JPH0574963A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH0574963A JPH0574963A JP3245673A JP24567391A JPH0574963A JP H0574963 A JPH0574963 A JP H0574963A JP 3245673 A JP3245673 A JP 3245673A JP 24567391 A JP24567391 A JP 24567391A JP H0574963 A JPH0574963 A JP H0574963A
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 第1、第2金属配線をコンタクトするタング
ステンをCVD法により上記両配線間の層間絶縁膜に開
けられた孔に埋め込み形成する際に、いかなる条件下で
も層間絶縁膜上には成長せず、コンタクト孔にのみタン
グステンを埋め込め、そのため電気抵抗が低いタングス
テンのCVD条件を選ぶことができる、信頼性が高く、
生産性の良い半導体装置及びその製造方法を得る。 【構成】 第1、第2の金属配線層3、8間に介在する
層間絶縁膜の少なくとも最上層5bをシリコーンラダー
ポリマーの硬化膜とする。また、層間絶縁膜のマスク材
9としてシリコーンラダーポリマー膜を用いてタングス
テンをCVD法により孔に埋め込む。
ステンをCVD法により上記両配線間の層間絶縁膜に開
けられた孔に埋め込み形成する際に、いかなる条件下で
も層間絶縁膜上には成長せず、コンタクト孔にのみタン
グステンを埋め込め、そのため電気抵抗が低いタングス
テンのCVD条件を選ぶことができる、信頼性が高く、
生産性の良い半導体装置及びその製造方法を得る。 【構成】 第1、第2の金属配線層3、8間に介在する
層間絶縁膜の少なくとも最上層5bをシリコーンラダー
ポリマーの硬化膜とする。また、層間絶縁膜のマスク材
9としてシリコーンラダーポリマー膜を用いてタングス
テンをCVD法により孔に埋め込む。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関するもの
であり、特にコンタクト孔を介した配線の形成が容易で
ある層間絶縁膜を有する半導体装置、及びその製造方法
に関するものである。
であり、特にコンタクト孔を介した配線の形成が容易で
ある層間絶縁膜を有する半導体装置、及びその製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】LSIの高集積化、微細化に伴い層間配
線のためのコンタクト孔の径が小さくなり、配線の段差
被覆が悪く接触抵抗が大きくなるという問題点が生じて
いた。そのため、従来よりコンタクト孔を金属で埋め込
むという方法が採用されている。
線のためのコンタクト孔の径が小さくなり、配線の段差
被覆が悪く接触抵抗が大きくなるという問題点が生じて
いた。そのため、従来よりコンタクト孔を金属で埋め込
むという方法が採用されている。
【0003】例えば図23(a)〜(f)はそれぞれ従
来のコンタクト孔をタングステン(W)で埋め込む場合
について工程順に示した断面モデル図である。図におい
て、1は素子が形成された半導体基板、2は絶縁膜であ
るシリコン酸化膜、3はAl合金、例えばAlSi合金
からなる第1の金属配線、4は層間絶縁膜である例えば
シリコン酸化膜、6はコンタクト孔を形成するためのマ
スクとなるフォトレジスト、7はコンタクト孔に埋め込
まれた金属層で、例えばタングステン、8はコンタクト
孔を介して配線される第2の金属配線であり、Al合
金、例えばAlSi合金からなる。
来のコンタクト孔をタングステン(W)で埋め込む場合
について工程順に示した断面モデル図である。図におい
て、1は素子が形成された半導体基板、2は絶縁膜であ
るシリコン酸化膜、3はAl合金、例えばAlSi合金
からなる第1の金属配線、4は層間絶縁膜である例えば
シリコン酸化膜、6はコンタクト孔を形成するためのマ
スクとなるフォトレジスト、7はコンタクト孔に埋め込
まれた金属層で、例えばタングステン、8はコンタクト
孔を介して配線される第2の金属配線であり、Al合
金、例えばAlSi合金からなる。
【0004】次に製造方法について説明する。まず、図
23(a)に示すように半導体基板1上に絶縁膜である
シリコン酸化膜2をCVD法により形成し、更にこの上
にAl合金例えばAlSi合金からなる第1の金属配線
3を、スパッタリング及びフォトリソグラフィ技術で作
製する。なお、ここではこの第1の金属配線3に接続さ
れるべきトランジスタ等の能動素子については、簡単の
ため省略している。
23(a)に示すように半導体基板1上に絶縁膜である
シリコン酸化膜2をCVD法により形成し、更にこの上
にAl合金例えばAlSi合金からなる第1の金属配線
3を、スパッタリング及びフォトリソグラフィ技術で作
製する。なお、ここではこの第1の金属配線3に接続さ
れるべきトランジスタ等の能動素子については、簡単の
ため省略している。
【0005】次に、層間絶縁膜であるシリコン酸化膜4
をCVD法によってシリコン酸化膜2及び第1の金属配
線3上に形成する(図23(b))。更にその後フォトレ
ジスト6を形成し、露光、現像によってコンタクト孔部
分のシリコン酸化膜4を暴露させる(図23(c))。次
に、シリコン酸化膜4のエッチング、フォトレジスト6
の除去を行い、コンタクト孔を形成する(図23
(d))。
をCVD法によってシリコン酸化膜2及び第1の金属配
線3上に形成する(図23(b))。更にその後フォトレ
ジスト6を形成し、露光、現像によってコンタクト孔部
分のシリコン酸化膜4を暴露させる(図23(c))。次
に、シリコン酸化膜4のエッチング、フォトレジスト6
の除去を行い、コンタクト孔を形成する(図23
(d))。
【0006】次に、金属弗化物、例えばWF6 を原料ガ
スとして含むCVD法により金属層であるタングステン
7を形成し、コンタクト孔を埋め込む(図23(e))。
この時にCVD法の条件を適当に選べばタングステン7
は第1の金属配線3上にのみ形成され、埋め込みは自己
整合的に行われる。例えば原材料ガスとしてWF6 とS
iH4 を含有するものを用いてそれぞれの分圧を数mT
orrとし、流量比をSiH4 /WF6 <0.6とし、
形成温度を約300℃とすればよい。
スとして含むCVD法により金属層であるタングステン
7を形成し、コンタクト孔を埋め込む(図23(e))。
この時にCVD法の条件を適当に選べばタングステン7
は第1の金属配線3上にのみ形成され、埋め込みは自己
整合的に行われる。例えば原材料ガスとしてWF6 とS
iH4 を含有するものを用いてそれぞれの分圧を数mT
orrとし、流量比をSiH4 /WF6 <0.6とし、
形成温度を約300℃とすればよい。
【0007】最後に、タングステン7とコンタクトをと
るように、AlSi合金からなる第2の金属配線8を、
スパッタリング及びフォトリソグラフィ技術で作製す
る。これにより第1の金属配線3と第2の金属配線8
は、層間をシリコン酸化膜4に開けられたコンタクト孔
中の金属層(タングステン7)を介して導通する(図2
3(f))。
るように、AlSi合金からなる第2の金属配線8を、
スパッタリング及びフォトリソグラフィ技術で作製す
る。これにより第1の金属配線3と第2の金属配線8
は、層間をシリコン酸化膜4に開けられたコンタクト孔
中の金属層(タングステン7)を介して導通する(図2
3(f))。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置は以
上のように構成されており、層間絶縁膜にCVD法によ
るシリコン酸化膜が用いられている。ところで、コンタ
クト孔の埋め込み金属であるタングステンをCVD法に
よって形成するとき、成長速度が下地材料に依存する事
が知られている。例えば、刊行物(NIKKEI MI
CRODEVICES 1991年2月号48頁)に示
されるように、タングステンの成長は下地材料が金属の
方が絶縁物より成長しやすい。即ち、電気陰性度が小さ
く、電子を与え易い材料ほどタングステンは成長し易
い。
上のように構成されており、層間絶縁膜にCVD法によ
るシリコン酸化膜が用いられている。ところで、コンタ
クト孔の埋め込み金属であるタングステンをCVD法に
よって形成するとき、成長速度が下地材料に依存する事
が知られている。例えば、刊行物(NIKKEI MI
CRODEVICES 1991年2月号48頁)に示
されるように、タングステンの成長は下地材料が金属の
方が絶縁物より成長しやすい。即ち、電気陰性度が小さ
く、電子を与え易い材料ほどタングステンは成長し易
い。
【0009】また、絶縁膜としてよく用いられるシリコ
ン酸化膜4の種類によってもタングステン7の成長速度
が異なることもわかっており、タングステンCVD法で
はシリコンの熱酸化による膜が最も成長しにくく、プラ
ズマCVD膜上には成長しやすい。従って、層間絶縁膜
にシリコンの熱酸化膜を用いると良いようであるが、第
1の金属配線の耐熱性に制限を受けるため、層間絶縁膜
には従来、上述したCVD法によるシリコン酸化膜が用
いられてきた。
ン酸化膜4の種類によってもタングステン7の成長速度
が異なることもわかっており、タングステンCVD法で
はシリコンの熱酸化による膜が最も成長しにくく、プラ
ズマCVD膜上には成長しやすい。従って、層間絶縁膜
にシリコンの熱酸化膜を用いると良いようであるが、第
1の金属配線の耐熱性に制限を受けるため、層間絶縁膜
には従来、上述したCVD法によるシリコン酸化膜が用
いられてきた。
【0010】そこで例えば、刊行物(J.Electr
ochem.Soc.:SOLIDーSTATE SC
IENCE AND TECHNOLOGY Vol.
133,No.6,June 1986)に示されてい
るように、CVD法による層間絶縁膜にリンをドープす
ることにより、シリコン酸化膜(層間絶縁膜)上にタン
グステンが成長しないようにする方法が考えられてい
る。ところが、リンを多くドープするほど膜の耐湿性が
低下し、半導体装置の信頼性が低くなる。
ochem.Soc.:SOLIDーSTATE SC
IENCE AND TECHNOLOGY Vol.
133,No.6,June 1986)に示されてい
るように、CVD法による層間絶縁膜にリンをドープす
ることにより、シリコン酸化膜(層間絶縁膜)上にタン
グステンが成長しないようにする方法が考えられてい
る。ところが、リンを多くドープするほど膜の耐湿性が
低下し、半導体装置の信頼性が低くなる。
【0011】また、CVD法によるシリコン酸化膜を用
いた場合、コンタクト孔にタングステン5をCVD法に
より形成するとき、第1の金属配線上にのみ形成できる
プロセス条件が極めて少なく、多くの条件下では、層間
絶縁膜上にもタングステンが析出する。この析出したタ
ングステンは、配線間ショートを引き起こし、半導体装
置としての機能を破壊する問題があった。そしてまた、
析出したタングステンを除去するためには、全面エッチ
バックを行う必要があり、工程が複雑になり、その際、
コンタクト孔に埋め込まれたタングステンも膜減りする
という問題もあった。
いた場合、コンタクト孔にタングステン5をCVD法に
より形成するとき、第1の金属配線上にのみ形成できる
プロセス条件が極めて少なく、多くの条件下では、層間
絶縁膜上にもタングステンが析出する。この析出したタ
ングステンは、配線間ショートを引き起こし、半導体装
置としての機能を破壊する問題があった。そしてまた、
析出したタングステンを除去するためには、全面エッチ
バックを行う必要があり、工程が複雑になり、その際、
コンタクト孔に埋め込まれたタングステンも膜減りする
という問題もあった。
【0012】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、例えばタングステン7をCVD法
により形成するとき、いかなる条件下でも層間絶縁膜上
には成長せず、コンタクト孔にのみタングステンを埋め
込むことができ、その結果、電気抵抗が低いタングステ
ンのCVD条件を選ぶことができ、また、層間絶縁膜上
にタングステンが析出せず、エッチバックする必要がな
い半導体装置及びその製造方法を得ることを目的とす
る。
めになされたもので、例えばタングステン7をCVD法
により形成するとき、いかなる条件下でも層間絶縁膜上
には成長せず、コンタクト孔にのみタングステンを埋め
込むことができ、その結果、電気抵抗が低いタングステ
ンのCVD条件を選ぶことができ、また、層間絶縁膜上
にタングステンが析出せず、エッチバックする必要がな
い半導体装置及びその製造方法を得ることを目的とす
る。
【0013】而して、本発明者等は鋭意研究の結果、樹
脂膜上にはタングステンの核が成長しないことを見いだ
し本発明を完成するに至った。即ち、プラズマCVD膜
は組成が化学量論比よりずれ、不対電子が表面に存在
し、これに核が成長すると考えた。従って組成が化学量
論比であり、不対電子が存在しない樹脂膜をマスク材と
して用いる方法を研究し、本発明を完成するに至った。
脂膜上にはタングステンの核が成長しないことを見いだ
し本発明を完成するに至った。即ち、プラズマCVD膜
は組成が化学量論比よりずれ、不対電子が表面に存在
し、これに核が成長すると考えた。従って組成が化学量
論比であり、不対電子が存在しない樹脂膜をマスク材と
して用いる方法を研究し、本発明を完成するに至った。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
は、第1、第2の金属配線間に介在する層間絶縁膜の少
なくとも最上層部が樹脂膜からなるものである。
は、第1、第2の金属配線間に介在する層間絶縁膜の少
なくとも最上層部が樹脂膜からなるものである。
【0015】また、樹脂膜には下記化学式(1)で示さ
れるシリコーンラダーポリマーの硬化膜を用いる。
れるシリコーンラダーポリマーの硬化膜を用いる。
【0016】
【化2】
【0017】さらに、シリコーンラダーポリマーの硬化
膜として光重合性のシリコーンラダーポリマーの硬化膜
をを用いる。
膜として光重合性のシリコーンラダーポリマーの硬化膜
をを用いる。
【0018】そして、本発明の半導体の製造方法は、上
記化学式(1)で示されるシリコーンラダーポリマー膜
をマスク材としてCVD法によって層間絶縁膜に開けら
れたコンタクト孔に金属を埋め込むことによって金属層
を形成するものである。
記化学式(1)で示されるシリコーンラダーポリマー膜
をマスク材としてCVD法によって層間絶縁膜に開けら
れたコンタクト孔に金属を埋め込むことによって金属層
を形成するものである。
【0019】
【作用】本発明では、層間絶縁膜の少なくとも最上層に
樹脂膜を用いたので、層間絶縁膜中に開けたコンタクト
孔内に選択的にタングステンなどの金属層を形成する場
合、層間絶縁膜のシリコン酸化膜や窒化膜上に直接形成
する場合と比較して選択性が大幅に向上する。従って、
シリコン酸化膜や窒化膜を層間絶縁膜として用いた場合
に選択性が失われるような形成条件下でも層間絶縁膜上
には全く成長せず、コンタクト孔にのみタングステンな
どの金属膜を埋め込むことができる。従って、電気抵抗
が低いタングステンのCVD条件を選ぶことができる。
また、層間絶縁膜上にタングステン等の金属が析出しな
いので、エッチバックする必要もない。
樹脂膜を用いたので、層間絶縁膜中に開けたコンタクト
孔内に選択的にタングステンなどの金属層を形成する場
合、層間絶縁膜のシリコン酸化膜や窒化膜上に直接形成
する場合と比較して選択性が大幅に向上する。従って、
シリコン酸化膜や窒化膜を層間絶縁膜として用いた場合
に選択性が失われるような形成条件下でも層間絶縁膜上
には全く成長せず、コンタクト孔にのみタングステンな
どの金属膜を埋め込むことができる。従って、電気抵抗
が低いタングステンのCVD条件を選ぶことができる。
また、層間絶縁膜上にタングステン等の金属が析出しな
いので、エッチバックする必要もない。
【0020】また、シリコーンラダーポリマー膜は平坦
性が良好であるので、そのシリコーンラダーポリマー膜
の上には断線に対して耐性のある金属配線層を形成でき
る。
性が良好であるので、そのシリコーンラダーポリマー膜
の上には断線に対して耐性のある金属配線層を形成でき
る。
【0021】さらに、光重合性のシリコーンラダーポリ
マー膜を用いたので、フォトレジストが不要となり、そ
の分製造工程を削減できる。
マー膜を用いたので、フォトレジストが不要となり、そ
の分製造工程を削減できる。
【0022】そして、マスク材として上記化学式(1)
に示したシリコーンラダーポリマー膜を用い、層間絶縁
膜を被ったので、タングステンをCVD法により形成す
るとき、いかなる条件下でも層間絶縁膜上には全く成長
せず、コンタクト孔にのみタングステンを埋め込むこと
ができる。従って、電気抵抗が低いタングステンのCV
D条件を選ぶことができる。また、層間絶縁膜上にタン
グステンが析出しないので、エッチバックする必要もな
い。
に示したシリコーンラダーポリマー膜を用い、層間絶縁
膜を被ったので、タングステンをCVD法により形成す
るとき、いかなる条件下でも層間絶縁膜上には全く成長
せず、コンタクト孔にのみタングステンを埋め込むこと
ができる。従って、電気抵抗が低いタングステンのCV
D条件を選ぶことができる。また、層間絶縁膜上にタン
グステンが析出しないので、エッチバックする必要もな
い。
【0023】
【実施例】実施例1.図1〜図6はそれぞれ、本発明の
第1の実施例の半導体装置、その製造方法の一例を工程
順に示す断面モデル図である。各図において、1〜3,
6〜8は従来の場合と同一のものである。5は層間絶縁
膜で、この場合はシリコン酸化膜5aとシリコン酸化膜
5a上に形成された樹脂膜のポリイミド膜5bの二層膜
からなる。
第1の実施例の半導体装置、その製造方法の一例を工程
順に示す断面モデル図である。各図において、1〜3,
6〜8は従来の場合と同一のものである。5は層間絶縁
膜で、この場合はシリコン酸化膜5aとシリコン酸化膜
5a上に形成された樹脂膜のポリイミド膜5bの二層膜
からなる。
【0024】次に製造方法について説明する。まず、シ
リコン酸化膜5aを形成するところまでは従来の場合と
同様であり、半導体基板1上にシリコン酸化膜2を形成
し、この上に第1の金属配線3を作成した後、シリコン
酸化膜5aをCVD法等によりシリコン酸化膜2及び第
1の金属配線3上に形成する。(図1)。
リコン酸化膜5aを形成するところまでは従来の場合と
同様であり、半導体基板1上にシリコン酸化膜2を形成
し、この上に第1の金属配線3を作成した後、シリコン
酸化膜5aをCVD法等によりシリコン酸化膜2及び第
1の金属配線3上に形成する。(図1)。
【0025】次に、シリコン酸化膜5a上に高耐熱ポリ
マーとして電子デバイス用に市販されているポリイミド
樹脂を(日立化成(株):PIQ,0.8μm)回転塗布
し、150℃で30分、350℃で60分間熱処理して
ポリイミド樹脂膜5bを形成する(図2)。次に従来と
同様にしてフォトレジスト6を塗布してコンタクト孔に
合わせてパターン形成した(図3)。そしてヒドラジン
を用いて,ポリイミド樹脂膜に所定のパタ−ンを形成し
た。それから従来と同様にしてシリコン酸化膜5bをエ
ッチングし,次いでレジスト6を酸素プラズマで除去す
る(図4)。この時PIQもいく分エッチングされるの
で初期の膜厚を厚くした。その後、従来と同様にしてW
F6 を含む原料ガスを用いたCVD法によりタングステ
ン7を形成した。このとき、いかなるCVD条件におい
ても第1の金属配線3上のみにタングステンが形成さ
れ、ポリイミド膜5b上には全く成長しなかった(図
5)。さらに、従来の場合と同様に、タングステン7と
コンタクトをとるようにAlSi合金からなる第2の金
属配線8を、スパッタリング、およびフォトリソグラフ
ィ技術で作製した(図6)。
マーとして電子デバイス用に市販されているポリイミド
樹脂を(日立化成(株):PIQ,0.8μm)回転塗布
し、150℃で30分、350℃で60分間熱処理して
ポリイミド樹脂膜5bを形成する(図2)。次に従来と
同様にしてフォトレジスト6を塗布してコンタクト孔に
合わせてパターン形成した(図3)。そしてヒドラジン
を用いて,ポリイミド樹脂膜に所定のパタ−ンを形成し
た。それから従来と同様にしてシリコン酸化膜5bをエ
ッチングし,次いでレジスト6を酸素プラズマで除去す
る(図4)。この時PIQもいく分エッチングされるの
で初期の膜厚を厚くした。その後、従来と同様にしてW
F6 を含む原料ガスを用いたCVD法によりタングステ
ン7を形成した。このとき、いかなるCVD条件におい
ても第1の金属配線3上のみにタングステンが形成さ
れ、ポリイミド膜5b上には全く成長しなかった(図
5)。さらに、従来の場合と同様に、タングステン7と
コンタクトをとるようにAlSi合金からなる第2の金
属配線8を、スパッタリング、およびフォトリソグラフ
ィ技術で作製した(図6)。
【0026】このように、この実施例の半導体装置で
は、層間絶縁膜5の最上層にポリイミド膜5bを用いた
ので、コンタクト孔内にタングステンを埋め込む際のい
かなるCVD条件においても、層間絶縁膜上、即ちポリ
イミド膜5b上にタングステン7は成長せず、コンタク
ト孔にのみタングステン7を埋め込むことができる。従
って、タングステン形成時のCVD条件の選択の自由度
が向上し、例えば電気抵抗が低いタングステンのCVD
条件を選ぶことができ、その結果安定でかつ低いコンタ
クト抵抗を示す半導体装置を得ることができる。また、
層間絶縁膜5上に金属、タングステン7が析出しないの
で、配線間ショートを引き起こすことがない。また析出
した金属、タングステン7をエッチバックする必要もな
いので、コストの低減が図れる。
は、層間絶縁膜5の最上層にポリイミド膜5bを用いた
ので、コンタクト孔内にタングステンを埋め込む際のい
かなるCVD条件においても、層間絶縁膜上、即ちポリ
イミド膜5b上にタングステン7は成長せず、コンタク
ト孔にのみタングステン7を埋め込むことができる。従
って、タングステン形成時のCVD条件の選択の自由度
が向上し、例えば電気抵抗が低いタングステンのCVD
条件を選ぶことができ、その結果安定でかつ低いコンタ
クト抵抗を示す半導体装置を得ることができる。また、
層間絶縁膜5上に金属、タングステン7が析出しないの
で、配線間ショートを引き起こすことがない。また析出
した金属、タングステン7をエッチバックする必要もな
いので、コストの低減が図れる。
【0027】実施例2.ポリイミド樹脂の代わりに、フ
ッ素系樹脂(旭硝子(株):サイトップ,0.6μm)
用い、層間絶縁膜の上層としてフッ素系樹脂膜を形成し
た。この樹脂膜5bをCF4 でエッチングした以外は実
施例1と同様にして、タングステンを成膜した。この時
いかなる条件においても第1の金属配線3上にのみタン
グステンが形成され、サイトップ膜5b上には全く成長
しなかった。
ッ素系樹脂(旭硝子(株):サイトップ,0.6μm)
用い、層間絶縁膜の上層としてフッ素系樹脂膜を形成し
た。この樹脂膜5bをCF4 でエッチングした以外は実
施例1と同様にして、タングステンを成膜した。この時
いかなる条件においても第1の金属配線3上にのみタン
グステンが形成され、サイトップ膜5b上には全く成長
しなかった。
【0028】実施例3.ポリイミド樹脂の代わりに、シ
クロブテン樹脂(DOWCHEMICAL社:BCB,
0.6μm)を用い、層間絶縁膜の上層としてシクロブ
テン樹脂膜を形成した。この樹脂膜5bをO2/SF6で
エッチングした以外は実施例1と同様にして、タングス
テンを成膜した。この時いかなる条件においても第1の
金属配線3上にのみタングステンが形成され、シクロブ
テン膜5b上には全く成長しなかった。
クロブテン樹脂(DOWCHEMICAL社:BCB,
0.6μm)を用い、層間絶縁膜の上層としてシクロブ
テン樹脂膜を形成した。この樹脂膜5bをO2/SF6で
エッチングした以外は実施例1と同様にして、タングス
テンを成膜した。この時いかなる条件においても第1の
金属配線3上にのみタングステンが形成され、シクロブ
テン膜5b上には全く成長しなかった。
【0029】実施例4.ポリイミド樹脂の代わりに、層
間絶縁膜の上層として下記化学式(2)で示されるシリ
コーンラダーポリマーの硬化膜を用いた場合について説
明する。
間絶縁膜の上層として下記化学式(2)で示されるシリ
コーンラダーポリマーの硬化膜を用いた場合について説
明する。
【0030】
【化3】
【0031】実施例1と同様にしてシリコン酸化膜5a
まで形成する(図1)。次に、シリコン酸化膜5a上
に、上記化学式(2)で示される重量平均分子量が10
万であるシリコーンラダーポリマーのアニソール溶液
(5重量%の濃度に調整されている)を回転塗布し、
0.2μmのシリコーンラダーポリマー膜を形成する。
次に、150℃で30分間と350℃で60分間の熱処
理を行い熱硬化させ、シリコーンラダーポリマー膜5b
とする(図2)。なお、化学式(2)に示す末端に水酸
基を有するシリコーンラダーポリマーは、特開平1ー9
2224号公報に開示された方法によって作られたもの
である。
まで形成する(図1)。次に、シリコン酸化膜5a上
に、上記化学式(2)で示される重量平均分子量が10
万であるシリコーンラダーポリマーのアニソール溶液
(5重量%の濃度に調整されている)を回転塗布し、
0.2μmのシリコーンラダーポリマー膜を形成する。
次に、150℃で30分間と350℃で60分間の熱処
理を行い熱硬化させ、シリコーンラダーポリマー膜5b
とする(図2)。なお、化学式(2)に示す末端に水酸
基を有するシリコーンラダーポリマーは、特開平1ー9
2224号公報に開示された方法によって作られたもの
である。
【0032】次に上記実施例と同様にしてフォトレジス
ト6をコンタクト孔にあわせてパターン形成し(図
3)、従来と同様のシリコン酸化膜5aをエッチングす
る方法で、例えば、CHF3 と酸素の混合ガスのプラズ
マエッチングによりコンタクト孔を形成する。このとき
シリコン酸化膜5aとシリコーンラダーポリマー膜5b
との2層からなる層間絶縁膜5を1つのエッチングプロ
セスによって同時に開孔することができる(図4)。そ
の後、実施例1と同様にして、WF6 を含む原料ガスを
用いたCVD法によりタングステン7をコンタクト孔に
埋め込む。このとき、いかなるCVD条件においても第
1の金属配線3上のみにタングステン7が形成され、シ
リコーンラダーポリマー膜5b上には全く成長しなかっ
た(図5)。さらに、同様に、タングステン7とコンタ
クトをとるようにAlSi合金からなる第2の金属配線
8を、スパッタリング、およびフォトリソグラフィ技術
で作製した(図6)。
ト6をコンタクト孔にあわせてパターン形成し(図
3)、従来と同様のシリコン酸化膜5aをエッチングす
る方法で、例えば、CHF3 と酸素の混合ガスのプラズ
マエッチングによりコンタクト孔を形成する。このとき
シリコン酸化膜5aとシリコーンラダーポリマー膜5b
との2層からなる層間絶縁膜5を1つのエッチングプロ
セスによって同時に開孔することができる(図4)。そ
の後、実施例1と同様にして、WF6 を含む原料ガスを
用いたCVD法によりタングステン7をコンタクト孔に
埋め込む。このとき、いかなるCVD条件においても第
1の金属配線3上のみにタングステン7が形成され、シ
リコーンラダーポリマー膜5b上には全く成長しなかっ
た(図5)。さらに、同様に、タングステン7とコンタ
クトをとるようにAlSi合金からなる第2の金属配線
8を、スパッタリング、およびフォトリソグラフィ技術
で作製した(図6)。
【0033】この実施例においては、シリコーンラダー
ポリマー膜5bを用いたので、上記実施例の効果に加
え、コンタクト孔を形成する時にシリコン酸化膜5aと
同じエッチングプロセスでシリコーンラダーポリマー膜
5bも同時に開孔でき、製造工程が削減でき、簡略化で
きる。また、シリコーンラダーポリマー膜は、例えばポ
リイミド樹脂膜に比べ50℃程度耐熱性が優れ、電気特
性においても絶縁性が良好で、誘電体損失の比を示すt
anδが1桁小さく、内部応力も半分程度と優れてい
る。従って上記実施例より半導体装置としての信頼性も
優れている。なお、tanδとは印加電圧Eをかけたと
きに流れる交流電流Iのリーク電流成分I2と、変位電
流I1 (=I−I2 )との比である。また、シリコーン
ラダーポリマー膜5bは平坦性が良好であるので、この
シリコーンラダーポリマー膜5bの上に、断線に対して
耐性のある第2の金属配線層8を形成することができ
る。さらに、シリコーンラダーポリマー膜5bはシリコ
ンの熱酸化膜よりはるかに穏和な低温条件で形成するこ
とができるので、下層の第1の配線3の耐熱性の制限に
適うものである。
ポリマー膜5bを用いたので、上記実施例の効果に加
え、コンタクト孔を形成する時にシリコン酸化膜5aと
同じエッチングプロセスでシリコーンラダーポリマー膜
5bも同時に開孔でき、製造工程が削減でき、簡略化で
きる。また、シリコーンラダーポリマー膜は、例えばポ
リイミド樹脂膜に比べ50℃程度耐熱性が優れ、電気特
性においても絶縁性が良好で、誘電体損失の比を示すt
anδが1桁小さく、内部応力も半分程度と優れてい
る。従って上記実施例より半導体装置としての信頼性も
優れている。なお、tanδとは印加電圧Eをかけたと
きに流れる交流電流Iのリーク電流成分I2と、変位電
流I1 (=I−I2 )との比である。また、シリコーン
ラダーポリマー膜5bは平坦性が良好であるので、この
シリコーンラダーポリマー膜5bの上に、断線に対して
耐性のある第2の金属配線層8を形成することができ
る。さらに、シリコーンラダーポリマー膜5bはシリコ
ンの熱酸化膜よりはるかに穏和な低温条件で形成するこ
とができるので、下層の第1の配線3の耐熱性の制限に
適うものである。
【0034】実施例5.図7〜図12は、それぞれ樹脂
膜として光重合性のシリコーンラダーポリマー硬化膜を
用いた場合の製造方法をを工程順に示す断面モデル図で
ある。5cは層間絶縁膜5の上層の樹脂膜で、光重合性
のシリコーンラダーポリマー膜である。従来例と同様に
してシリコン酸化膜5aまでを形成する(図7)。次
に、下記化学式(3)で示される、重量平均分子量が1
0万であるシリコーンラダーポリマーのアニソール溶液
(10.0重量%の濃度に調整され,増感剤としてビス
アジド化合物を約3%含む)を回転塗布し、1.0μm
の光重合性のシリコーンラダーポリマー膜5cを形成
し、150℃で30分間の熱処理をおこなった(図
8)。その後、所定のパターンを有したマスクを通して
光を照射し、次いで有機溶剤で未露光部分のシリコ−ン
ラダーポリマーを除去する(図9)。次いで350℃で
熱処理を行う。
膜として光重合性のシリコーンラダーポリマー硬化膜を
用いた場合の製造方法をを工程順に示す断面モデル図で
ある。5cは層間絶縁膜5の上層の樹脂膜で、光重合性
のシリコーンラダーポリマー膜である。従来例と同様に
してシリコン酸化膜5aまでを形成する(図7)。次
に、下記化学式(3)で示される、重量平均分子量が1
0万であるシリコーンラダーポリマーのアニソール溶液
(10.0重量%の濃度に調整され,増感剤としてビス
アジド化合物を約3%含む)を回転塗布し、1.0μm
の光重合性のシリコーンラダーポリマー膜5cを形成
し、150℃で30分間の熱処理をおこなった(図
8)。その後、所定のパターンを有したマスクを通して
光を照射し、次いで有機溶剤で未露光部分のシリコ−ン
ラダーポリマーを除去する(図9)。次いで350℃で
熱処理を行う。
【0035】
【化4】
【0036】次に従来と同様にシリコン酸化膜5aをエ
ッチングする方法で、所定のパターンを有するシリコー
ンラダーポリマー膜5cをマスクとして、例えばCHF
3 と酸素の混合ガスのプラズマエッチングによりシリコ
ン酸化膜5aにコンタクト孔を形成する(図10)。こ
のときシリコ−ンラダ−ポリマ−膜5cもエッチングさ
れるが,エッチングレイトがシリコン酸化膜5aの1/
3以下なので問題はない。その後上記実施例と同様にし
て、WF6 を含む原料ガスを用いたCVD法によりタン
グステン7を形成した。このとき、いかなるCVD条件
においても第1の金属配線3上のみにタングステン7が
形成され、シリコーンラダーポリマー膜5c上には全く
成長しなかった(図11)。さらに、同様に、第2の金
属配線8を作製し、第1と第2の金属配線3,8間をコ
ンタクト孔を介して導通させた(図12)。
ッチングする方法で、所定のパターンを有するシリコー
ンラダーポリマー膜5cをマスクとして、例えばCHF
3 と酸素の混合ガスのプラズマエッチングによりシリコ
ン酸化膜5aにコンタクト孔を形成する(図10)。こ
のときシリコ−ンラダ−ポリマ−膜5cもエッチングさ
れるが,エッチングレイトがシリコン酸化膜5aの1/
3以下なので問題はない。その後上記実施例と同様にし
て、WF6 を含む原料ガスを用いたCVD法によりタン
グステン7を形成した。このとき、いかなるCVD条件
においても第1の金属配線3上のみにタングステン7が
形成され、シリコーンラダーポリマー膜5c上には全く
成長しなかった(図11)。さらに、同様に、第2の金
属配線8を作製し、第1と第2の金属配線3,8間をコ
ンタクト孔を介して導通させた(図12)。
【0037】この実施例においては、上記実施例の場合
のようにフォトレジスト6が不要となり、その分製造工
程が削減でき、簡略化できる。
のようにフォトレジスト6が不要となり、その分製造工
程が削減でき、簡略化できる。
【0038】なお、水酸基を有する光重合性のシリコー
ンラダーポリマーは、以下の方法で合成される。例え
ば,フェニルトリクロルシラン52.9gとビニルトリ
クロルシラン24.2gとをメチルイソブチルケトン中
で加水分解を行う。次に発生する酸を水洗により除き中
和した後,0.25gの水酸化カリュ−ムを触媒として
用い,還流下脱水縮合反応を20時間行う。得られた反
応物を溶解再沈法で精製する。
ンラダーポリマーは、以下の方法で合成される。例え
ば,フェニルトリクロルシラン52.9gとビニルトリ
クロルシラン24.2gとをメチルイソブチルケトン中
で加水分解を行う。次に発生する酸を水洗により除き中
和した後,0.25gの水酸化カリュ−ムを触媒として
用い,還流下脱水縮合反応を20時間行う。得られた反
応物を溶解再沈法で精製する。
【0039】実施例6.光重合性のシリコーンラダーポ
リマーとして下記化学式(4)で示す末端に感光基を有
するものを用いた(20.0重量%濃度に調整、増感剤
としてビスアジド化合物を約3%含む)以外は実施例5
と同様にして、WF6 を含む原料ガスを用いたCVD法
によりタングステン7を形成した。この時、いかなる条
件においても第1の金属配線3上のみにタングステンが
形成され、シリコーンラダーポリマー膜5c上には全く
成長しなかった。
リマーとして下記化学式(4)で示す末端に感光基を有
するものを用いた(20.0重量%濃度に調整、増感剤
としてビスアジド化合物を約3%含む)以外は実施例5
と同様にして、WF6 を含む原料ガスを用いたCVD法
によりタングステン7を形成した。この時、いかなる条
件においても第1の金属配線3上のみにタングステンが
形成され、シリコーンラダーポリマー膜5c上には全く
成長しなかった。
【0040】
【化5】
【0041】なお、本実施例で用いられる光重合性のシ
リコーンラダーポリマーは、例えば特公平2−1586
4号広報に記載されている方法で合成されたものであ
る。
リコーンラダーポリマーは、例えば特公平2−1586
4号広報に記載されている方法で合成されたものであ
る。
【0042】実施例7.図13は本発明の第2の実施例
の半導体装置を示す断面モデル図である。第1の実施例
では層間絶縁膜5としてシリコン酸化膜5aとシリコー
ンラダーポリマー膜等の樹脂膜5b,5cとの2層膜か
らなるものについて示したが、この第2の実施例では層
間絶縁膜5をシリコーンラダーポリマー膜等の樹脂膜5
b,5cのみで形成している。
の半導体装置を示す断面モデル図である。第1の実施例
では層間絶縁膜5としてシリコン酸化膜5aとシリコー
ンラダーポリマー膜等の樹脂膜5b,5cとの2層膜か
らなるものについて示したが、この第2の実施例では層
間絶縁膜5をシリコーンラダーポリマー膜等の樹脂膜5
b,5cのみで形成している。
【0043】以下、この第2の実施例の製造方法につい
てシリコーンラダーポリマー膜を例に説明する。第1の
金属配線3を形成するところまでは上記実施例と同様で
ある。次に、第1の金属配線3上に、上記化学式(2)
で示されるシリコーンラダーポリマー溶液(15重量%
の濃度に調整されている)を回転塗布し、1μmの膜を
形成し、その後、実施例4と同様の熱処理を行い、シリ
コーンラダーポリマー膜5bとする。
てシリコーンラダーポリマー膜を例に説明する。第1の
金属配線3を形成するところまでは上記実施例と同様で
ある。次に、第1の金属配線3上に、上記化学式(2)
で示されるシリコーンラダーポリマー溶液(15重量%
の濃度に調整されている)を回転塗布し、1μmの膜を
形成し、その後、実施例4と同様の熱処理を行い、シリ
コーンラダーポリマー膜5bとする。
【0044】次に上記実施例と同様にしてコンタクト孔
を形成し、WF6を含む原料ガスを用いたCVD法によ
りタングステン7をコンタクト孔に埋め込んだ。このと
き上記実施例と同様、いかなるCVD条件においても第
1の金属配線3上のみにタングステン7が形成され、シ
リコーンラダーポリマー膜5b上には全く成長しなかっ
た。さらに、同様に、第2の金属配線8を形成し、層間
をコンタクト孔(タングステン7)を介して導通させ
た。このような第2の実施例においても、第1の実施例
と同様の効果を示した。
を形成し、WF6を含む原料ガスを用いたCVD法によ
りタングステン7をコンタクト孔に埋め込んだ。このと
き上記実施例と同様、いかなるCVD条件においても第
1の金属配線3上のみにタングステン7が形成され、シ
リコーンラダーポリマー膜5b上には全く成長しなかっ
た。さらに、同様に、第2の金属配線8を形成し、層間
をコンタクト孔(タングステン7)を介して導通させ
た。このような第2の実施例においても、第1の実施例
と同様の効果を示した。
【0045】実施例8.第1の金属配線3上に実施例5
と同様の化学式(3)で示される光重合性のシリコーン
ラダーポリマー溶液(15重量%の濃度に調整され,増
感剤としてビスアジド化合物を約3%含む)を回転塗布
し、1.5μmの膜を形成し、光重合性のシリコーンラ
ダーポリマー膜5c単層からなる層間絶縁膜を形成し
た。次に実施例5と同様にして、シリコーンラダーポリ
マー膜5cに所定のパターンを形成する。そして、WF
6 を含む原料ガスを用いたCVD法によりタングステン
7をコンタクト孔に埋め込んだ。この場合も上記実施例
と同様、いかなるCVD条件においても第1の金属配線
3上のみにタングステン7が形成され、シリコーンラダ
ーポリマー膜5c上には全く成長しなかった。さらに、
同様に、第2の金属配線8を形成し、層間をコンタクト
孔(タングステン7)を介して導通させた。
と同様の化学式(3)で示される光重合性のシリコーン
ラダーポリマー溶液(15重量%の濃度に調整され,増
感剤としてビスアジド化合物を約3%含む)を回転塗布
し、1.5μmの膜を形成し、光重合性のシリコーンラ
ダーポリマー膜5c単層からなる層間絶縁膜を形成し
た。次に実施例5と同様にして、シリコーンラダーポリ
マー膜5cに所定のパターンを形成する。そして、WF
6 を含む原料ガスを用いたCVD法によりタングステン
7をコンタクト孔に埋め込んだ。この場合も上記実施例
と同様、いかなるCVD条件においても第1の金属配線
3上のみにタングステン7が形成され、シリコーンラダ
ーポリマー膜5c上には全く成長しなかった。さらに、
同様に、第2の金属配線8を形成し、層間をコンタクト
孔(タングステン7)を介して導通させた。
【0046】実施例9.図14(a)〜(c)はそれぞ
れ本発明の第3の実施例に係わる半導体装置の製造方法
を工程順に示す断面モデル図である。5b’は膜5bの
表面をタングステン7が突出るようにエッチングしたシ
リコーンラダーポリマー膜である。次に、第3の実施例
の製造方法について説明する。タングステン7をコンタ
クト孔に埋め込むところまで(図14(a))は、第1の
実施例と同様である。次にシリコーンラダーポリマー膜
5bを、例えばコンタクト孔を開孔するときと同じエッ
チング条件で表面をエッチングし、シリコーンラダーポ
リマー膜5bの膜厚を減らす(シリコーンラダーポリマ
ー膜5b’)。これによりタングステン7はシリコーン
ラダーポリマー膜5b’より突出した形となる(図14
(b))。次に第2の金属配線8をスパッタリング、およ
びフォトリソグラフィ技術で作製する(図14(c))。
れ本発明の第3の実施例に係わる半導体装置の製造方法
を工程順に示す断面モデル図である。5b’は膜5bの
表面をタングステン7が突出るようにエッチングしたシ
リコーンラダーポリマー膜である。次に、第3の実施例
の製造方法について説明する。タングステン7をコンタ
クト孔に埋め込むところまで(図14(a))は、第1の
実施例と同様である。次にシリコーンラダーポリマー膜
5bを、例えばコンタクト孔を開孔するときと同じエッ
チング条件で表面をエッチングし、シリコーンラダーポ
リマー膜5bの膜厚を減らす(シリコーンラダーポリマ
ー膜5b’)。これによりタングステン7はシリコーン
ラダーポリマー膜5b’より突出した形となる(図14
(b))。次に第2の金属配線8をスパッタリング、およ
びフォトリソグラフィ技術で作製する(図14(c))。
【0047】このように第3の実施例では、上述の第
1,第2の実施例と同様の効果があるとともに、タング
ステン7が第2の金属配線8に入り込んだ構造であるた
め、タングステン7と第2の金属配線8との接続を完全
にでき、タングステン7と第2の金属配線8との接触表
面積が増えることで抵抗が下がり、より信頼性のある配
線層を持つ半導体装置を得ることができる。
1,第2の実施例と同様の効果があるとともに、タング
ステン7が第2の金属配線8に入り込んだ構造であるた
め、タングステン7と第2の金属配線8との接続を完全
にでき、タングステン7と第2の金属配線8との接触表
面積が増えることで抵抗が下がり、より信頼性のある配
線層を持つ半導体装置を得ることができる。
【0048】実施例10.図15〜図21はそれぞれ、
本発明の半導体装置の製造方法の一実施例を工程順に示
す断面モデル図である。各図において、従来と同一符号
は同一のものである。9はマスク材のシリコーンラダー
ポリマー膜である。
本発明の半導体装置の製造方法の一実施例を工程順に示
す断面モデル図である。各図において、従来と同一符号
は同一のものである。9はマスク材のシリコーンラダー
ポリマー膜である。
【0049】従来の場合と同様にしてシリコン酸化膜4
まで形成した(図15)。次に、上記化学式(2)で示
される、重量平均分子量が10万であるシリコーンラダ
ーポリマーのアニソール溶液(5重量%の濃度に調整さ
れた)を回転塗布し、0.2μmのシリコーンラダーポ
リマー膜9を形成し、150℃で30分間と350℃で
60分間の熱処理を行い熱硬化させた(図16)。
まで形成した(図15)。次に、上記化学式(2)で示
される、重量平均分子量が10万であるシリコーンラダ
ーポリマーのアニソール溶液(5重量%の濃度に調整さ
れた)を回転塗布し、0.2μmのシリコーンラダーポ
リマー膜9を形成し、150℃で30分間と350℃で
60分間の熱処理を行い熱硬化させた(図16)。
【0050】次に従来と同様にしてフォトレジスト6を
コンタクト孔にあわせてパターン形成し(図17)、従
来と同様にフォトレジスト6を除去し、シリコン酸化膜
4をエッチングする方法で、たとえば、CHF3 と酸素
の混合ガスのプラズマエッチングによりコンタクト孔を
形成する。このとき絶縁膜4とシリコーンラダーポリマ
ー膜9の2層を1つのエッチングプロセスによって同時
開孔することができる(図18)。その後、従来と同様
にして、例えば、WF6 を含む原料ガスを用いたCVD
法によりタングステン7をシリコン酸化膜4の高さと同
じになるように形成した。このとき、いかなるCVD条
件においても第1の金属配線3上のみにタングステン7
が形成され、シリコーンラダーポリマー膜9上には全く
成長しなかった(図19)。次に従来技術と同様にし
て、シリコン酸化膜4をエッチングする方法で、たとえ
ば、CHF3 と酸素の混合ガスのプラズマエッチングに
よりシリコーンラダーポリマー膜9を除去した(図2
0)。さらに、従来の場合と同様に、タングステン7と
コンタクトをとるようにAlSi合金からなる第2の金
属配線8を、スパッタリング、及びフォトリソグラフィ
技術で作製した(図21)。
コンタクト孔にあわせてパターン形成し(図17)、従
来と同様にフォトレジスト6を除去し、シリコン酸化膜
4をエッチングする方法で、たとえば、CHF3 と酸素
の混合ガスのプラズマエッチングによりコンタクト孔を
形成する。このとき絶縁膜4とシリコーンラダーポリマ
ー膜9の2層を1つのエッチングプロセスによって同時
開孔することができる(図18)。その後、従来と同様
にして、例えば、WF6 を含む原料ガスを用いたCVD
法によりタングステン7をシリコン酸化膜4の高さと同
じになるように形成した。このとき、いかなるCVD条
件においても第1の金属配線3上のみにタングステン7
が形成され、シリコーンラダーポリマー膜9上には全く
成長しなかった(図19)。次に従来技術と同様にし
て、シリコン酸化膜4をエッチングする方法で、たとえ
ば、CHF3 と酸素の混合ガスのプラズマエッチングに
よりシリコーンラダーポリマー膜9を除去した(図2
0)。さらに、従来の場合と同様に、タングステン7と
コンタクトをとるようにAlSi合金からなる第2の金
属配線8を、スパッタリング、及びフォトリソグラフィ
技術で作製した(図21)。
【0051】この実施例の製造方法においても、マスク
材としてリコーンラダーポリマー膜9を用い、シリコン
酸化膜4を被ったので、タングステン7をCVD法によ
り形成するとき、いかなる条件下でもコンタクト孔にの
みタングステンを埋め込むことができので、電気抵抗が
低いタングステンのCVD条件を選ぶことができる。ま
た、層間絶縁膜上にタングステンが析出しないので、エ
ッチバックする必要もない等、上記実施例と同様の効果
を奏する。。
材としてリコーンラダーポリマー膜9を用い、シリコン
酸化膜4を被ったので、タングステン7をCVD法によ
り形成するとき、いかなる条件下でもコンタクト孔にの
みタングステンを埋め込むことができので、電気抵抗が
低いタングステンのCVD条件を選ぶことができる。ま
た、層間絶縁膜上にタングステンが析出しないので、エ
ッチバックする必要もない等、上記実施例と同様の効果
を奏する。。
【0052】実施例11.本発明の製造方法の他の実施
例を図22(a)(b)を用いて説明する。シリコン酸
化膜4上にシリコーンラダーポリマー膜8を形成した後
コンタクト孔を形成するところまでは上記実施例10と
全く同様である。実施例10ではタングステン7をシリ
コン酸化膜4と同じ高さになるように形成したが、この
実施例では、シリコーンラダーポリマー膜9と同じ高さ
になるように形成した。このときも、いかなるCVD条
件においても第1の金属配線3上のみにタングステン7
が形成され、シリコーンラダーポリマー膜9上には全く
成長しなかった。さらに、実施例10と同様にシリコー
ンラダーポリマー膜9を図22(a)のように除去した
後、図22(b)のように実施例10と同様に第2の金
属配線8を形成し、層間をコンタクト孔(タングステン
7)を介して導通させた。
例を図22(a)(b)を用いて説明する。シリコン酸
化膜4上にシリコーンラダーポリマー膜8を形成した後
コンタクト孔を形成するところまでは上記実施例10と
全く同様である。実施例10ではタングステン7をシリ
コン酸化膜4と同じ高さになるように形成したが、この
実施例では、シリコーンラダーポリマー膜9と同じ高さ
になるように形成した。このときも、いかなるCVD条
件においても第1の金属配線3上のみにタングステン7
が形成され、シリコーンラダーポリマー膜9上には全く
成長しなかった。さらに、実施例10と同様にシリコー
ンラダーポリマー膜9を図22(a)のように除去した
後、図22(b)のように実施例10と同様に第2の金
属配線8を形成し、層間をコンタクト孔(タングステン
7)を介して導通させた。
【0053】この実施例では、タングステン7を層間絶
縁膜4より突出させて形成したので、実施例10の効果
に加えて第2の金属配線8とタングステン7とのコンタ
クトがより確実となる効果がある。
縁膜4より突出させて形成したので、実施例10の効果
に加えて第2の金属配線8とタングステン7とのコンタ
クトがより確実となる効果がある。
【0054】実施例12.本発明の実施例12を図15
〜図21を参考にして説明する。図15に示すようにシ
リコン酸化膜4を形成するまでは上記実施例の場合と全
く同様である。次に上記化学式(3)で示される、重量
平均分子量が10万であるシリコーンラダーポリマーの
アニソール溶液(5重量%の濃度に調整された)を回転
塗布し、マスク材として0.2μmのシリコーンラダー
ポリマー膜9を形成した。次に、150℃で30分間乾
燥を行った(図16)。次に実施例10と同様にしてフ
ォトレジスト7をコンタクト孔にあわせてパターン形成
し(図17)、フォトレジスト7を除去し、シリコン酸
化膜4をエッチングする方法で、例えば、CHF3 と酸
素の混合ガスのプラズマエッチングによりコンタクト孔
を形成する。このとき絶縁膜4とシリコーンラダーポリ
マー膜9の2層を1つのエッチングプロセスによって同
時開孔することができる(図18)。同様にして、WF
6 を含む原料ガスを用いたCVD法によりタングステン
7を層間絶縁膜4の高さと同じになるように形成した。
このとき、いかなるCVD条件においても第1の金属配
線3上のみにタングステンが形成され、シリコーンラダ
ーポリマー膜9上には全く成長しなかった(図19)。
次に従来技術と同様にして、例えば、アニソールを用い
てウエットエッチングによりシリコーンラダーポリマー
膜9を除去した(図20)。さらに、従来の場合と同様
に、タングステン7とコンタクトをとるようにAlSi
合金からなる第2の金属配線8を、スパッタリング、お
よびフォトリソグラフィ技術で作製した(図21)。
〜図21を参考にして説明する。図15に示すようにシ
リコン酸化膜4を形成するまでは上記実施例の場合と全
く同様である。次に上記化学式(3)で示される、重量
平均分子量が10万であるシリコーンラダーポリマーの
アニソール溶液(5重量%の濃度に調整された)を回転
塗布し、マスク材として0.2μmのシリコーンラダー
ポリマー膜9を形成した。次に、150℃で30分間乾
燥を行った(図16)。次に実施例10と同様にしてフ
ォトレジスト7をコンタクト孔にあわせてパターン形成
し(図17)、フォトレジスト7を除去し、シリコン酸
化膜4をエッチングする方法で、例えば、CHF3 と酸
素の混合ガスのプラズマエッチングによりコンタクト孔
を形成する。このとき絶縁膜4とシリコーンラダーポリ
マー膜9の2層を1つのエッチングプロセスによって同
時開孔することができる(図18)。同様にして、WF
6 を含む原料ガスを用いたCVD法によりタングステン
7を層間絶縁膜4の高さと同じになるように形成した。
このとき、いかなるCVD条件においても第1の金属配
線3上のみにタングステンが形成され、シリコーンラダ
ーポリマー膜9上には全く成長しなかった(図19)。
次に従来技術と同様にして、例えば、アニソールを用い
てウエットエッチングによりシリコーンラダーポリマー
膜9を除去した(図20)。さらに、従来の場合と同様
に、タングステン7とコンタクトをとるようにAlSi
合金からなる第2の金属配線8を、スパッタリング、お
よびフォトリソグラフィ技術で作製した(図21)。
【0055】この実施例では、シリコーンラダーポリマ
ーの回転塗布膜9として未硬化膜を用いたので、実施例
10の効果に加えてウエットエッチングによりシリコー
ンラダーポリマー膜9を簡単に除去できる効果がある。
ーの回転塗布膜9として未硬化膜を用いたので、実施例
10の効果に加えてウエットエッチングによりシリコー
ンラダーポリマー膜9を簡単に除去できる効果がある。
【0056】実施例13.本発明の実施例13を図15
〜図21を参考にして説明する。図15に示すようにシ
リコン酸化膜4を形成するのは実施例10の場合と全く
同様である。次に上記化学式(1)で示され末端に感光
基を有する、重量平均分子量が10万であるシリコーン
ラダーポリマーのアニソール溶液(5重量%の濃度に調
整された)を回転塗布し、マスク材として0.2μmの
光重合性のシリコーンラダーポリマー膜9を形成した
後、150℃で30分間乾燥を行った(図16)。次に
シリコーンラダーポリマー膜9をコンタクト孔にあわせ
てパターン形成し、実施例10と同様に、シリコン酸化
膜4をエッチングする方法で、例えばCHF3 と酸素の
混合ガスのプラズマエッチングによりコンタクト孔を形
成した(図18)。次に従来と同様にして、例えばWF
6 を含む原料ガスを用いたCVD法によりタングステン
7をシリコン酸化膜4の高さと同じになるように形成し
た。このとき、いかなるCVD条件においても第1の金
属配線3上のみにタングステンが形成され、シリコーン
ラダーポリマー膜9上には全く成長しなかった(図1
9)。さらに、実施例10と同様にシリコーンラダーポ
リマー膜9を図20のように除去し、タングステン7と
コンタクトをとるように第2の金属配線8を作製した
(図21)。
〜図21を参考にして説明する。図15に示すようにシ
リコン酸化膜4を形成するのは実施例10の場合と全く
同様である。次に上記化学式(1)で示され末端に感光
基を有する、重量平均分子量が10万であるシリコーン
ラダーポリマーのアニソール溶液(5重量%の濃度に調
整された)を回転塗布し、マスク材として0.2μmの
光重合性のシリコーンラダーポリマー膜9を形成した
後、150℃で30分間乾燥を行った(図16)。次に
シリコーンラダーポリマー膜9をコンタクト孔にあわせ
てパターン形成し、実施例10と同様に、シリコン酸化
膜4をエッチングする方法で、例えばCHF3 と酸素の
混合ガスのプラズマエッチングによりコンタクト孔を形
成した(図18)。次に従来と同様にして、例えばWF
6 を含む原料ガスを用いたCVD法によりタングステン
7をシリコン酸化膜4の高さと同じになるように形成し
た。このとき、いかなるCVD条件においても第1の金
属配線3上のみにタングステンが形成され、シリコーン
ラダーポリマー膜9上には全く成長しなかった(図1
9)。さらに、実施例10と同様にシリコーンラダーポ
リマー膜9を図20のように除去し、タングステン7と
コンタクトをとるように第2の金属配線8を作製した
(図21)。
【0057】この実施例では、光重合性のシリコーンラ
ダーポリマー膜を用いたので、実施例10の効果に加え
て、フォトレジストが不要となり、製造工程を削減でき
る効果がある。
ダーポリマー膜を用いたので、実施例10の効果に加え
て、フォトレジストが不要となり、製造工程を削減でき
る効果がある。
【0058】比較例1.本発明では、マスク材として層
間絶縁膜4の最上層にシリコーンラダーポリマー膜9を
形成して用いたが、レジスト等の有機物を層間絶縁膜4
の最上層に適用した例を示し、問題点を実施例と比較し
て述べる。まず、耐熱性は本発明に用いたポリマーに比
べ、非常に劣る。従って、プロセスにおいて特にコンタ
クト孔を形成するとき大きな問題が生じる。つまり、C
VD法により第1と第2の金属配線3,8をコンタクト
させる金属層7を形成するときに、大きな問題が生じ
る。即ちCVD法によるコンタクト孔の埋め込みは約3
00℃という温度で行われるため、レジスト等の非耐熱
性の有機物では揮発や熱分解によりCVD装置のチャン
バー内やデバイス自体が汚染される。
間絶縁膜4の最上層にシリコーンラダーポリマー膜9を
形成して用いたが、レジスト等の有機物を層間絶縁膜4
の最上層に適用した例を示し、問題点を実施例と比較し
て述べる。まず、耐熱性は本発明に用いたポリマーに比
べ、非常に劣る。従って、プロセスにおいて特にコンタ
クト孔を形成するとき大きな問題が生じる。つまり、C
VD法により第1と第2の金属配線3,8をコンタクト
させる金属層7を形成するときに、大きな問題が生じ
る。即ちCVD法によるコンタクト孔の埋め込みは約3
00℃という温度で行われるため、レジスト等の非耐熱
性の有機物では揮発や熱分解によりCVD装置のチャン
バー内やデバイス自体が汚染される。
【0059】本発明に係わる樹脂膜としては、不純物イ
オン濃度が低く高純度であり,かつ製造プロセス上の熱
処理温度に耐える耐熱性を有していれば、どのような樹
脂でもよく、シリコ−ンラダ−ポリマ−,ポリイミド樹
脂,フッ素系樹脂,シクロブテン樹脂などが用いられ
る。
オン濃度が低く高純度であり,かつ製造プロセス上の熱
処理温度に耐える耐熱性を有していれば、どのような樹
脂でもよく、シリコ−ンラダ−ポリマ−,ポリイミド樹
脂,フッ素系樹脂,シクロブテン樹脂などが用いられ
る。
【0060】シリコーンラダーポリマー膜としては、上
記実施例では上記化学式(2)で示されるシリコーンラ
ダーポリマーを用いたが、上記化学式(1)に示され
る、例えばポリフェニルシルセスキオキサン、ポリフェ
ニルメチルシルセスキオキサン、ポリビニルシルセスキ
オキサン、ポリアリールシルセスキオキサン等のうちの
少なくとも1種が用いられる。
記実施例では上記化学式(2)で示されるシリコーンラ
ダーポリマーを用いたが、上記化学式(1)に示され
る、例えばポリフェニルシルセスキオキサン、ポリフェ
ニルメチルシルセスキオキサン、ポリビニルシルセスキ
オキサン、ポリアリールシルセスキオキサン等のうちの
少なくとも1種が用いられる。
【0061】また、光重合性のシリコーンラダーポリマ
ーとしては、上記実施例では上記化学式(3)(4)で
示されるシリコーンラダーポリマーを用いたが、上記化
学式(1)で示される、例えばポリフェニルビニルシル
セスキオキサン、ポリメチルビニルシルセスキオキサ
ン、ポリイソブチルビニルシルセスキオキサン,及びポ
リフェニルアリールシルセスキオキサン,ポリメチルア
リ−ルシルセスキオキサン,ポリイソブチルアリ−ルシ
ルセスキオキサンなどのうちの少なくとも1種が用いら
れるが、これらに限定されるものではなく、感光性でさ
えあればよい。
ーとしては、上記実施例では上記化学式(3)(4)で
示されるシリコーンラダーポリマーを用いたが、上記化
学式(1)で示される、例えばポリフェニルビニルシル
セスキオキサン、ポリメチルビニルシルセスキオキサ
ン、ポリイソブチルビニルシルセスキオキサン,及びポ
リフェニルアリールシルセスキオキサン,ポリメチルア
リ−ルシルセスキオキサン,ポリイソブチルアリ−ルシ
ルセスキオキサンなどのうちの少なくとも1種が用いら
れるが、これらに限定されるものではなく、感光性でさ
えあればよい。
【0062】ポリイミド樹脂膜としては、日立化成(株)
より市販されているPIX,PIQなどの樹脂が使用さ
れる。フッソ系樹脂膜としては、旭硝子(株)より市販さ
れているサイトップなどの樹脂が使用される。シクロブ
テン系の樹脂膜としては、DOW CHEMICAL社
のBCBなどの樹脂膜が使用される。
より市販されているPIX,PIQなどの樹脂が使用さ
れる。フッソ系樹脂膜としては、旭硝子(株)より市販さ
れているサイトップなどの樹脂が使用される。シクロブ
テン系の樹脂膜としては、DOW CHEMICAL社
のBCBなどの樹脂膜が使用される。
【0063】なお、上記実施例では、金属層7、即ちコ
ンタクト孔を埋め込む金属としてタングステンを用いた
場合を示したが、これに限るものではなく、モリブデ
ン、チタン、イリジウム、バナジウム、クロム、オスミ
ウム等の他の金属であってもよく、さらにこれらの合金
であってもよい。またさらにそれらの珪化物であっても
よい。
ンタクト孔を埋め込む金属としてタングステンを用いた
場合を示したが、これに限るものではなく、モリブデ
ン、チタン、イリジウム、バナジウム、クロム、オスミ
ウム等の他の金属であってもよく、さらにこれらの合金
であってもよい。またさらにそれらの珪化物であっても
よい。
【0064】また、上記実施例では2層の配線の場合の
例を示したが、3層以上の配線の場合にも適用できるの
はいうまでもない。
例を示したが、3層以上の配線の場合にも適用できるの
はいうまでもない。
【0065】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、半導体
基板上に形成される第1、第2の金属配線間に介在して
形成される層間絶縁膜の少なくとも最上層部を樹脂膜と
したので、上記第1の金属配線と第2の金属配線とをコ
ンタクトさせる金属層をCVD法により形成する際に、
いかなる条件下でも層間絶縁膜上には成長せず、層間絶
縁膜に開けたコンタクト孔にのみ金属を埋め込むことが
でき、層間絶縁膜上に金属が析出しないので、配線間シ
ョートを引き起こすことがなく、また電気抵抗が低い金
属のCVD条件を選ぶことができるので配線の抵抗が低
い高性能の半導体装置が得られる効果がある。エッチバ
ックする必要もなく、コスト低減が図れる。
基板上に形成される第1、第2の金属配線間に介在して
形成される層間絶縁膜の少なくとも最上層部を樹脂膜と
したので、上記第1の金属配線と第2の金属配線とをコ
ンタクトさせる金属層をCVD法により形成する際に、
いかなる条件下でも層間絶縁膜上には成長せず、層間絶
縁膜に開けたコンタクト孔にのみ金属を埋め込むことが
でき、層間絶縁膜上に金属が析出しないので、配線間シ
ョートを引き起こすことがなく、また電気抵抗が低い金
属のCVD条件を選ぶことができるので配線の抵抗が低
い高性能の半導体装置が得られる効果がある。エッチバ
ックする必要もなく、コスト低減が図れる。
【0066】また、樹脂膜としてシリコーンラダーポリ
マーの硬化膜を用いたので、この膜は平坦性が良好であ
るので、その上に形成した第2の金属配線が断線する心
配もなく、信頼性の高い半導体装置が得られる。
マーの硬化膜を用いたので、この膜は平坦性が良好であ
るので、その上に形成した第2の金属配線が断線する心
配もなく、信頼性の高い半導体装置が得られる。
【0067】さらに、光重合性のシリコーンラダーポリ
マー膜を用いたので、フォトレジストが不要となり、製
造工程を削減できる。
マー膜を用いたので、フォトレジストが不要となり、製
造工程を削減できる。
【0068】そして、第1と第2の金属配線をコンタク
トさせる金属層を、シリコーンラダーポリマー膜をマス
ク材としてCVD法によって金属を層間絶縁膜に開けた
孔に埋め込むことによって形成するようにしたので、第
1と第2の金属配線をコンタクトさせる金属層をCVD
法により形成するとき、コンタクト孔にのみ成長し、シ
リコーンポリマー膜上には全く成長しない。従って、配
線の抵抗が低い高性能の半導体装置を製造できる効果が
ある。また、コンタクト孔部分以外には全く金属が形成
しないので、エッチバックにより除去する必要もなく、
コストの低減が図れる。
トさせる金属層を、シリコーンラダーポリマー膜をマス
ク材としてCVD法によって金属を層間絶縁膜に開けた
孔に埋め込むことによって形成するようにしたので、第
1と第2の金属配線をコンタクトさせる金属層をCVD
法により形成するとき、コンタクト孔にのみ成長し、シ
リコーンポリマー膜上には全く成長しない。従って、配
線の抵抗が低い高性能の半導体装置を製造できる効果が
ある。また、コンタクト孔部分以外には全く金属が形成
しないので、エッチバックにより除去する必要もなく、
コストの低減が図れる。
【図1】本発明の第1の実施例の半導体装置、その製造
方法の一例の一工程を示す断面モデル図である。
方法の一例の一工程を示す断面モデル図である。
【図2】本発明の第1の実施例の半導体装置、その製造
方法の一例の一工程を示す断面モデル図である。
方法の一例の一工程を示す断面モデル図である。
【図3】本発明の第1の実施例の半導体装置、その製造
方法の一例の一工程を示す断面モデル図である。
方法の一例の一工程を示す断面モデル図である。
【図4】本発明の第1の実施例の半導体装置、その製造
方法の一例の一工程を示す断面モデル図である。
方法の一例の一工程を示す断面モデル図である。
【図5】本発明の第1の実施例の半導体装置、その製造
方法の一例の一工程を示す断面モデル図である。
方法の一例の一工程を示す断面モデル図である。
【図6】本発明の第1の実施例の半導体装置、その製造
方法の一例の一工程を示す断面モデル図である。
方法の一例の一工程を示す断面モデル図である。
【図7】本発明の第1の実施例の半導体装置、その製造
方法の他の例の一工程を示す断面モデル図である。
方法の他の例の一工程を示す断面モデル図である。
【図8】本発明の第1の実施例の半導体装置、その製造
方法の他の例の一工程を示す断面モデル図である。
方法の他の例の一工程を示す断面モデル図である。
【図9】本発明の第1の実施例の半導体装置、その製造
方法の他の例の一工程を示す断面モデル図である。
方法の他の例の一工程を示す断面モデル図である。
【図10】本発明の第1の実施例の半導体装置、その製
造方法の他の例の一工程を示す断面モデル図である。
造方法の他の例の一工程を示す断面モデル図である。
【図11】本発明の第1の実施例の半導体装置、その製
造方法の他の例の一工程を示す断面モデル図である。
造方法の他の例の一工程を示す断面モデル図である。
【図12】本発明の第1の実施例の半導体装置、その製
造方法の他の例の一工程を示す断面モデル図である。
造方法の他の例の一工程を示す断面モデル図である。
【図13】本発明の第2の実施例の半導体装置を示す断
面モデル図である。
面モデル図である。
【図14】本発明の第3の実施例の半導体装置、その製
造方法を工程順に示す断面モデル図である。
造方法を工程順に示す断面モデル図である。
【図15】本発明の一実施例の半導体装置の製造方法の
一工程を示す断面モデル図である。
一工程を示す断面モデル図である。
【図16】本発明の一実施例の半導体装置の製造方法の
一工程を示す断面モデル図である。
一工程を示す断面モデル図である。
【図17】本発明の一実施例の半導体装置の製造方法の
一工程を示す断面モデル図である。
一工程を示す断面モデル図である。
【図18】本発明の一実施例の半導体装置の製造方法の
一工程を示す断面モデル図である。
一工程を示す断面モデル図である。
【図19】本発明の一実施例の半導体装置の製造方法の
一工程を示す断面モデル図である。
一工程を示す断面モデル図である。
【図20】本発明の一実施例の半導体装置の製造方法の
一工程を示す断面モデル図である。
一工程を示す断面モデル図である。
【図21】本発明の一実施例の半導体装置の製造方法の
一工程を示す断面モデル図である。
一工程を示す断面モデル図である。
【図22】本発明の他の実施例の半導体装置の製造方法
を工程順に示す断面モデル図である。
を工程順に示す断面モデル図である。
【図23】従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す
断面モデル図である。
断面モデル図である。
1 半導体基板 2 絶縁膜であるシリコン酸化膜 3 第1の金属配線 4 層間絶縁膜 5 層間絶縁膜 5a 層間絶縁膜を構成するシリコン酸化膜 5b 層間絶縁膜を構成する樹脂膜 5c 層間絶縁膜を構成する光重合性のシリコーンラダ
ーポリマー膜 7 金属層であるタングステン 8 第2の金属配線 9 マスク材であるシリコーンラダーポリマー膜
ーポリマー膜 7 金属層であるタングステン 8 第2の金属配線 9 マスク材であるシリコーンラダーポリマー膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成3年12月6日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項2
【補正方法】変更
【補正内容】
【化1】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項3
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】また、樹脂膜には下記化学式(1)で示さ
れるシリコーンラダーポリマーを用いる。
れるシリコーンラダーポリマーを用いる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】さらに、シリコーンラダーポリマーとして
光重合性のシリコーンラダーポリマーを用いる。
光重合性のシリコーンラダーポリマーを用いる。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0066
【補正方法】変更
【補正内容】
【0066】また、樹脂膜としてシリコーンラダーポリ
マーを用いたので、この膜は平坦性が良好であるので、
その上に形成した第2の金属配線が断線する心配もな
く、信頼性の高い半導体装置が得られる。
マーを用いたので、この膜は平坦性が良好であるので、
その上に形成した第2の金属配線が断線する心配もな
く、信頼性の高い半導体装置が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小谷 秀夫 伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機株式会 社エル・エス・アイ研究所内 (72)発明者 林出 吉生 伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機株式会 社エル・エス・アイ研究所内 (72)発明者 堤 聡明 伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機株式会 社エル・エス・アイ研究所内 (72)発明者 松浦 正純 伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機株式会 社エル・エス・アイ研究所内 (72)発明者 石井 敦司 伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機株式会 社エル・エス・アイ研究所内
Claims (4)
- 【請求項1】 素子が形成された半導体基板、この半導
体基板上に形成された絶縁膜、この絶縁膜上に形成され
る第1、第2の金属配線、この第1、第2の金属配線間
に介在して形成される層間絶縁膜、及びCVD法によっ
て上記層間絶縁膜に開けられたコンタクト孔中に埋め込
んで形成され、上記第1、第2の金属配線同士を電気的
に接続する金属層を備える半導体装置において,上記層
間絶縁膜の少なくとも最上層部が樹脂膜からなることを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 樹脂膜は下記化学式(1)で示されるシ
リコーンラダーポリマーの硬化膜であることを特徴とす
る請求項第1項記載の半導体装置。 【化1】 - 【請求項3】 シリコーンラダーポリマーの硬化膜は光
重合性を有するものであることを特徴とする請求項第1
項または第2項記載の半導体装置。 - 【請求項4】 素子が形成された半導体基板に絶縁膜を
形成する工程、この絶縁膜上に第1の金属配線を形成す
る工程、この第1の金属配線上に層間絶縁膜を形成する
工程、この層間絶縁膜に開けられたコンタクト孔にCV
D法により金属を埋め込み上記第1の金属配線と電気的
に接続する金属層を形成する工程、及び上記金属層と電
気的に接続する第2の金属配線を形成する工程を施す半
導体装置の製造方法において、上記化学式(1)で示さ
れるシリコーンラダーポリマー膜をマスク材としてCV
D法によって上記金属を上記孔に埋め込むようにしたこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
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Also Published As
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