JPH0373532A - 半導体集積回路における配線層の形成方法 - 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、半導体集積回路（ＩＣ，ＬＳＩ）の製造工程
における配線層の形成方法に関するものである。

（従来の技術） 従来、ＩＣ，ＬＳＩの製造工程における配線層の形成材
料としては、Ａｆｆｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ。

Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｏ等の金属材料が用いられていた。

また、それらの材料を用いた配線層薄膜の形成方法とし
ては、物理的蒸着やスパッタを使用したＰ　Ｖ　Ｄ　（
Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄ＠ｐｏｓｉｔｉｏｎ
）による７１１１１形成法が多（用いられていた。

第４図は従来の真空蒸着による薄膜形成装置の概略構成
図である。

この図において、１は蒸発源（金属）、２は電子ビーム
の飛程、３は電子銃、４はベルジャ、５ばるつぼ、６は
真空ポンプ、７は半導体ウェハである。

この図に示すように、ベルジャ４内に蒸発ｉ１！１１１
と試料としての半導体ウェハ７を配置し、蒸発物質に電
子銃３から電子を照射して物質を蒸発させ、半導体ウェ
ハ７の表面に付着させる。

第５図は従来のスパッタによって膜形成を行う装置の例
で、高周波２極スパツタ形式の薄膜形式装置の概略構成
図である。

この図において、１１は電子ビームの飛程、１２はベル
ジャ、１３は真空ポンプ、１４は試料としての半導体ウ
ェハ、１５はターゲツト材（陰極）、１６はウェハホル
ダ（陽極）である。

これらのＰＶＤによる薄膜形成は、金属材料である蒸発
源やターゲットから出た材料の蒸気或いは原子がウェハ
に向かって飛び被着する形式であるため、ウェハ上に段
差がある場合は、そこで段差被覆率（ステップカバレッ
ジ）が悪くなる傾向がある。即ち、金属材料の蒸気或い
は原子がウェハに向かっていくその方向が、ある特定の
方向（ターゲツト材や蒸発源のある方向）に集中する傾
向がある。そのため、段差の影になる部分には金属材料
が十分に被着し難くなり、ステップカバレンジが低下し
てしまう８例えば、第６図に示すように、ウェハ２１の
段差２２にＰＶＤによる薄膜形式を行った場合、段差部
２３では金属薄膜２４の厚さが薄くなってしまう。

（発明が解決しようとする謀Ｂ） 以上述べたように、ＰＶＤを用いた方法では、段差部に
おけるステップカバレッジが悪くなる傾向がある。この
結果、特に段差のエツジ部において金属薄膜が薄くなっ
てしまい、断線不良の原因となり、半導体集積ｖｉ路の
信頼性に悪影響を及ぼすといった問題があった。

本発明は、以上述べたようなＰＶＤ法によるステップカ
バレッジの劣化を除去し、段差部でのエツジ部分の薄膜
化をなくした配線層を形成し得る半導体集積回路におけ
る配線層の形式方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明においては、前記目的を達成するために、半導体
集積回路の製造工程中、半導体基板上の段差部に配線を
施す半導体集積回路における配線層の形式方法において
、前記半導体基板上の段差部にポリイミド樹Ｊｌｌｔｌ
液を塗布し、それを４００℃以下の熱処理によって硬化
させ、ポリイミド膜を形式する工程と、該ポリイミド膜
をリソグラフィーによって配線パターンを形式する工程
と、１０００℃以上の熱処理により、ポリイミド膜をグ
ラフディト化させる工程とを施すようにしたものである
。

（作用） 本発明によれば、上記したように、ベンゼン環やナフタ
レン環等の芳香族環を有するポリイミド樹脂やボリアミ
ド樹脂等の高分子Ｉ／ＪＡｌｌｌを１０００℃以上の高
温で処理すると、高分子の炭化が起こってグラファイト
が生成される。このグラファイトの導電率が金属に匹敵
するほど高い点に着目し、有機薄膜の高温処理により得
られるグラファイト薄膜を配線層として用いることによ
り、ステップカバレッジの良好な配線層薄膜を得ること
ができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図は本発明の実施例を示す半導体集積回路における
配線層の形式工程断面図である。

ここでは、有機高分子樹脂として、ポリイミド樹脂を用
いた場合の実施例について述べる。

（１）まず、第１図（ａ）に示すように、段差３２のあ
る半導体ウェハ３１上に、芳香族系ポリイ５ド、又は芳
香族系ポリアミック酸のＮ−メチル−２ピロリドン溶液
を回転塗布し、次いで、塗布の終わった半導体ウェハ３
１をＮ８中にて２００〜３５０　’Ｃで１時間以上加熱
し、溶媒を蒸発させてポリイミド薄膜３３を得る。

（２）次いで、第１図（ｂ）に示すように、リソグラフ
ィーによってポリイミド樹脂［３３を加工し、ポリイミ
ド配線パターン３３′を形成する。

（３）次いで、第１図（ｃ）に示すように、半導体ウェ
ハ３１をＮ８中で１０００℃以上に加熱し、ポリイミド
薄膜をグラファイト化させ、ポリイミド膜配線層３４を
形式する。

ここで、第１図（ｃ）における半導体ウェハ３１の加熱
方法としては、例えば第２図に示すように、Ｎ！ガス導
入口４２からＮ！ガスが導入されるように構成した電気
炉４０の石英チューブ４１内で、３０分以上の加熱を行
う、或いは第３図に示すように、同じくＮ富ガス導入口
４６からＮ、ガスを導入しながら、グラファイトヒータ
４５から半導体ウェハ３１に赤外線を照射することによ
り、１０００℃以上の状態を３分間以上維持する方法を
採用してもよい。

以上の方法によって、金属配線程度の高い電導性を有す
る配線層を得ることができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のよ
うな効果を奏することができる。

（１）塗布により配線層を形成するために、ステップカ
バレッジの問題がない。

（２）ＰＶＤでは不可能な急峻な段差形状に対しても配
線の形成が可能である。

（３）配線層形成の際、塗布により平坦化が行われるた
め、多層構造配線の構築を容易に行うことができる。

（４）リソグラフィー工程中のエツチング工程において
、ＲＩＥ（リアクティブイオンエツチング）法が通用で
きるため、微細パターン形成が可能となる。

（５）グラファイトは高温処理が可能なため、配線層形
成後でも１０００℃以上の熱処理を行うことができる。

（６）有機樹脂１Ｍは、従来の金漏膜に比べて光あ反射
率が低いため、リソグラフィー工程中の露光工程におい
て、下地膜からの反射によるパターンの変形が全くない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す半導体集積回路における
配線層の形成工程断面図、第２図は電気炉による加熱状
態を示す図、第３図は赤外線の照射による加熱状態を示
す図、第４図は従来の真空蒸着によるｆｉｌｌ形戒装形
成概略構成図、第５図は従来のスパッタによる薄膜形成
装置の概略構成図、第６図は従来技術の問題点説明図で
ある。 ３１・・・半導体ウェハ、３２・・・半導体ウェハの段
差、３３・・・ポリイミド薄膜、３３′・・・ボリイ藁
ド配線パターン、３４・・・ポリイミド膜配線層、４０
・・・電気炉、４１・・・石英チューブ、４２．４６・
・・Ｎ８ガス導入口、４５−・・グラファイトヒータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体集積回路の製造工程中、半導体基板上の段差部に
   配線を施す半導体集積回路における配線層の形成方法に
   おいて、 （ａ）前記半導体基板上の段差部にポリイミド樹脂溶液
   を塗布し、それを４００℃以下の熱処理によって硬化さ
   せ、ポリイミド膜を形成する工程と、（ｂ）該ポリイミ
   ド膜をリソグラフィーによって配線パターンを形成する
   工程と、 （ｃ）１０００℃以上の熱処理により、ポリイミド膜を
   グラファイト化させる工程とを有することを特徴とする
   半導体集積回路における配線層の形成方法。