JPH02184049A - 半導体装置の製造方法 - 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】 〔概要〕 半導体装置の製造方法に係り、特に半導体装置の配線方
法に関し。

配線容量を減少して、素子の微細化と高速化を達成する
配線方法を目的とし。

素子の形成された半導体基板上にシリコン含有樹脂層を
形成する工程と、該シリコン含有樹脂層を表面から無機
化処理して該シリコン含有樹脂層表面に無機化層を形成
する工程と、該無機化層及び該シリコン含有樹脂層に複
数のコンタクトホールを形成する工程と、該複数のコン
タクトホールを埋込む埋込み導体部及び該埋込み導体部
に接続され該無機化層上に配設された配線パターン部を
形成する工程と、該無機化層を選択的にエツチングして
除去し、該配線パターン部をエアブリッジ構造にする工
程とを含む半導体装置の製造方法により構成する。

〔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、特に半導体装置
の配線方法に関する。

現在、半導体集積回路素子における微細化競争はますま
す激しくなる傾向にあり、このため、配線技術の開発は
微細化パターンの形成に向けてしのぎを削る状況にある
。

配線間隔は加工技術の向上に伴い小さくなり。

大容量集積回路の実現に向けて鋭意研究開発が進められ
ている。

さらに、大容量化と共に高速化への要求も大きく、大容
量化された素子の高速化のため、配線容量を減少させる
方法が要求されている。

〔従来の技術〕

従来、配線容量を減少させることを目的にして作製され
たエアブリッジ構造の配線パターンを持つ素子がある。

エアブリッジ構造の形成においては、配線パターンに接
する樹脂層をエツチングにより除去する。

ところが、従来の工程では樹脂層の除去がなかなか大変
で、均一な厚さに除去することが難しくエツチング液を
揺さぶると配線パターンが撓んで下の電極・配線と接触
する等１問題が多かった。

〔発明が解決しようとする課題］ 従って、信頼性の高いエアブリッジ構造の配線パターン
が実現できず、エアブリッジ法により配線容量を減少さ
せる技術が確立されたと言える状況にはなかった。

本発明は、素子の大容量化、高速化に応えるために、配
線容量が小さく、シかも機械的強度も大きいエアブリッ
ジ構造の配線パターンを信頼性よく形成する方法を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 第１図はエアブリッジ構造を実現する本発明の実施例Ｉ
を説明するための図である。

第１図及び図中の符号を参照しながら、上記課題を解決
するための手段について説明する。

上記課題は、素子２，３．４の形成された半導体基板１
上にシリコン含有樹脂層６を形成する工程と、該シリコ
ン含有樹脂層６を表面から無機化処理して該シリコン含
有樹脂層６表面に無機化層６１を形成する工程と、該無
機化層６１及び該シリコン含有樹脂Ｎ６に複数のコンタ
クトホール７１．７２を形成する工程と、該複数のコン
タクトホール７１゜７２を埋込む埋込み導体部８１．８
２及び該埋込み導体部８１．８２に接続され該無機化層
６１上に配設された配線パターン部８３を形成する工程
と、該無機化層６１を選択的にエツチングして除去し、
該配線パターン部８３をエアブリッジ構造にする工程と
を含む半導体装置の製造方法によって解決される。

〔作用〕

本発明では、配線パターン部８３の下のシリコン含有樹
脂１！Ｉ６をエアブリッジを形成するために無機化層６
１に変えている。シリコン含有樹脂層６は。

例えばシリル化ポリメチルシルセスオキサン（以下ＰＭ
ＳＳと称する）を用い、これを例えば酸素プラズマに曝
露する無機化処理を施すことにより。

二酸化シリコンの無機化層６１に変えることができる。

この無機化は表面から進行し、その厚さを制御すること
は容易である。

このような二酸化シリコンの無機化層６１は２例えばぶ
つ酸のエツチング液に容易に溶解するので。

所望の空間を保つ精度のよいエアブリッジ構造の配線パ
ターン部８３が容易に得られる。

かくして、素子の高速化が達成される。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例１で、エアブリッジ構造の配線
パターンを形成する工程を説明するための図である。

第１図（ａｔ）、第１図（「１）は上面図であり、第１
図（ａ２）、第１図（ｂ）乃至（ｅ）。

第１図（ｆ２）はＡ−Ａ断面図である。

以下、これらの図を参照しながら説明する。

第１図（ａり及び（ａ２）参照 第１図（ａｌ）及び（ａ２）は、それぞれ、素子の形成
された半導体基板の上面図とＡ−Ａ断面図であり、１は
半導体基板、２は第１の素子、３は第２の素子、４は第
３の素子、　２１．２２．２３．３１゜４１は電極、５
は絶縁層を表す。

第１の素子２は１例えば電界効果型トランジスタ、第２
の素子３及び第３の素子４は２例えばショットキーダイ
オードである。

第１図（ｂ）参照 全面にシリコン含有樹脂としてＰＭＳＳ樹脂を回転塗布
する。第２図にＰＭＳＳ樹脂の分子構造を示す。

使用するＰＭＳＳ樹脂の粘度は約４０ｃｐ（センチポア
ズ）であり、　４０００　ｒｐｍで回転塗布して膜厚約
１．５μｍのＰＭＳＳ樹脂層６を形成する。

次いで１００℃、１０分、つづいて２５０°Ｃ１１０分
の大気中加熱を行い、さらに３５０　”Ｃ，４０分の窒
素雰囲気中加熱を行い樹脂を熱硬化する。

これにより、素子平坦化が達成される。

第１図（Ｃ）参照 平行平板型酸素プラズマ装置を用いて１周波数１３．５
６　Ｍｌし、高周波電力２００　Ｗ、イオンシース電圧
３００乃至４００　Ｖ−ｂ　（セルフバイアス）、酸素
雰囲気圧力１．５　Ｐａなる曝露条件でＰＭＳＳ樹脂層
６の表面から無機化を進行させる。

第３図は酸素プラズマによる無機化の進行を。

上記の熱硬化処理を施した０、６μｍ厚のＰＭＳＳ樹脂
層について、実測した結果である。

無機化は表面から次に示す反応律則で浸透して行く。

Ｔ　（ｔ）＝Ｔ、−に、／ｒ ここで、Ｌは時間（分）、Ｔ（ｔ）はｔ分後におけるＰ
ＭＳＳ樹脂層の層厚、Ｔｏは初期の層厚。

Ｋは係数である。

第３図を参考にして、酸素プラズマに５分間曝露するこ
とにより、約３５００人厚の無機化層６１を形成する。

第１図（ｄ）参照 無機化層６１の表面から穴開けして、第１の素子２の電
極２１上及び第２の素子３の電極３１上に、コンタクト
ホール７１．７２を形成する。

第１図（ｅ）参照 コンタクトホール７１．７２を金属で埋込み、埋込み導
体部８１．８２を形成した後、無機化層６Ｉの上面に埋
込み導体部８１と８２とを接続する厚さｌａｍ。

幅　２μｍのアルミニウム（ＡＩ）の配線パターン部８
３を形成する。

第１図（ｒｌ）及び（「２）参照 バレル型エツチング装置を使用して、電力３００Ｗ、圧
力１５Ｐａのふっ化カーボン（ＣＦ４　）と酸素（０２
）の混合ガスによる等方性ドライエツチングにより、ま
たは、５乃至１０％のぶつ化水素酸による等方性ウェッ
トエツチングにより、無機化層６１を除去する。

第１図（ｆｌ）及び（ｆ２）は、それぞれ、この状態に
おける上面図、Ａ−Ａ断面図である。

配線パターン部８３の下は無機化層６１が除去されて、
エアブリッジ構造が形成される。

かくして、第１の素子２の電極２１と第２の素子３の電
極３１とを接続するエアブリッジ構造の配線パターン部
８３が作製できた。

無機化層６１の形成と除去は、容易にしかも制御性よく
行うことができて、配線パターン部８３に無理な力がか
からない。また、よしんば配線パターン部８３に撓みが
生じて下のＰＭＳＳ樹脂Ｎ６に触れたとしても、この樹
脂層は電気抵抗が極めて大きいから特性上問題になるこ
とはない。

さらに、ＰＭＳＳ樹脂の比誘電率は３であり。

通常用いるポリイミド樹脂の比誘電率（３，５乃至３．
８）より小さいことも配線容量上有利である。

次に１本発明の実施例Ｈとして、実施例Ｉに示した配線
パターン部８３の上に、それと第３の素子４を接続する
配線パターンを形成する。いわゆる多層配線の例を示す
。

第４図は実施例■で、多層配線を形成する工程を説明す
るための図である。

第４図（ｒｌ）は上面図、第４図（ａ）乃至（ｅ）、第
４図（ｆ２）はＢ−Ｂ断面図であり。

以下、これらの図を参照しながら説明する。

第４図（ａ）参照 第４図（ａ）は実施例■の第１図（ｅ）を再掲するもの
であり、Ｉは半導体基板、２は第１の素子、３は第２の
素子、　２１．２２．２３．３１は電極、５は絶８ｉ層
、６はＰＭＳＳ層、　６１は無機化層、８１゜８２は埋
込み導体部、８３は配線パターン部を表す。

以下、第１図（ｂ）乃至（ｅ）に示した工程とほぼ同様
の工程を踏む。

第４図（ｂ）参照 全面にＰＭＳＳ樹脂を回転塗布し、配線パターン部８３
の上を覆う厚さ５０００人のＰＭＳＳ樹脂層９を形成し
た後、熱硬化処理を行う。

第４図（Ｃ）参照 ＰＭＳＳ樹脂層９の表面から無機化を進行させ。

ＰＭＳＳ樹脂層９全部を無機化して無機化層９１を形成
する。

第４図（ｄ）参照 無機化層９１の表面から穴開けして、配線パターン部８
３上及び第３の素子４の電極４１上に、コンタクトホー
ル１１．１２を形成する。

第４図（ｅ）参照 コンタクトホール１１．１２を金属で埋込み、埋込み導
体部１３．１４を形成した後、無機化層９１の上面に埋
込み導体部１３と埋込み導体部１４とを接続する厚さ１
μｍ１幅２μｍのアルミニウム（ＡＩ）の上層配線パタ
ーン部１５を形成する。

第４図（ｒｌ）及び（ｒ２）参照 ぶつ酸（１０％ぶつ化水素酸）のウェットエッチにより
、無機化層９１及び無機化層６１を除去する。

第４図（ｆｌ）及び（ｒ２）は、それぞれ、この状態に
おける上面図、Ｂ−Ｂ断面図である。

かくして、第１の素子２の電極２１と第２の素子３の電
極３１とを接続するエアブリッジ構造の配線パターン部
８３と、その配線パターン部８３と第３の素子４の電極
４１とを接続するエアブリッジ構造の上層配線パターン
部１５からなる多層配線パターンが形成される。

〔発明の効果〕

以上説明した様に９本発明によれば、配線容量を低減で
きると共にチップ加工時の歪みや素子動作中の歪みに対
して安定な信頼性の高い配線パターンを形成することが
できる。

しかも本発明の方法によれば、連続処理が可能なので、
量産化に適している。

本発明は半導体素子の大容量化、高速化に寄与するとこ
ろが大きい。

２１、２２．２３．３Ｌ　４１は電極。

５は絶縁層。

６．９はシリコン含有樹脂層であってＰＭＳ　Ｓ樹脂層
。

６Ｌ　９１は無機化層３ １１、１２．７１．７２はコンタクトホール。

１３、１４．８１．８２は埋込み導体部。

１５は上層配線パターン部。

８３は配線パターン部

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例■の工程を説明するための図。 第２図はＰＭＳＳ樹脂の分子構造。 第３図は酸素プラズマによる無機化の進行。 第４図は実施例Ｈの工程を説明するための図である。図
において。 １は半導体基板。 ２は第１の素子。 ３は第２の素子。 ４は第３の素子。 （Ｌ：Ｌｔ、１ （α２） 実託°例 り 第 図岬ｆ）１） （チ１） 実 方己　イタリ 第 図 （〒 の （Ｃ） （ｄ） 実 づテ己　　イダ］ 男 図（壬／＋　２．） Ｈ３ ＰＨ１，５樹月１の分：５−橋五 第２図 ＜ａ＞ ＣＣ’） 実　方己　イ多り　１［

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 素子（２、３、４）の形成された半導体基板（１）上に
   シリコン含有樹脂層（６）を形成する工程と、 該シリコン含有樹脂層（６）を表面から無機化処理して
   該シリコン含有樹脂層（６）表面に無機化層（６１）を
   形成する工程と、 該無機化層（６１）及び該シリコン含有樹脂層（６）に
   複数のコンタクトホール（７１、７２）を形成する工程
   と、 該複数のコンタクトホール（７１、７２）を埋込む埋込
   み導体部（８１、８２）及び該埋込み導体部（８１、８
   ２）に接続され該無機化層（６１）上に配設された配線
   パターン部（８３）を形成する工程と、該無機化層（６
   １）を選択的にエッチングして除去し、該配線パターン
   部（８３）をエアブリッジ構造にする工程と を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。