JPH07114239B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH07114239B2 JPH07114239B2 JP63266519A JP26651988A JPH07114239B2 JP H07114239 B2 JPH07114239 B2 JP H07114239B2 JP 63266519 A JP63266519 A JP 63266519A JP 26651988 A JP26651988 A JP 26651988A JP H07114239 B2 JPH07114239 B2 JP H07114239B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔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
層間絶縁膜を有機シロキサン系ポリマーを用いて平坦化
する半導体装置の製造方法に関する。
層間絶縁膜を有機シロキサン系ポリマーを用いて平坦化
する半導体装置の製造方法に関する。
近年、半導体装置の配線は微細化，多層化が進んでいる
ため、配線層間絶縁膜の平坦化が重要となってきてい
る。平坦化法の１つとして有機シロキサン系ポリマーを
用いる方法がある。有機シロキサン系ポリマーとは、ラ
ダー型オルガノシロキサンポリマー R1，R2：−CH3，C6H5，C2H2等 R3：−CH3，C2H5,H等 やシリコーン あるいはこれらのシラノールの合成された R1，R2：CH3，C2H5，C6H5等， R3:H,CH3，C2H5等 などSi−Ｏ結合を主鎖とし、末端にＲあるいはORを有す
るすべてのポリマーをさす。
ため、配線層間絶縁膜の平坦化が重要となってきてい
る。平坦化法の１つとして有機シロキサン系ポリマーを
用いる方法がある。有機シロキサン系ポリマーとは、ラ
ダー型オルガノシロキサンポリマー R1，R2：−CH3，C6H5，C2H2等 R3：−CH3，C2H5,H等 やシリコーン あるいはこれらのシラノールの合成された R1，R2：CH3，C2H5，C6H5等， R3:H,CH3，C2H5等 などSi−Ｏ結合を主鎖とし、末端にＲあるいはORを有す
るすべてのポリマーをさす。
有機シロキサン系ポリマーを層間絶縁膜に用いる場合、
第６図に示すように、配線上63に無機絶縁膜64を形成し
次に有機シロキサン系ポリマー溶液を塗布し、熱処理を
行って結合させその上に第２の配線層66を形成するか、
第７図に示すように無機絶縁膜76を介して第２の配線層
77を形成する。この時有機シロキサン系ポリマー溶液6
5,75の表面に存在するメチル基やフエニル基などの有機
成分が上層の金属66や無機絶縁膜76との結合を妨げ、密
着性を悪化させるので、これを改善するため、上層膜形
成前にO2プラズマ処理を行って有機シロキサン系ポリマ
ーの有機成分を解離する方法が行われている。
第６図に示すように、配線上63に無機絶縁膜64を形成し
次に有機シロキサン系ポリマー溶液を塗布し、熱処理を
行って結合させその上に第２の配線層66を形成するか、
第７図に示すように無機絶縁膜76を介して第２の配線層
77を形成する。この時有機シロキサン系ポリマー溶液6
5,75の表面に存在するメチル基やフエニル基などの有機
成分が上層の金属66や無機絶縁膜76との結合を妨げ、密
着性を悪化させるので、これを改善するため、上層膜形
成前にO2プラズマ処理を行って有機シロキサン系ポリマ
ーの有機成分を解離する方法が行われている。
上述した従来の半導体装置の製造方法は、O2プラズマに
より有機シロキサン系ポリマーの有機成分を解離してい
るために第４図に示すように膜中の有機成分が均一に解
離するため膜質の劣化やクラックが発生するという欠点
があった。また、後からの工程でO2プラズマが用いられ
た場合さらに膜中の有機成分の解離が進み膜質が劣化し
てしまうという欠点があった。
より有機シロキサン系ポリマーの有機成分を解離してい
るために第４図に示すように膜中の有機成分が均一に解
離するため膜質の劣化やクラックが発生するという欠点
があった。また、後からの工程でO2プラズマが用いられ
た場合さらに膜中の有機成分の解離が進み膜質が劣化し
てしまうという欠点があった。
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に絶縁
膜を介して第１の金属配線層を形成する工程と、この第
１の金属配線層上に第１の無機絶縁膜を形成する工程
と、この第１の無機絶縁膜上に有機シロキサン系ポリマ
ー溶液を塗布する工程と、1Torr以下の圧力のO2プラズ
マにさらし有機シロキサン系ポリマーの表面付近の有機
成分を解離させる工程と、熱処理を行い有機シロキサン
系ポリマー結合させる工程と、この有機シロキサン系ポ
リマー上に直接または第２の無機絶縁膜を介して第２の
配線金属層を形成する工程とを有している。
膜を介して第１の金属配線層を形成する工程と、この第
１の金属配線層上に第１の無機絶縁膜を形成する工程
と、この第１の無機絶縁膜上に有機シロキサン系ポリマ
ー溶液を塗布する工程と、1Torr以下の圧力のO2プラズ
マにさらし有機シロキサン系ポリマーの表面付近の有機
成分を解離させる工程と、熱処理を行い有機シロキサン
系ポリマー結合させる工程と、この有機シロキサン系ポ
リマー上に直接または第２の無機絶縁膜を介して第２の
配線金属層を形成する工程とを有している。
本発明は、有機シロキサン系ポリマー溶液を塗布し、ま
だ架橋反応が進まないうちに1Torr以下の圧力でO2プラ
ズマ処理を行い表面付近の有機成分を解離させ、その後
で熱処理を行いポリマーを架橋させることにより膜質を
劣化させることなく上層膜との密着性を向上させること
ができる。
だ架橋反応が進まないうちに1Torr以下の圧力でO2プラ
ズマ処理を行い表面付近の有機成分を解離させ、その後
で熱処理を行いポリマーを架橋させることにより膜質を
劣化させることなく上層膜との密着性を向上させること
ができる。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施例を示す工程断
面図である。まず、第１図（Ａ）に示すように、半導体
基板11上の絶縁膜12上にAl配線13を形成し、プラズマCV
D法による酸化膜14（以下プラズマ酸化膜と呼ぶ）を成
長し、有機シロキサン系ポリマー溶液を塗布する。次に
第２図に示すような平行平板型プラズマ装置内に基板11
を置き、0.5TorrO2雰囲気でプラズマを発生させ10分間
のプラズマ処理を行う。次にN2雰囲気で400℃30分の熱
処理を行い膜を結合させる。この時膜の表面付近には、
第１図（Ｂ）に示すように、有機成分の解離した層16が
形成される。次にスルーホールを開孔した後、第１図
（Ｃ）に示すように、Al配線17を形成する。
面図である。まず、第１図（Ａ）に示すように、半導体
基板11上の絶縁膜12上にAl配線13を形成し、プラズマCV
D法による酸化膜14（以下プラズマ酸化膜と呼ぶ）を成
長し、有機シロキサン系ポリマー溶液を塗布する。次に
第２図に示すような平行平板型プラズマ装置内に基板11
を置き、0.5TorrO2雰囲気でプラズマを発生させ10分間
のプラズマ処理を行う。次にN2雰囲気で400℃30分の熱
処理を行い膜を結合させる。この時膜の表面付近には、
第１図（Ｂ）に示すように、有機成分の解離した層16が
形成される。次にスルーホールを開孔した後、第１図
（Ｃ）に示すように、Al配線17を形成する。
この方法により形成されや有機シロキサン系ポリマーの
膜中の炭素濃度を第３図に示す。表面から約1500Åまで
の炭素濃度は大きく減少しているが、それより深い場所
では処理なしとほとんど変わらない。またO2プラズマア
ッシングを行った後も、約1500Åより深い場所では膜は
ほとんどダメージを受けておらず、耐O2プラズマ性の高
い膜が表面に形成されていることがわかる。これは焼成
後にプラズマ処理を行った場合（第４図）と違い、まだ
ポリマーの架橋反応が進まない時点で有機成分の解離を
行ったため、後の焼成時に有機成分の解離した部分もシ
ロキサン結合するためち密な膜が形成されたものと考え
られる。
膜中の炭素濃度を第３図に示す。表面から約1500Åまで
の炭素濃度は大きく減少しているが、それより深い場所
では処理なしとほとんど変わらない。またO2プラズマア
ッシングを行った後も、約1500Åより深い場所では膜は
ほとんどダメージを受けておらず、耐O2プラズマ性の高
い膜が表面に形成されていることがわかる。これは焼成
後にプラズマ処理を行った場合（第４図）と違い、まだ
ポリマーの架橋反応が進まない時点で有機成分の解離を
行ったため、後の焼成時に有機成分の解離した部分もシ
ロキサン結合するためち密な膜が形成されたものと考え
られる。
第５図は本発明の他の実施例の縦断面図である。ここで
は一実施例と同様に有機シロキサン系ポリマーを塗布
し、プラズマ処理を１分間行う。次に熱処理を行いプラ
ズマ酸化膜57を成長し、スルーホール開孔後Al配線58を
形成する。この実施例では、上層のプラズマ酸化膜57が
存在するため有機シロキサン系ポリマーの耐O2プラズマ
性はあまり大きくなくて良いので、上層のプラズマ酸化
膜との密着性が十分改善される１分程度の処理で済むの
でプラズマ処理時間の短縮ができる。
は一実施例と同様に有機シロキサン系ポリマーを塗布
し、プラズマ処理を１分間行う。次に熱処理を行いプラ
ズマ酸化膜57を成長し、スルーホール開孔後Al配線58を
形成する。この実施例では、上層のプラズマ酸化膜57が
存在するため有機シロキサン系ポリマーの耐O2プラズマ
性はあまり大きくなくて良いので、上層のプラズマ酸化
膜との密着性が十分改善される１分程度の処理で済むの
でプラズマ処理時間の短縮ができる。
以上説明したように本発明は有機シロキサン系ポリマー
が未架橋の状態で表面付近の有機成分を解離した後、熱
処理を行って膜を結合させるため無機に近いち密な膜が
表面に形成される。これにより膜質が劣化することなく
上層膜との密着性を向上することができ、また、後工程
でのO2プラズマによるダメージを防ぐことができる。そ
の結果平坦性が良く、信頼性の高い配線層間膜を形成す
ることができ、信頼性の高い半導体装置を得ることがで
きる。
が未架橋の状態で表面付近の有機成分を解離した後、熱
処理を行って膜を結合させるため無機に近いち密な膜が
表面に形成される。これにより膜質が劣化することなく
上層膜との密着性を向上することができ、また、後工程
でのO2プラズマによるダメージを防ぐことができる。そ
の結果平坦性が良く、信頼性の高い配線層間膜を形成す
ることができ、信頼性の高い半導体装置を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】 第１図（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施例を説明するた
めの工程断面図、第２図は本発明の一実施例に用いたプ
ラズマ処理装置の断面図、第３図は本発明の一実施例に
より形成された有機シロキサン系ポリマー内の炭素濃度
を示したグラフ、第４図は従来例により形成された有機
シロキサン系ポリマー内の炭素濃度を示したグラフ、第
５図は本発明の他の実施例を示す縦断面図、第６図、第
７図は従来例を示す縦断面図である。 11,51,61,71……半導体基板、12,52,62,72……絶縁膜、
13,17,53,58,63,66,73,77……Al配線、14,54,57,64,74,
76……プラズマ酸化膜、15,55,65,75……有機シロキサ
ン系ポリマー、16,56……有機成分の解離した層、67…
…クラック、78……はがれ。
めの工程断面図、第２図は本発明の一実施例に用いたプ
ラズマ処理装置の断面図、第３図は本発明の一実施例に
より形成された有機シロキサン系ポリマー内の炭素濃度
を示したグラフ、第４図は従来例により形成された有機
シロキサン系ポリマー内の炭素濃度を示したグラフ、第
５図は本発明の他の実施例を示す縦断面図、第６図、第
７図は従来例を示す縦断面図である。 11,51,61,71……半導体基板、12,52,62,72……絶縁膜、
13,17,53,58,63,66,73,77……Al配線、14,54,57,64,74,
76……プラズマ酸化膜、15,55,65,75……有機シロキサ
ン系ポリマー、16,56……有機成分の解離した層、67…
…クラック、78……はがれ。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板上に絶縁膜を介して第１の金属
配線層を形成する工程と、この第１の金属配線層上に第
１の無機絶縁膜を形成する工程と、この第１の無機絶縁
膜上に有機シロキサン系ポリマー溶液を塗布する工程
と、1Torr以下の圧力のO2プラズマにさらし前記有機シ
ロキサン系ポリマーの表面付近の有機成分を解離させる
工程と、引き続き熱処理を行い有機シロキサン系ポリマ
ー結合させる工程と、この有機シロキサン系ポリマー上
に直接または第２の無機絶縁膜を介して第２の金属配線
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
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63266519A JPH07114239B2 (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63266519A JPH07114239B2 (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02113555A JPH02113555A (ja) | 1990-04-25 |
| JPH07114239B2 true JPH07114239B2 (ja) | 1995-12-06 |
Family
ID=17432021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63266519A Expired - Fee Related JPH07114239B2 (ja) | 1988-10-21 | 1988-10-21 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07114239B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4095763B2 (ja) * | 2000-09-06 | 2008-06-04 | 株式会社ルネサステクノロジ | 半導体装置及びその製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS582043A (ja) * | 1981-06-29 | 1983-01-07 | Fujitsu Ltd | 多層配線層の形成方法 |
| JPS59152629A (ja) * | 1983-02-21 | 1984-08-31 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | パタン形成方法 |
| JPS62290139A (ja) * | 1986-06-09 | 1987-12-17 | Fujitsu Ltd | 耐熱樹脂組成物 |
-
1988
- 1988-10-21 JP JP63266519A patent/JPH07114239B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02113555A (ja) | 1990-04-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |