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JPH10135201A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

Info

Publication number
JPH10135201A
JPH10135201A JP28890196A JP28890196A JPH10135201A JP H10135201 A JPH10135201 A JP H10135201A JP 28890196 A JP28890196 A JP 28890196A JP 28890196 A JP28890196 A JP 28890196A JP H10135201 A JPH10135201 A JP H10135201A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
insulating film
interlayer insulating
inorganic
sog 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.)
Pending
Application number
JP28890196A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Kuroda
和也 黒田
Koji Fujimoto
好司 藤本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP28890196A priority Critical patent/JPH10135201A/en
Publication of JPH10135201A publication Critical patent/JPH10135201A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工程数やデバイスの信頼性を考えると、無機
系SOG膜のみをエッチバック無しで使用するのが最適
であるが、無機系SOG膜は塗布した後の最終焼成時に
クラックが発生してしまう。 【解決手段】 無機系SOG溶液を下層層間絶縁膜4が
形成された半導体基板1上に塗布する。次に、無機系S
OG溶液に含まれる有機溶剤を蒸発させる前乾燥を行
い、無機系SOG膜5を形成する。次に、上層層間絶縁
膜6を形成した後、この無機系SOG膜5中のシラノー
ルを重縮合させシリコン酸化膜にする。
(57) [Problem] From the viewpoint of the number of steps and the reliability of a device, it is optimal to use only an inorganic SOG film without etch-back, but the final firing after coating the inorganic SOG film. Sometimes cracks occur. SOLUTION: An inorganic SOG solution is applied on a semiconductor substrate 1 on which a lower interlayer insulating film 4 is formed. Next, inorganic S
Drying is performed before evaporating the organic solvent contained in the OG solution to form an inorganic SOG film 5. Next, after the upper interlayer insulating film 6 is formed, silanol in the inorganic SOG film 5 is polycondensed to form a silicon oxide film.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法、特に多層配線における層間絶縁膜の製造方法に関
するものである。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing an interlayer insulating film in a multilayer wiring.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の高集積化に伴い、多層配線
技術の重要度が増している。その多層配線技術の中でも
層間絶縁膜の平坦化技術は重要であり、多くの層間絶縁
膜形成方法が開発されているが、形成工程は複雑にな
り、コストの上昇を招いている。
2. Description of the Related Art With the increase in the degree of integration of semiconductor devices, the importance of multilayer wiring technology is increasing. Among the multi-layer wiring techniques, a technique for planarizing an interlayer insulating film is important, and many methods for forming an interlayer insulating film have been developed. However, the forming process is complicated, resulting in an increase in cost.

【0003】従来から用いられている、比較的容易に平
坦性が得られる方法として、シラノールを主成分とする
組成物を有機溶媒に溶解した無機系SOG溶液を回転塗
布した後、焼成しシリコン酸化膜を形成する方法があ
る。一般にSOG膜は上下をCVD法で形成された絶縁
膜で挟んだ3層構造で用いられている。
[0003] As a conventionally used method for obtaining flatness relatively easily, an inorganic SOG solution obtained by dissolving a composition containing silanol as a main component in an organic solvent is spin-coated, and then baked to form a silicon oxide. There is a method of forming a film. In general, the SOG film has a three-layer structure in which the upper and lower portions are sandwiched between insulating films formed by a CVD method.

【0004】即ち、下層メタル配線上に、下層層間絶縁
膜を減圧プラズマCVD法等により形成する。この方法
においては、SOG膜に含まれる水分がメタル配線と直
接触れることにより生じる腐食を防ぐために必要であ
る。次に、SOG溶液を塗布した後、ホットプレート上
で100℃〜250℃で1〜2分加熱し、有機溶媒を蒸
発させるための前乾燥を行う。そして、SOG膜中のシ
ラノールを重縮合させ、シリコン酸化膜にするため、焼
成する。その後、減圧プラズマCVD法等により上層層
間絶縁膜を形成し、3層構造絶縁膜とする。
That is, a lower interlayer insulating film is formed on a lower metal wiring by a low pressure plasma CVD method or the like. In this method, it is necessary to prevent corrosion caused by moisture contained in the SOG film coming into direct contact with the metal wiring. Next, after applying the SOG solution, the substrate is heated on a hot plate at 100 ° C. to 250 ° C. for 1 to 2 minutes to perform pre-drying for evaporating the organic solvent. Then, firing is performed to polycondense the silanol in the SOG film to form a silicon oxide film. Thereafter, an upper interlayer insulating film is formed by a low-pressure plasma CVD method or the like to form a three-layer insulating film.

【0005】しかしながら、無機系SOG膜は上記焼成
する際の重縮合反応、およびそれに伴う水分等の脱離に
よる体積収縮が大きいため、SOG膜にクラックが生じ
易いという問題がある。特に、段差の大きいメタル配線
パターンの場合、十分な平坦化性を付与するためには、
SOG膜は厚くする必要があるが、SOG膜を厚くする
ほど、クラックが生じやすくなるため、十分な厚さに形
成できないという問題があった。
However, the inorganic SOG film has a problem that cracks are easily generated in the SOG film due to a large volumetric shrinkage due to the polycondensation reaction and the accompanying elimination of water and the like during the firing. In particular, in the case of a metal wiring pattern having a large step, in order to provide sufficient flatness,
Although the SOG film needs to be thicker, the thicker the SOG film is, the more easily cracks occur, and there is a problem that the SOG film cannot be formed to a sufficient thickness.

【0006】一般に、クラックの発生を抑制し、厚膜の
形成を可能とする方法として、有機系SOG膜が使用さ
れている。有機系SOG膜は、無機系SOG膜にアルキ
ル基等の有機基を導入したもので、有機基の存在によ
り、焼成時の体積収縮が抑制されるため、無機系SOG
膜と比較してクラックが生成しがたく、厚膜化が可能で
ある。
In general, an organic SOG film is used as a method for suppressing the occurrence of cracks and forming a thick film. The organic SOG film is obtained by introducing an organic group such as an alkyl group into the inorganic SOG film, and the presence of the organic group suppresses the volume shrinkage during firing.
Cracks are less likely to be generated as compared with the film, and the film can be made thicker.

【0007】しかしながら、有機系SOG膜は「月刊セ
ミコンダクターワールド」1990年1月号((株)プ
レスジャーナル発行)に記載されているように、ビアホ
ール形成時に使用したレジストを酸素プラズマでアッシ
ングするときに、有機系SOG膜中の有機基が反応し、
水酸基に置き換わる。このとき、膜収縮が生じ、クラッ
クが入り易くなることが知られている。また、この反応
で膜中の水分が発生し、それが原因で、“ポイソンド
ヴィア(Poisoned Via)”と呼ばれる導通
不良を起こすことが知られている。
However, as described in the January 1990 issue of "Monthly Semiconductor World" (published by Press Journal Co., Ltd.), the organic SOG film is used when ashing a resist used for forming a via hole with oxygen plasma. , The organic groups in the organic SOG film react,
Replaces hydroxyl group. At this time, it is known that film shrinkage occurs and cracks easily occur. In addition, this reaction produces moisture in the membrane, which causes
It is known that a conduction failure called a "via (Poisoned Via)" is caused.

【0008】このため、有機系SOG膜を使用するとき
には、有機系SOG膜をエッチバックしてビアホールの
側壁に有機系SOG膜を露出させないようにするのが普
通である。
For this reason, when an organic SOG film is used, it is usual to etch back the organic SOG film so that the organic SOG film is not exposed on the side wall of the via hole.

【0009】しかし、平坦性を損なわずに有機系SOG
膜をエッチバックするためには、SOG膜と下地の絶縁
膜のエッチングレートを同じにする必要があるが、SO
G膜のエッチングレートは制御が困難であり、平坦性は
悪化してしまう。更に、SOG膜の膜厚は、メタル配線
の幅や、パターンの粗密に依存し、SOG膜の厚い部分
を完全に除去しようとすると、SOG膜が薄い部分では
エッチングが過剰となり、平坦性の悪化を助長する。
However, without impairing the flatness, organic SOG
In order to etch back the film, it is necessary to make the etching rate of the SOG film and that of the underlying insulating film the same.
It is difficult to control the etching rate of the G film, and the flatness deteriorates. Furthermore, the thickness of the SOG film depends on the width of the metal wiring and the density of the pattern, and if an attempt is made to completely remove the thick portion of the SOG film, the etching is excessive in the thin portion of the SOG film, and the flatness is deteriorated. To encourage.

【0010】これらのSOG膜の特性から、平坦性がよ
く、クラック及び導通不良が発生しない方法として、特
開平7−122635号公報に開示されているように、
無機系SOG膜と、有機系SOG膜を併用する方法があ
る。
[0010] From the characteristics of these SOG films, as a method that has good flatness and does not cause cracks and poor conduction, as disclosed in JP-A-7-122635,
There is a method of using both an inorganic SOG film and an organic SOG film.

【0011】即ち、図2(a)に示すように、トランジ
スタ等(図示せず。)が形成されたシリコン等の半導体
基板1上に形成した下地絶縁膜2上にメタル層を形成
し、公知のフォトリソグラフィ法及びドライエッチング
法により、第1層目メタル配線3を形成する。そして、
その上に下層層間絶縁膜4を減圧プラズマCVD法によ
り形成する。次に、有機系SOG溶液をスピンコータ等
で塗布、焼成し、有機系SOG膜9を形成する。
That is, as shown in FIG. 2A, a metal layer is formed on a base insulating film 2 formed on a semiconductor substrate 1 made of silicon or the like on which transistors and the like (not shown) are formed. The first layer metal wiring 3 is formed by the photolithography method and the dry etching method. And
A lower interlayer insulating film 4 is formed thereon by a low pressure plasma CVD method. Next, the organic SOG film 9 is formed by applying and firing an organic SOG solution using a spin coater or the like.

【0012】その後、図2(b)に示すように、少なく
とも、メタル配線上の有機系SOG膜がなくなるまでエ
ッチバックを行う。次に、図2(c)に示すように、無
機系SOG溶液を塗布、焼成し無機系SOG膜5中のシ
ラノールを重縮合させ、シリコン酸化膜を形成する。そ
の上に、図2(d)に示すように上層層間絶縁膜6を形
成する。
Thereafter, as shown in FIG. 2B, etch-back is performed at least until the organic SOG film on the metal wiring disappears. Next, as shown in FIG. 2C, an inorganic SOG solution is applied and fired to polycondense the silanol in the inorganic SOG film 5 to form a silicon oxide film. An upper interlayer insulating film 6 is formed thereon as shown in FIG.

【0013】その後、図2(e)に示すように、フォト
リソグラフィ法とエッチング法により、第1層目メタル
配線と第2層目メタル配線8とを接続するビアホール7
を形成する。そして、図2(f)に示すように、第2層
目メタル配線8を形成する。尚、図2は従来技術による
半導体装置の製造工程を示す図である。
Thereafter, as shown in FIG. 2E, via holes 7 for connecting the first-layer metal wiring and the second-layer metal wiring 8 are formed by photolithography and etching.
To form Then, as shown in FIG. 2F, a second-layer metal wiring 8 is formed. FIG. 2 is a view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to the prior art.

【0014】この方法では、ビアホール形成領域の有機
系SOG膜9はエッチバックされるため、ビアホール側
壁には露出されず、レジストアッシング時の酸素プラズ
マによる有機系SOG膜9の劣化は起こらない。また、
エッチバックによる平坦性の悪化はその上に無機系SO
G膜で段差を埋め込み、凹凸を小さくした上に形成する
ので、厚く溜まることがなく、クラックの発生が抑えら
れるとしている。
In this method, since the organic SOG film 9 in the via hole formation region is etched back, the organic SOG film 9 is not exposed on the side wall of the via hole, and the organic SOG film 9 does not deteriorate due to oxygen plasma during resist ashing. Also,
Deterioration of flatness due to etch back is caused by inorganic SO
Since the step is buried with the G film and the unevenness is reduced and formed, it is not thickened and the generation of cracks is suppressed.

【0015】しかしながら、この方法では、エッチバッ
ク工程などの工程数が多くなり、製造コストが高くなっ
てしまう。また、有機系SOG膜のアルキル基は下層に
形成されているトランジスタの特性に悪影響を及ぼし、
デバイスの信頼性を低下させることが知られており、段
差部に厚く有機系SOG膜を残しているこの方法も望ま
しくない。
However, in this method, the number of steps such as an etch-back step increases, and the manufacturing cost increases. In addition, the alkyl group of the organic SOG film adversely affects the characteristics of the transistor formed in the lower layer,
It is known that the reliability of the device is reduced, and this method of leaving a thick organic SOG film at a step is also undesirable.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、工程数
やデバイスの信頼性を考えると、無機系SOG膜のみを
エッチバック無しで使用するのが最適である。しかしな
がら、無機系SOG膜は塗布した後の最終焼成時に、上
述のようにクラックが発生してしまう。
As described above, considering the number of steps and the reliability of the device, it is optimal to use only the inorganic SOG film without etch back. However, when the inorganic SOG film is finally baked after being applied, cracks occur as described above.

【0017】本発明は、無機系SOG膜のみを使用し、
クラックの発生が無く、更に、トランジスタ特性等に影
響の無い、信頼性の高い層間絶縁膜を、簡易なプロセス
で且つ、低コストで形成することができる半導体装置の
製造方法を提供することを目的とする。
The present invention uses only an inorganic SOG film,
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of forming a highly reliable interlayer insulating film without generation of cracks and without affecting transistor characteristics by a simple process at low cost. And

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の半導体装
置の製造方法は、基板上に第1の絶縁膜を形成した後、
無機系SOG溶液を塗布し、溶媒を蒸発させ、無機系S
OG膜を形成する工程と、該SOG膜上に透水性をもつ
第2の絶縁膜を形成し、その後、上記SOG膜中のシラ
ノールを重縮合させる工程とを有することを特徴とする
ものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a first insulating film on a substrate;
An inorganic SOG solution is applied, the solvent is evaporated, and inorganic S
A step of forming an OG film, a step of forming a water-permeable second insulating film on the SOG film, and then polycondensing silanol in the SOG film. .

【0019】また、請求項2記載の半導体装置の製造方
法は、上記第2の絶縁膜を形成する際の基板温度を30
0℃以下とすることを特徴とする、請求項1記載の半導
体装置の製造方法である。
According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, the substrate temperature at the time of forming the second insulating film is set to 30 degrees.
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the temperature is set to 0 ° C. or lower.

【0020】更に、請求項3記載の半導体装置の製造方
法は、上記第2の絶縁膜を、テトラエトキシシランと酸
素とを原料とするプラズマCVD法により形成されるこ
とを特徴とする、請求項2記載の半導体装置の製造方法
である。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the second insulating film is formed by a plasma CVD method using tetraethoxysilane and oxygen as raw materials. 3. A method for manufacturing a semiconductor device according to item 2.

【0021】[0021]

【実施の形態】以下、実施の形態に基づいて本発明につ
いて詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.

【0022】図1は本発明の一の実施の形態の配線形成
工程を示す図、図3はSOG膜の焼成温度と膜収縮率と
の関係を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a wiring forming process according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a firing temperature of an SOG film and a film shrinkage.

【0023】また、図1において、1は半導体基板、2
は下地絶縁膜、3は第1層目メタル配線、4は下層層間
絶縁膜、5は無機系SOG膜、6は上層層間絶縁膜、7
はビアホール、8は第2層目メタル配線を示す。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a semiconductor substrate;
Is a base insulating film, 3 is a first-layer metal wiring, 4 is a lower interlayer insulating film, 5 is an inorganic SOG film, 6 is an upper interlayer insulating film, 7
Denotes a via hole, and 8 denotes a second layer metal wiring.

【0024】以下、図1を用いて、本発明の一実施の形
態の半導体装置の形成工程を説明する。
A process for forming a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0025】まず、図1(a)に示すように、トランジ
スタ等(図示せず。)が形成されたシリコン等の半導体
基板1上に形成した下地絶縁膜2上にスパッタ法を用い
アルミニウム合金、または、チタンタングステン等の高
融点金属とアルミニウム合金の積層膜からなるメタル層
を合計膜厚が1μm程度になるよう形成し、公知のフォ
トリソフラフィ法及びドライエッチング法により、第1
層目メタル配線3を形成する。そして、その上に下層層
間絶縁膜4として、3000Å程度の膜厚のシリコン酸
化膜を減圧プラズマCVD法により形成する。
First, as shown in FIG. 1A, an aluminum alloy is formed on a base insulating film 2 formed on a semiconductor substrate 1 made of silicon or the like on which transistors and the like (not shown) are formed by sputtering. Alternatively, a metal layer composed of a laminated film of a refractory metal such as titanium tungsten and an aluminum alloy is formed so as to have a total thickness of about 1 μm, and the first layer is formed by a known photolithography method and a dry etching method.
The layer metal wiring 3 is formed. Then, a silicon oxide film having a thickness of about 3000 ° is formed thereon as a lower interlayer insulating film 4 by a low pressure plasma CVD method.

【0026】尚、下層層間絶縁膜4は、シリコン窒化膜
や、SiON膜等他の膜を使用しても良い。また、形成
方法も、常圧CVD法やスパッタ法等のPVD法(物理
的気相成長法)等の別の方法で形成しても良い。
The lower interlayer insulating film 4 may use another film such as a silicon nitride film or a SiON film. Also, the formation method may be another method such as a PVD method (physical vapor deposition method) such as a normal pressure CVD method or a sputtering method.

【0027】次に、無機系SOG溶液をフラットな基板
上で4000Å程度の膜厚になるようにスピンコーター
により塗布する。そして、ホットプレート上で100〜
250℃で1〜2分間加熱し、無機系SOG溶液に含ま
れる有機溶剤を蒸発させる前乾燥を行い、無機系SOG
膜5を形成する。このとき、メタル配線のスペース部に
は1μm以上の厚さの無機系SOG膜5が溜まってい
る。
Next, an inorganic SOG solution is applied on a flat substrate to a thickness of about 4000 ° by a spin coater. And on the hot plate 100 ~
Heating at 250 ° C. for 1 to 2 minutes to dry before evaporating the organic solvent contained in the inorganic SOG solution,
A film 5 is formed. At this time, the inorganic SOG film 5 having a thickness of 1 μm or more is accumulated in the space portion of the metal wiring.

【0028】そして、この無機系SOG膜5中のシラノ
ールを重縮合させシリコン酸化膜にするため、熱処理を
する必要がある。このときの温度は、無機系SOG膜5
形成以後の熱処理工程で無機系SOG膜5からの脱ガス
による膨れ等の不良が起きないように、無機系SOG膜
5の中の水分を十分除去するため、無機系SOG膜5形
成後の最高温度である400〜450℃とするのが一般
的である。
In order to polycondense the silanol in the inorganic SOG film 5 to form a silicon oxide film, it is necessary to perform a heat treatment. At this time, the temperature of the inorganic SOG film 5
In order to sufficiently remove moisture in the inorganic SOG film 5 so that a defect such as swelling due to degassing from the inorganic SOG film 5 does not occur in a heat treatment process after the formation, the maximum after the inorganic SOG film 5 is formed. Generally, the temperature is set to 400 to 450 ° C.

【0029】しかし、図2に示す、従来のSOG膜形成
プロセスで無機系SOG膜5を形成し、このSOG膜5
の上に上層層間絶縁膜6として形成する前に、窒素雰囲
気中の炉により420℃で30分間最終焼成するとクラ
ックが発生した。
However, the inorganic SOG film 5 is formed by the conventional SOG film forming process shown in FIG.
Before the upper interlayer insulating film 6 was formed thereon, a final baking was performed at 420 ° C. for 30 minutes in a furnace in a nitrogen atmosphere, and cracks occurred.

【0030】そこで、図1に示す、本発明のSOG膜形
成プロセスのように、最終焼成する前に上層層間絶縁膜
を形成し、その後で、焼成を行うことによりクラックの
発生を防ぐことができた。
Therefore, as shown in the SOG film forming process of the present invention shown in FIG. 1, the upper interlayer insulating film is formed before the final baking, and the baking is performed thereafter to prevent the occurrence of cracks. Was.

【0031】即ち、図1(b)に示すように、TEOS
と酸素とを原料とし、RF周波数を13.56MHz、
RFパワーを470W、圧力を9Torrとし、減圧プ
ラズマCVD法により、4000Å程度のシリコン酸化
膜を上層層間絶縁膜として形成する。このときの半導体
基板1の温度は300℃以下にする必要がある。なぜな
ら、それ以上の温度で成膜した場合、上層層間絶縁膜6
の成膜中に無機系SOG膜5にクラックが発生するため
である。
That is, as shown in FIG.
And oxygen as raw materials, the RF frequency is 13.56 MHz,
An RF power of 470 W, a pressure of 9 Torr, and a silicon oxide film of about 4000 ° are formed as an upper interlayer insulating film by a low pressure plasma CVD method. At this time, the temperature of the semiconductor substrate 1 needs to be 300 ° C. or less. This is because if the film is formed at a higher temperature, the upper interlayer insulating film 6
This is because cracks are generated in the inorganic SOG film 5 during the film formation.

【0032】また、図5からわかるように、クラックの
原因となる膜収縮は温度が高いほど大きく、400℃で
は10数%も膜収縮する。それに対し、300℃では3
%程度しか膜収縮していないため、300℃程度以下で
上層層間絶縁膜を形成すると、成膜中には無機系SOG
膜にクラックは発生しない。
As can be seen from FIG. 5, the film shrinkage causing cracks increases as the temperature increases, and at 400 ° C., the film shrinks by 10% or more. In contrast, at 300 ° C, 3
%, The film shrinks only about 300%. Therefore, if the upper interlayer insulating film is formed at about 300 ° C. or less, the inorganic SOG
No cracks occur in the film.

【0033】この場合、無機系SOG膜5中には未反応
のシラノールが残存するため、400〜450℃で最終
焼成する必要があるが、上層層間絶縁膜6を形成した後
では、400℃以上の温度で熱処理しても、無機系SO
G膜5からの重縮合反応により生じる水分等の離脱は、
上層層間絶縁膜を通して行われるので、上層層間絶縁6
膜が無いときより、より緩やかに行われ、急激な膜収縮
は抑えられる。また、上層層間絶縁膜6が物理的に無機
系SOG膜5を固定しているため、クラックは発生しな
い。
In this case, since unreacted silanol remains in the inorganic SOG film 5, it is necessary to perform final baking at 400 to 450 ° C., but after forming the upper interlayer insulating film 6, it is required to be 400 ° C. or more. Inorganic SO
Desorption of water and the like generated by the polycondensation reaction from the G film 5
Since the process is performed through the upper interlayer insulating film, the upper interlayer insulating film 6 is formed.
It is performed more slowly than when there is no membrane, and rapid membrane shrinkage is suppressed. Further, since the upper interlayer insulating film 6 physically fixes the inorganic SOG film 5, no crack occurs.

【0034】尚、上層層間絶縁膜6は、透水性がある膜
であれば、上記シリコン酸化膜に限定されない。また、
形成方法も、300℃程度で形成できるのであれば、他
の方法で形成しても良い。更に、無機系SOG膜5の最
終焼成の為の熱処理は必ずしも上層層間絶縁膜6形成直
後にする必要はなく、例えば、後のビアホール形成工程
後に行っても良い。
The upper interlayer insulating film 6 is not limited to the silicon oxide film as long as it is a film having water permeability. Also,
The formation method may be another method as long as it can be formed at about 300 ° C. Further, the heat treatment for the final baking of the inorganic SOG film 5 does not necessarily need to be performed immediately after the formation of the upper interlayer insulating film 6, and may be performed, for example, after a later via hole forming step.

【0035】また、無機系SOG溶液塗布直後に、42
0℃で最終焼成したときには、第1層目メタル配線にス
トレスマイグレーションによる欠損の発生が観測され
た。これは、無機系SOG膜の膜収縮時に第1層目メタ
ル配線にかかるストレスが大きいために生じたと考えら
れる。しかしながら、本発明の方法で形成すると、焼成
時のストレスが緩和され、アルミ配線等の第1層目メタ
ル配線の欠損の発生も防ぐことができる。
Immediately after the application of the inorganic SOG solution,
At the time of final baking at 0 ° C., occurrence of defects due to stress migration was observed in the first-layer metal wiring. This is considered to be caused by a large stress applied to the first-layer metal wiring when the inorganic SOG film shrinks. However, when formed by the method of the present invention, the stress at the time of firing is reduced, and the occurrence of defects in the first-layer metal wiring such as aluminum wiring can be prevented.

【0036】その後、公知のフォトリソグラフィ法とエ
ッチング法により、第1層目メタル配線と第2層目メタ
ル配線とを接続するためのビアホール7を形成する。そ
して、スパッタ法を用い、チタンタングステン等の高融
点金属とアルミニウム合金の積層膜からなるメタル層を
形成し、公知のフォトリソグラフィ法とエッチング法に
より、第2層目メタル配線8を形成する。
Thereafter, via holes 7 for connecting the first-layer metal wiring and the second-layer metal wiring are formed by known photolithography and etching. Then, a metal layer composed of a laminated film of a refractory metal such as titanium tungsten and an aluminum alloy is formed by a sputtering method, and a second-layer metal wiring 8 is formed by a known photolithography method and an etching method.

【0037】尚、本実施の形態では、第1層目メタル配
線と第2層目メタル配線間の層間絶縁膜の形成に対して
の例であるが、本発明がより多くの多層配線からなる半
導体装置の第2層目メタル配線と第3層目メタル配線
間、またはそれ以上の配線間の層間絶縁膜に使用できる
ことはいうまでもない。
Although the present embodiment is an example in which an interlayer insulating film is formed between the first-layer metal wiring and the second-layer metal wiring, the present invention comprises more multilayer wirings. Needless to say, it can be used as an interlayer insulating film between the second-layer metal wiring and the third-layer metal wiring of the semiconductor device or between higher-level wirings.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明を
用いることにより、クラックの発生し易い無機系SOG
膜を透水性を持つ上層層間絶縁膜を形成した後に最終焼
成することにより、無機系SOG膜からの水分等の離脱
が上層層間絶縁膜を通して行われるため、緩やかにな
り、そのため、無機系SOG膜の急激な膜収縮が抑制さ
れ、また、上層層間絶縁膜が物理的、機械的に無機系S
OG膜を固定する効果もあり、クラックの発生を抑える
ことできる。
As described above in detail, by using the present invention, the inorganic SOG which is liable to crack is produced.
When the film is subjected to final baking after forming an upper interlayer insulating film having water permeability, the release of moisture and the like from the inorganic SOG film is performed through the upper interlayer insulating film, so that the film becomes gentler. Is suppressed, and the upper interlayer insulating film is physically and mechanically made of inorganic S
There is also an effect of fixing the OG film, and the occurrence of cracks can be suppressed.

【0039】更に、膜収縮が抑制されることから、アル
ミニウム合金等の配線へのストレスを緩和することがで
き、アルミニウム合金等の配線のストレスマイグレーシ
ョンを防ぐことができる。
Further, since the film shrinkage is suppressed, the stress on the wiring of aluminum alloy or the like can be reduced, and the stress migration of the wiring of aluminum alloy or the like can be prevented.

【0040】また、SOG膜上に形成される上層層間絶
縁膜の成膜時に基板温度を300℃以下とすることによ
って、SOG膜にクラックが発生するのを防ぐ。
Further, by forming the substrate temperature at 300 ° C. or less during the formation of the upper interlayer insulating film formed on the SOG film, the occurrence of cracks in the SOG film is prevented.

【0041】したがって、本発明によると、信頼性が高
く、平坦性が良い層間絶縁膜を、簡易な方法で形成する
ことが可能となる。
Therefore, according to the present invention, an interlayer insulating film having high reliability and good flatness can be formed by a simple method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一の実施の形態の半導体装置の製造工
程図である。
FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の半導体装置の製造工程図である。FIG. 2 is a manufacturing process diagram of a conventional semiconductor device.

【図3】無機系SOG膜の焼成温度と膜収縮率との関係
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a firing temperature of an inorganic SOG film and a film shrinkage.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 下地絶縁膜 3 第1層目メタル配線 4 下層層間絶縁膜 5 無機系SOG膜 6 上層層間絶縁膜 7 ビアホール 8 第2層目メタル配線 REFERENCE SIGNS LIST 1 semiconductor substrate 2 base insulating film 3 first layer metal wiring 4 lower interlayer insulating film 5 inorganic SOG film 6 upper interlayer insulating film 7 via hole 8 second layer metal wiring

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に第1の絶縁膜を形成した後、無
機系SOG溶液を塗布し、溶媒を蒸発させ、無機系SO
G膜を形成する工程と、 該SOG膜上に透水性をもつ第2の絶縁膜を形成し、そ
の後、上記SOG膜中のシラノールを重縮合させる工程
とを有することを特徴とする、半導体装置の製造方法。
After forming a first insulating film on a substrate, an inorganic SOG solution is applied, a solvent is evaporated, and an inorganic SOG solution is evaporated.
A semiconductor device comprising: forming a G film; forming a second insulating film having water permeability on the SOG film; and then polycondensing silanol in the SOG film. Manufacturing method.
【請求項2】 上記第2の絶縁膜を形成する際の基板温
度を300℃以下とすることを特徴とする、請求項1記
載の半導体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a substrate temperature at the time of forming said second insulating film is set to 300 ° C. or less.
【請求項3】 上記第2の絶縁膜を、テトラエトキシシ
ランと酸素とを原料とするプラズマCVD法により形成
されることを特徴とする、請求項2記載の半導体装置の
製造方法。
3. The method according to claim 2, wherein said second insulating film is formed by a plasma CVD method using tetraethoxysilane and oxygen as raw materials.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6573191B1 (en) * 1999-09-22 2003-06-03 Tokyo Electron Limited Insulating film forming method and insulating film forming apparatus

Cited By (2)

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US6786974B2 (en) 1999-09-22 2004-09-07 Tokyo Electron Limited Insulating film forming method and insulating film forming apparatus

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