JPH01307247A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH01307247A JPH01307247A JP13810688A JP13810688A JPH01307247A JP H01307247 A JPH01307247 A JP H01307247A JP 13810688 A JP13810688 A JP 13810688A JP 13810688 A JP13810688 A JP 13810688A JP H01307247 A JPH01307247 A JP H01307247A
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Links
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Landscapes
- Local Oxidation Of Silicon (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本願発明は、多層配線構造を有する半導体装置における
層間絶縁膜の形成方法に関する。
層間絶縁膜の形成方法に関する。
（従来の技術）
近年、半導体装置、特にＬＳＩにおいては、その高集積
化に伴ってアルミニウム多層配線構造が使用されてきた
。これは、第１のアルミニウム配線上にプラズマＣＶＤ
シリコン窒化膜等の層間絶縁膜を設け、その上に第２の
アルミニウム配線を積層し、多層配線構造とするもので
ある。しかしこのプラズマＣＶＤ法による酸化膜は極め
て薄いために、第１の配線部分と、非配線部分との間に
断差を生じ、第２層目の配線の際に断差部で断線したり
、配線層が均一に積層されないために不都合が生じてい
る。そのため多層配線における層間＃ＪＡ縁膜の平坦化
技術は、多層配線構造を有する半導体装置において重要
な要素となり、バイアススパッタ法、エッチバック法、
リフトオフ法、Ｓ、０゜Ｇ、 （Ｓｐｉｎ ｏｎ ｇｌ
ａｓｓ ）塗布法等が開発されテイル。
化に伴ってアルミニウム多層配線構造が使用されてきた
。これは、第１のアルミニウム配線上にプラズマＣＶＤ
シリコン窒化膜等の層間絶縁膜を設け、その上に第２の
アルミニウム配線を積層し、多層配線構造とするもので
ある。しかしこのプラズマＣＶＤ法による酸化膜は極め
て薄いために、第１の配線部分と、非配線部分との間に
断差を生じ、第２層目の配線の際に断差部で断線したり
、配線層が均一に積層されないために不都合が生じてい
る。そのため多層配線における層間＃ＪＡ縁膜の平坦化
技術は、多層配線構造を有する半導体装置において重要
な要素となり、バイアススパッタ法、エッチバック法、
リフトオフ法、Ｓ、０゜Ｇ、 （Ｓｐｉｎ ｏｎ ｇｌ
ａｓｓ ）塗布法等が開発されテイル。
特にＳ、・、Ｇ、法は有機溶媒、例えばエタノールに熔
解させた珪素化合物を基板上に滴下し、スピンコーテイ
ング後、焼成するものであり、プロセスが容易であり、
量産性に優れているために多用されている。
解させた珪素化合物を基板上に滴下し、スピンコーテイ
ング後、焼成するものであり、プロセスが容易であり、
量産性に優れているために多用されている。
第３図、第４図に示すものは、従来のＳ、Ｏ，Ｇ、膜を
使用した半導体装置の一部断面図であり、図中１は基板
、２は絶縁膜、３はアルミニウム配線、４はシロキサン
系Ｓ、Ｏ，Ｃ，膜、８は気相成長酸化膜、又はプラズマ
ＣＶＤ法による酸化膜、例えば５ｔＯ３膜、９はシラノ
ール系Ｓ、Ｏ，Ｃ，膜、１０は気相成長酸化膜を示す。
使用した半導体装置の一部断面図であり、図中１は基板
、２は絶縁膜、３はアルミニウム配線、４はシロキサン
系Ｓ、Ｏ，Ｃ，膜、８は気相成長酸化膜、又はプラズマ
ＣＶＤ法による酸化膜、例えば５ｔＯ３膜、９はシラノ
ール系Ｓ、Ｏ，Ｃ，膜、１０は気相成長酸化膜を示す。
まず、第３図に示すものは基板１、絶縁膜２上に形成さ
れたアルミニウム配線３上の層間絶縁膜を、気相成長酸
化膜、又はプラズマＣＶＤ法による酸化膜８を第１層と
し、゛シラノール系（Ｓｉ（ＯＨ） ｓ ） Ｓ、Ｏ，
Ｇ、膜９を第二層目、気相成長酸化膜１０を第３Ｎ目と
して形成するものであり、また第４図に示すものは、第
３図に示すものにおける珪素化合物としてシロキサン系
Ｓ、Ｏ，Ｃ，膜を使用するものである。
れたアルミニウム配線３上の層間絶縁膜を、気相成長酸
化膜、又はプラズマＣＶＤ法による酸化膜８を第１層と
し、゛シラノール系（Ｓｉ（ＯＨ） ｓ ） Ｓ、Ｏ，
Ｇ、膜９を第二層目、気相成長酸化膜１０を第３Ｎ目と
して形成するものであり、また第４図に示すものは、第
３図に示すものにおける珪素化合物としてシロキサン系
Ｓ、Ｏ，Ｃ，膜を使用するものである。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、層間膜平坦化材としてシラノール系！９
．Ｏ，Ｇ、膜を使用する場合、配線間の凹所を充分に平
坦化できず、しかもその膜厚を０．５μｍ以上とすると
焼成によりクランクが発生し、厚膜化が不可能であると
いう問題がある。またシロキサン系Ｓ、Ｏ，Ｇ、膜を使
用すると厚膜化でき、しかもクランクの発生はなく、平
坦化できるが、ＶＩＡホールを開孔する際のエツチング
条件として、有機性残基を有する層間絶縁膜は、四弗化
炭素と酸素ガスの雰囲気下で行われる必要があり、その
ためレジストをも同時にエツチングしてしまい、マスク
されているＳ、Ｏ，Ｇ、膜部分までもエツチングしてし
まうという問題を有している。
．Ｏ，Ｇ、膜を使用する場合、配線間の凹所を充分に平
坦化できず、しかもその膜厚を０．５μｍ以上とすると
焼成によりクランクが発生し、厚膜化が不可能であると
いう問題がある。またシロキサン系Ｓ、Ｏ，Ｇ、膜を使
用すると厚膜化でき、しかもクランクの発生はなく、平
坦化できるが、ＶＩＡホールを開孔する際のエツチング
条件として、有機性残基を有する層間絶縁膜は、四弗化
炭素と酸素ガスの雰囲気下で行われる必要があり、その
ためレジストをも同時にエツチングしてしまい、マスク
されているＳ、Ｏ，Ｇ、膜部分までもエツチングしてし
まうという問題を有している。
そのため本願発明は、膜厚を厚くできてその表面を平坦
化でき、しかもクラ７りを生じることのない層間ｍｓｉ
層を形成でき、しかもＶＩＡホールのエツチングの際に
レジストに対するダメージを与えないエツチング方法を
採用しうる半導体装置の製造法を提供することを課題と
するものである。
化でき、しかもクラ７りを生じることのない層間ｍｓｉ
層を形成でき、しかもＶＩＡホールのエツチングの際に
レジストに対するダメージを与えないエツチング方法を
採用しうる半導体装置の製造法を提供することを課題と
するものである。
（問題点を解決するための手段）
本願発明は、多層配線構造を有する半導体装置における
配線間の層間絶縁膜を、シロキサン系Ｓ。
配線間の層間絶縁膜を、シロキサン系Ｓ。
０、Ｇ、膜を塗布して焼成し、次いでプラズマ酸化する
ことにより形成することを特徴とするものであり、この
層間絶縁膜上にレジストを積層し、パターニングし、多
層配線間を結線するためのＶＩＡホールを層間絶縁膜に
開孔するに際して、四弗化炭素と水素ガスの雰囲気下で
エツチングすることを特徴とするものである。
ことにより形成することを特徴とするものであり、この
層間絶縁膜上にレジストを積層し、パターニングし、多
層配線間を結線するためのＶＩＡホールを層間絶縁膜に
開孔するに際して、四弗化炭素と水素ガスの雰囲気下で
エツチングすることを特徴とするものである。
上記シロキサン系Ｓ、Ｏ，Ｃ，膜を形成する化合物とし
ては、一般式（Ｒ）。Ｓ ｉ （ＯＨ） ａ−（但し
、Ｒは有機性基）で示されるモノオール、ジオール、ト
リオール体いずれでもよく、有機性基としてはアルキル
基、アリール基であり、アルキル基としてはメチル基、
エチル基等の低級アルキル基、またアリール基としては
フェニル基が好ましい、またシリコン樹脂も好適に使用
することができる。
ては、一般式（Ｒ）。Ｓ ｉ （ＯＨ） ａ−（但し
、Ｒは有機性基）で示されるモノオール、ジオール、ト
リオール体いずれでもよく、有機性基としてはアルキル
基、アリール基であり、アルキル基としてはメチル基、
エチル基等の低級アルキル基、またアリール基としては
フェニル基が好ましい、またシリコン樹脂も好適に使用
することができる。
（作用）
多層配線構造を有する半導体装置における配線間の層間
絶縁膜は、厚く塗布される必要があり、しかも厚膜形成
時、耐クランク性を保持していることが必要とされる。
絶縁膜は、厚く塗布される必要があり、しかも厚膜形成
時、耐クランク性を保持していることが必要とされる。
上述のごとく平坦化剤としてシロキサン系化合物を使用
すると、厚膜化は可能であるが、塗布、焼成後、その材
質中にアルキル基等の有機性基が残存する。そのためこ
の有機性基を残したまま、ＶＩＡホールをエツチングに
より開口するためには、四弗化炭素と水素ガスの雰囲気
下ではエツチングできず、四弗化炭素と酸素ガスの雰囲
気下で行わなければならず、この雰囲気下ではレジスト
までエツチングされるという問題が生じる。しかしなが
ら本願発明は、層間平坦化剤としてシロキサン系Ｓ、Ｏ
，Ｇ、膜を使用し、塗 ゛布焼成酸化膜を形成し
ても、更に酸素プラズマ処理をすることにより、その材
質中に残存する有機化合物におけるＣ−３ｉ結合を、５
ｉ−０−５ｉ結合の無機結合に変化させることが可能で
あること、およびプラズマ処理後の層間膜ａＨにクラン
クの発生は認められず、Ｎ間膜縁膜として極めて良好な
ものとなしうろことを見いだしたもので、これにより層
間絶縁膜を厚膜化でき、しかもＶＩＡホール開口時、レ
ジストへのダメージを与えない四弗化炭素と水素ガスの
雰囲気下でのエツチングを可能としえることを見いだし
たものである。
すると、厚膜化は可能であるが、塗布、焼成後、その材
質中にアルキル基等の有機性基が残存する。そのためこ
の有機性基を残したまま、ＶＩＡホールをエツチングに
より開口するためには、四弗化炭素と水素ガスの雰囲気
下ではエツチングできず、四弗化炭素と酸素ガスの雰囲
気下で行わなければならず、この雰囲気下ではレジスト
までエツチングされるという問題が生じる。しかしなが
ら本願発明は、層間平坦化剤としてシロキサン系Ｓ、Ｏ
，Ｇ、膜を使用し、塗 ゛布焼成酸化膜を形成し
ても、更に酸素プラズマ処理をすることにより、その材
質中に残存する有機化合物におけるＣ−３ｉ結合を、５
ｉ−０−５ｉ結合の無機結合に変化させることが可能で
あること、およびプラズマ処理後の層間膜ａＨにクラン
クの発生は認められず、Ｎ間膜縁膜として極めて良好な
ものとなしうろことを見いだしたもので、これにより層
間絶縁膜を厚膜化でき、しかもＶＩＡホール開口時、レ
ジストへのダメージを与えない四弗化炭素と水素ガスの
雰囲気下でのエツチングを可能としえることを見いだし
たものである。
以下、図面に基づき本願発明を説明する。
（実施例）
第１図は本願発明の半導体装置の製造方法を、それぞれ
半導体装置の一部断面図により説明するための図、第２
図（ａ）は本願発明の層間絶縁膜におけるプラズマ酸化
前の赤外吸収スペクトル、同図（ｂ）はプラズマ酸化後
の赤外吸収スペクトルを示す。図中１は基板、２は絶縁
膜、３は第１層アルミニウム配線、４はシロキサン系Ｓ
、Ｏ，Ｃ，膜、５はプラズマ酸化処理後のシロキサン系
Ｓ、Ｏ，Ｃ，膜、６はＶＩＡホール、７は第２Ｎアルミ
ニウム配線を示す。
半導体装置の一部断面図により説明するための図、第２
図（ａ）は本願発明の層間絶縁膜におけるプラズマ酸化
前の赤外吸収スペクトル、同図（ｂ）はプラズマ酸化後
の赤外吸収スペクトルを示す。図中１は基板、２は絶縁
膜、３は第１層アルミニウム配線、４はシロキサン系Ｓ
、Ｏ，Ｃ，膜、５はプラズマ酸化処理後のシロキサン系
Ｓ、Ｏ，Ｃ，膜、６はＶＩＡホール、７は第２Ｎアルミ
ニウム配線を示す。
第１図（ａ）に示すように、まず通常の方法で形成され
た半導体装置の基板１と絶縁膜２上に膜厚１μｍの第１
アルミニウム配線３を形成する。
た半導体装置の基板１と絶縁膜２上に膜厚１μｍの第１
アルミニウム配線３を形成する。
次にシロキサン系Ｓ、Ｏ，Ｇ、として、ＣＨ３Ｓ ｉ
（ＯＨ） ｓ で示されるモノメチルシラノールのエタノール溶液をス
ピンコーターにより４０００ｒｐｍ、３０ｓｅｃ、第１
アルミニウム配線３を有する基板ｌ上に回転塗布し、同
図（ｂ）に示すようにＳ、Ｏ，Ｇ。
（ＯＨ） ｓ で示されるモノメチルシラノールのエタノール溶液をス
ピンコーターにより４０００ｒｐｍ、３０ｓｅｃ、第１
アルミニウム配線３を有する基板ｌ上に回転塗布し、同
図（ｂ）に示すようにＳ、Ｏ，Ｇ。
膜４を形成する０次いで１２０℃の温度で１分間、２５
０℃で６０分間、４００℃で１５分間焼成する。このモ
ノメチルシラノールは基板１上に配線されたアルミニウ
ム配線間の凹所に入り込み、表面が平坦化されている。
０℃で６０分間、４００℃で１５分間焼成する。このモ
ノメチルシラノールは基板１上に配線されたアルミニウ
ム配線間の凹所に入り込み、表面が平坦化されている。
更に同図（Ｃ）に示すように、Ｓ、Ｏ，Ｃ，膜４を有す
る基板１を酸素プラズマ処理装置に導入し、ＲＦ４００
Ｗ、Ｏｘ ４００ＳＣＣＭ、 ２０分間プラズマ酸化す
る。プラズマ酸化後、レジストを積層し、四弗化炭素と
水素ガスの雰囲気下でエツチングし、更に残存レジスト
を剥離（図示せず）して、同図（ｄ）に示すようにＶＩ
Ａホール６を第１のアルミニウム配線上に開孔し、次い
で同図（ｅ）に示すように第１のアルミニウム配線と交
差するように第２のアルミニウム配線７を層間絶縁膜５
上に積層する。
る基板１を酸素プラズマ処理装置に導入し、ＲＦ４００
Ｗ、Ｏｘ ４００ＳＣＣＭ、 ２０分間プラズマ酸化す
る。プラズマ酸化後、レジストを積層し、四弗化炭素と
水素ガスの雰囲気下でエツチングし、更に残存レジスト
を剥離（図示せず）して、同図（ｄ）に示すようにＶＩ
Ａホール６を第１のアルミニウム配線上に開孔し、次い
で同図（ｅ）に示すように第１のアルミニウム配線と交
差するように第２のアルミニウム配線７を層間絶縁膜５
上に積層する。
積層されたモノメチルシラノールは、プラズマ酸化処理
前は第２図（ａ）に示すように１２５０ｃｍ”にＳｔ
Ｃ１１ｓの赤外吸収スペクトルを有しているが、プラ
ズマ酸化処理後、上記同様赤外吸収スペクトルを取った
ところ、同図（ｂ）に示すようにＳ １−ＣＨｓに基づ
く赤外吸収スペクトルは観察されなかった。
前は第２図（ａ）に示すように１２５０ｃｍ”にＳｔ
Ｃ１１ｓの赤外吸収スペクトルを有しているが、プラ
ズマ酸化処理後、上記同様赤外吸収スペクトルを取った
ところ、同図（ｂ）に示すようにＳ １−ＣＨｓに基づ
く赤外吸収スペクトルは観察されなかった。
（発明の効果）
多層配線構造を有する半導体装置における配線間の層間
絶縁膜としてシロキサン系Ｓ、Ｏ，Ｃ，膜を使用し、塗
布焼成後、プラズマ酸化処理することにより、層間ｍ縁
膜を厚膜化することができると共に、ＶＩＡホール開孔
時において四弗化炭素と水素ガスによるエツチングが可
能となり、レジストに対するダメージを防止することで
き、層間絶縁膜表面の平坦性を維持できるので、配線間
の断差による断線がなく、配″ＩａＮの均一な多層配線
構造を有する半導体装置を製造することができるもので
ある。
絶縁膜としてシロキサン系Ｓ、Ｏ，Ｃ，膜を使用し、塗
布焼成後、プラズマ酸化処理することにより、層間ｍ縁
膜を厚膜化することができると共に、ＶＩＡホール開孔
時において四弗化炭素と水素ガスによるエツチングが可
能となり、レジストに対するダメージを防止することで
き、層間絶縁膜表面の平坦性を維持できるので、配線間
の断差による断線がなく、配″ＩａＮの均一な多層配線
構造を有する半導体装置を製造することができるもので
ある。
第１図は本願発明の半導体装置の製造方法を、それぞれ
半導体装置の一部断面図により説明するための図、第２
図（ａ）は本願発明の層間絶縁膜におけるプラズマ酸化
前の赤外吸収スペクトル、同図（ｂ）はプラズマ酸化後
の赤外吸収スペクトル、第３図、第４図に示すものは、
従来のＳ、Ｏ，Ｃ。 膜を使用した半導体装置の一部断面図を示す。 図中１は基板１．２は絶縁膜、３は第１層アルミニウム
配線、４はシロキサン系Ｓ、Ｏ，Ｇ、膜、５はプラズマ
酸化処理後のシロキサン系Ｓ、Ｏ，Ｇ、膜、６はＶＩＡ
ホール、７は第２層アルミニウム配線、８は気相成長酸
化膜、又はプラズマＣＶ［）法による酸化膜、例えばＳ
ｉＯ□膜、９はシラノール系Ｓ。 ０、Ｇ、膜、ｌＯは気相成長酸化膜を示す。 出 願 人 富士ゼロックス株式会社代理人 弁理
士 内１）亘彦（他４名）第１図 第２図 （ａ） （ｂ）
半導体装置の一部断面図により説明するための図、第２
図（ａ）は本願発明の層間絶縁膜におけるプラズマ酸化
前の赤外吸収スペクトル、同図（ｂ）はプラズマ酸化後
の赤外吸収スペクトル、第３図、第４図に示すものは、
従来のＳ、Ｏ，Ｃ。 膜を使用した半導体装置の一部断面図を示す。 図中１は基板１．２は絶縁膜、３は第１層アルミニウム
配線、４はシロキサン系Ｓ、Ｏ，Ｇ、膜、５はプラズマ
酸化処理後のシロキサン系Ｓ、Ｏ，Ｇ、膜、６はＶＩＡ
ホール、７は第２層アルミニウム配線、８は気相成長酸
化膜、又はプラズマＣＶ［）法による酸化膜、例えばＳ
ｉＯ□膜、９はシラノール系Ｓ。 ０、Ｇ、膜、ｌＯは気相成長酸化膜を示す。 出 願 人 富士ゼロックス株式会社代理人 弁理
士 内１）亘彦（他４名）第１図 第２図 （ａ） （ｂ）
Claims (2)
- （１）多層配線構造を有する半導体装置における配線間
の層間絶縁膜を、シロキサン系Ｓ、Ｏ、Ｇ、膜を塗布し
て焼成し、次いでプラズマ酸化することにより形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - （２）上記層間絶縁膜上にレジストを積層し、パターニ
ングし、多層配線間を結線するためのＶＩＡホールを層
間絶縁膜に開孔するに際して、四弗化炭素と水素ガスの
雰囲気下でエッチングすることを特徴とする請求項１記
載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13810688A JPH01307247A (ja) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13810688A JPH01307247A (ja) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01307247A true JPH01307247A (ja) | 1989-12-12 |
Family
ID=15214090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13810688A Pending JPH01307247A (ja) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01307247A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1988
- 1988-06-03 JP JP13810688A patent/JPH01307247A/ja active Pending
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