JPH02100342A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、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ものである。

（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
シリコン酸化膜等の眉間絶縁膜を設け、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ＣＶ　Ｄ法による酸化ｎ々は
極めて薄いために、第１層目のアルミニウム、配線部分
と、非配線部分との間に断差を生じ、第２層目の７′ル
ミニウノ、配線する際に断差部で断線したり、配線層か
均一に積層されないために不都合か生し”（いる。

そのため多層配線における層間絶縁ｊ１９．の・１伺１
」化技術は、多層配線構造を有する゛＋′−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、エンチ
バック法、リフトオフ法、Ｓ、０．Ｇ、　（Ｓｐｉｎ　
ｏｎ　ｌ＋１ａｓＳ）塗布法等が開発されている。特に
Ｓ、　Ｏ，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。

第２図、第３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Ｉ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，Ｇ、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Ｓｉ０□膜、９はシラノ
ール系Ｓ、０．Ｇ、膜、１０は気相成長酸化膜を示す。

まず、第２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１Ｎと
し、シラノール系（Ｓｉ（ＯＨ）　４　）　Ｓ、Ｏ，Ｇ
、膜９を第二層目、気相成長酸化膜１０を第３層目とし
て形成するものである。

また第３図に示すものは、第２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，Ｇ、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Ｓ、
Ｏ，Ｃ，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２によりクランクが発生し、Ｊｖ膜化が不可能である
という問題がある。またシロキリン系ｓ、ｏ、ｃ、１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条件下で行われる必要があり、その
ためフォトレジストをもエツチングされてしまうという
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ｌ
ｌｉ化でき、しかもクランクを生じることのない層間絶
縁層を形成でき、しかもＶＩＡホールのエンチングの隙
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。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、多層配線構造を有する半導体装置の製造方法
において、その配線間に有機珪素化合物からなる塗布焼
成酸化膜を形成し、次いでその塗布焼成酸化膜を紫外線
ベークし、塗布焼成酸化膜に残存する有機残基を除去す
ることを特徴とするものである。

上記シロキナン系Ｓ、Ｏ，Ｇ、膜を形成する化合物とし
ては、一般式（Ｒ）　、ｌＳ　ｉ　　（Ｏｌｌ）　４□
　（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ｊり
間絶縁膜は、厚く塗布される必要があり、しかもｊγ膜
形成時、耐クランク性を保持していることが要求される
。平坦（ヒ材としてシロキサン系化合物を使用するとｊ
Ｖ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。

本発明は、層間平坦化材としてシｒ：ｐキサン系Ｓ。

０、Ｇ、膜を使用して塗布焼成酸化膜を形成し、紫外線
ベータ処理をすることにより、その材質中に残存するＣ
−５上結合を酸化し、５Ｉ−０−Ｓｉ結合の無機結合に
変化させるものである。しかも紫外線ベーク処理後の層
間絶縁膜にクラックの発生はなく、層間絶縁膜として極
めて良好なものとなしうろことを見いだしたもので、層
間絶縁膜を厚膜化でき、しかもＶＩＡホール開口時にレ
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が可能としえるものである。

以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。

〔実施例〕

第１図は、本発明の実施例である゛１丘導体装置の製造
法を、それぞれ半導体装置の一部Ｉｔｌｉ面により説明
するための図である。

■は基板、２は眉間絶縁膜、３は第１層アルミニウム配
線、４はＳ、Ｏ，Ｇ、膜、５はＳｉＯ□化されたＳ。

０、Ｇ、膜、６は第２ＩＪアルミニウム配線、７はＣＶ
Ｄ酸化膜、１１はＶＩＡホールを示す。

まず第１図（ａ）に示すように、プラズマＣＶＤ法、ま
たは気相成長法等の通常の方法で半導体装置の法仮ｌ上
にシリコン樹脂ＩＩ９．からなる１９間絶縁膜２を形成
し、次いでその層間絶縁膜２上に、膜厚約ｌｕｍの第１
アルミニウム配線３を形成する。次いで第１図（’ｂ）
に示すように、メチルシラノールを含むエタノール溶液
を、スピンコーターにより回転塗布する。塗布条件は４
０００ｒＰｍ、６０ｓｅｃである。

このようにして形成したＳ、Ｏ，Ｇ、膜を、焼成条件と
して１２０　’Ｃで１分間、２５０°Ｃで６０分間、４
００°Ｃで１５分間とし、Ｓ、Ｏ，Ｇ、焼成酸化膜を形
成する。Ｓ、Ｏ，Ｇ、膜は第１層アルミニウム配線後の
基板表面の凹所へ入り込み、基板表面は平ｔＢ！化され
ている。

次に第１図（ｃ）に示すように、基板を紫外線ベータ装
置内に導入し、ベーク温度２００°Ｃで１０分間ベーク
する。紫外線の波長は２００〜３００ｎｍとする。この
紫外線ベークにより表面から約０．１μＲ１程度まで有
機基が除去され、ＳｉＯ□化される。紫外線ベーク後、
ＣＶ　Ｄ　（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐ。

ｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりシリコン酸化膜７
を約０゜５μｍの膜厚で着膜する。

その後フォトレジストを塗布し、エツチングによりＶＩ
Ａホール１１を開孔する。Ｓ、０．Ｇ、膜表面がＳｉ０
ｇ化されているので、ＲＩ　Ｅ　（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　
ＴｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）法においては四弗化炭素と水素
ガス系を使用することができ、フォトレジストにダメー
ジを与えることなくエツチングすることができる。

ＶＩＡホール開口後、残存するフォトレジストは酸素プ
ラズマ処理により除去される。

次いで第１図（ｄ）に示すように、シリコン酸化膜７上
に第２アルミニウム配線６を形成し、多層配線構造を有
する半導体装置とする。

〔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°ζシロキサン系Ｓ、０．Ｇ、ｌ１５％を使
用し、塗布焼成後、プラズマ酸化処理することにより、
層間絶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、層間絶縁膜表面の千１■性を維持できるの
で、配線間の断差による断線がなく、配線層の均一な多
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。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例である半導体装置の製造法を
、それぞれ゛ト導体装置の一部断面により説明するため
の図、第２図、第３図は従来例を示ｔ’図である。 ｌ・・・基板、２・・・層間絶縁膜、３・・・第１アル
ミニ・シム配線、４・・・Ｓ、０．Ｇ、膜、５・・・Ｓ
ｉ０ｇ化されたｓ、。 Ｇ　、　ＩＩＱ、６・・・第２アルミニウム配線、７・
・・ＣＶ　Ｏ酸化膜、１１・・・ＶＩＡホール。 出　　願　　人　富士ゼロックス株式会社代理人　弁理
士　内１１１　　亘彦　（外５名）Ｍ１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多層配線構造を有する半導体装置の製造方法において、
   その配線間に有機珪素化合物からなる塗布焼成酸化膜を
   形成し、次いでその塗布焼成酸化膜を紫外線ベークし、
   塗布焼成酸化膜に残存する有機残基を除去することを特
   徴とする半導体装置の製造方法。