JP2849286B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、多層配線構造を備えた
半導体装置の製造方法に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-layer wiring structure.
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
【0002】[0002]
【従来の技術】図5は、従来の半導体装置における多層
配線構造の形成工程を示す工程別断面図であり、図にお
いて、1はシリコン半導体基板、2は半導体基板1上に
形成されたシリコン酸化膜、3は下層配線、4はプラズ
マ酸化膜(シリコン酸化膜)、5はポジ型レジスト膜、
5aはポジ型レジスト膜5に形成された開孔部、6はス
ルーホール、7はスルーホール6を通して下層配線3に
接続された上層配線である。2. Description of the Related Art FIG. 5 is a sectional view showing a step of forming a multi-layer wiring structure in a conventional semiconductor device, wherein 1 is a silicon semiconductor substrate, 2 is a silicon oxide formed on a semiconductor substrate 1. 3, a lower wiring, 4 a plasma oxide film (silicon oxide film), 5 a positive resist film,
5a is an opening formed in the positive resist film 5, 6 is a through hole, and 7 is an upper wiring connected to the lower wiring 3 through the through hole 6 .
【0003】以下、図5に基づいて形成工程を説明す
る。先ず、図5(a) に示すように、シリコン半導体基板
1表面を被覆するシリコン酸化膜2の上面の所定領域
に、下層配線3を選択的に形成する。次いで、図5(b)
に示すように、下層配線3を被覆するように、シリコン
半導体基板1の全面にわたってプラズマ酸化膜(シリコ
ン酸化膜)4を形成する。次に、図5(c) に示すよう
に、プラズマ酸化膜(シリコン酸化膜)4上にポジ型レ
ジスト膜5を塗布し、通常の写真製版技術により、図5
(d) に示すように、ポジ型レジスト膜5の所定領域に開
孔5aを形成する。次に、この開孔5aが形成されたポ
ジ型レジスト膜5をマスクとして、プラズマ酸化膜(シ
リコン酸化膜)4を選択的にエッチングし、図5(e) に
示すように、プラズマ酸化膜(シリコン酸化膜)4の所
定領域にスルーホール6を形成する。次に、上記ポジ型
レジスト膜5を完全に除去した後、図5(f) に示すよう
に、プラズマ酸化膜(シリコン酸化膜)4の上面及びス
ルーホール6から露出した下層配線3の表面に配線金属
を堆積させて上層配線7を形成する。[0003] A forming process will be described below with reference to FIG. First, as shown in FIG. 5A, a lower wiring 3 is selectively formed in a predetermined region on the upper surface of a silicon oxide film 2 covering the surface of a silicon semiconductor substrate 1. Next, FIG.
As shown in FIG. 1, a plasma oxide film (silicon oxide film) 4 is formed over the entire surface of the silicon semiconductor substrate 1 so as to cover the lower wiring 3. Next, as shown in FIG. 5 (c), a positive resist film 5 is applied on the plasma oxide film (silicon oxide film) 4 and the photolithographic technique shown in FIG.
As shown in (d), an opening 5a is formed in a predetermined region of the positive resist film 5. Next, using the positive resist film 5 in which the openings 5a are formed as a mask, the plasma oxide film (silicon oxide film) 4 is selectively etched, and as shown in FIG. A through hole 6 is formed in a predetermined region of the silicon oxide film 4. Next, after the positive resist film 5 is completely removed, as shown in FIG. 5F, the upper surface of the plasma oxide film (silicon oxide film) 4 and the surface of the lower wiring 3 exposed from the through hole 6 are formed. The wiring metal is deposited to form the upper wiring 7.
【0004】上記工程に示されるように、通常、半導体
装置では、集積化及び微細化に応じて、層間絶縁膜(プ
ラズマ酸化膜4)を介して、上層と下層の配線間(上層
配線7と下層配線3の間)を、該層間絶縁膜に形成した
スルーホール6を通して接続する、多層配線構造が形成
される。As shown in the above steps, in a semiconductor device, usually, in accordance with integration and miniaturization, an upper layer and a lower layer wiring (upper layer wiring 7) are interposed via an interlayer insulating film (plasma oxide film 4). The lower wiring 3 is connected through a through hole 6 formed in the interlayer insulating film to form a multilayer wiring structure.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置の多
層配線構造は以上の工程から形成されており、下層配線
3上の層間絶縁膜(プラズマ酸化膜4)に形成されるス
ルーホール6とその周辺部では、図に示すように、該層
間絶縁膜(プラズマ酸化膜4)の膜厚がそのまま段差と
なって表れるため、該層間絶縁膜(プラズマ酸化膜4)
の上面及びスルーホール6に内周面に沿って形成される
上層配線7は、この段差によって断線したり、また、断
線しないまでも被覆性が低下して、得られる半導体装置
の信頼性が低下するという問題点があった。The multi-layer wiring structure of the conventional semiconductor device is formed by the above-described steps, and the through-hole 6 formed in the interlayer insulating film (plasma oxide film 4) on the lower wiring 3 and the through hole 6 are formed. In the peripheral part, as shown in the figure, the thickness of the interlayer insulating film (plasma oxide film 4) appears as a step as it is, so that the interlayer insulating film (plasma oxide film 4)
The upper layer wiring 7 formed along the inner peripheral surface of the upper surface of the through hole 6 and the through hole 6 is disconnected due to this step, and even if not disconnected, the coverage is reduced, and the reliability of the obtained semiconductor device is reduced. There was a problem of doing.
【0006】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、層間絶縁膜のコンタクトホー
ルから露出する下層配線表面及びその周囲部の層間絶縁
膜表面に形成される上層配線が、断線することなく良好
に被覆形成された多層配線構造を有する半導体装置の製
造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has been made in consideration of the above-described problems, and is directed to a lower wiring surface exposed from a contact hole of an interlayer insulating film and an upper wiring formed on the surface of the interlayer insulating film around the lower wiring. Of a semiconductor device having a multi-layer wiring structure that is well coated without disconnection .
It is intended to provide a fabrication method.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明にかかる半導体
装置の製造方法は、半導体基板上に、下層配線と上層配
線とが層間絶縁膜内のスルーホールを通して接続される
多層配線膜を形成してなる半導体装置の製造方法におい
て、上記半導体基板上の所定領域に第1の配線層を形成
する工程と、上記第1の配線層を被覆するよう上記半導
体基板の全面に対して、炭素成分を含有しない第1のシ
リコン酸化膜を形成する工程と、上記第1のシリコン酸
化膜の上面に、その繰り返し単位が下記一般式(1)で
表されるシリコンラダーポリマーを溶解した樹脂溶液を
スピンコートし、得られた塗膜を焼成して、炭素成分を
含有する第2のシリコン酸化膜を形成する工程と、上記
第2のシリコン酸化膜の上記第1の配線層の上部に位置
する所定部分に開孔を形成する工程と、二酸化ケイ素を
エッチングするエッチングガスによるエッチングレート
が、上記第1のシリコン酸化膜より上記第2のシリコン
酸化膜の方が小さいことを利用して、上記開孔を形成し
た状態で、該エッチングガスにより上記第1,第2のシ
リコン酸化膜をエッチングして、該第2のシリコン酸化
膜を該第1のシリコン酸化膜上に残存させた状態で、上
記第1の配線層の上面を露出させる工程と、上記半導体
基板の全面に対して配線金属を堆積し、上記第1の配線
層にその一部が接続した第2の配線層を上記第1,第2
のシリコン酸化膜上に形成する工程とを含むことを特徴
とするものである。 A semiconductor according to the present invention.
The method of manufacturing the device is such that a lower wiring and an upper wiring are formed on a semiconductor substrate.
Line is connected through through hole in interlayer insulating film
In a method of manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring film formed thereon,
Forming a first wiring layer in a predetermined region on the semiconductor substrate
And the semiconductor layer so as to cover the first wiring layer.
A first shell containing no carbon component is applied to the entire surface of the body substrate.
A step of forming a silicon oxide film;
The repeating unit is represented by the following general formula (1)
A resin solution containing the silicone ladder polymer
Spin coating, baking the obtained coating film, carbon component
Forming a second silicon oxide film containing
Position of the second silicon oxide film above the first wiring layer
Forming an opening in a predetermined portion to be formed;
Etching rate by etching gas to be etched
Is, compared to the first silicon oxide film, the second silicon oxide film.
By making use of the fact that the oxide film is smaller,
In this state, the first and second seals are formed by the etching gas.
Etching the silicon oxide film to form the second silicon oxide film;
With the film remaining on the first silicon oxide film,
Exposing an upper surface of the first wiring layer;
A wiring metal is deposited on the entire surface of the substrate, and the first wiring
The second wiring layer, part of which is connected to the
Forming on a silicon oxide film of
It is assumed that.
【数2】 〔式中、R1はフェニル基または低級のアルキル基、R
2は水素原子または低級アルキル基であり、異なるR1
は同じ基でも異なる基でもよく、異なるR2は同じ基で
も異なる基でもよい。また、nは20〜1000の正の
整数を示す。〕 (Equation 2) [Wherein, R1 is a phenyl group or a lower alkyl group;
2 is a hydrogen atom or a lower alkyl group;
May be the same or different groups, and different R2s are the same groups
May also be different groups. N is a positive number of 20 to 1000
Indicates an integer. ]
【0008】[0008]
【作用】この発明に係る半導体装置の製造方法において
は、有機基を有するシリコンラダーポリマーの焼成膜の
配線上部に位置する所定部分に開孔を形成した状態で、
該有機基を有するシリコンラダーポリマーの焼成膜と上
記炭素成分を含有しないシリコン酸化膜とに、二酸化ケ
イ素をエッチングするガスを用いてドライエッチングを
施すと、有機基を有するシリコンラダーポリマーの焼成
膜のエッチングレートが、炭素成分を含有しないシリコ
ン酸化膜のそれに比べて小さいことから、上記開孔が形
成された有機基を有するシリコンラダーポリマーの焼成
膜がマスクになって、上記炭素成分を含有しないシリコ
ン酸化膜に下層配線上面に達する開孔が形成されるとと
もに、これら両者の膜がエッチバックされて、上記炭素
成分を含有しないシリコン酸化膜の下層配線周囲部に形
成された凹部が上記有機基を有するシリコンラダーポリ
マーの焼成膜によって埋め込まれ、平坦化された層間絶
縁膜を形成することができる。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention ,
Of the fired film of silicon ladder polymer having organic groups
With a hole formed in a predetermined part located at the top of the wiring,
Fired film of silicon ladder polymer having the organic group and
Silicon dioxide film containing no carbon component
Dry etching using gas to etch i
When applied, firing of silicon ladder polymer with organic groups
The etching rate of the film is
The opening is smaller than that of the oxide film.
Firing of formed silicon ladder polymer with organic groups
Using the film as a mask, the silicon containing no carbon component
When an opening reaching the upper surface of the lower wiring is formed in the oxide film,
Both films are etched back and the carbon
Formed around the lower wiring of silicon oxide film containing no component
Silicon ladder poly in which the formed concave portion has the above organic group
Buried and planarized interlayer insulation
An edge membrane can be formed.
【0009】[0009]
【0010】[0010]
【実施例】(実施例1)図1は、この発明の第1の実施
例による半導体装置の多層配線構造を形成する工程を示
した工程別断面図であり、図において、図5と同一符号
は同一または相当する部分を示し、8は有機SOG膜、
8aは有機SOG膜8に形成された開孔部、9は層間絶
縁膜である。上記有機SOG膜8は、下記式(2) の組成
式で表されるケイ素化合物を有機溶剤に溶解した有機S
OGを、スピンコートした塗布膜を焼成して得られるも
ので、炭素成分を含有していることから、そのエッチン
グレートが炭素成分を含有しないシリコン酸化膜より遅
いという特徴を有している。(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view showing the steps of forming a multilayer wiring structure of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. Denotes the same or corresponding portions, 8 denotes an organic SOG film,
8a is an opening formed in the organic SOG film 8, and 9 is an interlayer insulating film. The organic SOG film 8 is formed of an organic SOG film obtained by dissolving a silicon compound represented by a composition formula of the following formula (2) in an organic solvent.
OG is obtained by baking a spin-coated coating film and contains a carbon component, so that its etching rate is lower than that of a silicon oxide film containing no carbon component.
【0011】 Rn Si(OH)4-n …………………(2)RnSi (OH) 4-n (2)
【0012】式中、Rはフェニル基または低級アルキル
基、nは1〜3の整数である。In the formula, R is a phenyl group or a lower alkyl group, and n is an integer of 1-3.
【0013】以下、上記図1に基づいて多層配線構造の
形成工程を説明する。図1(a) ,(b) に示すように、従
来と同様に、シリコン半導体基板1表面を被覆するシリ
コン酸化膜2の上面の所定領域に、下層配線3を選択的
に形成し、次いで、この下層配線3を被覆するように、
シリコン半導体基板1の全面にわたってプラズマ酸化膜
(シリコン酸化膜)4を形成する。次に、上記式(2) で
示される有機基を有するケイ素化合物を、適当な有機バ
インダー,ガラス質形成剤とともに有機溶剤に溶解し、
この溶液を上記プラズマ酸化膜(シリコン酸化膜)4上
にスピンコートし、次いで、熱処理を施すと、溶剤の蒸
発及び脱水・重合反応が進行して、図1(c) に示される
ように、炭素成分を含有したシリコン酸化膜からなる有
機SOG膜8が形成される。この有機SOG膜8はスピ
ンコートによって塗布形成されているので、図にみられ
るように、プラズマ酸化膜(シリコン酸化膜)4の段差
凹部には厚く、段差凸部には薄く形成され、平坦性に優
れた膜となる。次に、図1(d) に示すように、レジスト
膜5を塗布形成し、通常の写真製版技術により、図1
(e) に示すように該レジスト膜5の所定部分に開孔5a
を形成する。次に、図1(f) に示すように、この開孔5
aが形成されたレジスト膜5をマスクにして、有機SO
G膜8にCF4 ,CHF3 ,Ar の混合系ガスによるド
ライエッチングを施し、プラズマ酸化膜4の上部まで届
く開孔部8aを形成する。次に、図1(g) に示すよう
に、上記レジスト膜5を除去した後、有機SOG膜8及
びプラズマ酸化膜(シリコン酸化膜)4に対して、上記
と同様のCF4 ,CHF3 ,Ar の混合系ガスを用い、
図3に示すエッチング条件でドライエッチングを施す。
この際、上述したように、有機SOG膜8はプラズマ酸
化膜4よりエッチングレートが遅いため、開孔8aが形
成された有機SOG膜8がマスクになって、図1(h) に
示すように、プラズマ酸化膜(シリコン酸化膜)4に下
層配線3に届くスルーホール6が形成されるとともに、
エッチバックによって有機SOG膜8とプラズマ酸化膜
(シリコン酸化膜)4からなる平坦化絶縁膜9が形成さ
れる。そして、この後、上層配線を構成する配線金属を
シリコン基板の全面に対して堆積させると、図1(i) に
示すように、コンタクトホール4a及びプラズマ酸化膜
(シリコン酸化膜)4の上面が、従来よりその層厚が均
一化した上層配線7によって被覆される。A process for forming a multilayer wiring structure will be described below with reference to FIG. As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), a lower wiring 3 is selectively formed in a predetermined region on the upper surface of a silicon oxide film 2 covering the surface of a silicon semiconductor substrate 1, as in the prior art. In order to cover this lower wiring 3,
A plasma oxide film (silicon oxide film) 4 is formed over the entire surface of the silicon semiconductor substrate 1. Next, a silicon compound having an organic group represented by the above formula (2) is dissolved in an organic solvent together with a suitable organic binder and a vitreous forming agent.
When this solution is spin-coated on the plasma oxide film (silicon oxide film) 4 and then subjected to a heat treatment, the evaporation and dehydration / polymerization reaction of the solvent proceed, as shown in FIG. An organic SOG film 8 made of a silicon oxide film containing a carbon component is formed. Since the organic SOG film 8 is formed by spin coating, as shown in the figure, the organic SOG film 8 is formed thick in the step concave portions of the plasma oxide film (silicon oxide film) 4 and thinly formed in the step convex portions. It becomes a film excellent in. Next, as shown in FIG. 1 (d), a resist film 5 is applied and formed, and the photolithographic technique shown in FIG.
An opening 5a is formed in a predetermined portion of the resist film 5 as shown in FIG.
To form Next, as shown in FIG.
a using the resist film 5 on which the a
The G film 8 is subjected to dry etching with a mixed gas of CF4, CHF3, and Ar to form an opening 8a reaching the upper portion of the plasma oxide film 4. Next, as shown in FIG. 1 (g), after removing the resist film 5, the organic SOG film 8 and the plasma oxide film (silicon oxide film) 4 are coated with CF4, CHF3, and Ar in the same manner as described above. Using a mixed gas,
Dry etching is performed under the etching conditions shown in FIG.
At this time, as described above, since the etching rate of the organic SOG film 8 is lower than that of the plasma oxide film 4, the organic SOG film 8 in which the openings 8a are formed is used as a mask, as shown in FIG. A through hole 6 reaching the lower wiring 3 is formed in the plasma oxide film (silicon oxide film) 4, and
By the etch back, a planarizing insulating film 9 composed of the organic SOG film 8 and the plasma oxide film (silicon oxide film) 4 is formed. After that, when the wiring metal constituting the upper wiring is deposited on the entire surface of the silicon substrate, the contact hole 4a and the upper surface of the plasma oxide film (silicon oxide film) 4 are formed as shown in FIG. , And is covered with the upper wiring 7 having a uniform thickness.
【0014】図4は、有機SOG膜(メチル基を有機基
として含有するもの。)の反応温度(℃)とエッチング
レート(オングストローム/min)の関係を、他の無
機絶縁膜(シリコン酸化膜)のそれと比較して示した図
であり、図において、aは無機SOG膜(有機基を持た
ないケイ素化合物から得られたSOG膜)のエッチング
レート、bはTEOS(tetra-ethyl orthosilicate)の
エッチングレート、c,dはメチル基を有機基として含
有する有機SOG膜のエッチングレート、eは後述する
第2の実施例のPPSQ(ポリフェニルシリセスキオキ
サン)の焼成膜のエッチングレートを示している。ここ
で、d,eは、膜中の炭素量が多い有機SOG膜のエッ
チングレートがdに対応し、膜中の炭素量が少ない有機
SOG膜のエッチングレートがcに対応している。FIG. 4 shows the relationship between the reaction temperature (° C.) and the etching rate (angstrom / min) of an organic SOG film (containing a methyl group as an organic group), and the relationship between other inorganic insulating films (silicon oxide films). In the figure, a is an etching rate of an inorganic SOG film (an SOG film obtained from a silicon compound having no organic group), and b is an etching rate of TEOS (tetra-ethyl orthosilicate). , C and d indicate etching rates of an organic SOG film containing a methyl group as an organic group, and e indicates an etching rate of a fired film of PPSQ (polyphenylsilsesquioxane) of a second embodiment described later. Here, for d and e, the etching rate of the organic SOG film having a large amount of carbon in the film corresponds to d, and the etching rate of the organic SOG film having a small amount of carbon in the film corresponds to c.
【0015】この図から、本発明では、上記有機SOG
膜8を他の炭素成分を含有しないシリコン酸化膜ととも
にエッチングする際のエッチング温度(反応温度)は、
そのエッチングレートが他の炭素成分を含有しないシリ
コン酸化膜に比べて充分に小さくなる500℃以下にす
るのが好ましいことが分かる。From this figure, it can be seen that in the present invention, the organic SOG
The etching temperature (reaction temperature) when etching the film 8 together with another silicon oxide film containing no carbon component is as follows:
It is understood that the etching rate is preferably set to 500 ° C. or less, which is sufficiently smaller than that of a silicon oxide film containing no other carbon component.
【0016】このような本実施例の多層配線構造の形成
工程では、プラズマ酸化膜(シリコン酸化膜)4上に、
平坦性に優れる有機SOG膜8を形成し、この後、下層
配線3の上部に対応する有機SOG膜8の所定部分に開
孔8aを形成した状態で、これらプラズマ酸化膜(シリ
コン酸化膜)4と有機SOG膜8に対して、二酸化ケイ
素をエッチングするCF4 ,CHF3 ,Ar の混合系ガ
スにより、ドライエッチングを施すため、エッチングレ
ートの遅い有機SOG膜8がマスクになって、下層配線
3に続くスルーホール6がプラズマ酸化膜(シリコン酸
化膜)4に形成されると同時に、プラズマ酸化膜(シリ
コン酸化膜)4と有機SOG膜8がエッチバックされ、
その結果、スルーホール6の段差部はプラズマ酸化膜
(シリコン酸化膜)4の上面部分がエッチングされるこ
とからなだらかになり、更に、プラズマ酸化膜(シリコ
ン酸化膜)4の凹部が有機SOG膜8で埋め込まれ、平
坦性に優れた層間絶縁膜9が形成される。従って、この
層間絶縁膜9上に配線金属を堆積して得られた上層配線
7は層厚が均一で断線等が生じない。In the process of forming the multi-layer wiring structure according to the present embodiment, the plasma oxide film (silicon oxide film) 4
An organic SOG film 8 having excellent flatness is formed, and thereafter, a plasma oxide film (silicon oxide film) 4 is formed in a state where an opening 8a is formed in a predetermined portion of the organic SOG film 8 corresponding to the upper part of the lower wiring 3. and the organic SOG film 8, the mixed system gas CF4, CHF3, Ar etching silicon dioxide, for dry etching, slow organic SOG film 8 of etching rate <br/> over preparative becomes the mask At the same time, a through hole 6 following the lower wiring 3 is formed in the plasma oxide film (silicon oxide film) 4, and at the same time, the plasma oxide film (silicon oxide film) 4 and the organic SOG film 8 are etched back.
As a result, the step portion of the through hole 6 becomes gentle because the upper surface portion of the plasma oxide film (silicon oxide film) 4 is etched, and furthermore, the concave portion of the plasma oxide film (silicon oxide film) 4 becomes an organic SOG film 8. To form an interlayer insulating film 9 having excellent flatness. Therefore, the upper wiring 7 obtained by depositing a wiring metal on the interlayer insulating film 9 has a uniform layer thickness and does not cause disconnection or the like.
【0017】(実施例2) 図2は、この発明の第2の実施例による半導体装置の多
層配線構造を示す断面図であり、図において、図1と同
一符号は同一または相当する部分を示し、10はシリコ
ンラダーポリマーの焼成膜である。ここで、シリコンラ
ダーポリマーの焼成膜10は、その繰り返し単位が下記
の一般式(1) で表されるシリコンラダーポリマーを有機
溶剤に溶解した溶液を、プラズマ酸化膜( シリコン酸化
膜)4上にスピンコートし、得られた塗膜を焼成したも
のである。(Embodiment 2) FIG. 2 is a sectional view showing a multilayer wiring structure of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. In the drawing, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts. Reference numeral 10 denotes a fired film of a silicon ladder polymer. Here, the fired film 10 of the silicon ladder polymer is prepared by dissolving a solution of a silicon ladder polymer having a repeating unit represented by the following general formula (1) in an organic solvent on a plasma oxide film (silicon oxide film) 4. It is obtained by spin coating and baking the obtained coating film.
【0018】[0018]
【数3】 (Equation 3)
【0019】式中、R1 はフェニル基または低級のアル
キル基、R2 は水素原子または低級アルキル基であり、
異なるR1 は同じ基でも異なる基でもよく、異なるR2
は同じ基でも異なる基でもよい。また、nは20〜10
00の正の整数である。Wherein R 1 is a phenyl group or a lower alkyl group, R 2 is a hydrogen atom or a lower alkyl group,
The different R1 may be the same or different, and different R2
May be the same or different groups. N is 20 to 10
It is a positive integer of 00.
【0020】尚、この実施例における多層配線構造の形
成工程は、上記のようにプラズマ酸化膜(シリコン酸化
膜)4上にシリコンラダーポリマーの焼成膜10を形成
する以外は上記第1の実施例と同じであり、ここでは説
明を省略する。The process of forming the multilayer wiring structure in this embodiment is the same as that of the first embodiment except that the fired film 10 of silicon ladder polymer is formed on the plasma oxide film (silicon oxide film) 4 as described above. The description is omitted here.
【0021】また、前述したように、図4のeは、上記
一般式で表されるシリコンラダーポリマーであるPPS
Q(ポリフェニルシリセスキオキサン)の焼成膜のエッ
チングレートを示しており、この図から、シリコンラダ
ーポリーマーの焼成膜のエッチングレートは他の炭素成
分を含有しないシリコン酸化膜に比べて充分に小さいこ
とがわかる。従って、上記第1の実施例と同様にして、
シリコンラダーポリマーの焼成膜10に開孔を空け、プ
ラズマ酸化膜(シリコン酸化膜)4とシリコンラダーポ
リマーの焼成膜10とにドライエッチングを施すと、該
シリコンラダーポリマーの焼成膜10をマスクとしてプ
ラズマ酸化膜(シリコン酸化膜)4の所定部分にコンタ
クトホール6が形成されると同時に、エッチバックによ
って平坦化された層間絶縁膜9が形成される。As described above, FIG. 4E shows PPS which is a silicon ladder polymer represented by the above general formula.
The figure shows the etching rate of the fired film of Q (polyphenylsilsesquioxane). From this figure, the etching rate of the fired film of the silicon ladder polymer is sufficiently higher than that of the silicon oxide film containing no other carbon component. It turns out that it is small. Therefore, similarly to the first embodiment,
Spaced openings in baked film 10 of the silicon ladder polymer, plasma when subjected to dry etching and fired film 10 of a plasma oxide film (silicon oxide film) 4 and the silicon ladder polymer, a fired film 10 of the silicon ladder polymer as a mask At the same time as the contact hole 6 is formed in a predetermined portion of the oxide film (silicon oxide film) 4, an interlayer insulating film 9 planarized by etch back is formed.
【0022】このような本実施例の半導体装置では、シ
リコンラダーポリマーの焼成膜10のエッチングレート
がプラズマ酸化膜(シリコン酸化膜)4のそれに比べて
充分に小さく、所定部分に開孔が形成されたシリコンラ
ダーポリマーの焼成膜10とプラズマ酸化膜(シリコン
酸化膜)4とが、二酸化ケイ素をエッチングするエッチ
ングガスによって、同時にエッチングされると、上記第
1の実施例と同様に、下層配線3の上面に続くスルーホ
ール6が形成されるとと同時に、プラズマ酸化膜4の凹
部がシリコンラダーポリマーの焼成膜10で埋め込ま
れ、平坦性に優れた層間絶縁膜9を形成することができ
る。従って、該層間絶縁膜9上に配線金属を堆積して得
られる上層配線7は、層厚が均一で、断線等の無いもの
になる。In the semiconductor device of this embodiment, the etching rate of the fired film 10 of the silicon ladder polymer is sufficiently smaller than that of the plasma oxide film (silicon oxide film) 4, and an opening is formed in a predetermined portion. When the baked film 10 of the silicon ladder polymer and the plasma oxide film (silicon oxide film) 4 are simultaneously etched by the etching gas for etching silicon dioxide, the lower wiring 3 is formed in the same manner as in the first embodiment. Simultaneously with the formation of the through hole 6 following the upper surface, the concave portion of the plasma oxide film 4 is filled with the fired film 10 of the silicon ladder polymer, so that the interlayer insulating film 9 having excellent flatness can be formed. Therefore, the upper wiring 7 obtained by depositing a wiring metal on the interlayer insulating film 9 has a uniform layer thickness and is free from disconnection or the like.
【0023】尚、上記実施例では、プラズマ酸化膜(シ
リコン酸化膜)4と有機SOG膜8をエッチングする際
のエッチングガスとして、CF4 ,CHF3 ,Ar の混
合ガスを用いたが、CF4 ,CHF3 ,Heの混合ガス
等の他の二酸化ケイ素をエッチングできるガスを用いて
も同様の効果を得ることができる。In the above embodiment, a mixed gas of CF4, CHF3, and Ar is used as an etching gas for etching the plasma oxide film (silicon oxide film) 4 and the organic SOG film 8. However, CF4, CHF3, The same effect can be obtained by using another gas that can etch silicon dioxide, such as a mixed gas of He.
【0024】[0024]
【発明の効果】以上のように、この発明にかかる半導体
装置の製造方法は、半導体基板上に、下層配線と上層配
線とが層間絶縁膜内のスルーホールを通して接続される
多層配線膜を形成してなる半導体装置の製造方法におい
て、上記半導体基板上の所定領域に第1の配線層を形成
する工程と、上記第1の配線層を被覆するよう上記半導
体基板の全面に対して、炭素成分を含有しない第1のシ
リコン酸化膜を形成する工程と、上記第1のシリコン酸
化膜の上面に、シリコンラダーポリマーを溶解した樹脂
溶液をスピンコートし、得られた塗膜を焼成して、炭素
成分を含有する第2のシリコン酸化膜を形成する工程
と、上記第2のシリコン酸化膜の上記第1の配線層の上
部に位置する所定部分に開孔を形成する工程と、二酸化
ケイ素をエッチングするエッチングガスによるエッチン
グレートが、上記第1のシリコン酸化膜より上記第2の
シリコン酸化膜の方が小さいことを利用して、上記開孔
を形成した状態で、該エッチングガスにより上記第1,
第2のシリコン酸化膜をエッチングして、該第2のシリ
コン酸化膜を該第1のシリコン酸化膜上に残存させた状
態で、上記第1の配線層の上面を露出させる工程と、上
記半導体基板の全面に対して配線金属を堆積し、上記第
1の配線層にその一部が接続した第2の配線層を上記第
1,第2のシリコン酸化膜上に形成する工程とを含むこ
とを特徴とするものであり、これにより、上記第1の配
線層上面が露出して絶縁酸化膜の段差の少ないスルーホ
ールが形成されるとともに、炭素成分を含有しない第1
のシリコン酸化膜と有機基を有するシリコンラダーポリ
マーの焼成膜よりなる炭素成分を含有する第2のシリコ
ン酸化膜とがエッチバックされて、平坦性に優れた層間
絶縁膜を形成することができ、その結果、上記スルーホ
ールと層間絶縁酸化膜上に形成される上記第2の配線層
の層厚が均一になり、信頼性に優れた半導体装置が得ら
れる効果がある。 As described above, the semiconductor according to the present invention is
The method of manufacturing the device is such that a lower wiring and an upper wiring are formed on a semiconductor substrate.
Line is connected through through hole in interlayer insulating film
In a method of manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring film formed thereon,
Forming a first wiring layer in a predetermined region on the semiconductor substrate
And the semiconductor layer so as to cover the first wiring layer.
A first shell containing no carbon component is applied to the entire surface of the body substrate.
A step of forming a silicon oxide film;
Resin with silicon ladder polymer dissolved on the upper surface of the passivation film
The solution is spin-coated and the resulting coating is baked to remove carbon
For forming a second silicon oxide film containing components
And above the first wiring layer of the second silicon oxide film
Forming an opening in a predetermined portion located in the portion;
Etching with etching gas to etch silicon
Greater than the first silicon oxide film in the second silicon oxide film.
By making use of the fact that the silicon oxide film is smaller,
In the state where
The second silicon oxide film is etched to form the second silicon oxide film.
A state in which a silicon oxide film is left on the first silicon oxide film
Exposing the upper surface of the first wiring layer in a state,
A wiring metal is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate,
The second wiring layer, a part of which is connected to the first wiring layer, is
1, forming on the second silicon oxide film.
With this, the first arrangement is
The through-hole with the upper surface of the wire layer exposed and the step of the insulating oxide film is small.
Is formed and the first carbon-free
Ladder Poly with Silicon Oxide Film and Organic Group
Second Silico Containing Carbon Component Consisting of Fired Film of Mer
The oxide film is etched back to provide an interlayer with excellent flatness.
An insulating film can be formed, and as a result,
And the second wiring layer formed on the interlayer insulating oxide film
Layer thickness is uniform, and a highly reliable semiconductor device is obtained.
Has the effect.
【図1】この発明の第1の実施例による半導体装置の多
層配線構造を形成する工程を示す工程別断面図である。FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views showing steps of forming a multilayer wiring structure of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】この発明の第2の実施例による半導体装置の多
層配線構造を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a multilayer wiring structure of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【図3】図1に示す多層配線構造の形成工程におけるプ
ラズマ酸化膜(シリコン酸化膜)とと有機SOG膜とを
エッチングする際のエッチング条件を示すグラフ図であ
る。FIG. 3 is a graph showing etching conditions when etching a plasma oxide film (silicon oxide film) and an organic SOG film in a step of forming the multilayer wiring structure shown in FIG.
【図4】有機SOG膜,シリコンラダーポリマーの焼成
膜及び他の炭素成分を含有しないシリコン酸化膜の反応
温度に対するエッチングレートの変化を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a change in an etching rate with respect to a reaction temperature of an organic SOG film, a fired film of a silicon ladder polymer, and a silicon oxide film containing no other carbon component.
【図5】従来の半導体装置の多層配線構造を形成する工
程を示す工程別断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a step of forming a multilayer wiring structure of a conventional semiconductor device.
1 シリコン半導体基板 2 シリコン酸化膜 3 下層配線 4 プラズマ酸化膜(シリコン酸化膜)膜 5 レジスト膜 5a 開孔 6 スルーホール 7 上層配線 8 有機SOG膜 8a 開孔 9 層間絶縁膜 10 シリコンラダーポリマーの焼成膜 a,b,c,d,e エッチングレート Reference Signs List 1 silicon semiconductor substrate 2 silicon oxide film 3 lower layer wiring 4 plasma oxide film (silicon oxide film) film 5 resist film 5a opening 6 through hole 7 upper layer wiring 8 organic SOG film 8a opening 9 interlayer insulating film 10 firing of silicon ladder polymer Film a, b, c, d, e Etching rate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/768──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/768
Claims (1)
が層間絶縁膜内のスルーホールを通して接続される多層
配線膜を形成してなる半導体装置の製造方法において、 上記半導体基板上の所定領域に第1の配線層を形成する
工程と、 上記第1の配線層を被覆するよう上記半導体基板の全面
に対して、炭素成分を含有しない第1のシリコン酸化膜
を形成する工程と、 上記第1のシリコン酸化膜の上面に、その繰り返し単位
が下記一般式(1)で表されるシリコンラダーポリマー
を溶解した樹脂溶液をスピンコートし、得られた塗膜を
焼成して、炭素成分を含有する第2のシリコン酸化膜を
形成する工程と、 上記第2のシリコン酸化膜の上記第1の配線層の上部に
位置する所定部分に開孔を形成する工程と、 二酸化ケイ素をエッチングするエッチングガスによるエ
ッチングレートが、上記第1のシリコン酸化膜より上記
第2のシリコン酸化膜の方が小さいことを利用して、上
記開孔を形成した状態で、該エッチングガスにより上記
第1,第2のシリコン酸化膜をエッチングして、該第2
のシリコン酸化膜を該第1のシリコン酸化膜上に残存さ
せた状態で、上記第1の配線層の上面を露出させる工程
と、 上記半導体基板の全面に対して配線金属を堆積し、上記
第1の配線層にその一部が接続した第2の配線層を上記
第1,第2のシリコン酸化膜上に形成する工程とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 【数1】 〔式中、R1はフェニル基または低級のアルキル基、R
2は水素原子または低級アルキル基であり、異なるR1
は同じ基でも異なる基でもよく、異なるR2は同じ基で
も異なる基でもよい。また、nは20〜1000の正の
整数を示す。〕 1. A semiconductor device comprising : a lower wiring and an upper wiring formed on a semiconductor substrate;
Are connected through through holes in the interlayer insulating film
In a method of manufacturing a semiconductor device in which a wiring film is formed, a first wiring layer is formed in a predetermined region on the semiconductor substrate.
A process and an entire surface of the semiconductor substrate so as to cover the first wiring layer.
First silicon oxide film containing no carbon component
And forming a repeating unit on the upper surface of the first silicon oxide film.
Is a silicon ladder polymer represented by the following general formula (1)
Is spin-coated with a resin solution in which
Baking to form a second silicon oxide film containing a carbon component.
Forming a second silicon oxide film on the first wiring layer;
Forming an opening in a predetermined position, and etching with an etching gas for etching silicon dioxide.
The switching rate is higher than that of the first silicon oxide film.
Utilizing that the second silicon oxide film is smaller,
With the apertures formed, the etching gas
The first and second silicon oxide films are etched to form the second silicon oxide film.
Remaining on the first silicon oxide film.
Exposing the upper surface of the first wiring layer in the state in which
And depositing a wiring metal on the entire surface of the semiconductor substrate,
The second wiring layer, a part of which is connected to the first wiring layer, is
Forming on the first and second silicon oxide films
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: (Equation 1) [Wherein, R1 is a phenyl group or a lower alkyl group;
2 is a hydrogen atom or a lower alkyl group;
May be the same or different groups, and different R2s are the same groups
May also be different groups. N is a positive number of 20 to 1000
Indicates an integer. ]
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP4207346A JP2849286B2 (en) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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|---|---|
| JPH0629400A JPH0629400A (en) | 1994-02-04 |
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ID=16538220
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| JP (1) | JP2849286B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7790049B2 (en) | 2006-08-25 | 2010-09-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Production process of structure |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE39895E1 (en) | 1994-06-13 | 2007-10-23 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor integrated circuit arrangement fabrication method |
| CA2252519A1 (en) * | 1996-07-11 | 1998-01-22 | Keisuke Hirai | Use of idebenone and analogues against beta amyloid induced cytotoxicity |
| JP3485504B2 (en) | 1999-09-09 | 2004-01-13 | 沖電気工業株式会社 | Dry etching method for semiconductor device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH03131030A (en) * | 1989-10-16 | 1991-06-04 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
-
1992
- 1992-07-09 JP JP4207346A patent/JP2849286B2/en not_active Expired - Lifetime
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| US7790049B2 (en) | 2006-08-25 | 2010-09-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Production process of structure |
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| JPH0629400A (en) | 1994-02-04 |
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