JPS6015948A - 半導体装置の製造法 - 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】 〔技術分野〕 本発明は半導体装置の製造法、特に半導体装置における
多層配線形成孜術に関する。

〔背景技術〕

半導体装置において多層配線（電極）を形成する場合、
上層配線と下層配線との間を電気的に絶縁する層間絶縁
膜として、外部からの水分の侵入による素子の劣化を防
止するために下地としてシリコン化合物系の無機絶縁膜
を形成し、その上に下地の機械的保護及び表面の平坦化
をねらったポリイミド系樹脂等の有機絶縁膜を形成する
２層構造の絶縁膜を用いる技術が、本願出願人等により
開発されている。

第１図〜第４図は、本願出願人が以前に開発したバイポ
ーラＩＣにおける２層配線プロセスの一例を示すもので
ある。

第１図において、１はＳｉ（シリコン）基体、２は基体
表面のシリコン酸化物（ＳＩＯ２）膜、３は下層Ａｆｆ
ｌ　（アルミニウム）配線である。４は層間絶縁膜のう
ちの下地となる絶縁膜であってＣＶＤ（気相化学析出）
法によるＰＳＧ（ＩＪンケイ酸ガラス）を１０μｍ層に
形成し、ホトレジストをバターニングしたマスク５ａ’
＆通してフッ素系エッチ液により上層Ａ−ｇ配想との接
続のため孔径ａのスルーホール（透孔）をあけた形態を
示す。

この後、上記ホトレジス）５ａを取り除いて第２図に示
すように全面にポリイミド樹脂膜６を形成し、再びホト
レジストをバターニングしてマスク５ｂを形成する。

次いで上記マスク５ｂ’ａ？通してポリイはド樹脂エッ
チ液でエッチし、第３図に示すようにポリイミド樹脂膜
６に孔径ｌ〕の透孔乞あける。

最後にＡｆｆｌ　（アルミニウム）を蒸陪し７、バター
ニングすることにより第４図に示すように上層ＡＪ１３
配線７を下層Ａ１配線３に接続するように形成する。

このようなプロセスにより製造された２層ＡＡ配線構造
においては、第４図から明らか／ｆようにホトレジスト
マスク５　ａ　＋　５　ｂの合わせ具合によっては無機
絶縁膜とポリイミド樹脂膜の段差が一車なって極めて急
峻な段差となり、このためその上に形成された上層Ａｎ
配線７が段差部で途切れて断線を生ずる可能性がある。

この急峻な段差を回避するためには、ホトレジストの合
わせ精度以上にポリイミド樹脂膜加工用マスクの寸法（
ｂ）Ｙｍｍ絶絶縁膜加工用マスク寸法（ａ）よりも充分
な余裕をもって大きくする必要があり、ますます微細加
工が要求される半導体装置においては大きな問題となっ
ている。

〔発明の目的〕

本発明は２層の層間絶縁膜を加工する際に生じる急峻な
段差をな（し微細加工性の要求を満すことのできろ多層
配線半導体装置の製造法の提供を目的とする。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
ビ簡単に説明ずれば、下記のとおりである。

ずなわ１つ、半導体基体表面に多層の配線層間の絶縁膜
とし７て無機絶縁膜を下地に有機絶縁膜を重ねて形成し
、この２層構造の絶縁膜に透孔なあけるにあ１こって、
２層構造絶縁膜」−に形成した一つのエツチング用マス
クパターンを使って、まス下層の無機絶ｔｊ：膜をエッ
チしないエッチ手段で上層の有機絶縁膜をエツチング加
工し、次いで上層の有機樹脂＋１Ｄを著しくエッチしな
い手段で下層の無機絶縁膜ビエノチング加工し、その後
、下層の絶縁膜をエッチしない手段で上層の有機絶縁膜
のサイドエッチな進行させることにより、セルファライ
ン的ニスルーホール部での無機絶縁膜と有機絶縁膜の重
ね合わせ部分でのＡ−ｅ配線をなくすようにしたもので
ある。

〔実施例〕

第５図〜第９図は本発明の一実施例であって、半導体基
体上に２層配線構造欠形成する場合のプロセスの工程断
面図である。

（１）第５図において、１は半導体素子（図示されない
）の形成された半導体（Ｓｉ）基体、２はＳｉｎ。

膜、３は下層Ａ沼配線でおる。４は層間絶縁膜のうち下
地となる無機絶縁膜、例えばＣＶＤ−ＰＳＧ膜を０．２
μｍ厚に形成したものであり、６はこの上に重ねて形成
した有機絶縁膜、例えばＡＪ３キレート処理したポリイ
ミド系樹脂を１．０〜２０μｍ厚に塗布しベーク処理し
たものである。５ａはスルーホール形成用のホトレジス
トマスクでホトレジスト材を塗布後マスク感光し現像し
てバターニング処理したものである。

（２）コのホトレジス）・マスク５ａを用いてまス第６
図に示すように上層のポリイミド系樹脂膜６をエツチン
グ加工する。このときのエツチングはヒドラジンヒドラ
ート：エチンジアミン−７＝３（容積比）の溶液に３０
℃１０分浸漬することによりポリイミド樹脂膜６にスル
ーホールをあける。なおこのようなウェット法によらず
に０２プラズマによるドライエッチ法で行ってもよ（・
。

（３）次いで同じホトレジストマスク５ａを用いて第７
図に示すようにＣＶＤ−ＰＳＧ膜４をエノテノグ加工す
４）。このときのエツチングはＨＦ：μＨ，Ｆ：ＣＨ３
ＣＯ０Ｈ＝　１　：　２０　：　７（容積比）の溶液に
２５°Ｃ１５分凌偵し、（”ＶＤ−ＰＳＧ膜にスルーホ
ールをあげる。この場合にも（０２４−１”４）プラズ
マによるドライエッチ法で行ってもよい。

（４）　この後回しホトレジストマスク５ａｉ用いて再
びヒドラジンヒトラード：エチレンジアミン−７：３の
溶液に３０°Ｃ５分間浸漬し、第８図に示すようにポリ
イミド（Ｖ１脂膜のサイドエッチ（横方向へエッチ）を
促進させろ。このとき、ヒドラジンヒトラード：エチレ
ンジアミンの混合溶成はＣＶＤ−ＰＳＧＩＩＡ及びＡ、
／Ｊ膜を全くエッチずろことはない。

（５）ソのＷ、通常の方法でホトレジストマスク５ａを
取り除き、Ａ、、ｌＪ乞蒸着（又はスパッタ）し、バタ
ーニングして第９図に示すように上層のＡ−／Ｊ配線７
を形成する。

この実施例にお（・て最も重要な点はポリイミド樹脂膜
のサイドエッチ量であり、少なくともＣＶＤ−ＰＳＧ膜
の外側までエツチングすることが必要である。例えばサ
イドエッチ量（第８図ｄ）が１〜２μｍ程度とする必要
がある。

第１０関は本発明の方法を適用した場合の一実施例であ
って２層配線を有する半２ｊ：ｆ、体集私回路装置の一
部断面を示すものである。同図にお（・て第９図と同一
構成部分には共通の指示企号を用いである。なお、８は
半４体基体表面に形成された半導体素子の一部例えばバ
イポーラトランジスタのペース拡散領域であり、このベ
ースに下１〆のＡ１配想３がコンタクトするようになっ
ている。

９は最終保護用絶縁膜であって例えはポリイミド系樹脂
からなる。上層のＡ暇配線７はその延長部分で最終保護
用絶縁膜９から露出しポンディングパッドを形成するこ
とになＺ）。

〔効　果〕

以上実施例で述べた本発明によれば下記のように効果が
侍られる。

（１）同じマスクを用い、サイドエッチ効来を利７１１
することによりセルファライン的に上下の絶ｉ＆　ＩＩ
Ｑのスルーホールの寸法Ｙ　ｆｌｉ制御することができ
る。

これによって無機絶縁１ｉＡｉと有機絶縁膜のスルーホ
ール部が階段状になり、上層配線形成時に断線Ｌ−たり
局部的に薄くなったりすることがなく半導体装『〔製品
の歩留り増加ずろとともに信頼性が向上する。

（２１有機絶縁ｊ［（４と無哉絶縁ｊ換とを同一θ〕ホ
トレジストバクーンでエツチングするため、これまでの
飯数のマスフケ用いる場合のマスク合わせ余裕を考慮す
る必要が７１（（、微細パターン形成が（萌めて有利で
ある。

以上木兄開基によってｌよされ１こ発明乞実施例にもと
つき具体的に説明したが、本発明ｃ−ｉ−上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨乞逸脱しない範囲で
硬々変更ｂ」能であることはいうまでもない。１ことえ
は、１記の変形実施例が考えられる１、（１）ポリイミ
ド糸有嵌絶縁１１県のエツチングには実施例で連べたｊ
５法（ウェットエッチ、酸素プラズマエッチ）リグ）に
、半硬化ポリイミド柄脂の状態でホトエッチする場合は
、テトラメチルアンモニウムハイドライト（１”ＭＡ）
の浴Ｉｔが利用される。

（２）下層の無機絶縁膜としては実施例の他、プラズマ
シリコン窒化膜、スパッタで形成されたシリコン酸化膜
など通常の半導体に利用されている絶縁膜が利用できる
。

〔利用分野〕

本発明はＡＡ多層配糾で用いた半導体集積回路装置に適
用して最も有効でメク）る。

【図面の簡単な説明】

第Ｊ図〜槁４図は２層配線格ｊ告におい”’（ス／ｌ／
　−ホールを形成するためのプロセスの一例を示す工程
断面図である。 第５図〜第９図は木兄ゆ」の−実施１夕１」であって２
層配線構造においてスルーホールな形成するだめのプロ
セスを示す工程断面図である。 ＠１０図は本発明の一実施例であって２層配置構造を有
する半導体装１１０’）断面図である。 １・・・半導体（Ｓｉ）基体、２・・・牛棉体［ヒミ化
膜（Ｓ　ｉ０２膜）、３・・・下層（Ａ１）配置）夕、
４・・斗ｊ？−１の＃−槻絶絶縁膜ＣＶＤ−ＰＳＧ膜）
、５　ａ　、　５　ｂ−ホトレジストマスク、６・・・
上層の有機絶縁１摸（ポリイミド系樹脂）、７・・・上
層（Ａ２）配侍、８・・・ベース拡散仙域、９・・・最
終保護用絶縁ｊ侯。 第　１　図 第　２　図 第　３　図 第　４　図 第　５　図 第　９　図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基体の一生表面に多層配線（電極）を有する
   電子回路の層間絶縁膜として、下層の無機絶縁膜と上層
   の有機絶縁膜とを重ねた２層構造絶縁膜に、多層の配線
   層間の導通を得るために透孔（スルーホール）をあける
   にあたって、２層０￥造絶縁膜上に形成した一つのエツ
   チング用マスクパターン馨使って、まず下層の無機絶縁
   膜をエツチングしない手段で上層の有機絶縁膜をエツチ
   ング加工し、次いで上層の有機絶縁膜を著しくエツチン
   グしない手段で下層の無機絶縁膜をエツチング加工し、
   その後下層の無機絶縁膜乞エツチングしない手段で上層
   の有機絶縁膜のサイドエッチを進行させることにより上
   層の有機絶縁膜に下層の無機絶縁膜にあける透孔よりも
   大きい寸法の透孔なあけることを特徴とする半導体装置
   の製造法。 ２、配線層にアルミニウムを、無機絶縁膜にシリコン系
   絶縁物をそ１〜て有機絶縁膜にポリイミド系樹脂を使用
   する特許請求の範囲第１項に記載の半導体装置の製造法
   。