０ｃ
のパターンデータ２０ｃ１および１層ダミーパターン２
０ｄのパターンデータ２０ｄ１を作成しているので、パ
ターンデータ２０ｃ１およびパターンデータ２０ｄ１を
容易に得ることができる。また、パターンデータ２０ｃ
１およびパターンデータ２０ｄ１を作成するための特別
のＣＡＤデータが不要となる。

【００６７】［デバイスの製造方法の説明］次に、本実
施の形態にかかる半導体装置１の製造方法を説明する。
図５〜図９は、これを工程順に説明するための断面構造
図である。

【００６８】｛１層金属配線層、１層ダミーパターンの
形成まで｝図５に示すように、シリコン基板１１の主表
面には、ＭＯＳ電界効果トランジスタ等の電子素子が形
成されている。例えば、ＣＶＤ法により、シリコン酸化
膜を含む層間絶縁層３０を、シリコン基板１１の主表面
上に形成する。形成条件は、公知の条件を用いることが
できる。層間絶縁層３０は、一層構造でもよいし、多層
構造でもよい。

【００６９】そして、層間絶縁層３０の上に、例えば、
スパッタリング法により、アルミニウム膜を含む金属層
を形成する。そして、この金属層を、例えば、フォトリ
ソグラフィとエッチングによりパターンニングする。こ
れにより、１層金属配線層２０ａおよび１層ダミーパタ
ーン２０ｃが領域１３ａに形成され、１層金属配線層２
０ｂが領域１３ｂに形成され、１層ダミーパターン２０
ｄが領域１３ｃに形成される。

【００７０】１層金属配線層２０ａ、２０ｂおよび１層
ダミーパターン２０ｃ、２０ｄは、一層構造でもよい
し、多層構造でもよい。

【００７１】｛層間絶縁層５０の形成｝（第３のシリコン酸化膜５２の形成）図６に示すよう
に、まず、テトラエトキシラン（ＴＥＯＳ）と酸素とを
３００〜５００℃でプラズマＣＶＤ法で反応させること
により、膜厚５０〜２００ｎｍの第３のシリコン酸化膜
５２が形成される。このシリコン酸化膜５２は、１層金
属配線層２０ａ、２０ｂおよび１層ダミーパターン２０
ｃ、２０ｄの酸化やカスピングもなく、ＳｉＨ₄から成
長させた膜より絶縁性も高く、フッ化水素の水溶液に対
するエッチング速度も遅く、緻密な膜となる。

【００７２】（第１のシリコン酸化膜５４の形成）図６
に示すように、次に、好ましくは２．５×１０²Ｐａ以
下、より好ましくは０．３×１０²〜２．０×１０²Ｐａ
の減圧下において、窒素ガスをキャリアとして、ＳｉＨ
₄およびＨ₂Ｏ₂をＣＶＤ法により反応させることによ
り、第１のシリコン酸化膜５４を形成する。第１のシリ
コン酸化膜５４は、少なくとも、下層の第３のシリコン
酸化膜５２の段差より大きい膜厚を有し、つまり該段差
を十分にカバーする膜厚で成膜される。また、第１のシ
リコン酸化膜５４の膜厚の上限は、該膜中にクラックが
生じない程度に設定される。具体的には、第１のシリコ
ン酸化膜５４の膜厚は、より良好な平坦性を得るため
に、下層の段差より厚いことが望ましく、好ましくは３
００〜１５００ｎｍに設定される。

【００７３】第１のシリコン酸化膜５４の成膜温度は、
該膜の成膜時の流動性に関与し、成膜温度が高いと膜の
流動性が低下して平坦性を損なうので、成膜時の温度は
好ましくは０〜２０℃、より好ましくは０〜１０℃に設
定される。

【００７４】また、Ｈ₂Ｏ₂の流量は特に制限されない
が、例えば濃度は５５〜６５体積％で、ＳｉＨ₄の２倍
以上の流量であることが好ましく、膜の均一性並びにス
ループットの点から、例えばガス換算で１００〜１００
０ＳＣＣＭの流量範囲に設定されることが望ましい。

【００７５】この工程で形成される第１のシリコン酸化
膜５４は、シラノールポリマーの状態にあり、流動性が
よく、高い自己平坦化特性を有する。また、第１のシリ
コン酸化膜５４は、多くの水酸基（−ＯＨ）を含むため
に吸湿性も高い状態にある。

【００７６】（第２のシリコン酸化膜５６の形成）図６
に示すように、次に、チャンバ内で減圧下で３０〜１２
０秒間放置し、第１のシリコン酸化膜５４中の水分を多
少除去した後、続けて、ＳｉＨ₄、ＰＨ₃およびＮ₂Ｏの
存在下において、温度３００〜４５０℃で２００〜６０
０ｋＨｚの高周波数でプラズマＣＶＤ法によってガスを
反応させることにより、膜厚１００〜６００ｎｍのＰＳ
Ｇ膜（第２のシリコン酸化膜）５６が形成される。この
第２のシリコン酸化膜５６は、第１のシリコン酸化膜５
４の吸湿性が高いことを考慮して、第１のシリコン酸化
膜５４の形成に続いて連続的に形成されるか、あるいは
第１のシリコン酸化膜５４が水分を含まない雰囲気中で
保存された後に形成されることが望ましい。

【００７７】また、第２のシリコン酸化膜５６は、後に
行われるアニール処理によって第１のシリコン酸化膜５
４中に含まれる水、水素などのガス化成分の脱離が容易
かつ十分に行われることを考慮して、ポーラス（多孔
性）であることが必要である。そのためには、第２のシ
リコン酸化膜５６は、例えば温度が好ましくは４５０℃
以下、より好ましくは３００〜４００℃、好ましくは１
ＭＨｚ以下、より好ましくは２００〜６００ｋＨｚのプ
ラズマＣＶＤ法によって成膜され、かつリンなどの不純
物を含むことが望ましい。第２のシリコン酸化膜５６に
このような不純物が含まれることにより、第２のシリコ
ン酸化膜５６は、よりポーラスな状態となって膜に対す
るストレスを緩和できるだけでなく、アルカリイオン等
に対するゲッタリング効果も持ち合わせることができ
る。このような不純物の濃度は、ゲッタリング効果、耐
ストレス性などの点を考慮して設定される。例えば、不
純物がリンの場合には、２〜６重量％の割合で含まれる
ことが望ましい。

【００７８】また、プラズマＣＶＤにおいて、酸素を含
む化合物としてＮ₂Ｏを用いることにより、第１のシリ
コン酸化膜５４中の水素ボンドの脱離が促進される。そ
の結果、第１のシリコン酸化膜５４に含まれる水分およ
び水素などのガス化成分をより確実に除去することがで
きる。

【００７９】この第２のシリコン酸化膜５６の膜厚は、
必要とされる層間絶縁層の厚みを調整する役割と、Ｎ₂
Ｏプラズマが水素ボンドを脱離する機能を考慮して、好
ましくは１００ｎｍ以上、より好ましくは２００〜６０
０ｎｍに設定される。

【００８０】（アニール処理）図６に示すように、次
に、窒素雰囲気中で、温度３５０〜５００℃でアニール
処理を行う。このアニール処理によって、第１のシリコ
ン酸化膜５４および第２のシリコン酸化膜５６は緻密化
され、良好な絶縁性並びに耐水性を有する。すなわち、
アニール温度を３５０℃以上に設定することにより、第
１のシリコン酸化膜５４でのシラノールの縮重合反応が
ほぼ完全に行われ、該膜中に含まれる水および水素が十
分に放出されて緻密な膜を形成することができる。ま
た、アニール温度を５００℃以下に設定することによ
り、１層金属配線層２０ｂ、３０を構成するアルミニウ
ム膜に悪影響を与えることがない。アニール温度は許さ
れる限り、高い方が好ましい。なぜなら、（１）層間絶
縁層の絶縁性の向上、（２）後工程における熱処理によ
り、層間絶縁層が悪影響を受けにくい、からである。

【００８１】アニール処理においては、第１のシリコン
酸化膜５４に対する熱ひずみの影響を小さくするため
に、段階的にもしくは連続的にウエハの温度を上げる、
ランピングアニールを行うことが望ましい。

【００８２】なお、層間絶縁層５０が、シリコン基板１
１の主表面と、１層金属配線層２０ａ、２０ｂおよび１
層ダミーパターン２０ｃ、２０ｄが形成される層との間
（層間絶縁層３０の形成位置）にある場合、アルミ配線
が形成されていないので、５００℃以上でアニール処理
を行うことができる。

【００８３】以上により、第１のシリコン酸化膜５４、
第２のシリコン酸化膜５６及び第３のシリコン酸化膜５
２を含む層間絶縁層５０が完成する。

【００８４】｛スルーホールの形成｝図７に示すよう
に、層間絶縁層５０上にレジスト８０を形成する。そし
て、レジスト８０を縮小投影露光により選択露光する。
レジスト８０を現像して、レジスト８０に部分的に穴部
８０ａ、８０ｂ、８０ｃを形成する。穴部８０ａ、８０
ｂ、８０ｃの径は、それぞれ等しい。

【００８５】穴部８０ａは、領域１３ａに位置してい
る。穴部８０ａ下にスルーホールが形成される。また、
穴部８０ｂ、８０ｃは、領域１３ｂに位置している。穴
部８０ｂ、８０ｃ下にスルーホールが形成される。

【００８６】図８に示すように、次に、ＣＨＦ₃とＣＦ₄
とを主ガスとした反応性イオンエッチャーで層間絶縁層
５０を構成する第１のシリコン酸化膜５４、第２のシリ
コン酸化膜５６及び第３のシリコン酸化膜５２を選択的
に異方性エッチングする。これにより、１層金属配線層
２０ａに到達するスルーホール５７が形成され、１層金
属配線層２０ｂに到達するスルーホール５８、５９が形
成される。

【００８７】スルーホール５７、５８、５９は、開口部
から底部に向かって直線的にスルーホールが小さくなる
テーパー状の側面を有する。テーパーの角度θは、エッ
チング条件などによって一概には規定できないが、たと
えば、５〜１５度の傾斜を有する。このようなテーパー
状のスルーホールが得られる理由としては、第１に、第
１のシリコン酸化膜５４、第２のシリコン酸化膜５６及
び第３のシリコン酸化膜５２は、基本的にはほぼ同じエ
ッチング速度を有し、さらに第１のシリコン酸化膜５４
は第２のシリコン酸化膜５６に比べてエッチング速度が
わずかに小さいこと、第２に、各シリコン酸化膜の界面
が極めて良好に密着していることにある。このようなテ
ーパ状のスルーホール内では、後述するように、アルミ
ニウム膜の良好な堆積が可能である。

【００８８】以下に、本願発明者らが測定した各シリコ
ン酸化膜のドライエッチング速度を記載する。なお、ド
ライエッチングは、パワー；８００Ｗ、気圧；２０Ｐ
ａ、エッチャントガス；ＣＦ₄：ＣＨＦ₃：Ｈｅ＝１：
２：９の条件で行った。

【００８９】第１のシリコン酸化膜５４；５２５ｎｍ／分第２のシリコン酸化膜５６；５５０ｎｍ／分第３のシリコン酸化膜５２；５００ｎｍ／分｛脱ガス処理｝まず、脱ガス工程を含む熱処理ついて説
明する。ランプチャンバで、１．５×１０^-4Ｐａ以下の
ベース圧力、１５０〜３５０℃、好ましくは１５０〜２
５０℃の温度で３０〜６０秒間のランプ加熱（熱処理
Ａ）を施す。次いで、別のチャンバで１×１０^-1〜１５
×１０^-1Ｐａの圧力でアルゴンガスを導入し、３００〜
５００℃の温度で、３０〜３００秒間の熱処理（脱ガス
工程；熱処理Ｂ）を行うことによって、脱ガス処理を行
う。

【００９０】この工程においては、まず、熱処理Ａにお
いて、主として、ウエハの裏面および側面を含むウエハ
全体を加熱処理することにより、ウエハに付着している
水分などを除去できる。

【００９１】さらに、熱処理Ｂにおいて、主として、層
間絶縁層５０を構成する第１のシリコン酸化膜５４中の
ガス化成分（Ｈ，Ｈ₂Ｏ）を除去することができる。そ
の結果、次工程のバリア層およびアルミニウム膜の形成
時に、層間絶縁層５０からのガス化成分の発生が防止で
きる。

【００９２】本実施の形態においては、ウェッテング
層、例えばＴｉ膜は数十原子％のガス化成分（Ｏ，Ｈ，
Ｈ₂Ｏ，Ｎ）を固溶することから、この膜を形成する前
に、層間絶縁層５０中のガス化成分を除去することが、
スルーホール５７、５８、５９内でのアルミニウム膜の
成膜を良好に行う上で、極めて有効である。ウェッテン
グ層の下位の層間絶縁層５０中のガス化成分を十分に除
去しておかないと、ウェッテング層の形成時の温度（通
常、３００℃以上）で、層間絶縁層５０中のガス化成分
が放出され、このガスがウェッテング層中に取り込まれ
る。さらに、このガスがアルミニウム膜の成膜時にウェ
ッテング層から離脱してウェッテング層とアルミニウム
膜との界面に出てくるため、アルミニウム膜の密着性や
流動性に悪影響を与える。

【００９３】｛ウェッテング層の成膜｝図９に示すよう
に、スパッタ法により、ウェッテング層４１を構成する
膜として、チタン膜を２０〜７０ｎｍの膜厚で形成す
る。スパッタの温度は、膜厚に応じて、２００〜４５０
℃の範囲で選択される。

【００９４】｛アルミニウム膜の成膜前の脱ガス処理お
よびウエハの冷却｝ウエハの冷却を行う前に、ランプチ
ャンバ内において、１．５×１０^-4Ｐａ以下のベース圧
力、１５０〜２５０℃の温度で３０〜６０秒間の熱処理
（熱処理Ｃ）を行い、基板に付着した水などの物質を除
去する。その後、アルミニウム膜を成膜する前に、基板
温度を１００℃以下、好ましくは常温〜５０℃の温度に
下げる。この冷却工程は、上記熱処理Ｃにより上昇した
基板温度を下げるために重要なもので、例えば水冷機能
を有するステージ上にウエハを載置して該ウエハ温度を
所定温度まで下げる。

【００９５】このようにウエハの冷却を行うことによ
り、第１のアルミニウム膜４２を成膜する際に、層間絶
縁層５０およびウェッテング層４１、さらにウエハ全面
から放出されるガス量を極力少なくすることができる。
その結果、ウェッテング層４１と第１のアルミニウム膜
４２との界面に吸着する、カバレッジ性や密着性に有害
なガスの影響を防ぐことができる。

【００９６】｛アルミニウム膜の成膜｝図９に示すよう
に、まず、２００℃以下、より好ましくは３０〜１００
℃の温度で、０．２〜１．０重量％の銅を含むアルミニ
ウムを膜厚１５０〜３００ｎｍでスパッタによって高速
度で成膜し、第１のアルミニウム膜４２が形成される。
続いて、同一チャンバ内で基板温度４２０〜４６０℃に
加熱して、同様に銅を含むアルミニウムをスパッタによ
り低速度で成膜し、膜厚３００〜６００ｎｍの第２のア
ルミニウム膜４３が形成される。ここで、アルミニウム
膜の成膜において、「高速度」とは、成膜条件や製造さ
れるデバイスの設計事項によって一概に規定できない
が、おおよそ１０ｎｍ／秒以上のスパッタ速度を意味
し、「低速度」とは、おおよそ３ｎｍ／秒以下のスパッ
タ速度を意味する。

【００９７】図１０に、第１および第２のアルミニウム
膜４２、４３を成膜するためのスパッタ装置の一例を示
す。このスパッタ装置は、チャンバ２００内に、電極を
かねるターゲット２０２およびステージをかねる電極２
０４を有する。電極２０４上には処理される基板（ウエ
ハ）Ｗが設置される。チャンバ２００には、第１のガス
供給路２０６が接続され、電極２０４には、第２のガス
供給路２０８が接続されている。ガス供給路２０６，２
０８からは、いずれもアルゴンガスが供給される。そし
て、第２のガス供給路２０８から供給されるガスによっ
て、ウエハＷの温度が制御される。なお、チャンバ２０
０内のガスを排出するための手段は図示しない。

【００９８】このようなスパッタ装置を用いて基板温度
をコントロールした一例を図１１に示す。図１１におい
て、横軸は経過時間を示し、縦軸は基板（ウエハ）温度
を示す。また、図１１において、符号ａで示すラインは
スパッタ装置のステージ２０４の温度を３５０℃に設定
したときの基板温度変化を示し、符号ｂで示すラインは
第２のガス供給路２０８を通して高温のアルゴンガスを
チャンバ内に供給することによってステージ２０４の温
度を高めていったときの基板温度の変化を示している。

【００９９】例えば、基板の温度制御は以下のように行
われる。まず、ステージ２０４の温度は、予め、第２の
アルミニウム膜を形成するための温度（３５０〜５００
℃）に設定されている。第１のアルミニウム膜を形成す
る際には、第２のガス供給路２０８からのガスの供給は
なく、基板温度はステージ２０４による熱によって、図
１１の符号ａで示すように徐々に上昇する。第２のアル
ミニウム膜を形成する際には、第２のガス供給路２０８
を介して加熱されたガスが供給されることによって図１
１の符号ｂで示すように、基板温度は急激に上昇し、所
定の温度で一定になるように制御される。

【０１００】図１１に示す例では、ステージ温度が３５
０℃に設定され、そして、基板温度が１２５〜１５０℃
に設定されている間に第１のアルミニウム膜４２が成膜
され、その後すぐに第２のアルミニウム膜４３の成膜が
行われる。

【０１０１】アルミニウム膜の成膜においては、成膜速
度および基板温度制御とともに、スパッタ装置に印加さ
れるパワーの制御も重要である。つまり、成膜速度とも
関連するが、第１のアルミニウム膜４２の成膜は高いパ
ワーで行われ、第２のアルミニウム膜４３は低いパワー
で行われ、さらに高いパワーから低いパワーに切り換え
る際にパワーをゼロにしないことが重要である。パワー
をゼロにすると、減圧下においても第１のアルミニウム
膜の表面に酸化膜が形成され、第１のアルミニウム膜に
対する第２のアルミニウム膜の濡れ性が低下し、両者の
密着性が悪くなる。言い換えれば、パワーを常に印加す
ることにより、成膜中のアルミニウム膜の表面に活性な
アルミニウムを供給し続けることができ、酸化膜の形成
を抑制できる。なお、パワーの大きさは、スパッタ装置
や成膜条件などに依存し一概に規定できないが、例えば
図１１に示す温度条件の場合、高パワーが５〜１０ｋ
Ｗ、低パワーが３００Ｗ〜１ｋＷに設定されることが望
ましい。

【０１０２】このように、同一チャンバ内で第１のアル
ミニウム膜４２および第２のアルミニウム膜４３を連続
的に成膜することにより、温度およびパワーの制御を厳
密に行うことができ、従来よりも低温でかつ安定したア
ルミニウム膜を効率よく形成することが可能となる。

【０１０３】第１のアルミニウム膜４２の膜厚は、良好
なステップカバレッジで連続層を形成することができる
こと、並びに第１のアルミニウム膜４２より下層のウェ
ッテング層４１および層間絶縁層５０からのガス化成分
の放出を抑制できることなどを考慮して、適正な範囲が
選択されるが、例えば１００〜３００ｎｍが望ましい。
また、第２のアルミニウム膜４３は、スルーホールの大
きさ並びにそのアスペクト比などによって決定される
が、例えばアスペクト比が３程度で０．５μｍ以下のホ
ールを埋めるためには、３００〜８００ｎｍの膜厚が必
要である。

【０１０４】｛反射防止膜の成膜｝図９に示すように、
さらに、別のスパッタチャンバで、スパッタによりＴｉ
Ｎを堆積することにより、膜厚３０〜８０ｎｍの反射防
止膜４４が形成される。

【０１０５】その後、Ｃｌ₂とＢＣｌ₃のガスを主体とす
る異方性ドライエッチング装置で前記ウェッテング層４
１、第１のアルミニウム膜４２、第２のアルミニウム膜
４３および反射防止膜４４からなる堆積層を選択的にエ
ッチングして、領域１３ａに２層金属配線層４０ａおよ
び２層ダミーパターン４０ｃを形成し、領域１３ｂに２
層金属配線層４０ｂを形成し、領域１３ｃに２層ダミー
パターン４０ｄを形成する。

【０１０６】このようにして形成された２層金属配線層
４０ａ、４０ｂでは、アスペクト比が０．５〜５．０
で、一辺が０．２〜２．０μｍのスルーホール５７、５
８、５９内において、ボイドを発生させることなく良好
なステップカバレッジでアルミニウムが埋め込まれるこ
とが確認された。

【０１０７】図１に示すように、層間絶縁層５０と同じ
構成の層間絶縁層７０を、２層金属配線層４０ａ、４０
ｂおよび２層ダミーパターン４０ｃ、４０ｄを覆うよう
に、層間絶縁層５０上に形成する。層間絶縁層７０の形
成条件は、層間絶縁層５０の形成条件と同じである。

【０１０８】２層金属配線層４０ａを露出させるスルー
ホール７１および２層金属配線層４０ｂを露出させるス
ルーホール７２、７３を、層間絶縁層７０に形成する。
スルーホール７１、７２、７３の形成条件は、スルーホ
ール５７、５８、５９の形成条件と同じである。

【０１０９】層間絶縁層７０上に、３層金属配線層６０
ａ、６０ｂおよび３層ダミーパターン６０ｃ、６０ｄを
形成する。３層金属配線層６０ａは、領域１３ａに位置
し、スルーホール７１を介して２層金属配線層４０ａと
電気的に接続されている。また、３層金属配線層６０ｂ
は、領域１３ｂに位置し、スルーホール７２、７３を介
して２層金属配線層４０ｂと電気的に接続されている。

【０１１０】なお、本実施の形態では、１層ダミーパタ
ーン２０ｃ、２０ｄは、１層金属配線層２０ａ、２０ｂ
と同時に形成し、２層ダミーパターン４０ｃ、４０ｄ
は、２層金属配線層４０ａ、４０ｂと同時に形成し、３
層ダミーパターン６０ｃ、６０ｄは、３層金属配線層６
０ａ、６０ｂと同時に形成している。本発明は、これに
限定されず、別々に形成してもよい。

【０１１１】［デバイスの製造方法の効果の説明］｛効果１｝本実施の形態によれば、ＳｉＨ₄およびＨ₂Ｏ
₂をＣＶＤ法による反応によって得られる、シラノール
を含む第１のシリコン酸化膜５４を形成することによ
り、極めて良好な平坦性を有する層間絶縁層５０、７０
を形成することができる。よって、配線層の加工などを
含めたプロセスマージンを増加させ、品質および歩留ま
りを向上させることができる。

【０１１２】特に、層間絶縁層５０をシリコン基板１１
の主表面と、１層金属配線層２０ａ、２０ｂおよび１層
ダミーパターン２０ｃ、２０ｄが位置している層との間
（層間絶縁層３０の形成位置）に形成した場合、次のこ
とが言える。層間絶縁層５０は、従来のＢＰＳＧ膜のリ
フロー温度に比べ、かなり低温で平坦化された膜となる
ため、パンチスルーや接合リークなどの点で特性を改善
することができ、したがって、素子の微細化および信頼
性の高いコンタクト構造を達成することができ、また製
造プロセス上も有利である。

【０１１３】｛効果２｝本実施の形態によれば、アルミ
ニウム膜のスパッタ前に少なくとも脱ガス工程と冷却工
程を含み、さらに好ましくは同一チャンバ内で連続的に
アルミニウム膜を成膜することにより、０．２μｍ程度
までのスルーホールをアルミニウムあるいはアルミニウ
ム合金だけで埋め込むことが可能となり、信頼性および
歩留まりの点で向上がはかれた。また、コンタクト部を
構成するアルミニウム膜における銅等の偏析や結晶粒の
異常成長もなく、マイグレーション等を含めた信頼性の
点でも良好であることが確認された。

【０１１４】本実施の形態において、スルーホールに、
第１および第２のアルミニウム膜４２、４３が良好に埋
め込まれた理由としては、上記したスルーホールの形状
のほか、以下のことが考えられる。

【０１１５】（ａ）脱ガス工程を行うことにより、層間
絶縁層５０（層間絶縁層７０）に含まれる水や窒素をガ
ス化して充分に放出することにより、その後の第１のア
ルミニウム膜４２の成膜において、層間絶縁層５０やウ
ェッテング層４１からのガスの発生を防止することで、
ウェッテング層４１と第１のアルミニウム膜４２との密
着性を高め、良好なステップカバレッジの成膜が可能で
あったこと。

【０１１６】（ｂ）第１のアルミニウム膜４２の成膜に
おいて、基板温度を２００℃以下の比較的低温に設定す
ることにより、層間絶縁層５０およびウェッテング層４
１に含まれる水分や窒素を放出させないようにして、前
記脱ガス工程の効果に加えて第１のアルミニウム膜４２
の密着性を高めたこと。

【０１１７】（ｃ）さらに、第１のアルミニウム膜４２
自体が、基板温度が上がった場合に下層からのガスの発
生を抑制する役割を果たすため、次の第２のアルミニウ
ム膜４３の成膜を比較的高い温度で行うことができ、第
２のアルミニウム膜４３の流動拡散を良好に行うことが
できること。

【０１１８】［実施の形態の変形例］本発明は上記実施
の形態に限定されず、その一部を以下の手段で置き換え
ることができる。

【０１１９】｛１｝本実施の形態においては、第２のシ
リコン酸化膜５６のプラズマＣＶＤによる成膜時に、酸
素を含む化合物として一酸化二窒素を用いたが、その代
わりにオゾンを用いることもできる。そして、第２のシ
リコン酸化膜５６を形成する前に、ウエハをオゾン雰囲
気にさらすことが望ましい。

【０１２０】例えば、図１２に示すベルト炉を用い、ヒ
ーター３００によって４００〜５００℃に加熱された搬
送ベルト３０２上にウエハＷを載置して所定の速度で移
動させる。このとき、第１のガスヘッド３０４ａからオ
ゾンを供給し、２〜８重量％のオゾン雰囲気中を前記ウ
エハＷを５分以上の時間をかけて通過させる。次いで、
第２および第３のガスヘッド３０４ｂ，３０４ｃからオ
ゾン、ＴＥＯＳおよびＴＭＰ（Ｐ（ＯＣＨ₃）₃）をほぼ
常圧で供給し、リンの濃度が３〜６重量％のＰＳＧ膜
（第２のシリコン酸化膜）６０を、膜厚１００〜６００
ｎｍで成膜する。なお、図１２において符号３０６は、
カバーを示す。

【０１２１】このように一酸化二窒素の代わりにオゾン
を用いることにより、常圧ＣＶＤによってＴＥＯＳによ
るシリコン酸化膜を形成することができる。また、ベル
ト炉を用いることにより、成膜を連続的に効率よく行う
ことができる。

【０１２２】また、オゾン雰囲気中にウエハＷをさらす
ことにより、熱脱離スペクトル（ＴＤＳ）および赤外分
光法（ＦＴＩＲ）によって、第１のシリコン酸化膜５４
は吸湿性や水分が十分少ないこと、反応ガスとして一酸
化二窒素を用いた場合と同様に層間絶縁層５０の平坦性
が良好であること、および第１のシリコン酸化膜５４に
クラックが発生しないことが確認された。

【０１２３】｛２｝本実施の形態では、第３のシリコン
酸化膜５２として、プラズマＣＶＤによるＴＥＯＳを用
いたシリコン酸化膜を用いたが、これに代わり他のシリ
コン酸化膜を用いてもよい（特に、層間絶縁層３０の形
成位置にある場合）。例えば、このような第３のシリコ
ン酸化膜として、モノシランと一酸化二窒素を用いた高
温減圧熱ＣＶＤ法によって形成した膜でもよい。このシ
リコン酸化膜は、下地の表面形状に忠実に成膜され、カ
バレッジ性がよいだけでなく、緻密であるのでパッシベ
ーション機能が高く、さらにアニール処理において急激
に昇温しても第１のシリコン酸化膜５４にクラックが発
生しにくい。また、熱ＣＶＤ法を用いるため、プラズマ
ダメージがない利点がある。ここでいう高温とは、７０
０〜８５０℃のことである。

【０１２４】｛３｝本実施の形態では、層間絶縁層５０
は、３層のシリコン酸化膜から構成されているが、これ
に限らず他のシリコン酸化膜を加えてもよい。例えば、
第３のシリコン酸化膜５２と第１のシリコン酸化膜５４
との間に、プラズマＣＶＤ法により形成された、膜厚１
００〜３００ｎｍのＰＳＧ膜（リンの濃度；１〜６重量
％）を形成してもよい。このＰＳＧ膜を入れることによ
り、可動イオンのゲッタリング機能がさらに向上するこ
とが確認された。また、このＰＳＧ膜を入れることによ
り、第１のシリコン酸化膜５４に作用する第３のシリコ
ン酸化膜５２の内部応力を減少及び第３のシリコン酸化
膜５２に作用する第１のシリコン酸化膜５４の内部応力
を減少させることができる。

【０１２５】また、例えば、第２のシリコン酸化膜５６
の平坦性が不十分な場合、次のようにすることができ
る。第２のシリコン酸化膜５６の上に、厚いシリコン酸
化膜を形成し、これをさらにＣＭＰによって平坦化する
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態にかかる半導体装置の断
面構造図である。

【図２】本発明の一実施の形態かかる半導体装置おけ
る、グローバル段差と距離との関係を示すグラフであ
る。

【図３】本発明の一実施の形態にかかる半導体装置に備
えられる１層金属配線層および１層ダミーパターンの平
面図である。

【図４】本発明の一実施の形態にかかるパターンデータ
作成方法を説明するための工程図である。

【図５】本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造
方法の第１工程を示す断面構造図である。

【図６】本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造
方法の第２工程を示す断面構造図である。

【図７】本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造
方法の第３工程を示す断面構造図である。

【図８】本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造
方法の第４工程を示す断面構造図である。

【図９】本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造
方法の第５工程を示す断面構造図である。

【図１０】本発明の一実施の形態に用いられるスパッタ
装置の一例を模式的に示す図である。

【図１１】図１０に示すスパッタ装置を用いて基板温度
を制御したときの、時間と基板温度との関係を示す図で
ある。

【図１２】本発明の一実施の形態に用いられるベルト炉
を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１半導体装置１１シリコン基板１３ａ、１３ｂ、１３ｃ領域２０ａ、２０ｂ１層金属配線層２０ｃ、２０ｄ１層ダミーパターン２０ａ１、２０ｂ１パターンデータ２０ａ２、２０ｂ２拡大パターンデータ２０ｃ１、２０ｄ１パターンデータ３０層間絶縁層４０ａ、４０ｂ２層金属配線層４０ｃ、４０ｄ２層ダミーパターン５０層間絶縁層５２第３のシリコン酸化膜５４第１のシリコン酸化膜５６第２のシリコン酸化膜５７、５８、５９スルーホール６０ａ、６０ｂ３層金属配線層６０ｃ、６０ｄ３層ダミーパターン７０層間絶縁層７１、７２、７３スルーホール９０、９２グローバル段差

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１０月２０日（２０００．１０．
２０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】半導体装置の製造方法

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関する。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】本発明の目的は、グローバル段差を小さく
することができる構造をした半導体装置の製造方法を提
供することである。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板の
主表面の上方に、配線層およびダミーパターンを形成す
る工程と、前記半導体基板の主表面の上方に、前記配線
層および前記ダミーパターンを覆うように、シリコン化
合物と過酸化水素との重縮合反応によって、第１のシリ
コン酸化膜を含む層間絶縁層を形成する工程と、を備え
る。そして、前記配線層および前記ダミーパターン形成
工程は、第１の領域に、第１の配線層および第１のダミ
ーパターンを形成し、かつ、第２の領域に、前記第１の
配線層よりも配線層の幅が大きい第２の配線層を形成
し、かつ、前記第１の領域と前記第２の領域との間に位
置する境界領域に、第２のダミーパターンを形成する工
程を含む。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5F033 HH09 HH18 HH33 JJ01 JJ09 JJ18 JJ33 KK08 KK09 KK18 KK33 MM08 NN32 PP15 PP18 PP33 QQ08 QQ09 QQ10 QQ13 QQ16 QQ37 QQ74 QQ85 RR04 RR14 SS01 SS02 SS04 SS12 SS13 SS15 TT02 VV02 VV07 XX01 XX02 XX13 5F058 BA09 BD02 BD04 BD07 BF04 BF07 BF23 BF24 BF25 BF29 BH04 BH12 BJ02 BJ05 5F064 EE14 EE23 EE32 EE33 EE60 GG03 HH06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の領域と第２の領域との境界領域に
グローバル段差が生じている半導体装置であって、層間絶縁層、第１の配線層、第２の配線層、第１のダミ
ーパターンおよび第２のダミーパターンを備え、前記第１の配線層は、前記第１の領域に位置し、前記第１の配線層は、小パターンであり、前記第２の配線層は、前記第２の領域に位置し、前記第２の配線層は、大パターンであり、前記層間絶縁層は、前記第１および前記第２の領域を覆
うように形成され、前記層間絶縁層は、平坦性シリコン酸化膜を含み、前記第１の配線層上に位置する前記層間絶縁層の厚み
が、前記第２の配線層上に位置する前記層間絶縁層の厚
みより小さいことにより、前記境界領域には、前記グロ
ーバル段差が生じており、前記第１のダミーパターンは、前記第１の領域に形成さ
れており、前記第２のダミーパターンは、前記境界領域に形成され
ている、半導体装置。
【請求項２】請求項１において、前記第１の配線層と前記第１のダミーパターンとの距離
の最小値、前記第１の配線層と前記第２のダミーパター
ンとの距離の最小値、および前記第２の配線層と前記第
２のダミーパターンとの距離の最小値は、それぞれ、前
記半導体装置の作製上の加工最小寸法であり、前記第１の配線層と前記第１のダミーパターンとの距離
の最大値、前記第１の配線層と前記第２のダミーパター
ンとの距離の最大値、および前記第２の配線層と前記第
２のダミーパターンとの距離の最大値は、それぞれ、前
記半導体装置のデザインルール上の配線層幅の大きさで
ある、半導体装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記平坦性シリコン酸化膜は、シリコン化合物と過酸化
水素との重縮合反応によって形成されたシリコン酸化
膜、有機ＳＯＧ（Ｓpin Ｏn Ｇlass）膜、無機ＳＯＧ
膜、有機シランと、オゾンや水と、を反応させて形成さ
れたシリコン酸化膜である、半導体装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記第１の領域には、論理回路、アナログ回路又はメモ
リ回路が形成されており、前記第２の領域には、ボンディングパッド、電源ライン
又はテストパターンが形成されている、半導体装置。
【請求項５】請求項１〜４に記載の半導体装置に備え
られる前記第１および前記第２のダミーパターンのパタ
ーンデータを作成する方法であって、前記第１および前記第２の配線層のパターンデータを作
成する工程と、前記第１の配線層と前記第１のダミーパターンとの間の
距離および前記第１の配線層と前記第２のダミーパター
ンとの間の距離だけ、前記第１の配線層のパターンを拡
大した第１の拡大パターンデータ、並びに、前記第２の配線層と前記第２のダミーパターンとの間の
距離だけ、前記第２の配線層のパターンを拡大した第２
の拡大パターンデータを、それぞれ、作成する工程と、前記第１および前記第２の拡大パターンデータを反転す
る工程と、を備えた、パターンデータ作成方法。