(57)【要約】【課題】液相成膜で層間絶縁膜を形成することで、特殊な工程を用いずに基板の平坦化が可能となり、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程が別途不要なので、工程の簡素化が実現できる多層配線の形成方法および電子デバイスを提供すること。【解決手段】層間絶縁膜４０に形成された接続孔に配置された導電材ピラー３０を介して第１導電膜２２と第２導電膜５０を電気的に接続する多層配線の形成方法であり、第１導電膜２２上の接続孔の形成領域に、導電材ピラー３０を形成する導電材ピラー形成ステップと、第１導電膜２２上であって接続孔の形成領域以外の残部領域に、液体絶縁材料を用いた液相成膜により層間絶縁膜４０を形成する層間絶縁膜形成ステップと、導電材ピラー３０の上面を含んだ層間絶縁膜４０の上に、第２導電膜５０を形成する第２導電膜形成ステップと、を有する。【選択図】図１
2005079288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
層間絶縁膜に形成された接続孔に配置された導電材ピラーを介して第１導電膜と第２導電膜を電気的に接続する多層配線の形成方法であり、
前記第１導電膜上の前記接続孔の形成領域に、前記導電材ピラーを形成する導電材ピラー形成ステップと、
前記第１導電膜上であって前記接続孔の形成領域以外の残部領域に、液体絶縁材料を用いた液相成膜により前記層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成ステップと、
前記導電材ピラーの上面を含んだ前記層間絶縁膜の上に、前記第２導電膜を形成する第２導電膜形成ステップと、
を有することを特徴とする多層配線の形成方法。
【請求項２】
前記導電材ピラー形成ステップでは、
導電材を前記第１導電膜の全面に形成する導電材形成ステップと、
前記接続孔の形成領域にフォトレジストパターンを形成するパターン形成ステップと、
前記フォトレジストに被覆された領域以外の領域の前記導電材をエッチングするエッチングステップと、
前記フォトレジストを除去する除去ステップと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の多層配線の形成方法。
【請求項３】
前記導電材ピラー形成ステップでは、
前記接続孔の形成領域に液体導電材を選択的に吐出する液体導電材吐出ステップと、
前記液体導電材を固化する固化ステップと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の多層配線の形成方法。
【請求項４】
前記導電材ピラー形成ステップでは、
前記接続孔の形成領域を親液化して親液部とする親液化ステップと、前記親液部以外の領域を撥液化して撥液部とする撥液化ステップとの少なくとも一つのステップを有し、その後に前記液体導電材は前記選択的に前記親液部もしくは撥液部以外の領域に吐出されることを特徴とする請求項３に記載の多層配線の形成方法。
【請求項５】
前記導電材ピラー形成ステップでは、
前記接続孔を有するフォトレジストパターンを形成するパターン形成ステップと、
導電材を堆積させる導電材堆積ステップと、
リフトオフにより前記フォトレジストと前記フォトレジスト上の前記導電材を除去する導電材除去ステップと、を有することを特徴とする請求項１に記載の多層配線の形成方法。
【請求項６】
前記導電材ピラー形成ステップでは、
前記接続孔を有するフォトレジストパターンを形成するパターン形成ステップと、
前記接続孔に液体導電材を選択的に吐出する液体導電材吐出ステップと、
前記液体導電材を固化する固化ステップと、
前記フォトレジストを除去する除去ステップと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の多層配線の形成方法。
【請求項７】
前記接続孔を有するフォトレジストパターンの表面を撥液化する撥液化ステップを有しており、前記撥液化ステップの後に前記液体導電材は前記接続孔内に選択的に吐出することを特徴とする請求項６に記載の多層配線の形成方法。
【請求項８】
前記導電性ピラーの表面を撥液化する撥液化ステップを有しており、前記撥液化ステップの後に液体絶縁材料を用いた液体成膜により前記層間絶縁膜を形成することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の多層配線の形成方法。
【請求項９】
層間絶縁膜に形成された接続孔に配置された導電材ピラーを介して第１導電膜と第２導電膜を電気的に接続する多層配線構造を有する電子デバイスであり、
前記第１導電膜上の前記接続孔の形成領域に前記導電材ピラーが形成され、前記第１導電膜上であって前記接続孔の形成領域以外の残部領域に前記層間絶縁膜が形成され、
前記導電材ピラーの上面を含んだ前記層間絶縁膜の上に前記第２導電膜が形成されていることを特徴とする電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、層間絶縁膜に形成された接続孔に配置された導電材ピラーを介して第１導電膜と第２導電膜を電気的に接続する多層配線の形成方法および電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体装置や表示体パネルなどの電子デバイスでは、その高集積化を実現するために、多層配線方式による配線の形成が適用され、層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールのプラグを介して、下上の配線層間の電気的接続が行われる。
さらに、電子デバイスの微細化による接続不良の対策、配線層の平坦化への対応などを目的として、埋め込み性の良い金属膜をコンタクトプラグとして、コンタクトホール内に埋め込み、その後上部の配線層を形成する技術が一般的になっている。
さらには、コンタクトプラグとなるピラーを形成した後に、絶縁膜を堆積し、ＣＭＰ（ケミカル・メカニカル・ポリッシング）によって絶縁膜を平坦化するという技術も行われている。
【特許文献１】特開平５−１０２３１４号公報（第２頁ないし第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この形成方法では下部の配線層上にまずコンタクト用のピラー状の配線を形成し、その後ＣＶＤ（化学的気相成長法）によって層間絶縁膜をピラー状の配線を被覆するのに十分な膜厚を堆積させる。その後に、ＣＭＰによって表面を平坦化しながらピラーの上面を露出させ、続いて上部の配線層を形成し、多層配線を形成している。
ところがこの形成方法においては、層間絶縁膜の被覆性や、コンタクトプラグの埋め込み性に関する効果は得られてはいるが、層間絶縁膜の形成に際して、非常に厚い膜厚の層間絶縁膜を堆積後に、その層間絶縁膜を削るという方法を用いているため、効率の劣る形成方法であり、コスト的な面でも大きな効果は得られない。
【０００４】
そこで本発明は上記課題を解消するために、液体絶縁材料による液相成膜で層間絶縁膜を形成することで、特殊な工程を用いずに基板の平坦化が可能となり、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程が別途不要なので、工程の簡素化と製造コストの削減が実現できる多層配線の形成方法および電子デバイスを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明は、層間絶縁膜に形成された接続孔に配置された導電材ピラーを介して第１導電膜と第２導電膜を電気的に接続する多層配線の形成方法であり、前記第１導電膜上の前記接続孔の形成領域に、前記導電材ピラーを形成する導電材ピラー形成ステップと、前記第１導電膜上であって前記接続孔の形成領域以外の残部領域に、液体絶縁材料を用いた液相成膜により前記層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成ステップと、前記導電材ピラーの上面を含んだ前記層間絶縁膜の上に、前記第２導電膜を形成する第２導電膜形成ステップと、を有することを特徴とする多層配線の形成方法である。
【０００６】
上記構成において、導電材ピラー形成ステップでは、第１導電膜上の接続孔の形成領域に導電材ピラーを形成する。
層間絶縁膜形成ステップでは、第１導電膜上であって接続孔の形成領域以外の残部領域には、液体絶縁材料を用いた液相成膜により層間絶縁膜が形成される。
第２導電膜形成ステップでは、導電材ピラーの上面を含んだ層間絶縁膜の上に第２導電膜を形成する。
【０００７】
これにより、液相成膜方式で、層間絶縁膜は第１導電膜上であって接続孔の形成領域以外の残部領域に形成するために、特殊な工程を用いずに基板の層間絶縁膜の平坦化が可能である。しかも、層間絶縁膜に対して、コンタクトホールを形成する工程を別途必要としないために、工程の簡素化が同時に実現できる。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明の構成において、前記導電材ピラー形成ステップでは、導電材を前記第１導電膜の全面に形成する導電材形成ステップと、前記接続孔の形成領域にフォトレジストパターンを形成するパターン形成ステップと、前記フォトレジストに被覆された領域以外の領域の前記導電材をエッチングするエッチングステップと、前記フォトレジストを除去する除去ステップと、を有することを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、導電材ピラー形成ステップの導電材形成ステップでは、導電材を第１導電膜の全面に形成する。パターン形成ステップでは、接続孔の形成領域にフォトレジストパターンを形成する。エッチングステップでは、フォトレジストに被覆された領域以外の領域の導電材をエッチングする。除去ステップでは、フォトレジストを除去する。
これにより、導電材ピラーは、第１導電膜の全面に形成してエッチングして、フォトレジストを除去することにより、導電材ピラーは簡単に形成することができる。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明の構成において、前記導電材ピラー形成ステップでは、前記接続孔の形成領域に液体導電材を選択的に吐出する液体導電材吐出ステップと、前記液体導電材を固化する固化ステップと、を有することを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、導電材ピラー形成ステップの液体導電材吐出ステップでは、接続孔の形成領域に液体導電材を選択的に吐出する。固化ステップでは、液体導電材を固化する。
これにより、導電材ピラーは、液体導電材を用いて形成することができるので、導電材ピラーの形成においても液相成膜技術を適用することができ、高い効率で多層配線の形成が可能になる。
【００１２】
第４の発明は、第３の発明の構成において、前記導電材ピラー形成ステップでは、前記接続孔の形成領域を親液化して親液部とする親液化ステップと、前記親液部以外の領域を撥液化して撥液部とする撥液化ステップとの少なくとも一つのステップを有し、その後に前記液体導電材は前記選択的に前記親液部もしくは撥液部以外の領域に吐出されることを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、導電材ピラー形成ステップでは、接続孔の形成領域を親液化して親液部とする親液化ステップと、親液部以外の領域を撥液化して撥液部とする撥液化ステップとの少なくとも一つのステップを有している。その後に液体導電材は、選択的に親液部もしくは撥液部以外の領域に吐出されることにより、導電材ピラーが形成される。
これにより、導電材ピラーは、液相成膜技術を用いて親液部もしくは撥液部以外の領域に吐出するだけで、導電材ピラーは簡単に形成することができる。
【００１４】
第５の発明は、第１の発明の構成において、前記導電材ピラー形成ステップでは、前記接続孔を有するフォトレジストパターンを形成するパターン形成ステップと、導電材を堆積させる導電材堆積ステップと、リフトオフにより前記フォトレジストと前記フォトレジスト上の前記導電材を除去する導電材除去ステップと、を有することを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、導電材ピラー形成ステップのパターン形成ステップでは、接続孔を有するフォトレジストパターンを形成する。導電材堆積ステップでは、導電材を堆積させる。導電材除去ステップでは、リフトオフにより、フォトレジストとフォトレジスト上の導電材を除去する。
これにより、導電材ピラーは、レジストパターン形成をし、さらに導電材を堆積して、フォトレジストとフォトレジスト上の導電材を除去することにより、導電材ピラーは簡単に形成することができる。
【００１６】
第６の発明は、第１の発明の構成において、前記導電材ピラー形成ステップでは、前記接続孔を有するフォトレジストパターンを形成するパターン形成ステップと、前記接続孔に液体導電材を選択的に吐出する液体導電材吐出ステップと、前記液体導電材を固化する固化ステップと、前記フォトレジストを除去する除去ステップと、を有することを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、導電材ピラー形成ステップのパターン形成ステップは、接続孔を有するフォトレジストパターンを形成する。液体導電材吐出ステップでは、接続孔に液体導電材を選択的に吐出する。固化ステップでは、液体導電材を固化する。除去ステップでは、フォトレジストを除去する。
これにより、導電材ピラーは、液体導電材を用いて液相成膜技術を利用して、導電材ピラーは簡単に形成することができる。
【００１８】
第７の発明は、第６の発明の構成において、前記接続孔を有するフォトレジストパターンの表面を撥液化する撥液化ステップを有しており、前記撥液化ステップの後に前記液体導電材は前記接続孔内に選択的に吐出することを特徴とする。
【００１９】
上記構成によれば、フォトレジストパターンの表面を撥液化する撥液化ステップを有している。撥液化ステップの後には、液体導電材は、接続孔内に選択的に吐出される。
これにより、液体導電材は撥液化されたフォトレジストパターンの表面においては撥液化されるので、液体導電材は接続孔内にのみ選択的に確実に配置させることができる。
【００２０】
第８の発明は、第１の発明ないし第７の発明のいずれかの構成において、前記導電性ピラーの表面を撥液化する撥液化ステップを有しており、前記撥液化ステップの後に液体絶縁材料を用いた液体成膜により前記層間絶縁膜を形成することを特徴とする。
【００２１】
上記構成によれば、導電材ピラーの表面は撥液化されることにより、液体成膜により層間絶縁膜を形成する際に、液体の層間絶縁膜は導電材ピラー以外の部分に確実に形成することができる。
【００２２】
第９の発明は、層間絶縁膜に形成された接続孔に配置された導電材ピラーを介して第１導電膜と第２導電膜を電気的に接続する多層配線構造を有する電子デバイスであり、前記第１導電膜上の前記接続孔の形成領域に前記導電材ピラーが形成され、前記第１導電膜上であって前記接続孔の形成領域以外の残部領域に前記層間絶縁膜が形成され、前記導電材ピラーの上面を含んだ前記層間絶縁膜の上に前記第２導電膜が形成されていることを特徴とする電子デバイスである。
【００２３】
これにより、液相成膜方式で、層間絶縁膜は第１導電膜上であって接続孔の形成領域以外の残部領域に形成するために、特殊な工程を用いずに基板の層間絶縁膜の平坦化が可能である。しかも、層間絶縁膜に対して、コンタクトホールを形成する工程を別途必要としないために、工程の簡素化が同時に実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
第１の実施形態
図１は、本発明の多層配線の形成方法および電子デバイスの第１の実施形態を示している。
図１に示す多層配線の形成方法１は、導電材ピラー形成ステップＳＴ１、層間絶縁膜形成ステップＳＴ２および第２導電膜形成ステップＳＴ３を有している。
図１に示す多層配線の形成方法１で形成される電子デバイス１００は、たとえば図１（Ｃ）に示す多層配線構造を有する半導体装置である。
【００２５】
図１（Ａ）は、導電材ピラー形成ステップＳＴ１を示している。
図１（Ａ）に示す基板２０は、たとえばシリコン基板である。この基板２０の上には、たとえばゲート電極として多結晶シリコン膜のパターンが形成されている。この基板２０の上には、層間絶縁膜２１が形成されている。この層間絶縁膜２１の上には第１導電膜２２が形成されている。第１導電膜２２は、たとえばアルミニウム膜をスパッタもしくはＣＶＤ（化学気相成長法）により成膜する。
【００２６】
導電材ピラー３０は、第１導電膜２２の上にたとえばタングステン膜などによって形成される。導電材ピラー３０は、図１（Ｂ）に示す接続孔４１の形成領域４８のみに形成される。つまり導電材ピラー３０は、第１導電膜２２の上であって、接続孔の形成領域４８の部分にのみ形成される。
この導電材ピラー３０は、たとえば導電膜をＣＶＤにより成膜して、その後にフォトリソ工程、エッチング工程を行う方法や、接続孔の形成領域４８に選択的に導電材を堆積させる方法などを用いて形成する。
【００２７】
次に、図１（Ｂ）に示す層間絶縁膜形成ステップＳＴ２では、導電材ピラー３０が形成された接続孔の形成領域４８以外の残部領域４９には、層間絶縁膜４０が形成される。
この場合には、液体成膜により、ポリシラザンやＳＯＧ、低誘電材料などの液体の絶縁材料が、適切な条件下で第１導電膜２２の上に滴下され塗布される。
その後、酸素もしくは水蒸気雰囲気内で液体の絶縁材料を焼成することで、酸化シリコンの層間絶縁膜４０が形成される。
この時に、液体の絶縁材料滴下量や塗布回転数などの塗布条件と、焼成温度や焼成時間などの焼成条件を最適化することにより、導電材ピラー３０の上面３０Ａのみを露出させた状態で、層間絶縁膜４０が導電材ピラー３０の周囲である残部領域４９に形成することができる。
【００２８】
この場合に、液体成膜方式を採用しているので、所謂エッチバックやＣＭＰ（ケミカル・メカニカル・ポリッシング）などの付加的な平坦化のための追加工程を行う必要が全くなく、またそのために余分な膜厚の絶縁膜を成膜する必要もなしに、タングステン膜による導電材ピラー３０の上面３０Ａと層間絶縁膜４０の上面４０Ａが、完全に、もしくはほぼ同一面内になるように形成することができる。
またタングステン膜の導電材ピラー３０の上面３０Ａを外部に露出させるために、液体の絶縁材料を滴下する前に、導電材ピラー３０はたとえばフッ素系ガスによる大気圧プラズマなどにより表面処理を行って、導電材ピラー３０の表面を撥液化することもできる。
【００２９】
続いて、図１（Ｃ）に移ると、第２導電膜形成ステップＳＴ３では、第２導電膜５０が、層間絶縁膜４０の上面４０Ａと導電材ピラー３０の上面３０Ａにわたって成膜される。この第２導電膜５０は、たとえばアルミニウム膜である。
なお、第１導電膜２２は下部導電膜とも言い、第２導電膜５０は上部導電膜とも言う。
【００３０】
その後フォトリソグラフィ工程により、フォトレジストの配線パターンが第２導電膜５０上に形成される。第２導電膜５０はこのフォトレジストをマスクとして、減圧雰囲気の下、塩素系ガスによりドライエッチングが行われて、さらに減圧もしくは大気圧雰囲気の下、酸素によるプラズマでレジストマスクが除去される。これによって、第２導電膜５０のアルミニウム膜の配線が形成される。
図１（Ａ）ないし図１（Ｃ）に示す工程を重ねることで、タングステン膜による導電材ピラー３０が、第１導電膜２２と第２導電膜５０を接続する接続孔４１の金属プラグ（コネクトプラグともいう）として機能する多層配線の電子デバイス１００を完成できる。
【００３１】
第２の実施形態
図２と図３は、本発明の多層配線の形成方法および電子デバイスの第２の実施形態を示している。
図２（Ａ）ないし図２（Ｄ）は、導電材ピラー形成ステップＳＴ１を示しており、図３（Ｅ）は層間絶縁膜形成ステップＳＴ２を示し、図３（Ｆ）は第２導電膜形成ステップＳＴ３を示している。
【００３２】
図２に示す導電材ピラー形成ステップＳＴ１は、図２（Ａ）に示す導電材形成ステップＳＴ１−１、図２（Ｂ）に示すフォトレジストのパターン形成ステップＳＴ１−２、図２（Ｃ）に示すエッチングステップＳＴ１−３および図２（Ｄ）に示すフォトレジストの除去ステップＳＴ１−４を有している。
【００３３】
図３（Ｅ）の層間絶縁膜形成ステップＳＴ２と図３（Ｆ）の第２導電膜形成ステップＳＴ３は、図１（Ｂ）の層間絶縁膜形成ステップＳＴ２と図１（Ｃ）の第２導電膜形成ステップＳＴ３と同じであるので、その説明を用いることにする。
本発明の第２の実施形態でより具体的な特徴は、図２（Ａ）ないし図２（Ｄ）に示す導電材ピラー形成ステップＳＴ１である。
【００３４】
図２（Ａ）の導電材形成ステップＳＴ１−１では、ＣＶＤによって、たとえばタングステンなどの導電材６０が第１導電膜２２の全面にわたって形成される。図２（Ｂ）のフォトレジストのパターン形成ステップＳＴ１−２では、導電材６０の上には、接続孔の形成領域４８においてフォトレジストパターン６１が形成される。
図２（Ｃ）のエッチングステップＳＴ１−３では、減圧雰囲気の下、たとえばＳＦ６などのプラズマを用い、フォトレジストパターン６１に被覆された領域４８以外の残部領域４９の導電材６０がエッチングされることにより、導電材ピラー３０が形成される。図２（Ｄ）のフォトレジストの除去ステップＳＴ１−４では、減圧もしくは大気圧雰囲気の下、酸素によるプラズマを用い、フォトレジストパターン６１が導電材ピラー３０の上から除去される。
【００３５】
このようにすることで、導電材ピラー３０は、フォトレジストパターン６１を用いて簡単に形成することができる。
この導電材ピラー形成ステップＳＴ１が終了した後に、図３に示す層間絶縁膜形成ステップＳＴ２と第２導電膜形成ステップＳＴ３が行われて、図３（Ｆ）の電子デバイス１００が完成する。
【００３６】
第３の実施形態
図４は、本発明の多層配線の形成方法および電子デバイスの第３の実施形態を示している。
図４（Ａ）と図４（Ｂ）は、導電材ピラー形成ステップＳＴ１を示している。図４（Ｃ）は層間絶縁膜形成ステップＳＴ２を示し、図４（Ｄ）は第２導電膜形成ステップＳＴ３を示している。この層間絶縁膜形成ステップＳＴ２と第２導電膜形成ステップＳＴ３は、図１に示す層間絶縁膜形成ステップＳＴ２と第２導電膜形成ステップＳＴ３と同じであるので、その説明を用いる。
【００３７】
図４の導電材ピラー形成ステップＳＴ１は、図４（Ａ）の液体導電材吐出ステップ（印刷）ＳＴ１−１０と固化ステップＳＴ１−１１を有しているのが特徴的である。
液体導電材吐出ステップＳＴ１−１０では、接続孔の形成領域４８に対して液体導電材７０をたとえばインクジェットノズルなどから選択的に吐出する。固化ステップＳＴ１−１１では、この吐出されて形成された液体導電材７０が、加熱することで分解、焼成して固化される。これによって、導電材ピラー３０が接続孔の形成領域４８に形成することができる。
【００３８】
その後、図４（Ｃ）の層間絶縁膜形成ステップＳＴ２と図４（Ｄ）の第２導電膜形成ステップＳＴ３を行うことにより、電子デバイス１００が形成できる。
図４（Ａ）と図４（Ｂ）に示す導電材ピラー形成ステップＳＴ１を用いることにより、液体成膜により導電材７０を形成して固化することで、導電材ピラー３０を得ることができる。このために、導電材ピラー３０の形成が容易であり、層間絶縁膜４０がやはり液相成膜により形成できることにより、非常に高い効率で多層配線の形成が可能になる。
【００３９】
第４の実施形態
図５と図６は、本発明の多層配線の形成方法および電子デバイスの第４の実施形態を示している。
図５は導電材ピラー形成ステップＳＴ１を示しており、図６は層間絶縁膜形成ステップＳＴ２と第２導電膜形成ステップＳＴ３を示している。
図６（Ｄ）の層間絶縁膜形成ステップＳＴ２と図６（Ｅ）の第２導電膜形成ステップＳＴ３は、図１に示す層間絶縁膜形成ステップＳＴ２と第２導電膜形成ステップＳＴ３と同じであるので、その説明を用いる。
【００４０】
図５の導電材ピラー形成ステップＳＴ１は、図５（Ａ）に示す親液撥液化ステップＳＴ１−２０と、図５（Ｂ）の液体導電材吐出ステップ（印刷）ＳＴ１−２１と、そして図５（Ｃ）の固化ステップＳＴ１−２２を有している。
図５（Ａ）の親液撥液化ステップＳＴ１−２０では、第１導電膜２２の表面に、親液部１１０と撥液部１２０を形成する。親液部１１０は、接続孔の形成領域４８に対応した部分である。撥液部１２０は、親液部１１０以外の領域であって、接続孔の形成領域４８の残部領域４９に対応する部分である。親液部１１０はたとえば大気圧下で酸素によるプラズマで処理し、撥液部１２０はたとえばフッ素系のプラズマで処理する。この親液撥液化ステップＳＴ１−２０は、親液部１１０もしくは撥液部１２０の少なくとも一方を形成するのみでも可能である。
【００４１】
図５（Ｂ）に示すように液体導電材吐出ステップＳＴ１−２１では、液体導電材７０が、親液部１１０のみの部分に吐出される。その後、図５（Ｃ）に示すように液体導電材７０は焼成して固化されることにより、導電材ピラー３０が形成できる。この導電材ピラー３０は、接続孔の形成領域４８に対応した位置に形成されていることになる。
このようにすることで、導電材ピラー３０は、液相状態の液体導電材を用いて、接続孔の形成領域４８に対して簡単に選択的な形成をすることができる。
【００４２】
第５の実施形態
図７と図８は、本発明の多層配線の形成方法および電子デバイスの第５の実施形態を示している。
図７は、導電材ピラー形成ステップＳＴ１を示しており、図８は層間絶縁膜形成ステップＳＴ２と第２導電膜形成ステップＳＴ３を示している。層間絶縁膜形成ステップＳＴ２と第２導電膜形成ステップＳＴ３は、図１に示す層間絶縁膜形成ステップＳＴ２と第２導電膜形成ステップＳＴ３と同じであるので、その説明を用いる。
図７に示す導電材ピラー形成ステップＳＴ１は、図７（Ａ）のフォトレジストのパターン形成ステップＳＴ１−３０と、図７（Ｂ）の導電材堆積ステップＳＴ１−３１、および図７（Ｃ）に示すリフトオフによる導電材除去ステップＳＴ１−３２を有している。
【００４３】
図７（Ａ）のフォトレジストパターン形成ステップＳＴ１−３０では、フォトレジストパターン１３０が第１導電膜２２の上に形成される。このフォトレジストパターン１３０は、接続孔１３１を有している。この接続孔１３１は、接続孔の形成領域４８に対応した位置に形成されている。
図７（Ｂ）の導電材堆積ステップＳＴ１−３１では、たとえばアルミニウムなどの導電材１４０がフォトレジストパターン１３０の上面１４０Ａと第１導電膜２２の上面２２Ａにスパッタなどにより堆積される。この時、堆積する導電材１４０はフォトレジストパターン１３０を完全には被覆しない膜厚、及び被覆形状を有する。この導電材１４０は、第１導電膜２２上においては、接続孔の形成領域４８に対応する位置にのみ形成される。
【００４４】
図７（Ｃ）のリフトオフによる導電材除去ステップＳＴ１−３２では、たとえば有機剥離液などのフォトレジストを溶解する液体に浸漬し、所謂リフトオフによりフォトレジストパターン１３０とフォトレジストパターン１３０上のみの導電材１４０を除去する。
これによって、接続孔の形成領域４８に対応している導電材１４０は導電材ピラー３０として第１導電膜２２の上に残ることになる。
その後、図８に示す層間絶縁膜形成ステップＳＴ２と第２導電膜形成ステップＳＴ３を行う。
このような導電材ピラー形成ステップＳＴ１を行うことにより、簡単に導電材ピラー３０を第１導電膜２２の上に形成することができる。
【００４５】
第６の実施形態
図９と図１０は、本発明の多層配線の形成方法およぶ電子デバイスの第６の実施形態を示している。
図９（Ａ）ないし図９（Ｄ）は、導電材ピラー形成ステップＳＴ１を示している。図１０は、層間絶縁膜形成ステップＳＴ２と第２導電膜形成ステップＳＴ３を示している。この層間絶縁膜形成ステップＳＴ２と第２導電膜形成ステップＳＴ３は、図１の層間絶縁膜形成ステップＳＴ２と第２導電膜形成ステップＳＴ３と同じであるので、その説明を用いる。
【００４６】
図９の導電材ピラー形成ステップＳＴ１は、図９（Ａ）のフォトレジストのパターン形成ステップＳＴ１−４０と、図９（Ｂ）液体導電材吐出ステップ（充填）ＳＴ１−４１と、図９（Ｃ）の固化ステップＳＴ１−４２および図９（Ｄ）の除去ステップＳＴ１−４３を有している。
【００４７】
図９（Ａ）では、フォトレジストパターン１３０が第１導電膜２２の上に形成される。このフォトレジストパターン１３０は接続孔１３１を有している。接続孔１３１は、接続孔の形成領域４８に対応した位置に形成されている。
図９（Ｂ）の液体導電材吐出ステップＳＴ１−４１では、フォトレジストパターン１３０の接続孔１３１内に、液体の導電材７０を吐出して充填する。これによって液体の導電材７０が接続孔１３１内に充填されていく。
図９（Ｃ）の固化ステップＳＴ１−４２では、液体の導電材７０が焼成して固化されることにより、接続孔１３１内において導電材ピラー３０が形成される。
【００４８】
その後、図９（Ｄ）の除去ステップＳＴ１−４３では、フォトレジストパターン１３０が除去されて、導電材ピラー３０のみが第１導電膜２２の接続孔の形成領域４８の上に形成されることになる。その後、図１０に示す層間絶縁膜形成ステップＳＴ２と第２導電膜形成ステップＳＴ３を行い、電子デバイス１００が完成する。
【００４９】
第７の実施形態
図１１と図１２は、本発明の多層配線の形成方法および電子デバイスの第７の実施形態を示している。
図１１（Ａ）ないし図１１（Ｄ）および図１２（Ｅ）は導電材ピラー形成ステップＳＴ１を示している。図１２（Ｆ）と図１２（Ｇ）は層間絶縁膜形成ステップＳＴ２と第２導電膜形成ステップＳＴ３を示している。
層間絶縁膜形成ステップＳＴ２と第２導電膜形成ステップＳＴ３は、図１に示す層間絶縁膜形成ステップＳＴ２と第２導電膜形成ステップＳＴ３と同じであるので、その説明を用いることにする。
【００５０】
図１１（Ａ）ないし図１１（Ｄ）および図１２（Ｅ）に示す導電材ピラー形成ステップＳＴ１は、図１１（Ａ）のフォトレジストのパターン形成ステップＳＴ１−５０、図１１（Ｂ）の撥液化ステップＳＴ１−５１、図１１（Ｃ）の液体導電材吐出ステップＳＴ１−５２、図１１（Ｄ）の固化ステップＳＴ１−５３、および図１２（Ｅ）の除去ステップＳＴ１−５４を有している。
【００５１】
図１１（Ａ）のフォトレジストのパターン形成ステップＳＴ１−５０では、フォトレジストパターン１３０が第１導電膜２２の上に形成される。このフォトレジストパターン１３０は、接続孔１３１を有している。この接続孔１３１は、接続孔の形成領域４８に対応した位置に形成されている。
【００５２】
図１１（Ｂ）の撥液化ステップＳＴ１−５１では、フォトレジストパターン１３０の表面１３０Ａと接続孔１３１の内面１３１Ａに対して撥液部２００が形成される。
このようにフォトレジストパターン１３０が撥液化された後に、図１１（Ｃ）に示すように液体導電材７０が接続孔１３１の中に充填される。図１１（Ｄ）に示すように、固化ステップＳＴ１−５３において、液体導電材７０が焼成して固化されることにより導電材ピラー３０が完成する。
【００５３】
その後、図１２（Ｅ）の除去ステップＳＴ１−５４において、フォトレジストパターンが除去されることにより導電材ピラー３０が第１導電膜２２の接続孔の形成領域４８の上に形成された状態になる。
このように、フォトレジストパターン１３０の表面および接続孔１３１の表面において撥液部２００を形成することにより、図１１（Ｃ）に示すように液体導電材７０は、接続孔１３１の中にのみ選択的に充填することができる。このことから、液相状態の液体導電材７０を用いて、導電材ピラー３０を確実にかつ簡単に形成することができる。
【００５４】
第８の実施形態
図１３は、本発明の多層配線の形成方法および電子デバイスの第８の実施形態を示している。
図１３（Ａ）は導電材ピラー形成ステップＳＴ１を示し、図１３（Ｂ）は撥液化ステップＳＴ１−０を示している。
図１３（Ｃ）は層間絶縁膜形成ステップＳＴ２を示し、図１３（Ｄ）は、第２導電膜形成ステップＳＴ３を示している。
【００５５】
図１３（Ａ）の導電材ピラー形成ステップＳＴ１は、図１の導電材ピラー形成ステップＳＴ１と同じであり、図１３（Ｃ）の層間絶縁膜形成ステップＳＴ２と図１３（Ｄ）の第２導電膜形成ステップＳＴ３は、図１の層間絶縁膜形成ステップＳＴ２と第２導電膜形成ステップＳＴ３と同じであるので、その説明を用いることにする。
図１３の第８の実施形態で特徴的なのは、図１３（Ｂ）の撥液化ステップＳＴ１−０である。
撥液化ステップＳＴ１−０では、導電材ピラー３０の表面に撥液部１５０が形成されている。
【００５６】
このようにすることで、図１３（Ｃ）に示すように導電材ピラー３０が形成された接続孔の形成領域４８以外の残部領域４９に、層間絶縁膜４０が形成し、かつ導電材ピラー３０の上面３０Ａのみを露出させることが容易になる。
このように、導電材ピラー３０の表面に撥液部１５０を形成するのであるが、この撥液部１５０は液体の層間絶縁材料を撥液する機能を有している。この撥液部１５０が導電材ピラー３０の表面に形成される撥液化ステップＳＴ１−０は、上述した第２の実施形態ないし第７の実施形態においても適用することができる。
【００５７】
次に、本発明の多層配線の形成方法および電子デバイスについて、さらに図面を参照しながらより具体的な例について説明する。
第１の実施例
図１４ないし図１６は、本発明の第１の実施例を示している。
図１４ないし図１６に示す第１の実施例は、既に説明した図９と図１０に示す第６の実施形態と、図２と図３に示す第２の実施形態を適用した例である。
図１４（Ａ）の基板２０は、ソース２２Ｓ、ゲート２２Ｇおよびドレイン２２Ｄを有している。
これらのソース２２Ｓ、ゲート２２Ｇおよびドレイン２２Ｄの上には、図１４（Ｂ）のように、フォトレジストパターン１３０が形成される。フォトレジストパターン１３０は接続孔１３１を有している。各接続孔１３１はソース２２Ｓ、ゲート２２Ｇ、ドレイン２２Ｄに対応した位置にある。
【００５８】
図１４（Ｃ）では、液体導電材７０が接続孔１３１に充填される。液体導電材７０は、たとえばトリメチルアルミニウムなどの液体の有機アルミニウムである。その後図１４（Ｄ）に示すように液体導電材７０を焼成することにより、アルミニウムの導電材ピラー３０が焼成して固化される。この時、接続孔１３１に充填される液体導電材７０の吐出量を制御することで、ソース２２Ｓ、ドレイン２２Ｄとゲート２２Ｇなどの段差のある場合においても、固化後の導電材ピラーの上面を同一面内に保つことが可能である。
この導電材ピラー３０は、アルミニウムのメタルプラグである。図１５（Ｅ）では、フォトレジストパターン１３０が剥離して除去される。これによって導電材ピラー３０が残る。図１５（Ｆ）では、層間絶縁膜４０が導電材ピラー３０の周囲に形成される。
図１５（Ｇ）では、第２導電膜５０が導電材ピラー３０の上面３０Ａと層間絶縁膜４０の上面４０Ａにわたって形成される。この第２導電膜５０はアルミニウム配線を有している。
【００５９】
次に、図１５（Ｈ）では、第２導電膜５０の表面と層間絶縁膜４０の上面４０Ａに対してタングステン膜９９がスパッタにより形成される。
このタングステン膜９９は、図２（Ａ）に示す導電材６０の一例である。
その後、図１６（Ｉ）に示すように、タングステン膜９９の上にはフォトレジストパターン６１が形成される。
【００６０】
その後、図１６（Ｊ）に示すように、フォトレジストパターン６１をマスクとして用いて、タングステン膜９９をエッチングすることにより、タングステンのプラグである２段目の導電材ピラー３１が形成される。そして図１６（Ｋ）のように、導電材ピラー３１と第２導電膜５０の周囲には、層間絶縁膜４１がさらに形成される。この層間絶縁膜４１は、下層側の層間絶縁膜４０の上に重ね合わせて形成される。
図１６（Ｌ）では、第２導電膜５１が導電材ピラー３１と層間絶縁膜４１の上に形成される。このような作業を繰り返すことにより、多層配線構造を有する電子デバイス２００を形成することができる。
【００６１】
第２の実施例
図１７と図１８は、本発明の第２の実施例を示している。
図１７（Ｇ）は、図１５（Ｇ）と同じ状態を示している。
つまり第２導電膜５０は導電材ピラー３０の上面３０Ａと層間絶縁膜４０の上面４０Ａにわたって形成されている。
【００６２】
図１７（Ｈ）では、第２導電膜５０と層間絶縁膜４０の上にフォトレジストパターン１３０が形成される。このフォトレジストパターン１３０が接続孔１３１を有している。フォトレジストパターン１３０の表面と接続孔１３１の中には、導電材１４０であるタングステン膜がスパッタなどにより形成される。この時導電材１４０は、フォトレジストパターン１３０を完全に被覆しないような膜厚、および被覆形状をしている。その後有機剥離液などのフォトレジストを溶解する溶液に浸漬し、フォトレジストパターン１３０が除去されることにより、リフトオフによってフォトレジスト１３０上のみの導電材１４０が除去され、図１７（Ｊ）に示すようにタングステンのプラグである導電材ピラー３０が第２導電膜５０の上に形成される。
【００６３】
図１８（Ｋ）では、この導電材ピラー３１の周囲に層間絶縁膜４１が形成された後に、図１８（Ｌ）に示すように第２導電膜５１が形成される。
このようにして、多層配線構造を有する電子デバイス２００が得られる。図１７と図１８に示す第２の実施例は、図７に示す第５の実施形態の要領を利用して作られている。
【００６４】
第３の実施例
図１９と図２０は、第３の実施例を示している。
図１９（Ｇ）は、図１５（Ｇ）と同じ構造のものを示している。
図１９（Ｈ）では、第２導電膜５０の上にフォトレジストのピラー１９５が形成されている。図１９（Ｉ）では、大気圧プラズマによりたとえばシランカップリング材などが供給されることにより、撥液膜１９６がピラー１９５と第２導電膜５０および層間絶縁膜４０の上面に形成される。
図１９（Ｊ）では、フォトレジストのピラー１９５のみを除去することにより、フォトレジストピラー１９５が形成されていなかった領域が撥液処理される。
【００６５】
次に図２０（Ｋ）では、第２導電膜５０の表面であって、撥液膜１９６が形成されていない親液部１９７に対して液体導電材７０が配置される。この液体導電材７０は、たとえば有機アルミニウムである。
図２０（Ｌ）では、液体導電材７０を焼成するなどして固化することにより、導電材ピラー３１が第２導電膜５０の上に形成される。
その後、図２０（Ｍ）のように、層間絶縁膜４１が導電材ピラー３１と第２導電膜５０を被覆するようにして形成される。
【００６６】
図２０（Ｎ）では、導電材ピラー３１の上面と層間絶縁膜４１の表面には、さらに別の第２導電膜５１が形成される。
このようにすることで、多層配線構造を有する電子デバイス２００が得られる。
なお、上述した第１の実施例ないし第３の実施例では、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に対して多層配線して電子デバイスを得る例を示している。
【００６７】
本発明では、基板２０側の第１導電膜２２の上に導電材ピラー３０が形成された後に、液相成膜によって層間絶縁膜４０を形成する。これにより、導電材ピラー３０の上面３０Ａは層間絶縁膜４０の上面４０Ａと同一面もしくはほぼ同一面になるように導電材ピラー３０の上面３０Ａは外部に露出させることができる。
この導電材ピラー３０の上面３０Ａは、多層配線において電気的な接続をするための電気接続部（コンタクトプラグ）であるが、この電気接続部以外の領域は、層間絶縁膜４０で絶縁被覆することによって多層配線を確実に形成することができる。
【００６８】
液相成膜方式により、層間絶縁膜４０が第１導電膜２２の上に形成されることから、特殊な工程を用いずに、基板２０の平坦化が可能になる。しかも、層間絶縁膜４０には、コンタクトホール（接続孔）を形成する工程を別途必要としないために、工程の簡素化が同時に実現できる。またドライエッチングなどの真空装置を使用する工程を少なくすることで、製造コストやエネルギーの削減に効果がある。
導電材ピラー３０を形成する場合にも、液体の導電材料を用いることにより、液相成膜技術を適用することができる。このことから、導電材ピラーと層間絶縁膜を有する多層配線を形成する場合に、高い効率で形成することができる。
【００６９】
本発明の多層配線の形成方法と電子デバイスは、特にコンタクトプラグと呼ばれる導電材ピラーを有している。このコンタクトプラグは、各配線に相当する第１導電膜２２の上に形成する。そして液相成膜方法を用いて、層間絶縁膜がこの導電材ピラーの部分以外の領域に形成される。
そして、たとえば導電材ピラー３０に対して撥液処理などを併用することで、エッチバックやＣＭＰ法を用いずに、成膜過程で導電材ピラー３０の上面３０Ａは、層間絶縁膜４０の上面４０Ａと同一面になる。このことから導電材ピラー３０の上面３０Ａは、電気接続部として外部に確実に露出させることができる。
その後、導電材ピラー３０に対しては、第２導電膜５０が電気的に接続された状態で形成されるのである。
【００７０】
ところで本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
上述した実施形態では、本発明の多層配線の形成方法で製造される電子デバイスは、たとえば半導体装置の多層基板を例に挙げている。しかしこれに限らず、表示体パネル、たとえば液晶表示体やＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置など、あるいは上述した半導体装置以外の種類の半導体装置に対しても本発明は適用することができる。
本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
上記実施形態の各構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す図。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す図。
【図４】本発明の第３の実施形態を示す図。
【図５】本発明の第４の実施形態を示す図。
【図６】本発明の第４の実施形態を示す図。
【図７】本発明の第５の実施形態を示す図。
【図８】本発明の第５の実施形態を示す図。
【図９】本発明の第６の実施形態を示す図。
【図１０】本発明の第６の実施形態を示す図。
【図１１】本発明の第７の実施形態を示す図。
【図１２】本発明の第７の実施形態を示す図。
【図１３】本発明の第８の実施形態を示す図。
【図１４】本発明の第１の実施例を示す図。
【図１５】本発明の第１の実施例を示す図。
【図１６】本発明の第１の実施例を示す図。
【図１７】本発明の第２の実施例を示す図。
【図１８】本発明の第２の実施例を示す図。
【図１９】本発明の第３の実施例を示す図。
【図２０】本発明の第３の実施例を示す図。
【符号の説明】
【００７２】
２０・・・基板（対象物の一例）、２２・・・第１導電膜、３０・・・導電材ピラー（メタルプラグあるいはコンタクトプラグとも呼ぶ）、４０・・・層間絶縁膜、５０・・・第２導電膜、１００，２００・・・電子デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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