(57)【要約】【課題】配線間に簡単な工程で空洞部を形成することが可能な電子デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】基板上に配線を形成する工程と、基板上に光照射により高分子化される有機化合物を含む有機材料溶液を配線表面を覆うように被覆した後乾燥して有機材料層を形成する工程と、有機材料層を配線表面が露出するまで除去して配線間に有機材料層を残存させる工程と、光を照射して残存した有機樹脂層の表面に高分子化合物含有薄膜を形成する工程と、基板を有機溶媒で処理して高分子化合物含有薄膜下の未高分子化有機材料層を溶出することにより配線間においてその表面が高分子化合物含有薄膜で覆われ、その下に空洞部を有する配線構造を形成する工程とを含むことを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配線を形成する工程と、
前記基板上に光照射により高分子化される有機化合物を含む有機材料溶液を前記配線表面を覆うように被覆した後乾燥して有機材料層を形成する工程と、
前記有機材料層を前記配線表面が露出するまで除去して前記配線間に前記有機材料層を残存させる工程と、
光を照射して残存した有機樹脂層の表面に高分子化合物含有薄膜を形成する工程と、
前記基板を有機溶媒で処理して前記高分子化合物含有薄膜下の未高分子化有機材料層を溶出することにより前記配線間においてその表面が前記高分子化合物含有薄膜で覆われ、その下に空洞部を有する配線構造を形成する工程と
を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記光照射により高分子化される有機化合物を含む有機材料溶液は、光重合性単量体および光重合開始剤を含む組成物の溶液であることを特徴とする請求項１記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記光照射により高分子化される有機化合物を含む有機材料溶液は、ネガ型ホトレジストの溶液であることを特徴とする請求項１記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記光照射の光源は、エキシマランプ、エキシマレーザまたはキセノンフラッシュランプであることを特徴とする請求項１記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記配線間に前記有機材料層を残存させる工程は、酸素、窒素、アルゴンのうちの少なくとも１つのガスを用いた異方性エッチングによりなされることを特徴とする請求項１記載の電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、液晶表示装置などの電子デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子デバイス（例えば半導体装置）において、半導体基板上の金属配線は酸化シリコンのような絶縁材料で完全に被覆された構造になっている。しかしながら、このような配線構造において半導体素子の高集積化、微細化が進むに伴い、前記金属配線間の間隔が小さくなると、その配線間に位置する酸化シリコンのような誘電率の大きな絶縁材料によって配線同士の寄生容量が増大し、半導体素子の動作速度が低下する問題を生じる。
【０００３】
このようなことから特許文献１には、配線間に空気ギャップを形成して配線間の容量を低減した半導体装置の製造方法が開示されている。具体的には、基板上に金属配線を形成する工程と、この金属配線間に簡単に処置可能な（ディスポーザブル）固体層（ポリマー層）を形成する工程と、前記金属配線および固体層上にポーラス絶縁層を形成する工程と、前記ポーラス絶縁層を通して前記固体層を除去して前記ポーラス絶縁層近傍の前記金属配線間に空気ギャップを形成する工程を含む半導体装置の製造方法が記載されている。なお、前記空気ギャップの形成後に前記ポーラス絶縁層のみでは層間絶縁層として信頼性が乏しいため、その上に非ポーラス絶縁層をさらに堆積している。
【０００４】
しかしながら、特許文献１では配線間に空気ギャップを形成するために配線間へのディスポーザブル固体層の形成工程の他に、その固体層に有機溶媒を侵入・排出する際の通路として機能するポーラス絶縁層の形成工程が必要で、工程が煩雑になる。
【特許文献１】米国特許第５，４６１，００３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、配線間に簡単な工程で空洞部を形成することが可能な電子デバイスの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明によると基板上に配線を形成する工程と、
前記基板上に光照射により高分子化される有機化合物を含む有機材料溶液を前記配線表面を覆うように被覆した後乾燥して有機材料層を形成する工程と、
前記有機材料層を前記配線表面が露出するまで除去して前記配線間に前記有機材料層を残存させる工程と、
光を照射して残存した有機樹脂層の表面に高分子化合物含有薄膜を形成する工程と、
前記基板を有機溶媒で処理して前記高分子化合物含有薄膜下の未高分子化有機材料層を溶出することにより前記配線間においてその表面が前記高分子化合物含有薄膜で覆われ、その下に空洞部を有する配線構造を形成する工程と
を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、従来法に比べて簡単な工程で寄生容量を低減して信号伝播速度を高めることが可能な配線構造を有する半導体装置、液晶表示装置のような電子デバイスの製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【０００９】
（第１工程）
まず、基板上に配線を形成する。つづいて、この基板上に光照射により高分子化される有機化合物を含む有機材料溶液を前記配線表面を覆うように被覆した後、乾燥して有機材料層を形成する。
【００１０】
前記基板としては、例えばシリコンウェハのような半導体基板またはガラス基板を用いることができる。
【００１１】
前記配線は、例えばＡｌまたはＡｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｃｕ−ＳｉなどのＡｌ合金、Ｔｉ、Ｍｏ，Ｗ等から作られる。
【００１２】
前記配線は、例えば前記基板表面に堆積された絶縁膜に形成される。この絶縁膜としては、例えばシリコン酸化膜、ボロン添加ガラス膜（ＢＰＳＧ膜）、リン添加ガラス膜（ＰＳＧ膜）等を用いることができる。また、前記絶縁膜としては、例えばＳｉＯＦ、有機スピンオングラス、ポリイミド、フッ素添加ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化ポリアリルエーテル、フッ素添加パレリン等の比誘電率が３．５以下の絶縁材料からなる膜を用いることができる。
【００１３】
前記光照射により高分子化されるとは、光照射により重合されること、または光照射により架橋されること、を意味する。
【００１４】
前記光照射により高分子化される有機化合物を含む有機材料としては、例えば次のような組成のものを用いることができる。
【００１５】
（１）光照射によりラジカル重合する光重合性単量体および光重合開始剤を含む組成物。
【００１６】
前記光重合性単量体としては、例えばエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、エーテルアクリレートなどを挙げることができる。
【００１７】
前記光重合開始剤としては、例えばビアセチル、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ベンジル、ベンゾイル等を挙げることができる。
【００１８】
（２）光照射により架橋される光架橋性有機樹脂および光照射によりルイス酸などを生成して前記有機樹脂を架橋する増感剤を含むネガ型ホトレジスト。
【００１９】
前記光架橋性有機樹脂としては、例えばノボラック樹脂、アクリレート樹脂等を挙げることができる。
【００２０】
（第２工程）
前記有機材料層を前記配線表面が露出するまで除去して前記配線間に前記有機材料層を残存させる。
【００２１】
前記有機材料層の除去は、例えば研磨スラリーを用いる化学機械研磨方法、または酸素、窒素、アルゴンのうちの少なくとも１つのガスを用いた異方性エッチング方法を採用することができる。
【００２２】
（第３工程）
残存した有機樹脂層の表面に光を照射して高分子化合物含有薄膜を形成する。つづいて、前記基板を有機溶媒で処理する。この時、前記高分子化合物含有薄膜は有機溶剤の存在下で膨潤し、有機溶剤がこの膨潤した高分子化合物含有薄膜を通して前記未高分子化有機材料層に侵入し、かつ溶解された未高分子化有機材料は前記膨潤高分子化合物含有薄膜を通して外部に排出され、前記高分子化合物含有薄膜下の未高分子化有機材料層が溶出される。この有機溶媒の処理により、前記配線間においてその表面が前記高分子化合物含有薄膜で覆われ、その下に空洞部を有する配線構造が形成される。
【００２３】
前記光照射に用いられる光源としては、例えばエキシマランプ、エキシマレーザまたはキセノンフラッシュランプを用いることができる。
【００２４】
前記高分子化合物含有薄膜は、前記配線間への空洞部の形成と表面の平坦化に関与する。この高分子化合物含有薄膜は、配線間に形成される空洞部を考慮して可能な限り薄いことが好ましいが、その上にＣＶＤ法、スパッタ法により形成される２層目の絶縁膜を保持するのに十分な機械的強度を有することが必要である。このため、前記高分子化合物含有薄膜は例えば５〜４０ｎｍの厚さを有することが好ましい。
【００２５】
なお、前記高分子化合物含有薄膜は前記光照射時の照射強度および照射時間を調節することによってその厚さを制御することが可能である。
【００２６】
前記未高分子化有機材料を溶出する有機溶剤としては、使用する有機材料によって適宜選択されるが、例えばアルコール、ケトン、カルボニル、エーテル、エステルなどを用いることができる。
【００２７】
以上、本発明の実施形態によれば配線間に光照射により高分子化される有機化合物を含む有機材料層を埋め込み、この有機材料層に光を照射してその表面に高分子化合物含有薄膜を形成した後、有機溶剤で処理して前記高分子化合物含有薄膜下の未高分子化有機材料層を溶出することによって、従来法のように溶出されるディスポーザブル固体層とは別にポーラス絶縁層を形成する工程を行うことなく、前記配線間においてその表面が前記高分子化合物含有薄膜で覆われ、その下に空洞部を有する配線構造を形成することができる。その結果、従来法に比べて簡単な工程で寄生容量を低減して信号伝播速度を高めることが可能な配線構造を有する半導体装置のような電子デバイスを製造することができる。
【００２８】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００２９】
図１および図２は、本発明の電子デバイスである半導体装置の製造工程を示す断面図、図３は半導体装置の製造における光照射工程を説明するための概略図である。
【００３０】
まず、図１の（Ａ）に示すようにシリコン基板１上にＳｉＯ2からなる絶縁膜２を形成した。つづいて、この絶縁膜２上にスパッタ法により例えば厚さ０．８μｍのＡｌ−Ｓｉ合金膜を堆積し、このＡｌ−Ｓｉ合金膜をレジストパターンをマスクとして選択的にエッチングすることによりラインおよびスペースがそれぞれ０.８μｍの複数の配線を形成した。
【００３１】
次いで、ノボラック系のネガ型ホトレジスト（ＪＳＲ社製商品名：ｌＸ５５５）の溶液を調製した。つづいて、このレジスト溶液を前記配線３を含む前記絶縁膜２にそれら配線３表面を覆う厚さに塗布し、乾燥して図１の（Ｂ）に示すように例えば厚さ約１μｍのレジスト層４を形成した。
【００３２】
次いで、酸素ガスを用いるリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）により前記レジスト層４を前記配線３表面が露出するまで除去することにより図１の（Ｃ）に示すように配線３間にのみレジスト層４を残存させた。この時、レジスト層４表面に極めて薄いエッチング変質薄膜５が形成された。
【００３３】
次いで、図３に示すようにＸＹステージ１１に固定され真空チャック１２上に前記シリコン基板１を載置した。この真空チャック１２と真空ポンプ１３の連結部のバルブ１４を開き、真空ポンプ１３を作動して前記真空チャック１２に前記シリコン基板１を吸引固定した。つづいて、前記シリコン基板１の上方に配置され、下部が開放された半筒状の反射ミラー１４で覆われたキセノンフラシュランプ１６から紫外線を放出し、前記基板１とキセノンランプ１６の間に配置した遮光マスク１７を通して前記シリコン基板１に紫外線を照射した。また、前記ＸＹステージ１１を駆動して前記遮光マスク１７の開口が別の配線領域に位置するように前記シリコン基板１を真空チャク１２と共に移動させる操作、同様に紫外線の選択的に照射する操作を逐次行って前記基板１の配線３間のレジスト層に紫外線を照射した。この時、図２の（Ｄ）に示すようにレジスト層４表面に厚さ約５ｎｍの架橋レジスト薄膜６が形成された。
【００３４】
次いで、前記シリコン基板１を真空チャックから取り出し、有機溶剤であるエタノールに浸漬することにより前記架橋レジスト薄膜６下の未架橋のレジスト層４を溶出除去した。この工程により図２の（Ｅ）に示すように前記配線３間においてその表面が前記架橋レジスト薄膜６で覆われ、その下に空洞部７を有する配線構造を備えた半導体装置を製造した。
【００３５】
得られた半導体装置は、図２の（Ｅ）に示すように前記配線３間においてその表面が前記架橋レジスト薄膜６で覆われ、その下に空洞部７を有するため、配線３間の寄生容量が低減され、配線３の信号伝播速度を高めることができた。
【００３６】
また、溶出されるディスポーザブル固体層とは別にポーラス絶縁層を形成する工程が必要な従来法に比べて簡単な工程で寄生容量を低減して信号伝播速度を高めることが可能な配線構造を有する半導体装置を製造することができた。
【００３７】
なお、前記実施例では半導体装置の製造に適用した例を説明したが、液晶表示装置の製造にも同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例における半導体装置の製造工程を示す断面図。
【図２】本発明の実施例における半導体装置の製造工程を示す断面図。
【図３】本発明の実施例における半導体装置の製造の光照射工程を説明するための概略図。
【符号の説明】
【００３９】
１…シリコン基板、２…絶縁層、３…配線、４…レジスト層、６…架橋レジスト薄膜、７…空洞部、１２…真空チャック、１３…真空ポンプ、１６…キセノンフラシュランプ。
【図１】
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【図２】
2005116813.tif 000004
【図３】
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