JPH07335758A - 多層金属配線の形成方法 - Google Patents
多層金属配線の形成方法Info
- Publication number
- JPH07335758A JPH07335758A JP7069150A JP6915095A JPH07335758A JP H07335758 A JPH07335758 A JP H07335758A JP 7069150 A JP7069150 A JP 7069150A JP 6915095 A JP6915095 A JP 6915095A JP H07335758 A JPH07335758 A JP H07335758A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal wiring
- forming
- insulating film
- interlayer insulating
- film
- 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.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低温下で形成され吸湿しやすい層間絶縁膜を
用いるにも拘らず、層間絶縁膜が吸湿しないようにする
ことにより、第２層の金属配線の腐食や断線を防止す
る。 【構成】 半導体基板１上にアルミニウム又はアルミニ
ウム合金よりなる第１層の金属配線２を形成する。第１
層の金属配線２が形成された半導体基板１上に５００℃
以下の温度下において、第１の層間絶縁膜としての第１
のＳｉＯ2 膜３及び第２の層間絶縁膜としてのＳＯＧ膜
４を順次形成する。ＳＯＧ膜４の上に疎水性を有する分
子層１０を形成した後、該分子層１０の上に第３の層間
絶縁膜としての第２のＳｉＯ2 膜５を形成する。第１の
ＳｉＯ2 膜３、ＳＯＧ膜４及び第２のＳｉＯ2 膜５を所
望形状にエッチングした後、第２のＳｉＯ2 膜５の上に
第２層の金属配線を形成する。
用いるにも拘らず、層間絶縁膜が吸湿しないようにする
ことにより、第２層の金属配線の腐食や断線を防止す
る。 【構成】 半導体基板１上にアルミニウム又はアルミニ
ウム合金よりなる第１層の金属配線２を形成する。第１
層の金属配線２が形成された半導体基板１上に５００℃
以下の温度下において、第１の層間絶縁膜としての第１
のＳｉＯ2 膜３及び第２の層間絶縁膜としてのＳＯＧ膜
４を順次形成する。ＳＯＧ膜４の上に疎水性を有する分
子層１０を形成した後、該分子層１０の上に第３の層間
絶縁膜としての第２のＳｉＯ2 膜５を形成する。第１の
ＳｉＯ2 膜３、ＳＯＧ膜４及び第２のＳｉＯ2 膜５を所
望形状にエッチングした後、第２のＳｉＯ2 膜５の上に
第２層の金属配線を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多層金属配線の形成方
法に関し、特に超ＬＳＩにおける多層配線技術を歩留り
良く実現する多層金属配線の形成方法に関する。
法に関し、特に超ＬＳＩにおける多層配線技術を歩留り
良く実現する多層金属配線の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】多層金属配線の形成方法において第１層
の金属配線と第２層の金属配線との間に形成される層間
絶縁膜の形成方法は、近年、超ＬＳＩの高集積化に伴っ
て、配線を２層又は３層と積み上げていく多層金属配線
形成方法における基本技術として重要であり、前記層間
絶縁膜においては、その上層に形成される金属配線に影
響を与えない平坦性と水分吸湿の少ないことが要求され
ている。
の金属配線と第２層の金属配線との間に形成される層間
絶縁膜の形成方法は、近年、超ＬＳＩの高集積化に伴っ
て、配線を２層又は３層と積み上げていく多層金属配線
形成方法における基本技術として重要であり、前記層間
絶縁膜においては、その上層に形成される金属配線に影
響を与えない平坦性と水分吸湿の少ないことが要求され
ている。
【０００３】以下、図面を参照しながら、従来の多層金
属配線の形成方法の一例について説明する。
属配線の形成方法の一例について説明する。
【０００４】図１５（ａ）〜（ｄ）及び図１６（ａ）〜
（ｃ）は、従来の多層金属配線の形成方法の概略工程を
示している。
（ｃ）は、従来の多層金属配線の形成方法の概略工程を
示している。
【０００５】まず、図１５（ａ）に示すように、半導体
基板上１に、Ｔｉ膜を膜厚３０ｎｍに、ＴｉＮ膜を膜厚
７０ｎｍに、１％のＳｉと０．５％のＣｕを含有するア
ルミニウム（以下、このように他成分を含有するアルミ
ニウムをアルミニウム合金と称する。）を膜厚７００ｎ
ｍに、ＴｉＮ膜を膜厚７０ｎｍに順次堆積した後、これ
らＴｉ膜、ＴｉＮ膜、アルミニウム合金膜及びＴｉＮ膜
よりなる多層金属層をパターン化して第１層の金属配線
２を形成する。
基板上１に、Ｔｉ膜を膜厚３０ｎｍに、ＴｉＮ膜を膜厚
７０ｎｍに、１％のＳｉと０．５％のＣｕを含有するア
ルミニウム（以下、このように他成分を含有するアルミ
ニウムをアルミニウム合金と称する。）を膜厚７００ｎ
ｍに、ＴｉＮ膜を膜厚７０ｎｍに順次堆積した後、これ
らＴｉ膜、ＴｉＮ膜、アルミニウム合金膜及びＴｉＮ膜
よりなる多層金属層をパターン化して第１層の金属配線
２を形成する。
【０００６】次に、図１５（ｂ）に示すように、第１層
の金属配線２が形成された半導体基板１の上に、ＳｉＨ
4 とＮ2 Ｏとの混合ガスを供給してプラズマＣＶＤ法に
より第１の層間絶縁膜としての第１のＳｉＯ2 膜３を形
成する。
の金属配線２が形成された半導体基板１の上に、ＳｉＨ
4 とＮ2 Ｏとの混合ガスを供給してプラズマＣＶＤ法に
より第１の層間絶縁膜としての第１のＳｉＯ2 膜３を形
成する。
【０００７】次に、図１５（ｃ）に示すように、第１の
ＳｉＯ2 膜３の上にシラノール（例えば、ＳｉＯＨ）の
アルコール溶液を塗布した後、該シラノールを３８０℃
の温度下で固化して第２の層間絶縁膜としてのＳＯＧ膜
（スピン・オン・ガラス膜）４を形成する。
ＳｉＯ2 膜３の上にシラノール（例えば、ＳｉＯＨ）の
アルコール溶液を塗布した後、該シラノールを３８０℃
の温度下で固化して第２の層間絶縁膜としてのＳＯＧ膜
（スピン・オン・ガラス膜）４を形成する。
【０００８】次に、図１５（ｄ）に示すように、図１５
（ｂ）に基づき説明した方法と同様の方法により、ＳＯ
Ｇ膜４の上に第３の層間絶縁膜としての第２のＳｉＯ2
膜５を形成する。
（ｂ）に基づき説明した方法と同様の方法により、ＳＯ
Ｇ膜４の上に第３の層間絶縁膜としての第２のＳｉＯ2
膜５を形成する。
【０００９】次に、図１６（ａ）に示すように、第２の
ＳｉＯ2 膜６の上に所望形状のレジストパターン７を形
成した後、該レジストパターン７をマスクとして第１の
ＳｉＯ2 膜３、ＳＯＧ膜４及び第２のＳｉＯ2 膜５に対
してエッチングを行なうことにより、図１６（ｂ）に示
すようにスルーホール８を形成する。
ＳｉＯ2 膜６の上に所望形状のレジストパターン７を形
成した後、該レジストパターン７をマスクとして第１の
ＳｉＯ2 膜３、ＳＯＧ膜４及び第２のＳｉＯ2 膜５に対
してエッチングを行なうことにより、図１６（ｂ）に示
すようにスルーホール８を形成する。
【００１０】次に、図１６（ｃ）に示すように、第１層
の金属配線２及び第２のＳｉＯ2 膜５の上に、膜厚３０
ｎｍのＴｉ膜、膜厚７０ｎｍのＴｉＮ膜、１％のＳｉと
０．５％のＣｕを含有する膜厚７００ｎｍのアルミニウ
ム合金膜、膜厚７０ｎｍのＴｉＮ膜を順次堆積した後、
これらＴｉ膜、ＴｉＮ膜、アルミニウム合金膜及びＴｉ
Ｎ膜よりなる多層金属層をパターン化して第２層の金属
配線９を形成する。
の金属配線２及び第２のＳｉＯ2 膜５の上に、膜厚３０
ｎｍのＴｉ膜、膜厚７０ｎｍのＴｉＮ膜、１％のＳｉと
０．５％のＣｕを含有する膜厚７００ｎｍのアルミニウ
ム合金膜、膜厚７０ｎｍのＴｉＮ膜を順次堆積した後、
これらＴｉ膜、ＴｉＮ膜、アルミニウム合金膜及びＴｉ
Ｎ膜よりなる多層金属層をパターン化して第２層の金属
配線９を形成する。
【００１１】前述した第１層の金属配線２の端部には段
差が形成され、該段差は第１のＳｉＯ2 膜３により強調
されるが、第１のＳｉＯ2 膜３の上に塗布された後に固
化した液状ガラスよりなるＳＯＧ膜４は、前記の強調さ
れた段差を緩和する機能を有している。このように層間
絶縁膜にＳＯＧ膜４を用いることにより、層間絶縁膜は
第１層の金属配線２により形成された段差を緩和するこ
とができるので、層間絶縁膜の上に形成される第２の金
属配線９における断線及び隣り合う金属配線同士の短絡
を防止することができ、良好な多層金属配線が実現され
る。
差が形成され、該段差は第１のＳｉＯ2 膜３により強調
されるが、第１のＳｉＯ2 膜３の上に塗布された後に固
化した液状ガラスよりなるＳＯＧ膜４は、前記の強調さ
れた段差を緩和する機能を有している。このように層間
絶縁膜にＳＯＧ膜４を用いることにより、層間絶縁膜は
第１層の金属配線２により形成された段差を緩和するこ
とができるので、層間絶縁膜の上に形成される第２の金
属配線９における断線及び隣り合う金属配線同士の短絡
を防止することができ、良好な多層金属配線が実現され
る。
【００１２】ところが、半導体装置の微細化に伴う第１
層の金属配線２の高アスペクト比による段差を均一に埋
め込む技術に対する要求はますます厳しくなっている。
近年、この要求に対する有力な解決策として、優れたス
テップカバレッジを持つことから、テトラエトキシシラ
ン（以下、ＴＥＯＳと記す。）とオゾン（以下、Ｏ3と
記す。）との反応を用いた常圧ＣＶＤによるＳｉＯ2 膜
（以下、この膜をＴＥＯＳ−Ｏ3 膜と称する。）の研究
が盛んに行われており、ＴＥＯＳ−Ｏ3 膜が前記のＳＯ
Ｇ膜４の代わりに用いられることがある。
層の金属配線２の高アスペクト比による段差を均一に埋
め込む技術に対する要求はますます厳しくなっている。
近年、この要求に対する有力な解決策として、優れたス
テップカバレッジを持つことから、テトラエトキシシラ
ン（以下、ＴＥＯＳと記す。）とオゾン（以下、Ｏ3と
記す。）との反応を用いた常圧ＣＶＤによるＳｉＯ2 膜
（以下、この膜をＴＥＯＳ−Ｏ3 膜と称する。）の研究
が盛んに行われており、ＴＥＯＳ−Ｏ3 膜が前記のＳＯ
Ｇ膜４の代わりに用いられることがある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１層
の金属配線を構成するアルミニウム又はアルミニウム合
金は融点が高くないので、前記のＳＯＧ膜及びＴＥＯＳ
−Ｏ3 膜を高温下つまりおよそ５００℃を超える温度で
形成することはできない。低温下つまり５００℃以下の
温度で形成される層間絶縁膜は膜質が極めて粗であり、
吸湿性が高いということは一般に知られており、前記の
ＳＯＧ膜及びＴＥＯＳ−Ｏ3 膜も大気中などから水分を
吸湿し易い性質を有している。
の金属配線を構成するアルミニウム又はアルミニウム合
金は融点が高くないので、前記のＳＯＧ膜及びＴＥＯＳ
−Ｏ3 膜を高温下つまりおよそ５００℃を超える温度で
形成することはできない。低温下つまり５００℃以下の
温度で形成される層間絶縁膜は膜質が極めて粗であり、
吸湿性が高いということは一般に知られており、前記の
ＳＯＧ膜及びＴＥＯＳ−Ｏ3 膜も大気中などから水分を
吸湿し易い性質を有している。
【００１４】ＳＯＧ膜及びＴＥＯＳ−Ｏ3 膜が大気中な
どから吸湿した水分や膜自体が内蔵している水分が膜外
に放出され、放出された水分によりアルミニウム合金よ
りなる第２層の金属配線が腐食したり断線したりすると
いう新たな問題が発生する。この問題は、第１層の金属
配線と第２層の金属配線とを接続するためのスルーホー
ル、特に径が１μｍ以下のスルーホールに顕著に発生す
る。
どから吸湿した水分や膜自体が内蔵している水分が膜外
に放出され、放出された水分によりアルミニウム合金よ
りなる第２層の金属配線が腐食したり断線したりすると
いう新たな問題が発生する。この問題は、第１層の金属
配線と第２層の金属配線とを接続するためのスルーホー
ル、特に径が１μｍ以下のスルーホールに顕著に発生す
る。
【００１５】そこで、従来は、第２層の金属配線を形成
する前に、層間絶縁膜を熱処理して該層間絶縁膜から水
分を除去することが行なわれているが、半導体装置の微
細化が進むに伴ってスルーホールの径が微小になると、
第１層の金属配線を構成するアルミニウム又はアルミニ
ウム合金の低融点に起因する熱処理温度及び熱処理時間
の制約により、層間絶縁膜に対する熱処理では、第２層
の金属配線の腐食又は断線を完全に防止することができ
ないということが分かった。
する前に、層間絶縁膜を熱処理して該層間絶縁膜から水
分を除去することが行なわれているが、半導体装置の微
細化が進むに伴ってスルーホールの径が微小になると、
第１層の金属配線を構成するアルミニウム又はアルミニ
ウム合金の低融点に起因する熱処理温度及び熱処理時間
の制約により、層間絶縁膜に対する熱処理では、第２層
の金属配線の腐食又は断線を完全に防止することができ
ないということが分かった。
【００１６】前記に鑑み、本発明は、低温下つまり５０
０℃以下の温度で形成され、膜質が粗である層間絶縁膜
を用いるにも拘らず、層間絶縁膜の吸湿が阻止され、こ
れにより、第２層の金属配線の腐食や断線を防止するこ
とができる多層金属配線の形成方法を提供することを目
的とする。
０℃以下の温度で形成され、膜質が粗である層間絶縁膜
を用いるにも拘らず、層間絶縁膜の吸湿が阻止され、こ
れにより、第２層の金属配線の腐食や断線を防止するこ
とができる多層金属配線の形成方法を提供することを目
的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、５００℃以下の温度下において形成され
た層間絶縁膜を疎水性を有する分子層により覆うことに
よって、層間絶縁膜が大気に晒されないようにし、これ
により、層間絶縁膜の吸湿を阻止するものである。
め、本発明は、５００℃以下の温度下において形成され
た層間絶縁膜を疎水性を有する分子層により覆うことに
よって、層間絶縁膜が大気に晒されないようにし、これ
により、層間絶縁膜の吸湿を阻止するものである。
【００１８】具体的に請求項１の発明が講じた解決手段
は、多層金属配線の形成方法を、半導体基板上にアルミ
ニウム又はアルミニウム合金よりなる第１層の金属配線
を形成する第１の工程と、前記第１層の金属配線が形成
された半導体基板上に低温下において層間絶縁膜を形成
する第２の工程と、前記低温下において形成された層間
絶縁膜の上に疎水性を有する分子層を形成する第３の工
程と、前記分子層が形成された層間絶縁膜を所望形状に
エッチングする第４の工程と、前記エッチングされた層
間絶縁膜の上に第２層の金属配線を形成する第５の工程
とを備えている構成とするものである。
は、多層金属配線の形成方法を、半導体基板上にアルミ
ニウム又はアルミニウム合金よりなる第１層の金属配線
を形成する第１の工程と、前記第１層の金属配線が形成
された半導体基板上に低温下において層間絶縁膜を形成
する第２の工程と、前記低温下において形成された層間
絶縁膜の上に疎水性を有する分子層を形成する第３の工
程と、前記分子層が形成された層間絶縁膜を所望形状に
エッチングする第４の工程と、前記エッチングされた層
間絶縁膜の上に第２層の金属配線を形成する第５の工程
とを備えている構成とするものである。
【００１９】請求項２の発明が講じた解決手段は、多層
金属配線の形成方法を、半導体基板上にアルミニウム又
はアルミニウム合金よりなる第１層の金属配線を形成す
る第１の工程と、前記第１層の金属配線が形成された半
導体基板上に５００℃以下の温度下において層間絶縁膜
を形成する第２の工程と、前記５００℃以下の温度下に
おいて形成された層間絶縁膜を所望形状にエッチングす
る第３の工程と、前記エッチングされた層間絶縁膜の上
に疎水性を有する分子層を形成する第４の工程と、前記
分子層の上に第２層の金属配線を形成する第５の工程と
を備えている構成とするものである。
金属配線の形成方法を、半導体基板上にアルミニウム又
はアルミニウム合金よりなる第１層の金属配線を形成す
る第１の工程と、前記第１層の金属配線が形成された半
導体基板上に５００℃以下の温度下において層間絶縁膜
を形成する第２の工程と、前記５００℃以下の温度下に
おいて形成された層間絶縁膜を所望形状にエッチングす
る第３の工程と、前記エッチングされた層間絶縁膜の上
に疎水性を有する分子層を形成する第４の工程と、前記
分子層の上に第２層の金属配線を形成する第５の工程と
を備えている構成とするものである。
【００２０】請求項３の発明は、分子層の疎水性を向上
させるため、請求項１又は２の構成に、前記分子層はシ
リル化反応により形成するという構成を付加するもので
ある。
させるため、請求項１又は２の構成に、前記分子層はシ
リル化反応により形成するという構成を付加するもので
ある。
【００２１】請求項４の発明は、疎水性を有する分子層
を確実に形成するため、請求項１又は２の構成に、前記
分子層は界面活性剤により形成するという構成を付加す
るものである。
を確実に形成するため、請求項１又は２の構成に、前記
分子層は界面活性剤により形成するという構成を付加す
るものである。
【００２２】請求項５の発明は、層間絶縁膜の吸湿を一
層確実に防止するため、請求項１又は２の構成に、前記
第２の工程と前記第３の工程との間に、前記層間絶縁膜
が形成された半導体基板を５００℃以下の温度に加熱す
ることにより前記層間絶縁膜の内部の水分を除去する工
程をさらに備えているという構成を付加するものであ
る。
層確実に防止するため、請求項１又は２の構成に、前記
第２の工程と前記第３の工程との間に、前記層間絶縁膜
が形成された半導体基板を５００℃以下の温度に加熱す
ることにより前記層間絶縁膜の内部の水分を除去する工
程をさらに備えているという構成を付加するものであ
る。
【００２３】請求項６の発明は、層間絶縁膜の吸湿を一
層確実に防止するため、請求項２の構成に、前記第３の
工程と前記第４の工程との間に、前記層間絶縁膜が形成
された半導体基板を５００℃以下の温度に加熱すること
により前記層間絶縁膜の内部の水分を除去する工程をさ
らに備えているという構成を付加するものである。
層確実に防止するため、請求項２の構成に、前記第３の
工程と前記第４の工程との間に、前記層間絶縁膜が形成
された半導体基板を５００℃以下の温度に加熱すること
により前記層間絶縁膜の内部の水分を除去する工程をさ
らに備えているという構成を付加するものである。
【００２４】請求項７の発明が講じた解決手段は、多層
金属配線の形成方法を、半導体基板上にアルミニウム又
はアルミニウム合金よりなる第１層の金属配線を形成す
る第１の工程と、前記第１層の金属配線が形成された半
導体基板上に５００℃以下の温度下において層間絶縁膜
を形成する第２の工程と、前記５００℃以下の温度下に
おいて形成された層間絶縁膜の上に疎水性を有する第１
の分子層を形成する第３の工程と、前記第１の分子層が
形成された層間絶縁膜を所望形状にエッチングする第４
の工程と、前記エッチングされた層間絶縁膜の上に疎水
性を有する第２の分子層を形成する第５の工程と、前記
第２の分子層の上に第２層の金属配線を形成する第６の
工程とを備えている構成とするものである。
金属配線の形成方法を、半導体基板上にアルミニウム又
はアルミニウム合金よりなる第１層の金属配線を形成す
る第１の工程と、前記第１層の金属配線が形成された半
導体基板上に５００℃以下の温度下において層間絶縁膜
を形成する第２の工程と、前記５００℃以下の温度下に
おいて形成された層間絶縁膜の上に疎水性を有する第１
の分子層を形成する第３の工程と、前記第１の分子層が
形成された層間絶縁膜を所望形状にエッチングする第４
の工程と、前記エッチングされた層間絶縁膜の上に疎水
性を有する第２の分子層を形成する第５の工程と、前記
第２の分子層の上に第２層の金属配線を形成する第６の
工程とを備えている構成とするものである。
【００２５】請求項８の発明は、疎水性を有する分子層
を確実に形成するため、請求項７の構成に、前記第１の
分子層及び第２の分子層は界面活性剤により形成すると
いう構成を付加するものである。
を確実に形成するため、請求項７の構成に、前記第１の
分子層及び第２の分子層は界面活性剤により形成すると
いう構成を付加するものである。
【００２６】請求項９の発明は、疎水性を有する分子層
を一層確実に形成するため、請求項４又は８の構成に、
前記界面活性剤はシリコン又はゲルマニウムを含むとい
う構成を付加するものである。
を一層確実に形成するため、請求項４又は８の構成に、
前記界面活性剤はシリコン又はゲルマニウムを含むとい
う構成を付加するものである。
【００２７】請求項１０の発明は、疎水性を有する分子
層を一層確実に形成するため、請求項４又は８の構成
に、前記界面活性剤は、シラン化合物、シロキサン化合
物、ジシラザン化合物、トリシラザン化合物、ピペラジ
ン化合物、アミノゲルマニウム化合物又はハロゲン化ゲ
ルマニウム化合物であるという構成を付加するものであ
る。
層を一層確実に形成するため、請求項４又は８の構成
に、前記界面活性剤は、シラン化合物、シロキサン化合
物、ジシラザン化合物、トリシラザン化合物、ピペラジ
ン化合物、アミノゲルマニウム化合物又はハロゲン化ゲ
ルマニウム化合物であるという構成を付加するものであ
る。
【００２８】請求項１１の発明は、層間絶縁膜を低温下
において確実に形成するため、請求項１、２又は７の構
成に、前記第２の工程は、前記第１層の金属配線が形成
された半導体基板上に有機シラン系材料をＣＶＤ法によ
り堆積することによって層間絶縁膜を形成する工程であ
るという構成を付加するものである。
において確実に形成するため、請求項１、２又は７の構
成に、前記第２の工程は、前記第１層の金属配線が形成
された半導体基板上に有機シラン系材料をＣＶＤ法によ
り堆積することによって層間絶縁膜を形成する工程であ
るという構成を付加するものである。
【００２９】請求項１２の発明は、層間絶縁膜を低温下
において確実に形成するため、請求項１、２又は７の構
成に、前記第２の工程は、前記第１層の金属配線が形成
された半導体基板上にシラノール系材料を液体塗布法に
より堆積することによって層間絶縁膜を形成する工程で
あるという構成を付加するものである。
において確実に形成するため、請求項１、２又は７の構
成に、前記第２の工程は、前記第１層の金属配線が形成
された半導体基板上にシラノール系材料を液体塗布法に
より堆積することによって層間絶縁膜を形成する工程で
あるという構成を付加するものである。
【００３０】
【作用】請求項１の構成により、５００℃以下の温度下
において形成された層間絶縁膜の上に疎水性を有する分
子層を形成した後に、該層間絶縁膜を所望形状にエッチ
ングするため、エッチング工程において層間絶縁膜は大
気に晒されないので、層間絶縁膜は低温下で形成されて
おり吸湿性が高いにも拘らず大気から吸湿し難い。
において形成された層間絶縁膜の上に疎水性を有する分
子層を形成した後に、該層間絶縁膜を所望形状にエッチ
ングするため、エッチング工程において層間絶縁膜は大
気に晒されないので、層間絶縁膜は低温下で形成されて
おり吸湿性が高いにも拘らず大気から吸湿し難い。
【００３１】請求項２の構成により、エッチングされた
層間絶縁膜の上に疎水性を有する分子層を形成した後
に、該分子層の上に第２層の金属配線を形成するため、
第２層の金属配線の形成工程において層間絶縁膜は大気
に晒されないので、層間絶縁膜は低温下で形成されてお
り吸湿性が高いにも拘らず大気から吸湿し難い。
層間絶縁膜の上に疎水性を有する分子層を形成した後
に、該分子層の上に第２層の金属配線を形成するため、
第２層の金属配線の形成工程において層間絶縁膜は大気
に晒されないので、層間絶縁膜は低温下で形成されてお
り吸湿性が高いにも拘らず大気から吸湿し難い。
【００３２】請求項３の構成により、分子層の形成にシ
リル化反応を用いるため、シリル化反応が常温から百
数十℃の間において容易に行なわれので、分子層の形成
の制御性が非常に容易であり、単なる物理的吸着とは
異なって分子層と基板との密着安定性に優れており、
シリル化反応に用いられる反応ガスはレジスト濡れ性向
上の前処理剤として使われているため、ＬＳＩにおける
含有不純物の影響等の使用上の問題がなく、シリル化
反応により形成される分子層は、化学的結合により分子
がつながっているだけであって分子が層状に形成されて
いないので、分子層は水洗やプラズマ処理によって容易
に除去でき、製造プロセスにおける使用が容易であり、
基板表面に分子層が形成されると、基板表面は反応ガ
スとの間で反応を起こさないので、これ以上の反応が進
行せず、均一な分子層が形成され、シリル化反応を起
こす反応ガスは分子サイズが大きいので、層間絶縁膜の
膜質が粗であっても、水分子が層間絶縁膜内にほとんど
侵入しないので、疎水性に優れており、層間絶縁膜に
ホール等の凹凸部があり、凸部と凹部との間に反応ガス
の到達時間の差があっても、ホールの底部にも容易に分
子層が形成され、分子層は確実且つ均一に形成される。
リル化反応を用いるため、シリル化反応が常温から百
数十℃の間において容易に行なわれので、分子層の形成
の制御性が非常に容易であり、単なる物理的吸着とは
異なって分子層と基板との密着安定性に優れており、
シリル化反応に用いられる反応ガスはレジスト濡れ性向
上の前処理剤として使われているため、ＬＳＩにおける
含有不純物の影響等の使用上の問題がなく、シリル化
反応により形成される分子層は、化学的結合により分子
がつながっているだけであって分子が層状に形成されて
いないので、分子層は水洗やプラズマ処理によって容易
に除去でき、製造プロセスにおける使用が容易であり、
基板表面に分子層が形成されると、基板表面は反応ガ
スとの間で反応を起こさないので、これ以上の反応が進
行せず、均一な分子層が形成され、シリル化反応を起
こす反応ガスは分子サイズが大きいので、層間絶縁膜の
膜質が粗であっても、水分子が層間絶縁膜内にほとんど
侵入しないので、疎水性に優れており、層間絶縁膜に
ホール等の凹凸部があり、凸部と凹部との間に反応ガス
の到達時間の差があっても、ホールの底部にも容易に分
子層が形成され、分子層は確実且つ均一に形成される。
【００３３】請求項４の構成により、分子層は界面活性
剤により形成するため、層間絶縁膜の上に疎水性を有す
る分子層を確実に形成することができる。
剤により形成するため、層間絶縁膜の上に疎水性を有す
る分子層を確実に形成することができる。
【００３４】請求項５の構成により、請求項１又は２に
おける第２の工程と第３の工程との間に、半導体基板を
５００℃以下の温度に加熱することにより層間絶縁膜の
内部の水分を除去する工程を備えており、層間絶縁膜の
上に疎水性を有する分子層を形成する前に層間絶縁膜の
水分が除去されているため、層間絶縁膜内の水分は極め
て少ない。
おける第２の工程と第３の工程との間に、半導体基板を
５００℃以下の温度に加熱することにより層間絶縁膜の
内部の水分を除去する工程を備えており、層間絶縁膜の
上に疎水性を有する分子層を形成する前に層間絶縁膜の
水分が除去されているため、層間絶縁膜内の水分は極め
て少ない。
【００３５】請求項６の構成により、請求項２における
第３の工程と第４の工程との間に、半導体基板を５００
℃以下の温度に加熱することにより層間絶縁膜の内部の
水分を除去する工程を備えており、層間絶縁膜の上に疎
水性を有する分子層を形成する前に層間絶縁膜の水分が
除去されているため、層間絶縁膜内の水分は極めて少な
い。
第３の工程と第４の工程との間に、半導体基板を５００
℃以下の温度に加熱することにより層間絶縁膜の内部の
水分を除去する工程を備えており、層間絶縁膜の上に疎
水性を有する分子層を形成する前に層間絶縁膜の水分が
除去されているため、層間絶縁膜内の水分は極めて少な
い。
【００３６】請求項７の構成により、５００℃以下の温
度下において形成された層間絶縁膜の上に疎水性を有す
る分子層を形成した後に、該層間絶縁膜を所望形状にエ
ッチングすると共に、エッチングされた層間絶縁膜の上
に疎水性を有する分子層を形成した後に、該分子層の上
に第２層の金属配線を形成するため、層間絶縁膜のエッ
チング工程及び第２層の金属配線の形成工程において層
間絶縁膜は大気に晒されないので、層間絶縁膜は低温で
形成されており吸湿性が高いにも拘らず極めて吸湿し難
い。
度下において形成された層間絶縁膜の上に疎水性を有す
る分子層を形成した後に、該層間絶縁膜を所望形状にエ
ッチングすると共に、エッチングされた層間絶縁膜の上
に疎水性を有する分子層を形成した後に、該分子層の上
に第２層の金属配線を形成するため、層間絶縁膜のエッ
チング工程及び第２層の金属配線の形成工程において層
間絶縁膜は大気に晒されないので、層間絶縁膜は低温で
形成されており吸湿性が高いにも拘らず極めて吸湿し難
い。
【００３７】請求項８の構成により、第１及び第２の分
子層は界面活性剤により形成するため、層間絶縁膜の上
に疎水性を有する第１及び第２の分子層を確実に形成す
ることができる。
子層は界面活性剤により形成するため、層間絶縁膜の上
に疎水性を有する第１及び第２の分子層を確実に形成す
ることができる。
【００３８】請求項９又は１０の構成により、層間絶縁
膜の上に疎水性を有する分子層を確実に形成することが
できる。
膜の上に疎水性を有する分子層を確実に形成することが
できる。
【００３９】請求項１１の構成により、半導体基板上に
有機シラン系材料をＣＶＤ法により堆積することによっ
て層間絶縁膜を形成するので、５００℃以下の温度下に
おいて層間絶縁膜を確実に形成することができる。
有機シラン系材料をＣＶＤ法により堆積することによっ
て層間絶縁膜を形成するので、５００℃以下の温度下に
おいて層間絶縁膜を確実に形成することができる。
【００４０】請求項１２の構成により、半導体基板上に
シラノール系材料を液体塗布法により堆積することによ
って層間絶縁膜を形成するので、５００℃以下の温度下
において層間絶縁膜を確実に形成することができる。
シラノール系材料を液体塗布法により堆積することによ
って層間絶縁膜を形成するので、５００℃以下の温度下
において層間絶縁膜を確実に形成することができる。
【００４１】
【実施例】以下、本発明の一実施例に係る多層金属配線
の形成方法について説明するが、その前提として、多層
金属配線の形成方法における分子層形成工程に用いる装
置について説明する。
の形成方法について説明するが、その前提として、多層
金属配線の形成方法における分子層形成工程に用いる装
置について説明する。
【００４２】図１３は、分子層形成工程に用いる第１の
分子層形成装置の概略断面構造を示している。図１３に
示すように、反応室５０は、半導体基板５１を載置支持
する基板保持台５２、半導体基板５１を加熱する赤外線
ランプよりなる加熱手段５３、空気、水蒸気及びシリル
化剤の蒸気を反応室５０に導入するための導入口５４及
び反応室５０内の気体を排出するための排気口５５を備
えている。尚、反応室５０の天井は加熱手段５３からの
熱を半導体基板５１に均等に照射するため曲面状の熱反
射板に形成されている。
分子層形成装置の概略断面構造を示している。図１３に
示すように、反応室５０は、半導体基板５１を載置支持
する基板保持台５２、半導体基板５１を加熱する赤外線
ランプよりなる加熱手段５３、空気、水蒸気及びシリル
化剤の蒸気を反応室５０に導入するための導入口５４及
び反応室５０内の気体を排出するための排気口５５を備
えている。尚、反応室５０の天井は加熱手段５３からの
熱を半導体基板５１に均等に照射するため曲面状の熱反
射板に形成されている。
【００４３】図１４は、分子層形成工程に用いる第２の
分子層形成装置の概略断面構造を示している。図１４に
示すように、反応室６０は、半導体基板６１を載置支持
する基板保持台６２、基板保持台６２の回転軸６３を回
転自在に保持する基板回転手段６４、半導体基板６１を
加熱する赤外線ランプよりなる加熱手段６５、空気、水
蒸気又はシリル化剤の溶液を反応室６０に導入する導入
口６６及び反応室６０内の気体を排出するための排気口
６７を備えている。
分子層形成装置の概略断面構造を示している。図１４に
示すように、反応室６０は、半導体基板６１を載置支持
する基板保持台６２、基板保持台６２の回転軸６３を回
転自在に保持する基板回転手段６４、半導体基板６１を
加熱する赤外線ランプよりなる加熱手段６５、空気、水
蒸気又はシリル化剤の溶液を反応室６０に導入する導入
口６６及び反応室６０内の気体を排出するための排気口
６７を備えている。
【００４４】以下、分子層形成工程について説明する。
【００４５】まず、多金属層配線に用いられる層間絶縁
膜は、低温で形成されるために、膜質が粗であることを
図１を参照しながら説明する。図１においては、３種類
の膜を比較しており、第１の絶縁膜は、ＴＥＯＳとＯ2
とを原料ガスとして減圧ＣＶＤ法（ＬＰＣＶＤ法）によ
り７２０℃の堆積温度で堆積したものであり、第２の絶
縁膜は、ＴＥＯＳとＯ3 とを原料ガスとして減圧ＣＶＤ
法により４５０℃の堆積温度で堆積したものであり、第
３の絶縁膜は、ＴＥＯＳとＯ3 とを原料ガスとして常圧
ＣＶＤ法（ＡＰＣＶＤ法）により４５０℃の堆積温度で
堆積したものである。図１は、第１〜第３の絶縁膜をフ
ーリエ変換赤外吸収スペクトル測定（ＦＴＩＲ測定）し
たときの結果を示しており、縦軸はＦＴＩＲ測定での波
数のピーク高さ（任意単位）を示している。波数のピー
ク高さはＳｉとＯとの結合強さを表し、ピーク高さが高
い場合は、ＳｉとＯとの結合が強く、ＳｉＯ2 膜が形成
されていることを意味する。低温で形成された第２及び
第３の絶縁膜は、いずれもＳｉ−Ｏの結合が弱く、粗で
あることを示している。
膜は、低温で形成されるために、膜質が粗であることを
図１を参照しながら説明する。図１においては、３種類
の膜を比較しており、第１の絶縁膜は、ＴＥＯＳとＯ2
とを原料ガスとして減圧ＣＶＤ法（ＬＰＣＶＤ法）によ
り７２０℃の堆積温度で堆積したものであり、第２の絶
縁膜は、ＴＥＯＳとＯ3 とを原料ガスとして減圧ＣＶＤ
法により４５０℃の堆積温度で堆積したものであり、第
３の絶縁膜は、ＴＥＯＳとＯ3 とを原料ガスとして常圧
ＣＶＤ法（ＡＰＣＶＤ法）により４５０℃の堆積温度で
堆積したものである。図１は、第１〜第３の絶縁膜をフ
ーリエ変換赤外吸収スペクトル測定（ＦＴＩＲ測定）し
たときの結果を示しており、縦軸はＦＴＩＲ測定での波
数のピーク高さ（任意単位）を示している。波数のピー
ク高さはＳｉとＯとの結合強さを表し、ピーク高さが高
い場合は、ＳｉとＯとの結合が強く、ＳｉＯ2 膜が形成
されていることを意味する。低温で形成された第２及び
第３の絶縁膜は、いずれもＳｉ−Ｏの結合が弱く、粗で
あることを示している。
【００４６】このように低温で形成され、ＳｉとＯとの
結合が弱く粗である絶縁膜は、ストイキオメトリ（化学
量論値）からずれた膜であって、膜中にダングリングホ
ンドやＳｉＯＨ結合を多く含み、微細な空孔を多く持
つ。このため、大気中からの水分を吸湿しやすい性質を
有している。図２において、（ａ）は微細な空孔を持っ
ており吸湿易い層間膜の表面を示し、（ｂ）は微細な空
孔を持たず吸湿し難い層間膜の表面を示している。本発
明は、吸湿し易い層間膜の表面に分子層を形成すること
により層間膜を疎水性にし、これにより吸湿を防ぐもの
である。
結合が弱く粗である絶縁膜は、ストイキオメトリ（化学
量論値）からずれた膜であって、膜中にダングリングホ
ンドやＳｉＯＨ結合を多く含み、微細な空孔を多く持
つ。このため、大気中からの水分を吸湿しやすい性質を
有している。図２において、（ａ）は微細な空孔を持っ
ており吸湿易い層間膜の表面を示し、（ｂ）は微細な空
孔を持たず吸湿し難い層間膜の表面を示している。本発
明は、吸湿し易い層間膜の表面に分子層を形成すること
により層間膜を疎水性にし、これにより吸湿を防ぐもの
である。
【００４７】分子層形成の反応は次式により示される。
【００４８】 ２Ｓｉ−ＯＨ＋（ＣＨ3 ）3 ＳｉＮＨＳｉ（ＣＨ3 ）3
→２Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ3 ）3 ＋ＮＨ3 ↑ この化学式においてＳｉ−ＯＨは基板表面の状態を示
し、粗な絶縁膜においては、Ｓｉ−ＯＨが大気と接触し
た状態になる。表面がＯＨで覆われるのは、例えば、ア
ルミ合金金属膜でも起こり、その表面に薄い酸化層が形
成され、この酸化層がＯＨの状態である。
→２Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ3 ）3 ＋ＮＨ3 ↑ この化学式においてＳｉ−ＯＨは基板表面の状態を示
し、粗な絶縁膜においては、Ｓｉ−ＯＨが大気と接触し
た状態になる。表面がＯＨで覆われるのは、例えば、ア
ルミ合金金属膜でも起こり、その表面に薄い酸化層が形
成され、この酸化層がＯＨの状態である。
【００４９】Ｓｉ−ＯＨよりなる基板表面に、例えばト
リメチルジシラザンがくると、Ｓｉ−ＯＨのＨとＳｉ
（ＣＨ3 ）3 とが置換する反応が起きる。この反応によ
り生成されるＮＨ3 はガスとして排出される（前記の化
学式において↑で示す）。基板表面は、ハイドロカーボ
ンにより覆われると、疎水性の性質を持ち、大気中から
の水分を寄せ付けなくなる（図２（ｂ）を参照）。ハイ
ドロカーボンの疎水性については、J.L.Moilliet著“Wa
terproofing and Water-repellency” ELSEVIERPUBLISH
ING COMPANY 1963 に示されている。
リメチルジシラザンがくると、Ｓｉ−ＯＨのＨとＳｉ
（ＣＨ3 ）3 とが置換する反応が起きる。この反応によ
り生成されるＮＨ3 はガスとして排出される（前記の化
学式において↑で示す）。基板表面は、ハイドロカーボ
ンにより覆われると、疎水性の性質を持ち、大気中から
の水分を寄せ付けなくなる（図２（ｂ）を参照）。ハイ
ドロカーボンの疎水性については、J.L.Moilliet著“Wa
terproofing and Water-repellency” ELSEVIERPUBLISH
ING COMPANY 1963 に示されている。
【００５０】図３は、基板表面が疎水性を有するときの
効果を示している。図３は、ＴＥＯＳとＯ3 とを原料ガ
スとして４５０℃の堆積温度で常圧ＣＶＤ法により形成
したＳｉＯ2 よりなる絶縁膜を大気中に保管した後、昇
温脱離分析装置(thermal desorption spectroscopy) に
より１００℃から２００℃に加熱したときの水分をマス
分析し、水分の放出量から吸湿水分量を同定した結果を
示している。図３において、破線は基板表面に分子層が
形成されていない場合の吸湿水分量を示し、堆積後２４
時間で吸湿量が急激に増加していることが分かる。図３
において、実線は基板表面に分子層が形成されている場
合の吸湿水分量を示し、吸湿量が低減していることが分
かる。この試料はＳｉＯ2 よりなる絶縁膜を形成してか
ら数時間以内に前記の分子層を形成したものである。図
３の実線によると、２４時間の間に吸湿量が増加したよ
うに見えるが、これは分子層を形成する前の吸湿の影響
と考えられる。
効果を示している。図３は、ＴＥＯＳとＯ3 とを原料ガ
スとして４５０℃の堆積温度で常圧ＣＶＤ法により形成
したＳｉＯ2 よりなる絶縁膜を大気中に保管した後、昇
温脱離分析装置(thermal desorption spectroscopy) に
より１００℃から２００℃に加熱したときの水分をマス
分析し、水分の放出量から吸湿水分量を同定した結果を
示している。図３において、破線は基板表面に分子層が
形成されていない場合の吸湿水分量を示し、堆積後２４
時間で吸湿量が急激に増加していることが分かる。図３
において、実線は基板表面に分子層が形成されている場
合の吸湿水分量を示し、吸湿量が低減していることが分
かる。この試料はＳｉＯ2 よりなる絶縁膜を形成してか
ら数時間以内に前記の分子層を形成したものである。図
３の実線によると、２４時間の間に吸湿量が増加したよ
うに見えるが、これは分子層を形成する前の吸湿の影響
と考えられる。
【００５１】前述したように、分子層の形成にはシリル
化反応を用いるが、このシリル化反応は、Ｈ2 Ｏ又は
ＯＨ基と、例えばヘキサメチルジシラザンとが常温から
百数十℃の間において容易に反応するため、分子層の形
成の制御性が非常に容易であること、例えばヘキサメ
チルジシラザンと基板とが化学反応して化学的結合をす
るため、単なる物理的吸着とは異なり、分子層と基板と
の密着安定性に優れている。また、例えばヘキサメチル
ジシラザンは、ＬＳＩプロセスにおいてレジスト塗布前
のレジスト濡れ性の向上のための前処理剤に使われてお
り、ＬＳＩにおける使用上の問題（例えば含有不純物の
影響等）がないことが証明されている。また、分子層
は、化学的結合により分子がつながっているだけであ
り、分子が層状に形成されていないため、分子層の形成
後に、水洗やプラズマ処理によって、容易に除去できる
ので、製造プロセスにおける使用が容易である。
化反応を用いるが、このシリル化反応は、Ｈ2 Ｏ又は
ＯＨ基と、例えばヘキサメチルジシラザンとが常温から
百数十℃の間において容易に反応するため、分子層の形
成の制御性が非常に容易であること、例えばヘキサメ
チルジシラザンと基板とが化学反応して化学的結合をす
るため、単なる物理的吸着とは異なり、分子層と基板と
の密着安定性に優れている。また、例えばヘキサメチル
ジシラザンは、ＬＳＩプロセスにおいてレジスト塗布前
のレジスト濡れ性の向上のための前処理剤に使われてお
り、ＬＳＩにおける使用上の問題（例えば含有不純物の
影響等）がないことが証明されている。また、分子層
は、化学的結合により分子がつながっているだけであ
り、分子が層状に形成されていないため、分子層の形成
後に、水洗やプラズマ処理によって、容易に除去できる
ので、製造プロセスにおける使用が容易である。
【００５２】また、基板表面に分子層が形成され、基板
表面がＣＨ3 基により覆われると、基板表面は反応ガス
のＣＨ3 との間で反応を起こさないため、これ以上の反
応が進行しない。
表面がＣＨ3 基により覆われると、基板表面は反応ガス
のＣＨ3 との間で反応を起こさないため、これ以上の反
応が進行しない。
【００５３】さらに、例えばヘキサメチルジシラザンを
含む反応ガスは、分子サイズが大きいため、粗な膜質の
基板であっても、水分子が基板内に進入することはほと
んどない。
含む反応ガスは、分子サイズが大きいため、粗な膜質の
基板であっても、水分子が基板内に進入することはほと
んどない。
【００５４】図４（ａ）〜（ｃ）は分子層が形成される
過程を示しており、同図において、２はアルミニウム合
金等よりなる第１の金属配線、３は層間絶縁膜、１０は
分子層、１０ａは反応ガスの分子を示している。図４
（ａ）〜（ｃ）に示すように、層間絶縁膜３にホール等
の凹凸部があり、凸部と凹部との間に反応ガスの到達時
間差があっても、分子層は確実且つ均一に形成される。
すなわち、図４（ａ）に示すように、まず、凸部がＣＨ
3 基により覆われ、ＣＨ3 基により覆われた部分はそれ
以上に反応が進行しないため、図４（ｂ）に示すよう
に、ＣＨ3 基に覆われた部分に到達したガスは跳ね返さ
れて次の反応サイトに移動して反応する。この現象が短
時間のうちに次々と進行し、図４（ｃ）に示すように、
ホールの底部にも容易に分子層が形成される。
過程を示しており、同図において、２はアルミニウム合
金等よりなる第１の金属配線、３は層間絶縁膜、１０は
分子層、１０ａは反応ガスの分子を示している。図４
（ａ）〜（ｃ）に示すように、層間絶縁膜３にホール等
の凹凸部があり、凸部と凹部との間に反応ガスの到達時
間差があっても、分子層は確実且つ均一に形成される。
すなわち、図４（ａ）に示すように、まず、凸部がＣＨ
3 基により覆われ、ＣＨ3 基により覆われた部分はそれ
以上に反応が進行しないため、図４（ｂ）に示すよう
に、ＣＨ3 基に覆われた部分に到達したガスは跳ね返さ
れて次の反応サイトに移動して反応する。この現象が短
時間のうちに次々と進行し、図４（ｃ）に示すように、
ホールの底部にも容易に分子層が形成される。
【００５５】（第１実施例）以下、本発明の第１実施例
について図面を参照しながら説明する。
について図面を参照しながら説明する。
【００５６】図５（ａ）〜（ｄ）及び図６（ａ）〜
（ｃ）は本発明の第１実施例に係る多層金属配線の形成
方法の各工程を示す断面図である。
（ｃ）は本発明の第１実施例に係る多層金属配線の形成
方法の各工程を示す断面図である。
【００５７】まず、図５（ａ）に示すように、半導体基
板上１に、膜厚３０ｎｍのＴｉ膜、膜厚７０ｎｍのＴｉ
Ｎ膜、膜厚７００ｎｍのアルミニウム合金膜及び膜厚７
０ｎｍのＴｉＮ膜を順次形成した後、これらＴｉ膜、Ｔ
ｉＮ膜、アルミニウム合金膜及びＴｉＮ膜よりなる多層
金属層をパターン化して第１層の金属配線２を形成す
る。
板上１に、膜厚３０ｎｍのＴｉ膜、膜厚７０ｎｍのＴｉ
Ｎ膜、膜厚７００ｎｍのアルミニウム合金膜及び膜厚７
０ｎｍのＴｉＮ膜を順次形成した後、これらＴｉ膜、Ｔ
ｉＮ膜、アルミニウム合金膜及びＴｉＮ膜よりなる多層
金属層をパターン化して第１層の金属配線２を形成す
る。
【００５８】次に、第１層の金属配線２が形成された半
導体基板１の上にＳｉＨ4 とＮ2 Ｏとの混合ガスを供給
してプラズマＣＶＤ法により、図５（ｂ）に示すよう
に、半導体基板１上に第１の層間絶縁膜としての第１の
ＳｉＯ2 膜３を形成する。
導体基板１の上にＳｉＨ4 とＮ2 Ｏとの混合ガスを供給
してプラズマＣＶＤ法により、図５（ｂ）に示すよう
に、半導体基板１上に第１の層間絶縁膜としての第１の
ＳｉＯ2 膜３を形成する。
【００５９】次に、第１のＳｉＯ2 膜３上にシラノール
のアルコール溶液を塗布した後、該シラノールを３８０
℃の温度下で固化することにより、図５（ｃ）に示すよ
うに、第１のＳｉＯ2 膜３上に第２の層間絶縁膜として
のＳＯＧ膜４を形成する。
のアルコール溶液を塗布した後、該シラノールを３８０
℃の温度下で固化することにより、図５（ｃ）に示すよ
うに、第１のＳｉＯ2 膜３上に第２の層間絶縁膜として
のＳＯＧ膜４を形成する。
【００６０】その後、図１３に示す第１の分子層形成装
置により、ＳＯＧ膜４の上に疎水性を有する分子層１０
を形成するが、ＳＯＧ膜４の形成から分子層１０の形成
までに数時間以上が費やされる場合には、分子層１０の
形成前に、ＳＯＧ膜４が形成された半導体基板１を５０
０℃以下の温度例えば数百℃の温度に加熱することによ
り、ＳＯＧ膜４に吸湿されていたり又はＳＯＧ膜４に内
蔵されている水分を除去する。この加熱処理は、反応室
５０に設けられた加熱手段５３により行なう。
置により、ＳＯＧ膜４の上に疎水性を有する分子層１０
を形成するが、ＳＯＧ膜４の形成から分子層１０の形成
までに数時間以上が費やされる場合には、分子層１０の
形成前に、ＳＯＧ膜４が形成された半導体基板１を５０
０℃以下の温度例えば数百℃の温度に加熱することによ
り、ＳＯＧ膜４に吸湿されていたり又はＳＯＧ膜４に内
蔵されている水分を除去する。この加熱処理は、反応室
５０に設けられた加熱手段５３により行なう。
【００６１】次に、ＳＯＧ膜４の表面に水酸基を形成す
るために、導入口５４から空気又は水蒸気を数秒間だけ
反応室５０内に供給して、ＳＯＧ膜４を空気又は水蒸気
に僅かな時間だけ晒す。その後、１３０℃に加熱され蒸
気化したヘキサメチルジシラザンを導入口５４から数分
間供給することにより、ＳＯＧ膜４の上に疎水性を有す
る分子層１０を形成する。
るために、導入口５４から空気又は水蒸気を数秒間だけ
反応室５０内に供給して、ＳＯＧ膜４を空気又は水蒸気
に僅かな時間だけ晒す。その後、１３０℃に加熱され蒸
気化したヘキサメチルジシラザンを導入口５４から数分
間供給することにより、ＳＯＧ膜４の上に疎水性を有す
る分子層１０を形成する。
【００６２】次に、図５（ｄ）に示すように、前述した
第１のＳｉＯ2 膜３と同様の方法により、分子層１０が
形成されたＳＯＧ膜４（図５（ｄ）においては分子層１
０は省略している。）の上に第３の層間絶縁膜としての
第２のＳｉＯ2 膜５を形成する。
第１のＳｉＯ2 膜３と同様の方法により、分子層１０が
形成されたＳＯＧ膜４（図５（ｄ）においては分子層１
０は省略している。）の上に第３の層間絶縁膜としての
第２のＳｉＯ2 膜５を形成する。
【００６３】次に、図６（ａ）に示すように、第２のＳ
ｉＯ2 膜５の上に所望形状のレジストパターン７を形成
した後、レジストパターン７をマスクとして第１のＳｉ
Ｏ2膜３、ＳＯＧ膜４及び第２のＳｉＯ2 膜５に対して
エッチングを行なうことにより、図６（ｂ）に示すよう
にスルーホール８を形成する。
ｉＯ2 膜５の上に所望形状のレジストパターン７を形成
した後、レジストパターン７をマスクとして第１のＳｉ
Ｏ2膜３、ＳＯＧ膜４及び第２のＳｉＯ2 膜５に対して
エッチングを行なうことにより、図６（ｂ）に示すよう
にスルーホール８を形成する。
【００６４】次に、図６（ｃ）に示すように、第１層の
金属配線２及び第２のＳｉＯ2 膜５の上に、膜厚３０ｎ
ｍのＴｉ膜、膜厚７０ｎｍのＴｉＮ膜、膜厚７００ｎｍ
のアルミニウム合金膜、膜厚７０ｎｍのＴｉＮ膜を順次
堆積した後、これらＴｉ膜、ＴｉＮ膜、アルミニウム合
金膜及びＴｉＮ膜よりなる多層金属層をパターン化して
第２層の金属配線９を形成する。
金属配線２及び第２のＳｉＯ2 膜５の上に、膜厚３０ｎ
ｍのＴｉ膜、膜厚７０ｎｍのＴｉＮ膜、膜厚７００ｎｍ
のアルミニウム合金膜、膜厚７０ｎｍのＴｉＮ膜を順次
堆積した後、これらＴｉ膜、ＴｉＮ膜、アルミニウム合
金膜及びＴｉＮ膜よりなる多層金属層をパターン化して
第２層の金属配線９を形成する。
【００６５】以下、第１実施例を評価するために行なっ
た評価テストについて説明する。
た評価テストについて説明する。
【００６６】図７は多層金属配線の歩留りを測定するた
めの多層金属配線の断面構造を示しており、該多層金属
配線は１０万個のスルーホールを介して第１層の金属配
線２と第２層の金属配線９とを直列に接続したものであ
って、水分吸湿により断線する多層金属配線の電気特性
の評価を簡易に行えるものである。
めの多層金属配線の断面構造を示しており、該多層金属
配線は１０万個のスルーホールを介して第１層の金属配
線２と第２層の金属配線９とを直列に接続したものであ
って、水分吸湿により断線する多層金属配線の電気特性
の評価を簡易に行えるものである。
【００６７】前述した各工程によって図７に示すような
断面を有する多層金属配線を作製し、２５００のサンプ
ルの電気特性を測定して歩留りを求めた。その結果は、
表１に示すように、９９％以上の歩留りを得た。このと
きのスルーホール径は１．２ミクロンであった。尚、分
子層１０の形成工程以外は従来と同じ工程によって作製
したスルーホール径が１．０ミクロンである多層金属配
線の歩留まりは約７４％であった。
断面を有する多層金属配線を作製し、２５００のサンプ
ルの電気特性を測定して歩留りを求めた。その結果は、
表１に示すように、９９％以上の歩留りを得た。このと
きのスルーホール径は１．２ミクロンであった。尚、分
子層１０の形成工程以外は従来と同じ工程によって作製
したスルーホール径が１．０ミクロンである多層金属配
線の歩留まりは約７４％であった。
【００６８】
【表１】
【００６９】以上のように第１実施例によると、ＳＯＧ
膜４を形成した後に、該ＳＯＧ膜４の上に疎水性を有す
るヘキサメチルジシラザンよりなる分子層１０を形成し
ているため、吸湿の激しいＳＯＧ膜４が水分を吸質する
ことを阻止できるので、第２層の金属配線９における電
気的な断線を確実に防止することができる。
膜４を形成した後に、該ＳＯＧ膜４の上に疎水性を有す
るヘキサメチルジシラザンよりなる分子層１０を形成し
ているため、吸湿の激しいＳＯＧ膜４が水分を吸質する
ことを阻止できるので、第２層の金属配線９における電
気的な断線を確実に防止することができる。
【００７０】（第２実施例）以下、本発明の第２実施例
について図面を参照しながら説明する。
について図面を参照しながら説明する。
【００７１】図８（ａ）〜（ｄ）及び図９（ａ）〜
（ｃ）は本発明の第２実施例に係る多層金属配線の形成
方法の各工程を示す断面図である。
（ｃ）は本発明の第２実施例に係る多層金属配線の形成
方法の各工程を示す断面図である。
【００７２】第１実施例と同様にして、図８（ａ）に示
すように、半導体基板上１に第１層の金属配線２を形成
した後、図８（ｂ）に示すように、第１層の金属配線２
が形成された半導体基板１の上に第１の層間絶縁膜とし
ての第１のＳｉＯ2 膜３を形成し、その後、図８（ｃ）
に示すように、第１のＳｉＯ2 膜３の上に第２の層間絶
縁膜としてのＳＯＧ膜４を形成する。
すように、半導体基板上１に第１層の金属配線２を形成
した後、図８（ｂ）に示すように、第１層の金属配線２
が形成された半導体基板１の上に第１の層間絶縁膜とし
ての第１のＳｉＯ2 膜３を形成し、その後、図８（ｃ）
に示すように、第１のＳｉＯ2 膜３の上に第２の層間絶
縁膜としてのＳＯＧ膜４を形成する。
【００７３】次に、第１実施例と異なり、分子層１０を
形成することなく、図８（ｄ）に示すように、ＳＯＧ膜
４の上に第３の層間絶縁膜としての第２のＳｉＯ2 膜５
を形成する。
形成することなく、図８（ｄ）に示すように、ＳＯＧ膜
４の上に第３の層間絶縁膜としての第２のＳｉＯ2 膜５
を形成する。
【００７４】次に、図９（ａ）に示すように、第２のＳ
ｉＯ2 膜５の上に所望形状のレジストパターン７を形成
する。その後、図９（ｂ）に示すように、レジストパタ
ーン７をマスクとして第１のＳｉＯ2 膜３、ＳＯＧ膜４
及び第２のＳｉＯ2 膜５に対してエッチングを行なうこ
とによりスルーホール８を形成した後、第１実施例と同
様にして第２のＳｉＯ2 膜５の上に疎水性を有する分子
層１０を形成する。
ｉＯ2 膜５の上に所望形状のレジストパターン７を形成
する。その後、図９（ｂ）に示すように、レジストパタ
ーン７をマスクとして第１のＳｉＯ2 膜３、ＳＯＧ膜４
及び第２のＳｉＯ2 膜５に対してエッチングを行なうこ
とによりスルーホール８を形成した後、第１実施例と同
様にして第２のＳｉＯ2 膜５の上に疎水性を有する分子
層１０を形成する。
【００７５】次に、図９（ｃ）に示すように、第１層の
金属配線２及び第２のＳｉＯ2 膜５の上に、膜厚３０ｎ
ｍのＴｉ膜、膜厚７０ｎｍのＴｉＮ膜、膜厚７００ｎｍ
のアルミニウム合金膜、膜厚７０ｎｍのＴｉＮ膜を順次
堆積した後、これらＴｉ膜、ＴｉＮ膜、アルミニウム合
金膜及びＴｉＮ膜よりなる多層金属層をパターン化して
第２層の金属配線９を形成する。
金属配線２及び第２のＳｉＯ2 膜５の上に、膜厚３０ｎ
ｍのＴｉ膜、膜厚７０ｎｍのＴｉＮ膜、膜厚７００ｎｍ
のアルミニウム合金膜、膜厚７０ｎｍのＴｉＮ膜を順次
堆積した後、これらＴｉ膜、ＴｉＮ膜、アルミニウム合
金膜及びＴｉＮ膜よりなる多層金属層をパターン化して
第２層の金属配線９を形成する。
【００７６】以下、第２実施例を評価するために行なっ
た評価テストについて説明する。
た評価テストについて説明する。
【００７７】前述した各工程によって図７に示すような
断面を有する多層金属配線を作製し、２５００のサンプ
ルの電気特性を測定して歩留りを求めた。その結果は、
表２に示すように、９７％以上の歩留りを得た。このと
きのスルーホール径は１．０ミクロンであった。尚、分
子層１０の形成工程以外は従来と同じ工程によって作製
したスルーホール径が１．０ミクロンである多層金属配
線の歩留まりは５７％であった。
断面を有する多層金属配線を作製し、２５００のサンプ
ルの電気特性を測定して歩留りを求めた。その結果は、
表２に示すように、９７％以上の歩留りを得た。このと
きのスルーホール径は１．０ミクロンであった。尚、分
子層１０の形成工程以外は従来と同じ工程によって作製
したスルーホール径が１．０ミクロンである多層金属配
線の歩留まりは５７％であった。
【００７８】
【表２】
【００７９】スルーホール径が１ミクロンの多層金属配
線においては、スルーホールにおいて非常に薄いＳＯＧ
膜４が形成されるため、第２層の金属配線９に断線が発
生し易いが、第２実施例によると、吸湿の激しいＳＯＧ
膜４に対してエッチングを行なった後に、疎水性を有す
るヘキサメチルジシラザンよりなる分子層１０を形成し
ているため、ＳＯＧ膜４の吸質を阻止できるので、第２
層の金属配線９における電気的断線を確実に防止するこ
とができる。
線においては、スルーホールにおいて非常に薄いＳＯＧ
膜４が形成されるため、第２層の金属配線９に断線が発
生し易いが、第２実施例によると、吸湿の激しいＳＯＧ
膜４に対してエッチングを行なった後に、疎水性を有す
るヘキサメチルジシラザンよりなる分子層１０を形成し
ているため、ＳＯＧ膜４の吸質を阻止できるので、第２
層の金属配線９における電気的断線を確実に防止するこ
とができる。
【００８０】（第３実施例）以下、本発明の第３実施例
について図面を参照しながら説明する。
について図面を参照しながら説明する。
【００８１】図１０（ａ）〜（ｄ）及び図１１（ａ）〜
（ｃ）は本発明の第３実施例に係る多層金属配線の形成
方法の各工程を示す断面図である。
（ｃ）は本発明の第３実施例に係る多層金属配線の形成
方法の各工程を示す断面図である。
【００８２】第１実施例と同様にして、図１０（ａ）に
示すように、半導体基板上１に第１層の金属配線２を形
成した後、図１０（ｂ）に示すように、第１層の金属配
線２が形成された半導体基板１の上に第１の層間絶縁膜
としての第１のＳｉＯ2 膜３を形成し、その後、図１０
（ｃ）に示すように、第１のＳｉＯ2 膜３の上に第２の
層間絶縁膜としてのＳＯＧ膜４を形成する。
示すように、半導体基板上１に第１層の金属配線２を形
成した後、図１０（ｂ）に示すように、第１層の金属配
線２が形成された半導体基板１の上に第１の層間絶縁膜
としての第１のＳｉＯ2 膜３を形成し、その後、図１０
（ｃ）に示すように、第１のＳｉＯ2 膜３の上に第２の
層間絶縁膜としてのＳＯＧ膜４を形成する。
【００８３】次に、第１実施例と同様にして、ＳＯＧ膜
４の上に疎水性を有する第１の分子層１０Ａを形成した
後、図１０（ｄ）に示すように、第１の分子層１０Ａが
形成されたＳＯＧ膜４（図１０（ｄ）においては第１の
分子層１０Ａは省略している。）の上に第３の層間絶縁
膜としての第２のＳｉＯ2 膜５を形成する。
４の上に疎水性を有する第１の分子層１０Ａを形成した
後、図１０（ｄ）に示すように、第１の分子層１０Ａが
形成されたＳＯＧ膜４（図１０（ｄ）においては第１の
分子層１０Ａは省略している。）の上に第３の層間絶縁
膜としての第２のＳｉＯ2 膜５を形成する。
【００８４】次に、図１１（ａ）に示すように、第２の
ＳｉＯ2 膜５の上に所望形状のレジストパターン７を形
成した後、レジストパターン７をマスクとして第１のＳ
ｉＯ2 膜３、ＳＯＧ膜４及び第２のＳｉＯ2 膜５に対し
てエッチングを行なうことにより、図１１（ｂ）に示す
ようにスルーホール８を形成する。
ＳｉＯ2 膜５の上に所望形状のレジストパターン７を形
成した後、レジストパターン７をマスクとして第１のＳ
ｉＯ2 膜３、ＳＯＧ膜４及び第２のＳｉＯ2 膜５に対し
てエッチングを行なうことにより、図１１（ｂ）に示す
ようにスルーホール８を形成する。
【００８５】次に、第１層の金属配線２及び第２のＳｉ
Ｏ2 膜５の上に第２の分子層１０Ｂを形成した後、図１
１（ａ）に示すように、第１層の金属配線２及び第２の
ＳｉＯ2 膜５の上に、膜厚３０ｎｍのＴｉ膜、膜厚７０
ｎｍのＴｉＮ膜、膜厚７００ｎｍのアルミニウム合金
膜、膜厚７０ｎｍのＴｉＮ膜を順次堆積した後、これら
Ｔｉ膜、ＴｉＮ膜、アルミニウム合金膜及びＴｉＮ膜よ
りなる多層金属層をパターン化して第２層の金属配線９
を形成する。
Ｏ2 膜５の上に第２の分子層１０Ｂを形成した後、図１
１（ａ）に示すように、第１層の金属配線２及び第２の
ＳｉＯ2 膜５の上に、膜厚３０ｎｍのＴｉ膜、膜厚７０
ｎｍのＴｉＮ膜、膜厚７００ｎｍのアルミニウム合金
膜、膜厚７０ｎｍのＴｉＮ膜を順次堆積した後、これら
Ｔｉ膜、ＴｉＮ膜、アルミニウム合金膜及びＴｉＮ膜よ
りなる多層金属層をパターン化して第２層の金属配線９
を形成する。
【００８６】以下、第３実施例を評価するために行なっ
た評価テストについて説明する。
た評価テストについて説明する。
【００８７】前述した各工程によって図１１（ｃ）に示
すような断面を有する多層金属配線を作製し、２５００
のサンプルの電気特性を測定して歩留りを求めた。その
結果は、表３に示すように、９９％以上の歩留りを得
た。このときのスルーホール径は１．０ミクロンであっ
た。尚、分子層１０の形成工程以外は従来と同じ工程に
よって作製したスルーホール径が１．０ミクロンである
多層金属配線の歩留まりは５７％であった。
すような断面を有する多層金属配線を作製し、２５００
のサンプルの電気特性を測定して歩留りを求めた。その
結果は、表３に示すように、９９％以上の歩留りを得
た。このときのスルーホール径は１．０ミクロンであっ
た。尚、分子層１０の形成工程以外は従来と同じ工程に
よって作製したスルーホール径が１．０ミクロンである
多層金属配線の歩留まりは５７％であった。
【００８８】
【表３】
【００８９】第３実施例によると、ＳＯＧ膜４の上に疎
水性を有する第１の分子層１０Ａを形成すると共に、Ｓ
ＯＧ膜４に対してエッチングを行なった後に疎水性を有
する第２の分子層１０Ｂを形成しているため、吸湿性の
激しいＳＯＧ膜４の吸質をほぼ完全に阻止できるので、
スルーホール径が１ミクロンである多層金属配線の第２
層の金属配線９における電気的断線をほぼ完全に防止す
ることができる。
水性を有する第１の分子層１０Ａを形成すると共に、Ｓ
ＯＧ膜４に対してエッチングを行なった後に疎水性を有
する第２の分子層１０Ｂを形成しているため、吸湿性の
激しいＳＯＧ膜４の吸質をほぼ完全に阻止できるので、
スルーホール径が１ミクロンである多層金属配線の第２
層の金属配線９における電気的断線をほぼ完全に防止す
ることができる。
【００９０】尚、前記各本実施例においては、層間絶縁
膜を第１のＳｉＯ2 膜３、ＳＯＧ膜４及び第２のＳｉＯ
2 膜５よりなる３層構造にしたが、層間絶縁膜は何層で
あっても同様の効果を層する。
膜を第１のＳｉＯ2 膜３、ＳＯＧ膜４及び第２のＳｉＯ
2 膜５よりなる３層構造にしたが、層間絶縁膜は何層で
あっても同様の効果を層する。
【００９１】また、前記各実施例においては、ＳｉＨ4
とＮ2 Ｏとの混合ガスを供給してプラズマＣＶＤ法によ
り、第１のＳｉＯ2 膜３及び第２のＳｉＯ2 膜５を形成
したが、これに代えて、テトラエトキシシランとＯ2 と
の混合ガス又はテトラエトキシシランとＯ3 との混合ガ
スを供給してプラズマＣＶＤ法又は常圧ＣＶＤ法によっ
て第１及び第３の層間絶縁膜を形成してもよい。
とＮ2 Ｏとの混合ガスを供給してプラズマＣＶＤ法によ
り、第１のＳｉＯ2 膜３及び第２のＳｉＯ2 膜５を形成
したが、これに代えて、テトラエトキシシランとＯ2 と
の混合ガス又はテトラエトキシシランとＯ3 との混合ガ
スを供給してプラズマＣＶＤ法又は常圧ＣＶＤ法によっ
て第１及び第３の層間絶縁膜を形成してもよい。
【００９２】また、前記各実施例においては、第２の層
間絶縁膜としてＳＯＧ膜４を用いたが、これに代えて、
従来技術の項で説明したＴＥＯＳ−Ｏ3 膜を用いる場合
でも、本発明の効果が得られる。
間絶縁膜としてＳＯＧ膜４を用いたが、これに代えて、
従来技術の項で説明したＴＥＯＳ−Ｏ3 膜を用いる場合
でも、本発明の効果が得られる。
【００９３】図１２は、ＴＥＯＳ−Ｏ3 膜が吸湿性を有
していることを説明する特性図であって、ＴＥＯＳ−Ｏ
3 膜を加熱し、該ＴＥＯＳ−Ｏ3 膜から放出される水分
を質量分析した結果を示している。図１２においては、
測定試料として、ＴＥＯＳ−Ｏ3 膜を堆積してから大気
中に２４時間放置した試料及び１４４時間放置した試
料、並びにＴＥＯＳ−Ｏ3 膜の吸湿量が多いことを示す
ためテトラエトキシシランとＯ2 との混合ガスをプラズ
マＣＶＤ法により堆積したＰ−ＴＥＯＳ膜（膜の堆積か
ら２４時間大気中に放置したもの）の試料を示してい
る。図１２から、吸湿した水分の放出は加熱温度が１０
０℃〜２００℃であるときにピークとなり、ＴＥＯＳ−
Ｏ3 膜はＰ−ＴＥＯＳ膜に比べてはピーク値で約６倍の
吸湿をすることを示している。このことから、ＴＥＯＳ
−Ｏ3 膜はＳＯＧ膜と同様に吸湿性の強い膜であり、従
来技術の項で説明した問題を有していることが分かる。
していることを説明する特性図であって、ＴＥＯＳ−Ｏ
3 膜を加熱し、該ＴＥＯＳ−Ｏ3 膜から放出される水分
を質量分析した結果を示している。図１２においては、
測定試料として、ＴＥＯＳ−Ｏ3 膜を堆積してから大気
中に２４時間放置した試料及び１４４時間放置した試
料、並びにＴＥＯＳ−Ｏ3 膜の吸湿量が多いことを示す
ためテトラエトキシシランとＯ2 との混合ガスをプラズ
マＣＶＤ法により堆積したＰ−ＴＥＯＳ膜（膜の堆積か
ら２４時間大気中に放置したもの）の試料を示してい
る。図１２から、吸湿した水分の放出は加熱温度が１０
０℃〜２００℃であるときにピークとなり、ＴＥＯＳ−
Ｏ3 膜はＰ−ＴＥＯＳ膜に比べてはピーク値で約６倍の
吸湿をすることを示している。このことから、ＴＥＯＳ
−Ｏ3 膜はＳＯＧ膜と同様に吸湿性の強い膜であり、従
来技術の項で説明した問題を有していることが分かる。
【００９４】表４は、層間絶縁膜を構成する材料及び形
成方法と、層間絶縁膜の緻密性及び吸湿性との関係を示
しており、緻密性に劣る層間絶縁膜ほど吸湿性が高いと
いうことを示している。
成方法と、層間絶縁膜の緻密性及び吸湿性との関係を示
しており、緻密性に劣る層間絶縁膜ほど吸湿性が高いと
いうことを示している。
【００９５】
【表４】
【００９６】ＳｉＨ4 系材料をプラズマＣＶＤ法により
形成した層間絶縁膜以外は吸湿性が低くないので、Ｓｉ
Ｈ4 系材料をプラズマＣＶＤ法により形成した層間絶縁
膜を用いる場合には、本発明を適用することが好まし
い。
形成した層間絶縁膜以外は吸湿性が低くないので、Ｓｉ
Ｈ4 系材料をプラズマＣＶＤ法により形成した層間絶縁
膜を用いる場合には、本発明を適用することが好まし
い。
【００９７】また、前記各実施例においては、分子層を
形成するための材料として、ジシラザン化合物であるヘ
キサメチルジシラザンを用いたが、これに代えて、他の
ジシラザン化合物、シラン化合物、シロキサン化合物、
トリシラザン化合物、ピペラジン化合物、アミノゲルマ
ニウム化合物又はハロゲン化ゲルマニウム化合物を用い
てもよい。
形成するための材料として、ジシラザン化合物であるヘ
キサメチルジシラザンを用いたが、これに代えて、他の
ジシラザン化合物、シラン化合物、シロキサン化合物、
トリシラザン化合物、ピペラジン化合物、アミノゲルマ
ニウム化合物又はハロゲン化ゲルマニウム化合物を用い
てもよい。
【００９８】さらに、前記各実施例においては、第１の
分子層形成装置を用い、蒸気化したヘキサメチルジシラ
ザンを数分間供給することにより、疎水性を有する分子
層１０，１０Ａ，１０Ｂを形成したが、これに代えて、
第２の分子層形成装置を用い、基板保持台６２ひいては
半導体基板１を回転させながら該半導体基板１の上にヘ
キサメチルジシラザン溶液を滴下することにより分子層
を形成してもよい。
分子層形成装置を用い、蒸気化したヘキサメチルジシラ
ザンを数分間供給することにより、疎水性を有する分子
層１０，１０Ａ，１０Ｂを形成したが、これに代えて、
第２の分子層形成装置を用い、基板保持台６２ひいては
半導体基板１を回転させながら該半導体基板１の上にヘ
キサメチルジシラザン溶液を滴下することにより分子層
を形成してもよい。
【００９９】
【発明の効果】請求項１の発明に係る多層金属配線の形
成方法によると、層間絶縁膜は低温下で形成されており
吸湿性が高いが、層間絶縁膜の上に疎水性を有する分子
層を形成した後に該層間絶縁膜を所望形状にエッチング
するため、層間絶縁膜のエッチング工程において層間絶
縁膜が大気に晒されないので、層間絶縁膜は吸湿し難
く、多層金属配線に腐食や断線が発生する事態を防止で
きる。
成方法によると、層間絶縁膜は低温下で形成されており
吸湿性が高いが、層間絶縁膜の上に疎水性を有する分子
層を形成した後に該層間絶縁膜を所望形状にエッチング
するため、層間絶縁膜のエッチング工程において層間絶
縁膜が大気に晒されないので、層間絶縁膜は吸湿し難
く、多層金属配線に腐食や断線が発生する事態を防止で
きる。
【０１００】請求項２の発明に係る多層金属配線の形成
方法によると、エッチングされた層間絶縁膜の上に疎水
性を有する分子層を形成した後に、該分子層の上に第２
層の金属配線を形成するため、第２層の金属配線の形成
工程において層間絶縁膜が大気に晒されないので、層間
絶縁膜は吸湿し難く、多層金属配線に腐食や断線が発生
する事態を防止できる。
方法によると、エッチングされた層間絶縁膜の上に疎水
性を有する分子層を形成した後に、該分子層の上に第２
層の金属配線を形成するため、第２層の金属配線の形成
工程において層間絶縁膜が大気に晒されないので、層間
絶縁膜は吸湿し難く、多層金属配線に腐食や断線が発生
する事態を防止できる。
【０１０１】請求項３の発明に係る多層金属配線の形成
方法によると、分子層の形成にシリル化反応を用いるた
め、シリル化反応が常温から百数十℃の間において容
易に行なわれので、分子層形成の制御性が非常に容易で
あり、分子層と基板との密着安定性に優れており、
シリル化反応に用いられるガスはＬＳＩのプロセスにお
いて既に使われているため、ＬＳＩにおける含有不純物
の影響等の使用上の問題がなく、分子層は水洗やプラ
ズマ処理によって容易に除去できるので、製造プロセス
における使用が容易であり、分子層が形成された基板
表面においては基板表面と反応ガスとの間の反応が進行
しないので、均一な分子層が形成され、反応ガスの分
子サイズが大きいので、層間絶縁膜の膜質が粗であって
も、水分子が層間絶縁膜内に侵入しないので、分子層は
疎水性に優れており、層間絶縁膜にホール等の凹凸部
があってもホールの底部にも容易に分子層が形成される
ので、分子層は確実且つ均一に形成される。
方法によると、分子層の形成にシリル化反応を用いるた
め、シリル化反応が常温から百数十℃の間において容
易に行なわれので、分子層形成の制御性が非常に容易で
あり、分子層と基板との密着安定性に優れており、
シリル化反応に用いられるガスはＬＳＩのプロセスにお
いて既に使われているため、ＬＳＩにおける含有不純物
の影響等の使用上の問題がなく、分子層は水洗やプラ
ズマ処理によって容易に除去できるので、製造プロセス
における使用が容易であり、分子層が形成された基板
表面においては基板表面と反応ガスとの間の反応が進行
しないので、均一な分子層が形成され、反応ガスの分
子サイズが大きいので、層間絶縁膜の膜質が粗であって
も、水分子が層間絶縁膜内に侵入しないので、分子層は
疎水性に優れており、層間絶縁膜にホール等の凹凸部
があってもホールの底部にも容易に分子層が形成される
ので、分子層は確実且つ均一に形成される。
【０１０２】請求項４の発明に係る多層金属配線の形成
方法によると、分子層を界面活性剤により形成するた
め、層間絶縁膜の上に疎水性を有する分子層を確実に形
成することができる。
方法によると、分子層を界面活性剤により形成するた
め、層間絶縁膜の上に疎水性を有する分子層を確実に形
成することができる。
【０１０３】請求項５の発明に係る多層金属配線の形成
方法によると、請求項１又は２の発明における第２の工
程と第３の工程との間に、半導体基板を５００℃以下の
温度に加熱することにより層間絶縁膜の内部の水分を除
去する工程を備えており、層間絶縁膜の上に疎水性を有
する分子層を形成する前に層間絶縁膜の水分を除去する
ため、層間絶縁膜の形成から分子層の形成までの間に時
間が掛かる場合でも、層間絶縁膜内の水分は極めて少な
いので、多層金属配線に腐食や断線が発生する事態を確
実に防止できる。
方法によると、請求項１又は２の発明における第２の工
程と第３の工程との間に、半導体基板を５００℃以下の
温度に加熱することにより層間絶縁膜の内部の水分を除
去する工程を備えており、層間絶縁膜の上に疎水性を有
する分子層を形成する前に層間絶縁膜の水分を除去する
ため、層間絶縁膜の形成から分子層の形成までの間に時
間が掛かる場合でも、層間絶縁膜内の水分は極めて少な
いので、多層金属配線に腐食や断線が発生する事態を確
実に防止できる。
【０１０４】請求項６の発明に係る多層金属配線の形成
方法によると、請求項２の発明における第３の工程と第
４の工程との間に、半導体基板を５００℃以下の温度に
加熱することにより層間絶縁膜の内部の水分を除去する
工程を備えており、層間絶縁膜の上に疎水性を有する分
子層を形成する前に層間絶縁膜の水分を除去するため、
層間絶縁膜の形成から分子層の形成までの間に時間が掛
かる場合でも、層間絶縁膜内の水分は極めて少ないの
で、多層金属配線に腐食や断線が発生する事態を確実に
防止できる。
方法によると、請求項２の発明における第３の工程と第
４の工程との間に、半導体基板を５００℃以下の温度に
加熱することにより層間絶縁膜の内部の水分を除去する
工程を備えており、層間絶縁膜の上に疎水性を有する分
子層を形成する前に層間絶縁膜の水分を除去するため、
層間絶縁膜の形成から分子層の形成までの間に時間が掛
かる場合でも、層間絶縁膜内の水分は極めて少ないの
で、多層金属配線に腐食や断線が発生する事態を確実に
防止できる。
【０１０５】請求項７の発明に係る多層金属配線の形成
方法によると、５００℃以下の温度下において形成され
た層間絶縁膜の上に疎水性を有する分子層を形成した後
に、該層間絶縁膜を所望形状にエッチングすると共に、
エッチングされた層間絶縁膜の上に疎水性を有する分子
層を形成した後に、該分子層の上に第２層の金属配線を
形成するため、層間絶縁膜のエッチング工程及び第２層
の金属配線の形成工程において層間絶縁膜は大気に晒さ
れないので、層間絶縁膜は極めて吸湿し難く、多層金属
配線に腐食や断線が発生する事態を確実に防止できる。
方法によると、５００℃以下の温度下において形成され
た層間絶縁膜の上に疎水性を有する分子層を形成した後
に、該層間絶縁膜を所望形状にエッチングすると共に、
エッチングされた層間絶縁膜の上に疎水性を有する分子
層を形成した後に、該分子層の上に第２層の金属配線を
形成するため、層間絶縁膜のエッチング工程及び第２層
の金属配線の形成工程において層間絶縁膜は大気に晒さ
れないので、層間絶縁膜は極めて吸湿し難く、多層金属
配線に腐食や断線が発生する事態を確実に防止できる。
【０１０６】請求項８の発明に係る多層金属配線の形成
方法によると、第１及び第２の分子層を界面活性剤によ
り形成するため、層間絶縁膜の上に疎水性を有する第１
及び第２の分子層を確実に形成することができる。
方法によると、第１及び第２の分子層を界面活性剤によ
り形成するため、層間絶縁膜の上に疎水性を有する第１
及び第２の分子層を確実に形成することができる。
【０１０７】請求項９又は１０の発明に係る多層金属配
線の形成方法によると、層間絶縁膜の上に疎水性を有す
る分子層を確実に形成することができる。
線の形成方法によると、層間絶縁膜の上に疎水性を有す
る分子層を確実に形成することができる。
【０１０８】請求項１１の発明に係る多層金属配線の形
成方法によると、半導体基板上に有機シラン系材料をＣ
ＶＤ法により堆積して層間絶縁膜を形成するので、５０
０℃以下の温度下において層間絶縁膜を確実に形成する
ことができる。
成方法によると、半導体基板上に有機シラン系材料をＣ
ＶＤ法により堆積して層間絶縁膜を形成するので、５０
０℃以下の温度下において層間絶縁膜を確実に形成する
ことができる。
【０１０９】請求項１２の発明に係る多層金属配線の形
成方法によると、半導体基板上にシラノール系材料を液
体塗布法により堆積して層間絶縁膜を形成するので、５
００℃以下の温度下において層間絶縁膜を確実に形成す
ることができる。
成方法によると、半導体基板上にシラノール系材料を液
体塗布法により堆積して層間絶縁膜を形成するので、５
００℃以下の温度下において層間絶縁膜を確実に形成す
ることができる。
【図１】減圧ＣＶＤ法及び常圧ＣＶＤ法により形成され
た絶縁膜をフーリエ変換赤外吸収スペクトル測定したと
きの結果を示す図である。
た絶縁膜をフーリエ変換赤外吸収スペクトル測定したと
きの結果を示す図である。
【図２】（ａ）は微細な空孔を持っており吸湿易い層間
絶縁膜の表面状態を示す図であり、（ｂ）は微細な空孔
を持たず吸湿し難い層間絶縁膜の表面状態を示す図であ
る。
絶縁膜の表面状態を示す図であり、（ｂ）は微細な空孔
を持たず吸湿し難い層間絶縁膜の表面状態を示す図であ
る。
【図３】ＴＥＯＳとＯ3 とを原料ガスとして４５０℃の
堆積温度で常圧ＣＶＤ法により形成した層間絶縁膜の上
に、分子層を形成する場合と分子層を形成しない場合と
における吸湿水分量を示す図である。
堆積温度で常圧ＣＶＤ法により形成した層間絶縁膜の上
に、分子層を形成する場合と分子層を形成しない場合と
における吸湿水分量を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の各実施例において
分子層が形成される過程を示す断面図である。
分子層が形成される過程を示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１実施例に係る多
層金属配線の形成方法の各工程の断面図である。
層金属配線の形成方法の各工程の断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１実施例に係る多
層金属配線の形成方法の各工程の断面図である。
層金属配線の形成方法の各工程の断面図である。
【図７】前記第１実施例に係る多層金属配線の形成方法
により得られる多層金属配線の電気特性を測定するため
の多層金属配線の断面図である。
により得られる多層金属配線の電気特性を測定するため
の多層金属配線の断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２実施例に係る多
層金属配線の形成方法の各工程の断面図である。
層金属配線の形成方法の各工程の断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２実施例に係る多
層金属配線の形成方法の各工程の断面図である。
層金属配線の形成方法の各工程の断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第３実施例に係る
多層金属配線の形成方法の各工程の断面図である。
多層金属配線の形成方法の各工程の断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３実施例に係る
多層金属配線の形成方法の各工程の断面図である。
多層金属配線の形成方法の各工程の断面図である。
【図１２】本発明の各実施例に用いる層間絶縁膜の吸質
量の測定結果を示す図である。
量の測定結果を示す図である。
【図１３】本発明の各実施例に用いる第１の分子層形成
装置の概略断面図である。
装置の概略断面図である。
【図１４】本発明の各実施例に用いる第１の分子層形成
装置の概略断面図である。
装置の概略断面図である。
【図１５】（ａ）〜（ｄ）は従来の多層金属配線の形成
方法の各工程の断面図である。
方法の各工程の断面図である。
【図１６】（ａ）〜（ｃ）は従来の多層金属配線の形成
方法の各工程の断面図である。
方法の各工程の断面図である。
１ 半導体基板 ２ 第１層の金属配線 ３ 第１のＳｉＯ2 膜（第１層の層間絶縁膜） ４ ＳＯＧ膜（第２層の層間絶縁膜） ５ 第２のＳｉＯ2 膜（第３層の層間絶縁膜） ７ レジストパターン ８ スルーホール ９ 第２層の金属配線 １０ 分子層 １０ａ 反応ガスの分子 １１Ａ 第１の分子層 １１Ｂ 第２の分子層
フロントページの続き (72)発明者 野村 登 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (12)
- 【請求項１】 半導体基板上にアルミニウム又はアルミ
ニウム合金よりなる第１層の金属配線を形成する第１の
工程と、 前記第１層の金属配線が形成された半導体基板上に５０
０℃以下の温度下において層間絶縁膜を形成する第２の
工程と、 前記５００℃以下の温度下において形成された層間絶縁
膜の上に疎水性を有する分子層を形成する第３の工程
と、 前記分子層が形成された層間絶縁膜を所望形状にエッチ
ングする第４の工程と、 前記エッチングされた層間絶縁膜の上に第２層の金属配
線を形成する第５の工程とを備えていることを特徴とす
る多層金属配線の形成方法。 - 【請求項２】 半導体基板上にアルミニウム又はアルミ
ニウム合金よりなる第１層の金属配線を形成する第１の
工程と、 前記第１層の金属配線が形成された半導体基板上に５０
０℃以下の温度下において層間絶縁膜を形成する第２の
工程と、 前記５００℃以下の温度下において形成された層間絶縁
膜を所望形状にエッチングする第３の工程と、 前記エッチングされた層間絶縁膜の上に疎水性を有する
分子層を形成する第４の工程と、 前記分子層の上に第２層の金属配線を形成する第５の工
程とを備えていることを特徴とする多層金属配線の形成
方法。 - 【請求項３】 前記分子層はシリル化反応により形成す
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の多層金属配
線の形成方法。 - 【請求項４】 前記分子層は界面活性剤により形成する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の多層金属配線
の形成方法。 - 【請求項５】 前記第２の工程と前記第３の工程との間
に、前記層間絶縁膜が形成された半導体基板を５００℃
以下の温度に加熱することにより前記層間絶縁膜の内部
の水分を除去する工程をさらに備えていることを特徴と
する請求項１又は２に記載の金属配線の形成方法。 - 【請求項６】 前記第３の工程と前記第４の工程との間
に、前記層間絶縁膜が形成された半導体基板を５００℃
以下の温度に加熱することにより前記層間絶縁膜の内部
の水分を除去する工程をさらに備えていることを特徴と
する請求項２に記載の多層金属配線の形成方法。 - 【請求項７】 半導体基板上にアルミニウム又はアルミ
ニウム合金よりなる第１層の金属配線を形成する第１の
工程と、 前記第１層の金属配線が形成された半導体基板上に５０
０℃以下の温度下において層間絶縁膜を形成する第２の
工程と、 前記５００℃以下の温度下において形成された層間絶縁
膜の上に疎水性を有する第１の分子層を形成する第３の
工程と、 前記第１の分子層が形成された層間絶縁膜を所望形状に
エッチングする第４の工程と、 前記エッチングされた層間絶縁膜の上に疎水性を有する
第２の分子層を形成する第５の工程と、 前記第２の分子層の上に第２層の金属配線を形成する第
６の工程とを備えていることを特徴とする多層金属配線
の形成方法。 - 【請求項８】 前記第１の分子層及び第２の分子層は界
面活性剤により形成することを特徴とする請求項７に記
載の多層金属配線の形成方法。 - 【請求項９】 前記界面活性剤はシリコン又はゲルマニ
ウムを含むことを特徴とする請求項４又は８に記載の多
層金属配線の形成方法。 - 【請求項１０】 前記界面活性剤は、シラン化合物、シ
ロキサン化合物、ジシラザン化合物、トリシラザン化合
物、ピペラジン化合物、アミノゲルマニウム化合物又は
ハロゲン化ゲルマニウム化合物であることを特徴とする
請求項４又は８に記載の多層金属配線の形成方法。 - 【請求項１１】 前記第２の工程は、前記第１層の金属
配線が形成された半導体基板上に有機シラン系材料をＣ
ＶＤ法により堆積することによって層間絶縁膜を形成す
る工程であることを特徴とする請求項１、２又は７に記
載の多層金属配線の形成方法。 - 【請求項１２】 前記第２の工程は、前記第１層の金属
配線が形成された半導体基板上にシラノール系材料を液
体塗布法により堆積することによって層間絶縁膜を形成
する工程であることを特徴とする請求項１、２又は７に
記載の多層金属配線の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7069150A JPH07335758A (ja) | 1994-04-15 | 1995-03-28 | 多層金属配線の形成方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-76875 | 1994-04-15 | ||
| JP7687594 | 1994-04-15 | ||
| JP7069150A JPH07335758A (ja) | 1994-04-15 | 1995-03-28 | 多層金属配線の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07335758A true JPH07335758A (ja) | 1995-12-22 |
Family
ID=26410336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7069150A Withdrawn JPH07335758A (ja) | 1994-04-15 | 1995-03-28 | 多層金属配線の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07335758A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6624061B2 (en) | 1998-05-28 | 2003-09-23 | Nec Electronics Corporation | Semiconductor device and method of manufacturing the same capable of reducing deterioration of low dielectric constant film |
| JP2004511896A (ja) * | 2000-06-23 | 2004-04-15 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 誘電フィルム及び材料における疎水性を回復する方法 |
| JP2006114719A (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-27 | Jsr Corp | 表面疎水化用組成物、表面疎水化方法、半導体装置およびその製造方法 |
| JP2006124407A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-05-18 | Jsr Corp | 表面疎水化用組成物、表面疎水化方法、半導体装置およびその製造方法 |
| JP2007254594A (ja) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Jsr Corp | 表面疎水化用組成物、表面疎水化方法、および半導体装置 |
| US7678712B2 (en) | 2005-03-22 | 2010-03-16 | Honeywell International, Inc. | Vapor phase treatment of dielectric materials |
| US7709371B2 (en) | 2003-01-25 | 2010-05-04 | Honeywell International Inc. | Repairing damage to low-k dielectric materials using silylating agents |
| US7915159B2 (en) | 2004-09-15 | 2011-03-29 | Honeywell International Inc. | Treating agent materials |
| US7915181B2 (en) | 2003-01-25 | 2011-03-29 | Honeywell International Inc. | Repair and restoration of damaged dielectric materials and films |
-
1995
- 1995-03-28 JP JP7069150A patent/JPH07335758A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6624061B2 (en) | 1998-05-28 | 2003-09-23 | Nec Electronics Corporation | Semiconductor device and method of manufacturing the same capable of reducing deterioration of low dielectric constant film |
| JP2004511896A (ja) * | 2000-06-23 | 2004-04-15 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 誘電フィルム及び材料における疎水性を回復する方法 |
| US7858294B2 (en) | 2000-06-23 | 2010-12-28 | Honeywell International Inc. | Method to restore hydrophobicity in dielectric films and materials |
| US7709371B2 (en) | 2003-01-25 | 2010-05-04 | Honeywell International Inc. | Repairing damage to low-k dielectric materials using silylating agents |
| US7915181B2 (en) | 2003-01-25 | 2011-03-29 | Honeywell International Inc. | Repair and restoration of damaged dielectric materials and films |
| US7915159B2 (en) | 2004-09-15 | 2011-03-29 | Honeywell International Inc. | Treating agent materials |
| US8475666B2 (en) | 2004-09-15 | 2013-07-02 | Honeywell International Inc. | Method for making toughening agent materials |
| JP2006124407A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-05-18 | Jsr Corp | 表面疎水化用組成物、表面疎水化方法、半導体装置およびその製造方法 |
| JP2006114719A (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-27 | Jsr Corp | 表面疎水化用組成物、表面疎水化方法、半導体装置およびその製造方法 |
| US7678712B2 (en) | 2005-03-22 | 2010-03-16 | Honeywell International, Inc. | Vapor phase treatment of dielectric materials |
| JP2007254594A (ja) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Jsr Corp | 表面疎水化用組成物、表面疎水化方法、および半導体装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7129175B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
| US5504042A (en) | Porous dielectric material with improved pore surface properties for electronics applications | |
| US5950101A (en) | Method for manufacturing a semiconductor device involving forming two silicon oxide layers by CVD and forming HMDS between the silicon oxide layers | |
| JP3229294B2 (ja) | 被成膜面の改質方法及び半導体装置の製造方法 | |
| KR100777913B1 (ko) | 절연막 형성용 재료, 절연막 및 그의 형성 방법 및 반도체장치 | |
| KR100816698B1 (ko) | 다공성 ｓｏｇ 필름의 제조방법 | |
| JP2008117903A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP5174435B2 (ja) | ウェットエッチングアンダカットを最小にし且つ超低ｋ（ｋ＜２．５）誘電体をポアシーリングする方法 | |
| CN101312129A (zh) | 提高介电膜的材料性能的活化化学方法 | |
| JPH07335758A (ja) | 多層金属配線の形成方法 | |
| KR20020072259A (ko) | 반도체 장치의 제조방법 및 반도체 장치 | |
| TW486760B (en) | Film-forming surface reforming method and semiconductor device manufacturing method | |
| US20040198068A1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JP5154907B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2000332010A (ja) | 層間絶縁膜の形成方法及び半導体装置 | |
| KR101013483B1 (ko) | 반도체 장치의 제조 방법 | |
| JP2004259753A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPH09298241A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| CN1118520A (zh) | 多层金属布线的形成方法 | |
| JPH08306787A (ja) | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 | |
| JP3633821B2 (ja) | 気相からの低誘電率多孔質シリカ膜の形成方法 | |
| JPH08306681A (ja) | 平坦化塗布絶縁膜の形成方法 | |
| JP3665935B2 (ja) | 絶縁膜の形成方法および半導体装置 | |
| CN101960582A (zh) | 布线基板、半导体装置以及半导体装置的制造方法 | |
| JPH11111712A (ja) | 低誘電率絶縁膜とその形成方法及びこの膜を用いた半導体装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020604 |