JPS61289649A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、とりわけ多層配線に
おける眉間絶縁膜の形成方法に関するものである。

（従来の技術） 近年、ＬＳＩ素子の高集積化、高速化を図るため。

多層配線構造を備えたものが増えつつある。配線材料に
は一般にＡＬを主成分とする合金が用いられている。一
方、配線が多層化するにつれてより急峻な段差が生じ、
その上に上層配線を形成することが困難となるため、下
層配線と上層配線の間の層間絶縁膜を平坦化する工程が
必要となる。

従来の層間絶縁膜の平坦化方法の一例として、ホトレジ
ストのエッチパックを採用したＭＯ３型半導体装置の製
造工程を、第２図（ａ）〜Ｑ）を参照して説明する。な
お、第２図はＡ／、二層配線の製造工程を示しており、
簡明化のため、トランジスタ領域は示していない。

第２図において、まず、シリコン基板１上の回路素子（
図には示されていない）を覆うようにＰＳＧ　２からな
る眉間絶縁膜を形成した後、例えば膜厚０．８μｍの下
層Ｕ配線３を形成する〔第２図（ａ）〕。この後、例え
ば膜厚１５μｍの、プラズマＣＶＤ法により生成する窒
化ケイ素膜（以下、プラズマ窒化ケイ素膜という）４を
被着する〔第２図（ｂ）〕。さらに、この窒化ケイ素膜
４上にホトレジスト５を回転塗布する〔第２図（Ｃ）〕
。これを、約２００℃で熱処理してホトレジスト５中の
溶媒を除去した後、窒化ケイ素膜４およびホトレジスト
５のエツチング速度がほぼ同一となるような条件下で、
ホトレジスト５を完全にエツチング除去する。なおこの
時、窒化ケイ素膜４の一部も同時にエツチングされ、下
層Ａｔ配線３上には膜厚０．３〜１．２μｍの窒化ケイ
素膜４が残される〔第２図（ｄ）〕。

次に、窒化ケイ素膜４上に１例えば膜厚０．６μ。

の酸化ケイ素膜６を被着する〔第２図（ｅ）〕。この後
、スルーホール１１を開孔し、上層Ａｔ配線７を形成す
る〔第２図（ｆ）〕。最後に、・ヤツシペーシ。

ン膜として、上層ｋｔ配線７上に例えばそれぞれの膜厚
が０．５μｍの酸化ケイ素膜８およびプラズマ窒化ケイ
素膜９を順次形成して完成する〔第２図（ｇ）〕。

（発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、この場合、下層Ａｔ配線３は、圧縮スト
レスの大きいプラズマ窒化ケイ素膜４に接するため、常
に、引張力を受けて形状が変化し、断線に至ることがし
ばしばある。特に、配線幅が２μｍ以下の微細配線の場
合は、断線に至ることが多い。この現象は、プラズマ窒
化ケイ素膜を被着して後の熱処理工程時に生じ、また、
半導体装置を高温下で長時間使用した場合にも同様の問
題が生じる。

これに対し、下層Ａｔ配線を形成した後、酸化ケイ素膜
を被着し、更にこの上に窒化ケイ素膜を被着して後ホト
レジストのエッチパック平坦化を施した場合は、上層Ａ
ｔ配線と窒化ケイ素膜が接するとと忙なり、上層Ａｔ配
線に同様の問題が生じる。

また、下層Ａｔ配線と上層Ａｔ配線の間の層間絶縁膜を
酸化ケイ素膜だけで形成した場合は、強固で、かつクラ
ック耐性に優れたプラズマ窒化ケイ素膜が存在しないた
め、下層ｈｔ配線と上層Ａｔ配線の間で電気的リークが
生じやすいという問題が生じる。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために、本発明は、シリコン基板
上に設けた第１の電極・配線層上に、まず第１の酸化ケ
イ素膜を被着し、次いで窒化ケイ素膜を被着した後、そ
の上に有機樹脂を回転塗布して、乾燥後有機樹脂の全部
と窒化ケイ素膜の一部をほぼ同一速度でエツチングする
。次に、残された窒化ケイ素膜上に第２の酸化ケイ素膜
を被着し、その上に第２の電極・配線層を形成するとい
う工程を採る。

（作用） 上記工程によれば、下層電極・配線層および上層電極・
配線層ともに、圧縮ストレスを有するプラズマ窒化ケイ
素膜と接することがなく、断線の問題が防止できる。ま
た、眉間絶縁膜の一部にプラズマ窒化ケイ素膜が使われ
ているため、下層電極・配線層と上層電極・配線層との
間で生じる電気的リークが防止できる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図を用いて説明する。な
お、簡明化のために、図にはｋＡ二層配線部分のみを示
し、トランジスタ領域は示していない。

第１図において、まず、シリコン基板１上の回路素子（
図には示されていない）を覆うようＫＰＳＧ　２からな
る眉間絶縁膜を形成した後、例えば、膜厚０．８μｍの
下層Ｕ配線３を形成する〔第１図（ａ）〕。

この後、例えば、膜厚０．３μｍの酸化ケイ素膜１０を
常圧ＣＶＤ法により被着し、更に、例えば膜厚１．５μ
ｍのプラズマ窒化ケイ素膜４を被着する〔第１図（ｂ）
〕。引き続き、この窒化ケイ素膜４上に、ホトレジスト
（又はポリイミド樹脂）５を回転塗布する〔第１図（Ｃ
）〕。次に、約２００℃の熱処理を施してホトレジスト
５中の溶媒を除去した後、窒化ケイ素膜４およびホトレ
ジスト５のエツチング速度がほぼ同一となるような条件
下で、ホトレジスト５を完全にエツチング除去する。な
おこの時、窒化〃イ素膜４の一部も同時にエツチングさ
れ、下層Ａｔ配線３上には膜厚０．３〜１．２μｍの窒
化ケイ素膜が残される〔第１図（ｄ）〕。この後、窒化
ケイ素膜４上に、例えば、膜厚０．３μｍの酸化ケイ素
膜６を被着する〔第１図（ｅ）〕。次に、スルーホール
１１を開孔し、上層Ａｔ配線７を形成する〔第１図（ｆ
）〕。最後に、パッジページ、ン膜として、上層Ａｔ配
線７上に例えばそれぞれの膜厚が０、５μｍの酸化ケイ
素膜８およびプラズマ窒化ケイ素膜９を形成して完成す
る〔第１図（ｇ）〕。なお、酸化ケイ素膜６，８，１０
は、Ｐ　ｅ　Ｂ　ｇ　Ａｓ等の不純物を含むガラスによ
り構成してもよい。

以上の実施例による多層配線構造では、下層および上層
のＡｔ配線３，７はともに、圧縮ストレスを有するプラ
ズマ窒化ケイ素膜４と平面的に接することがなく、Ａｔ
配線が引張られて断線するという問題が防止できる。ま
た、眉間絶縁膜の中間層が強固でかつクラック耐性に優
れたプラズマ窒化ケイ素膜であるため、下層Ａｔ配線と
上層Ａｔ配線の間の電気的リークも防止できる。

なお、実施例では、Ａｔ二層配線を用いて説明したが、
本発明は、三層あるいはそれ以上のＡｔ多層配線におい
ても同様の効果があることは明らかであり、また、Ａｔ
以外の金属配線を用いた場合でも同様の効果が期待でき
る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、従来液していた
電極・配線層とプラズマ窒化ケイ素膜との層間に酸化ケ
イ素膜を挿設する工程を付加することによりクラックの
発生や配線の断線を防止することができ、半導体装置の
信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜ωは、本発明の一実施例の一連の製造工
程を示す断面図、第２図（＆）〜（Ｘ）は、従来例の一
連の製造工程を示す断面図である。 １・・・シリコン基板、２，６，８，１０・・・酸化ケ
イ素膜（あるいはｐｓｃ　）、３・・・下層Ａｔ配線、
４゜９・・・プラズマ窒化ケイ素膜、５・・・ホトレノ
スト、７・・・上層Ａｔ配線。 第１図 １・　シリコン薯１（ ４，９・・　デラズ４事化ザ４Ｉ議 第１図 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリコン基板上に設けた第１の電極・配線層上に
   第１の酸化ケイ素膜を被着する工程と、前記第１の酸化
   ケイ素膜上に窒化ケイ素膜を被着する工程と、前記窒化
   ケイ素膜上に有機樹脂を回転塗布する工程と、前記有機
   樹脂の全部と前記窒化ケイ素膜の一部を略同一速度でエ
   ッチングする工程と、残された前記窒化ケイ素膜上に第
   ２の酸化ケイ素膜を被着する工程と、前記第２の酸化ケ
   イ素膜上に第２の電極・配線層を形成する工程とを有す
   ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. （２）第１及び第２の酸化ケイ素膜が、リン（Ｐ）、ボ
   ロン（Ｂ）、ヒ素（Ａｓ）等の不純物を含むガラスから
   なることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
   半導体装置の製造方法。
3. （３）有機樹脂が、ホトレジスト若しくはポリイミドか
   らなることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
   の半導体装置の製造方法。