JPS63137433A

JPS63137433A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPS63137433A
Application number: JP28482886A
Authority: JP
Inventors: Taku Inagaki; 稲垣　卓; Kiyoshi Watabe; 渡部　潔
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1986-11-28
Filing date: 1986-11-28
Publication date: 1988-06-09
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: JPH07111968B2

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】［概要］液状の絶縁膜を塗布した半導体基板を真空中に保持し、
次いで、真空中で加熱して、前記絶縁膜を固化させる。

そうすれば、絶縁膜にクランク（割れ）が入らない。

［産業上の利用分野］本発明は半導体装置の製造方法に係り、そのうち、特に
平坦化絶縁膜の形成方法に関する。

ＩＣなどの半導体装置は、多数の素子それぞれに電極が
設けられ、その電極を接続するための配線が多層に形成
されるが、２層、３層と多層に積層する程、凹凸が激し
くなって、配線の断線や短絡の恐れが増大する。これを
防止するために、現在、ＩＣでは表面の平坦化が重要な
問題となっており、そのため、液状の絶縁膜を塗布して
平坦化し、その上に配線層を形成する方法が採られてい
る。

しかし、液状の絶縁膜は通常、溶媒が含まれていて、そ
の固化には溶媒の気散に十分配慮した処゛理が望ましい
。

［従来の技術と発明が解決しようとする問題点］さて、
従前、多層配線を形成する場合、第３図に示す断面図の
よ、うに、半導体基板１上に一層目のアルミニウム配線
２を形成し、その上に気相成長（ＣＶＤ）法で燐シリケ
ートガラス（ＰＳＧ）膜３を被覆し、更に、その上に二
層目のアルミニウム配線４を被着する形成方法Ｉが採ら
れていた。

しかし、アルミニウム配線はスパッタ法で被着して被覆
性（カバレージ）が良くなく、且つ、ＩＣの微細化が進
展するに伴って、二層目のアルミニウム配＆ｊ１４がコ
ーナ一部（矢印で示す）での被着量が少なく、断線を起
こし易くなってきた。

従って、第４図（ａ）〜（ｂｌの工程順断面図に示すよ
うな平坦化形成方法■が考案された。まず、同図（ａ）
に示すように、半導体基板ｌ上に一層目のアルミニウム
配線２を形成し、その上にＣＶＤ法でＰＳＧ膜３を被覆
し、更に、その上の全面にレジスト膜５を塗布する。次
いで、レジスト膜５とＰｓＧ膜３に対するエツチングレ
イトが同じエツチング剤を用いて、レジスト膜５とＰＳ
Ｇ膜３との両方を同時に一様にエツチングして、同図（
ｂ）に示すように平坦化させる。

しかし、それより一層微細化・高集積化が進行すると、
一層目のアルミニウム配線２はその相互間隙が狭くなっ
て、ＰＳＧ膜３を被覆性の良いＣＶＤ法で被着しても、
第５図に示すように、一層目のアルミニウム配線２の間
隙をＰＳＧ膜３で埋めることができなく　（矢印で示す
）なってきた。

間隙が埋められなければ、一様にエツチングしてもレジ
スト膜５が残って、そのレジスト膜は爾後の処理で変質
してＩＣに悪影響を与える。

そこで、第６図に示すように、半導体基板１上に一層目
のアルミニウム配線２を形成し、その上にＣＶＤ法でＰ
ＳＧ膜３を被覆し、次に、その上面に液状の絶縁膜、例
えば、ＰＬＯ３膜６をスピンナーで塗布し、加熱して固
化させる方法を用いるようになってきた。ここに、Ｐｕ
Ｏ３とはポリラダーオルガノシロキサンの略で、５ｉ０
２を含む有機樹脂膜として著名な耐熱性絶縁材料である
。

また、液状の絶縁膜として、その他にＯＣＤ　（商品名
、ＰｕＯ３と同系統）、５ＯＧ（スピンオンガラス；同
じ（Ｓｉ０２を含む有機樹脂）やＰＩ（ポリイミド）な
どがある。

ところが、このような液状の絶縁膜は溶媒を含んだ溶液
であり、そのため、加熱して溶媒を気散させて固化させ
る必要がある。例えば、ＰｕＯ２膜はイソプロピルアル
コールまたはイソブチルアルコールを溶媒としており、
従って、ドライ窒素中で３５０〜４５０℃に加熱して、
溶媒を気発させて固化させる処理が必要になる。

しかし、加熱すると溶媒が気発して収縮が起こるために
、クラックが発生すると云う問題を起こす。このクラッ
クは気発固化させる絶縁膜だけでなく、その下地のＰＳ
Ｇ膜にも影響を与えて、そのＰＳＧ膜もクラックが生じ
、その結果、アルミニウム配線が酸化等のために断線し
易くなると云う信頬性上の重大な問題を生じる。

本発明はこのような問題点を除去させる平坦化絶縁膜の
形成方法を提案するものである。

［問題点を解決するための手段］その目的は、半導体基板上に溶媒を含む液状の絶縁膜を
塗布し、次いで真空中に保持し、次いで、該真空中で加
熱して、前記絶縁膜を固化させるようにした半導体装置
の製造方法によって達成される。

［作用〕即ち、本発明は、真空中に保持し、真空中で加熱して、
液状の絶縁膜を固化させる。そうすれば、液状の絶縁膜
は溶媒を蒸発した後、固化するための重合がおこなわれ
、クラックが発生しなくなる。

［実施例］以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。

第１図（ａ）、　（ｂ）は本発明にかかる処理方法を説
明する図で、同図（ａ）は真空処理装置、同図（ｂｌは
処理時間に対する温度、真空度の図表を示している。

例えば、半導体基板上にＰｕＯ２膜をスピンナーで塗布
し、約１５０℃でプリベーク（予備加熱）した後、同図
（ａ）に示すような真空処理装置に装入する。同図にお
いて、１は半導体基板（ウェハー）、１１は真空ポンプ
、１２はランプヒータである。

そして、真空排気した後、装置内の真空度が１０−’Ｔ
ｏｒｒ以上になるまで常温に保持する。この時点で、は
ぼ溶剤が気散するものと考えられる。

次いで、１０＝Ｔｏｒｒ程度の真空度に到達し、その真
空度が維持されると、ランプヒータ１２を入力して加熱
する。その加熱による変化状況を第１図（ｂ）の図表に
示している。即ち、ランプヒータでは急速に加熱される
ため、１分間程度で半導体基板は約３００°Ｃに到達す
るが、その温度で数分間維持する。図中の実線は温度曲
線を示しており、その時の真空度を破線で示している。

図表のように、加熱によって一時的に１０’　Ｔｏｒｒ
程度まで真空度が低下し、次いで３分位で元の真空度に
回復する。か（して、樹脂の重合がおこなわれて準安定
状態になる。

第２図は本発明にかかる多層配線の断面図を示しており
、工は半導体基板、２は一層目のアルミニウム配線（膜
厚１μｍ）、３はＰＳＧ膜（膜厚０．７　μｍ）　、　
２０はＰＬＯ３膜（膜厚の厚い部分で１μｍ程度）であ
る。上記のような処理をすれば、ＰＬＯ３膜２０にはク
ラックが入らず、また、ＰＳＧ膜に応力がかかつてクラ
ンクを発生させることもなくなる。

従って、本発明にかかる処理法によれば、従来の処理方
法に比べて、加熱温度が低く　（３５０〜４５０’Ｃ−
３００℃）なり、処理時間も短＜（３０分−数分）なっ
て、而も、クランクがなくなり、ＩＣは高信頼化される
。

なお、上記の加熱温度、真空度に対する処理時間のデー
タは一例であり、真空装置の型式、処理する半導体基板
数（ウェハ一枚数）によって相異することは云うまでも
ない。また、液状絶縁膜の種類によっても加熱温度の上
限が相異することは当然である。

［発明の効果］以上の説明から判るように、本発明によれば多層配線を
有するＩＣの信頼性向上に大きく役立つものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）は本発明にかかる処理方法を説
明する図、第２図は本発明にかかる多層配線の断面図、第３図は従
前の形成方法■の断面図、第４図は従前の形成方法■の工程順図、第５図はその問
題点を示す図、第６図は従来の多層配線の断面図である。図において、１は半導体基板、　　　２はアルミニウム配線、３はＰ
ＳＧ膜、　　　　６，２０はＰＬＯ３膜、１１はランプ
ヒータ、　　１２は真空ポンプを示している。第１図木ｔν助１＼）ろ本場ｌｑ＃を動図第２図従泊め形成方法ＬすＶ斤ｄｂ図８３ｖｌＪ第４図第５！！Ｉ４足１（り多眉吉己慶り荀面し八第６図

Claims

【特許請求の範囲】

半導体基板上に溶媒を含む液状の絶縁膜を塗布し、次い
で、真空中に保持し、次いで、該真空中で加熱して、前
記絶縁膜を固化させるようにしたことを特徴とする半導
体装置の製造方法。