JP2000124307A - 金属系膜の形成方法および電子装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低誘電率の有機高分子材料を含む被処理基体
上に、金属系膜を成膜する際の、有機高分子材料からの
脱ガスに起因する金属系膜の汚染や成膜形状の劣化等を
防止する。 【解決手段】 被処理基体に対し、有機高分子材料膜１
１の脱ガス開始温度以上熱分解開始温度未満の熱処理を
非酸化性雰囲気中で施す。この後、この熱処理温度未満
の成膜温度で金属系膜１６を形成する。被処理基体に熱
処理を施さない場合は、脱ガス開始温度未満の成膜温度
で金属系膜１６を形成すればよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属系膜の形成方法
および電子装置の製造方法に関し、さらに詳しくは、有
機高分子材料を含む被処理基体上に金属系膜を形成する
際の成膜温度に特徴を有する金属系膜の形成方法、およ
び高集積度半導体装置等の電子装置の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＵＬＳＩ(Ultra Large Scale Integrate
d Circuits) 等の半導体装置の高集積度化が進展するに
伴い、配線および配線ピッチの微細化が必要となってい
る。また同時に、特に高速ロジック系の半導体装置をは
じめとする半導体装置の低消費電力化、動作速度の高速
化等の要求に応えるためには、低誘電率の層間絶縁膜材
料および低抵抗の配線材料の採用、ならびにこれらの製
造プロセス技術の確立が要素技術の１つとして重要性を
増している。

【０００３】従来より半導体装置の層間絶縁膜等に採用
されてきた絶縁体膜材料は、ＳｉＯ₂ （比誘電率４）、
ＳｉＯＮ（比誘電率４〜６）やＳｉ₃ Ｎ₄ （比誘電率
６）等の無機系材料が主体であった。高集積度半導体装
置の配線間容量の低減方法として、例えば特開昭６３−
７６５０号公報に開示されているように、これら一般的
な無機系材料よりも低誘電率の材料による層間絶縁膜の
採用が有効である。この低誘電率材料としては、フッ素
原子を含む酸化シリコン系絶縁膜（以下ＳｉＯＦと記
す）等の無機系絶縁膜材料と、炭素原子を含む有機系絶
縁膜材料が代表的である。

【０００４】ＳｉＯＦは、ＳｉＯ₂ を構成するＳｉ−Ｏ
−Ｓｉ結合をＦ原子により終端することで、その密度が
低下すること、およびＳｉ−Ｆ結合やＯ−Ｆ結合の分極
率が小さいこと等により、ＳｉＯ₂ より低誘電率が達成
される。このＳｉＯＦは、その成膜やエッチングのプロ
セスが従来のＳｉＯ₂ に類似したものであるので、現用
の製造装置でも容易に採用できる。また無機系材料であ
るので耐熱性にも優れる。しかしながら、ＳｉＯＦの比
誘電率は３．７〜３．２程度にとどまる。

【０００５】一方の炭素原子を含む有機系絶縁膜材料に
よる低誘電率絶縁体膜としては、有機ＳＯＧ（Spin On
Glass)、ポリアリールエーテル、ポリイミド、ポリパラ
キシリレン（商標名パリレン）、ベンゾシクロブテン、
ポリナフタレン等、比誘電率が１．５〜３．５程度の有
機高分子材料が知られている。これらの材料は炭素原子
を含有することでその密度が低減され、また分子（モノ
マ）自体の分極率を小さくすることで低誘電率を達成し
ている。またシロキサン結合、イミド結合、あるいはベ
ンゼン環やナフタレン環を導入することにより、ある程
度の耐熱性を得ている。

【０００６】これら炭化水素系の有機系材料に、さらに
フッ素原子を導入したフロロカーボンポリマは、比誘電
率が１．５〜２．５程度と一層の低誘電率化と耐熱性の
向上が得られる。かかるフッ素系樹脂の有機系材料とし
ては、パーフルオロ基含有ポリイミドやフッ化ポリアリ
ールエーテル、テフロン（商標名）あるいはフレア（商
標名）等が知られている。これら有機低誘電率材料は、
例えば「日経マイクロデバイス」誌１９９５年７月号１
０５〜１１２頁に紹介されている。

【０００７】一方の配線材料として、Ａｌ系金属に比較
して低抵抗のＣｕ系金属が注目されている。Ｃｕの比抵
抗は１．７２μΩ−ｃｍであり、Ａｌの比抵抗２．７μ
Ω−ｃｍの２／３程度の値である。またエレクトロマイ
グレーションやストレスマイグレーション等の各種マイ
グレーション耐性にも優れる。

【０００８】これら低誘電率の層間絶縁膜材料、および
低抵抗の配線材料を組み合わせて採用することにより、
高速動作と低消費電力の高集積度半導体装置を始めとす
る電子装置を提供することが可能となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
有機高分子材料系の低誘電率材料は、その分子設計によ
り耐熱性の向上が図られているとはいえ、無機系の層間
絶縁膜に比較して耐熱性は低く、数百℃で熱分解を開始
する。またＳｉＯ₂ 等無機系の層間絶縁膜には見られな
かった現象として、熱分解開始温度よりはるかに低い温
度、例えば２００℃〜３００℃程度で脱ガスを開始する
問題がある。

【００１０】したがって、有機高分子材料を有する被処
理基体上に金属系膜を形成する場合に、発生するガスに
より金属系膜が汚染されたり、成膜形状や密着性が低下
する場合が発生する。具体的には、有機高分子材料を層
間絶縁膜として採用し、ここに形成した接続孔内にコン
タクトプラグを埋め込む際に、埋め込み形状が劣化した
り、コンタクト抵抗が上昇する問題がある。また半導体
装置以外にも光導波路、非線形光学素子、光記録媒体あ
るいは薄膜型磁気記録媒体等、有機高分子材料を用いた
被処理基体上に金属系膜を形成する工程を有する電子装
置一般にこの耐熱性の問題は重要である。

【００１１】本発明はこのような問題点に鑑み提案する
ものであり、有機高分子材料を含む被処理基体上に金属
系膜を成膜する工程における、被処理基体からの脱ガス
による金属系膜の汚染や成膜形状の劣化を防止すること
を課題とする。また本発明の別の課題は、かかる金属系
膜の形成方法を採用することにより、汚染や成膜形状不
良等の問題点が回避された、高信頼性の半導体装置等の
電子装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した課題を達成する
ため、本発明の金属系膜の形成方法は、脱ガス開始温度
と、この脱ガス開始温度より高い熱分解開始温度を有す
る有機高分子材料を含む被処理基体上に、金属系膜を成
膜する工程を具備する金属系膜の形成方法であって、こ
の被処理基体の温度を、脱ガス開始温度未満に制御しつ
つ、金属系膜を形成することを特徴とする。

【００１３】また本発明の別の金属系膜の形成方法は、
脱ガス開始温度と、この脱ガス開始温度より高い熱分解
開始温度を有する有機高分子材料を含む被処理基体上
に、金属系膜を成膜する工程を具備する金属系膜の形成
方法であって、この金属系膜を成膜する工程に先立ち、
被処理基体に対し、脱ガス開始温度以上熱分解開始温度
未満の熱処理温度での熱処理を、非酸化性雰囲気中で施
した後、この被処理基体の温度を、先の熱処理温度未満
に制御しつつ、金属系膜を形成することを特徴とする。

【００１４】本発明の電子装置の製造方法は、これらい
ずれか一方の金属系膜の形成方法をその工程中に含むこ
とを特徴とする。

【００１５】本発明における金属系膜は、金属、合金、
金属化合物あるいは金属間化合物を含むものであり、電
極配線、情報記録等の機能を有するものである。

【００１６】〔作用〕一般に有機高分子材料はその材料
固有の熱分解開始温度を有し、この温度以上では有機高
分子材料の分子鎖の切断により低分子成分が生成し、こ
れにより脱離ガスが発生する。実際の有機高分子材料
は、この熱分解開始温度より遥かに低い温度でガス脱離
が観測される。これは有機高分子材料の表面における酸
化等の劣化層や、有機ガス等の吸着層等の脱離により、
材料本来の熱分解とは別に発生するものである。

【００１７】有機高分子材料の一例として、ポリアリー
ルエーテルのガス脱離を図４のグラフを参照して説明す
る。図４は、試料を脱離ガス分析装置（ＴＤＳ：Therma
l Decomposition Spectorscopy) により分析したグラフ
である。すなわち、試料を１０^-9Ｔｏｒｒ（１０^-7Ｐ
ａ）程度の高真空中で徐々に加熱してゆき、発生するガ
スを質量分析装置（Ｑ−Ｍａｓｓ）によりＭ／ｚ（単位
電荷あたりのフラグメントの質量）を分析すると同時
に、試料の温度、およびその温度での高真空チャンバ内
の圧力を測定するものである。図４のうち、Ｎ₂ はポリ
アリールエーテルを成膜後、Ｎ₂ の常圧雰囲気中でアニ
ールした試料、Ｖａｃはポリアリールエーテルを成膜
後、１Ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気中でアニールした試料
の脱ガスの様子を示す。

【００１８】真空中アニールの試料に着目すると、１２
０〜１３０℃程度の脱ガス開始温度Ｔ_degas が存在し、
１７０〜１８０℃程度で脱ガスが活発なピーク温度をむ
かえる。この脱ガスは主に吸着していた有機ガスの脱離
によるものである。この後温度を上昇すると、Ｔ
_decompose ＝４００℃程度で再び脱ガスが活発となる
が、これは試料の熱分解によるものである。

【００１９】一方Ｎ₂ の常圧窒素中アニールの試料に注
目すると、Ｔ_degas およびＴ_decompose の温度はＶａｃ
の試料と同様の傾向を示すが、３００℃を超えたあたり
でブロードな脱ガスが観測される。これは真空中アニー
ルの試料では見られない現象で、常圧窒素中アニールの
窒素中に含まれる、微量の酸素による試料の酸化が原因
であると思われる。したがって、吸着ガスを脱ガスする
ためには、Ｔ_degas 以上Ｔ_decompose 未満の温度で熱処
理することが有効ではあるが、さらに熱処理中の試料酸
化を防止するため、非酸化性雰囲気中で熱処理すること
が重要である。非酸化性雰囲気とは具体的には、１Ｔｏ
ｒｒ以下の減圧雰囲気、あるいは酸素濃度が１０ｐｐｍ
以下の不活性ガス雰囲気である。かかる熱処理を施し、
試料への吸着に基づく脱ガスを排除した後、試料を大気
に曝すことなく直ちに金属系膜を成膜することが望まし
い。またこの連続処理が不可能な場合は、熱処理を終え
た試料を真空雰囲気あるいは不活性ガス雰囲気で保存し
た後に金属系膜を成膜することが望ましい。やむを得ず
熱処理後の試料を大気中に暴露する場合には、試料の酸
化を防止するため、３００℃以下、より好ましくは２０
０℃以下に冷却後に大気に曝すことが望ましい。

【００２０】以上は金属系膜を成膜する前処理として、
有機高分子材料への吸着ガスを除去する熱処理工程につ
いての作用を説明した。一方、金属系膜の成膜温度を、
脱ガス開始温度Ｔ_degas 以下に制御できれば、金属系膜
の汚染や成膜形状の劣化を防止することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の金属系膜の形成方
法を、電子装置の一例として半導体装置の製造方法に適
用した例につき、図面を参照しながら説明する。まず本
発明の金属系膜の形成方法を含んで製造された半導体装
置を、図１に示す要部概略断面図を参照して説明する。

【００２２】不図示のＭＯＳトランジスタやＢｉｐｏｌ
ａｒトランジスタ等が作りこまれたＳｉ等の半導体基板
（不図示）上に、下層層間絶縁膜１および下層配線２が
形成されている。下層層間絶縁膜１にはこれも不図示の
コンタクトプラグが形成されており、半導体基板の不純
物拡散層と下層配線２とのコンタクトがなされている。
下層層間絶縁膜１は例えば酸化シリコンや不純物を含有
する酸化シリコン等よりなる。下層配線２は例えばＡｌ
−ＳｉやＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等のＡｌ系金属等からなる。
層間絶縁膜３には下層配線２に臨むビアコンタクト４が
埋め込まれている。このビアコンタクト４は例えばＷ等
の高融点金属からなり、バリアメタル構造を採っていて
もよい。以上の構造は、いずれも周知の半導体装置製造
工程により製造することができる。下層配線２、層間絶
縁膜３およびビアコンタクト４は、いずれも多層に反復
形成されていてもよく、またなくてもよい。

【００２３】層間絶縁膜３およびビアコンタクト４上に
は、有機高分子材料膜１１および無機絶縁膜１２が形成
され、ここにはビアコンタクト４上に配線溝１３が形成
されている。ここまでの構造体を被処理基体とする。こ
の有機高分子材料膜１１は、〔化１〕に示されるアモル
ファステフロン（商標名：テフロンＡＦ）、環状フッ素
樹脂で〔化２〕に示されるサイトップ（商標名）、〔化
３〕に示されるフッ化ポリアリールエーテル（商標名：
Ｆｌａｒｅ）、ベンゾシクロブテン、フッ化ポリパラキ
シリレン、アモルファスカーボン等の有機高分子材料に
より成膜されるが、この他にもポリイミドや有機ＳＯＧ
等を用いてよい。またその成膜方法もスピンコーティン
グ法やプラズマＣＶＤ法等任意である。これら有機高分
子材料は、その材料特性として、いずれも脱ガス開始温
度および熱分解開始温度を有する。なお化学式中のｘ，
ｙ，ｚの添字は整数を表し、このうちｙは０をも含む整
数である。

【００２４】

【化１】

【００２５】

【化２】

【００２６】

【化３】

【００２７】配線溝１３内には金属系膜１６が埋め込ま
れている。この金属系膜１６の成膜工程、少なくとも金
属系膜１６のうちのバリアメタル１４の成膜に、本発明
の金属系膜の形成方法が適用されている。すなわち、金
属系膜１６の形成にあたり、被処理基体の温度を脱ガス
開始温度未満に制御して形成したものである。あるいは
金属系膜１６の成膜にあたり、被処理基体を脱ガス開始
温度以上熱分解開始温度未満の熱処理を非酸化性雰囲気
中、好ましくは非酸化性減圧雰囲気中で施し、この後直
ちに金属系膜１６を成膜したものである。なお金属系膜
１６はバリアメタル１４および導電材料１５から構成さ
れる。バリアメタル１４はＷＮ，ＴａＮ，ＴｉＮ，Ｔｉ
ＯＮ，ＷＳｉＮ，ＴａＳｉＮ等の高融点金属化合物や高
融点金属そのもの、あるいはその積層により形成され
る。導電材料１５はＣｕ，Ｗ，Ａｇ，Ａｌ系金属等によ
り構成される。金属系膜１６は、Damascene 法、あるい
は下層のビアコンタクト４とともに Ｄｕａｌ ｄａｍ
ａｓｃｅｎｅ法によりその表面を平坦に形成することが
できる。もちろん従来のエッチバック法により配線溝１
３に埋め込んでもよい。

【００２８】さて金属系膜１６による溝配線上にさらに
上層配線を形成する場合には、上層層間絶縁膜２１およ
び上層無機絶縁膜２２を形成し、ここにビアホール２３
を開口し上層ビアコンタクト２６を埋め込む。上層層間
絶縁膜２１は、有機高分子材料でも、あるいはＳｉＯＦ
やＳｉＯ_２ 等を用いることも可能である。この後、先
の有機高分子材料膜１１の形成以後の工程を反復して上
層配線を形成する。

【００２９】

【実施例】以下、図１に例示された半導体装置の製造方
法につき、図２〜図３を参照して詳細な説明を加える。

【００３０】〔実施例１〕まず、図２（ａ）に示すよう
に、ＭＯＳトランジスタ等の素子が作りこまれたシリコ
ン等の半導体基板（不図示）上に、下層層間絶縁膜１お
よび下層配線２を形成する。さらに層間絶縁膜３を形成
し、下層配線２を臨むビアコンタクト４を開口後、ここ
にビアコンタクト４を埋め込む。下層層間絶縁膜１には
不図示の半導体基板の不純物拡散層に臨んでコンタクト
プラグが形成されていてもよい。下層層間絶縁膜１およ
び層間絶縁膜３はＳｉＯ₂ や不純物を含むＳｉＯ₂ であ
り、下層配線２はＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金で、そしてビ
アコンタクト４はＷで形成する。ここまでの工程は常法
により形成することができる。

【００３１】図２（ｂ）： つぎに、有機高分子材料膜
１１として〔化３〕にその構造を示したフッ化ポリアリ
ールエーテルを形成する。この工程は、フッ化ポリアリ
ールエーテル前駆体の塗布溶液をスピンコーティング
し、溶媒を蒸発後、１００℃〜２５０℃で熱処理し、そ
の後、好ましくは減圧中３００℃〜４００℃でキュアリ
ングして成膜する。有機高分子材料１１の厚さは、キュ
アリング後で５００ｎｍとする。 スピンコーティング条件 粘度 ３０ ｃｐ 回転数 ３０００ ｒｐｍ 乾燥（熱処理）条件 温度 １００〜２５０ ℃ 雰囲気 Ｎ₂ １０〜２０ ｓｌｍ 圧力 大気圧 時間 ２〜３ 分 乾燥およびキュアリングの雰囲気はＮ₂ の他、Ａｒ等の
不活性ガスを用いることが望ましい。

【００３２】有機高分子材料膜１１上に無機絶縁膜１２
を形成する。無機絶縁膜１２は、後工程におけるＣＭＰ
ストッパあるいはエッチングストッパや、有機高分子材
料膜１１のエッチングマスクの機能、あるいは後工程で
酸素活性種を用いる場合には酸素ラジカルや酸素イオン
の照射から有機高分子材料膜１１を保護する機能等を果
たせばよいので、その厚さは例えば１００ｎｍでよい。

【００３３】無機絶縁膜１２としての酸化シリコンは、
還元性雰囲気を採用したプラズマＣＶＤ法で形成する。
この場合には、酸化剤としてＮ₂ Ｏを用い、シリコンソ
ースとしてモノシラン、ジシランあるいはトリシランを
採用する。プラズマＣＶＤ条件は、平行平板型プラズマ
ＣＶＤ装置を用いる場合には、基板温度３００〜４００
℃、プラズマパワー３５０Ｗ、圧力１ｋＰａ程度の条件
でよい。無機絶縁膜１２は、シラノールあるいはシラノ
ールを含むポリマを主成分とする市販の無機ＳＯＧをス
ピンコートし、１５０〜２００℃で１分程度ベーキング
した後、さらに３５０〜４００℃で３０〜６０分のキュ
アリングを施して形成してもよい。また無機絶縁膜１２
として酸化窒化シリコンを用いる場合には、アミノ基を
有する市販の無機ＳＯＧをスピンコートし、やはり１５
０〜２００℃で数分程度ベーキングした後、さらに３５
０〜４００℃で３０〜６０分のキュアリングを施して形
成する。酸化窒化シリコンは、モノシラン、ジシランあ
るいはトリシラン等のシリコンソースガスと、窒化剤ガ
スとしてアンモニアあるいはヒドラジンと、さらに酸化
剤ガスとしてＮ₂ Ｏを用い、さらにキャリアガスとして
Ａｒ、ＨｅあるいはＮ₂を用いたプラズマＣＶＤ法によ
って形成してもよい。この場合も基板温度３００〜４０
０℃、プラズマパワー３５０Ｗ、圧力１ｋＰａ程度のプ
ラズマＣＶＤ条件を用いる。

【００３４】窒化シリコンを無機絶縁膜１２として用い
る場合にも、同様にアミノ基を有する市販の無機ＳＯＧ
をスピンコートして形成される。プラズマＣＶＤ法を採
用する場合には、モノシラン、ジシランあるいはトリシ
ラン等のシリコンソースガスと、窒化剤ガスとしてアン
モニアあるいはヒドラジンを用いる。キャリアガスとし
てはＡｒ、ＨｅあるいはＮ₂ を用い、この場合も基板温
度３００〜４００℃、プラズマパワー３５０Ｗ、圧力１
ｋＰａ程度のプラズマＣＶＤ条件を用いる。

【００３５】この後、無機絶縁膜１２上にレジストマス
ク（不図示）を形成し、マグネトロンＲＩＥ (Reactive
Ion Etching) 装置を用いて無機絶縁膜１２および有機
高分子材料膜１１をエッチングして溝配線用の配線溝１
３をパターニングする。 無機絶縁膜のエッチング条件 Ｃ₂ Ｆ₆ １４ ｓｃｃｍ ＣＯ １８０ ｓｃｃｍ Ａｒ ２４０ ｓｃｃｍ Ｏ₂ ６ ｓｃｃｍ 圧力 １ Ｐａ ＲＦパワー １５００ Ｗ 有機高分子材料膜のエッチング条件 Ｏ₂ ５０ ｓｃｃｍ Ｈｅ ２００ ｓｃｃｍ ＣＨＦ₃ ５ ｓｃｃｍ 圧力 １ Ｐａ ＲＦパワー ５００ Ｗ 被エッチング基板温度 −１０ ℃ 有機高分子材料膜１１のエッチング工程においては、す
でにパターニングされた無機絶縁膜１２はエッチングマ
スクとしても機能する。配線溝１３が形成された状態を
被処理基体とする。

【００３６】この後、次工程の金属系膜の成膜工程に入
る前に、有機高分子材料膜１１を有する被処理基体に対
して熱処理を施す。本実施例においては、有機高分子材
料膜１１はフッ化ポリアリールエーテルで成膜されてい
るので、その脱ガス開始温度１２０〜１３０℃より高
く、熱分解開始温度４００℃未満の被処理基体温度、例
えば３５０℃を採用する。熱処理雰囲気はＡｒ，Ｈｅ，
Ｎ₂ 等の非酸化性雰囲気とし、圧力は例えば１ｍＴｏｒ
ｒ〜１Ｔｏｒｒの減圧雰囲気とする。熱処理は、金属系
膜の成膜装置内で施すことが好ましいが、熱処理装置を
別途用意し、熱処理後の被処理基体を金属系膜の成膜装
置へ真空搬送してもよい。本実施例においては、バリア
メタルのスパッタリング装置内の基板加熱装置により熱
処理を施した。

【００３７】図２（ｃ）： 同じスパッタリング装置内
でＴａＮからなるバリアメタル１４を１００ｎｍ形成
し、続けて導電材料１５としてＣｕ系金属、本実施例で
は純Ｃｕを１０００ｎｍの厚さに形成した。スパッタリ
ングは、ステップカバレッジに優れる遠距離スパッタリ
ング法を採用したが、この他にもＣＶＤ(Chemical Vapo
r Deposition) 法により成膜してもよい。Ｃｕ膜のＣＶ
Ｄ法は、原料ガスとして例えば銅の有機金属化合物、一
例としてＣｕ(hfac)(tmvs)を用いたプラズマＣＶＤ法が
好適である。Ｃｕ(hfac)(tmvs)は、〔化４〕に示すよう
にＣｕ原子にhfac(Hexafluoroacetylacetonate) とtmvs
(Trimetylvinylsilane) が結合した化合物である。また
Ｃｕ膜は、電解めっき法を採用して成膜することができ
る。この際には、予め形成したバリアメタル１４を通電
層として電解めっきする。いずれの成膜方法において
も、成膜温度は熱処理温度未満とする。

【００３８】

【化４】

【００３９】図３（ｄ）： つづけて、無機絶縁膜１２
上に形成された導電材料１５およびバリアメタル１４を
ＣＭＰ法により除去して、配線溝１３内に平坦に埋め込
む。最終的には、無機絶縁膜１２に５０ｎｍほどＣＭＰ
を施し、無機絶縁膜１２上の金属系膜１６を完全に除去
するとともに、無機絶縁膜１２に入ったスクラッチ疵を
除去する。

【００４０】この後、必要に応じてマグネトロンＲＩＥ
装置により、無機絶縁膜１２を除去する。 Ｃ₂ Ｆ₆ １４ ｓｃｃｍ ＣＯ １８０ ｓｃｃｍ Ａｒ ２４０ ｓｃｃｍ 圧力 １ Ｐａ ＲＦパワー １０００ Ｗ このエッチング条件では、有機高分子材料膜１１は実質
的にエッチングされない。また無機絶縁膜１２は、半導
体装置の装置性能、すなわち配線間容量の低減を重要視
する場合には除去することが望ましいが、半導体装置の
信頼性を重視する場合には、残しておいてもよい。図３
（ｄ）は残した状態である。

【００４１】無機絶縁膜１２を除去した場合には、金属
系膜１６および有機高分子材料膜１１上にＳｉＯ₂ ，Ｓ
ｉ₃ Ｎ₄ あるいはＳｉＯＮ等のエッチングストッパ（不
図示）を例えば１０ｎｍ程度成膜する。これは次工程の
ビアホール開口時のエッチングストッパとして機能する
膜である。

【００４２】図３（ｅ）： この後、上層層間絶縁膜２
１および上層無機絶縁膜２２を形成し、金属系膜１６に
臨むビアホール２３を開口する。これらの工程は、下層
の有機高分子材料膜１１および無機絶縁膜１２の形成お
よび配線溝１３の開口工程に準じるので、説明は省略す
る。なお上層層間絶縁膜２１の材料として、低誘電率の
有機高分子材料の他に、ＳｉＯＦ等を用いてもよい。

【００４３】つぎに上層層間絶縁膜２１に対し、再度熱
処理を施す。この熱処理温度は言うまでもなく上層層間
絶縁膜２１として採用した有機高分子材料の脱ガス開始
温度以上熱分解開始温度未満とする。この後、図１に示
すように上層ビアコンタクト２６をビアホール２３内に
埋め込む。上層ビアコンタクト２６の成膜温度も、上層
層間絶縁膜２１への熱処理温度未満とする。

【００４４】本実施例によれば、金属系膜の成膜工程に
先立ち、有機高分子材料を含む被処理基体に対し、この
有機高分子材料の脱ガス開始温度以上熱分解開始温度未
満の熱処理を非酸化性雰囲気中で施すことにより、金属
系膜の汚染や成膜形状の劣化を防止することができる。

【００４５】〔実施例２〕なお、金属系膜の成膜温度を
脱ガス開始温度、すなわち１２０〜１３０℃未満の低温
に設定することができれば、熱処理を不要とすることも
できる。この低温成膜のためには、スパッタリング法や
電解めっき法等が適している。電子装置としての半導体
装置への適用は、前実施例１と同様でよい。

【００４６】以上、本発明を実施例により詳細に説明し
たが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものでは
ない。

【００４７】例えば、有機高分子材料としてフッ化ポリ
アリールエーテルを例示したが、先述したようにベンゾ
シクロブテン等あらゆる有機高分子材料に適用すること
が可能である。脱ガス開始温度および熱分解開始温度は
各有機高分子材料固有の温度があるので、あらかじめＴ
ＤＳ等の熱分析装置を用いて調べておくことが望まし
い。

【００４８】また金属系膜として、ＴａＮ，ＣｕやＷの
他にＷＮ等の各種バリアメタル材料やＡｌ系金属、高融
点金属シリサイドあるいは多結晶シリコン等、従来用い
られている配線材料およびその組み合わせは、いずれも
使用することができる。

【００４９】またダマシンプロセスやビアコンタクトへ
の適用以外に、デュアルダマシンプロセスや不純物拡散
層に臨むコンタクトプラグ、あるいは最終パシベーショ
ン膜へのパッド電極に適用してもよい。また配線溝や接
続孔への金属系膜の成膜以外に、平坦な有機高分子材料
の絶縁膜上に金属配線を形成する場合にも適用できるこ
とは言うまでもない。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の金属系膜の形成方法によれば、有機高分子材料を含む
被処理基体からの脱ガスによる金属系膜の汚染や成膜形
状の劣化を防止することができる。したがって、かかる
金属系膜の形成方法を採用することにより、成膜形状に
優れ、コンタクト抵抗や密着性等が向上した高集積度半
導体装置をはじめとする電子装置の製造方法を提供する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子装置の製造方法を適用した電子装
置の一例の、半導体装置の要部を示す概略断面図であ
る。

【図２】本発明の電子装置の製造方法を適用した電子装
置の一例の、半導体装置の製造工程を示す概略断面図で
ある。

【図３】本発明の電子装置の製造方法を適用した電子装
置の一例の、半導体装置の製造工程を示す概略断面図で
あり、図２に続く工程を示す。

【図４】有機高分子材料の一例のポリアリールエーテル
の脱ガスを示すグラフである。

【符号の説明】

１…下層層間絶縁膜、２…下層配線、３…層間絶縁膜、
４…ビアコンタクト、１１…有機高分子材料膜、１２…
無機絶縁膜、１３…配線溝、１４…バリアメタル、１５
…導電材料、１６…金属系膜、２１…上層層間絶縁膜、
２２…上層無機絶縁膜、２３…ビアホール、２６…上層
ビアコンタクト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F033 HH08 HH11 HH14 HH19 HH21 HH28 HH30 HH32 HH33 HH34 HH35 JJ19 KK08 KK09 KK11 KK14 KK19 KK21 KK28 KK30 KK32 KK33 KK34 KK35 MM01 MM02 MM12 MM13 PP02 PP11 PP15 QQ09 QQ10 QQ25 QQ28 QQ30 QQ37 QQ48 QQ49 QQ74 QQ85 QQ98 RR04 RR06 RR08 RR09 RR11 RR12 RR21 RR22 RR24 RR25 RR26 SS01 SS02 SS11 SS15 SS22 TT04 WW03 XX09 XX12

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 脱ガス開始温度と、該脱ガス開始温度よ
   り高い熱分解開始温度を有する有機高分子材料を含む被
   処理基体上に、金属系膜を成膜する工程を具備する金属
   系膜の形成方法であって、 前記被処理基体の温度を、前記脱ガス開始温度未満に制
   御しつつ、前記金属系膜を形成することを特徴とする金
   属系膜の形成方法。
2. 【請求項２】 脱ガス開始温度と、該脱ガス開始温度よ
   り高い熱分解開始温度を有する有機高分子材料を含む被
   処理基体上に、金属系膜を成膜する工程を具備する金属
   系膜の形成方法であって、 前記金属系膜を成膜する工程に先立ち、前記被処理基体
   に対し、前記脱ガス開始温度以上熱分解開始温度未満の
   熱処理温度での熱処理を、非酸化性雰囲気中で施した
   後、 前記被処理基体の温度を、前記熱処理温度未満に制御し
   つつ、前記金属系膜を形成することを特徴とする金属系
   膜の形成方法。
3. 【請求項３】 脱ガス開始温度と、該脱ガス開始温度よ
   り高い熱分解開始温度を有する有機高分子材料を含む被
   処理基体上に、金属系膜を成膜する工程を具備する電子
   装置の製造方法であって、 前記被処理基体の温度を、前記脱ガス開始温度未満に制
   御しつつ、前記金属系膜を形成することを特徴とする電
   子装置の製造方法。
4. 【請求項４】 脱ガス開始温度と、該脱ガス開始温度よ
   り高い熱分解開始温度を有する有機高分子材料を含む被
   処理基体上に、金属系膜を成膜する工程を具備する電子
   装置の製造方法であって、 前記金属系膜を成膜する工程に先立ち、前記被処理基体
   に対し、前記脱ガス開始温度以上熱分解開始温度未満の
   熱処理温度での熱処理を、非酸化性雰囲気中で施した
   後、 前記被処理基体の温度を、前記熱処理温度未満に制御し
   つつ、前記金属系膜を形成することを特徴とする電子装
   置の製造方法。