JPS60108842A - 半導体装置の製法 - Google Patents

半導体装置の製法

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JPS60108842A
JPS60108842A JP58218209A JP21820983A JPS60108842A JP S60108842 A JPS60108842 A JP S60108842A JP 58218209 A JP58218209 A JP 58218209A JP 21820983 A JP21820983 A JP 21820983A JP S60108842 A JPS60108842 A JP S60108842A
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photopolymerizable
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Hiroshi Adachi
足達 廣士
Osamu Hayashi
修 林
Kazuo Okamura
岡村 和郎
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/075Silicon-containing compounds
    • G03F7/0757Macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体装置の製法に関する。さらに詳しくは、
多層配線構造を有する半導体装置を製造する際に、光重
合性ラダー型オルガノシロキザンを用いて層間絶縁層を
形成し、半導体装置を製造する方法に関する。
〔従来技術〕
従来から多層配線構造を有する半導体装置が製造されて
いる。前記のごとき多層配線構造を有する半導体装置を
図面にもとづき説明する。
第2図は多層配線構造を有する半導体装置の概略説明断
面図である。
第2図において、トランジスタ、ダイオードなどの素子
が組込まれたシリコン基板(1)上に、第1層配線体(
2)と電゛気的に接続するための窓を有する保護膜であ
る二酸化ケイ素膜(γ)が形成されている。
該保護膜上に形成された第1層配線(2)上に第2層配
線(4)を形成するために、層間絶縁層として、たとえ
ば燐牛イ酸ガラス(以下、PSGという)からなる絶縁
層(8)が化学気相成長法(OVD法)により形成され
る。ついで全面に7オトレジストが塗布され、フォトマ
スクを用いて露光現像後、該フォトレジスト膜をマスク
としてプラズマエツチングにより窓あけし、絶縁層(8
)に前記第1層配線(2)に達するスルーホール(6)
を形成する。そののちフォトレジストを除失し、全面に
アルミニウム層を蒸着し、これをバターニングされたフ
ォトレジストをマスクとしてドライエツチングすること
により選択的に除去し、第2図に示すような絶縁層(8
)を層間絶縁膜とし、第2層配線(4)がスルーホール
(6)を通して第1層配線(2)と接続され、多層配線
構造を有する半導体装置が製造される。
かかる従来技術による半導体装置における無機絶縁層は
、平滑性が劣るため層の厚さを厚くする必要があり、多
層配線構造になるにつれ段差が累積され、配線間で短絡
が生じやすくなり、信頼性に欠けるなどの問題がある。
前記のごとき問題を解決するため、有機高分子、とくに
ポリイミド樹脂の熱硬化被膜を層間絶縁膜として使用す
る方法(特公昭48−56988号、同51−4487
1号、特開昭49−40077号、同52−10667
9号、同54−33658号、同56−131949号
の各公報)が提案されているが、上下層との間の接着力
が充分でなく、この欠点を改善するためには上下層の表
面処理が必要テアリ、プロセスが煩雑となり、かつ段差
被覆性も充分なものではない。
一方、無機高分子であるオルガノラダーボリシ四キサン
は接着性、耐熱性、耐ドライエツチング性が優れ、また
低粘度であるために段差被覆性に優れていることが知ら
れている。しかしながら、このような長所を有するオル
ガノラダーがリシロキサンにも、そのまま使用するばあ
いには熱硬化樹脂であるためにポリイミドを用いるばあ
いと同じように、オルガノラダーポリシロキサン硬化被
膜の微細加工のために7オトレジストの使用が必要であ
り、プロセスが煩雑である(特開昭56−125855
号、同56−125856号、同56−125857号
の各公報)。
〔発明の概要〕
本発明は、多層配線構造を有する半導体装置の層間絶縁
膜として使用するときに通常上記のごとき長所と欠点を
有するオルガノラダーボリシ田キサンの欠点を解消した
光重合性オルガノ2ダーボリシpキサンを用いて、従来
技術の問題点を解決し、かつ大巾なプロセスの簡略化を
はかるためになされたものであり、半導体基板上に多層
配線を形成し、半導体装置を製造する方法において、半
導体基板上に形成された下層配線をおおう絶縁層を 一般式(1): (式中、nは2〜20の整数、R工はフェニル基または
メチル基、R2、R3、R4およびR5はそれぞれ感光
基または水素原子であり、かつR2、R3、R4および
〜のうち2〜4個の基が感光基である]で示す光重合性
ラダー型オルガノシロキザン無機高分子を用いて形成し
、プリベーキングを行なったのち、該絶縁層に所定のマ
スクを通して紫外線を照射し、バターニングを行なし1
、ボストベーキングをほどこし、ついで該絶縁層上に上
層配線を形成することを特徴とする半導体装置の製法に
関する。
〔発明の実m態様〕
本発明に用いる光重合性ラダー型オルガノシロキサン無
機高分子は、式: (式中、nは2以上の整数を表わす)で示されるラダー
構造を有し、これらに、たとえばビニル基、アクリロイ
ル基、メタク四イル基、アクリルアミド基、ビニルエー
テル基、ビニルチオエーテル基、ビニルアミノ基、グリ
シジル基などの感光基が結合した化合物である。
前記光重合性ラダー型オルガノジローキサン無機系高分
子は、ラダー構造であるがゆえに耐熱性に優れ、またそ
の分子鎖の剛直性のために、同程度の分子量の他の直鎖
状高分子と比較して粘度がいちじるしく低くなる。
本発明に用いる光重合性ラダー型オルガノシロキサン無
機高分子は、一般式(1): (式中、nは2〜20の整数、R□はフェニル基または
メチル基、R2、R3、R4およびへはそれぞれ光重合
性基または水素原子であり、かつR8−R5のうち2〜
4個の基が感光基である)で示され、前記のごときラダ
ー構造にもとづく特性である耐熱性が良好で、分子量の
わりには粘度が低い。なお、一般式(1)において、n
が2未満ではラダー構造とはならず、また20をこえる
と加熱下においても流動性が低下し、段差被覆性が充分
でなくなる。またR2−R5が水素原子のばあいには末
端が水酸基となり、約250°0以上に加熱すると水酸
基間で脱水縮合反応がおこり、6次元化に寄与し、かつ
シリコン牛導体との接着力をさらに強くする。したがっ
てR2−R5のうち、1〜2個は水素原子である一般式
(1)で示される化合物も本発明に好ましく使用しうる
。また該化合物が光重合性であり、かつ3次元構造を形
成するためには一〜R5のうち2〜4個は光重合性基で
あることが必要である。またR工がメチル基のばあいに
はフェニル基のばあいと比較して耐熱性に優れているが
、つぎのごとき工程で必要とされるプラズマ耐性におい
て劣る。すなわち層間絶縁膜形成後の第2層の配線はア
ルミニウムを蒸着させたアルミニウム膜を形成後、フォ
トレジストをマスクとして塩素プラズマのエツチングに
よって通常行なわれているが、この過程で層間絶縁膜は
プラズマに曝されるため耐プラズマ性が良好なことが要
求される。
本発明において、半導体上に形成された下層配線をおお
うために前記光重合性ラダー型オルガノシロキサン無機
高分子が使用される。該光重合性ラダー型オルガノシロ
キサン無機高分子は単、独で用いてもよいが、感光性架
橋剤および(または)光増感剤などを併用してもよく、
これらを使用すると感光性が大巾に改善されうる。
前記感光性架橋剤としては、たとえば一般式:1式中、
R6はメチル基、エチル基、プロピル基すどの低級アル
キル基、pおよびrはそれぞれ1〜3の整数である】で
示されるα、ω位にメルカプト7”キル基t−有するシ
ロキサンオリゴマーヤ一般式: %式% (式中、R7は2価の有機基である)で示されるビスア
ジド類があげられ、具体例としては、たとえては、7ビ
スシリル化物、たとえば1,4−ビス(ジメチルシリル
)ベンゼンなどがあげられるが、これらに限定されるも
のではない。
前記光増感剤としては、たとえばN 、 N、 N’、
N’−テトラメチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノ
ン(ミヒラーケトン)などのケトン糸化合物、ベンゾキ
ノンなどのキノン系化合物、3−メチル−1,3−ジア
ゾ−1,9−ベンズアントロンなどのようなアントロン
系化合物などがあげられるが、これらに限定されるもの
ではない。
これらの感光性架橋剤、光増感剤などは、本発明に用い
る光重合性ラダー型オルガノシロキサン無機高分子の光
重合性基の種類によって必要に応じて用いられる。
つぎに本発明の方法を第11図にもとづいて説明する。
本発明に用いる光重合性ラダー型オルガノシロキサン無
機高分子またはこれに感光性架橋剤および(または)光
増感剤などを配合した組成物は、通常、たとえばトルエ
ン、キシレン、n−ブチルセルソルブアセテートなどの
溶媒を用いて60重量%れた第1層(下層ン配線(2)
をおおうように塗布され、溶剤を除去し、120〜18
0°a×45〜75分間程度の条件でプリベーキングが
行なわれ、絶縁層(8)が形成される。この過程で光重
合性オルガノラダーポリシロ午サンまたはその組成物は
流動し、第1層配線層の段差は平坦化される。ついで所
定のパターンを有するフォトマスク(5)を介して紫外
線(hν)が照射されたのち、イソブチルケトンなどの
溶媒で朱露光部を溶解し、第1図(1,、)に示すよう
なスルーホール(6)が形成される。そののち350〜
450°0×20〜40分間程度加熱すると、一部存在
する水酸基間で脱水縮合反応がおこり、3次元化した無
機高分子絶縁層(3a)が形成される。最後に無機高分
子絶縁層(3B)上に、第#4(Q)に示すように、通
常の方法により第2層(上層)配線(4)が形成される
上記説明においては第1層配線と第2N配線との間の層
間絶縁層を形成するばあいについて説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、さらに上層の配線層
間を絶縁するばあいにも適用しうる。
また本発明に用いうる配線材料としては、たとえばA1
、Au5Ti、W、Ni、Ou、Ptなどを単独または
2種以上用いた合金などが用いられうる。
つぎに本発明の方法を実施例にもとづき説明する。
実施例1 シリコン基板上に厚さ約0.8μmのアルミニウム層を
通常の方法により所定の配線パターンに形成した。つい
で式: で示される分子量約1500の光重合性無機高分子のト
ルエン30重I11%溶液を調製した。えられた溶液を
スピンナーを用いて回転数的200Orpmで前記配線
パターンを形成したシリコン半導体上に、乾燥時の膜厚
が約1μmになるように塗布した。そののち60°o×
60分間乾燥させ、さらに150町×1時間加熱した。
ついで所定のパターンを有するフォトマスクを介して紫
外、II(超高圧水銀灯500W、距離50om )を
10秒間照射したのちイソブチル+)ンを用いて現像し
、スルーホールを形成した。つぎに400%×30分間
加熱したのちA1層を蒸着して、通常の方法により第2
層配線を行なった。
〔発明の効果〕
本発明においては、光重合性ラダー型オルガノシロキサ
ン無機高分子を用いて多層配l5WJI造を有する半導
体装置の層間絶縁膜を形成することにより、耐熱性、平
坦性、接着性および耐プラズマエツチング性に優れた層
間絶縁膜を大巾に簡略化されたプロセスにより製造する
ことができる。その結果、信頼性の高い多層配線構造を
有する半導体装置かえられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法により多層配線構造を有する半導
体装置を製造する工程の一実施態様を示す説明図、第2
図は従来法による多層配線構造を有する半導体装置の説
明図である。 (図面の符号) (1):シリコン牛導体基板 (2):第1層配線 (8)、(5K) :絶縁層 (4):第2層配線 (5) : 7オトマスク (6)ニスルーホール (7)二二酸化ヤイ素膜 (8):絶縁膜 代理人 大岩増雄 (Gテか2名) 箋1 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板上に多層配線を形成し、半導体装置を
    製造する方法において、半導体基板上に形成された下層
    配線をおおう絶縁層を 一般式(す: 1 (式中、nは2〜20の整数、R□はフェニル基または
    メチル基、R2、R3、R4およびR5はそれぞれ感光
    基または水素原子であり、かっR2、へ、只、およびR
    5のうち2〜4個の基が感光基である)で示す光重合性
    ラダー型オルガノシロキサン無機高分子を用いて形成し
    、プリベーキングを行なったのち、該絶縁層に所定のマ
    スクを通して紫外線を照射し、バターニングを行ない、
    ボストベーキングをほどこし、ついで該絶縁層上に上層
    配線を形成することを特徴とする半導体装置の製法。
  2. (2) 前記光重合性ラダー型オルガノシロキサン無機
    高分子が感光性架橋剤および(または)光増感剤ととも
    に用いられる特許請求の範囲第(1)項記載の製法。
JP58218209A 1983-11-18 1983-11-18 半導体装置の製法 Granted JPS60108842A (ja)

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JPH0222943B2 JPH0222943B2 (ja) 1990-05-22

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4732841A (en) * 1986-03-24 1988-03-22 Fairchild Semiconductor Corporation Tri-level resist process for fine resolution photolithography
JPS6476046A (en) * 1987-09-18 1989-03-22 Fujitsu Ltd Pattern forming material
US5270259A (en) * 1988-06-21 1993-12-14 Hitachi, Ltd. Method for fabricating an insulating film from a silicone resin using O.sub.

Cited By (3)

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JPS6476046A (en) * 1987-09-18 1989-03-22 Fujitsu Ltd Pattern forming material
US5270259A (en) * 1988-06-21 1993-12-14 Hitachi, Ltd. Method for fabricating an insulating film from a silicone resin using O.sub.

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