JPH03175635A

JPH03175635A - 半導体装置の多層配線構造体

Info

Publication number: JPH03175635A
Application number: JP31578489A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Honma; 哲哉本間; Junzo Shimizu; 潤三清水; Yukinobu Murao; 幸信村尾
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-12-04
Filing date: 1989-12-04
Publication date: 1991-07-30

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〕本発明は半導体装置の多層配線構造体に関する。

〔従来の技術〕

従来の半導体装置の多層配線ｔＲ構造体、例えば、特開
昭５７−１００７４８に示されたように、半導体基板１
上の絶縁膜２上に、第１のアルミニウム配線３．第１の
層間絶縁膜（例えば、化学気相成長による５ｉ０２膜）
４．スピンオングラス膜５．第２の層間絶縁膜（例えば
、化学気相成長による５ｉ０２膜〉６．第２のアルミニ
ウム配線７を順次堆積、形成し、構成されていた。

また、スピンオングラス膜を用いる代に、液相成長法に
よる５ｉ０２膜、例えばＳ　ｉ（ＯＲ，）　ａ（Ｒ；ア
ルキル基〉の溶液に浸漬した後アニールして得るＳ　ｉ
　０２膜、を用いる例もあった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の半導体装置の°多層配線構造体は、以下
のような欠点がある。

化学気相成長法により形成した層間絶縁膜は段差被覆性
が悪くオーバーハング形状になりやすいことから、段差
被覆性を改良するため層間絶縁膜の中間層にスピンオン
グラス膜、あるいはＳｉ　＜０Ｒ）４溶液を用いた液相
成長法による５ｉ０２１模を用いていた。

スピンオングラス膜は、熱処理時の体積収縮に起因する
亀裂が発生しやすく、０．３μｍ以上の厚さの膜を形成
することは困難である。

このことから、層間絶縁膜の中間層にスピンオングラス
膜を採用しても、層間絶縁膜の表面を充分に平坦化する
ことが出来ず、上層の配線が断線もしくは断線しかかり
、信頼性上からも問題があった。

また、上述の従来のｆｉ１４造では充分な平坦性が得ら
れないため、３層以上の多層配線を実現することは困難
であった。

なお、５ｉ（ＯＲ＞４溶液を用いた液相成長法による５
ｉ０２１１％は、スピンオングラス膜に比べさらに１摸
質が悪く、特にクラックの発生が激しいことなどから、
結局、実用化されるには到らなかった。

【課題を解決するための手段〕

本発明の半導体装置の多層配線構造体は、層間絶縁膜の
少なくとも一部に、珪弗化水素酸に２Ｍ化珪素粒子を溶
解し、２酸化珪素を飽和あるいは過飽和させた水溶液を
用いた液相成長法により堆積した２酸化珪素膜を具備し
ている。

「実施例〕次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１の実施例であるところの２層アル
ミニウム配線構造体の断面図である。

所望の半導体素子を有する半導体基板１上に、絶縁膜２
を介して厚さ約１１１　ｒｎの第１のアルミニウム配線
３が形成され、スパッタ法あるいはプラズマ化学気相成
長法など比較的低温（〜３００℃）で形成した厚さ約０
．２μ【ｎのシリコン酸化膜８、珪弗化水素酸に２酸化
珪素粒子を溶解して２酸化珪素を飽和あるいは過飽和さ
せた水溶液を用いた液相成長法により堆積した厚さ約０
．７μｍの２酸化珪素ｌ１５ｔ（液相成長２酸化珪素膜
〉９．開口１０、厚さ約１μｍの第２のアルミニウム配
線７が１１＠次形成され、２Ｎ配線構造体を構成してい
る。

ここで用いた液相成長法に関して補足説明を行なう。珪
弗化水素酸に２酸化珪素を溶解した水溶液を用い、２酸
化珪素膜を液相成長させる方法は、液晶パネルの表面保
護膜の形成に用いられている。弗化水素酸と反応し弗化
物イオンを生成させることにより、２＃Ｉｉ化珪素の過
飽和状態を作り出す添加物質としては、Ｈ，ＢＯ３，Ｎ
Ｈ４０ＨＨ，ｐｏ４等が知られている。Ｈ，ＢＯ，を例
にすると、その反応は、Ｈ２Ｓ　ｉ　Ｆｂ　＋２８２０Ｆ’Ｓ　ｉ　０２　＋６
ＨＦＨ，ＢＯ３＋４ＨＦ→（ＢＦ４　）　−＋）１３０
“十２８２０となる。

本実施例では、上述の技術を半導体装置の多層配線構造
体の構成に適用した。第１層目の配線がアルミニウムで
あることから、過飽和状態を作り出す添加物質としては
Ｈ３白０３を用いた。液相成長２酸化珪素膜９の形成は
室温で行なう。飽和状態での液相成長２酸化珪素Ｍ９の
成長速度は、１時間に約２００人であり、緻密な膜を得
ることが出来る。また、過飽和状態の下では膜の成長速
度が上昇する。過飽和状態の下での膜成長には、過飽和
状態を常に維持することが重要である。

なお、本実施例では配線材ト１としてアルミニウムを用
いたが、銅、アルミニウム合金、タングステン、モリブ
デン、高融点金属のシリサイド。

金、白金等でもよい。

第２図は本発明をＭＯ３型半導体装置に適用した第２の
実施例の断面図である。

半導体基板１上に、素子分離領域１１．ゲー１へ酸化Ｊ
ｌｉｌ　２．ポリシリコンゲート１３．ソース領域１４
．ドレイン領域１５が形成され、続いて、珪弗化水素酸
に２酸化珪素粒子を溶解して２酸化珪素を飽和あるいは
過飽和させた水溶液を用いた液相成長法により堆積した
厚さ約０．７μｍの液相成長２酸化珪素膜９．開口１０
．厚さ約０．２μｉｎのバリア金属１１５Ｉ（例えば、
窒化チタン膜）１６゜厚さ約１μｍのアルミニウム配線
１７が順次形戒され、第１層目の配線がポリシリコン、
第２層目の配線がアルミニウムからなる２層配線ｙＩ造
を有するＭＯ３型半導体装置を構成している。

本実施例では、液相成長２酸化珪素膜９を単層で層間絶
縁膜として用いているが、これ以外でも、例えば、液相
成長２酸化珪素膜９上にスピンオングラス膜を形成した
２層構造の層間絶縁膜としてもよい。また、２層構造の
層間絶縁膜上にさらに液相成長２酸化珪素膜を用いて３
層構造の眉間絶縁膜としてもよい。

また、本実施例では、第１層目の配線がポリシリコンゲ
ート１３であることから、過飽和状態を作り出す添加物
質としては８３ＢＯ，以外にＮＨ４ＯＨ，Ｈ３ＰＯ４等
を用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の半導体装置の多層配線ＦＩ
４造体は、層間絶縁膜の少なくとも一部に、珪弗化水素
酸に２酸化珪素粒子を溶解し、２酸化珪素を飽和あるい
は過飽和させた水溶液を用いた液相成長法により堆積し
た２酸化珪素膜を具備していることから、等方性がよく
かつ緻密な層間絶縁膜による多層配線構造体を実現し、
さらに、被覆性に優れ膜厚の制約のない層間絶縁膜によ
る多層配線構造体を得ることが可能となる。

また、多層配線構造体における金属配線の断線もしくは
断線のしかかり等に対する危惧は避けられ、信頼性−に
の問題も回避される。また、液相成長法による」二連の
２酸化珪素膜表面の平坦性が鏝れることから、３層以上
の多層配線構造体の実現が容懇になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の断面図、第２図は本発
明の第２の実施例の断面図、第３図は従来の半導体装置
の多層配線構造体の断面図で、ｈる。１・・・半導体基板、２・・・絶縁膜、３・・・第１の
アルミニウム配線、４・・・第１の層間絶縁膜、５・・
・スピンオングラス、６・・・第２の層間絶縁膜、７・
・・第２のアルミニウム配線、８・・・シリコン′酸化
膜、９・・・液相成長２酸化珪素膜、１０・・・開口、
１１・・・素子分離領域、１２・・・デーｌ−酸化膜、
１３・・・ポリシリコンゲート、１４・・・ソース領域
、１５・・・ドレインｉｎ　ｊＡ、１６・・・バリア金
属Ｉ模、１７・・・アルミニウム配線。

Claims

【特許請求の範囲】１、層間絶縁膜の少なくとも一部に、珪弗化水素酸（Ｈ
＿２ＳｉＦ＿６）に２酸化珪素粒子を溶解して得た２酸
化珪素の飽和水溶液を用いた液相成長法により堆積した
２酸化珪素膜を具備することを特徴とする半導体装置の
多層配線構造体。２、請求項１記載の前記飽和水溶液に代えて、前記飽和
水溶液に弗化水素酸と反応して弗化物イオンを生成する
物質を添加することにより得た２酸化珪素の過飽和水溶
液を用いた液相成長法により堆積した２酸化珪素膜を具
備することを特徴とする半導体装置の多層配線構造体。