JPS6376351A - 多層配線の形成方法 - Google Patents
多層配線の形成方法Info
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- JPS6376351A JPS6376351A JP22130286A JP22130286A JPS6376351A JP S6376351 A JPS6376351 A JP S6376351A JP 22130286 A JP22130286 A JP 22130286A JP 22130286 A JP22130286 A JP 22130286A JP S6376351 A JPS6376351 A JP S6376351A
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Landscapes
- Local Oxidation Of Silicon (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は多層配線の形成方法に関し、特に層間絶縁膜の
形成方法に関する。
形成方法に関する。
従来、多層配線半導体装置の層間絶縁膜は下層配線等に
よって生ずる絶縁膜段差を無機または有機の塗布膜で埋
める手法を併用して可及的平坦に形成される。この塗布
膜にはシリカ・フィルムを焼成した無機膜が通常用いら
れるが、この無機膜にはクラックが生じ易いという欠点
がある他、他方の例えば有機シロキサンポリマーからな
る有機膜には比較的容易に厚膜塗布ができ更に狭い間隙
による段差までも充分に埋めることができるなどの特長
を有するので半導体装置の微細化、高集積化の進展と共
に有機塗布膜による平坦化手法を用いた層間絶縁膜の形
成方法が最近特に注目されている。
よって生ずる絶縁膜段差を無機または有機の塗布膜で埋
める手法を併用して可及的平坦に形成される。この塗布
膜にはシリカ・フィルムを焼成した無機膜が通常用いら
れるが、この無機膜にはクラックが生じ易いという欠点
がある他、他方の例えば有機シロキサンポリマーからな
る有機膜には比較的容易に厚膜塗布ができ更に狭い間隙
による段差までも充分に埋めることができるなどの特長
を有するので半導体装置の微細化、高集積化の進展と共
に有機塗布膜による平坦化手法を用いた層間絶縁膜の形
成方法が最近特に注目されている。
しかしながら、この有機膜には耐熱性の問題は別として
も吸湿性が高いという本質的な弱点があシ、また、無機
絶縁膜に比しエツチング・レートも大きいので、例えば
シリコン窒化膜との積層膜を下層アルミ配線上にまで形
成してこれにスルー・ホールを官設したとすると、有機
膜の露出面と上層アルミ配線との接触部位にはアルミ腐
食が生じ、また有機膜には横方向のオーバー・エツチン
グが多発して信頼性を著しく低下させる。従って、有機
膜による平坦化手法を用いる場合には下層アルミ配線上
から有機膜を除去した構造の層間絶縁膜が一般に用いら
れ、この除去は通常エッチ・バック法で行なわれる。
も吸湿性が高いという本質的な弱点があシ、また、無機
絶縁膜に比しエツチング・レートも大きいので、例えば
シリコン窒化膜との積層膜を下層アルミ配線上にまで形
成してこれにスルー・ホールを官設したとすると、有機
膜の露出面と上層アルミ配線との接触部位にはアルミ腐
食が生じ、また有機膜には横方向のオーバー・エツチン
グが多発して信頼性を著しく低下させる。従って、有機
膜による平坦化手法を用いる場合には下層アルミ配線上
から有機膜を除去した構造の層間絶縁膜が一般に用いら
れ、この除去は通常エッチ・バック法で行なわれる。
しかし、このエッチ・バック法は元来エツチング制御が
難かしい手法であるのでエツチング・レートの相違によ
る平坦性の問題点は依然として残る。この問題点を直接
回避する手段には２通シの方法が考えられる。すなわち
、その１つは下層絶縁膜と有機塗布膜のエツチング・レ
ートを等しく設定することである。この方法によればエ
ッチ・バック後の表面形状はエッチ・バック前と変わる
ことがなく良好な平坦性が保てるがエツチングの終点が
検出できない丸め適当なエツチング量の設定が難しい。
難かしい手法であるのでエツチング・レートの相違によ
る平坦性の問題点は依然として残る。この問題点を直接
回避する手段には２通シの方法が考えられる。すなわち
、その１つは下層絶縁膜と有機塗布膜のエツチング・レ
ートを等しく設定することである。この方法によればエ
ッチ・バック後の表面形状はエッチ・バック前と変わる
ことがなく良好な平坦性が保てるがエツチングの終点が
検出できない丸め適当なエツチング量の設定が難しい。
また、一つのウェハ内は勿論パッチ相互間においてもエ
ツチング・レートの均一性が強く求め藝困難、はよよ倍
アす、。、。、っの方法は有機塗布膜のみをエッチバッ
クする方法である。この方法によるとエッチレートの均
一性に対する要求は前者よりも少なくなるが、段差上の
塗布膜の膜厚は下地パターンに依存性を示し下層配線の
配線間の段差を埋める有機塗布膜を薄くするので層間絶
縁膜としての平坦性が損なわれることとなる。
ツチング・レートの均一性が強く求め藝困難、はよよ倍
アす、。、。、っの方法は有機塗布膜のみをエッチバッ
クする方法である。この方法によるとエッチレートの均
一性に対する要求は前者よりも少なくなるが、段差上の
塗布膜の膜厚は下地パターンに依存性を示し下層配線の
配線間の段差を埋める有機塗布膜を薄くするので層間絶
縁膜としての平坦性が損なわれることとなる。
本発明の目的は、上記の情況に鑑み、下層配線段差上に
最初から有機塗布膜を被着せしめることなき有機塗布膜
による層間絶縁膜形成工程を備えた多層配線の形成方法
を提供することである。
最初から有機塗布膜を被着せしめることなき有機塗布膜
による層間絶縁膜形成工程を備えた多層配線の形成方法
を提供することである。
本発明によれは、多層配線の形成方法に、半導体基板の
フィールド絶縁膜上に形成される複数個の下層金属配線
上に、シリコン窒化膜を成長せしめる第１層間絶縁膜の
形成工程と、前記第１層間絶縁膜上にシリカ・フィルム
を塗布・焼成するシリコン酸化膜被着工程と、前記シリ
コン酸化膜を下層金属配線の段差上から除去する被着シ
リコン酸化膜の選択エツチング工程と、前記下層金属配
線の段差上に露出する第１層間絶縁膜面および下）脅金
属配線間に残る被着シリコン酸化膜面をそれぞれ疎水性
に変換するフッ素プ２ズマ処理工程と、前記下層金属配
線間に残る疎水性シリコン酸化膜を全て除去し下層の第
１層間絶縁膜面を露出せしめる被着シリコン酸化膜の全
面除去工程と、前記下層金属配線間の基板面に露出する
前記第１層間絶縁膜面上にのみ有機シロキブン系ポリマ
ー溶液の塗布・焼成膜を形成する第２Ｎ間絶縁膜の選択
的形成工程と、前記下層金属配線の段差上に残る疎水性
第１層間絶縁膜および前記第２層間絶縁膜の全面に無機
絶縁膜を成長せしめる第３層間絶縁膜の形成工程とを含
んでなる有機塗布膜による層間絶縁膜形成工程を備えて
構成される。
フィールド絶縁膜上に形成される複数個の下層金属配線
上に、シリコン窒化膜を成長せしめる第１層間絶縁膜の
形成工程と、前記第１層間絶縁膜上にシリカ・フィルム
を塗布・焼成するシリコン酸化膜被着工程と、前記シリ
コン酸化膜を下層金属配線の段差上から除去する被着シ
リコン酸化膜の選択エツチング工程と、前記下層金属配
線の段差上に露出する第１層間絶縁膜面および下）脅金
属配線間に残る被着シリコン酸化膜面をそれぞれ疎水性
に変換するフッ素プ２ズマ処理工程と、前記下層金属配
線間に残る疎水性シリコン酸化膜を全て除去し下層の第
１層間絶縁膜面を露出せしめる被着シリコン酸化膜の全
面除去工程と、前記下層金属配線間の基板面に露出する
前記第１層間絶縁膜面上にのみ有機シロキブン系ポリマ
ー溶液の塗布・焼成膜を形成する第２Ｎ間絶縁膜の選択
的形成工程と、前記下層金属配線の段差上に残る疎水性
第１層間絶縁膜および前記第２層間絶縁膜の全面に無機
絶縁膜を成長せしめる第３層間絶縁膜の形成工程とを含
んでなる有機塗布膜による層間絶縁膜形成工程を備えて
構成される。
すなわち１本発明によれば、下層金属配線の段差上を被
覆する第１層間絶縁膜の膜面には有機シロキサン系ポリ
マー溶液の塗布・焼成工程に先立って撥水性が付与され
る。従って、ポリマー溶液はこの膜面にに全く塗布され
ず下層金属配線の配線間段差のみを埋め、ついで焼成さ
れて第１Ｎ間絶縁膜の凹所をほぼ完全に平坦化する第２
層間絶縁膜となる。すなわち、多層構造の層間絶縁膜を
下層金属配線の段差上に最初から有機塗布膜働を被着す
ることなく形成することができるので、従来方法の如き
エッチ・バック法を用いた段差上の有機塗布膜層除去工
程を全く不袂ならしめ得る。
覆する第１層間絶縁膜の膜面には有機シロキサン系ポリ
マー溶液の塗布・焼成工程に先立って撥水性が付与され
る。従って、ポリマー溶液はこの膜面にに全く塗布され
ず下層金属配線の配線間段差のみを埋め、ついで焼成さ
れて第１Ｎ間絶縁膜の凹所をほぼ完全に平坦化する第２
層間絶縁膜となる。すなわち、多層構造の層間絶縁膜を
下層金属配線の段差上に最初から有機塗布膜働を被着す
ることなく形成することができるので、従来方法の如き
エッチ・バック法を用いた段差上の有機塗布膜層除去工
程を全く不袂ならしめ得る。
以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図（ａ）〜（ｇ）は本発明の一実施例を示す製造工
程ｆＡである。本実施例によれば、第１図（ａ）に示す
ように、半導体基板ｌ上のフィールド絶縁ＰＡ２上に膜
厚１．θμ儒の下層アルミ配線３をまず形成しその全面
にプラズマ窒化膜４が３０００Ａ程度の膜厚で成長され
る。つぎに、シリカ・フィルムを焼成後の膜厚が約１０
０ＯＡとなるよう回転塗布し、窒素雰囲気内（３００°
Ｃ）で約３０分間のベーキングを行ないシリコン酸化膜
５を形成する。〔第１図（ｂｌ参照〕。ついで、１ ：
１００のバッ７アード・７ツ酸中に適当カ時間浸して
下層アルミ配＠３の段差上のシリカ・フィルム５を除去
し、更に四フッ化炭素（ＣＦ４）ガスによるプラズマ処
理を行ないプラズマ窒化膜４およびシリコン酸化膜５の
上表面全体をそれぞれ疎水性膜６および７に変える。
程ｆＡである。本実施例によれば、第１図（ａ）に示す
ように、半導体基板ｌ上のフィールド絶縁ＰＡ２上に膜
厚１．θμ儒の下層アルミ配線３をまず形成しその全面
にプラズマ窒化膜４が３０００Ａ程度の膜厚で成長され
る。つぎに、シリカ・フィルムを焼成後の膜厚が約１０
０ＯＡとなるよう回転塗布し、窒素雰囲気内（３００°
Ｃ）で約３０分間のベーキングを行ないシリコン酸化膜
５を形成する。〔第１図（ｂｌ参照〕。ついで、１ ：
１００のバッ７アード・７ツ酸中に適当カ時間浸して
下層アルミ配＠３の段差上のシリカ・フィルム５を除去
し、更に四フッ化炭素（ＣＦ４）ガスによるプラズマ処
理を行ないプラズマ窒化膜４およびシリコン酸化膜５の
上表面全体をそれぞれ疎水性膜６および７に変える。
〔第１図（Ｃ１参照〕０つぎに、１：１０のバッフ丁−
ド・フッ酸を用いて段差の谷間に残っているシリカフィ
ルムの焼成膜５を全て除去すると下層アルミ配線段差上
のプラズマ窒化膜４のみが撥水性膜６を形成して残る。
ド・フッ酸を用いて段差の谷間に残っているシリカフィ
ルムの焼成膜５を全て除去すると下層アルミ配線段差上
のプラズマ窒化膜４のみが撥水性膜６を形成して残る。
〔第１図ｔｄ）参照〕。ついで、有機シロキサン系ポリ
マー溶液８を基板全面に塗布すると段差上のプラズマ窒
化膜４の上面のみが撥水性であるので適当な条件の下で
第１図（ｅ）に示す如き形状が得られる。ここでベーキ
ングによシボリマー８の架橋を行ない焼成膜９とし、更
に基板全面にプラズマ窒化膜１０を７００ ＯＡの膜厚
で成長せしめると第１図（ｆ）に示すようにプラズマ窒
化膜４および１０を第１層および第３層とし更に有機シ
ロキサン系ポリマーの焼成膜９を第２層とする３層構造
の層間絶縁膜が段差上にポリマー焼成膜９を設けること
なく形成される。従って、公知の手段を用いてスルー・
ホール１１を開口しアルミ金属を約１．０μｍの膜厚に
スパッタし上層アルミ配線１２をパターニング形成すれ
ば、第１図（ｇ）の如き多層配線をエッチ・バック法を
付加することなく、キわめて容易に完成することができ
る。
マー溶液８を基板全面に塗布すると段差上のプラズマ窒
化膜４の上面のみが撥水性であるので適当な条件の下で
第１図（ｅ）に示す如き形状が得られる。ここでベーキ
ングによシボリマー８の架橋を行ない焼成膜９とし、更
に基板全面にプラズマ窒化膜１０を７００ ＯＡの膜厚
で成長せしめると第１図（ｆ）に示すようにプラズマ窒
化膜４および１０を第１層および第３層とし更に有機シ
ロキサン系ポリマーの焼成膜９を第２層とする３層構造
の層間絶縁膜が段差上にポリマー焼成膜９を設けること
なく形成される。従って、公知の手段を用いてスルー・
ホール１１を開口しアルミ金属を約１．０μｍの膜厚に
スパッタし上層アルミ配線１２をパターニング形成すれ
ば、第１図（ｇ）の如き多層配線をエッチ・バック法を
付加することなく、キわめて容易に完成することができ
る。
以上の工程において、第１図（ｂ）から第１図（Ｃ１に
移る際１：１００バツ７アードフツ酸に代えて四フフ化
炭素（ＣＦ４）を含むエツチングガスによりプラズマ・
エッチを行なうとエツチングとフッ素プラズマ処理工程
を同時にすますことも可能となる。
移る際１：１００バツ７アードフツ酸に代えて四フフ化
炭素（ＣＦ４）を含むエツチングガスによりプラズマ・
エッチを行なうとエツチングとフッ素プラズマ処理工程
を同時にすますことも可能となる。
以上詳細に説明したように、本発明によれｔｉ′、フッ
素プ２ズマ処理によシ段差上を撥水性に変えることによ
りて有機シロキサン系ポリマーを段差上にポリマーが残
らないように塗布できるので、スルーホール開孔部に有
機塗布膜（ポリマー）の露出膜が形成されない。従って
、スルーホールの開孔は容易であシ、またポリマー膜が
配線金属に悪影響を与える恐れは皆無となる。更に有機
塗布膜（ポリマー）が段差間を完全に埋めるので層間絶
縁膜は著しく平坦化されるので上層アルミ配線の段切れ
事故の発生が有効に抑止される。また、従来方法のよう
にエッチバック法におけるエツチング・レートの均−性
等を気にする必要もないのでプロセス制御も容易である
。
素プ２ズマ処理によシ段差上を撥水性に変えることによ
りて有機シロキサン系ポリマーを段差上にポリマーが残
らないように塗布できるので、スルーホール開孔部に有
機塗布膜（ポリマー）の露出膜が形成されない。従って
、スルーホールの開孔は容易であシ、またポリマー膜が
配線金属に悪影響を与える恐れは皆無となる。更に有機
塗布膜（ポリマー）が段差間を完全に埋めるので層間絶
縁膜は著しく平坦化されるので上層アルミ配線の段切れ
事故の発生が有効に抑止される。また、従来方法のよう
にエッチバック法におけるエツチング・レートの均−性
等を気にする必要もないのでプロセス制御も容易である
。
以上の実施例では２層配線について説明したが、３層以
上の多層配線についても上記工程を〈シ返すことできわ
めて容易に実施し得る。
上の多層配線についても上記工程を〈シ返すことできわ
めて容易に実施し得る。
第１図（ａ）〜（ｇ）は本発明の一実施例を示す製造工
程図である占 １・・・半導体基板、２・・・フィールド絶縁膜、３・
・・下層アルミ配線、４・・・プラズマ窒化膜（第１層
間絶縁膜）、５・・・シリコン・フィルムの塗布・焼成
膜（シリコン酸化膜）、６・・・疎水性プラズマ窒化膜
、７・・・疎水性シリコン酸化膜、８・・・有機シロキ
サン系ポリマー溶液、９・・・有機シロキサン系ポリマ
ー焼成膜（第２層間絶縁膜）、１０・・・プラズマ窒化
膜（第３層間絶縁膜）、１１・・・スルー・ホール、１
２・・・上層アルミ配線。 ニー・ 代理人 弁理士 内 原 晋 （す （ｄ） （ｅ） （ゾジ 慴 ／ 図
程図である占 １・・・半導体基板、２・・・フィールド絶縁膜、３・
・・下層アルミ配線、４・・・プラズマ窒化膜（第１層
間絶縁膜）、５・・・シリコン・フィルムの塗布・焼成
膜（シリコン酸化膜）、６・・・疎水性プラズマ窒化膜
、７・・・疎水性シリコン酸化膜、８・・・有機シロキ
サン系ポリマー溶液、９・・・有機シロキサン系ポリマ
ー焼成膜（第２層間絶縁膜）、１０・・・プラズマ窒化
膜（第３層間絶縁膜）、１１・・・スルー・ホール、１
２・・・上層アルミ配線。 ニー・ 代理人 弁理士 内 原 晋 （す （ｄ） （ｅ） （ゾジ 慴 ／ 図
Claims (1)
- 半導体基板のフィールド絶縁膜上に形成される複数個の
下層金属配線上にシリコン窒化膜を成長せしめる第１層
間絶縁膜の形成工程と、前記第１層間絶縁膜上にシリカ
・フィルムを塗布・焼成するシリコン酸化膜被着工程と
、前記シリコン酸化膜を下層金属配線の段差上から除去
する被着シリコン酸化膜の選択エッチング工程と、前記
下層金属配線の段差上に露出する第１層間絶縁膜面およ
び下層金属配線間に残る被着シリコン酸化膜面をそれぞ
れ疎水性に変換するフッ素プラズマ処理工程と、前記下
層金属配線間に残る疎水性シリコン酸化膜を全て除去し
下層の第１層間絶縁膜面を露出せしめる被着シリコン酸
化膜の全面除去工程と、前記下層金属配線間の基板面に
露出する前記第１層間絶縁膜面上にのみ有機シロキサン
系ポリマー溶液の塗布・焼成膜を形成する第２層間絶縁
膜の選択的形成工程と、前記下層金属配線の段差上に残
る疎水性第１層間絶縁膜および前記第２層間絶縁膜の全
面に無機絶縁膜を成長せしめる第３層間絶縁膜の形成工
程とを含んでなる有機塗布膜による層間絶縁膜形成工程
を備えることを特徴とする多層配線の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22130286A JPS6376351A (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | 多層配線の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22130286A JPS6376351A (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | 多層配線の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6376351A true JPS6376351A (ja) | 1988-04-06 |
| JPH0563019B2 JPH0563019B2 (ja) | 1993-09-09 |
Family
ID=16764662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22130286A Granted JPS6376351A (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | 多層配線の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6376351A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0235756A (ja) * | 1988-07-26 | 1990-02-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0258851A (ja) * | 1988-08-25 | 1990-02-28 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0274779A (ja) * | 1988-09-10 | 1990-03-14 | Toyo Sash Co Ltd | カーテン付き扉 |
| JP2005150151A (ja) * | 2003-11-11 | 2005-06-09 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の絶縁膜形成方法及び半導体装置 |
| WO2023170751A1 (ja) * | 2022-03-07 | 2023-09-14 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
-
1986
- 1986-09-18 JP JP22130286A patent/JPS6376351A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0235756A (ja) * | 1988-07-26 | 1990-02-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0258851A (ja) * | 1988-08-25 | 1990-02-28 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0274779A (ja) * | 1988-09-10 | 1990-03-14 | Toyo Sash Co Ltd | カーテン付き扉 |
| JP2005150151A (ja) * | 2003-11-11 | 2005-06-09 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の絶縁膜形成方法及び半導体装置 |
| WO2023170751A1 (ja) * | 2022-03-07 | 2023-09-14 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0563019B2 (ja) | 1993-09-09 |
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