JPH07273191A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置にて、ビアコンタクトホール内へ
その側壁を構成する絶縁層から水分がしみださないよう
にすることにより、配線の腐食を防ぐこと。 【構成】 下部配線層１３、絶縁層及び上部配線層２２
を順次積層するように配置し、前記下部配線層１３と前
記上部配線層２２とを前記絶縁層に形成されたビアコン
タクトホール２１を介して接続した半導体装置におい
て、前記絶縁層のビアコンタクトホール２１側壁を含む
表面を心材用ＳＯＧ膜１６の表面を覆う耐透水性膜１
５、１７、２０により形成したことを特徴とする半導体
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に関し、特に、多層配線において上部配線層と下
部配線層を接続するためのビアコンタクトホールの耐水
性を向上させた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】従来から半導体装置において、多層配線
が用いられている。図１１〜図１５はこの多層配線の上
部配線層と下部配線層とを連結するためのビアコンタク
トホールを有する半導体装置の製造方法を示す。まず、
図１１に示すように、シリコン基板４１の表面に酸化シ
リコン（ＳｉＯ ₂ ）膜４２を形成し、この酸化シリコン
膜４２の上に下部アルミニウム配線層４３を形成する。
次に、図１２に示すように、下部アルミニウム配線層４
３及び酸化シリコン膜４２を覆うように酸化シリコン膜
４４を形成する。次に、図１３に示すように、スピンコ
ート法により液状ＳＯＧ膜４５を酸化シリコン膜４４上
に形成して、プラズマ化したガスに曝すことにより乾燥
・硬化させる。このＳＯＧ膜４５は、その表面を平坦化
して、後述する上部アルミニウム配線層４７のステップ
カバレッジを向上させるものである。更に、ＳＯＧ膜４
５上に酸化シリコン膜４６を形成する。

【０００３】次に、図１４に示すように、エッチングに
より下部アルミニウム配線層４３に達するビアコンタク
トホール５１を形成する。次に、図１５に示すように、
スパッタ法及びパターンニングにより上部アルミニウム
配線層４７を形成し、同時に上部アルミニウム配線層４
７と下部アルミニウム配線層４３を接続する接続部分５
１ａをビアコンタクトホール５１内に形成する。このよ
うにして、下部アルミニウム配線層４３と上部アルミニ
ウム配線層４７が接続部分５１ａにより接続される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の乾燥・
硬化工程によってもＳＯＧ膜４５中の水分を完全に除去
することは困難であり、又ＳＯＧ膜４５は吸湿性が高い
ため、大気に触れると大気中の水分を吸収してしまうの
で、ＳＯＧ膜４５中には水分が残留している可能性が高
い。このため、ビアコンタクトホール５１の側壁に露出
しているＳＯＧ膜４５からビアコンタクトホール５１内
に水分がしみだす可能性があり、その場合接続部分５１
ａが腐食するという欠点があった。したがって、本発明
の課題は、ビアコンタクトホールの側壁を形成する絶縁
層からビアコンタクトホール内に水分がしみださないよ
うにすることにより、上部配線層と下部配線層との接続
部分の腐食を防ぐことができる半導体装置及びその製造
方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第１の構成は、下部配線層、絶縁層及び上
部配線層を順次積層するように配置し、前記下部配線層
と前記上部配線層とを前記絶縁層に形成されたビアコン
タクトホールを介して接続した半導体装置において、前
記絶縁層のビアコンタクトホール側壁を含む表面を心材
用ＳＯＧ膜の表面を覆う耐透水性膜により形成したこと
である。更に、第２の発明の構成は、前記第１の発明の
構成において、耐透水性膜が窒化シリコン膜であること
である。

【０００６】更に、第３の発明の構成は、基板の絶縁性
表面上に下部配線層を形成する第１工程と、この下部配
線層及び前記基板の絶縁性表面を覆うように第１耐透水
性膜を形成する第２工程と、この第１耐透水性膜を覆う
ようにＳＯＧ膜を形成する第３工程と、このＳＯＧ膜を
覆うように第２耐透水性膜を形成する第４工程と、所定
箇所の前記第１耐透水性膜、ＳＯＧ膜及び第２耐透水性
膜を除去し、前記下部配線層に達する凹部を形成する第
５工程と、前記凹部の表面に第３耐透水性膜を形成する
第６工程と、前記第３耐透水性膜のうちＳＯＧ膜に隣接
する部分を残し、前記下部配線層へ通じるビアコンタク
トホールを形成する第７工程と、前記第２耐透水性膜上
の上部配線層及び前記ビアコンタクトホール中の前記上
部配線層及び前記下部配線層を接続する接続部分を形成
する第８工程とを具備することを特徴とする半導体装置
の製造方法である。

【０００７】

【作用】上記第１の発明の構成により、上部配線層と下
部配線層との間に配置される絶縁層の表面（ビアコンタ
クトホールの側壁を含む）が心材用ＳＯＧ膜の表面を覆
う耐透水性膜により形成されているので、心材用ＳＯＧ
膜からビアコンタクトホール内に水分がしみださないよ
うにすることができる。このため、上部配線層と下部配
線層との接続部分の腐食を防ぐことができる。更に、第
２の発明の構成により、耐透水性膜が窒化シリコン膜で
あるので、前記ＳＯＧ膜からビアコンタクトホールへの
水分のしみだしを確実に防ぐことができる。このため、
上部配線層と下部配線層との接続部分の腐食を確実に防
ぐことができる。更に、第３の発明の構成により、前記
第１の発明の構成に係わる半導体装置を製造することが
できるので、前記第１の発明の作用がある。更に、ＳＯ
Ｇ膜が形成された後に、ＳＯＧ膜が水分を吸収しても問
題がないため、ＳＯＧ膜の水分吸収を防ぐ特別な工程が
不要である。

【０００８】

【実施例】以下本願発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１〜図８は、本発明の一実施例に係わる半導
体装置の製造方法を示す。まず、図１に示すように、ト
ランジスタ等が形成されているシリコン基板１１の上に
酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）膜１２をＣＶＤ法又は熱酸化
により形成する。次に、酸化シリコン膜１２の上にスパ
ッタによりアルミニウム層を形成し、所定箇所を除去す
ることにより、下部アルミニウム配線層１３を形成す
る。次に、図２に示すように、酸化シリコン膜１２及び
下部アルミニウム配線層１３を覆うように、プラズマ酸
化シリコン膜１４を酸化性ガスプラズマ中にて２００ｎ
ｍの膜厚に形成する。更に、プラズマ酸化シリコン膜１
４上に、プラズマ窒化シリコン膜１５をプラズマ中で３
００ｎｍの膜厚に形成する。更に、プラズマ酸化シリコ
ン膜１５上にＳＯＧ膜をスピンコート法により塗布した
後加熱して形成する。このＳＯＧ膜１６の表面１６ａは
平坦に形成される。次に、図３に示すように、ＳＯＧ膜
１６の表面１６ａに、プラズマ窒化シリコン膜１７を３
００ｎｍの膜厚に形成する。

【０００９】なお、図９及び図１０は、上述のプラズマ
窒化シリコン膜１５、１７の膜厚を決定する方法を示
す。図９に示すサンプルでは、シリコン基板３１上にＳ
ＯＧ膜３２及びプラズマ窒化シリコン膜３３を順次積層
形成する。このサンプルを大気中に放置し、放置前と放
置後の両方にて、フーリエ変換赤外分光により水分の吸
収状態を測定する。図９は、プラズマ窒化シリコン膜３
３の膜厚を変化させたときの水分吸収の測定結果を示
す。この場合ＯＨ基に起因する吸収スペクトルを放置前
後で比較して評価している。この測定結果によって、吸
収スペクトル強度比が小さな値となるように、上述のプ
ラズマ窒化シリコン膜１５、１７の膜厚を３００ｎｍに
設定している。

【００１０】次に、図４に示すように、プラズマ窒化シ
リコン膜１７上に、ホトレジスト層１８を形成し、ホト
リソグラフィによりホトレジスト層１８のうち下部アル
ミニウム配線層１３上の部分に開口部１８ａを形成す
る。次に、図５に示すように、ホトレジスト層１８をマ
スクとして異方性ドライエッチングにより、開口部１８
ａから下部アルミニウム配線層１３に達する凹部１９を
形成する。その後ホトレジスト層１８を除去する。次
に、図６に示すように、プラズマ窒化シリコン膜１７及
び凹部１９を覆うように、プラズマ窒化シリコン膜２０
を形成する。次に、図７に示すように、異方性ドライエ
ッチングによりプラズマ窒化シリコン膜２０を図示垂直
方向に下部アルミニウム配線層１３が露出するまでエッ
チングする。次に、図８に示すように、スパッタ法及び
パターンニングにより上部アルミニウム配線層２２及び
上部アルミニウム配線層２２と下部アルミニウム配線層
１３との接続部分２３を同時に形成する。

【００１１】このようにして、図８に示すように、ＳＯ
Ｇ膜１６を心材として、その表面をプラズマ窒化シリコ
ン膜１５、１７、２０で覆った絶縁層に形成されたビア
コンタクトホール２１を介して、下部アルミニウム配線
層１３と上部アルミニウム配線層２２が接続部分２３に
より接続される半導体装置が形成される。この場合、ビ
アコンタクトホール２１の側壁にＳＯＧ膜１６が露出し
ていないので、ＳＯＧ膜１６からビアコンタクトホール
２１内に水分がしみださない。このため、前記接続部分
２３の腐食を防ぐことができる。

【００１２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の半
導体装置及びその製造方法により、上部配線層と下部配
線層との接続部分の腐食を防ぐことができる。このた
め、本発明に係わる半導体装置の信頼性を著しく向上さ
せることができる。更に、本発明に係わる半導体装置の
製造方法には、特別な工程が不要であるので、本発明に
係わる半導体装置の製造が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の製造方法を示す断面図であ
る。

【図２】前記一実施例の製造方法を示す断面図であり、
図１の続きである。

【図３】前記一実施例の製造方法を示す断面図であり、
図２の続きである。

【図４】前記一実施例の製造方法を示す断面図であり、
図３の続きである。

【図５】前記一実施例の製造方法を示す断面図であり、
図４の続きである。

【図６】前記一実施例の製造方法を示す断面図であり、
図５の続きである。

【図７】前記一実施例の製造方法を示す断面図であり、
図６の続きである。

【図８】前記一実施例の製造方法を示す断面図であり、
図７の続きである。

【図９】サンプルの断面図である。

【図１０】サンプルの水分吸収の測定結果を示すグラフ
である。

【図１１】従来例の製造方法を示す断面図である。

【図１２】従来例の製造方法を示す断面図であり、図１
１の続きである。

【図１３】従来例の製造方法を示す断面図であり、図１
２の続きである。

【図１４】従来例の製造方法を示す断面図であり、図１
３の続きである。

【図１５】従来例の製造方法を示す断面図であり、図１
４の続きである。

【符号の説明】

１１ シリコン基板 １３ 下部アルミニウム配線層 １５、１７，２０ プラズマ窒化シリコン膜 １６ ＳＯＧ膜 １９ 凹部 ２１ ビアコンタクトホール ２２ 上部アルミニウム配線層 ２３ 接続部分

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下部配線層、絶縁層及び上部配線層を順
   次積層するように配置し、前記下部配線層と前記上部配
   線層とを前記絶縁層に形成されたビアコンタクトホール
   を介して接続した半導体装置において、 前記絶縁層のビアコンタクトホール側壁を含む表面を心
   材用ＳＯＧ膜の表面を覆う耐透水性膜により形成したこ
   とを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 耐透水性膜が窒化シリコン膜であること
   を特徴とする請求項１記載の半導体装置。
3. 【請求項３】 基板の絶縁性表面上に下部配線層を形成
   する第１工程と、 この下部配線層及び前記基板の絶縁性表面を覆うように
   第１耐透水性膜を形成する第２工程と、 この第１耐透水性膜を覆うようにＳＯＧ膜を形成する第
   ３工程と、 このＳＯＧ膜を覆うように第２耐透水性膜を形成する第
   ４工程と、 所定箇所の前記第１耐透水性膜、ＳＯＧ膜及び第２耐透
   水性膜を除去し、前記下部配線層に達する凹部を形成す
   る第５工程と、 前記凹部の表面に第３耐透水性膜を形成する第６工程
   と、 前記第３耐透水性膜のうちＳＯＧ膜に隣接する部分を残
   し、前記下部配線層へ通じるビアコンタクトホールを形
   成する第７工程と、 前記第２耐透水性膜上の上部配線層及び前記ビアコンタ
   クトホール中の前記上部配線層及び前記下部配線層を接
   続する接続部分を形成する第８工程とを具備することを
   特徴とする半導体装置の製造方法。