JPH0684908A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH0684908A
JPH0684908A JP23445992A JP23445992A JPH0684908A JP H0684908 A JPH0684908 A JP H0684908A JP 23445992 A JP23445992 A JP 23445992A JP 23445992 A JP23445992 A JP 23445992A JP H0684908 A JPH0684908 A JP H0684908A
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JP
Japan
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film
metal
forming
photoresist
oxide film
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Pending
Application number
JP23445992A
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English (en)
Inventor
Yasuhiko Ozasa
康彦 小笹
Tsutomu Tashiro
田代  勉
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPH0684908A publication Critical patent/JPH0684908A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】多層配線の層間絶縁膜を平坦化する。 【構成】シリコン基板1上に熱酸化膜2を介してチタン
・タングステン膜8と白金膜9と金メッキ膜11Aとか
らなる配線と、液相成長の酸化膜5を同じ厚さに形成
し、その上にポリイミド系樹脂膜7を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置およびその製
造方法に関し、特に多層配線における平坦化された層間
絶縁膜およびその形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、多層配線の層間絶縁膜の平坦化法
として、配線を形成した後に、プラグマCVD絶縁膜と
塗布膜を組み合わせて層間絶縁膜を形成する方法、ある
いはポリイミド系樹脂を塗布する方法などがある。図4
を用いてポリイミド系樹脂を塗布する方法について説明
する。
【0003】まず、図4(a)に示すように、シリコン
基板1上に熱酸化法により熱酸化膜2を形成したのち、
この熱酸化膜2上にチタン・タングステン膜8と白金膜
9を順次被着する。次でフォトレジスト膜14を配線部
分が除去されるようにパターニングし、電解メッキ法に
より配線となる金メッキ膜11を形成する。次に、図4
(b)に示すように、フォトレジスト膜14を除去した
後、金メッキ膜11をマスクして、白金膜9とチタン・
タングステン膜8をドライエッチング法によりエッチン
グする。次に、図4(c)に示すように、全面にポリイ
ミド系樹脂膜7を塗布し熱処理を行って層間絶縁膜とす
る。
【0004】また、液相成長法による酸化膜とプラグマ
CVD法による絶縁膜を組み合わせて層間絶縁膜を平坦
化する方法もある。以下図5を用いて説明する。
【0005】まず、図5(a)に示すように、シリコン
基板1上の熱酸化膜2上にチタンタングステン膜8と白
金膜9を順次被着したのち、フォトレジスト膜10を配
線部分が残るようにパターニングする。次に、図5
(b)に示すように、フォトレジスト膜10をマスクに
して白金膜9とチタン・タグステン膜8をドライエッチ
ング法によりエッチングした後、液相成長法により酸化
膜5を成長させる。次に、図5(c)に示すように、フ
ォトレジスト膜10を除去した後、無電解メッキ法によ
り金メッキ膜11Aを酸化膜5と同じ高さまで形成す
る。次に、図5(d)に示すように、プラズマCVD法
によりCVD酸化膜18を被着して層間絶縁膜とする。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
ポリイミド系樹脂を塗布して層間絶縁膜とする方法で
は、図4(c)に示したように、配線がある部分と配線
がない部分に段差17が生じ、完全に平坦化することは
できない。多層配線においてこの段差が累積されると、
上層配線の微細化ができなくなるという問題点があっ
た。
【0007】次に、液相成長法による酸化膜とCVD絶
縁膜を組み合わせて層間絶縁膜を平坦化する方法では、
この2つの膜の内部応力が大きいためにクラックやはが
れが発生しやすいという問題点があった。また、後工程
のスルーホール形成時にパターニングのアライメントの
ずれがあると、スルーホール内に空隙が生じる。
【0008】すなわち、図6(a)に示すように、図5
(d)で被着したCVD酸化膜18の上にフォトレジス
ト膜12Aを塗布し、スルーホール形成用のマスクでパ
ターニングを行った時、アライメントのずれがあると、
その後のドライエッチングで開口したスルーホール19
の底部が金メッキ膜11Aの上部からはみ出し、液相成
長酸化膜5の上部にも達する。次に、図6(b)に示す
ように、フォトレジスト膜12Aを除去し、無電解メッ
キ法により金電極13を成長させスルーホール内に埋め
込む。ここで、無電解メッキ法による金電極13は金メ
ッキ膜11A上にしか成長しないため、酸化膜5の上部
に空隙20が生じてしまう。
【0009】
【課題を解決するための手段】第1の発明の半導体装置
は、半導体基板上に絶縁膜を介して形成された金属配線
と、この金属配線間に液相成長法により形成され金属配
線とほぼ同じ厚さの酸化膜と、この酸化膜と前記金属配
線の上面に形成された塗布膜とを含むものである。
【0010】第2の発明の半導体装置の製造方法は、半
導体基板上に絶縁膜を介して第1および第2の金属膜を
順次被着する工程と、前記第2の金属膜上にフォトレジ
スト膜を形成したのちパターニングする工程と、前記フ
ォトレジスト膜をマスクにして前記第1および第2の金
属膜をエッチングし前記絶縁膜を露出させる工程と、露
出した前記絶縁膜上に液相成長法により酸化膜を形成す
る工程と、前記フォトレジスト膜を除去したのち前記第
2の金属膜上に無電解メッキ法により金メッキ膜を形成
する工程と、前記酸化膜と前記金メッキ膜上にポリイミ
ド系樹脂膜を形成する工程とを含むものである。
【0011】第3の発明の半導体装置の製造方法は、半
導体基板上に絶縁膜を介して第1および第2の金属膜を
順次被着する工程と、前記第2の金属膜上に第1のフォ
トレジスト膜を形成したのちパターニングする工程と、
前記第1のフォトレジスト膜をマスクにして前記第1お
よび前記第2の金属膜をエッチングし前記絶縁膜を露出
させる工程と、露出した前記絶縁膜上に液相成長法によ
り酸化膜を形成する工程と、前記第1のフォトレジスト
膜を除去したのち前記第2の金属膜上に無電解メッキ法
により金メッキ膜を形成する工程と、この金メッキ膜を
含む全面に第2のフォトレジスト膜を形成したのちパタ
ーニングしスルーホールを形成して前記金メッキ膜の表
面を露出する工程と、このスルーホール内の前記金メッ
キ膜上に無電解メッキ法により金電極を形成する工程
と、前記第2のフォトレジスト膜を除去したのち全面に
ポリイミド系樹脂膜を形成する工程と、このポリイミド
樹脂をエッチングし前記金電極を露出させる工程とを含
むものである。
【0012】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1(a)〜(d)は本発明の第1の実施例を説明
するための半導体チップの断面図である。
【0013】まず、図1(a)に示すように、シリコン
基板1上の熱酸化膜2上に密着用金属膜であるチタン・
タングステン膜8を約0.05μmとバリア用金属膜で
ある白金膜9を約0.05μm順次被着し、次で厚さ
1.5μmのフォトレジスト膜10を形成し配線部分が
残るようにパターニングする。
【0014】次に図1(b)に示すように、フォトレジ
スト膜10をマスクにして、白金膜9とチタン・タング
ステン膜8をドライエッチング法によりエッチングした
後、液相成長法により酸化膜5を約1.1μmの厚さに
成長させる。
【0015】次に図1(c)に示すように、フォトレジ
スト膜10を除去した後、無電解メッキ法により配線金
属膜である金メッキ膜11Aを約1μmの厚さに形成す
る。この時、チタン・タングステン膜8と白金膜9と金
メッキ膜11Aの合計の厚さは約1.1μmとなり、酸
化膜5とほぼ同じ厚さになる。
【0016】次に、図1(d)に示すように、ポリイミ
ド系樹脂膜7を約1.2μmの厚さに塗布し、熱処理を
行い層間絶縁膜の形成を完了させる。
【0017】以下このポリイミド系樹脂膜7上にフォト
レジスト膜を塗布してパターニングしスルーホール形成
用のマクスを形成し、次でこのマスクを用いてポリイミ
ド系樹脂膜7をドライエッチングしてスルーホールを形
成する。
【0018】このように第1の実施例においては、配線
の間には液相成長の酸化膜5を、そして配線の上方には
ポリイミド系樹脂膜7を形成した構造となっているた
め、従来の配線を形成した後にポリイミド系樹脂膜を形
成する平坦化法で得られた高低の比率が70%であった
のが、95%に改善することができ、上層配線の微細化
が可能になった。
【0019】また、従来の液相成長の酸化膜とプラズマ
CVD酸化膜を組み合わせて層間絶縁膜を平坦化する方
法と比較すると、ポリイミド系樹脂膜はプラズマCVD
酸化膜より内部応力が小さいため、従来クラックやはが
れによる不良率が30%であったのが、本実施例では0
%に改善できた。また、ポリイミド系樹脂膜の比誘電率
はプラズマCVD酸化膜の比誘電率より30%少ないの
で、配線間の容量が低減され、半導体集積回路の高速動
作が可能になる。
【0020】図2(a),(b)は本発明の第2の実施
例を説明するための半導体チップの断面図である。まず
図2(a)に示すように、第1の実施例と同じ方法でシ
リコン基板1上に熱酸化膜2を介してチタン・タングス
テン膜8、白金膜9及び液相成長の酸化膜5と金メッキ
膜11Aを形成する。次に図2(b)に示すように、接
着用ポリイミド系樹脂膜7Aを約0.2μmの厚さ塗布
し熱処理を施した後、ポリイミド系樹脂膜7を約1.2
μmの厚さ塗布し熱処理を行い層間絶縁膜とする。
【0021】このように第2の実施例では、酸化膜5と
金メッキ膜11Aの上に接着用ポリイミド系樹脂を塗布
しているため、ポリイミド系樹脂膜7の密着不良をなく
すことができるという利点がある。すなわち、従来例で
は密着不良率が約10%であったものを0%にすること
ができた。
【0022】図3(a)〜(d)は本発明の第3の実施
例を説明するための半導体チップの断面図である。まず
図3(a)に示すように、図1(a)〜(c)に示した
第1の実施例と同じ方法で上面の高さが同じである液相
成長の酸化膜5と金メッキ膜11Aを形成する。次に全
面にフォトレジスト膜12を1.5μmの厚さ塗布し、
スルーホール形成用マスクでパターニングを行う。この
時、アライメントのずれがあると、フォレジスト膜が除
去された部分に酸化膜5が露出する。
【0023】次に図3(b)に示すように、無電界メッ
キ法により金メッキ膜11A上に金膜を1.2μmの厚
さ成長させ、スルーホール中に金電極13を形成する。
この時、金膜は金メッキ膜11A上のみに成長し、酸化
膜5上には成長しない。次に図3(c)に示すように、
フォトレジスト膜12を除去した後、ポリイミド系樹脂
膜7を2.4μmの厚さに塗布し熱処理を行う。次に、
図3(d)に示すように、ポリイミド系樹脂膜7を金電
極13の上部が露出するまでエッチバックし、層間絶縁
膜を完成させる。
【0024】このように第3の実施例によれば、フォト
レジスト膜12のパターニングの際にスルーホールがず
れて形成され空隙が生じても、ポリイミド系樹脂膜7で
埋めることができる。このため空隙による不良率を、従
来の20%から0%に低減させることができた。尚、金
電極13を形成した後に従来のプラズマCVD酸化膜を
形成すると、層間絶縁膜を平坦化することはできない。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、液相成長
法による酸化膜の間に無電解メッキ法による金属配線を
形成するため、その上に形成するポリイミド系樹脂膜か
らなる層間絶縁膜を平坦化できる。従って上層配線を微
細化できるという効果がある。
【0026】また、酸化膜上のポリイミド系樹脂膜は内
部応力が小さいため、クラックやはがれによる不良を低
減させることができ、更にスルーホール内に空隙が生じ
ても樹脂で埋めることができるため、空隙による不良を
なくするもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を説明するための半導体
チップの断面図。
【図2】本発明の第2の実施例を説明するための半導体
チップの断面図。
【図3】本発明の第3の実施例を説明するための半導体
チップの断面図。
【図4】従来例を説明するための半導体チップの断面
図。
【図5】従来例を説明するための半導体チップの断面
図。
【図6】従来例を説明するための半導体チップの断面
図。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 熱酸化膜 5 酸化膜 7 ポリイミド系樹脂膜 7A 接着用ポリイミド系樹脂膜 8 チタン・タングステン膜 9 白金膜 10,12,14 フォトレジスト膜 11,11A 金メッキ膜 13 金電極 17 段差 18 CVD酸化膜 19 スルーホール 20 空隙

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に絶縁膜を介して形成され
    た金属配線と、この金属配線間に液相成長法により形成
    され金属配線とほぼ同じ厚さの酸化膜と、この酸化膜と
    前記金属配線の上面に形成された塗布膜とを含むことを
    特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 金属配線は密着用金属膜とバリア用金属
    膜と配線用金属膜とから構成される請求項1記載の半導
    体装置。
  3. 【請求項3】 塗布膜はポリイミド系樹脂膜である請求
    項1記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 塗布膜は2層のポリイミド系樹脂膜から
    構成される請求項1記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 半導体基板上に絶縁膜を介して第1およ
    び第2の金属膜を順次被着する工程と、前記第2の金属
    膜上にフォトレジスト膜を形成したのちパターニングす
    る工程と、前記フォトレジスト膜をマスクにして前記第
    1および第2の金属膜をエッチングし前記絶縁膜を露出
    させる工程と、露出した前記絶縁膜上に液相成長法によ
    り酸化膜を形成する工程と、前記フォトレジスト膜を除
    去したのち前記第2の金属膜上に無電解メッキ法により
    金メッキ膜を形成する工程と、前記酸化膜と前記金メッ
    キ膜上にポリイミド系樹脂膜を形成する工程とを含むこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 半導体基板上に絶縁膜を介して第1およ
    び第2の金属膜を順次被着する工程と、前記第2の金属
    膜上に第1のフォトレジスト膜を形成したのちパターニ
    ングする工程と、前記第1のフォトレジスト膜をマスク
    にして前記第1および前記第2の金属膜をエッチングし
    前記絶縁膜を露出させる工程と、露出した前記絶縁膜上
    に液相成長法により酸化膜を形成する工程と、前記第1
    のフォトレジスト膜を除去したのち前記第2の金属膜上
    に無電解メッキ法により金メッキ膜を形成する工程と、
    この金メッキ膜を含む全面に第2のフォトレジスト膜を
    形成したのちパターニングしスルーホールを形成して前
    記金メッキ膜の表面を露出する工程と、このスルーホー
    ル内の前記金メッキ膜上に無電解メッキ法により金電極
    を形成する工程と、前記第2のフォトレジスト膜を除去
    したのち全面にポリイミド系樹脂膜を形成する工程と、
    このポリイミド樹脂をエッチングし前記金電極を露出さ
    せる工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
JP23445992A 1992-09-02 1992-09-02 半導体装置およびその製造方法 Pending JPH0684908A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08339975A (ja) * 1995-06-13 1996-12-24 Nec Corp 半導体装置の製造方法
WO2020039574A1 (ja) * 2018-08-24 2020-02-27 キオクシア株式会社 半導体装置およびその製造方法

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Effective date: 19990330