JP3204041B2 - 絶縁膜の形成方法 - Google Patents
絶縁膜の形成方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、絶縁膜の形成方法に
関し、例えば、多層配線構造の半導体装置における層間
絶縁膜の形成に適用して好適なものである。
関し、例えば、多層配線構造の半導体装置における層間
絶縁膜の形成に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化に伴い、配
線の最小幅はサブミクロンに達し、また、配線の多層化
も進んでいる。
線の最小幅はサブミクロンに達し、また、配線の多層化
も進んでいる。
【０００３】従来、半導体装置における配線パターンの
形成は、薄膜形成技術、リソグラフィー技術およびエッ
チング技術を用いて行われているが、多層配線構造にお
いて微細な配線パターンを精度良く形成するためには、
配線の下地表面の平坦化が不可欠である。
形成は、薄膜形成技術、リソグラフィー技術およびエッ
チング技術を用いて行われているが、多層配線構造にお
いて微細な配線パターンを精度良く形成するためには、
配線の下地表面の平坦化が不可欠である。
【０００４】すなわち、半導体装置の製造においては、
シリコン（Ｓｉ）基板などの半導体基板にトランジスタ
などの素子を形成した後、その上にＣＶＤ法により二酸
化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜や窒化シリコン（ＳｉＮ）膜
などの層間絶縁膜を形成し、この層間絶縁膜上に配線パ
ターンを形成する。このＣＶＤ法により形成される層間
絶縁膜は、高密度であり、絶縁性能にも優れているもの
の、下地の半導体基板と相似形に形成されることから、
その表面には半導体基板の表面の凹凸に対応する凹凸が
現れる。このため、配線パターンを形成する前に、層間
絶縁膜の表面を平坦化しておく必要がある。
シリコン（Ｓｉ）基板などの半導体基板にトランジスタ
などの素子を形成した後、その上にＣＶＤ法により二酸
化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜や窒化シリコン（ＳｉＮ）膜
などの層間絶縁膜を形成し、この層間絶縁膜上に配線パ
ターンを形成する。このＣＶＤ法により形成される層間
絶縁膜は、高密度であり、絶縁性能にも優れているもの
の、下地の半導体基板と相似形に形成されることから、
その表面には半導体基板の表面の凹凸に対応する凹凸が
現れる。このため、配線パターンを形成する前に、層間
絶縁膜の表面を平坦化しておく必要がある。
【０００５】この表面平坦化の方法の一つとして、塗布
型絶縁膜を層間絶縁膜として用い、この塗布型絶縁膜を
凹凸のある半導体基板上に塗布する方法がある。この塗
布型絶縁膜には、大別して、無機系のものと、有機系の
ものとがある。このうち無機系の塗布型絶縁膜として
は、シラノールを水やアルコールに溶解させた原料液を
半導体基板上にスピン塗布した後、熱処理を行うことに
より容易にガラス化させることができるスピンオングラ
ス（Spin on Glass,ＳＯＧ）膜（以下「無機ＳＯＧ膜」
という。）と呼ばれるものが良く知られている。
型絶縁膜を層間絶縁膜として用い、この塗布型絶縁膜を
凹凸のある半導体基板上に塗布する方法がある。この塗
布型絶縁膜には、大別して、無機系のものと、有機系の
ものとがある。このうち無機系の塗布型絶縁膜として
は、シラノールを水やアルコールに溶解させた原料液を
半導体基板上にスピン塗布した後、熱処理を行うことに
より容易にガラス化させることができるスピンオングラ
ス（Spin on Glass,ＳＯＧ）膜（以下「無機ＳＯＧ膜」
という。）と呼ばれるものが良く知られている。
【０００６】この無機ＳＯＧ膜は、表面平坦化を容易に
行うことができる層間絶縁膜であるため、従来より広く
用いられてきた。しかしながら、この無機ＳＯＧ膜は、
吸湿性が高く、多くの水分が膜中に含まれているため、
層間絶縁膜として用いた場合には、次のような問題が生
ずる。
行うことができる層間絶縁膜であるため、従来より広く
用いられてきた。しかしながら、この無機ＳＯＧ膜は、
吸湿性が高く、多くの水分が膜中に含まれているため、
層間絶縁膜として用いた場合には、次のような問題が生
ずる。
【０００７】すなわち、半導体装置の製造においては、
例えば、図１９に示すように、半導体基板１０１上に層
間絶縁膜１０２を介して形成された第１の配線１０３を
覆うように層間絶縁膜として無機ＳＯＧ膜１０４を全面
にスピン塗布し、熱処理を行うことによりこの無機ＳＯ
Ｇ膜１０４をガラス化させた後、この無機ＳＯＧ膜１０
４にエッチングによりコンタクトホール１０５を形成す
る。次に、このコンタクトホール１０５を通じて第１の
配線１０３にコンタクトする第２の配線１０６をＣＶＤ
法やスパッタリング法により形成するが、この際に熱が
加わって無機ＳＯＧ膜１０４から水分が放出されること
により、コンタクトホール１０５の埋め込み不良（例え
ば、ボイドの発生）や、無機ＳＯＧ膜１０４に対する密
着性の悪化による第２の配線１０６のはがれなどが生じ
る。
例えば、図１９に示すように、半導体基板１０１上に層
間絶縁膜１０２を介して形成された第１の配線１０３を
覆うように層間絶縁膜として無機ＳＯＧ膜１０４を全面
にスピン塗布し、熱処理を行うことによりこの無機ＳＯ
Ｇ膜１０４をガラス化させた後、この無機ＳＯＧ膜１０
４にエッチングによりコンタクトホール１０５を形成す
る。次に、このコンタクトホール１０５を通じて第１の
配線１０３にコンタクトする第２の配線１０６をＣＶＤ
法やスパッタリング法により形成するが、この際に熱が
加わって無機ＳＯＧ膜１０４から水分が放出されること
により、コンタクトホール１０５の埋め込み不良（例え
ば、ボイドの発生）や、無機ＳＯＧ膜１０４に対する密
着性の悪化による第２の配線１０６のはがれなどが生じ
る。
【０００８】これらの問題の解決を目的として、近年、
シリコン（Ｓｉ）−水素（Ｈ）結合を含ませることによ
り耐吸湿性を向上させた無機ＳＯＧ膜が開発されてい
る。このようなＳｉ−Ｈ結合を含む無機ＳＯＧ膜では、
種々のプロセスを経た後にも、Ｓｉ−Ｈ結合をいかにし
て残すかが重要である。
シリコン（Ｓｉ）−水素（Ｈ）結合を含ませることによ
り耐吸湿性を向上させた無機ＳＯＧ膜が開発されてい
る。このようなＳｉ−Ｈ結合を含む無機ＳＯＧ膜では、
種々のプロセスを経た後にも、Ｓｉ−Ｈ結合をいかにし
て残すかが重要である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者の知見によれば、Ｓｉ−Ｈ結合を含む無機ＳＯＧ膜１
０４を例えば５００℃以上の温度で熱処理したり、アミ
ン系有機溶剤などに代表される洗浄液や現像液などの薬
液により処理した場合には、熱の作用や薬液の触媒作用
により、無機ＳＯＧ膜１０４中のＳｉ−Ｈ結合が切断さ
れる反応が促進される。このため、無機ＳＯＧ膜１０４
中に含まれるＳｉ−Ｈ結合が減少し、結果的に耐吸湿性
が悪化する。
者の知見によれば、Ｓｉ−Ｈ結合を含む無機ＳＯＧ膜１
０４を例えば５００℃以上の温度で熱処理したり、アミ
ン系有機溶剤などに代表される洗浄液や現像液などの薬
液により処理した場合には、熱の作用や薬液の触媒作用
により、無機ＳＯＧ膜１０４中のＳｉ−Ｈ結合が切断さ
れる反応が促進される。このため、無機ＳＯＧ膜１０４
中に含まれるＳｉ−Ｈ結合が減少し、結果的に耐吸湿性
が悪化する。
【００１０】すなわち、図１９に示すように、コンタク
トホール１０５を形成する際に用いられるレジスト、現
像液、洗浄液などが無機ＳＯＧ膜１０４に接触すること
により、この無機ＳＯＧ膜１０４においてＳｉ−Ｈ結合
が切断される反応が生じ、その耐吸湿性が悪化してしま
う。このため、コンタクトホール１０５の内部における
ボイドの発生や第２の配線１０６のはがれなどが起き、
多層配線構造の信頼性を低下させていた。
トホール１０５を形成する際に用いられるレジスト、現
像液、洗浄液などが無機ＳＯＧ膜１０４に接触すること
により、この無機ＳＯＧ膜１０４においてＳｉ−Ｈ結合
が切断される反応が生じ、その耐吸湿性が悪化してしま
う。このため、コンタクトホール１０５の内部における
ボイドの発生や第２の配線１０６のはがれなどが起き、
多層配線構造の信頼性を低下させていた。
【００１１】図２０および図２１はＳＯＧ膜１０４の赤
外吸収スペクトルの測定結果の一例を示し、図２０は塗
布および熱処理後の測定結果、図２１はアミン系有機洗
浄液による洗浄後の測定結果を示す。図２０および図２
１からわかるように、塗布および熱処理後のＳＯＧ膜１
０４の赤外吸収スペクトルには波数２３００ｃｍ-1付近
にＳｉ−Ｈ結合に起因する吸収ピークが観測されるが
（図２０）、アミン系有機洗浄液による洗浄後のＳＯＧ
膜１０４の赤外吸収スペクトルにはこのＳｉ−Ｈ結合に
起因する吸収ピークは観測されない（図２１）。このこ
とは、アミン系有機洗浄液による洗浄によりＳＯＧ膜１
０４中のＳｉ−Ｈ結合がほとんど切断されてしまったこ
とを示す。
外吸収スペクトルの測定結果の一例を示し、図２０は塗
布および熱処理後の測定結果、図２１はアミン系有機洗
浄液による洗浄後の測定結果を示す。図２０および図２
１からわかるように、塗布および熱処理後のＳＯＧ膜１
０４の赤外吸収スペクトルには波数２３００ｃｍ-1付近
にＳｉ−Ｈ結合に起因する吸収ピークが観測されるが
（図２０）、アミン系有機洗浄液による洗浄後のＳＯＧ
膜１０４の赤外吸収スペクトルにはこのＳｉ−Ｈ結合に
起因する吸収ピークは観測されない（図２１）。このこ
とは、アミン系有機洗浄液による洗浄によりＳＯＧ膜１
０４中のＳｉ−Ｈ結合がほとんど切断されてしまったこ
とを示す。
【００１２】したがって、この発明の目的は、熱処理や
アミン系有機溶剤などの薬液による処理を行った後にお
いても高い耐吸湿性が保持される絶縁膜を形成すること
ができる絶縁膜の形成方法を提供することにある。
アミン系有機溶剤などの薬液による処理を行った後にお
いても高い耐吸湿性が保持される絶縁膜を形成すること
ができる絶縁膜の形成方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明による絶縁膜の形成方法は、Ｓｉ−Ｈ結合
を含む無機系の塗布型絶縁膜を基板上に形成した後、塗
布型絶縁膜の表面に、圧力が４０Ｐａ以下の雰囲気中で
Ｏ2 イオンを主反応種とした処理を施すようにしたこと
を特徴とするものである。
に、この発明による絶縁膜の形成方法は、Ｓｉ−Ｈ結合
を含む無機系の塗布型絶縁膜を基板上に形成した後、塗
布型絶縁膜の表面に、圧力が４０Ｐａ以下の雰囲気中で
Ｏ2 イオンを主反応種とした処理を施すようにしたこと
を特徴とするものである。
【００１４】この発明の一実施形態においては、塗布型
絶縁膜にコンタクトホールを形成した後、コンタクトホ
ールの内壁に、圧力が４０Ｐａ以下の雰囲気中でＯ2 イ
オンを主反応種とした処理を施す。
絶縁膜にコンタクトホールを形成した後、コンタクトホ
ールの内壁に、圧力が４０Ｐａ以下の雰囲気中でＯ2 イ
オンを主反応種とした処理を施す。
【００１５】この発明において、Ｏ2 イオンを主反応種
とした処理の雰囲気の圧力の上限は４０Ｐａ（≒０．３
Ｔｏｒｒ）以下であるが、これは、４０Ｐａを超える圧
力では、Ｏ2 ラジカルが主反応種となり、塗布型絶縁膜
の表面層の緻密化の効果が得られにくくなることや、塗
布型絶縁膜にクラックが入りやすくなるなどの理由によ
る。
とした処理の雰囲気の圧力の上限は４０Ｐａ（≒０．３
Ｔｏｒｒ）以下であるが、これは、４０Ｐａを超える圧
力では、Ｏ2 ラジカルが主反応種となり、塗布型絶縁膜
の表面層の緻密化の効果が得られにくくなることや、塗
布型絶縁膜にクラックが入りやすくなるなどの理由によ
る。
【００１６】この発明において、表面層の緻密化により
塗布型絶縁膜の耐吸湿性を十分に高く保持し、しかもク
ラックなどが入るのをほぼ完全に防止するためには、Ｏ
2 イオンを主反応種とした処理の雰囲気の圧力は、好適
には、６．６〜１３．３Ｐａ（≒０．０５〜０．１Ｔｏ
ｒｒ）に選ばれる。
塗布型絶縁膜の耐吸湿性を十分に高く保持し、しかもク
ラックなどが入るのをほぼ完全に防止するためには、Ｏ
2 イオンを主反応種とした処理の雰囲気の圧力は、好適
には、６．６〜１３．３Ｐａ（≒０．０５〜０．１Ｔｏ
ｒｒ）に選ばれる。
【００１７】この発明において、Ｏ2 イオンを主反応種
とした処理には、好適には、いわゆるホローカソード
（hollow cathode) 型のアッシング装置が用いられる。
このホローカソード型のアッシング装置では、放電イン
ピーダンスが小さいため、大きな放電電流が流れる。す
なわち、プラズマの密度が非常に高く、被処理基板の表
面に多量のＯ2 イオンが入射する。この場合、このＯ2
イオンのエネルギーは低いため、塗布型絶縁膜の表面層
のみが緻密化される。
とした処理には、好適には、いわゆるホローカソード
（hollow cathode) 型のアッシング装置が用いられる。
このホローカソード型のアッシング装置では、放電イン
ピーダンスが小さいため、大きな放電電流が流れる。す
なわち、プラズマの密度が非常に高く、被処理基板の表
面に多量のＯ2 イオンが入射する。この場合、このＯ2
イオンのエネルギーは低いため、塗布型絶縁膜の表面層
のみが緻密化される。
【００１８】この発明において、Ｏ2 イオンを主反応種
とした処理には、ホローカソード型のアッシング装置に
比べるとＯ2 イオン密度は一般に低いが、平行平板型の
反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置を用いてもよ
い。
とした処理には、ホローカソード型のアッシング装置に
比べるとＯ2 イオン密度は一般に低いが、平行平板型の
反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置を用いてもよ
い。
【００１９】
【作用】上述のように構成されたこの発明による絶縁膜
の形成方法によれば、Ｓｉ−Ｈ結合を含む塗布型絶縁膜
を基板上に形成した後、その塗布型絶縁膜の表面に、圧
力が４０Ｐａ以下の雰囲気中でＯ2 イオンを主反応種と
した処理を施すようにしていることにより、この塗布型
絶縁膜の表面層を緻密化することができる。このため、
その後に熱処理やアミン系有機溶剤などの薬液による処
理を行っても、塗布型絶縁膜中のＳｉ−Ｈ結合が切断さ
れる反応を抑制することができ、Ｓｉ−Ｈ結合の減少を
防止することができる。これによって、塗布型絶縁膜の
耐吸湿性を高く保持することができる。
の形成方法によれば、Ｓｉ−Ｈ結合を含む塗布型絶縁膜
を基板上に形成した後、その塗布型絶縁膜の表面に、圧
力が４０Ｐａ以下の雰囲気中でＯ2 イオンを主反応種と
した処理を施すようにしていることにより、この塗布型
絶縁膜の表面層を緻密化することができる。このため、
その後に熱処理やアミン系有機溶剤などの薬液による処
理を行っても、塗布型絶縁膜中のＳｉ−Ｈ結合が切断さ
れる反応を抑制することができ、Ｓｉ−Ｈ結合の減少を
防止することができる。これによって、塗布型絶縁膜の
耐吸湿性を高く保持することができる。
【００２０】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。なお、実施例の全図において、同一
または対応する部分には同一の符号を付す。
しながら説明する。なお、実施例の全図において、同一
または対応する部分には同一の符号を付す。
【００２１】図１〜図８はこの発明の第１実施例による
半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【００２２】この第１実施例による半導体装置の製造方
法においては、まず、図１に示すように、あらかじめト
ランジスタなどの素子（図示せず）が形成されたＳｉ基
板のような半導体基板１上に層間絶縁膜２を介して第１
の配線３を形成する。
法においては、まず、図１に示すように、あらかじめト
ランジスタなどの素子（図示せず）が形成されたＳｉ基
板のような半導体基板１上に層間絶縁膜２を介して第１
の配線３を形成する。
【００２３】次に、図２に示すように、第１の配線３を
覆うように、Ｓｉ−Ｈ結合を含む無機ＳＯＧ膜４を層間
絶縁膜として全面にスピン塗布した後、熱処理を行うこ
とによりこの無機ＳＯＧ膜４をガラス化させる。この熱
処理の温度は、無機ＳＯＧ膜４中のＳｉ−Ｈ結合が切断
されない温度、例えば４００℃程度とする。
覆うように、Ｓｉ−Ｈ結合を含む無機ＳＯＧ膜４を層間
絶縁膜として全面にスピン塗布した後、熱処理を行うこ
とによりこの無機ＳＯＧ膜４をガラス化させる。この熱
処理の温度は、無機ＳＯＧ膜４中のＳｉ−Ｈ結合が切断
されない温度、例えば４００℃程度とする。
【００２４】次に、図３に示すように、Ｏ2 イオンを主
反応種としたアッシング処理を行うことにより、無機Ｓ
ＯＧ膜４の表面層を緻密化する（このアッシング処理に
より緻密化した部分に「×」を付す。）。このアッシン
グ処理は、ホローカソード型のアッシング装置により、
Ｏ2 流量１００ＳＣＣＭ、ＲＦ電力２００Ｗ、圧力１
３．３Ｐａ（≒０．１Ｔｏｒｒ）の条件で１分間行っ
た。
反応種としたアッシング処理を行うことにより、無機Ｓ
ＯＧ膜４の表面層を緻密化する（このアッシング処理に
より緻密化した部分に「×」を付す。）。このアッシン
グ処理は、ホローカソード型のアッシング装置により、
Ｏ2 流量１００ＳＣＣＭ、ＲＦ電力２００Ｗ、圧力１
３．３Ｐａ（≒０．１Ｔｏｒｒ）の条件で１分間行っ
た。
【００２５】図９に、この第１実施例において用いるホ
ローカソード型のアッシング装置の一例を示す。図９に
おいて、符号２１は真空容器を示す。この真空容器２１
は、真空排気口２１ａに接続された真空排気系（図示せ
ず）により真空排気されるようになっており、また、ガ
ス導入口２１ｂからその内部にＯ2 ガスが導入されるよ
うになっている。この真空容器２１内には、互いに対向
して設けられた下側電極２２ａおよびメッシュ状の上側
電極２２ｂからなるホローカソード２２が設置されてい
る。このホローカソード２２にＲＦ電力が印加される。
被処理基板２３は下側電極２２ａ上に載置される。
ローカソード型のアッシング装置の一例を示す。図９に
おいて、符号２１は真空容器を示す。この真空容器２１
は、真空排気口２１ａに接続された真空排気系（図示せ
ず）により真空排気されるようになっており、また、ガ
ス導入口２１ｂからその内部にＯ2 ガスが導入されるよ
うになっている。この真空容器２１内には、互いに対向
して設けられた下側電極２２ａおよびメッシュ状の上側
電極２２ｂからなるホローカソード２２が設置されてい
る。このホローカソード２２にＲＦ電力が印加される。
被処理基板２３は下側電極２２ａ上に載置される。
【００２６】次に、図４に示すように、リソグラフィー
により無機ＳＯＧ膜４上に所定形状のレジストパターン
５を形成する。このレジストパターン５を形成する際に
は、無機ＳＯＧ膜４の表面にレジスト、現像液、水など
が接触し、Ｓｉ−Ｈ結合が切断される反応が生じるが、
上述のように無機ＳＯＧ膜４の表面層はアッシング処理
によりあらかじめ緻密化されているため、この反応は抑
制され、したがって無機ＳＯＧ膜４の耐吸湿性は悪化し
ない。
により無機ＳＯＧ膜４上に所定形状のレジストパターン
５を形成する。このレジストパターン５を形成する際に
は、無機ＳＯＧ膜４の表面にレジスト、現像液、水など
が接触し、Ｓｉ−Ｈ結合が切断される反応が生じるが、
上述のように無機ＳＯＧ膜４の表面層はアッシング処理
によりあらかじめ緻密化されているため、この反応は抑
制され、したがって無機ＳＯＧ膜４の耐吸湿性は悪化し
ない。
【００２７】次に、図５に示すように、レジストパター
ン５をマスクとして無機ＳＯＧ膜４を、例えば、反応ガ
スとしてＣ2 Ｆ6 やＣＨＦ3 を用いたＲＩＥ法によりエ
ッチングしてコンタクトホール６を形成する。
ン５をマスクとして無機ＳＯＧ膜４を、例えば、反応ガ
スとしてＣ2 Ｆ6 やＣＨＦ3 を用いたＲＩＥ法によりエ
ッチングしてコンタクトホール６を形成する。
【００２８】次に、上述と同様にして、図９に示すホロ
ーカソード型のアッシング装置によりＯ2 イオンを主反
応種としたアッシング処理を施し、レジストパターン５
を除去するとともに、コンタクトホール６の内壁の無機
ＳＯＧ膜４の表面層を緻密化する。この後、レジスト残
渣やポリマーの除去などを目的として、アミン系有機溶
剤などを用いて洗浄を行う。この洗浄時には、アミン系
有機溶剤などがコンタクトホール６の内壁の無機ＳＯＧ
膜４に接触するが、このコンタクトホール６の内壁の無
機ＳＯＧ膜４の表面層は上述のようにアッシング処理に
よりあらかじめ緻密化されているため、Ｓｉ−Ｈ結合が
切断される反応は抑制され、耐吸湿性は悪化しない。
ーカソード型のアッシング装置によりＯ2 イオンを主反
応種としたアッシング処理を施し、レジストパターン５
を除去するとともに、コンタクトホール６の内壁の無機
ＳＯＧ膜４の表面層を緻密化する。この後、レジスト残
渣やポリマーの除去などを目的として、アミン系有機溶
剤などを用いて洗浄を行う。この洗浄時には、アミン系
有機溶剤などがコンタクトホール６の内壁の無機ＳＯＧ
膜４に接触するが、このコンタクトホール６の内壁の無
機ＳＯＧ膜４の表面層は上述のようにアッシング処理に
よりあらかじめ緻密化されているため、Ｓｉ−Ｈ結合が
切断される反応は抑制され、耐吸湿性は悪化しない。
【００２９】次に、図８に示すように、コンタクトホー
ル６を通じて第１の配線３にコンタクトする第２の配線
７をＣＶＤ法やスパッタリング法により形成する。この
第２の配線７を形成する際には、熱が加わる場合がほと
んどであるが、上述のように無機ＳＯＧ膜４の耐吸湿性
は悪化していないため、この無機ＳＯＧ膜４から水分に
代表されるようなガスの放出はなく、コンタクトホール
６の内部におけるボイドの発生や第２の配線７のはがれ
などの不良は生じない。
ル６を通じて第１の配線３にコンタクトする第２の配線
７をＣＶＤ法やスパッタリング法により形成する。この
第２の配線７を形成する際には、熱が加わる場合がほと
んどであるが、上述のように無機ＳＯＧ膜４の耐吸湿性
は悪化していないため、この無機ＳＯＧ膜４から水分に
代表されるようなガスの放出はなく、コンタクトホール
６の内部におけるボイドの発生や第２の配線７のはがれ
などの不良は生じない。
【００３０】図１０、図１１および図１２は無機ＳＯＧ
膜４の赤外吸収スペクトルの測定結果の一例を示し、そ
れぞれ、無機ＳＯＧ膜４の塗布および熱処理後の測定結
果、アッシング処理後の測定結果およびアミン系有機洗
浄液による洗浄後の測定結果を示す。
膜４の赤外吸収スペクトルの測定結果の一例を示し、そ
れぞれ、無機ＳＯＧ膜４の塗布および熱処理後の測定結
果、アッシング処理後の測定結果およびアミン系有機洗
浄液による洗浄後の測定結果を示す。
【００３１】図１０、図１１および図１２からわかるよ
うに、Ｓｉ−Ｈ結合に起因する波数２３００ｃｍ-1付近
の吸収ピークは、無機ＳＯＧ膜４の塗布および熱処理
後、アッシング処理後およびアミン系有機洗浄液による
洗浄後のいずれにおいても同様に観測される。これは、
これらのプロセスを経た後においても、無機ＳＯＧ膜４
中のＳｉ−Ｈ結合が減少していないことを示す。
うに、Ｓｉ−Ｈ結合に起因する波数２３００ｃｍ-1付近
の吸収ピークは、無機ＳＯＧ膜４の塗布および熱処理
後、アッシング処理後およびアミン系有機洗浄液による
洗浄後のいずれにおいても同様に観測される。これは、
これらのプロセスを経た後においても、無機ＳＯＧ膜４
中のＳｉ−Ｈ結合が減少していないことを示す。
【００３２】以上のように、この第１実施例によれば、
Ｓｉ−Ｈ結合を含む無機ＳＯＧ膜４の表面およびコンタ
クトホール６の内壁に、圧力が４０Ｐａ以下、例えば１
３．３Ｐａの雰囲気中でＯ2 イオンを主反応種としたア
ッシング処理を行っているので、この無機ＳＯＧ膜４の
表面層およびコンタクトホール６の内壁の無機ＳＯＧ膜
４の表面層を緻密化することができる。このため、後に
熱処理やアミン系有機溶剤などの薬液による処理を行っ
ても、無機ＳＯＧ膜４中のＳｉ−Ｈ結合が切断されて減
少するのを防止することができ、この無機ＳＯＧ膜４の
耐吸湿性を高く保持することができる。これによって、
この無機ＳＯＧ膜４からの水分などのガスの放出に起因
するコンタクトホール６の内部におけるボイドの発生や
第２の配線７のはがれなどを防止することができ、信頼
性の高い多層配線構造を実現することができる。
Ｓｉ−Ｈ結合を含む無機ＳＯＧ膜４の表面およびコンタ
クトホール６の内壁に、圧力が４０Ｐａ以下、例えば１
３．３Ｐａの雰囲気中でＯ2 イオンを主反応種としたア
ッシング処理を行っているので、この無機ＳＯＧ膜４の
表面層およびコンタクトホール６の内壁の無機ＳＯＧ膜
４の表面層を緻密化することができる。このため、後に
熱処理やアミン系有機溶剤などの薬液による処理を行っ
ても、無機ＳＯＧ膜４中のＳｉ−Ｈ結合が切断されて減
少するのを防止することができ、この無機ＳＯＧ膜４の
耐吸湿性を高く保持することができる。これによって、
この無機ＳＯＧ膜４からの水分などのガスの放出に起因
するコンタクトホール６の内部におけるボイドの発生や
第２の配線７のはがれなどを防止することができ、信頼
性の高い多層配線構造を実現することができる。
【００３３】次に、この発明の第２実施例について説明
する。
する。
【００３４】図１３〜図１８はこの発明の第２実施例に
よる半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図であ
る。
よる半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図であ
る。
【００３５】この第２実施例による半導体装置の製造方
法においては、まず、図１３に示すように、第１実施例
による半導体装置の製造方法と同様に、半導体基板１上
に層間絶縁膜２を介して形成された第１の配線３を覆う
ように層間絶縁膜８を形成する。この層間絶縁膜８とし
ては、ＴＥＯＳ（Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ）を反応ガスと
したプラズマＣＶＤ法により形成されたＳｉＯ2 膜や、
シラン（ＳｉＨ4 ）を反応ガスとしたプラズマＣＶＤ法
により形成されたＳｉＯ2 膜が好適に用いられる。この
層間絶縁膜８は、後述の無機ＳＯＧ膜４を薬液などから
保護したり、この無機ＳＯＧ膜４の下地に対する密着性
の向上を図るためなどの理由により形成される。
法においては、まず、図１３に示すように、第１実施例
による半導体装置の製造方法と同様に、半導体基板１上
に層間絶縁膜２を介して形成された第１の配線３を覆う
ように層間絶縁膜８を形成する。この層間絶縁膜８とし
ては、ＴＥＯＳ（Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ）を反応ガスと
したプラズマＣＶＤ法により形成されたＳｉＯ2 膜や、
シラン（ＳｉＨ4 ）を反応ガスとしたプラズマＣＶＤ法
により形成されたＳｉＯ2 膜が好適に用いられる。この
層間絶縁膜８は、後述の無機ＳＯＧ膜４を薬液などから
保護したり、この無機ＳＯＧ膜４の下地に対する密着性
の向上を図るためなどの理由により形成される。
【００３６】次に、図１４に示すように、Ｓｉ−Ｈ結合
を含む無機ＳＯＧ膜４を全面にスピン塗布した後、熱処
理を行うことによりこの無機ＳＯＧ膜４をガラス化させ
る。次に、この無機ＳＯＧ膜４上に層間絶縁膜９を形成
する。この層間絶縁膜９としては、層間絶縁膜８と同様
に、ＴＥＯＳ（Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ）を反応ガスとし
たプラズマＣＶＤ法により形成されたＳｉＯ2 膜やＳｉ
Ｈ4 を反応ガスとしたプラズマＣＶＤ法により形成され
たＳｉＯ2 膜が好適に用いられる。この層間絶縁膜８
は、後述の無機ＳＯＧ膜４を薬液などから保護したり、
後述の第２の配線７の下地に対する密着性の向上を図る
ためなどの理由により形成される。
を含む無機ＳＯＧ膜４を全面にスピン塗布した後、熱処
理を行うことによりこの無機ＳＯＧ膜４をガラス化させ
る。次に、この無機ＳＯＧ膜４上に層間絶縁膜９を形成
する。この層間絶縁膜９としては、層間絶縁膜８と同様
に、ＴＥＯＳ（Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ）を反応ガスとし
たプラズマＣＶＤ法により形成されたＳｉＯ2 膜やＳｉ
Ｈ4 を反応ガスとしたプラズマＣＶＤ法により形成され
たＳｉＯ2 膜が好適に用いられる。この層間絶縁膜８
は、後述の無機ＳＯＧ膜４を薬液などから保護したり、
後述の第２の配線７の下地に対する密着性の向上を図る
ためなどの理由により形成される。
【００３７】次に、図１５に示すように、リソグラフィ
ーにより層間絶縁膜９上に所定形状のレジストパターン
５を形成する。この場合、無機ＳＯＧ膜４の上下にＣＶ
Ｄ法により形成された層間絶縁膜８、９が存在するた
め、Ｓｉ−Ｈ結合が切断される反応を引き起こすレジス
ト、現像液などの薬液が無機ＳＯＧ膜４に接触するのを
避けることができ、したがって無機ＳＯＧ膜４の耐吸湿
性は悪化しない。
ーにより層間絶縁膜９上に所定形状のレジストパターン
５を形成する。この場合、無機ＳＯＧ膜４の上下にＣＶ
Ｄ法により形成された層間絶縁膜８、９が存在するた
め、Ｓｉ−Ｈ結合が切断される反応を引き起こすレジス
ト、現像液などの薬液が無機ＳＯＧ膜４に接触するのを
避けることができ、したがって無機ＳＯＧ膜４の耐吸湿
性は悪化しない。
【００３８】次に、図１６に示すように、レジストパタ
ーン５をマスクとして、層間絶縁膜９、無機ＳＯＧ膜４
および層間絶縁膜８を、例えば、反応ガスとしてＣ2 Ｆ
6 やＣＨＦ3 を用いたＲＩＥ法により順次エッチングし
てコンタクトホール６を形成する。
ーン５をマスクとして、層間絶縁膜９、無機ＳＯＧ膜４
および層間絶縁膜８を、例えば、反応ガスとしてＣ2 Ｆ
6 やＣＨＦ3 を用いたＲＩＥ法により順次エッチングし
てコンタクトホール６を形成する。
【００３９】次に、図１７に示すように、第１実施例と
同様にして、図９に示すホローカソード型のアッシング
装置により、Ｏ2 イオンを主反応種としたアッシング処
理を施し、レジストパターン５を除去するとともに、コ
ンタクトホール６の内壁の無機ＳＯＧ膜４の表面層を緻
密化する（このアッシング処理により緻密化した部分に
「×」を付す。）。このアッシング処理は、Ｏ2 流量１
００ＳＣＣＭ、ＲＦ電力２００Ｗ、圧力１３．３Ｐａ
（≒０．１Ｔｏｒｒ）の条件で１分間行った。この後、
レジスト残渣やポリマーの除去を目的として、アミン系
有機溶剤などの洗浄液を用いて洗浄を行う。この洗浄時
には、洗浄液がコンタクトホール６の内壁の無機ＳＯＧ
膜４に接触しても、この内壁の無機ＳＯＧ膜４の表面層
は上述のようにアッシング処理によりあらかじめ緻密化
されているので、Ｓｉ−Ｈ結合が切断される反応は抑制
され、無機ＳＯＧ膜４の耐吸湿性は悪化しない。
同様にして、図９に示すホローカソード型のアッシング
装置により、Ｏ2 イオンを主反応種としたアッシング処
理を施し、レジストパターン５を除去するとともに、コ
ンタクトホール６の内壁の無機ＳＯＧ膜４の表面層を緻
密化する（このアッシング処理により緻密化した部分に
「×」を付す。）。このアッシング処理は、Ｏ2 流量１
００ＳＣＣＭ、ＲＦ電力２００Ｗ、圧力１３．３Ｐａ
（≒０．１Ｔｏｒｒ）の条件で１分間行った。この後、
レジスト残渣やポリマーの除去を目的として、アミン系
有機溶剤などの洗浄液を用いて洗浄を行う。この洗浄時
には、洗浄液がコンタクトホール６の内壁の無機ＳＯＧ
膜４に接触しても、この内壁の無機ＳＯＧ膜４の表面層
は上述のようにアッシング処理によりあらかじめ緻密化
されているので、Ｓｉ−Ｈ結合が切断される反応は抑制
され、無機ＳＯＧ膜４の耐吸湿性は悪化しない。
【００４０】次に、図１８に示すように、コンタクトホ
ール６を通じて第１の配線３にコンタクトする第２の配
線７をＣＶＤ法やスパッタリング法により形成する。こ
の第２の配線７を形成する際には、高温が加わる場合が
ほとんどであるが、上述のように無機ＳＯＧ膜４の耐吸
湿性は悪化していないため、無機ＳＯＧ膜４から水分に
代表されるようなガスの放出はなく、したがってコンタ
クトホール６の内部におけるボイドの発生や第２の配線
７のはがれなどの不良は生じない。
ール６を通じて第１の配線３にコンタクトする第２の配
線７をＣＶＤ法やスパッタリング法により形成する。こ
の第２の配線７を形成する際には、高温が加わる場合が
ほとんどであるが、上述のように無機ＳＯＧ膜４の耐吸
湿性は悪化していないため、無機ＳＯＧ膜４から水分に
代表されるようなガスの放出はなく、したがってコンタ
クトホール６の内部におけるボイドの発生や第２の配線
７のはがれなどの不良は生じない。
【００４１】以上のように、この第２実施例によれば、
無機ＳＯＧ膜４の上下にＣＶＤ法により層間絶縁膜８、
９を形成していることにより、後のプロセスにおいてレ
ジストや現像液などの薬液が無機ＳＯＧ膜４に接触する
のを避けることができ、したがってこれらの薬液がこの
無機ＳＯＧ膜４に接触することによる耐吸湿性の悪化を
防止することができる。また、第１実施例と同様に、無
機ＳＯＧ膜４にコンタクトホール６を形成した後、この
コンタクトホール６の内壁にＯ2 イオンを主反応種とし
たアッシング処理を行っているので、このコンタクトホ
ール６の内壁の無機ＳＯＧ膜４の表面層を緻密化するこ
とができ、無機ＳＯＧ膜４の耐吸湿性を高く保持するこ
とができる。これによって、この無機ＳＯＧ膜４からの
水分などのガスの放出に起因するコンタクトホール６の
内部におけるボイドの発生や第２の配線７のはがれなど
を防止することができる。以上により、信頼性の高い多
層配線構造を実現することができる。
無機ＳＯＧ膜４の上下にＣＶＤ法により層間絶縁膜８、
９を形成していることにより、後のプロセスにおいてレ
ジストや現像液などの薬液が無機ＳＯＧ膜４に接触する
のを避けることができ、したがってこれらの薬液がこの
無機ＳＯＧ膜４に接触することによる耐吸湿性の悪化を
防止することができる。また、第１実施例と同様に、無
機ＳＯＧ膜４にコンタクトホール６を形成した後、この
コンタクトホール６の内壁にＯ2 イオンを主反応種とし
たアッシング処理を行っているので、このコンタクトホ
ール６の内壁の無機ＳＯＧ膜４の表面層を緻密化するこ
とができ、無機ＳＯＧ膜４の耐吸湿性を高く保持するこ
とができる。これによって、この無機ＳＯＧ膜４からの
水分などのガスの放出に起因するコンタクトホール６の
内部におけるボイドの発生や第２の配線７のはがれなど
を防止することができる。以上により、信頼性の高い多
層配線構造を実現することができる。
【００４２】以上、この発明の実施例について具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるも
のではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形
が可能である。
説明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるも
のではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形
が可能である。
【００４３】例えば、上述の第１実施例および第２実施
例においては、Ｓｉ−Ｈ結合を含む無機系の塗布型絶縁
膜として、Ｓｉ−Ｈ結合を含む無機ＳＯＧ膜４を用いて
いるが、Ｓｉ−Ｈ結合を含む無機系絶縁膜であれば、無
機ＳＯＧ膜４以外のものを用いてもよい。
例においては、Ｓｉ−Ｈ結合を含む無機系の塗布型絶縁
膜として、Ｓｉ−Ｈ結合を含む無機ＳＯＧ膜４を用いて
いるが、Ｓｉ−Ｈ結合を含む無機系絶縁膜であれば、無
機ＳＯＧ膜４以外のものを用いてもよい。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、Ｓｉ−Ｈ結合を含む無機系の塗布型絶縁膜を基板上
に形成した後、塗布型絶縁膜の表面に、圧力が４０Ｐａ
以下の雰囲気中でＯ2 イオンを主反応種とした処理を施
すようにしていることにより、塗布型絶縁膜の表面層を
緻密化することができ、このため後に熱処理やアミン系
有機溶剤などの薬液による処理を行った後においても、
塗布型絶縁膜中のＳｉ−Ｈ結合の減少を防止することが
でき、塗布型絶縁膜の耐吸湿性を高く保持することがで
きる。
ば、Ｓｉ−Ｈ結合を含む無機系の塗布型絶縁膜を基板上
に形成した後、塗布型絶縁膜の表面に、圧力が４０Ｐａ
以下の雰囲気中でＯ2 イオンを主反応種とした処理を施
すようにしていることにより、塗布型絶縁膜の表面層を
緻密化することができ、このため後に熱処理やアミン系
有機溶剤などの薬液による処理を行った後においても、
塗布型絶縁膜中のＳｉ−Ｈ結合の減少を防止することが
でき、塗布型絶縁膜の耐吸湿性を高く保持することがで
きる。
【図１】この発明の第１実施例による半導体装置の製造
方法を説明するための断面図である。
方法を説明するための断面図である。
【図２】この発明の第１実施例による半導体装置の製造
方法を説明するための断面図である。
方法を説明するための断面図である。
【図３】この発明の第１実施例による半導体装置の製造
方法を説明するための断面図である。
方法を説明するための断面図である。
【図４】この発明の第１実施例による半導体装置の製造
方法を説明するための断面図である。
方法を説明するための断面図である。
【図５】この発明の第１実施例による半導体装置の製造
方法を説明するための断面図である。
方法を説明するための断面図である。
【図６】この発明の第１実施例による半導体装置の製造
方法を説明するための断面図である。
方法を説明するための断面図である。
【図７】この発明の第１実施例による半導体装置の製造
方法を説明するための断面図である。
方法を説明するための断面図である。
【図８】この発明の第１実施例による半導体装置の製造
方法を説明するための断面図である。
方法を説明するための断面図である。
【図９】この発明の第１実施例による半導体装置の製造
方法においてアッシング処理に用いるホローカソード型
のアッシング装置の一例を示す略線図である。
方法においてアッシング処理に用いるホローカソード型
のアッシング装置の一例を示す略線図である。
【図１０】この発明の第１実施例による半導体装置の製
造方法において塗布および熱処理を行った後の無機ＳＯ
Ｇ膜の赤外吸収スペクトルの測定結果の一例を示すグラ
フである。
造方法において塗布および熱処理を行った後の無機ＳＯ
Ｇ膜の赤外吸収スペクトルの測定結果の一例を示すグラ
フである。
【図１１】この発明の第１実施例による半導体装置の製
造方法においてアッシング処理を行った後の無機ＳＯＧ
膜の赤外吸収スペクトルの測定結果の一例を示すグラフ
である。
造方法においてアッシング処理を行った後の無機ＳＯＧ
膜の赤外吸収スペクトルの測定結果の一例を示すグラフ
である。
【図１２】この発明の第１実施例による半導体装置の製
造方法においてアミン系有機洗浄液による洗浄を行った
後の無機ＳＯＧ膜の赤外吸収スペクトルの測定結果の一
例を示すグラフである。
造方法においてアミン系有機洗浄液による洗浄を行った
後の無機ＳＯＧ膜の赤外吸収スペクトルの測定結果の一
例を示すグラフである。
【図１３】この発明の第２実施例による半導体装置の製
造方法を説明するための断面図である。
造方法を説明するための断面図である。
【図１４】この発明の第２実施例による半導体装置の製
造方法を説明するための断面図である。
造方法を説明するための断面図である。
【図１５】この発明の第２実施例による半導体装置の製
造方法を説明するための断面図である。
造方法を説明するための断面図である。
【図１６】この発明の第２実施例による半導体装置の製
造方法を説明するための断面図である。
造方法を説明するための断面図である。
【図１７】この発明の第２実施例による半導体装置の製
造方法を説明するための断面図である。
造方法を説明するための断面図である。
【図１８】この発明の第２実施例による半導体装置の製
造方法を説明するための断面図である。
造方法を説明するための断面図である。
【図１９】従来の半導体装置の製造方法を説明するため
の断面図である。
の断面図である。
【図２０】従来の半導体装置の製造方法において塗布お
よび熱処理を行った後の無機ＳＯＧ膜の赤外吸収スペク
トルの測定結果の一例を示すグラフである。
よび熱処理を行った後の無機ＳＯＧ膜の赤外吸収スペク
トルの測定結果の一例を示すグラフである。
【図２１】従来の半導体装置の製造方法においてアミン
系有機洗浄液による洗浄を行った後の無機ＳＯＧ膜の赤
外吸収スペクトルの測定結果の一例を示すグラフであ
る。
系有機洗浄液による洗浄を行った後の無機ＳＯＧ膜の赤
外吸収スペクトルの測定結果の一例を示すグラフであ
る。
１ 半導体基板 ２、８、９ 層間絶縁膜 ３ 第１の配線 ４ 無機ＳＯＧ膜 ６ コンタクトホール ７ 第２の配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−196537（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−13405（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−299521（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−230735（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−103333（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/316 H01L 21/312
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｓｉ−Ｈ結合を含む無機系の塗布型絶縁
膜を基板上に形成した後、上記塗布型絶縁膜の表面に、
圧力が４０Ｐａ以下の雰囲気中でＯ2 イオンを主反応種
とした処理を施すようにしたことを特徴とする絶縁膜の
形成方法。 - 【請求項２】 上記塗布型絶縁膜の表面に、圧力が６．
６〜１３．３Ｐａの雰囲気中でＯ2 イオンを主反応種と
した処理を施すようにしたことを特徴とする請求項１記
載の絶縁膜の形成方法。 - 【請求項３】 上記塗布型絶縁膜にコンタクトホールを
形成した後、上記コンタクトホールの内壁に、圧力が４
０Ｐａ以下の雰囲気中でＯ2 イオンを主反応種とした処
理を施すようにしたことを特徴とする請求項１記載の絶
縁膜の形成方法。 - 【請求項４】 上記コンタクトホールの内壁に、圧力が
６．６〜１３．３Ｐａの雰囲気中でＯ2 イオンを主反応
種とした処理を施すようにしたことを特徴とする請求項
３記載の絶縁膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14526195A JP3204041B2 (ja) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | 絶縁膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14526195A JP3204041B2 (ja) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | 絶縁膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08316228A JPH08316228A (ja) | 1996-11-29 |
| JP3204041B2 true JP3204041B2 (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=15381045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14526195A Expired - Lifetime JP3204041B2 (ja) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | 絶縁膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3204041B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3916284B2 (ja) | 1997-02-28 | 2007-05-16 | 東京応化工業株式会社 | 多層配線構造の形成方法 |
| JP2000077410A (ja) | 1998-08-27 | 2000-03-14 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | 多層配線構造の形成方法 |
| JP2002203852A (ja) | 2001-01-05 | 2002-07-19 | Mitsubishi Electric Corp | 絶縁膜の形成方法及び絶縁膜 |
-
1995
- 1995-05-19 JP JP14526195A patent/JP3204041B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08316228A (ja) | 1996-11-29 |
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