JPH0330295B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明は分子構造の異なる二種の耐熱高分子樹
脂の二層積層構造の層間絶縁膜を用いる多層配線
形成方法に関する。

(b) 技術の背景 例えば集積回路半導体素子の高密度、高速度化
が急速に進展している中で、微細パターン多層配
線構造の電極を形成する技術が集積度や性能の向
上を左右する重要な技術となつて来ている。

(c) 従来技術と問題点 上記半導体素子における多層配線構造を形成す
るに際して、従来の方法に於ては、第１図に示す
ように半導体基板１上にアルミニウム等の第１電
極配線層２が形成され、更に該配線層２を含む前
記半導体基板１上に、例えばCVD法による二酸
化シリコン層３を全面に被覆し、通常のフオトエ
ツチング技術によつて電極接続窓４を形成し、該
接続窓４を介してAl等の第２電極配線層５が形
成されてなる。しかしながらかかる構造において
は、多層積層の場合図から明らかなように段差部
６においてAl披着層がうすくなり第２配線の断
線の心配がある。そこで前述した段差部６を無く
し半導体基板１上面の平坦化手法として第２図に
示すように耐熱高分子樹脂例えば流動性のポリア
ミド樹脂溶液等の被覆が多用されている。第２図
において前図の同等の部分については同符号を符
しているが第１電極配線層２が設けられた半導体
基板上にポリアミドを全面にスピン・コートし所
定のステツプ・キユラーを行つてポリイミド層７
からなる層間絶縁膜を形成し、次いで該ポリイミ
ド層７に通常のフオトエツチング技術によつて電
極接続窓８を形成し、該電極接続窓８を介して
Al第２電極配線層５が形成されてなる。しかし
ながら上記従来方法においては、第３図の要部拡
大断面図に示すように、ポリイミド層７に電極接
続窓８をエツチング形成する際に、レジスト膜の
エツチング窓と第１電極層２との間に位置ずれが
あるとエツチング窓内に第１電極層２に隣接する
領域のポリイミド層７が表出し、該領域のポリイ
ミド層７にオーバエツチング部９が形成され、そ
のため該領域に面した第１電極配線層２の縁部に
は鋭利な角１０を持つ段差部１１が形成される。
そのために前記接続窓８において第１配線層２に
接する第２電極配線層５を形成した際に、該第２
電極配線層５に、第１電極配線層２の鋭利な角１
０を起点とする亀裂１２が発生しがちで、第２電
極配線層５の信頼度の低下という問題がある。そ
のため従来は上記位置ずれを防止する手段とし
て、第１電極配線層２における配線接続領域に通
常の配線幅の例えば三倍程度の一辺を有する広い
配線接続パツドを形成して多少ずれが生じても上
記問題が生じないようにしていたが、該手段は半
導体装置の集積度を低下せしめ高集積化を阻害す
る問題があつた。

(d) 発明の目的 本発明の目的はかかる問題点を解消し、高集積
化可能な多層配線形成方法の提供にある。

(e) 発明の構成 即ち本発明は下層配線層が設けられた基板上に
第１耐熱高分子樹脂を塗布硬化させて第１絶縁膜
を形成し、次いで該第１絶縁膜を一部エツチング
除去して前記下層配線層を表出させる工程と、該
下層配線層上と残存する前記第１絶縁膜上に一エ
ツチング条件でのエツチングレートが該下層配線
層及び該第１絶縁膜に比して大きい第２絶縁膜を
第２耐熱高分子樹脂を塗布硬化させて形成する工
程と、その後前記エツチング条件でエツチングし
て前記第２絶縁膜に前記下層配線層幅より大きな
接続窓を形成する工程と、前記下層配線層上に上
層配線層を設けて接続部を形成する工程とが含ま
れてなることを特徴とする。

(f) 発明の実施例 以下本発明の実施例について、第４図乃至第９
図に示す一実施例の工程要部断面図を用いて具体
的に説明する。尚前図と同等の部分については同
一符号を付している。

第４図において半導体基板２１上に通常の蒸着
又はスパツタ法にて約1μｍの厚さのアルミニウ
ムなどの金属簿膜を形成し、通常のフオトエツチ
ング法によつて所要の下層配線層２２を形成す
る。次いで第５図に示すように該下層配線層２２
を含む前記半導体基板２１上に第１耐熱高分子樹
脂層からなる絶縁膜２３を約1.2μｍの厚さにスピ
ンコート法によつて塗布すればその流動性により
平坦な表面層が形成される。第１耐熱高分子樹脂
溶液として例えばパイラリンPI−2555（デユポン
社製）などを使用し気泡の混入を防止するためス
テツプ・キユアーを行い最終処理温度約450℃、
加熱時間約30分間熱処理して第１耐熱高分子樹脂
層２３を硬化させる。該硬化第１耐熱高分子樹脂
２３は、後の工程に使用するヒドラジン系エツチ
ング液に対して耐食刻性を有している。次いで第
６図に示すように第１耐熱高分子樹脂層２３表面
を通常の酸素（O₂）プラズマ処理により下層配
線層２２が完全に表面に露出するまでエツチング
除去する。エツチング条件としてガス圧約
1Torr、出力300W、時間約２分間程度である。
次いて第７図に示すように下層配線層２２を含む
第１耐熱高分子樹脂層２３上に第２耐熱高分子樹
脂層２４、例えば電子絶縁コーテイング材SP−
710（東レ社製）を全面に塗布し、ステツプ・キユ
ラーを行い最終処理温度450℃、加熱時間30分の
熱処理で硬化する。該硬化第２耐熱高分子樹脂層
２４はヒドラジン系エツチング液に対して食刻性
を有している。次いで第８図に示すように該第２
耐熱高分子樹脂層２４上に、所望の下層配線層２
２幅より大きな配線接続窓形成領域面を表出する
エツチング窓２５を有するレジスト膜２６を、通
常のフオト・フロセスを用いて形成し、次いで該
レジスト膜２６をマスクとして、ヒドラジン等か
らなる樹脂エツチング液を用いる通常のウエツ
ト・エツチングを行つて、前記第２耐熱高分子樹
脂層２４に下層配線層２２を上面を表出する接続
窓２７を形成する。勿論接続窓２７寸法は使用目
的によつて下層配線層２幅と同等あるいはそれ以
外であつても構わない。尚此の際前記第１耐熱高
分子層２３は耐食刻性であるため、接続窓パター
ンの位置ずれによる段差を生ずることはない。次
いて該レジスト膜２６をレジスト剥離液などを用
いて除去する。次いで通常の方法即ち蒸着或いは
スパツタ及び選択エツチング等の手段を用いて、
第９図に示すように、前記第２耐熱高分子樹脂層
２４上にその接続窓２７部に於て下層配線層２２
に接する例えばアルミニウム上層配線層２８を形
成する。

以上説明したように本発明によれば、第１耐熱
高分子樹脂層２３によつて下層配線層２２面を平
坦化し、かつ該樹脂層２３は接続窓２７をエツチ
ング形成する際に、その耐食刻性を利用すること
によつて段差を生ずることがなく、位置合せ作業
の困難性を解消すると共に、下層配線層２２幅よ
り大きな電極接続窓２７を形成することが可能と
なる。

(g) 発明の効果 このようにすれば特に下層配線層に大面積の配
線接続パターンを設ける必要がなく、半導体素子
の高集積化が可能となり、かつ位置合せ作業の簡
易化による能率向上、及び平坦化の断線防止によ
る信頼性向上など大きな効果を得ることができ
る。

なお本発明は三層以上の多層配線にも適用さ
れ、又実施例は本発明の一例としてあげたもので
あり本発明の範囲を制限するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来方法による要部断面
図、第３図は従来方法による要部拡大断面図、第
４図乃至第９図は本発明による一実施例の工程要
部断面図である。 図において２１は半導体基板、２２は下層配線
層、２３は第１耐熱高分子樹脂層、２４は第２耐
熱高分子樹脂層、２６はレジスト膜、２７は接続
窓、２８は上層配線層を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 下層配線層が設けられた基板上に第１耐熱高
   分子樹脂を塗布硬化させて第１絶縁膜を形成し、
   次いで該第１絶縁膜を一部エツチング除去して前
   記下層配線層を表出させる工程と、該下層配線層
   上と残存する前記第１絶縁膜上に一エツチング条
   件でのエツチングレートが該下層配線層及び該第
   １絶縁膜に比して大きい第２絶縁膜を第２耐熱高
   分子樹脂を塗布硬化させて形成する工程と、その
   後前記エツチング条件でエツチングして前記第２
   絶縁膜に前記下層配線層幅より大きな接続窓を形
   成する工程と、前記下層配線層上に上層配線層を
   設けて接続部を形成する工程とが含まれてなるこ
   とを特徴とする多層配線形成方法。