JPH02291151A

JPH02291151A - 多層配線構造体の製造方法

Info

Publication number: JPH02291151A
Application number: JP11152689A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Honma; 哲哉本間
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1990-11-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、弗素化
合物と、シリコン化合物とを含有するポリイミド膜を層
間絶縁膜として用いる多層配線構造体の製造方法に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、この種の多層配線に用いる層間絶縁膜としては、
例えば、特公昭６　０−３　９　８　４　７号公報にあ
るように、ポリイミド樹脂膜が用いられている。すなわ
ち、第５図に示すように、シリコン基板５０１上に酸化
膜５０２を形成し、第１層配線（シリコン含有アルミニ
ウム）５０３を形成する。

続いて、ポリイミド樹脂層間絶縁膜５０４を形成し、ス
ルーホール５０５，第２層配線５０６を形成することに
よって、２層配線を形成する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のポリイミド樹脂膜は、吸湿性が高いこと
、また、吸湿に起因する膜特性の劣化があること、さら
にシリコン酸化膜、シリコン窒化膜等の無機膜との接着
性が悪いこと等の欠点があり、これらを多層配線層間膜
として用いた超ＬＳＩの信頼性を著しく低下させてしま
うという問題がある。

また、一般にポリイミド樹脂膜は、可視光の透過率が低
いため、撮像用ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ
Ｄｅｖｉｃｅ）等のように光学用途では、配線層間絶縁
膜として用いることができない。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の多層配線構造体の製造方法は、芳香族テトラカ
ルボン酸二無水成分と、芳香族シアミン成分の少くとも
１つに弗素化合物を含有し、かつ、ハ゛アミノシリコン化合物性分を含有してなるポリアミド酸
溶液を塗布・熱処理せしめることによって形成した膜を
層間絶縁膜として用いており、上記の、芳香族テトラカ
ルボン酸二無水物成分，芳香族ジアミン成分，弗素を含
有する芳香族テトラポン酸二無水物成分，弗素を含有す
る芳香族シアミン成分，アミノシリコン化合物成分は、
それぞれ、式（１）〜（５）で表わされる。

Ｎｌｌ，−　Ｒ’　−　ＮＨ２　　　　　−　−　　（
２）式（１）〜（５）において、Ｒ１は４個の炭素環式
芳香族基な表わし、Ｒ２ぱ、炭素数６−３０個の芳香脂
肪族基、又は、炭素数６〜３０個の炭素環式芳香族基、
Ｒ３＆ひＲ４は独立に炭素数１〜６のアル・）・ル基又
はフェニル基であり、１（ぱ１≦［ぐ≦３の整数てある
。

本発明においては、ボリイミｌ−樹脂膜成分中に、アミ
ノシリコン化合物成分を化学的に結合せしめることによ
り、無機膜との接着性を改善し、さらに撥水性の高い弗
素化合物を化学的に結合せしめることにより、吸湿によ
る膜質劣化を軽減し、かつ、可視光の透過率を向上せし
めた樹脂膜を層間絶縁膜のして用いる。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

本実施例で用いた樹脂膜形成用塗布液として、主成分が
芳香族ジアミン成分であるジアミノジフェニルエーテル
と、アミノシリコン化合物成分であるＰ・アミノフェニ
ルトリメトキシシランと、また、弗素化合物を含む酸二
無水物成分である２．２−ビス（　３．　４−ジカルボ
キシフェニル）へキザフルオロプロパンとの３つの化合
物から成り、溶媒がジメチルアセトアミドである溶液を
用いた。Ｐ・アミノフェニルトリメトキシシラン成分，
２．２一ビス（３．４−ジカルボキシフェニル）ヘキサ
フリオロプロパン２無水物成分の樹脂中濃度は、それぞ
れ、２０ｍｏ１％，５０ｍｏ１％とした。また、溶液中
の固形分濃度を２５ｗｅｉｇｈｔ％２粘度を約２　５　
０　ｃｍｐｏｉｓｅとした。

本発明の第１の実施例では、本発明に基づく樹脂膜を２
層アルミニウム配線の層間絶縁膜として用いた場合につ
いて述べる。

第１図（ａ）〜（ｄ）は、２層アルミニウム配線の形成
方法を示す工程断面図である。

第１図（ａ）に示すように素子基板１０１上に厚さ約０
８μｍのリンガラス膜１０２を形成後、厚さ約ｌμｍの
第１のアルミニウム配線１０３を形成する。次に、本発
明に基づく樹脂膜形成用塗布溶液を４０００回転／分で
３０秒間、回転塗布し、１００℃で３０分間，２５０℃
で３０分間，窒素ガス雰囲気のオーブン中で熱処理する
。続いて、３５０℃で６０分間、窒素ガス雰囲気の炉内
でアニールを行うことによって、同図（ｂ）のように厚
さ約１．２μｍの樹脂膜１．　０　４を形成する。次に
、公知のフォトリングラフィー，ドライエッチング技術
により、同図（ｃ）に示すように形成した樹脂膜に開口
１０５を形成し、次に、厚さ約１μｍの７ｋミニウム膜
をスパッタ法により形成し、フォトリソグラフィー　ド
ライエッチングにより厚さ約１μｍの第２のアルミニウ
ム配線を形成することによって同図（ｄ）に示すように
２層アルミニウム配線が形成できる。

形成した２層アルミニウム配線の１層−２層配線間の接
続歩留りは９８％以上と良好であり、配線抵抗を含む接
続抵抗は、直径１μｍの開口で、約１２０ｍΩと小さく
、実用上、問題ないものである。また、本発明に基づく
層間絶縁膜のリーク電流は、第２図に示すように従来の
ポリイミド膜を用いた場合の１７５と小さい値である。

また、純水中で３０日間放置し、リーク電流の経時変化
を調べたところ、従来のポリイミド膜では、経時変化が
認められたが、本発明に基づく樹脂膜では、リーク電流
の増加は全く認められなかった。

第２の実施例では、撮像用、ＣＯＤの遮光用金属膜と、
Ａρ配線との層間絶縁膜の一部に本発明に基づく樹脂膜
を用いた場合について述べる。

第３図（ａ）〜（ｅ）は、木発明の第２の実施例の工程
断面図である。第３図（ａ）な示すように、フォトダイ
オード、ＣＯＤが形成された基板３０１において、ゲー
ト酸化膜３０２を介して形成されたゲート電極３０３上
に、同図（ｂ）に示すように厚さ約０．３μｍのシリコ
ン酸化膜３０４を形成する。次に同図（Ｃ）に示すよう
にスパッタ法により厚さ約０．２μｍのアルミニウム膜
又は、タングステン膜等の金属膜を形成した後パターニ
ングすることによって、遮光膜３０５を形成する。続い
て同図（ｄ）に示すように本発明に基づく樹脂膜３０６
を第１の実施例と同条件で塗布・熱処理形成する。

次に公知のフォトリソグラフィー・ドライエッチング技
術を用いて、開口を形成後、厚さ約１μｍのアルミニウ
ム膜を形成・パタ一二ソグすることニヨって、同図（ｅ
）に示すように、アルミニウム配線３０７を形成する。

以上の工程で形成した、撮像用ＣＣＤは層間絶縁膜が平
坦であることから、その撮像特性は良好なものであった
。

また、本発明で用いた厚さ約１．２μｍの樹脂膜の可視
光における透過率は第４図に示すように、４００〜７０
０ｎｍの波長範囲で９５％以上であり、これは、従来の
ポリイミド膜の透過率に比べて、高いものであり、撮像
用ＣＣＤの層間膜として充分適用可能であることを示し
ている。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、ポリイミド樹脂膜中に
アミノシリコン化合物と、弗素化合物を含有せしめるこ
とによって、無機膜との接着性を改善し、かつ、吸湿に
起因する膜特性の劣化をおさえた樹脂膜を多層配線層間
絶縁膜として用いることにより、信頼性を著しく改善し
た超ＬＳＩの製造が可能となるという効果がある。

また、本発明に基づく樹脂膜は、可視光の透過率が高い
という利点を合せ持つようになり、従来のポリイミド膜
では不可能であった。光学用途、例えば、撮像用ＣＣＤ
の層間絶縁膜として充分適用可能であるという利点があ
り、かつ、平坦性の高い配線構造が得られることから、
その撮像特性は著しく改善されるという効果を有してい
る。

以上、述べたように、本発明の多層配線構造体の製造方
法は、超ＬＳＩに多犬な効果をもたらす。

さらに、層間絶縁膜としてばかりでなく、表面保護膜と
しても充分適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施例である
。２層アルミニウム配線の製造方法を示す工程断面図で
ある。同図において、１０１・・・・・・素子基板、１０２・・・・・リンガ
ラス膜、１０３・・・・・・第１のアルミニウム配線、
１０４・・・・本発明に基づく樹脂膜、１０５・・・・
・開口、１０６・・・・・・第２のアルミニウム配線で
ある。第２図は、本発明に基づく樹脂膜を送還絶縁膜として用
いるときの効果を示す図である。同図において、横軸は
、放置時間、縦軸は、リーク電流密度である。第３図（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第２の実施例である
。撮像用ＣＯＤの製造方法を示す工程断面図である。同
図において、３０１・・・・・・基板、３０２・・・・・・ゲート酸
化膜、３０３・・・・・・ゲー１・電極、３０４　・・
・シリコン酸化膜、３０５・・・・・遮光膜、３０６・
・・・・本発明に基づく樹脂膜、３０７・・・・・・ア
ルミニウム配線である。第４図は、本発明に基づく樹脂膜を、撮像用ＣＣＤの層
間絶縁膜として用いる場合の効果を示す図である。同図
において、横軸は、波長、縦軸は透過率である。第５図は、従来のポリイミド膜を層間絶縁膜として用い
た２層アルミニウム配線構造体の、断面を示す図である
。同図において、５０］・・・・・シリコン基板、５０２
・・・・・酸化膜、５０３・・・・・・第１層配線（シ
リコン含有アルミニウム）、５０４・・・・ポリイミド
樹脂層間絶！膜、５　０　５・・・・・・スルーホール
、５０６・・第２層配線（シリコン含有アルミニウム）
である。代理人　弁理士　　内　原　　　晋

Claims

【特許請求の範囲】

（１）芳香族テトラカルボン酸二無水物成分と、芳香族
ジアミン成分の少くとも１つに弗素化合物を含有し、か
つ、アミノシリコン化合物成分を含有してなるポリアミ
ド酸溶液を塗布・熱処理せしめることによって形成した
膜を層間絶縁膜として用いることを特徴とする多層配線
構造体の製造方法。
（２）前記芳香族テトラカルボン酸二無水物成分、前記
芳香族ジアミン成分、前記弗素を含有する芳香族テトラ
カルボン酸二無水物成分、前記弗素を含有する芳香族ジ
アミン成分、前記アミノシリコン化合物成分は、それぞ
れ、式（１）〜（５）で表わされることを特徴とする多
層配線構造体の製造方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼……（１）ＮＨ＿２−Ｒ＾２−ＮＨ＿２……（２） ▲数式、化学式、表等があります▼……（３） ▲数式、化学式、表等があります▼……（４） ▲数式、化学式、表等があります▼……（５）式（１）〜（５）において、Ｒ＾１は４価の炭素環式芳
香族基を表わし、Ｒ＾２は、炭素数６〜３０個の芳香脂
肪族基、又は、炭素数６〜３０個の炭素環式芳香族基、
Ｒ＾３及びＲ＾４は独立に炭素数１〜６のアルキル基又
はフェニル基であり、Ｋは１≦Ｋ≦３の整数である。