JPH0384927A - Manufacture of semiconductor device provided with multilayer interconnection - Google Patents

Manufacture of semiconductor device provided with multilayer interconnection

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JPH0384927A
JPH0384927A JP22226589A JP22226589A JPH0384927A JP H0384927 A JPH0384927 A JP H0384927A JP 22226589 A JP22226589 A JP 22226589A JP 22226589 A JP22226589 A JP 22226589A JP H0384927 A JPH0384927 A JP H0384927A
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resist film
etching
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Shuji Kishi
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To flatten the surface of a semiconductor substrate, to enhance a flatness of an interlayer insulating film and to prevent a defective connection of an interconnection by a method wherein a polyimide film containing silicon is formed, by a coating operation, as the interlayer insulating film on a semiconductor substrate. CONSTITUTION:An SION film 4 is etched and removed isotropically by making use of a resist film 5 as a mask; opening parts 11a, 11b are formed in the SION film 4 on aluminum interconnections 3a, 3b. The resist film 5 is removed by using a plasma or the like; after that, a polyimide film 6 containing silicon is applied to the whole surface of a substrate by a coating operation and is baked. Corners at opening parts 10a, 10b of a resist film 7 are rounded by a heat treatment. An etching-back operation is executed in an etching rate ratio of the resist film 7 to the polyimide film 6 containing Si at about 1 to 1; the polyimide film 6 containing Si inside the opening parts 11a, 11b is removed to form through holes 8a, 8b. Aluminum interconnections 12a, 12b which are connected to the aluminum interconnections 3a, 3b via the through holes 8a, 8b are formed.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は配線間に眉間絶縁膜及びスルーホールが設けら
れた多層配線を有する半導体装置の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device having multilayer wiring in which a glabellar insulating film and through holes are provided between the wirings.

[従来の技術] 近年、vLSIは高密度化及び高性能化を達成するため
に、その配線の多層化が図られており、3層又は4層配
線構造のVLS Iが製品化されている。特に、バイポ
ーラVLS Iは、コンピュータ等の心臓部に使用され
るため高い信頼度が要求されると共に、高度な製造技術
が要求される。
[Prior Art] In recent years, in order to achieve higher density and higher performance in vLSIs, wiring has been multilayered, and VLSIs with three- or four-layer wiring structures have been commercialized. In particular, since bipolar VLSI is used in the heart of computers and the like, it is required to have high reliability and requires advanced manufacturing technology.

このようなVLSIにおいては、電気絶縁性及び耐水性
が優れた層間膜の形成が要求されているが、従前の不良
製品を分析すると、その大半がメタライズ系に起因する
不良であり、特に段差部における配線の被覆形状に起因
する不良が多い。そして、これらの不良は、主に、下層
配線端及び配線間における上層配線のカバレジ及びスル
ーホール部における上層配線のカバレジに問題があるた
めに発生している。
In such VLSIs, it is required to form interlayer films with excellent electrical insulation and water resistance, but an analysis of previous defective products shows that most of the defects were caused by the metallization system, especially in the stepped areas. There are many defects caused by the shape of the wiring covering. These defects are mainly caused by problems in the coverage of the upper layer wiring between the ends of the lower layer wiring and between the wirings, and the coverage of the upper layer wiring in the through-hole portion.

第3図(a)及び(b)は従来の多層配線を有する半導
体装置の製造方法の一例を示す断面図である。
FIGS. 3(a) and 3(b) are cross-sectional views showing an example of a conventional method for manufacturing a semiconductor device having multilayer wiring.

第3図(a)においては、下層配線端及び配線間におけ
る上層配線のカバレジを改善するために、所謂段だらし
としてSOG膜(Spin On Glass膜;塗布
焼成膜)を形成している。そして、このSOG膜は、−
殻内にはPCVD法(PlasmaChemical 
Vapor Deposition法)にて堆積させた
無機絶縁膜と組み合わせて使用されている。
In FIG. 3(a), an SOG film (Spin On Glass film; coated and baked film) is formed as a so-called step sloping in order to improve the coverage of the upper layer wiring between the ends of the lower layer wiring and between the wirings. And this SOG film is -
Inside the shell, PCVD method (Plasma Chemical
It is used in combination with an inorganic insulating film deposited using a vapor deposition method.

第3図(a)に示すように、先ず、素子形成されたシリ
コン基板31上に5i02膜32を被着する。次に% 
S t 02 [32上にアルミニウム膜を被着した後
に、選択的にパターン形成して、アルミニウム配線33
 at 33 b* 33 cを形成する。次に、この
基板の全面に、PCVD法により5ION膜(Si−0
−N系絶縁膜)34を被着した後に、塗布焼成法により
SOG膜36を被着し、更に5ION膜36を被着する
。その後、この5ION膜38上にアルミニウム配線3
7a。
As shown in FIG. 3(a), first, a 5i02 film 32 is deposited on a silicon substrate 31 on which elements are formed. next%
S t 02 [After depositing an aluminum film on 32, selective patterning is performed to form an aluminum wiring 33
form at 33 b* 33 c. Next, a 5ION film (Si-0
After depositing the -N-based insulating film 34, an SOG film 36 is deposited by a coating and baking method, and then a 5ION film 36 is deposited. After that, aluminum wiring 3 is placed on this 5ION film 38.
7a.

37bを選択的に形成する。37b is selectively formed.

このような工程の従来方法においては、下層のアルミニ
ウム配線33at 33b+ 33cの膜厚が1.0μ
mの場合に、S■ON膜34とSOG膜3膜長5ION
膜36とから構成される層間絶縁膜の膜厚を約1.0μ
mにすることにより、この層間絶縁膜の表面を平坦化し
、下層のアルミニウム配線33a* 33bs 33c
の端部及び配線間における上層のアルミニウム配線37
a、37bのカバレジを改善している。
In the conventional method of such a process, the film thickness of the lower layer aluminum wiring 33at 33b+33c is 1.0 μm.
In the case of m, the film length of the SON film 34 and the SOG film 3 is 5ION
The film thickness of the interlayer insulating film composed of the film 36 is approximately 1.0μ.
m, the surface of this interlayer insulating film is flattened, and the lower layer aluminum wiring 33a* 33bs 33c
Upper layer aluminum wiring 37 between the ends and wiring
The coverage of a and 37b has been improved.

また、第3図(b)においては、スルーホール部におけ
る上層配線のカバレジを改善している。
Furthermore, in FIG. 3(b), the coverage of the upper layer wiring in the through-hole portion is improved.

第3図(b)に示すように、SiO2膜32上にアルミ
ニウム配線33dを選択的に形成した後に、5ION膜
34、SOG膜3膜長55ION膜38を順次形成する
。次に、この基板全面にレジスト膜38を被着した後に
、アルミニウム配線33dの直上域のレジスト膜38を
選択的に除去する。
As shown in FIG. 3(b), after selectively forming an aluminum wiring 33d on the SiO2 film 32, a 5 ION film 34 and an SOG film 38 with a length of 55 ION are sequentially formed. Next, after a resist film 38 is deposited on the entire surface of the substrate, the resist film 38 directly above the aluminum wiring 33d is selectively removed.

次に、このレジスト膜38をマスクとし、約100pa
の混合ガスCCFa +02 )プラズマを使用して5
ION膜36を等方向にエツチング除去することにより
等方的開孔部39を形成する。更に、レジスト膜38を
マスクとし、約10paのCF4ガスプラズマを使用し
た異方性エツチングによってSOG膜3膜長55ION
膜36を選択的に除去することにより異方的開孔部40
を形成する。これにより、スルーホール部(等方向開孔
部39+異方的開孔部40)を2段形状に形成して、ス
ルーホール部における上層配線のカバレジを改善してい
る。
Next, using this resist film 38 as a mask, about 100 pa
5 using a mixed gas CCFa +02) plasma of
Isotropic openings 39 are formed by etching and removing the ION film 36 in the same direction. Furthermore, using the resist film 38 as a mask, the SOG film 3 was etched to a film length of 55 ION by anisotropic etching using CF4 gas plasma of approximately 10 pa.
Anisotropic openings 40 are formed by selectively removing membrane 36.
form. As a result, the through-hole portion (isotropic opening portion 39 + anisotropic opening portion 40) is formed in a two-stage shape, and the coverage of the upper layer wiring in the through-hole portion is improved.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述した従来の多層配線を有する半導体
装置の製造方法においては、次のような問題点があった
。即ち、従来の半導体装置は、高速性を要求されるデバ
イスでは主に配線に寄生する容量が機能スピードを律す
るため、前記層間絶縁膜の膜厚を厚くすることによりこ
の層間絶縁膜の容量C低下させ、配線の寄生容量を低減
させている。しかしながら、層間絶&tg(SION膜
34.38)を厚く形成すると、スルーホールを形成し
た場合に、その形状により配線に接続不良が発生すると
いう問題点がある。この問題点を第4図に基づいて説明
する。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the above-described conventional method for manufacturing a semiconductor device having multilayer wiring has the following problems. That is, in conventional semiconductor devices, in devices that require high speed performance, the parasitic capacitance of wiring mainly controls the functional speed, so by increasing the thickness of the interlayer insulating film, the capacitance C of the interlayer insulating film can be reduced This reduces the parasitic capacitance of the wiring. However, if the interlayer &tg (SION film 34, 38) is formed thickly, there is a problem that when a through hole is formed, a connection failure occurs in the wiring due to its shape. This problem will be explained based on FIG. 4.

第4図(a)及び(b)は従来の多層配線を有する半導
体装置の製造方法における配線不良例を示す断面図であ
る。第4図(a)及び(b)において第3図(b)と同
一物には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
FIGS. 4(a) and 4(b) are cross-sectional views showing examples of wiring defects in the conventional manufacturing method of a semiconductor device having multilayer wiring. In FIGS. 4(a) and 4(b), the same parts as those in FIG. 3(b) are given the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted.

第4図(a)に示すように、5ION膜34a及び5I
ON膜36aは従来の5ION膜34及び5ION膜3
6に比して2倍の膜厚に形成されている。このため、こ
の基板上にアルミニウム配線37cを被着した場合に、
異方的開孔部40の段差が2倍となるので、アルミニウ
ム配線37cのステップカバレジが悪化し、くびれ41
が形成される。一方、等方的開孔部39においても、そ
の上部の5ION膜38aが極めて切り立った形状とな
るため、やはりくびれ42が発生する。これにより、配
線の接続抵抗が大幅に増大すると共に、エレクトロマイ
グレーシロン耐性を大幅に低下させてしまうという問題
点がある。
As shown in FIG. 4(a), the 5ION films 34a and 5I
The ON film 36a is the conventional 5ION film 34 and the 5ION film 3.
The film thickness is twice that of 6. Therefore, when the aluminum wiring 37c is deposited on this board,
Since the step of the anisotropic opening 40 is doubled, the step coverage of the aluminum wiring 37c deteriorates and the constriction 41
is formed. On the other hand, in the isotropic opening 39, the 5ION film 38a above it has an extremely steep shape, so that a constriction 42 also occurs. This poses a problem in that the connection resistance of the wiring increases significantly and the electromigration resistance decreases significantly.

また、アルミニウムに比してエレクトロマイグレーシロ
ン耐性及びストレスマイグレーシ1ン耐性が優れている
金(Au)配線をアルミニウム配線37cの替わりに上
層配線として形成した場合には、この問題は更に顕著に
現われる。
Furthermore, if gold (Au) wiring, which has better electromigration resistance and stress migration resistance than aluminum, is formed as the upper layer wiring instead of the aluminum wiring 37c, this problem becomes even more pronounced.

通常、Au配線の形成には、リフトオフ法又は電界メツ
キ法が使用される。このため、第4図(b)に示すよう
に、先ず、開孔部内及びその縁部にチタン(Ti)[4
3をスパッタリングにより被着して、AlとAuとの接
触によるパープルブレイブの発生を防止する。次に、T
i膜43上に白金(Pt)!1a44をスパッタ被着し
て形成°する。
Usually, a lift-off method or an electric field plating method is used to form Au wiring. For this reason, as shown in FIG. 4(b), titanium (Ti) [4
3 is deposited by sputtering to prevent the occurrence of purple blobs due to contact between Al and Au. Next, T
Platinum (Pt) on the i film 43! 1a44 is formed by sputter deposition.

その後、このTi膜43及びpt膜44をメツキ電極と
してAuを析出させる。
Thereafter, Au is deposited using the Ti film 43 and the PT film 44 as plating electrodes.

また、Au膜のリフトオフを容易に行なうためには、例
えば、Ti膜43の膜厚を約4000λとし、Ptl[
44の膜厚を約2000λとして、両者の膜厚の和を約
6000Å以下にする必要がある。
In addition, in order to easily lift off the Au film, for example, the thickness of the Ti film 43 is set to about 4000λ, and the thickness of the Ti film 43 is set to about 4000λ,
It is necessary that the film thickness of 44 be about 2000λ, and the sum of both film thicknesses should be about 6000 Å or less.

しかしながら、この場合においても等方向開孔部39及
び異方的開孔部40の形状に起因して’rtg4sのカ
バレジが低下し、TiWX43が局部的にオーバーハン
グ形状となる。このため、等方向開孔部39の斜面の上
部及び異方的開孔部40の側壁にpt膜44が被着され
ずに断線してしまう。従って、所定のAu配線を形成す
ることができないので、接続抵抗が著しく増大してしま
う。
However, even in this case, the coverage of 'rtg4s is reduced due to the shapes of the isotropic openings 39 and the anisotropic openings 40, and the TiWX 43 becomes locally overhanging. For this reason, the PT film 44 is not adhered to the upper part of the slope of the isotropic opening 39 and the side wall of the anisotropic opening 40, resulting in disconnection. Therefore, since it is not possible to form a predetermined Au wiring, the connection resistance increases significantly.

更に、この傾向はメツキ電極(Ti膜43+Pt膜44
)を薄く形成するほど顕著に現われる。
Furthermore, this tendency also applies to the plating electrode (Ti film 43 + Pt film 44).
) appears more prominently as it is formed thinner.

更に、塗布焼成法によって形成される無機化合物系のS
OG膜は、厚く塗ると、クラックが発生しやすいという
性質がある。このため、配線端及び配線間において十分
な平坦性を確保することができないという問題点もある
Furthermore, inorganic compound-based S formed by coating and firing method
The OG film has the property that cracks are more likely to occur when it is applied thickly. For this reason, there is also the problem that sufficient flatness cannot be ensured at the ends of the wiring and between the wirings.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
層間絶縁膜の平坦性が優れていると共に、配線の接続不
良を防止することができる多層配線を有する半導体装置
の製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such problems, and includes:
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device having multilayer wiring, which has excellent flatness of an interlayer insulating film and can prevent poor connection of wiring.

[課題を解決するための手段] 本発明に係る多層配線を有する半導体装置の製造方法は
、半導体基板上に第1の配線層を形成する工程と、前記
第1の配線層を含む半導体基板の全面ニ、等方的エツチ
ングにより前記第1の配線層上に選択的に開口部が形成
された絶縁膜、その上部に塗布により形成されたシリコ
ンを含有するポリイミド膜及びその上部に前記第1の配
線層の直上域を除いて選択的に形成されたレジスト膜を
形成する工程と、熱処理により前記レジスト膜の角を丸
める工程と、前記レジスト族と前記ポリイミド膜とを1
対1のエツチングレート比でエツチングして前記開口部
内の前記ポリイミド膜を除去する工程と、この基板上に
前記第1の配線層に接続される第2の配線層を形成する
工程とを有することを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] A method for manufacturing a semiconductor device having multilayer wiring according to the present invention includes a step of forming a first wiring layer on a semiconductor substrate, and a step of forming a semiconductor substrate including the first wiring layer. d) an insulating film in which openings are selectively formed on the first wiring layer by isotropic etching, a silicon-containing polyimide film formed by coating on top of the insulating film, and a silicon-containing polyimide film on top of the first wiring layer; a step of forming a resist film selectively except for the area directly above the wiring layer; a step of rounding the corners of the resist film by heat treatment; and a step of forming the resist group and the polyimide film into
etching at an etching rate ratio of 1 to 1 to remove the polyimide film in the opening; and forming a second wiring layer connected to the first wiring layer on the substrate. It is characterized by

[作用コ 本発明においては、層間絶縁膜として半導体基板上にシ
リコンを含有するポリイミド膜を塗布により形成するこ
とにより半導体基板の表面を平坦化している。このシリ
コンを含有するポリイミド膜は、PCVD法で形成され
た無機系の絶縁膜と同等の電気絶縁性及び耐水性を有す
ると共に、耐クラツク性に優れており、例えばSOG膜
に比して膜厚が数倍乃至数十倍の塗膜を形成することが
できる。このため、半導体表面の表面を極めて精度よく
平坦化することができ、多層配線を有する半導体装置の
層間容量を低減することができる。
[Function] In the present invention, the surface of the semiconductor substrate is flattened by forming a silicon-containing polyimide film on the semiconductor substrate as an interlayer insulating film by coating. This silicon-containing polyimide film has electrical insulation and water resistance equivalent to that of an inorganic insulating film formed by the PCVD method, as well as superior crack resistance. It is possible to form a coating film several times to several tens of times larger. Therefore, the surface of the semiconductor can be planarized with extremely high accuracy, and the interlayer capacitance of a semiconductor device having multilayer wiring can be reduced.

また、第1の配線層の上の絶縁膜に等方的エツチングに
より開口部を形成し、更にその直上域のレジスト膜を選
択的に除去し、熱処理によりこのレジスト膜の角を丸め
た後に、このレジスト膜とポリイミド膜とを1対1のエ
ツチングレート比でエツチングして第1の配線層を露出
させている。
Further, after forming an opening in the insulating film on the first wiring layer by isotropic etching, selectively removing the resist film immediately above the opening, and rounding the corners of this resist film by heat treatment, This resist film and polyimide film are etched at an etching rate ratio of 1:1 to expose the first wiring layer.

このため、角を丸められたレジスト膜の形状がエツチン
グ後のポリイミド膜の形状に反映されると共に、ポリイ
ミド膜の形状と前記開口部の形状とが滑らかに連結され
るので、多層配線における層間のスルーホールを滑らか
な形状で形成することができる。従って、次工程におい
て、このスルーホールを介して第1の配線層に接続され
る第2の配線層を形成すれば、接続不良の発生を防止す
ることができる。
Therefore, the shape of the resist film with rounded corners is reflected in the shape of the polyimide film after etching, and the shape of the polyimide film and the shape of the opening are smoothly connected. A through hole can be formed with a smooth shape. Therefore, by forming a second wiring layer connected to the first wiring layer through this through hole in the next step, it is possible to prevent connection failures from occurring.

[実施例] 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。
[Example] Next, an example of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1図(a)乃至(d)は本発明の第1の実施例に係る
多層配線を有する半導体装置の製造方法を工程順に示す
断面図である。
FIGS. 1(a) to 1(d) are cross-sectional views showing, in order of steps, a method for manufacturing a semiconductor device having multilayer wiring according to a first embodiment of the present invention.

先ず、第1図(a)に示すように、素子形成されたシリ
コン基板1上にSiO2i2を被着する。
First, as shown in FIG. 1(a), SiO2i2 is deposited on a silicon substrate 1 on which elements are formed.

次に、S 102膜2上にアルミニウム膜を被着した後
に、選択的にパターン形成して、アルミニウム配線3a
t 3bt 3cを形成する。次に、PCVD法により
この基板の全面に厚さが例えば約5000λの5ION
膜4を被着した後に、このSIONM4上にレジスト膜
5を形成する。次に、アルミニウム配線3a、abの直
上域のレジスト膜5を選択的に除去して開口部9a+9
bを形成した後に、このレジスト膜5をマスクとして例
えば約100paの混合ガス(CF4 +Oa )プラ
ズマを使用して5IONII!4を等方向にエツチング
除去することにより、アルミニウム配線3a、3b上の
5ION膜4に開口部11a、11bを形成する。この
開口部11a、flbは、開放側を上方に向けたおわん
形の形状を有し、下方においてその傾斜が大きく形成さ
れる。この傾斜はオーバーエツチングによって形成され
るが、極端なオーバーエツチングを行なうと、次第に傾
斜が小さくなるので僅かなオーバーエツチングで止める
必要がある。例えば、10%のオーバーエツチングでは
開口部11a、llbの下方におけるアルミニウム配線
3as3bの表面に対する5ION膜4の傾斜角は約3
0度となる。
Next, after depositing an aluminum film on the S102 film 2, a selective pattern is formed to form an aluminum wiring 3a.
Form t 3bt 3c. Next, 5ION with a thickness of about 5000λ, for example, is deposited on the entire surface of this substrate by the PCVD method.
After depositing the film 4, a resist film 5 is formed on the SIONM4. Next, the resist film 5 directly above the aluminum wirings 3a and ab is selectively removed to form the openings 9a+9.
After forming 5IONII!b, using this resist film 5 as a mask, a mixed gas (CF4+Oa) plasma of, for example, about 100pa is used. Openings 11a and 11b are formed in the 5ION film 4 on the aluminum wirings 3a and 3b by etching away the 5ION film 4 in the same direction. The openings 11a, flb have a bowl shape with the open side facing upward, and are formed with a large slope downward. This slope is formed by overetching, but if extreme overetching is performed, the slope will gradually become smaller, so it is necessary to stop the etching with a slight overetching. For example, with 10% overetching, the inclination angle of the 5ION film 4 with respect to the surface of the aluminum wiring 3as3b below the openings 11a and llb is approximately 3
It becomes 0 degrees.

次に、第1図(b)に示すように、レジスト膜5を02
プラズマ等で除去した後、塗布によりこの基板の全面に
、開口部11a、11bにおける膜厚が例えば約eoo
o入のシリコンを含有するポリイミド膜(以下Si含含
有ポリ4ドド膜いう)6を被着し、更にベータする。こ
のSi含有ポリイミド膜6としては例えば下記の構造を
有する有機膜を使用すれば良い。この膜は、通常のポリ
イミド膜に比して耐熱性、接着性及び絶縁性等が優れて
いる。
Next, as shown in FIG. 1(b), the resist film 5 is
After removal with plasma or the like, the entire surface of this substrate is coated with a film thickness of approximately eoo at the openings 11a and 11b, for example.
A polyimide film 6 containing silicon (hereinafter referred to as Si-containing polyimide film) 6 is deposited and further betaened. As this Si-containing polyimide film 6, for example, an organic film having the following structure may be used. This film has better heat resistance, adhesiveness, insulation, etc. than ordinary polyimide films.

但し、Rt乃至R4は芳香族分子とする。However, Rt to R4 are aromatic molecules.

次にNSISi含有ポリイミド膜6、開口部11a、l
lbにおけるSi含有ポリイミド膜8の膜厚に比して約
2000乃至5000λ厚い膜厚のレジスト膜7を形成
した後に、アルミニウム配tiA 3 a +3bの直
上域のレジストM7に開口部11a、11bに比して開
口径が約5000Å大きい開口部10a+10bを形成
する。次いで、熱処理によりレジスト膜7の開口部10
 a、  10 bにおける角を丸<シ、破線部で示す
形状にする。このレジスト1iE7の形状は温度又は加
熱時間等の熱処理条件及び使用するレジストの種類によ
って自由に変えることができる。例えば、レジストとし
て0FPR800−50(商品名;東京応用化学社製)
を使用した場合には、加熱温度が150℃で約30分の
N2ベークを行なうと、開口部10a、10bにおける
レジスト膜7の傾斜角は約50乃至60度に達する。
Next, the NSISi-containing polyimide film 6, openings 11a, l
After forming a resist film 7 having a thickness of about 2000 to 5000λ thicker than the thickness of the Si-containing polyimide film 8 in lb, a resist film 7 is formed in the resist M7 in the area directly above the aluminum arrangement TiA 3 a +3b compared to the openings 11a and 11b. Thus, openings 10a+10b having a larger opening diameter of about 5000 Å are formed. Next, the opening 10 of the resist film 7 is formed by heat treatment.
The corners in a and 10 b are rounded and shaped as shown by the broken line. The shape of this resist 1iE7 can be freely changed depending on heat treatment conditions such as temperature and heating time and the type of resist used. For example, as a resist, 0FPR800-50 (trade name; manufactured by Tokyo Applied Chemical Co., Ltd.)
When N2 baking is performed at a heating temperature of 150° C. for about 30 minutes, the inclination angle of the resist film 7 at the openings 10a and 10b reaches about 50 to 60 degrees.

次に:、211図(C)に示すように、レジスト膜7と
Si含有ポリイミド膜6とのエツチングレート比が約1
対1で、且つ5IONIIK4がエツチングされない条
件で、RIE法により、この基板全面をエツチングバッ
クし、開口部11a、flb内のSi含有ポリイミドB
6を除去してスルーホール8a、8bを形成する。この
条件を満たスニは、例えば、約5paの02ガスプラズ
マを使用すれば良い。これにより、角を丸めたレジスト
膜7の形状がスルーホール8a、8bの形状に反映され
るので、スルーホール8a、8bは滑らかな形状となる
。なお、このエツチング工程においてSION膜4がエ
ツチングされるとスルーホール8as8bの形状が極め
て悪くなり、極端な場合にはオーバーハング形状になっ
てしまうので、エツチング条件を適切に選択する必要が
ある。
Next: As shown in FIG. 211 (C), the etching rate ratio between the resist film 7 and the Si-containing polyimide film 6 is approximately 1.
The entire surface of this substrate is etched back by the RIE method under the conditions that 5IONIIK4 is not etched, and the Si-containing polyimide B in the openings 11a and flb is etched back.
6 is removed to form through holes 8a and 8b. To meet this condition, for example, 02 gas plasma of about 5 pa may be used. As a result, the shape of the resist film 7 with rounded corners is reflected in the shapes of the through holes 8a, 8b, so that the through holes 8a, 8b have smooth shapes. Note that if the SION film 4 is etched in this etching process, the shape of the through hole 8as8b will be extremely poor, and in extreme cases it will become an overhanging shape, so it is necessary to appropriately select the etching conditions.

次に、第1図(d)に示すように、S1含有ポリイミド
膜6上に残留するレジスト膜7を除去した後に、この基
板全面にアルミニウム膜を被着し更に選択的に除去する
ことによりスルーホール8at8bを介してアルミニウ
ム配線3a、3bに接続されるアルミニウム配線12a
、12bを形成する。これにより、多層配線を有する半
導体装置を製造することができる。
Next, as shown in FIG. 1(d), after removing the resist film 7 remaining on the S1-containing polyimide film 6, an aluminum film is deposited on the entire surface of the substrate and further selectively removed. Aluminum wiring 12a connected to aluminum wiring 3a, 3b via hole 8at8b
, 12b. Thereby, a semiconductor device having multilayer wiring can be manufactured.

本実施例によれば、S1含有ポリイミドI[I8の比誘
電率は3であり、従来の5ION膜の比誘電率(6)に
比して1/2であるため層間絶縁膜の容量を大幅に低減
することができる。また、Si含有ポリイミドlI6は
膜厚を増加させることが容易であるため、更に容量を低
減させることが容易である。
According to this example, the relative dielectric constant of S1-containing polyimide I [I8 is 3, which is 1/2 of the relative dielectric constant (6) of the conventional 5ION film, so the capacitance of the interlayer insulating film can be greatly increased. can be reduced to Further, since it is easy to increase the film thickness of Si-containing polyimide lI6, it is easy to further reduce the capacitance.

また、本実施例によれば、スルーホール8 a s8b
が滑らかであるため、優れたカバレジを得ることができ
る。例えば、5ION膜4の膜厚を5000Åとし、開
口部11a、11bにおけるSi含有ポリイミド膜6の
膜厚1.0μmとし、5ION膜4の開口部11a、1
1bの上端の開口径を1.5μmとし、アルミニウム配
線12 at  12 bをスパッタ法により被着した
場合には、そのカバレジが約70%となり、十分なカバ
レジを確保することができる。
Further, according to this embodiment, the through holes 8a s8b
Since it is smooth, excellent coverage can be obtained. For example, the thickness of the 5ION film 4 is 5000 Å, the thickness of the Si-containing polyimide film 6 in the openings 11a and 11b is 1.0 μm, and the openings 11a and 1 of the 5ION film 4 are
When the opening diameter at the upper end of 1b is 1.5 μm and the aluminum wiring 12 at 12 b is deposited by sputtering, the coverage is about 70%, and sufficient coverage can be ensured.

第2図(a)乃至(C)は本発明の第2の実施例に係る
多層配線を有する半導体装置の製造方法を工程順に示す
断面図である。本実施例はフォトレジスト工程が1回で
ある点が第1の実施例と異なるので、第1図と同一物に
は同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
FIGS. 2(a) to 2(C) are cross-sectional views showing, in order of steps, a method for manufacturing a semiconductor device having multilayer wiring according to a second embodiment of the present invention. This embodiment differs from the first embodiment in that the photoresist process is performed once, so the same components as in FIG. 1 are given the same reference numerals and detailed explanation thereof will be omitted.

先ず、第2図(a)に示すように、シリコン基板1上に
5iOz膜2を形成した後に、アルミニウム配線3a*
 3bs 3cを形成する。次に、PCVD法によりこ
の基板上に膜厚が例えば約3000λのS l0NIf
X4を堆積した後に、塗布により5IONj15E4上
に、アルミニウム配線3a、3b。
First, as shown in FIG. 2(a), after forming a 5iOz film 2 on a silicon substrate 1, an aluminum wiring 3a* is formed.
Form 3bs 3c. Next, S l0NIf having a film thickness of about 3000λ, for example, is deposited on this substrate by the PCVD method.
After depositing X4, aluminum wirings 3a and 3b are formed on 5IONj15E4 by coating.

3c上における膜厚が例えば約4000λのSi含有ポ
リイミド膜6を形成する。更に、S i含有ポリイミド
lIB上にレジスト!%13を形成した後に、アルミニ
ウム配線3a、3bの直上域のレジスト膜13に開口部
14a、14bを選択的に形成する。このとき開口部1
4a、14bは、その側面が可及的に垂直になるように
形成する。
A Si-containing polyimide film 6 having a film thickness of about 4000λ, for example, is formed on 3c. Furthermore, resist on Si-containing polyimide IIB! % 13, openings 14a and 14b are selectively formed in the resist film 13 directly above the aluminum wirings 3a and 3b. At this time, opening 1
4a and 14b are formed so that their sides are as vertical as possible.

次に、第2図(b)に示すように、第1の実施例と同様
の条件でSt含有ポリイミドWX6とレジスト膜13と
を同時にエツチングし、開口部14at14b内のSi
含有ポリイミドM6を除去すると共に、レジスト膜13
の膜厚を減少させる。
Next, as shown in FIG. 2(b), the St-containing polyimide WX6 and the resist film 13 are simultaneously etched under the same conditions as in the first embodiment, and the Si in the openings 14at14b is etched.
While removing the polyimide M6 contained therein, the resist film 13 is removed.
decrease the film thickness.

その後、このSi含有ポリイミドg6及びレジス)11
13をマスクとして5ION膜4を等方向にエツチング
除去する。そして、熱処理により開口部14a、14b
におけるレジスト膜13の角を丸め、レジストWX13
を破線で示す形状にする。
After that, this Si-containing polyimide g6 and resist) 11
Using 13 as a mask, the 5ION film 4 is removed by etching in the same direction. Then, the openings 14a and 14b are formed by heat treatment.
The corners of the resist film 13 are rounded to form resist WX13.
Make it into the shape shown by the dashed line.

次に、第2図(C)に示すように、再び第1の実施例と
同様の条件で02プラズマにより81含有ホリイミド膜
6とレジスト膜13とを同時にエツチング除去すること
によりアルミニウム配線3a+3b上にスルーホール8
a+8bを形成する。
Next, as shown in FIG. 2C, the 81-containing polyimide film 6 and the resist film 13 are removed by etching at the same time using 02 plasma under the same conditions as in the first embodiment, thereby forming a layer on the aluminum wiring 3a+3b. Through hole 8
Form a+8b.

そして、残留するレジスト膜13を除去した後に、所定
の位置に上層配線を形成すれば、多層配線を有する半導
体装置を製造することができる。
Then, after removing the remaining resist film 13, by forming upper layer wiring at a predetermined position, a semiconductor device having multilayer wiring can be manufactured.

本実施例は、S1含有ポリイミド膜8の膜厚がアルミニ
ウム配線3a、3b上において5001)λと比較的に
薄<、5IONfi4の膜厚が3000λと薄い場合に
有効である。従って、下地段差が比較的少なく、小さな
スルーホール寸法が要求されるデバイスへの適用に最適
である。
This embodiment is effective when the film thickness of the S1-containing polyimide film 8 is relatively thin at 5001)λ on the aluminum wirings 3a and 3b, and the film thickness of 5IONfi4 is as thin as 3000λ. Therefore, it is ideal for application to devices that require a relatively small ground level difference and small through-hole dimensions.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、従来のSOG膜に
比して耐クラツク性が優れ、容易に塗膜を厚く形成する
ことができると共に、比誘電率が低いシリコン含有ポリ
イミド膜を塗布することにより半導体基板の表面を平坦
化している。このため、半導体表面の表面を極めて精度
よく平坦化することができ、多層配線を有する半導体装
置の層間容量を低減することができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the crack resistance is superior to that of the conventional SOG film, the coating film can be easily formed thickly, and the silicon-containing film has a low dielectric constant. The surface of the semiconductor substrate is flattened by applying a polyimide film. Therefore, the surface of the semiconductor can be planarized with extremely high accuracy, and the interlayer capacitance of a semiconductor device having multilayer wiring can be reduced.

また、第1の配線層の上部の絶縁膜に等方的エッチング
により開口部を形成し、更に角を丸められたレジスト膜
とこのポリイミド膜とを等しいエツチングレートで同時
にエツチングしてポリイミド膜の外形と上記開口部の外
形とをつなげるようにしているため、滑らかな形状のス
ルーホールを形成することができる。
In addition, an opening is formed in the insulating film on the top of the first wiring layer by isotropic etching, and the resist film with rounded corners and this polyimide film are etched simultaneously at the same etching rate to form an external shape of the polyimide film. Since the outer shape of the opening is connected to the outer shape of the opening, a smooth-shaped through hole can be formed.

従って、配線の接続不良を防止することができると共に
、高速であり、且つ信頼性の高い多層配線を有する半導
体装置を製造することができる。
Therefore, it is possible to prevent wiring connection failures, and to manufacture a semiconductor device having multilayer wiring that is high-speed and highly reliable.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(a)乃至(d)は本発明の第1の実施例に係る
多層配線を有する半導体装置の製造方法を工程順に示す
断面図、第2図(a)乃至(C)は本発明の第2の実施
例に係る多層配線を有する半導体装置の製造方法を工程
順に示す断面図、第3図(a)及び(b)は従来の多層
配線を有する半導体装置の製造方法の一例を示す断面図
、第4図(a)及び(b−)は従来の多層配線を有する
半導体装置の製造方法における配線不良例を示す断面図
である。 1.31;シリコン基板、2,32;5i02膜、3a
、sb、3c+  12aw  12b+ 33a*3
3b、33c、33d、37a、37b、37C;アル
ミニウム配線、L 34,34a* 38゜38a;5
IONB、5t L  13t 38;レジスト膜、e
ast含有ポリイミド膜、8 al  8 b;スルー
ホーk、9a+  9b+  10a、iob。 11a+  11b、14ay  14b;開口部、3
5;SOG膜、39;等方的開口部、40;異方的開口
部、41,42;<びれN 43 ; T を膜、44
;Pt膜
FIGS. 1(a) to (d) are cross-sectional views showing the manufacturing method of a semiconductor device having multilayer wiring according to the first embodiment of the present invention in order of steps, and FIGS. 3(a) and 3(b) are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device having multilayer wiring according to the second embodiment in order of steps, and FIGS. 3(a) and 3(b) show an example of a conventional method for manufacturing a semiconductor device having multilayer wiring. 4(a) and 4(b-) are cross-sectional views showing examples of wiring defects in the conventional manufacturing method of a semiconductor device having multilayer wiring. 1.31; Silicon substrate, 2,32; 5i02 film, 3a
,sb,3c+ 12aw 12b+ 33a*3
3b, 33c, 33d, 37a, 37b, 37C; Aluminum wiring, L 34, 34a* 38° 38a; 5
IONB, 5t L 13t 38; resist film, e
ast-containing polyimide membrane, 8 al 8 b; through-hole k, 9a+ 9b+ 10a, iob. 11a+ 11b, 14ay 14b; opening, 3
5; SOG film, 39; isotropic opening, 40; anisotropic opening, 41, 42; < fin N 43 ; T film, 44
;Pt film

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板上に第1の配線層を形成する工程と、
前記第1の配線層を含む半導体基板の全面に、等方的エ
ッチングにより前記第1の配線層上に選択的に開口部が
形成された絶縁膜、その上部に塗布により形成されたシ
リコンを含有するポリイミド膜及びその上部に前記第1
の配線層の直上域を除いて選択的に形成されたレジスト
膜を形成する工程と、熱処理により前記レジスト膜の角
を丸める工程と、前記レジスト膜と前記ポリイミド膜と
を1対1のエッチングレート比でエッチングして前記開
口部内の前記ポリイミド膜を除去する工程と、この基板
上に前記第1の配線層に接続される第2の配線層を形成
する工程とを有することを特徴とする多層配線を有する
半導体装置の製造方法。
(1) forming a first wiring layer on the semiconductor substrate;
An insulating film in which openings are selectively formed on the first wiring layer by isotropic etching on the entire surface of the semiconductor substrate including the first wiring layer, and silicon formed by coating on the insulating film is formed. the polyimide film and the first film on top of it.
a step of forming a resist film selectively except for the area immediately above the wiring layer; a step of rounding the corners of the resist film by heat treatment; and a step of etching the resist film and the polyimide film at a one-to-one etching rate. a step of removing the polyimide film in the opening by etching the polyimide film in the opening; and a step of forming a second wiring layer connected to the first wiring layer on the substrate. A method for manufacturing a semiconductor device having wiring.
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