JPH0750707B2 - 層間絶縁膜スルーホール形成方法 - Google Patents
層間絶縁膜スルーホール形成方法Info
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- JPH0750707B2 JPH0750707B2 JP24500888A JP24500888A JPH0750707B2 JP H0750707 B2 JPH0750707 B2 JP H0750707B2 JP 24500888 A JP24500888 A JP 24500888A JP 24500888 A JP24500888 A JP 24500888A JP H0750707 B2 JPH0750707 B2 JP H0750707B2
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Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路装置の層間絶縁膜にスルーホー
ルを形成方法に関する。
ルを形成方法に関する。
〔従来の技術〕 従来、半導体集積回路装置の多層配線を形成する場合、
配線層間には層間絶縁膜を形成して互いに絶縁を図り、
接続する部分のみ層間絶縁膜に窓、いわゆるスルーホー
ルを開けて、そのスルーホールを金属層で埋めて層間の
配線を接続していた。また、この層間絶縁膜として、通
常、二酸化シリコン膜が多く使用されている。しかしな
がら、この二酸化シリコン膜を形成する際に、半導体基
板をかなり高温に熱する必要があり、この高い温度のた
めにアルミニウム金属蒸着層にヒロックなどの微小突起
を生じ、層間絶縁膜に多数をピンホールを発生させる問
題がある。また、この層間絶縁膜を厚く形成するため
に、科学的気相成長法等で膜を成長すると、アルミニウ
ムとの膨張係数の違いにより層間絶縁膜に亀裂を生じた
りする等問題がある。従って、この二酸化シリコン膜の
代りに、例えば、特公昭51−44871号にはポリイミド樹
脂層を層間絶縁膜として使用することが提案されてい
る。このポリイミド樹脂層にスルーホールを開ける場合
には、酸素プラズマを用いた等方性プラズマエッチング
法でスルーホールを開けている。
配線層間には層間絶縁膜を形成して互いに絶縁を図り、
接続する部分のみ層間絶縁膜に窓、いわゆるスルーホー
ルを開けて、そのスルーホールを金属層で埋めて層間の
配線を接続していた。また、この層間絶縁膜として、通
常、二酸化シリコン膜が多く使用されている。しかしな
がら、この二酸化シリコン膜を形成する際に、半導体基
板をかなり高温に熱する必要があり、この高い温度のた
めにアルミニウム金属蒸着層にヒロックなどの微小突起
を生じ、層間絶縁膜に多数をピンホールを発生させる問
題がある。また、この層間絶縁膜を厚く形成するため
に、科学的気相成長法等で膜を成長すると、アルミニウ
ムとの膨張係数の違いにより層間絶縁膜に亀裂を生じた
りする等問題がある。従って、この二酸化シリコン膜の
代りに、例えば、特公昭51−44871号にはポリイミド樹
脂層を層間絶縁膜として使用することが提案されてい
る。このポリイミド樹脂層にスルーホールを開ける場合
には、酸素プラズマを用いた等方性プラズマエッチング
法でスルーホールを開けている。
上述した従来のスルーホール形成方法では、下地の表面
の段差形状や寸法の違いにより局所的に膜厚に差がある
ため、膜厚の薄い所にスルーホールを形成する場合に
は、エッチング時間の影響で他のスルーホールより大き
なスルーホールが開けられるという問題点がある。ま
た、別法として、異方性エッチング法、例えば、リアク
ティブエッチング法によりスルーホールを形成する場合
には、開けられたスルーホールの断面形状が急峻にな
り、コンタクトとなる金属の接着力が弱く剥れを引起し
導通不良となる問題がある。
の段差形状や寸法の違いにより局所的に膜厚に差がある
ため、膜厚の薄い所にスルーホールを形成する場合に
は、エッチング時間の影響で他のスルーホールより大き
なスルーホールが開けられるという問題点がある。ま
た、別法として、異方性エッチング法、例えば、リアク
ティブエッチング法によりスルーホールを形成する場合
には、開けられたスルーホールの断面形状が急峻にな
り、コンタクトとなる金属の接着力が弱く剥れを引起し
導通不良となる問題がある。
本発明の目的は、層間絶縁膜と接着力のより高いコンタ
クトが得られるとともに安定した寸法のスルーホールが
得られる層間絶縁膜スルーホール形成方法を提供するこ
とにある。
クトが得られるとともに安定した寸法のスルーホールが
得られる層間絶縁膜スルーホール形成方法を提供するこ
とにある。
本発明の層間絶縁膜スルーホール形成方法は、一主面上
の配線を含めた半導体基板表面にシリコンを含んだ第１
のホリイミド膜と前記第１のポリイミド膜上に重ねてシ
リコンを含まない第２のポリイミド膜を形成してなる層
間絶縁膜形成工程と、前記第１のポリイミド膜に第１の
窓を形成するとともに前記第２のポリイミド膜に前記第
１の窓より所定の大きさだけ大きく且つ前記第１の窓と
同一中心軸をもつ第２の窓を形成する工程とを含んで構
成される。
の配線を含めた半導体基板表面にシリコンを含んだ第１
のホリイミド膜と前記第１のポリイミド膜上に重ねてシ
リコンを含まない第２のポリイミド膜を形成してなる層
間絶縁膜形成工程と、前記第１のポリイミド膜に第１の
窓を形成するとともに前記第２のポリイミド膜に前記第
１の窓より所定の大きさだけ大きく且つ前記第１の窓と
同一中心軸をもつ第２の窓を形成する工程とを含んで構
成される。
次に、本発明について図面を参照して説明する。第１図
は本発明の第１の実施例を説明するための半導体チップ
の工程順に示した半導体チップの断面図である。この実
施例は、２ミクロン程度の設計ルールにおけるLSIに適
用した場合である。まず、第１図（ａ）に示すように、
半導体基板１上に、公知の方法により、例いば、４μｍ
程度の幅をもつアルミニウムの第１の配線２を形成す
る。次に、アルミニウムの第１の配線２を含む半導体基
板１の表面にシリコンを含んだポリイミド溶液をスピン
コータにより半導体基板に摘下してポリイミドの塗布膜
を形成し、窒素雰囲気中約200℃以下の温度で乾燥して
厚さ0.8μｍの第１のポリイミド膜３を形成する。次
に、第１図（ｂ）に示すように、シリコンを含まないポ
リイミド液をスピンコータにより半導体基板に摘下し、
厚さ0.8μｍのポリイミド塗布膜を形成し、窒素雰囲気
中で段階的に温度上昇させ、約400℃以下で熱処理して
約1.0μｍ程度の第２のポリイミド膜４に成膜する。次
に、第１図（ｃ）に示すように、第２のポリイミド膜４
の上に、第２のポリイミド膜４より厚い約２μｍの厚さ
のホトレジスト膜５を形成し、ホトリソグラフィ法によ
り窓６を開ける。次に、第１図（ｄ）に示すように、四
ふっ化炭素（CF4）ガスと酸素との混合ガスで圧力5Paに
て異方性エッチング法である逆反応性エッチングを行
い、窓６の底部のポリイミド膜３及び４を除去して窓６
を窓6aに深く形成する。次に、第１図（ｅ）に示すよう
に、ホトリソグラフィ法により窓6aのホトレジスト膜５
を窓6aより大きく除去して、窓6bを形成する。このホト
レジスト膜５をマスクにして、四ふっ化炭素（CF4）ガ
スと酸素との混合ガスで圧力5Paにて異方性エッチング
法である逆反応性エッチングを行い、第１及び第２のポ
リイミド膜３及び４を除去する。このとき、第２のポリ
イミド膜４のみエッチング除去され、第１のポリイミド
膜３はエッチングが進行せず、もとの形状を保つことに
なる。次に、第１図（ｆ）に示すように、通常の溶媒に
てホトレジスト膜５を除去し、金属蒸着法によりアルミ
ニウムの第２の配線７を形成して第１の配線２と接続す
る。このように、スルーホールである窓を段階状にエッ
チングして作れば、第１のポリイミド膜に膜厚の段差が
あっても横方向のエッチングが進まないので、ばらつき
の少ない窓の寸法が得られるだけではなく、配線である
蒸着金属層と層間絶縁膜であるポリイミド膜との密着面
積をより増大させたことになる 第２図は本発明の第２の実施例を説明するための半導体
チップの工程順に示した半導体チップの断面図である。
この実施例は第１の実施例のホトレジスト膜の代りにシ
リコン酸化膜を用いた例である。この実施例の工程は、
第１の実施例の第１図（ｂ）までは同じである。まず、
第２図（ａ）で示すように、圧力100Pa程度のシラン（S
iH4）と酸化窒素（N2O）との混合ガス雰囲気中で、半導
体基板温度を約300℃に加熱し、プラズマ酸化して第２
のポリイミド膜４の上に厚さ0.2μｍのシリコン酸化膜
８を形成する。次に、第２図（ｂ）に示すように、ホト
レジスト膜をシリコン酸化膜８の上に形成し、ホトリソ
グラフィ法によりホトレジスト膜を選択的に除去してホ
トマスクであるホトレジスト膜５を形成する。次に、四
ふっ化炭素（CF4）ガスを主体にした逆反応性エッチン
グを行い、ホトレジスト膜５及びシリコン酸化膜８にス
ルーホールであ窓6cを開ける。次に、第２図（ｃ）に示
すように、第１の実施例の第１図（ｄ）及び（ｅ）で説
明した工程と同じ方法で行い、第１及び第２のポリイミ
ド膜３及び４を選択的に除去してスルーホールである窓
6cをエッチングして窓6dに形成する。このとき、第２の
ポリイミド膜の横方向のエッチングが他の層より進むの
で、第２のポリイミド膜のみ大きい穴が形成される。次
に、第２図（ｄ）に示すように、ふっ化水素（HF）でシ
リコン酸化膜８を徐去し、金属蒸着法により、アルミニ
ウムを蒸着し、アルミニウム金属蒸着層を選択的にエッ
チング除去して、第２の配線７を形成して下層のアルミ
ニウム第１の配線２と接続する。
は本発明の第１の実施例を説明するための半導体チップ
の工程順に示した半導体チップの断面図である。この実
施例は、２ミクロン程度の設計ルールにおけるLSIに適
用した場合である。まず、第１図（ａ）に示すように、
半導体基板１上に、公知の方法により、例いば、４μｍ
程度の幅をもつアルミニウムの第１の配線２を形成す
る。次に、アルミニウムの第１の配線２を含む半導体基
板１の表面にシリコンを含んだポリイミド溶液をスピン
コータにより半導体基板に摘下してポリイミドの塗布膜
を形成し、窒素雰囲気中約200℃以下の温度で乾燥して
厚さ0.8μｍの第１のポリイミド膜３を形成する。次
に、第１図（ｂ）に示すように、シリコンを含まないポ
リイミド液をスピンコータにより半導体基板に摘下し、
厚さ0.8μｍのポリイミド塗布膜を形成し、窒素雰囲気
中で段階的に温度上昇させ、約400℃以下で熱処理して
約1.0μｍ程度の第２のポリイミド膜４に成膜する。次
に、第１図（ｃ）に示すように、第２のポリイミド膜４
の上に、第２のポリイミド膜４より厚い約２μｍの厚さ
のホトレジスト膜５を形成し、ホトリソグラフィ法によ
り窓６を開ける。次に、第１図（ｄ）に示すように、四
ふっ化炭素（CF4）ガスと酸素との混合ガスで圧力5Paに
て異方性エッチング法である逆反応性エッチングを行
い、窓６の底部のポリイミド膜３及び４を除去して窓６
を窓6aに深く形成する。次に、第１図（ｅ）に示すよう
に、ホトリソグラフィ法により窓6aのホトレジスト膜５
を窓6aより大きく除去して、窓6bを形成する。このホト
レジスト膜５をマスクにして、四ふっ化炭素（CF4）ガ
スと酸素との混合ガスで圧力5Paにて異方性エッチング
法である逆反応性エッチングを行い、第１及び第２のポ
リイミド膜３及び４を除去する。このとき、第２のポリ
イミド膜４のみエッチング除去され、第１のポリイミド
膜３はエッチングが進行せず、もとの形状を保つことに
なる。次に、第１図（ｆ）に示すように、通常の溶媒に
てホトレジスト膜５を除去し、金属蒸着法によりアルミ
ニウムの第２の配線７を形成して第１の配線２と接続す
る。このように、スルーホールである窓を段階状にエッ
チングして作れば、第１のポリイミド膜に膜厚の段差が
あっても横方向のエッチングが進まないので、ばらつき
の少ない窓の寸法が得られるだけではなく、配線である
蒸着金属層と層間絶縁膜であるポリイミド膜との密着面
積をより増大させたことになる 第２図は本発明の第２の実施例を説明するための半導体
チップの工程順に示した半導体チップの断面図である。
この実施例は第１の実施例のホトレジスト膜の代りにシ
リコン酸化膜を用いた例である。この実施例の工程は、
第１の実施例の第１図（ｂ）までは同じである。まず、
第２図（ａ）で示すように、圧力100Pa程度のシラン（S
iH4）と酸化窒素（N2O）との混合ガス雰囲気中で、半導
体基板温度を約300℃に加熱し、プラズマ酸化して第２
のポリイミド膜４の上に厚さ0.2μｍのシリコン酸化膜
８を形成する。次に、第２図（ｂ）に示すように、ホト
レジスト膜をシリコン酸化膜８の上に形成し、ホトリソ
グラフィ法によりホトレジスト膜を選択的に除去してホ
トマスクであるホトレジスト膜５を形成する。次に、四
ふっ化炭素（CF4）ガスを主体にした逆反応性エッチン
グを行い、ホトレジスト膜５及びシリコン酸化膜８にス
ルーホールであ窓6cを開ける。次に、第２図（ｃ）に示
すように、第１の実施例の第１図（ｄ）及び（ｅ）で説
明した工程と同じ方法で行い、第１及び第２のポリイミ
ド膜３及び４を選択的に除去してスルーホールである窓
6cをエッチングして窓6dに形成する。このとき、第２の
ポリイミド膜の横方向のエッチングが他の層より進むの
で、第２のポリイミド膜のみ大きい穴が形成される。次
に、第２図（ｄ）に示すように、ふっ化水素（HF）でシ
リコン酸化膜８を徐去し、金属蒸着法により、アルミニ
ウムを蒸着し、アルミニウム金属蒸着層を選択的にエッ
チング除去して、第２の配線７を形成して下層のアルミ
ニウム第１の配線２と接続する。
なお、この実施例で使用したホトレジスト膜は第１の実
施例に用いたレジスト膜と比較してより薄いホトレジス
ト膜て済む。その理由は、通常、四ふっ化炭素（CF4）
ガスを主体にした逆反応性エッチングでは、レジスト膜
は膜減りしないからである。このことは、逆に言えば、
ホトリソグラフィによりレジスト膜に比較的に微細な開
口を形成出来ることが言えるので、この実施例は第１の
実施例よりは利点がある。
施例に用いたレジスト膜と比較してより薄いホトレジス
ト膜て済む。その理由は、通常、四ふっ化炭素（CF4）
ガスを主体にした逆反応性エッチングでは、レジスト膜
は膜減りしないからである。このことは、逆に言えば、
ホトリソグラフィによりレジスト膜に比較的に微細な開
口を形成出来ることが言えるので、この実施例は第１の
実施例よりは利点がある。
以上説明した実施例以外に、エッチングマスクとして、
ホトレジスト膜やシリコン酸化膜以外に、例えば、アル
ミニウムやチタニウムのような金属膜を使用しても良
く、この場合のエッチング方法は塩素ガスを用いた逆反
応性エッチングを行うことよりスルーホールを形成出来
る。また、これらの金属膜を除去するには、アルミニウ
ムの場合は、温化されたりん酸液に侵けることにより除
去される。チタニウムの場合は、アンモニア水と過酸化
水素水の混合液に侵けることにより除去出来る。
ホトレジスト膜やシリコン酸化膜以外に、例えば、アル
ミニウムやチタニウムのような金属膜を使用しても良
く、この場合のエッチング方法は塩素ガスを用いた逆反
応性エッチングを行うことよりスルーホールを形成出来
る。また、これらの金属膜を除去するには、アルミニウ
ムの場合は、温化されたりん酸液に侵けることにより除
去される。チタニウムの場合は、アンモニア水と過酸化
水素水の混合液に侵けることにより除去出来る。
以上説明したように本発明は、シリコンの含むポリイミ
ド膜の上にシリコンの含まないポリイミド膜を重ねて形
成し層間絶縁膜とし、シリコンを含むポリイミド膜に小
さい穴を開けてなるスルーホールを設けたので、シリコ
ンを含まないポリイミド膜に大きい穴を、シリコンを含
むポリイミド膜は横方向のエッチングが進まないので、
このポリイミド膜の膜厚に段差があっても、ばらつきの
少ない穴が得られる。また、二つのポリイミド膜の穴の
大きさでなる段差を設けることにより金属と層間絶縁膜
との接着面積を増加することが出来る。従って、層間絶
縁膜とコンタクトとの密着力をより高められるともに安
定した寸法のスルーホールが得られるという効果があ
る。
ド膜の上にシリコンの含まないポリイミド膜を重ねて形
成し層間絶縁膜とし、シリコンを含むポリイミド膜に小
さい穴を開けてなるスルーホールを設けたので、シリコ
ンを含まないポリイミド膜に大きい穴を、シリコンを含
むポリイミド膜は横方向のエッチングが進まないので、
このポリイミド膜の膜厚に段差があっても、ばらつきの
少ない穴が得られる。また、二つのポリイミド膜の穴の
大きさでなる段差を設けることにより金属と層間絶縁膜
との接着面積を増加することが出来る。従って、層間絶
縁膜とコンタクトとの密着力をより高められるともに安
定した寸法のスルーホールが得られるという効果があ
る。
第１図は本発明の第１の実施例を説明するための半導体
チップの工程順に示した半導体チップの断面図、第２図
は本発明の第２の実施例を説明するための半導体チップ
の工程順に示した半導体チップの断面図である。 １……半導体基板、２……第１の配線、３……第１のポ
リイミド膜、４……第２のポリイミド膜、５……ホトレ
ジスト膜、６、6a、6b、6c、6d……窓、７……第２の配
線、８……酸化膜。
チップの工程順に示した半導体チップの断面図、第２図
は本発明の第２の実施例を説明するための半導体チップ
の工程順に示した半導体チップの断面図である。 １……半導体基板、２……第１の配線、３……第１のポ
リイミド膜、４……第２のポリイミド膜、５……ホトレ
ジスト膜、６、6a、6b、6c、6d……窓、７……第２の配
線、８……酸化膜。
Claims (1)
- 【請求項１】一主面上の配線を含めた半導体基板表面に
シリコンを含んだ第一のポリイミド膜と前記第１のポリ
イミオ膜上に重ねてシリコンを含まない第２のポリイミ
ド膜を形成してなる層間絶縁膜形成工程と、前記第１の
ポリイミド膜に第１の窓を形成するとともに前記第２の
ポリイミド膜に前記第１の窓より所定の大きさだけ大き
く且つ前記第１の窓と同一中心軸をもつ第２の窓を形成
する工程とを含んだことを特徴とする層間絶縁膜スルー
ホール形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24500888A JPH0750707B2 (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | 層間絶縁膜スルーホール形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24500888A JPH0750707B2 (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | 層間絶縁膜スルーホール形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0290616A JPH0290616A (ja) | 1990-03-30 |
| JPH0750707B2 true JPH0750707B2 (ja) | 1995-05-31 |
Family
ID=17127203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24500888A Expired - Lifetime JPH0750707B2 (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | 層間絶縁膜スルーホール形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0750707B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004009296B4 (de) * | 2004-02-26 | 2011-01-27 | Siemens Ag | Verfahren zum Herstellen einer Anordnung eines elektrischen Bauelements |
| JP2010067650A (ja) * | 2008-09-09 | 2010-03-25 | Sharp Corp | 半導体装置、その半導体装置の製造方法及びパワーモジュール |
-
1988
- 1988-09-28 JP JP24500888A patent/JPH0750707B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0290616A (ja) | 1990-03-30 |
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