JP2000040740A - 有機樹脂系絶縁膜を有する電子装置の製造方法 - Google Patents
有機樹脂系絶縁膜を有する電子装置の製造方法Info
- Publication number
- JP2000040740A JP2000040740A JP10206744A JP20674498A JP2000040740A JP 2000040740 A JP2000040740 A JP 2000040740A JP 10206744 A JP10206744 A JP 10206744A JP 20674498 A JP20674498 A JP 20674498A JP 2000040740 A JP2000040740 A JP 2000040740A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating film
- organic resin
- metal layer
- organic
- based insulating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Local Oxidation Of Silicon (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 有機樹脂系絶縁膜を層間絶縁膜等に用いた際
の、コンタクトプラグの埋め込み形状不良やコンタクト
抵抗の上昇を防止する。 【解決手段】 有機樹脂系絶縁膜を形成後、減圧雰囲気
中で熱処理する。 【効果】 有機樹脂系絶縁膜中の低分子量の揮発性成分
が充分除去され、コンタクトプラグ形成時の脱ガスが防
止される。このため、埋め込み形状に優れた低抵抗の層
間接続を達成することができる。
の、コンタクトプラグの埋め込み形状不良やコンタクト
抵抗の上昇を防止する。 【解決手段】 有機樹脂系絶縁膜を形成後、減圧雰囲気
中で熱処理する。 【効果】 有機樹脂系絶縁膜中の低分子量の揮発性成分
が充分除去され、コンタクトプラグ形成時の脱ガスが防
止される。このため、埋め込み形状に優れた低抵抗の層
間接続を達成することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は有機樹脂系絶縁膜を
有する電子装置の製造方法に関し、さらに詳しくは、低
誘電率の有機樹脂系絶縁膜を層間絶縁膜等に用いた、高
集積度半導体装置等の電子装置の製造方法に関する。
有する電子装置の製造方法に関し、さらに詳しくは、低
誘電率の有機樹脂系絶縁膜を層間絶縁膜等に用いた、高
集積度半導体装置等の電子装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＵＬＳＩ(Ultra Large Scale Integrate
d Circuits) 等の半導体装置の高集積度化が進展するに
伴い、配線幅および配線ピッチの微細化が必要となって
いる。また同時に、特に高速ロジック系の半導体装置を
はじめとする半導体装置の低消費電力化、動作速度の高
速化等の要求に応えるためには、低誘電率の層間絶縁膜
材料の選択が要素技術の１つとして重要性を増してい
る。これは、半導体装置以外の各種高周波微細電子装置
においても同様に重要な問題である。
d Circuits) 等の半導体装置の高集積度化が進展するに
伴い、配線幅および配線ピッチの微細化が必要となって
いる。また同時に、特に高速ロジック系の半導体装置を
はじめとする半導体装置の低消費電力化、動作速度の高
速化等の要求に応えるためには、低誘電率の層間絶縁膜
材料の選択が要素技術の１つとして重要性を増してい
る。これは、半導体装置以外の各種高周波微細電子装置
においても同様に重要な問題である。
【０００３】従来より半導体装置等の層間絶縁膜に採用
されてきた絶縁膜材料は、ＳｉＯ２（比誘電率４）、Ｓ
ｉＯＮ（比誘電率４〜６）やＳｉ３ Ｎ4 （比誘電率
６）等の無機系材料が主体であった。高集積度半導体装
置の配線間容量の低減方法として、例えば特開昭６３−
７６５０号公報に開示されているように、これら一般的
な無機系材料よりも低誘電率の材料による層間絶縁膜の
採用が有効である。この低誘電率材料としては、フッ素
原子を含む酸化シリコン系絶縁膜（以下ＳｉＯＦと記
す）等の無機系絶縁膜材料と、炭素原子を含む有機系絶
縁膜材料が代表的である。
されてきた絶縁膜材料は、ＳｉＯ２（比誘電率４）、Ｓ
ｉＯＮ（比誘電率４〜６）やＳｉ３ Ｎ4 （比誘電率
６）等の無機系材料が主体であった。高集積度半導体装
置の配線間容量の低減方法として、例えば特開昭６３−
７６５０号公報に開示されているように、これら一般的
な無機系材料よりも低誘電率の材料による層間絶縁膜の
採用が有効である。この低誘電率材料としては、フッ素
原子を含む酸化シリコン系絶縁膜（以下ＳｉＯＦと記
す）等の無機系絶縁膜材料と、炭素原子を含む有機系絶
縁膜材料が代表的である。
【０００４】ＳｉＯＦは、ＳｉＯ2 を構成するＳｉ−Ｏ
−Ｓｉ結合をＦ原子により終端することで、その密度が
低下すること、およびＳｉ−Ｆ結合やＯ−Ｆ結合の分極
率が小さいこと等により、ＳｉＯ2 より低誘電率が達成
される。このＳｉＯＦはその成膜やエッチングのプロセ
スが従来のＳｉＯ2 に類似したものであるので、現用の
製造装置でも容易に採用できる。また無機系材料である
ので耐熱性にも優れる。
−Ｓｉ結合をＦ原子により終端することで、その密度が
低下すること、およびＳｉ−Ｆ結合やＯ−Ｆ結合の分極
率が小さいこと等により、ＳｉＯ2 より低誘電率が達成
される。このＳｉＯＦはその成膜やエッチングのプロセ
スが従来のＳｉＯ2 に類似したものであるので、現用の
製造装置でも容易に採用できる。また無機系材料である
ので耐熱性にも優れる。
【０００５】ＳｉＯＦの成膜方法は、ＴＥＯＳ (Tetra
Ethyl Ortho Silicate) をシリコンソースガスとし、こ
れにフッ素源ガスを添加した混合ガスによるＣＶＤ (Ch
emical Vapor Deposition)法が用いられる。フッ素源ガ
スとしてＣ2 Ｆ6 を用いる方法（第２５回ＳＳＤＭ予稿
集，ｐ．１６１（１９９３））、ＮＦ3 を用いる方法
（第４０回応用物理学関係連合講演会（１９９３年春季
年会）講演予稿集，ｐ．４９５、講演番号１ａ−ＺＶ−
９）等が報告されている。しかしこれらの方法は、Ｓｉ
ＯＦ中のフッ素の含有量が増加するにしたがって膜質が
劣化し、これにともない吸湿性が著しく劣化することも
報告されている。
Ethyl Ortho Silicate) をシリコンソースガスとし、こ
れにフッ素源ガスを添加した混合ガスによるＣＶＤ (Ch
emical Vapor Deposition)法が用いられる。フッ素源ガ
スとしてＣ2 Ｆ6 を用いる方法（第２５回ＳＳＤＭ予稿
集，ｐ．１６１（１９９３））、ＮＦ3 を用いる方法
（第４０回応用物理学関係連合講演会（１９９３年春季
年会）講演予稿集，ｐ．４９５、講演番号１ａ−ＺＶ−
９）等が報告されている。しかしこれらの方法は、Ｓｉ
ＯＦ中のフッ素の含有量が増加するにしたがって膜質が
劣化し、これにともない吸湿性が著しく劣化することも
報告されている。
【０００６】膜質の安定化のため、シリコンおよびフッ
素を共に含むガスとしてＳｉＦ4 を採用し、ＳｉＦ4 ／
Ｏ2 混合ガスを用い、これを高密度プラズマにより解離
して成膜するプラズマＣＶＤ法（第４０回応用物理学関
係連合講演会（１９９３年春季年会）講演予稿集，ｐ．
７５２、講演番号３１ｐ−ＺＶ−１）も提案されてい
る。この方法により得られるＳｉＯＦは、下地の被処理
基板が高アスペクト比の段差を有していても、埋め込み
特性に優れる。
素を共に含むガスとしてＳｉＦ4 を採用し、ＳｉＦ4 ／
Ｏ2 混合ガスを用い、これを高密度プラズマにより解離
して成膜するプラズマＣＶＤ法（第４０回応用物理学関
係連合講演会（１９９３年春季年会）講演予稿集，ｐ．
７５２、講演番号３１ｐ−ＺＶ−１）も提案されてい
る。この方法により得られるＳｉＯＦは、下地の被処理
基板が高アスペクト比の段差を有していても、埋め込み
特性に優れる。
【０００７】ＳｉＦ4 ／Ｏ2 混合ガスの高密度プラズマ
ＣＶＤ法によるＳｉＯＦは、フッ素が低濃度の領域で
は、一般的な平行平板型プラズマＣＶＤ法によるＳｉＯ
Ｆに比較して高い膜質安定性が確保される。しかしなが
ら、高濃度のフッ素を含有するＳｉＯＦは、Ｓｉ−Ｆ結
合やＯ−Ｆ結合の他にＳｉ＝Ｆ2 結合が発生し、吸湿性
が高まる問題が発生する。ＳｉＯＦ中の水分量が増大す
ると、コンタクトプラグの形成工程等において金属層の
埋め込み特性等が低下する。したがって、この方法によ
り成膜されるＳｉＯＦの比誘電率は、吸湿性の点から
３．８程度が限界とされている。
ＣＶＤ法によるＳｉＯＦは、フッ素が低濃度の領域で
は、一般的な平行平板型プラズマＣＶＤ法によるＳｉＯ
Ｆに比較して高い膜質安定性が確保される。しかしなが
ら、高濃度のフッ素を含有するＳｉＯＦは、Ｓｉ−Ｆ結
合やＯ−Ｆ結合の他にＳｉ＝Ｆ2 結合が発生し、吸湿性
が高まる問題が発生する。ＳｉＯＦ中の水分量が増大す
ると、コンタクトプラグの形成工程等において金属層の
埋め込み特性等が低下する。したがって、この方法によ
り成膜されるＳｉＯＦの比誘電率は、吸湿性の点から
３．８程度が限界とされている。
【０００８】そこで、さらなる低誘電率化のために有機
樹脂系絶縁膜が提案されている。有機樹脂系絶縁膜の成
膜方法として、例えばダイマ（二量体）の原料ガスの熱
分解反応と熱重合反応を併用して、フッ素を含むパラキ
シリレン樹脂を気相成長させる方法が提案されている
（VLSI/ULSI Multilevel Interconnection Conference
p.207 (1996)) 。この方法により得られる有機樹脂系絶
縁膜は、比誘電率が２．３程度の低誘電率が得られる。
樹脂系絶縁膜が提案されている。有機樹脂系絶縁膜の成
膜方法として、例えばダイマ（二量体）の原料ガスの熱
分解反応と熱重合反応を併用して、フッ素を含むパラキ
シリレン樹脂を気相成長させる方法が提案されている
（VLSI/ULSI Multilevel Interconnection Conference
p.207 (1996)) 。この方法により得られる有機樹脂系絶
縁膜は、比誘電率が２．３程度の低誘電率が得られる。
【０００９】さらに近年では、より簡便な成膜方法とし
て、予め合成した樹脂を溶媒に溶解し、この溶液を被処
理基板上に塗布する方法も提案されている。この方法
は、従来のスピンコータがそのまま使用できる点や、樹
脂材料の選択肢が広いこと等の理由により、比較的低い
比誘電率の有機樹脂系絶縁膜が成膜できることから注目
されている。
て、予め合成した樹脂を溶媒に溶解し、この溶液を被処
理基板上に塗布する方法も提案されている。この方法
は、従来のスピンコータがそのまま使用できる点や、樹
脂材料の選択肢が広いこと等の理由により、比較的低い
比誘電率の有機樹脂系絶縁膜が成膜できることから注目
されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】塗布法による有機樹脂
系絶縁膜は、このように優れたメリットを有するが、多
層配線構造を採る半導体装置等の層間絶縁膜に適用した
場合には、解決すべき問題がある。すなわち、樹脂の合
成時に残留あるいは生成した低分子量物質が脱離する現
象である。特に有機樹脂系絶縁膜に接続孔を開口し、こ
こにスパッタリング法やＣＶＤ(Chemical Vapor Deposi
tion) 法によりコンタクトプラグを埋め込む工程におい
て低分子量物質が脱離（アウトガス）すると、埋め込み
不良やコンタクト抵抗の上昇が発生し、半導体装置等の
性能や信頼性を低下させる原因となる。
系絶縁膜は、このように優れたメリットを有するが、多
層配線構造を採る半導体装置等の層間絶縁膜に適用した
場合には、解決すべき問題がある。すなわち、樹脂の合
成時に残留あるいは生成した低分子量物質が脱離する現
象である。特に有機樹脂系絶縁膜に接続孔を開口し、こ
こにスパッタリング法やＣＶＤ(Chemical Vapor Deposi
tion) 法によりコンタクトプラグを埋め込む工程におい
て低分子量物質が脱離（アウトガス）すると、埋め込み
不良やコンタクト抵抗の上昇が発生し、半導体装置等の
性能や信頼性を低下させる原因となる。
【００１１】通常は樹脂合成時の低分子量成分や副反応
生成物を除去するために、合成後の樹脂を多量の溶媒
（貧溶媒）により洗浄して精製することがおこなわれ
る。しかし低分子量成分は目的とする樹脂と分子構造が
類似しているので、完全に除去することは困難であり、
通常の精製方法では半導体装置等の性能や信頼性を向上
することはできない。
生成物を除去するために、合成後の樹脂を多量の溶媒
（貧溶媒）により洗浄して精製することがおこなわれ
る。しかし低分子量成分は目的とする樹脂と分子構造が
類似しているので、完全に除去することは困難であり、
通常の精製方法では半導体装置等の性能や信頼性を向上
することはできない。
【００１２】本発明はこのような従来技術の問題点に鑑
みてなされたものである。すなわち本発明は、半導体装
置等の電子装置に適用する有機樹脂系絶縁膜に含まれる
低分子量の揮発性成分を、効果的に除去しうる有機樹脂
系絶縁膜を有する電子装置の製造方法を提供することを
課題とする。また本発明はかかる高純度の有機樹脂系絶
縁膜により、低抵抗かつ信頼性の高い層間接続をなし得
る電子装置の製造方法を提供することを課題とする。
みてなされたものである。すなわち本発明は、半導体装
置等の電子装置に適用する有機樹脂系絶縁膜に含まれる
低分子量の揮発性成分を、効果的に除去しうる有機樹脂
系絶縁膜を有する電子装置の製造方法を提供することを
課題とする。また本発明はかかる高純度の有機樹脂系絶
縁膜により、低抵抗かつ信頼性の高い層間接続をなし得
る電子装置の製造方法を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上述した課題を達成する
ため、本発明の有機樹脂系絶縁膜を有する電子装置の製
造方法は、被処理基板上に、有機樹脂系絶縁膜を形成す
る工程と、形成された有機樹脂系絶縁膜を減圧雰囲気中
で熱処理する工程を、この順に有することを特徴とす
る。
ため、本発明の有機樹脂系絶縁膜を有する電子装置の製
造方法は、被処理基板上に、有機樹脂系絶縁膜を形成す
る工程と、形成された有機樹脂系絶縁膜を減圧雰囲気中
で熱処理する工程を、この順に有することを特徴とす
る。
【００１４】この熱処理工程は、圧力１００Ｐａ以下で
あるとともに、温度１００℃以上で施すことが望まし
い。圧力が１００Ｐａを超えると、あるいは温度が１０
０℃未満では、低分子量の揮発性成分の除去が充分にな
されず、あるいは除去に長時間を必要とするので好まし
くない。熱処理温度の上限は、個々の有機樹脂系絶縁膜
の熱劣化が起こらない程度の温度が選択される。圧力の
下限は特に限定はなく、高真空度である程好ましい。
あるとともに、温度１００℃以上で施すことが望まし
い。圧力が１００Ｐａを超えると、あるいは温度が１０
０℃未満では、低分子量の揮発性成分の除去が充分にな
されず、あるいは除去に長時間を必要とするので好まし
くない。熱処理温度の上限は、個々の有機樹脂系絶縁膜
の熱劣化が起こらない程度の温度が選択される。圧力の
下限は特に限定はなく、高真空度である程好ましい。
【００１５】本発明の有機樹脂系絶縁膜を有する電子装
置の製造方法は、有機樹脂系絶縁膜の形成工程に塗布法
を用いた際に好ましく適用することができる。
置の製造方法は、有機樹脂系絶縁膜の形成工程に塗布法
を用いた際に好ましく適用することができる。
【００１６】本発明の有機樹脂系絶縁膜を有する電子装
置の製造方法によれば、被処理基板を減圧雰囲気中にお
くことにより、低分子量成分の沸点が降下し、比較的低
温度の熱処理により容易にこれを除去することができ
る。有機樹脂系絶縁膜の形成工程に塗布法を用いた場合
には、残留溶媒も除去される。
置の製造方法によれば、被処理基板を減圧雰囲気中にお
くことにより、低分子量成分の沸点が降下し、比較的低
温度の熱処理により容易にこれを除去することができ
る。有機樹脂系絶縁膜の形成工程に塗布法を用いた場合
には、残留溶媒も除去される。
【００１７】また有機樹脂系絶縁膜が熱硬化性樹脂の場
合には、熱硬化温度あるいは架橋反応温度より低温で低
分子量成分を除去し、この後硬化することも可能とな
る。したがって、硬化後に低分子量成分を除去した場合
に問題となる、低分子量成分が脱離した後の微細孔の発
生を防止することもできる。
合には、熱硬化温度あるいは架橋反応温度より低温で低
分子量成分を除去し、この後硬化することも可能とな
る。したがって、硬化後に低分子量成分を除去した場合
に問題となる、低分子量成分が脱離した後の微細孔の発
生を防止することもできる。
【００１８】さらに、減圧雰囲気中で加熱する装置は通
常の半導体装置の製造工程で用いる一般的な装置で充分
に目的を達成することができる。また有機樹脂系絶縁膜
の成膜に塗布法を用いる場合にも、通常のスピンコータ
をそのまま使用することができる。
常の半導体装置の製造工程で用いる一般的な装置で充分
に目的を達成することができる。また有機樹脂系絶縁膜
の成膜に塗布法を用いる場合にも、通常のスピンコータ
をそのまま使用することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下電子装置の一例として半導体
装置を採りあげ、その層間絶縁膜の形成工程に本発明を
適用した例について、図１を参照して説明する。
装置を採りあげ、その層間絶縁膜の形成工程に本発明を
適用した例について、図１を参照して説明する。
【００２０】図１は本発明を適用した半導体装置を示す
概略断面図である。すなわち、半導体基板１上に層間絶
縁膜２および配線層３が形成され、この配線層３による
段差が形成されている。これらの構造体の上に、有機樹
脂系絶縁膜４が形成され、その表面は平坦化されてい
る。この有機樹脂系絶縁膜４には、配線層３に臨む接続
孔６が開口され、この接続孔６内にはバリアメタル層７
および金属層８からなるコンタクトプラグが埋め込まれ
ている。このバリアメタル層７はＴｉ、Ｔａ、Ｚｒ等の
高融点金属あるいはこれらの窒化物の単層あるいは積層
が採用される。なお図１に示した半導体装置は本発明に
関連する要部のみを示してあり、半導体基板１に形成さ
れたトランジスタ等の素子や、コンタクトプラグ上に形
成される上層配線層等はいずれも図示を省略している。
概略断面図である。すなわち、半導体基板１上に層間絶
縁膜２および配線層３が形成され、この配線層３による
段差が形成されている。これらの構造体の上に、有機樹
脂系絶縁膜４が形成され、その表面は平坦化されてい
る。この有機樹脂系絶縁膜４には、配線層３に臨む接続
孔６が開口され、この接続孔６内にはバリアメタル層７
および金属層８からなるコンタクトプラグが埋め込まれ
ている。このバリアメタル層７はＴｉ、Ｔａ、Ｚｒ等の
高融点金属あるいはこれらの窒化物の単層あるいは積層
が採用される。なお図１に示した半導体装置は本発明に
関連する要部のみを示してあり、半導体基板１に形成さ
れたトランジスタ等の素子や、コンタクトプラグ上に形
成される上層配線層等はいずれも図示を省略している。
【００２１】図１に示した半導体装置の特徴部分は有機
樹脂系絶縁膜４であり、この有機樹脂系絶縁膜４中の低
分子量の反応生成物や、副反応生成物の存在量は従来例
に比較して極く微量である。したがって、接続孔６にバ
リアメタル層７や金属層８を埋め込む際にこれら低分子
量成分が気化することがない。このためバリアメタル層
７および金属層８の埋め込み形状は良好であり、低抵抗
で信頼性の高いコンタクトプラグを形成することができ
る。
樹脂系絶縁膜４であり、この有機樹脂系絶縁膜４中の低
分子量の反応生成物や、副反応生成物の存在量は従来例
に比較して極く微量である。したがって、接続孔６にバ
リアメタル層７や金属層８を埋め込む際にこれら低分子
量成分が気化することがない。このためバリアメタル層
７および金属層８の埋め込み形状は良好であり、低抵抗
で信頼性の高いコンタクトプラグを形成することができ
る。
【００２２】この有機樹脂系絶縁膜４は、成膜後に減圧
雰囲気中で熱処理することにより形成したものである。
雰囲気中で熱処理することにより形成したものである。
【００２３】なお本発明の電子装置の一例の半導体装置
は図１の構造に限定されず、有機樹脂系絶縁膜を直接半
導体基板上に形成した例や、平坦な有機樹脂系絶縁膜上
にバリアメタル層を下層とする金属層を形成する構造例
等、各種変更が可能である。また電子装置としても、半
導体装置の他に、薄膜磁気ヘッド、磁気抵抗効果型ヘッ
ド、薄膜インダクタ、薄膜コイル、マイクロマシン等の
各種電子装置、特に高周波帯域で使用される各種電子装
置の有機樹脂系絶縁膜として好適に適用することができ
る。
は図１の構造に限定されず、有機樹脂系絶縁膜を直接半
導体基板上に形成した例や、平坦な有機樹脂系絶縁膜上
にバリアメタル層を下層とする金属層を形成する構造例
等、各種変更が可能である。また電子装置としても、半
導体装置の他に、薄膜磁気ヘッド、磁気抵抗効果型ヘッ
ド、薄膜インダクタ、薄膜コイル、マイクロマシン等の
各種電子装置、特に高周波帯域で使用される各種電子装
置の有機樹脂系絶縁膜として好適に適用することができ
る。
【００２４】以下、本発明の電子装置の製造方法の一例
として、図１に示した半導体装置の製造方法を更に詳し
く図２を参照して説明する。
として、図１に示した半導体装置の製造方法を更に詳し
く図２を参照して説明する。
【００２５】〔実施形態例１〕本実施形態例は、有機樹
脂系絶縁膜としてアリールエーテル樹脂を採用し、これ
を塗布法で形成した例である。
脂系絶縁膜としてアリールエーテル樹脂を採用し、これ
を塗布法で形成した例である。
【００２６】本実施形態例で採用した被処理基板は、図
２（ａ）に示すようにシリコン等の半導体基板１上にＳ
ｉＯ2 等からなる層間絶縁膜２およびＡｌ系金属等から
なるラインアンドスペースパターン状の配線層３が形成
されたものである。被処理基板表面はこの配線層３によ
る段差を有する。
２（ａ）に示すようにシリコン等の半導体基板１上にＳ
ｉＯ2 等からなる層間絶縁膜２およびＡｌ系金属等から
なるラインアンドスペースパターン状の配線層３が形成
されたものである。被処理基板表面はこの配線層３によ
る段差を有する。
【００２７】この被処理基板上に、有機樹脂系絶縁膜４
を回転塗布法により形成した。回転塗布条件をつぎに示
す。 有機樹脂 アリールエーテル樹脂 回転数 ３０００ ｒｐｍ 時間 ３ ｍｉｎ 温度 ２５ ℃ 雰囲気 窒素 乾燥 １００ ℃／３０ｍｉｎ 乾燥後の塗布膜厚は、図２（ｂ）に示すように配線層３
の表面に層間絶縁膜として充分な膜厚が形成される程
度、例えば配線層３上に０．８μｍ形成される厚さとす
る。
を回転塗布法により形成した。回転塗布条件をつぎに示
す。 有機樹脂 アリールエーテル樹脂 回転数 ３０００ ｒｐｍ 時間 ３ ｍｉｎ 温度 ２５ ℃ 雰囲気 窒素 乾燥 １００ ℃／３０ｍｉｎ 乾燥後の塗布膜厚は、図２（ｂ）に示すように配線層３
の表面に層間絶縁膜として充分な膜厚が形成される程
度、例えば配線層３上に０．８μｍ形成される厚さとす
る。
【００２８】この後、被処理基板を減圧熱処理炉中に搬
入し、つぎの条件で減圧雰囲気中で熱処理を施す。 圧力 １００ Ｐａ 温度 １００ ℃ 時間 ３０ ｍｉｎ この処理により、有機樹脂系絶縁膜４中の揮発性の低分
子量反応生成物等が除去される。
入し、つぎの条件で減圧雰囲気中で熱処理を施す。 圧力 １００ Ｐａ 温度 １００ ℃ 時間 ３０ ｍｉｎ この処理により、有機樹脂系絶縁膜４中の揮発性の低分
子量反応生成物等が除去される。
【００２９】層間絶縁膜としての機能は、この有機樹脂
系絶縁膜４のみで充分であるが、配線層３のスペース間
に生じた凹部を平坦化することが望ましい。そこで、つ
ぎにプラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition) 法に
より、酸化シリコン系絶縁膜５を例えば５００ｎｍの厚
さに形成する（図２（ｃ））。酸化シリコン系絶縁膜５
の材料はＳｉＯ2 、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＮあるいは不純物
を含むＳｉＯ2 等が選ばれる。
系絶縁膜４のみで充分であるが、配線層３のスペース間
に生じた凹部を平坦化することが望ましい。そこで、つ
ぎにプラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition) 法に
より、酸化シリコン系絶縁膜５を例えば５００ｎｍの厚
さに形成する（図２（ｃ））。酸化シリコン系絶縁膜５
の材料はＳｉＯ2 、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＮあるいは不純物
を含むＳｉＯ2 等が選ばれる。
【００３０】つぎにこの酸化シリコン系絶縁膜５をＣＭ
Ｐ (Chemical mechanical polishing)法により平坦化す
る（図２（ｄ））。
Ｐ (Chemical mechanical polishing)法により平坦化す
る（図２（ｄ））。
【００３１】つぎに図２（ｅ）に示すように、配線層３
に臨む接続孔６を反応性イオンエッチングにより開口す
る。接続孔６底部に露出する配線層３表面をクリーニン
グ後、直ちにＴｉＮからなるバリアメタル層７を反応性
スパッタリングにより７０ｎｍの厚さに成膜する。つづ
けて、Ｗからなる金属層８を８００ｎｍの厚さにブラン
ケットＣＶＤ法により形成し、この後ＣＭＰ法により平
坦化研磨し、接続孔６内にバリアメタル層７および金属
層８からなるコンタクトプラグを埋め込む。この埋め込
み工程は、全面エッチバックによってもよい。
に臨む接続孔６を反応性イオンエッチングにより開口す
る。接続孔６底部に露出する配線層３表面をクリーニン
グ後、直ちにＴｉＮからなるバリアメタル層７を反応性
スパッタリングにより７０ｎｍの厚さに成膜する。つづ
けて、Ｗからなる金属層８を８００ｎｍの厚さにブラン
ケットＣＶＤ法により形成し、この後ＣＭＰ法により平
坦化研磨し、接続孔６内にバリアメタル層７および金属
層８からなるコンタクトプラグを埋め込む。この埋め込
み工程は、全面エッチバックによってもよい。
【００３２】本実施形態例により、コンタクト抵抗が規
定値以内となった被処理基板の歩留りは１００％であっ
た。これに対し、減圧せず、常圧雰囲気で２００℃３０
分の熱処理を施した被処理基板の歩留りは１５％であっ
た。また同じ減圧雰囲気中熱処理であっても、その条件
が１００℃、２００Ｐａで３０分のものは、歩留りが５
０％程度であった。
定値以内となった被処理基板の歩留りは１００％であっ
た。これに対し、減圧せず、常圧雰囲気で２００℃３０
分の熱処理を施した被処理基板の歩留りは１５％であっ
た。また同じ減圧雰囲気中熱処理であっても、その条件
が１００℃、２００Ｐａで３０分のものは、歩留りが５
０％程度であった。
【００３３】本実施形態例によれば、ＴｉＮの反応性ス
パッタリングあるいはＷのブランケットＣＶＤ工程にお
いて、有機樹脂系絶縁膜４からの脱ガスが実質的にない
ので、ボイド等のない、埋め込み形状に優れたコンタク
トプラグが形成される。またコンタクト部の汚染が少な
いので、密着性が確保され、低抵抗のコンタクトプラグ
を形成することができる。
パッタリングあるいはＷのブランケットＣＶＤ工程にお
いて、有機樹脂系絶縁膜４からの脱ガスが実質的にない
ので、ボイド等のない、埋め込み形状に優れたコンタク
トプラグが形成される。またコンタクト部の汚染が少な
いので、密着性が確保され、低抵抗のコンタクトプラグ
を形成することができる。
【００３４】なお層間絶縁膜としての平坦化工程におい
て、有機樹脂系絶縁膜４上に酸化シリコン系絶縁膜５を
形成し、これにＣＭＰを施したが、有機樹脂系絶縁膜４
に直接ＣＭＰを施し平坦化することも可能である。
て、有機樹脂系絶縁膜４上に酸化シリコン系絶縁膜５を
形成し、これにＣＭＰを施したが、有機樹脂系絶縁膜４
に直接ＣＭＰを施し平坦化することも可能である。
【００３５】〔実施形態例２〕本実施形態例は、有機樹
脂系絶縁膜材料としてポリイミド樹脂を用いた他は、前
実施形態例に準じるものである。したがって、重複部分
の説明は省略し、特徴部分の説明に留める。
脂系絶縁膜材料としてポリイミド樹脂を用いた他は、前
実施形態例に準じるものである。したがって、重複部分
の説明は省略し、特徴部分の説明に留める。
【００３６】図２（ｂ）に示す工程まで、すなわち、被
処理基板およびポリイミド樹脂による有機樹脂系絶縁膜
の形成、乾燥工程までは前実施形態例に準じてよい。
処理基板およびポリイミド樹脂による有機樹脂系絶縁膜
の形成、乾燥工程までは前実施形態例に準じてよい。
【００３７】つぎに減圧雰囲気中での熱処理は、つぎの
条件によった。 圧力 ５０ Ｐａ 温度 ２５０ ℃ 時間 ３０ ｍｉｎ この処理により、有機樹脂系絶縁膜４中の揮発性の低分
子量反応生成物等が除去される。
条件によった。 圧力 ５０ Ｐａ 温度 ２５０ ℃ 時間 ３０ ｍｉｎ この処理により、有機樹脂系絶縁膜４中の揮発性の低分
子量反応生成物等が除去される。
【００３８】この後の工程、すなわち図２（ｅ）に示す
コンタクトプラグの形成工程までは、前実施形態例と同
じでよい。
コンタクトプラグの形成工程までは、前実施形態例と同
じでよい。
【００３９】本実施形態例により、コンタクト抵抗が規
定値以内となった被処理基板の歩留りは１００％であっ
た。これに対し、減圧せず、常圧雰囲気で２５０℃３０
分の熱処理を施した被処理基板の歩留りは１５％であっ
た。また同じ減圧雰囲気中熱処理であっても、その条件
が９０℃、５０Ｐａで３０分のものは、歩留りが５０％
程度であった。
定値以内となった被処理基板の歩留りは１００％であっ
た。これに対し、減圧せず、常圧雰囲気で２５０℃３０
分の熱処理を施した被処理基板の歩留りは１５％であっ
た。また同じ減圧雰囲気中熱処理であっても、その条件
が９０℃、５０Ｐａで３０分のものは、歩留りが５０％
程度であった。
【００４０】本実施形態例によっても、ＴｉＮの反応性
スパッタリングあるいはＷのブランケットＣＶＤ工程に
おいて、前実施形態例よりプロセス温度を高めても、有
機樹脂系絶縁膜４からの脱ガスが実質的にないので、ボ
イド等のない、埋め込み形状に優れたコンタクトプラグ
が形成される。またコンタクト部の汚染が少ないので、
密着性が確保され、低抵抗のコンタクトプラグを形成す
ることができる。
スパッタリングあるいはＷのブランケットＣＶＤ工程に
おいて、前実施形態例よりプロセス温度を高めても、有
機樹脂系絶縁膜４からの脱ガスが実質的にないので、ボ
イド等のない、埋め込み形状に優れたコンタクトプラグ
が形成される。またコンタクト部の汚染が少ないので、
密着性が確保され、低抵抗のコンタクトプラグを形成す
ることができる。
【００４１】以上、本発明を２例の実施形態例により説
明したが、これらに限定されることなく多様な実施形態
をとることができる。
明したが、これらに限定されることなく多様な実施形態
をとることができる。
【００４２】有機樹脂系絶縁膜材料としては、ポリアリ
ールエーテルやポリイミドの他に、有機ＳＯＧ、ベンゾ
シクロブテン、ポリナフタレン、ポリパラキシリレン、
テフロン（商標名）、サイトップ（商標名）等、低誘電
率のポリマをいずれも使用することができる。特に熱硬
化性樹脂の場合には、本発明の減圧雰囲気中熱処理を施
した後に熱硬化することにより、緻密な有機樹脂系絶縁
膜を形成することができる。
ールエーテルやポリイミドの他に、有機ＳＯＧ、ベンゾ
シクロブテン、ポリナフタレン、ポリパラキシリレン、
テフロン（商標名）、サイトップ（商標名）等、低誘電
率のポリマをいずれも使用することができる。特に熱硬
化性樹脂の場合には、本発明の減圧雰囲気中熱処理を施
した後に熱硬化することにより、緻密な有機樹脂系絶縁
膜を形成することができる。
【００４３】また本発明は半導体装置の層間絶縁膜の他
に、パシベーション膜へ適用してもよい。さらに半導体
装置の他に、薄膜磁気ヘッド、磁気抵抗効果型ヘッド、
薄膜インダクタ、薄膜コイル、マイクロマシン等の各種
電子装置、特に高周波帯域で使用される各種電子装置に
特に好適に適用することができる。
に、パシベーション膜へ適用してもよい。さらに半導体
装置の他に、薄膜磁気ヘッド、磁気抵抗効果型ヘッド、
薄膜インダクタ、薄膜コイル、マイクロマシン等の各種
電子装置、特に高周波帯域で使用される各種電子装置に
特に好適に適用することができる。
【００４４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の有機樹脂系絶縁膜を有する電子装置の製造方法によれ
ば、有機樹脂系絶縁膜中の揮発性不純物を充分に除去す
ることができる。したがって、有機樹脂系絶縁膜に開口
した接続孔にコンタクトプラグを形成する際に、脱ガス
が抑制され、埋め込み形状に優れた低抵抗の層間接続を
達成することができる。また本発明の有機樹脂系絶縁膜
を有する電子装置の製造方法は、新規製造装置等を用い
ることなく簡便な方法で実現することができる。
の有機樹脂系絶縁膜を有する電子装置の製造方法によれ
ば、有機樹脂系絶縁膜中の揮発性不純物を充分に除去す
ることができる。したがって、有機樹脂系絶縁膜に開口
した接続孔にコンタクトプラグを形成する際に、脱ガス
が抑制され、埋め込み形状に優れた低抵抗の層間接続を
達成することができる。また本発明の有機樹脂系絶縁膜
を有する電子装置の製造方法は、新規製造装置等を用い
ることなく簡便な方法で実現することができる。
【図１】本発明の製造方法による電子装置を、半導体装
置に適用した一例の概略断面図である。
置に適用した一例の概略断面図である。
【図２】本発明の電子装置の製造方法を、半導体装置の
製造方法に適用した一例の工程を示す概略断面図であ
る。
製造方法に適用した一例の工程を示す概略断面図であ
る。
１…半導体基板、２…層間絶縁膜、３…配線層、４…有
機樹脂系絶縁膜、５…酸化シリコン系絶縁膜、６…接続
孔、７…バリアメタル層、８…金属層
機樹脂系絶縁膜、５…酸化シリコン系絶縁膜、６…接続
孔、７…バリアメタル層、８…金属層
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M108 BA10 BB06 BC02 BC06 BC11 BC17 BC24 BD03 BD10 BE03 5F033 AA08 AA15 AA28 AA29 AA66 BA11 BA15 BA25 BA37 BA41 DA05 DA13 DA15 EA03 EA05 EA12 EA22 EA25 EA26 EA29 FA03 5F058 AA10 AD02 AD09 AF04 AG01 AH02
Claims (3)
- 【請求項１】 被処理基板上に、有機樹脂系絶縁膜を形
成する工程と、 前記有機樹脂系絶縁膜を減圧雰囲気中で熱処理する工程
を、 この順に有することを特徴とする有機樹脂系絶縁膜を有
する電子装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記熱処理工程は、圧力１００Ｐａ以下
であるとともに、温度１００℃以上で施すことを特徴と
する請求項１記載の有機樹脂系絶縁膜を有する電子装置
の製造方法。 - 【請求項３】 前記有機樹脂系絶縁膜の形成工程は、塗
布法によることを特徴とする請求項１または２記載の有
機樹脂系絶縁膜を有する電子装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10206744A JP2000040740A (ja) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | 有機樹脂系絶縁膜を有する電子装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10206744A JP2000040740A (ja) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | 有機樹脂系絶縁膜を有する電子装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000040740A true JP2000040740A (ja) | 2000-02-08 |
Family
ID=16528388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10206744A Pending JP2000040740A (ja) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | 有機樹脂系絶縁膜を有する電子装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000040740A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100442456B1 (ko) * | 2001-12-12 | 2004-07-30 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 반도체장치의 제조방법 |
| JP2013247334A (ja) * | 2012-05-29 | 2013-12-09 | Fujitsu Semiconductor Ltd | 半導体装置とその製造方法 |
| TWI455271B (zh) * | 2011-05-24 | 2014-10-01 | 矽品精密工業股份有限公司 | 半導體元件結構及其製法 |
-
1998
- 1998-07-22 JP JP10206744A patent/JP2000040740A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100442456B1 (ko) * | 2001-12-12 | 2004-07-30 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 반도체장치의 제조방법 |
| TWI455271B (zh) * | 2011-05-24 | 2014-10-01 | 矽品精密工業股份有限公司 | 半導體元件結構及其製法 |
| JP2013247334A (ja) * | 2012-05-29 | 2013-12-09 | Fujitsu Semiconductor Ltd | 半導体装置とその製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6939797B2 (en) | Advanced BEOL interconnect structures with low-k PE CVD cap layer and method thereof | |
| JP3418458B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US7763979B2 (en) | Organic insulating film, manufacturing method thereof, semiconductor device using such organic insulating film and manufacturing method thereof | |
| JP3201967B2 (ja) | 低誘電率非晶質フッ素化炭素層を含む絶縁体及び相互接続構造 | |
| US6614096B2 (en) | Method for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device | |
| JP2001044191A (ja) | 積層絶縁膜とその製造方法および半導体装置とその製造方法 | |
| US7304386B2 (en) | Semiconductor device having a multilayer wiring structure | |
| US20110059607A1 (en) | Semiconductor device manufacturing method | |
| JP2000150516A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3399252B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3173426B2 (ja) | シリカ絶縁膜の製造方法及び半導体装置の製造方法 | |
| JPH1074835A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3465411B2 (ja) | 半導体装置の層間絶縁膜 | |
| JP2004200203A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| US6998325B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JPH10125783A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2000040740A (ja) | 有機樹脂系絶縁膜を有する電子装置の製造方法 | |
| JP2005050954A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPH10209148A (ja) | 低誘電率絶縁体膜の形成方法およびこれを用いた半導体装置 | |
| JP2000183059A (ja) | 電子装置およびその製造方法 | |
| JP2003303880A (ja) | 積層層間絶縁膜構造を利用した配線構造およびその製造方法 | |
| JP2000150510A (ja) | 複合多孔質絶縁膜およびその形成方法、ならびに電子装置およびその製造方法 | |
| JP4015976B2 (ja) | 電子装置の製造方法 | |
| JP2002134494A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP2000223485A (ja) | 複合絶縁膜の製造方法及びこれを用いた半導体装置の製造方法 |