JP2743366B2 - 樹脂層間膜を用いた多層配線構造体の製造方法 - Google Patents
樹脂層間膜を用いた多層配線構造体の製造方法Info
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Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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- Local Oxidation Of Silicon (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、樹脂層間膜を用いた多層配線構造体の製造
方法に関し、特に耐湿性が強化された樹脂層間膜を利用
した多層配線構造体の製造方法に関する。
方法に関し、特に耐湿性が強化された樹脂層間膜を利用
した多層配線構造体の製造方法に関する。
従来、樹脂膜を層間絶縁膜として用いる多層配線は、
樹脂膜として耐熱性に優れたポリイミド樹脂すなわち芳
香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを等
モルで反応せしめることによって形成したポリアミド酸
溶液を加熱重合せしめることによって形成した膜を用い
ている。
樹脂膜として耐熱性に優れたポリイミド樹脂すなわち芳
香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを等
モルで反応せしめることによって形成したポリアミド酸
溶液を加熱重合せしめることによって形成した膜を用い
ている。
〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら上述したポリイミド樹脂は、このポリイ
ミド樹脂膜上に耐湿性強化のためにパッシベーション膜
としてプラズマ化学気相成長によるシリコン窒化膜等の
無機膜を形成したときにその無機膜にクラックが発生し
たり（Semiconductor World 1986年10月号第40頁）、し
わが発生するという欠点があり、著しく耐湿性信頼性を
劣化させるという問題がある。
ミド樹脂膜上に耐湿性強化のためにパッシベーション膜
としてプラズマ化学気相成長によるシリコン窒化膜等の
無機膜を形成したときにその無機膜にクラックが発生し
たり（Semiconductor World 1986年10月号第40頁）、し
わが発生するという欠点があり、著しく耐湿性信頼性を
劣化させるという問題がある。
本発明の目的は上記問題点を解消したすなわち耐湿性
の強化された樹脂層間膜を用いた多層配線構造体の製造
方法を提供することにある。
の強化された樹脂層間膜を用いた多層配線構造体の製造
方法を提供することにある。
本発明の樹脂層間膜を用いた多層配線構造体の製造方
法は、層間絶縁樹脂膜が下記の式（１）で表わされる芳
香族テトラカルボン酸二無水物と、式（２）で表わされ
るジアミンと、式（３）で表わされるアミノシリコン化
合物とを混合反応せしめることによって形成されるポリ
アミド酸シリコン型中間体を含有してなる溶液を塗布・
熱処理せしめることによって形成され、かつ、その層間
絶縁膜上に最終金属配線を選択的に形成後、300〜450℃
の温度で熱処理をし、プラズマ化学気相成長シリコン窒
化膜又はプラズマ化学気相成長シリコン酸化窒化膜又
は、プラズマ化学気相成長シリコン酸化窒化膜と、プラ
ズマ化学気相成長シリコン窒化膜との２層膜によるカバ
ー膜を形成することを特徴としている。
法は、層間絶縁樹脂膜が下記の式（１）で表わされる芳
香族テトラカルボン酸二無水物と、式（２）で表わされ
るジアミンと、式（３）で表わされるアミノシリコン化
合物とを混合反応せしめることによって形成されるポリ
アミド酸シリコン型中間体を含有してなる溶液を塗布・
熱処理せしめることによって形成され、かつ、その層間
絶縁膜上に最終金属配線を選択的に形成後、300〜450℃
の温度で熱処理をし、プラズマ化学気相成長シリコン窒
化膜又はプラズマ化学気相成長シリコン酸化窒化膜又
は、プラズマ化学気相成長シリコン酸化窒化膜と、プラ
ズマ化学気相成長シリコン窒化膜との２層膜によるカバ
ー膜を形成することを特徴としている。
式（１）〜（３）において、R1は４価の炭素環式芳香
族基を表わし、R2は炭素数６〜30個の芳香脂肪族又は、
炭素数６〜30個の炭素環式芳香族基、R3及びR4は独立
に、炭素数１〜６のアルキル基又はフェニル基であり、
Ｋは１≦Ｋ≦３の値である。
族基を表わし、R2は炭素数６〜30個の芳香脂肪族又は、
炭素数６〜30個の炭素環式芳香族基、R3及びR4は独立
に、炭素数１〜６のアルキル基又はフェニル基であり、
Ｋは１≦Ｋ≦３の値である。
さらに上記のプラズマ化学気相成長シリコン窒化膜又
はプラズマ化学気相成長シリコン窒化膜はその内部応力
が圧縮応力でありその大きさが、109〜1010dyne/cm2で
あることを特徴としている。
はプラズマ化学気相成長シリコン窒化膜はその内部応力
が圧縮応力でありその大きさが、109〜1010dyne/cm2で
あることを特徴としている。
本発明によれば層間膜として用いる樹脂膜中にSiO成
分を含有せしめることによってその樹脂膜上にカバー膜
としてその内部応力が圧縮応力であり、その大きさが10
9〜1010dyne/cm2であるプラズマ化学気相成長シリコン
窒化膜又は、プラズマ化学気相成長シリコン酸化窒化膜
又は、プラズマ化学気相成長シリコン窒化膜とプラズマ
化学気相成長シリコン窒化膜との２層膜を形成したとき
にクラックやしわが発生しない。
分を含有せしめることによってその樹脂膜上にカバー膜
としてその内部応力が圧縮応力であり、その大きさが10
9〜1010dyne/cm2であるプラズマ化学気相成長シリコン
窒化膜又は、プラズマ化学気相成長シリコン酸化窒化膜
又は、プラズマ化学気相成長シリコン窒化膜とプラズマ
化学気相成長シリコン窒化膜との２層膜を形成したとき
にクラックやしわが発生しない。
次に、本発明を実施例に基づき図面を用いて説明す
る。
る。
本実施例で用いた樹脂膜形成用塗布溶液はアミノシリ
コン化合物として で表わされる。Ｐ−アミノフェニルトリメトキシシラン
をジアミンとしてジアミノジフェニルエーテルを、ま
た、芳香族テトラカルボン酸二無水物として、ベンゾフ
ェノンテトラカルボン酸二無水物を用いＰ−アミノフェ
ニルトリメトキシシランのモル濃度を40％とした。また
溶媒としてジメチルアセトアミドを用い溶液の粘度を30
0cm・poiseとした。
コン化合物として で表わされる。Ｐ−アミノフェニルトリメトキシシラン
をジアミンとしてジアミノジフェニルエーテルを、ま
た、芳香族テトラカルボン酸二無水物として、ベンゾフ
ェノンテトラカルボン酸二無水物を用いＰ−アミノフェ
ニルトリメトキシシランのモル濃度を40％とした。また
溶媒としてジメチルアセトアミドを用い溶液の粘度を30
0cm・poiseとした。
〔実施例１〕 本実施例では、シリコン基板上に本発明に基づく樹脂
膜を形成し、その樹脂膜上にプラズマ化学気相成長シリ
コン窒化膜を形成し、クラック，しわが発生するかどう
かを調べた。なお比較としてＰ−アミノフェニルトリメ
トキシシランを含まないベンゾフェノンテトラカルボン
酸二無水物とジアミノジフェニルエーテルから成るポリ
イミド樹脂膜を用いた。
膜を形成し、その樹脂膜上にプラズマ化学気相成長シリ
コン窒化膜を形成し、クラック，しわが発生するかどう
かを調べた。なお比較としてＰ−アミノフェニルトリメ
トキシシランを含まないベンゾフェノンテトラカルボン
酸二無水物とジアミノジフェニルエーテルから成るポリ
イミド樹脂膜を用いた。
シリコン基板上に本発明に基づく樹脂膜と、ポリイミ
ド膜を同様な熱処理に加えることにより約1.5μｍの膜
厚で形成し、最終熱処理を350℃,400℃,450℃で１時
間、窒素ガス雰囲気中で施しその試料上にプラズマ化学
気相成長でそのガス流量比を変えることにより、その内
部応力が圧縮応力でありその大きさを１×109〜１×10
10dyne/cm2の間で変化させ、300℃の温度で厚さ約1.0μ
ｍのシリコン窒化膜を形成したときのクラック，しわの
有無を調べた結果を第１表に示す。同図から本発明によ
る樹脂膜を用いた場合にはその最終熱処理温度が350℃,
400℃,450℃でさらにシリコン窒化膜の内部応力が１×1
09〜１×1010dyneの間でクラック，しわは発生しなかっ
た。しかしながらポリイミド樹脂膜の場合には、クラッ
クは発生しなかったが、しわが発生した。
ド膜を同様な熱処理に加えることにより約1.5μｍの膜
厚で形成し、最終熱処理を350℃,400℃,450℃で１時
間、窒素ガス雰囲気中で施しその試料上にプラズマ化学
気相成長でそのガス流量比を変えることにより、その内
部応力が圧縮応力でありその大きさを１×109〜１×10
10dyne/cm2の間で変化させ、300℃の温度で厚さ約1.0μ
ｍのシリコン窒化膜を形成したときのクラック，しわの
有無を調べた結果を第１表に示す。同図から本発明によ
る樹脂膜を用いた場合にはその最終熱処理温度が350℃,
400℃,450℃でさらにシリコン窒化膜の内部応力が１×1
09〜１×1010dyneの間でクラック，しわは発生しなかっ
た。しかしながらポリイミド樹脂膜の場合には、クラッ
クは発生しなかったが、しわが発生した。
〔実施例２〕 第１図（ａ）〜（ｇ）は実施例により耐湿性強化され
た２層Al配線構造体を形成する場合の工程断面図であ
る。
た２層Al配線構造体を形成する場合の工程断面図であ
る。
第２図（ａ）において半導体素子能動部が形成され、
さらに化学気相成長によるリンガラス膜202を介したポ
リシリコン電極203,203′が形成された素子基板201の表
面に化学気相成長によるリンガラス膜204を形成し、公
知のリソグラフィー，ドライエッチングにより同図
（ｂ）に示すようにポリシリコン電極と第１のアルミニ
ウム配線との電気的導通をとるための第１の開口205,20
5′を設け、続いてスパッタ法により厚さ約１μｍのア
ルミニウム膜を形成し、フォトリソグラフィー，ドライ
エッチングにより同図（ｃ）に示すように第１のアルミ
ニウム配線206,206′を形成する。次に、同図（ｄ）に
示すように、本発明による塗布溶液を毎分2000回転で30
秒間回転塗布し、100℃で１時間、240℃で30分間さらに
400℃で１時間窒素ガス雰囲気中で熱処理し、約1.5μｍ
厚の樹脂膜207を形成する。続いて樹脂膜のエッチング
マスクとして約0.1μｍのチタン金属膜をスパッタ法に
より形成し、公知のフォトリソグラフィー，ドライエッ
チングによりチタン金属膜と樹脂膜をエッチング後、エ
ッチングマスクとして用いたチタン金属を除去すること
によって同図（ｅ）に示すように第１のアルミニウム配
線206,206′と、第２のアルミニウム配線との電気的導
通をとるための第２の開口208,208′を設ける。次にス
パッタ法により厚さ約１μｍのアルミニウム膜を形成
し、フォトリソグラフィー，ドライエッチングにより同
図（ｆ）に示すように第２のアルミニウム配線209,20
9′を形成することによって２層アルミニウム配線構造
体が形成される。
さらに化学気相成長によるリンガラス膜202を介したポ
リシリコン電極203,203′が形成された素子基板201の表
面に化学気相成長によるリンガラス膜204を形成し、公
知のリソグラフィー，ドライエッチングにより同図
（ｂ）に示すようにポリシリコン電極と第１のアルミニ
ウム配線との電気的導通をとるための第１の開口205,20
5′を設け、続いてスパッタ法により厚さ約１μｍのア
ルミニウム膜を形成し、フォトリソグラフィー，ドライ
エッチングにより同図（ｃ）に示すように第１のアルミ
ニウム配線206,206′を形成する。次に、同図（ｄ）に
示すように、本発明による塗布溶液を毎分2000回転で30
秒間回転塗布し、100℃で１時間、240℃で30分間さらに
400℃で１時間窒素ガス雰囲気中で熱処理し、約1.5μｍ
厚の樹脂膜207を形成する。続いて樹脂膜のエッチング
マスクとして約0.1μｍのチタン金属膜をスパッタ法に
より形成し、公知のフォトリソグラフィー，ドライエッ
チングによりチタン金属膜と樹脂膜をエッチング後、エ
ッチングマスクとして用いたチタン金属を除去すること
によって同図（ｅ）に示すように第１のアルミニウム配
線206,206′と、第２のアルミニウム配線との電気的導
通をとるための第２の開口208,208′を設ける。次にス
パッタ法により厚さ約１μｍのアルミニウム膜を形成
し、フォトリソグラフィー，ドライエッチングにより同
図（ｆ）に示すように第２のアルミニウム配線209,20
9′を形成することによって２層アルミニウム配線構造
体が形成される。
次に、樹脂膜が吸収した水分を除去するために、400
℃で15分間、窒素ガス雰囲気中で熱処理後、同図（ｇ）
に示すようにただちにプラズマ化学気相成長により350
℃の温度で約１μｍの厚さでその内部応力が圧縮応力で
あり、その大きさが３×109dyne/cm2であるシリコン窒
化膜210を形成後、フォトリソグラフィー，ドライエッ
チングによりチップ外と電気的導通をとるためのアルミ
ニウムパッド上のシリコン窒化膜を除去する。
℃で15分間、窒素ガス雰囲気中で熱処理後、同図（ｇ）
に示すようにただちにプラズマ化学気相成長により350
℃の温度で約１μｍの厚さでその内部応力が圧縮応力で
あり、その大きさが３×109dyne/cm2であるシリコン窒
化膜210を形成後、フォトリソグラフィー，ドライエッ
チングによりチップ外と電気的導通をとるためのアルミ
ニウムパッド上のシリコン窒化膜を除去する。
以上の工程により耐湿性強化された２層アルミニウム
配線構造体が形成される。
配線構造体が形成される。
本実施例で形成した耐湿性強化された２層アルミニウ
ム配線構造体を150℃で２気圧の飽和水蒸気中で300時間
の耐湿性試験を行ったところ、アルミニウム配線の腐食
は全くないものであった。
ム配線構造体を150℃で２気圧の飽和水蒸気中で300時間
の耐湿性試験を行ったところ、アルミニウム配線の腐食
は全くないものであった。
カバー膜として、２×109dyne/cm2の圧縮応力を有す
るシリコン酸化窒化膜を用いた場合、シリコン酸化窒化
膜との２層膜を用いた場合にも同様な効果が得られた。
るシリコン酸化窒化膜を用いた場合、シリコン酸化窒化
膜との２層膜を用いた場合にも同様な効果が得られた。
以上説明したように本発明に基づく樹脂膜はその樹脂
膜上にその内部応力が圧縮応力であり、その大きさが10
9〜1010dyme/cm2であるプラズマ化学気相成長によるシ
リコン窒化膜、又はシリコン酸化窒化膜、又はシリコン
窒化膜とシリコン酸化窒化膜との２層膜を形成してもク
ラック，しわが発生しないため耐湿信頼性を向上できる
という効果がある。したがって、本発明によって得られ
る耐湿性強化された樹脂間膜を用いた多層配線構造体
は、高耐湿性，高信頼性を要求される半導体装置に多大
な効果をもたらす。
膜上にその内部応力が圧縮応力であり、その大きさが10
9〜1010dyme/cm2であるプラズマ化学気相成長によるシ
リコン窒化膜、又はシリコン酸化窒化膜、又はシリコン
窒化膜とシリコン酸化窒化膜との２層膜を形成してもク
ラック，しわが発生しないため耐湿信頼性を向上できる
という効果がある。したがって、本発明によって得られ
る耐湿性強化された樹脂間膜を用いた多層配線構造体
は、高耐湿性，高信頼性を要求される半導体装置に多大
な効果をもたらす。
第１図（ａ）〜（ｇ）は本発明の他の実施例に基づく耐
湿性の強化された２層アルミニウム配線構造体を形成す
る場合の工程断面図である。 201……素子基板、202……リンガラス膜、203,203′…
…ポリシリコン電極、204……リンガラス膜、205,205′
……第１の開口、206,206′……第１のアルミニウム配
線、207……本発明に基づく樹脂膜、208,208′……第２
の開口、209,209′……第２のアルミニウム配線、210…
…シリコン窒化膜。
湿性の強化された２層アルミニウム配線構造体を形成す
る場合の工程断面図である。 201……素子基板、202……リンガラス膜、203,203′…
…ポリシリコン電極、204……リンガラス膜、205,205′
……第１の開口、206,206′……第１のアルミニウム配
線、207……本発明に基づく樹脂膜、208,208′……第２
の開口、209,209′……第２のアルミニウム配線、210…
…シリコン窒化膜。
Claims (2)
- 【請求項１】層間絶縁膜が、下記の式（１）で表される
芳香族テトラカルボン酸二無水物と、式（２）で表され
るジアミンと、式（３）で表されるアミノシリコン化合
物とを混合反応せしめることによって形成されるポリア
ミド酸シリコン型中間体を含有してなる溶液を塗布・熱
処理せしめることによって形成され、続いて、該層間絶
縁樹脂膜上に最終金属配線構造体を選択的に形成後、30
0〜450℃の温度で熱処理をし、プラズマ化学気相成長シ
リコン窒化膜または、プラズマ化学気相成長シリコン酸
化窒化膜又は、プラズマ化学気相成長シリコン酸化窒化
膜と、プラズマ化学気相成長シリコン窒化膜との２層膜
によるカバー膜を形成することを特徴とする耐湿性強化
された樹脂層間膜を用いた多層配線構造体の製造方法 （式（１）〜（３）において、R1は４価の炭素環式芳香
族基を表し、R2は炭素数６〜30個の芳香族基、又は炭素
数６〜30個の炭素環式芳香族基、R3及びR4は独立に炭素
１〜６のアルキル基、又はフェニル基であり、Ｋは１≦
Ｋ≦３の値である。）。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の樹脂層間膜を
用いた多層配線構造体の製造方法において、前記多層配
線構造体上に形成せしめるプラズマ化学気相成長シリコ
ン窒化膜、又はプラズマ化学気相成長シリコン酸化窒化
膜はその内部応力が圧縮応力でありその大きさが109〜1
010dyne/cm2であることを特徴とする樹脂層間膜を用い
た多層配線構造体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63052133A JP2743366B2 (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 樹脂層間膜を用いた多層配線構造体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63052133A JP2743366B2 (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 樹脂層間膜を用いた多層配線構造体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01225339A JPH01225339A (ja) | 1989-09-08 |
| JP2743366B2 true JP2743366B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=12906370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63052133A Expired - Fee Related JP2743366B2 (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 樹脂層間膜を用いた多層配線構造体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2743366B2 (ja) |
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Family Cites Families (2)
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-
1988
- 1988-03-04 JP JP63052133A patent/JP2743366B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01225339A (ja) | 1989-09-08 |
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