JPH0547759A - 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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- JPH0547759A JPH0547759A JP3206702A JP20670291A JPH0547759A JP H0547759 A JPH0547759 A JP H0547759A JP 3206702 A JP3206702 A JP 3206702A JP 20670291 A JP20670291 A JP 20670291A JP H0547759 A JPH0547759 A JP H0547759A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 ＳＯＧに起因する水分によりスルーホールの
接続不良を引き起こすことの無い優れた多層配線を提供
する。 【構成】 接続不良の無いスルーホール７を提供するた
めＳＯＧ５を塗布した後高い温度でＳｉ−ＯＨの脱水宿
合反応を起こし焼き締める工程と、引き続く低い温度で
Ｓｉ−ＯＨの脱水宿合反応を起こさずに発生した水分を
除去する工程と、その上に低温且つ堆積までの予備加熱
を短時間で絶縁膜を堆積する工程からなる。
接続不良を引き起こすことの無い優れた多層配線を提供
する。 【構成】 接続不良の無いスルーホール７を提供するた
めＳＯＧ５を塗布した後高い温度でＳｉ−ＯＨの脱水宿
合反応を起こし焼き締める工程と、引き続く低い温度で
Ｓｉ−ＯＨの脱水宿合反応を起こさずに発生した水分を
除去する工程と、その上に低温且つ堆積までの予備加熱
を短時間で絶縁膜を堆積する工程からなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方
法、特に多層金属配線の形成に関する。
法、特に多層金属配線の形成に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年半導体装置の微細化、高速化の要求
から半導体装置に於て、トランジスタ等の素子間を接続
する金属配線は、２層以上のアルミニウム配線が多用さ
れるようになった。
から半導体装置に於て、トランジスタ等の素子間を接続
する金属配線は、２層以上のアルミニウム配線が多用さ
れるようになった。
【０００３】多層アルミニウム配線では下層のアルミニ
ウム配線の段差により、上層のアルミニウム配線の段切
れが生じないよう各種平坦化技術が用いられる。
ウム配線の段差により、上層のアルミニウム配線の段切
れが生じないよう各種平坦化技術が用いられる。
【０００４】平坦化法のうち、スピンオングラス等の塗
布膜を用いて平坦化を行なうものとして、図１の方法が
広く用いられている。しかしながら、上記従来の方法で
は工程中にシラノールを主成分とするスピンオングラス
（以下ＳＯＧと略す）から発生する水分もしくはＳＯＧ
に吸着した水分が原因で各金属配線層間を接続するスル
ーホールにおいて接続不良、断線等の不良を引き起こし
易い。以下図１を用いて従来の平坦化技術で、どの様に
してスルーホールの接続不良が発生するかを説明する。
布膜を用いて平坦化を行なうものとして、図１の方法が
広く用いられている。しかしながら、上記従来の方法で
は工程中にシラノールを主成分とするスピンオングラス
（以下ＳＯＧと略す）から発生する水分もしくはＳＯＧ
に吸着した水分が原因で各金属配線層間を接続するスル
ーホールにおいて接続不良、断線等の不良を引き起こし
易い。以下図１を用いて従来の平坦化技術で、どの様に
してスルーホールの接続不良が発生するかを説明する。
【０００５】シリコン基板１．にトランジスタ等の素子
を作りこんだ後、絶縁膜２．を介して８００ｎｍの膜厚
を有する第１のアルミニウム配線３．を形成する、その
上に公知のプラズマＣＶＤ法を用い３９０℃の堆積温度
で第１のプラズマ酸化膜４．を５００ｎｍの厚さで堆積
する。
を作りこんだ後、絶縁膜２．を介して８００ｎｍの膜厚
を有する第１のアルミニウム配線３．を形成する、その
上に公知のプラズマＣＶＤ法を用い３９０℃の堆積温度
で第１のプラズマ酸化膜４．を５００ｎｍの厚さで堆積
する。
【０００６】次にシラノールを主成分とするスピンオン
グラス５．を平坦部で２００ｎｍ厚に回転塗布し、凹部
を埋め段差を緩和する、次に４５０℃窒素雰囲気中で３
０分間焼き締める、この焼き締めによりＳＯＧ５．中の
ＳｉーＯＨの脱水縮合反応により水が生成し、ＳＯＧ
５．にＳｉーＯの結合が形成される。ただし４５０℃の
熱処理では脱水縮合反応は完結せずＳｉ−ＯＨも膜中に
同時に存在する。
グラス５．を平坦部で２００ｎｍ厚に回転塗布し、凹部
を埋め段差を緩和する、次に４５０℃窒素雰囲気中で３
０分間焼き締める、この焼き締めによりＳＯＧ５．中の
ＳｉーＯＨの脱水縮合反応により水が生成し、ＳＯＧ
５．にＳｉーＯの結合が形成される。ただし４５０℃の
熱処理では脱水縮合反応は完結せずＳｉ−ＯＨも膜中に
同時に存在する。
【０００７】この焼き締め工程で発生した水の大部分は
外部に放出されるが、一部は第１のプラズマ酸化膜４．
の中に取り込まれ、又一部はＳＯＧ５．自身に取り込ま
れ、後の工程でスルーホールの接続不良を引き起こす。
この段階は図１（ａ）に示す。
外部に放出されるが、一部は第１のプラズマ酸化膜４．
の中に取り込まれ、又一部はＳＯＧ５．自身に取り込ま
れ、後の工程でスルーホールの接続不良を引き起こす。
この段階は図１（ａ）に示す。
【０００８】次に、３９０℃の堆積温度で第２のプラズ
マ酸化膜６．を５００ｎｍ堆積したものが図１（ｂ）で
ある。プラズマ酸化膜６．堆積直前には３９０℃の温度
でＳＯＧ５．中のＳｉーＯＨの脱水縮合反応により再び
水が生成し、直後のプラズマ酸化膜６．堆積により、Ｓ
ＯＧ〜第２のプラズマ酸化膜の間に水分が閉じ込められ
この水分もまた、後の工程でスルーホールの接続不良を
引き起こす。
マ酸化膜６．を５００ｎｍ堆積したものが図１（ｂ）で
ある。プラズマ酸化膜６．堆積直前には３９０℃の温度
でＳＯＧ５．中のＳｉーＯＨの脱水縮合反応により再び
水が生成し、直後のプラズマ酸化膜６．堆積により、Ｓ
ＯＧ〜第２のプラズマ酸化膜の間に水分が閉じ込められ
この水分もまた、後の工程でスルーホールの接続不良を
引き起こす。
【０００９】次に図１（ｃ）で第１のアルミニウム配線
に到達するスルーホール７．を開孔し、図１（ｄ）でス
パッタリング装置中によりアルミニウムを蒸着した後、
公知のフォトエッチング技術により第２のアルミニウム
配線８．を形成するのである。前述の各工程においてＳ
ＯＧ５．中またはプラズマ酸化膜４．６．中に取り込ま
れた水分は、第２のアルミニウム配線８．を蒸着する際
の温度上昇によりスルーホール側壁から水分が吹き出し
スルーホール７．側壁にアルミニウムが付かない事によ
るスルーホール７．の接続不良を引き起こす。この例を
図２に示す。
に到達するスルーホール７．を開孔し、図１（ｄ）でス
パッタリング装置中によりアルミニウムを蒸着した後、
公知のフォトエッチング技術により第２のアルミニウム
配線８．を形成するのである。前述の各工程においてＳ
ＯＧ５．中またはプラズマ酸化膜４．６．中に取り込ま
れた水分は、第２のアルミニウム配線８．を蒸着する際
の温度上昇によりスルーホール側壁から水分が吹き出し
スルーホール７．側壁にアルミニウムが付かない事によ
るスルーホール７．の接続不良を引き起こす。この例を
図２に示す。
【００１０】上記問題点を解決するためにＳＯＧの一部
をエッチングしてスルーホール側壁にＳＯＧが露出しな
い用にする方法が提案されているが、工程が増加するこ
と、ＳＯＧをエッチングすることで平坦度が悪くなるこ
と、等の問題点があり必ずしも有効な方法ではない。
をエッチングしてスルーホール側壁にＳＯＧが露出しな
い用にする方法が提案されているが、工程が増加するこ
と、ＳＯＧをエッチングすることで平坦度が悪くなるこ
と、等の問題点があり必ずしも有効な方法ではない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
半導体装置の製造方法ではＳＯＧに起因する水分のため
スルーホールの接続不良が発生しやすい問題点があっ
た。
半導体装置の製造方法ではＳＯＧに起因する水分のため
スルーホールの接続不良が発生しやすい問題点があっ
た。
【００１２】本発明は上記問題点を解決し、接続不良の
無いスルーホールを提供するためのものである。
無いスルーホールを提供するためのものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決し、接続不良の無いスルーホールを提供するためス
ピンオングラスを塗布した後、高い温度でＳｉ−ＯＨの
脱水縮合反応を起こしＳＯＧを焼き締める工程と、引き
続く低い温度でＳｉ−ＯＨの脱水縮合反応を起こさずに
発生した水分を除去する工程と、その上に、ＳＯＧから
ＳｉーＯＨの脱水縮合反応で水分が発生しないよう、低
温かつ堆積までの予備加熱を短時間で絶縁膜を堆積する
工程とからなる。
解決し、接続不良の無いスルーホールを提供するためス
ピンオングラスを塗布した後、高い温度でＳｉ−ＯＨの
脱水縮合反応を起こしＳＯＧを焼き締める工程と、引き
続く低い温度でＳｉ−ＯＨの脱水縮合反応を起こさずに
発生した水分を除去する工程と、その上に、ＳＯＧから
ＳｉーＯＨの脱水縮合反応で水分が発生しないよう、低
温かつ堆積までの予備加熱を短時間で絶縁膜を堆積する
工程とからなる。
【００１４】
【作用】図３はＳＯＧを基板上に１５０ｎｍの厚さで塗
布した後窒素雰囲気中で４５０℃３０分の熱処理を施し
た試料を真空中で昇温したときの水分放出量を四重極分
析計で測定したものである。横軸が温度で、縦軸が水分
放出量である。スペクトルは２つのピークからなり２５
０℃にピークをもつものがＳＯＧに吸着した水分が脱離
したもので、４００℃にピークを持つものがＳｉーＯＨ
の脱水縮合反応で発生した水分である。２５０℃のピー
クはいったん温度を室温まで戻し再び昇温すると消滅す
るが、４００℃にピークを持つものは消滅しない。
布した後窒素雰囲気中で４５０℃３０分の熱処理を施し
た試料を真空中で昇温したときの水分放出量を四重極分
析計で測定したものである。横軸が温度で、縦軸が水分
放出量である。スペクトルは２つのピークからなり２５
０℃にピークをもつものがＳＯＧに吸着した水分が脱離
したもので、４００℃にピークを持つものがＳｉーＯＨ
の脱水縮合反応で発生した水分である。２５０℃のピー
クはいったん温度を室温まで戻し再び昇温すると消滅す
るが、４００℃にピークを持つものは消滅しない。
【００１５】接続不良の無いスルーホールを提供するた
めにはそれぞれの熱処理工程においてＳＯＧ中もしくは
絶縁膜中に残存する水分を徹底的に排除する必要があ
る。ＳＯＧに加える熱処理においてＳｉーＯＨの脱水縮
合反応で水分が発生する温度領域と、ＳＯＧ中に取り込
まれた水分のみが脱離していく温度領域の２種類がある
ので、ＳＯＧ塗布後の熱処理の温度範囲を適当に選ぶこ
とで、ＳＯＧもしくは絶縁膜中に残存する水分を最小に
することができる。
めにはそれぞれの熱処理工程においてＳＯＧ中もしくは
絶縁膜中に残存する水分を徹底的に排除する必要があ
る。ＳＯＧに加える熱処理においてＳｉーＯＨの脱水縮
合反応で水分が発生する温度領域と、ＳＯＧ中に取り込
まれた水分のみが脱離していく温度領域の２種類がある
ので、ＳＯＧ塗布後の熱処理の温度範囲を適当に選ぶこ
とで、ＳＯＧもしくは絶縁膜中に残存する水分を最小に
することができる。
【００１６】
【実施例】本発明を用いた半導体装置の製造方法を図１
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【００１７】シリコン基板１．にトランジスタ等の素子
を作りこんだ後、絶縁膜２．を介して８００ｎｍの膜厚
を有する第１のアルミニウム配線３．を形成する、その
上に公知のプラズマＣＶＤ法を用い３９０℃の堆積温度
で第１のプラズマ酸化膜４．を５００ｎｍの厚さで堆積
する。
を作りこんだ後、絶縁膜２．を介して８００ｎｍの膜厚
を有する第１のアルミニウム配線３．を形成する、その
上に公知のプラズマＣＶＤ法を用い３９０℃の堆積温度
で第１のプラズマ酸化膜４．を５００ｎｍの厚さで堆積
する。
【００１８】次にスピンオングラス５．を平坦部で２０
０ｎｍ厚に回転塗布し、凹部を埋め段差を緩和する、次
に４５０℃窒素雰囲気中で３０分間焼き締める、この焼
き締めによりＳＯＧ５．中のＳｉーＯＨの脱水縮合反応
により水が生成し、ＳＯＧ５．にＳｉーＯの結合が形成
される。ただし４５０℃の熱処理では脱水縮合反応は完
結せずＳｉ−ＯＨも膜中に同時に存在する。この焼き締
め工程で発生した水の大部分は外部に放出されるが、一
部は第１のプラズマ酸化膜４．の中に取り込まれ、又一
部はＳＯＧ５．自身に取り込まれている。引続き０．６
Ｔｏｒｒの減圧下において窒素ガス５００ｓｃｃｍを流
しながら２５０℃１２０分の熱処理を行う。この熱処理
でＳＯＧ５．またはプラズマ酸化膜中に残存する水分の
大部分が除去される。
０ｎｍ厚に回転塗布し、凹部を埋め段差を緩和する、次
に４５０℃窒素雰囲気中で３０分間焼き締める、この焼
き締めによりＳＯＧ５．中のＳｉーＯＨの脱水縮合反応
により水が生成し、ＳＯＧ５．にＳｉーＯの結合が形成
される。ただし４５０℃の熱処理では脱水縮合反応は完
結せずＳｉ−ＯＨも膜中に同時に存在する。この焼き締
め工程で発生した水の大部分は外部に放出されるが、一
部は第１のプラズマ酸化膜４．の中に取り込まれ、又一
部はＳＯＧ５．自身に取り込まれている。引続き０．６
Ｔｏｒｒの減圧下において窒素ガス５００ｓｃｃｍを流
しながら２５０℃１２０分の熱処理を行う。この熱処理
でＳＯＧ５．またはプラズマ酸化膜中に残存する水分の
大部分が除去される。
【００１９】２５０℃ではＳｉーＯＨの脱水縮合反応は
ほとんど進まないので新たに水分が生成し、ＳＯＧ５．
中もしくはプラズマ酸化膜４．中に取り込まれることは
ない。この段階を図１（ａ）に示す。
ほとんど進まないので新たに水分が生成し、ＳＯＧ５．
中もしくはプラズマ酸化膜４．中に取り込まれることは
ない。この段階を図１（ａ）に示す。
【００２０】次に、２５０℃の堆積温度で第２のプラズ
マ酸化膜６．を５００ｎｍ堆積したものが図１（ｂ）で
ある。プラズマ酸化膜６．堆積までの予備加熱を３０秒
とすることでＳＯＧ５．中のＳｉーＯＨの脱水縮合反応
により再び水が生成することもない。
マ酸化膜６．を５００ｎｍ堆積したものが図１（ｂ）で
ある。プラズマ酸化膜６．堆積までの予備加熱を３０秒
とすることでＳＯＧ５．中のＳｉーＯＨの脱水縮合反応
により再び水が生成することもない。
【００２１】次に図１（ｃ）で第１のアルミニウム配線
に到達するスルーホール７．を開孔したのち、引続き
０．６Ｔｏｒｒの減圧下において窒素ガス５００ｓｃｃ
ｍを流しながら２５０℃１２０分の熱処理を行う。この
熱処理でＳＯＧ５．またはプラズマ酸化膜４．６．中に
残存するまたは途中工程で吸着した水分及の大部分が除
去される。しかも２５０℃ではＳｉーＯＨの脱水縮合反
応はほとんど進まないので新たに水分が生成し、ＳＯＧ
５．中もしくはプラズマ酸化膜４．６．中に取り込まれ
ることはない。
に到達するスルーホール７．を開孔したのち、引続き
０．６Ｔｏｒｒの減圧下において窒素ガス５００ｓｃｃ
ｍを流しながら２５０℃１２０分の熱処理を行う。この
熱処理でＳＯＧ５．またはプラズマ酸化膜４．６．中に
残存するまたは途中工程で吸着した水分及の大部分が除
去される。しかも２５０℃ではＳｉーＯＨの脱水縮合反
応はほとんど進まないので新たに水分が生成し、ＳＯＧ
５．中もしくはプラズマ酸化膜４．６．中に取り込まれ
ることはない。
【００２２】図１（ｄ）でスパッタリング装置中により
アルミニウムを蒸着した後、公知のフォトエッチング技
術により第２のアルミニウム配線８．を形成するのであ
る。前述の各工程においてＳＯＧ５．中またはプラズマ
酸化膜４．６．中に取り込まれた水分を充分除去してい
るので、第２のアルミニウム配線８．を蒸着する際の温
度上昇によりスルーホール７．側壁から水分が吹き出し
スルーホール側壁７．にアルミニウムが付かない等のス
ルーホール７．の接続不良を引き起こす事が無い。
アルミニウムを蒸着した後、公知のフォトエッチング技
術により第２のアルミニウム配線８．を形成するのであ
る。前述の各工程においてＳＯＧ５．中またはプラズマ
酸化膜４．６．中に取り込まれた水分を充分除去してい
るので、第２のアルミニウム配線８．を蒸着する際の温
度上昇によりスルーホール７．側壁から水分が吹き出し
スルーホール側壁７．にアルミニウムが付かない等のス
ルーホール７．の接続不良を引き起こす事が無い。
【００２３】この様にして得られた多層配線構造では、
スルーホールの口径が１μｍ程度の微細なものでも歩
留、信頼性に優れた物となる。
スルーホールの口径が１μｍ程度の微細なものでも歩
留、信頼性に優れた物となる。
【００２４】なお上記実施例では、シラノールを主成分
とするＳＯＧの場合について述べたが、シラノールの一
部をメチル基で置換したＳＯＧ等についても応用できる
ことは言うまでもない。また上記実施例では２層金属配
線について述べたが、３層以上の多層配線に適用しても
同様の効果が得られる。
とするＳＯＧの場合について述べたが、シラノールの一
部をメチル基で置換したＳＯＧ等についても応用できる
ことは言うまでもない。また上記実施例では２層金属配
線について述べたが、３層以上の多層配線に適用しても
同様の効果が得られる。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、第２のアルミニウム配
線を蒸着する際の温度上昇によりスルーホール側壁から
水分が吹き出しスルーホール側壁にアルミニウムが付か
ない等のスルーホールの接続不良を引き起こす事が無
い。また この様にして得られた多層配線構造では、ス
ルーホールの口径が１μｍ程度の微細なものでも歩留、
信頼性に優れた物となる。
線を蒸着する際の温度上昇によりスルーホール側壁から
水分が吹き出しスルーホール側壁にアルミニウムが付か
ない等のスルーホールの接続不良を引き起こす事が無
い。また この様にして得られた多層配線構造では、ス
ルーホールの口径が１μｍ程度の微細なものでも歩留、
信頼性に優れた物となる。
【図１】本発明の一実施例の工程順及び従来例の工程順
を示す断面図
を示す断面図
【図２】従来例の課題を説明する断面図
【図３】ＳＯＧからの水分放出量を説明する図
１ シリコン基板 ２ 絶縁膜 ３ 第１のアルミニウム配線 ４ 第１のプラズマ酸化膜 ５ ＳＯＧ ６ 第２のプラズマ酸化膜 ７ スルーホール ８ 第２のアルミニウム配線
Claims (2)
- 【請求項１】半導体基板上に形成された第１の金属配線
上に、第１の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁
膜上にスピンオングラスを塗布する工程と、前記スピン
オングラス中のＳｉ−ＯＨが脱水縮合反応を起こす温度
で焼き締める第１の熱処理工程と、引続きＳｉ−ＯＨの
脱水縮合反応を起こさない、前記焼き締め温度より低い
温度の第２の熱処理工程と、第２の絶縁膜を形成する工
程と、第１の金属配線に到達する接続孔を形成する工程
と、引続きＳｉ−ＯＨの脱水縮合反応を起こさない温度
範囲の第３の熱処理工程と、第２の金属配線を蒸着、パ
ターニング形成する工程を含むことを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項２】スピンオングラスを焼き締めた後基板をＳ
ｉ−ＯＨの脱水縮合反応が起こらない温度範囲及び予備
加熱時間で絶縁膜を堆積することを特徴とする半導体装
置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20670291A JP2928409B2 (ja) | 1991-08-19 | 1991-08-19 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20670291A JP2928409B2 (ja) | 1991-08-19 | 1991-08-19 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0547759A true JPH0547759A (ja) | 1993-02-26 |
| JP2928409B2 JP2928409B2 (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=16527706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20670291A Expired - Fee Related JP2928409B2 (ja) | 1991-08-19 | 1991-08-19 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2928409B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6133137A (en) * | 1997-09-02 | 2000-10-17 | Nec Corporation | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| US6444571B1 (en) | 1998-11-27 | 2002-09-03 | Nec Corporation | Process for fabricating a semiconductor device with improved step coverage and reliability of a lower aluminum line |
| JP2007067324A (ja) * | 2005-09-02 | 2007-03-15 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1991
- 1991-08-19 JP JP20670291A patent/JP2928409B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6133137A (en) * | 1997-09-02 | 2000-10-17 | Nec Corporation | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| US6444571B1 (en) | 1998-11-27 | 2002-09-03 | Nec Corporation | Process for fabricating a semiconductor device with improved step coverage and reliability of a lower aluminum line |
| KR100374981B1 (ko) * | 1998-11-27 | 2003-03-29 | 엔이씨 일렉트로닉스 코포레이션 | 하부 알루미늄 배선의 신뢰성을 저하시키지 않고 스텝커버리지를 개선한 반도체장치 제조방법 |
| JP2007067324A (ja) * | 2005-09-02 | 2007-03-15 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2928409B2 (ja) | 1999-08-03 |
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