JPH04234149A - 半導体装置の多層配線層間絶縁膜の形成方法 - Google Patents
半導体装置の多層配線層間絶縁膜の形成方法Info
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- JPH04234149A JPH04234149A JP41846490A JP41846490A JPH04234149A JP H04234149 A JPH04234149 A JP H04234149A JP 41846490 A JP41846490 A JP 41846490A JP 41846490 A JP41846490 A JP 41846490A JP H04234149 A JPH04234149 A JP H04234149A
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Landscapes
- 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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特に多層配線層間絶縁膜の形成方法に関する。
関し、特に多層配線層間絶縁膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の多層配線層間絶縁膜は、
以下のように形成されていた。すなわち、図２に示すよ
うに、半導体基板２０１上に第１層目のＡｌ配線層２０
２を形成した後、第１の層間絶縁膜（ＣＶＤ−ＳｉＯ２
膜）２０３，スピンオングラス膜２０４，第２の層間絶
縁膜２０５を順次形成し、３層構造の絶縁膜を層間絶縁
膜として用いる。次に、所定の位置に開孔を形成した後
、第２層目のＡｌ配線層２０６を形成する。以上の方法
によって２層アルミニウム配線構造体が形成される（特
開昭５７−１００７４８号参照）。
以下のように形成されていた。すなわち、図２に示すよ
うに、半導体基板２０１上に第１層目のＡｌ配線層２０
２を形成した後、第１の層間絶縁膜（ＣＶＤ−ＳｉＯ２
膜）２０３，スピンオングラス膜２０４，第２の層間絶
縁膜２０５を順次形成し、３層構造の絶縁膜を層間絶縁
膜として用いる。次に、所定の位置に開孔を形成した後
、第２層目のＡｌ配線層２０６を形成する。以上の方法
によって２層アルミニウム配線構造体が形成される（特
開昭５７−１００７４８号参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の多層配
線層間絶縁膜の形成方法は以下のような問題点があった
。すなわち、従来のスピンオングラス膜は凹凸の大きい
半導体基板上に、０．２μｍ以上の厚さに形成すると、
３００℃以上の熱処理時の体積収縮により、亀裂が生じ
てしまうために、厚膜を形成することが難しく、したが
って充分平坦な層間絶縁膜の形成が難しい。
線層間絶縁膜の形成方法は以下のような問題点があった
。すなわち、従来のスピンオングラス膜は凹凸の大きい
半導体基板上に、０．２μｍ以上の厚さに形成すると、
３００℃以上の熱処理時の体積収縮により、亀裂が生じ
てしまうために、厚膜を形成することが難しく、したが
って充分平坦な層間絶縁膜の形成が難しい。
【０００４】さらに、従来のスピンオングラス膜は吸湿
性が高いことが知られており、第２層目の配線層を形成
するための金属膜スパッタ時にスピンオングラス膜に含
有された水分が、スルーホール側壁のスピンオングラス
膜から放出され、スルーホール底部の第１層目配線の表
面を酸化してしまい、電気的導通をとることが難しい。
性が高いことが知られており、第２層目の配線層を形成
するための金属膜スパッタ時にスピンオングラス膜に含
有された水分が、スルーホール側壁のスピンオングラス
膜から放出され、スルーホール底部の第１層目配線の表
面を酸化してしまい、電気的導通をとることが難しい。
【０００５】また、従来のスピンオングラス膜は３００
〜４００℃の低温で焼成した場合には、その膜質が悪い
ために電気的特性に劣るという欠点がある。
〜４００℃の低温で焼成した場合には、その膜質が悪い
ために電気的特性に劣るという欠点がある。
【０００６】本発明の目的は、前記目的を解消した半導
体装置の多層配線層間絶縁膜の形成方法を提供すること
にある。
体装置の多層配線層間絶縁膜の形成方法を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明に係る半導体装置の多層配線層間絶縁膜の形成
方法においては、第１の導体層が形成された半導体基板
上に化学気相成長法又はスパッタ法により第１の絶縁膜
を形成する工程と、シラノール（Ｓｉ（ＯＨ）４）又は
、アルコキシシラン（Ｓｉ（ＯＲ）４，Ｒ：アルキル基
）のうち少なくとも１つからなる集合体を主成分とする
溶液をスピンコート法によってスピンオングラス膜を形
成する工程と、２００℃以下の温度で熱処理せしめる工
程と、イオン注入法によって該スピンオングラス膜中に
フッ素イオンを注入せしめる工程と、３００〜４５０℃
の温度で熱処理せしめる工程と、化学気相成長法又は、
スパッタ法により第２の絶縁膜を形成する工程とを有す
るものである。
、本発明に係る半導体装置の多層配線層間絶縁膜の形成
方法においては、第１の導体層が形成された半導体基板
上に化学気相成長法又はスパッタ法により第１の絶縁膜
を形成する工程と、シラノール（Ｓｉ（ＯＨ）４）又は
、アルコキシシラン（Ｓｉ（ＯＲ）４，Ｒ：アルキル基
）のうち少なくとも１つからなる集合体を主成分とする
溶液をスピンコート法によってスピンオングラス膜を形
成する工程と、２００℃以下の温度で熱処理せしめる工
程と、イオン注入法によって該スピンオングラス膜中に
フッ素イオンを注入せしめる工程と、３００〜４５０℃
の温度で熱処理せしめる工程と、化学気相成長法又は、
スパッタ法により第２の絶縁膜を形成する工程とを有す
るものである。
【０００８】
【作用】スピンオングラス膜にフッ素を含有させること
によって、亀裂を発生させることなく厚いスピンオング
ラス膜を形成する。また、スピンオングラス膜中にフッ
素を含有させることにより、吸湿量を抑える。
によって、亀裂を発生させることなく厚いスピンオング
ラス膜を形成する。また、スピンオングラス膜中にフッ
素を含有させることにより、吸湿量を抑える。
【０００９】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。本実施例では、テトラエトキシシラン（化学式Ｓｉ
（ＯＣ２Ｈ５）４）の重合体を主成分として用い、溶媒
としてエチルアルコールを用いた。溶液中の固形分濃度
は１２重量％とした。図１は、本発明に基づく実施例で
ある２層アルミニウム配線構造体に用いる層間絶縁膜の
形成方法を示す工程断面図である。図１（ａ）に示すよ
うに、シリコン酸化膜１０２を介して厚さ約１μｍの第
１のアルミニウム配線１０３が形成された半導体基板１
０１上に、同図（ｂ）に示すように厚さ約０．３μｍの
プラズマ化学気相成長シリコン酸化膜１０４を形成する
。 次に本発明に基づく塗布溶液を４０００回転で２０秒間
，回転塗布法により塗布し、１５０℃の温度で、窒素ガ
ス雰囲気のオーブン内で３０分間ベークし、約０．４５
μｍのスピンオングラス膜１０５を形成する（図１（ｃ
））。次に同図（ｄ）に示すように、イオンソースとし
て３フッ化ホウ素（ＢＦ３）を用い、エネルギー１５０
ＫｅＶ，注入量５×１０１６／ｃｍ２なる条件でフッ素
イオン（Ｆ（プラス））を該スピンオングラス膜中に注
入した後、４００℃の温度で３０分間、窒素ガス雰囲気
の電気炉内で焼成し、厚さ約０．４μｍのフッ素含有ス
ピンオングラス膜を形成する。続いて、同図（ｅ）に示
すように、厚さ約０．４μｍの第２のプラズマ化学気相
成長シリコン酸化膜１０６を形成する。上記の（ｂ）〜
（ｅ）の工程によって、層間絶縁膜が形成される。次に
、同図（ｆ）に示すようにスルーホール１０７を形成し
た後、第２のアルミニウム配線１０８を形成する。以上
の工程によって同図（ｇ）に示すように２層アルミニウ
ム配線が形成される。
る。本実施例では、テトラエトキシシラン（化学式Ｓｉ
（ＯＣ２Ｈ５）４）の重合体を主成分として用い、溶媒
としてエチルアルコールを用いた。溶液中の固形分濃度
は１２重量％とした。図１は、本発明に基づく実施例で
ある２層アルミニウム配線構造体に用いる層間絶縁膜の
形成方法を示す工程断面図である。図１（ａ）に示すよ
うに、シリコン酸化膜１０２を介して厚さ約１μｍの第
１のアルミニウム配線１０３が形成された半導体基板１
０１上に、同図（ｂ）に示すように厚さ約０．３μｍの
プラズマ化学気相成長シリコン酸化膜１０４を形成する
。 次に本発明に基づく塗布溶液を４０００回転で２０秒間
，回転塗布法により塗布し、１５０℃の温度で、窒素ガ
ス雰囲気のオーブン内で３０分間ベークし、約０．４５
μｍのスピンオングラス膜１０５を形成する（図１（ｃ
））。次に同図（ｄ）に示すように、イオンソースとし
て３フッ化ホウ素（ＢＦ３）を用い、エネルギー１５０
ＫｅＶ，注入量５×１０１６／ｃｍ２なる条件でフッ素
イオン（Ｆ（プラス））を該スピンオングラス膜中に注
入した後、４００℃の温度で３０分間、窒素ガス雰囲気
の電気炉内で焼成し、厚さ約０．４μｍのフッ素含有ス
ピンオングラス膜を形成する。続いて、同図（ｅ）に示
すように、厚さ約０．４μｍの第２のプラズマ化学気相
成長シリコン酸化膜１０６を形成する。上記の（ｂ）〜
（ｅ）の工程によって、層間絶縁膜が形成される。次に
、同図（ｆ）に示すようにスルーホール１０７を形成し
た後、第２のアルミニウム配線１０８を形成する。以上
の工程によって同図（ｇ）に示すように２層アルミニウ
ム配線が形成される。
【００１０】形成した２層アルミニウム配線において、
層間絶縁膜、特にスピンオングラス膜に亀裂の発生は全
くないものであった。また、直径１μｍのスルーホール
の接続抵抗は、１個当り約１２０ｍΩ（配線抵抗を含む
）であり、従来法で形成した場合の接続抵抗（１５０〜
２００ｍΩ）に比べて小さいものであった。また、歩留
りについては、従来法で形成した場合に比べて３０％以
上大きいものであった。
層間絶縁膜、特にスピンオングラス膜に亀裂の発生は全
くないものであった。また、直径１μｍのスルーホール
の接続抵抗は、１個当り約１２０ｍΩ（配線抵抗を含む
）であり、従来法で形成した場合の接続抵抗（１５０〜
２００ｍΩ）に比べて小さいものであった。また、歩留
りについては、従来法で形成した場合に比べて３０％以
上大きいものであった。
【００１１】また、シリコン基板上に本発明に基づく厚
さ約０．４μｍのスピンオングラス膜を同様な方法で形
成し、面積１ｍｍ２のアルミニウム電極を形成し、電気
的特性を調べた。本発明に基づくスピンオングラス膜の
リーク電流密度は、５Ｖ印加時に、約５×１０−９Ａ／
ｃｍ２であり、これは、従来のスピンオングラス膜のリ
ーク電流密度（約１×１０−６Ａ／ｃｍ２）よりも２桁
以上小さいものであった。
さ約０．４μｍのスピンオングラス膜を同様な方法で形
成し、面積１ｍｍ２のアルミニウム電極を形成し、電気
的特性を調べた。本発明に基づくスピンオングラス膜の
リーク電流密度は、５Ｖ印加時に、約５×１０−９Ａ／
ｃｍ２であり、これは、従来のスピンオングラス膜のリ
ーク電流密度（約１×１０−６Ａ／ｃｍ２）よりも２桁
以上小さいものであった。
【００１２】本実施例では、配線材料としてアルミニウ
ムを用いているが、アルミニウム合金，タングステン，
モリブデン，金，銅，金属シリサイド、又はポリシリコ
ンあるいはこれらの組合せによる配線でも良い。
ムを用いているが、アルミニウム合金，タングステン，
モリブデン，金，銅，金属シリサイド、又はポリシリコ
ンあるいはこれらの組合せによる配線でも良い。
【００１３】また、本発明に基づくスピンオングラス膜
の上下層には、プラズマ化学気相成長シリコン酸化膜を
形成しているが、これらは化学気相成長法によるシリコ
ン窒化膜，シリコン酸化窒化膜、あるいはスパッタ法に
よるシリコン酸化膜，シリコン窒化膜，シリコン酸化窒
化膜、あるいはこれらの組合せによる絶縁膜でもよい。
の上下層には、プラズマ化学気相成長シリコン酸化膜を
形成しているが、これらは化学気相成長法によるシリコ
ン窒化膜，シリコン酸化窒化膜、あるいはスパッタ法に
よるシリコン酸化膜，シリコン窒化膜，シリコン酸化窒
化膜、あるいはこれらの組合せによる絶縁膜でもよい。
【００１４】また、イオン注入で用いるイオンソースと
しては、フッ素イオン，Ｆ（プラス）あるいはＦ２（プ
ラス）を生成するものであれば何でも良く、注入エネル
ギー，注入量についてはスピンオングラス膜の厚さに応
じて変化させることができる。
しては、フッ素イオン，Ｆ（プラス）あるいはＦ２（プ
ラス）を生成するものであれば何でも良く、注入エネル
ギー，注入量についてはスピンオングラス膜の厚さに応
じて変化させることができる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、フッ素を
含有せしめることによって亀裂の発生なしに厚いスピン
オングラス膜の形成が可能となり、層間絶縁膜の平坦性
は著しく改善され、多層化が容易となるという効果を有
している。さらに、スピンオングラス膜中にフッ素を含
有せしめることによって、吸湿量を著しく抑えることが
できることから、スルーホール抵抗，歩留りともに向上
せしめることができ、高信頼性を有する多層配線構造体
の形成が可能となる。また、電気的にも、絶縁性の高い
スピンオングラス膜の形成が可能となる。したがって、
本発明は多層配線構造体を有する半導体装置の製造及び
歩留り・信頼性の向上に寄与できる。
含有せしめることによって亀裂の発生なしに厚いスピン
オングラス膜の形成が可能となり、層間絶縁膜の平坦性
は著しく改善され、多層化が容易となるという効果を有
している。さらに、スピンオングラス膜中にフッ素を含
有せしめることによって、吸湿量を著しく抑えることが
できることから、スルーホール抵抗，歩留りともに向上
せしめることができ、高信頼性を有する多層配線構造体
の形成が可能となる。また、電気的にも、絶縁性の高い
スピンオングラス膜の形成が可能となる。したがって、
本発明は多層配線構造体を有する半導体装置の製造及び
歩留り・信頼性の向上に寄与できる。
【図１】本発明の実施例を示す工程断面図である。
【図２】従来の多層配線構造体の製造方法によって形成
した２層アルミニウム配線構造体の断面図である。
した２層アルミニウム配線構造体の断面図である。
１０１ 半導体基板
１０２ シリコン酸化膜
１０３ 第１のアルミニウム配線
１０４ 第１のプラズマ化学気相成長シリコン酸化膜
１０５ 本発明のスピンオングラス膜１０６ 第２
のプラズマ化学気相成長シリコン酸化膜１０７ スル
ーホール １０８ 第２のアルミニウム配線
１０５ 本発明のスピンオングラス膜１０６ 第２
のプラズマ化学気相成長シリコン酸化膜１０７ スル
ーホール １０８ 第２のアルミニウム配線
Claims (1)
- 【請求項１】 第１の導体層が形成された半導体基板
上に化学気相成長法又はスパッタ法により第１の絶縁膜
を形成する工程と、シラノール（Ｓｉ（ＯＨ）４）又は
、アルコキシシラン（Ｓｉ（ＯＲ）４，Ｒ：アルキル基
）のうち少なくとも１つからなる集合体を主成分とする
溶液をスピンコート法によってスピンオングラス膜を形
成する工程と、２００℃以下の温度で熱処理せしめる工
程と、イオン注入法によって該スピンオングラス膜中に
フッ素イオンを注入せしめる工程と、３００〜４５０℃
の温度で熱処理せしめる工程と、化学気相成長法又は、
スパッタ法により第２の絶縁膜を形成する工程とを有す
ることを特徴とする半導体装置の多層配線層間絶縁膜の
形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41846490A JPH04234149A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 半導体装置の多層配線層間絶縁膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41846490A JPH04234149A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 半導体装置の多層配線層間絶縁膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04234149A true JPH04234149A (ja) | 1992-08-21 |
Family
ID=18526300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP41846490A Pending JPH04234149A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 半導体装置の多層配線層間絶縁膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04234149A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6177343B1 (en) | 1995-09-14 | 2001-01-23 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Process for producing semiconductor devices including an insulating layer with an impurity |
| US6214749B1 (en) | 1994-09-14 | 2001-04-10 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Process for producing semiconductor devices |
| US6235648B1 (en) | 1997-09-26 | 2001-05-22 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor device including insulation film and fabrication method thereof |
| US6288438B1 (en) | 1996-09-06 | 2001-09-11 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor device including insulation film and fabrication method thereof |
| US6326318B1 (en) | 1995-09-14 | 2001-12-04 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Process for producing semiconductor devices including an insulating layer with an impurity |
| JP2002136878A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-05-14 | Japan Atom Energy Res Inst | 非金属不純物を添加した光触媒材料とその作製法 |
| US6617240B2 (en) | 1999-12-27 | 2003-09-09 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Method of fabricating semiconductor device |
| US6690084B1 (en) | 1997-09-26 | 2004-02-10 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor device including insulation film and fabrication method thereof |
| US6794283B2 (en) | 1998-05-29 | 2004-09-21 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and fabrication method thereof |
| US6825132B1 (en) | 1996-02-29 | 2004-11-30 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Manufacturing method of semiconductor device including an insulation film on a conductive layer |
| US6831015B1 (en) | 1996-08-30 | 2004-12-14 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Fabrication method of semiconductor device and abrasive liquid used therein |
| US6917110B2 (en) | 2001-12-07 | 2005-07-12 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor device comprising an interconnect structure with a modified low dielectric insulation layer |
-
1990
- 1990-12-28 JP JP41846490A patent/JPH04234149A/ja active Pending
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