JPH0669354A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0669354A
JPH0669354A JP4134556A JP13455692A JPH0669354A JP H0669354 A JPH0669354 A JP H0669354A JP 4134556 A JP4134556 A JP 4134556A JP 13455692 A JP13455692 A JP 13455692A JP H0669354 A JPH0669354 A JP H0669354A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】層間絶縁膜にクラックの発生が全くなく、か
つ、アルミニウム配線にボイドの発生、断線の全くない
多層配線構造の半導体装置の製造方法を提供する。 【構成】アルコキシフルオロシランの蒸気と水蒸気とを
用いて５０℃以下の温度で形成したフッ素含有の酸化シ
リコン膜４と、２００℃以下の温度で焼成したスピンオ
ングラス膜５をアルコキシフルオロシランの蒸気にさら
すことによってスピンオングラス膜の縮合を室温で行
い、これを平坦化材として用い、層間絶縁膜を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【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、特に多層配線の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体装置の製造工程における多
層配線の形成方法を図２を用いて説明する。
【０００３】まず半導体基板１Ａ上に第１のＡｌ配線３
Ａを形成した後、第１の層間絶縁膜（ＣＶＤ−ＳｉＯ2
膜）１４，スピンオングラス（ＳＯＧ）膜５Ａ，第２の
層間絶縁膜１６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、所定の位置にコンタクト孔
を形成した後、第２のＡｌ配線８Ａを形成する。以上の
方法によって２層のＡｌ配線構造を有する半導体装置が
完成する。このような製造方法は、例えば特開昭５７−
１００７４８号公報に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の多層配線の形成方法は以下の問題点があった。
【０００５】まず従来の化学気相成長法による酸化膜の
形成は、その成膜温度が３００℃以上と高いために、成
膜後には、熱ストレスによるクラックが発生しやすい。
また、ストレスによりＡｌ配線にボイドが発生しやす
く、通電したときに断線しやすいという欠点を有してい
る。さらに、ＳＯＧ膜を形成する際にも、３００℃以上
の熱処理が必要であるため、ＳＯＧ膜の体積収縮によっ
て生ずる引張応力により、層間絶縁膜にクラックが発生
したり、熱処理等の熱ストレスによってＡｌ配線にボイ
ドが発生しやすいという欠点もある。このため、半導体
装置の製造歩留りを低下させたり、信頼性が著しく低下
してしまうという問題を有している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基板表面に絶縁膜を介して下層配線を
形成する工程と、この下層配線上にアルコキシフルオロ
シランの蒸気と水蒸気とを用いて、５０℃以下の温度
で、第１の絶縁膜を形成する工程と、化学式Ｓｉ（Ｏ
Ｈ）4 又はＳｉ（ＯＲ）4 又はＲn Ｓｉ（ＯＲ）
4-n （Ｒ：アルキル基，ｎ：１〜３の整数）のうちの少
くとも１つから形成される塗布溶液を塗布し、２００℃
以下の温度で熱処理してスピンオングラス膜を形成する
工程と、反応室内でアルコキシフルオロシラン等のフッ
素化合物を主成分とする蒸気にさらす工程と、このスピ
ンオングラス膜上にアルコキシフルオロシランの蒸気
と、水蒸気とを用いて第２の絶縁膜を形成する工程と、
これら絶縁膜の所定の位置にコンタクト孔を形成する工
程と、このコンタクト孔を介して下層配線に接続する上
層配線を形成する工程とを含むものである。
【０００７】
【作用】アルコキシフルオロシランを水蒸気で加水分解
させると、５０℃以下の温度で容易に縮合反応を起こ
し、フッ素含有の酸化シリコン膜を形成できる。さら
に、１００℃という低温で焼成したスピンオングラス膜
を、アルコキシフルオロシラン蒸気にさらすと、縮合反
応が室温でも促進され、従来必要であった３００℃以上
の熱処理が不要となり、縮少もほとんどなくなる。
【０００８】このため、層間絶縁膜の形成及び平坦化
が、２００℃以下の温度，特に室温でも容易に実現で
き、層間絶縁膜形成時の熱ストレスや体積収縮に起因す
る層間絶縁膜のクラックや、アルミニウム配線のボイド
の発生がなくなる。
【０００９】
【実施例】次に、本発明について、図面を参照して説明
する。図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施例を説明す
るための半導体チップの断面図である。本実施例では、
アルコキシフルオロシランとして、トリエトキシフルオ
ロシラン｛Ｆ Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 ｝を用い、ＳＯＧ
膜形成用塗布液として、シラノール｛Ｓｉ（ＯＨ）4 ｝
のアルコール溶液（固形分濃度１０重量％）を用いた。
【００１０】まず図１（ａ）に示すように、Ｓｉ等の半
導体基板１上に、ＢＰＳＧやＰＳＧからなる絶縁膜２を
介して厚さ約１μｍの第１のＡｌ配線３を形成する。次
に、トリエトキシフルオロシラン溶液と、純水をそれぞ
れ独立にバブリングさせて蒸気を発生させ、流量をそれ
ぞれ１ＳＬＭとし、これらを導入した反応室内で、圧力
を７００Ｔｏｒｒに、かつ、基板温度を２５℃に保ち、
上記の半導体基板を１時間保持することによって厚さ約
０．５μｍの第１のフッ素含有酸化シリコン膜４を形成
する。
【００１１】次に図１（ｂ）に示すように、シラノール
のアルコール溶液を基板上に滴下し、４０００回転／分
の回転速度で２０秒間回転塗布した後、１００℃に保た
れた窒素ガス雰囲気のホットプレート上で６０秒間熱処
理し、厚さ約０．３μｍのＳＯＧ膜５を形成する。次
に、第１のフッ素含有酸化シリコン膜４を形成した時に
用いた反応室内で、トリエトキフルオロシランの蒸気の
みを導入し、ＳＯＧ膜５をこの蒸気に３０分間曝露させ
た後、引続き、同一反応室内で、再び、トリエトキシフ
ルオロシランの蒸気と、水蒸気とを導入し、第１のフッ
素含有酸化シリコン膜４の形成時と同条件を用いて、厚
さ約０．５μｍの第２のフッ素含有酸化シリコン膜６を
形成する。
【００１２】次に図１（ｃ）に示すように、公知のフォ
トエッチング技術を用いて、これら絶縁膜の所定の位置
にコンタクト孔７を形成し、最後に、公知のスパッタ
法，フォトエッチング法を用いて厚さ約１μｍの第２の
Ａｌ配線８を形成する。
【００１３】このように本実施例によれば、層間膜とし
ての酸化シリコン膜を低温度で形成でき、ストレスを低
減できるため、第１のＡｌ配線のボイドの発生や断線は
全く生じることはない。さらに、ＳＯＧ膜で層間絶縁膜
の平坦化を行っているため、第２のＡｌ配線の断線も全
く生じることはなかった。
【００１４】さらに、形成した２層のＡｌ配線構造体
を、４５０℃の温度で３０分間，窒素ガス雰囲気中で熱
処理を行ったが、層間絶縁膜へのクラックの発生や、Ａ
ｌ配線へのボイドの発生及び断線は全くないものであっ
た。
【００１５】上記実施例では、アルコキシフルオロシラ
ンとして、トリエトキフルオロシランを用いた場合につ
いて説明したが他の材料、例えば、エトキシトリフルオ
ロシラン，ジエトキシジフルオロシラン，メトキシトリ
フルオロシラン，ジメトキシジフルオロシラン，トリメ
トキシフルオロシラン，ブトキシトリフルオロシラン，
ジブトキシジフルオロシラン，トリブトキシフルオロシ
ラン等を用いることができる。
【００１６】また、ＳＯＧ膜形成用塗布溶液は、本実施
例で用いたシラノールから形成したもの以外でも、テト
ラアルコキシシラン，アルキルアルコキシシラン，ある
いは、これらの少くとも１つから形成したものを用いる
ことができる。
【００１７】さらに、本実施例では、配線層材料として
アルミニウムを用いているが、この外アルミニウム合
金，タングステン，モリブデン，チタン含有タングスス
テン，ポリシリコン，金，白金，窒化チタン等の膜やそ
れらの積層膜を用いても良い。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、３
層の層間絶縁膜の形成と平坦化を２００℃以下の低温で
行うことができるため、従来熱ストレス等に起因して発
生していた層間絶縁膜のクラックや配線のボイド及び断
線をなくすことができる。従って多層配線を有する半導
体装置の信頼性及び歩留りを向上させることができると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明するための半導体チッ
プの断面図。
【図２】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
半導体チップの断面図。
【符号の説明】
１，１Ａ 半導体基板 ２ 絶縁膜 ３ 第１のＡｌ配線 ４ 第１のフッ素含有酸化シリコン膜 ５，５Ａ ＳＯＧ膜 ６ 第２のフッ素含有酸化シリコン膜 ７ コンタクト孔 ８，８Ａ 第２のＡｌ配線 １４ 第１の層間絶縁膜 １６ 第２の層間絶縁膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板上に絶縁膜を介して下層配線
    を形成する工程と、この下層配線上を含む全面に酸化シ
    リコンを主成分とする第１の絶縁膜を形成する工程と、
    この第１の絶縁膜上にシリコン化合物溶液の塗布および
    熱処理によりスピンオングラス膜を形成したのちその表
    面をフッ素化合物の蒸気にさらす工程と、このスピンオ
    ングラス膜上に酸化シリコンを主成分とする第２の絶縁
    膜を形成する工程と、この第２の絶縁膜と前記スピンオ
    ングラス膜と前記第１の絶縁膜の所定の位置にコンタク
    ト孔を形成する工程と、このコンタクト孔を介し前記下
    層配線に接続する上層配線を形成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。
  2. 【請求項２】 第１および第２の絶縁膜は、アルコキシ
    フルオロシラン〔Ｆn Ｓｉ（ＯＲ）4-n ，ｎ：１〜３の
    整数，Ｒ：アルキル基〕と水蒸気とを用い５０℃以下の
    温度で形成したフッ素含有の酸化シリコン膜である請求
    項１記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項３】 フッ素化合物の蒸気はアルコキシフルオ
    ロシランを主成分とし、常圧，減圧，あるいは加圧され
    た蒸気である請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項４】 スピンオングラス膜形成用の熱処理は２
    ００℃以下の温度で酸素ガスまたは不活性ガスの雰囲気
    下で行う請求項１記載の半導体装置の製造方法。
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