JP2006024831A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性の低下を招くことなく、接続孔形成の際のリソグラフィにおける露光マージンを広げることが可能で、これにより歩留まり向上およびさらなる微細化が可能な半導体装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】基板上に設けられた下層配線３と、下層配線３を覆う第２層間絶縁膜５と、下層配線３に達する状態で第２層間絶縁膜５に設けられた接続孔５ａ内を導電性材料で埋め込んでなるビア７と、ビア７に接続された状態で第２層間絶縁膜５上にパターン形成された上層配線９とを備えた半導体装置において、接続孔５は、上層配線９の延設方向に長い開口形状を有しており、また上層配線９側から下層配線３側にかけて連続した傾斜角度θを有して開口径が狭くなるテーパ形状に整形されている。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特にはビアによって上下の配線間が接続された多層配線構造を有する半導体装置及びその製造方法に関する。

近年、半導体装置のさらなる高集積化および高機能化にともない、素子構造の微細化と共に配線構造の多層化および高密度化が要求されている。高密度な多層配線を実現するためには、配線およびビアの微細化と狭ピッチ化を進めることが重要である。尚ここでビアとは、半導体基板上に設けられた下層配線と上層配線とを接続する接続孔内に埋め込まれた導電性材料部分であることとする。

そこで、配線およびビアを狭ピッチ化する方法として、ビアの開口面積を大きくとれるテーパ付きのビアを下層絶縁膜に形成し、その後、このテーパ付ビアの上部の上層絶縁膜にテーパ付ビアの上径よりも小さな下径で垂直ビアを形成する構成が提案されている。この方法によれば、ビアの上部に設けられる上層配線は、径の小さな垂直ビアで接続されるために上層配線間のスペースがビア径によって狭められることはない。また、厚い絶縁膜にアスペクト比を高めることなくビアを形成することが可能である（以上、下記特許文献１参照）。

特開平７−２２６５８９号公報

ところで、ビアの形成においては、リソグラフィによって形成したレジストパターンをマスクに用いて絶縁膜をエッチングすることによりビアホール（接続孔）の形成が行われる。しかしながら、上述したようにビアの微細化と狭ピッチ化の進展により、近年においてはビアホールの開口径がリソグラフィの限界に近づいてきている。これにより、リソグラフィの際のパターン露光において露光マージンがとれなくなり、配線間ショートなどの不良発生による歩留まりの低下が懸念されている。またこのようなリソグラフィの限界により、半導体装置のさらなる高密度化が妨げられている。

また特に、上述した特許文献のビアの形成方法では、１つのビアを形成するために、テーパ付ビアの形成工程と垂直ビアの形成工程との２度のビア形成工程を行わなければならず、生産性が悪いと言った問題もあった。

そこで本発明は、生産性の低下を招くことなく、接続孔形成の際のリソグラフィにおける露光マージンを広げることが可能で、これにより歩留まり向上およびさらなる微細化が可能な半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するための本発明の半導体装置は、基板上に設けられた下層配線と、当該下層配線を覆う層間絶縁膜と、下層配線に達する状態で当該層間絶縁膜に設けられた接続孔内を導電性材料で埋め込んでなるビアと、当該ビアに接続された状態で層間絶縁膜上にパターン形成された上層配線とを備えている。そして特に、接続孔が、上層配線の延設方向に長い開口形状であることを特徴としている。

また本発明の半導体装置の製造方法は、上記構成の半導体装置の製造方法であり、層間絶縁膜に接続孔を形成する際に、次のように行うことを特徴としている。すなわち、先ず、リソグラフィ法によって、上層配線の延設方向に長い開口形状のレジストパターンを層間絶縁膜上に形成する。そして、このレジストパターンに基づいて層間絶縁膜をエッチングすることにより当該層間絶縁膜に上層配線に達する接続孔を形成する。

このような構成の半導体装置およびその製造方法では、接続孔を一方向に長い開口形状としたことにより、この接続孔を形成する際のマスクとなるレジストパターンも、一方向に長い開口形状で形成されることになる。このため、レジストパターン形成の際のリソグラフィにおける露光マージンが広げられる。すなわち、正方形や正方形の角部を丸めた形状または正円形の開口形状を有するのレジストパターンを形成する場合と比較して、これらの開口形状を一方向に長くした開口形状であれば、パターン露光の際の焦点深度が広がるため、露光マージンが広がるのである。この場合、開口形状の短手方向の長さに対して長手方向の長さを、たかだか１０％以上、好ましくは２０％以上長くするだけで、焦点深度を広げることができる。

そして、このような開口形状を有する接続孔は、その長手方向が上層配線の延設方向に一致するように設けられている。これにより、この接続孔の側壁形状を、下層配線に向かって開口径が小さくなるテーパ形状とすることで、隣接する接続孔同士が上層配線に達する上層側において、その長手方向で接触したとしても、これらの接続孔は同一の上層配線に接続されているため、駆動に際しての問題はない。しかも、接続孔の下層側の分離状態は保たれるため、各下層配線間をショートさせることもない。

さらに、このような製造方法では、１回のリソグラフィで形成されたレジストパターンに基づくエッチングによって接続孔が形成されるため、工程数の増加はない。

以上説明したように本発明の半導体装置およびその製造方法によれば、リソグラフィの工程数を増加させることが無いため生産性の低下を招くことなく、接続孔形成の際のリソグラフィにおける露光マージンを広げることが可能であり、これにより半導体装置の歩留まり向上およびさらなる微細化が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下においては、先ず半導体装置の構成を説明し、次いでこの半導体装置の製造方法を説明する。

＜半導体装置＞
図１は、実施形態の半導体装置の構成を示す要部平面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ’断面図である。これらの図に示す半導体装置は、配線を複数層に積層してなる多層配線構造を有するものであり、次のような構成となっている。

すなわち、本実施形態の半導体装置においては、ここでの図示を省略した半導体基板やガラス基板の表面側に形成された素子を覆う状態で、第１層間絶縁膜１が成膜されている。この第１層間絶縁膜１の表面側には、下層配線３が埋め込み形成されており、この下層配線３を覆う状態で第２層間絶縁膜５が形成されている。そして、第２層間絶縁膜５には、下層配線３に達する接続孔５ａが設けられ、さらにこの接続孔５ａ内には導電性材料で埋め込んでなるビア７が設けられている。また、第２層間絶縁膜５の上部には、ビア７を介して下層配線３に上層配線９がパターン形成されている。尚、この上層配線９は、第２層間絶縁膜５の表面側に埋め込み形成されていても良い。

ここで、第１層間絶縁膜１の表面側に埋め込み形成された下層配線３は、例えば銅（Ｃｕ）からなる。図示した部分においては、線幅Ｗ１（例えばＷ１＝７０ｎｍ）の下層配線３が、ピッチＰ１（例えばＰ１＝１４０ｎｍ）で平行に配置されている。またこれらの下層配線３は、ここでの図示を省略したコンタクトによって、当該第１層間絶縁膜１で覆われた素子に接続されていることとする。

そして、下層配線３を覆う第２層間絶縁膜２の上部に形成された上層配線９は、図示した部分において、下層配線３に対して直交する状態で複数本が平行に配置されている。そして、線幅Ｗ２（例えばＷ２＝７５ｎｍ）の上層配線９が、ピッチＰ２（例えばＰ２＝１５０ｎｍ）で平行に配置されている。尚、この上層配線９が第２層間絶縁膜２の表面側に埋め込み形成されたもので有る場合、この上層配線９は、例えば銅（Ｃｕ）からなることとする。

そして、このような下層配線３と上層配線９とが交差する位置に配置されているビア７、およびこのビア７が埋め込まれた接続孔５ａの開口形状は、次のような２つの特徴的な形状を有している。尚、以下においては、接続孔５ａの開口形状として説明する。

先ず第１に、接続孔５ａの開口形状、すなわち、上層配線９と接する開口上部の平面形状は、上層配線９の延設方向（図１においては上下方向）に沿って長く、例えば上層配線９の延設方向を長径（長手）方向とした楕円形や矩形、さらにはこの矩形の４角を丸めた略矩形となっている。

また第２に、接続孔５ａの側壁形状は、上層配線９側から下層配線３側にかけて連続した傾斜角度を有して開口径が狭くなるテーパ形状に整形されていることとする。そして、そのテーパ形状における傾斜角度θは、上層配線９側から下層配線３側にかけてほぼ一定であるか、上層配線９側から下層配線３側に向かって徐々に傾斜が緩やかになる形状であり、急激に変化することはない。

そして、以上のような第１および第２の特徴を有する接続孔５ａにおいて、開口上部の短手方向の寸法Ｗｘは、短手方向に隣接して配置される接続孔５ａ（ビア７）間のショートを完全に防ぐことができる範囲に設定される。このような接続孔５ａにおける開口上部の短手方向の寸法Ｗｘの設定は、従来と同様である。

これに対して、接続孔５ａの開口上部の長手方向の寸法Ｗｙは、接続孔５ａの開口下部の長手方向の寸法Ｗｙ’と、下層配線３と上層配線９との絶縁に必要な第２層間絶縁膜５の膜厚ｔ（例えばｔ＝３００ｎｍ）と、エッチングプロセスにおいて実現可能な接続孔５ａの傾斜角度θ（例えばθ＝８７°）に基づいて、大きめに設定されている。

すなわち、先ず、接続孔５ａにおける開口下部の長手方向の寸法Ｗｙ’は、例えば下層配線３のピッチＰ１に基づき、この接続孔５ａが下層配線３に達する位置において、隣接して配置される接続孔５ａが確実に分離される範囲で設定されている。また、寸法Ｗｙ’は、接続孔５ａと下層配線３とのコンタクト抵抗が十分低く抑えられるように、なるべく大きい値に設定されることが好ましい。

そして、接続孔５ａの開口上部の長手方向の寸法Ｗｙは、このようにして設定されている寸法Ｗｙ’と、第２層間絶縁膜５の膜厚ｔと、エッチングプロセスにおいて実現可能な接続孔５ａの傾斜角度θの範囲とに基づいて、接続孔５ａが上層配線９に達する位置において接続孔５ａが分離される値に設定されている。ただし、接続孔５ａの上層部分は、確実に分離されている必要はなく、図２Ａ部に示すように、同一の上層配線９に接続されている複数の接続孔の上層部分が互いに連通していても良い。

尚、接続孔５ａの開口下部の短手方向の寸法Ｗｘ’は、接続孔５ａの開口上部の長手方向の寸法Ｗｙに対する開口下部の長手方向の寸法Ｗｙ’の割合と、接続孔５ａの開口上部の短手方向の寸法Ｗｘとから決められた値になる。

尚、この接続孔５ａ内に導電性材料を埋め込んでなるビア７の形状は、接続孔５ａと同一形状となる。したがって、接続孔５ａの上層部分は、確実に分離されている必要はなく、図２Ａ部に示したように、同一の上層配線９に接続されている複数の接続孔５ａの上層部分が互いに連通している場合には、これらの接続孔５ａ内に埋め込まれたビア７同士が接続された状態となる。

＜製造方法＞
以上のような構成の半導体装置の製造方法を、図３の断面工程図に基づいて説明する。

先ず、図３（１）に示すように、素子が形成された基板を覆う第１層間絶縁膜１の表面側に、通常の埋め込み配線プロセスに従って下層配線３を埋め込み形成する。次に、この下層配線３を覆う状態で第１層間絶縁膜１上に第２層間絶縁膜５を形成する。この第２層間絶縁膜５は、複数層の異なる膜からなる積層構造であっても良い。

次に、リソグラフィ法により、この第２層間絶縁膜５上に、接続孔を形成するためのレジストパターン１１を形成する。このレジストパターン１１は、上述した接続孔の開口上部における開口形状と対応する平面形状の開口部１１ａを備えていることとする。つまり、レジスストパターン１１に設けられた開口部１１ａは、以降の工程で形成する上層配線の延設方向（図面においては左右方向）に沿って長いこととする。

また、レジストパターン１１の開口部１１ａは、リソグラフィにおけるパターン露光で用いられる開口部１１ａのパターンデータによって、その開口形状が楕円形、矩形または矩形の４角を丸めた略矩形となる。例えば、パターンデータが矩形であれば、パターン露光を含むリソグラフィによって形成されるレジストパターン１１の開口部１１ａは、楕円または矩形の４角を丸めた略矩形となる。一方、パターンデータが、矩形に対してＯＰＣ（Optical & Process Correction）による修飾パターンを設けたり、他の補正処理がなされたものであれば、パターン露光を含むリソグラフィによって形成されるレジストパターン１１の開口部１１ａは、より矩形に近い形状となる。

次に、図３（２）に示すように、レジストパターン１１をマスクに用いたエッチングにより、第２層間絶縁膜５をエッチングすることにより、下層配線３に達する接続孔５ａを形成する。この際、接続孔５ａの側壁の傾斜角度θが予め設定された角度となるように、プロセスを調整したエッチングを行うこととする。このようにして得られた接続孔５ａの開口形状、すなわち開口上部の平面形状は、レジストパターン１１の開口部１１ａの開口形状と同様に、一方向に長い楕円、矩形、さらにはこの矩形の４角を丸めた略矩形となる。

尚、接続孔５ａの形成においては、レジストパターン１１をマスクに用いたエッチングによって無機マスクを形成し、この無機マスク上から第２層間絶縁膜５をエッチングするようにしても良い。そして、この無機マスクを第２層間絶縁膜５の一部としても良い。

次いで、図３（３）に示すように、接続孔５ａを導電性材料で埋め込んでなるビア７を形成する。ここでは、接続孔５ａを埋め込む状態で第２層間絶縁膜５上に、バリアメタルを介してＣｕ膜のような導電性材料層（図示省略）を形成し、この導電性材料層をＣＭＰ研磨することにより、接続孔５ａ内にのみ導電性材料層を残すことにより、ビア７の形成を行う。

以上の後、図２に示したように、ビア７上を含む第２層間絶縁膜５上に上層配線９をパターン形成する。この際、ビア７の長手方向に沿って上層配線９が延設されるように、上層配線９がパターン形成される。

尚、この上層配線９が第２層間絶縁膜５の表面層に埋め込み形成されている場合には、接続孔５ａの形成に前後して、第２層間絶縁膜５の上層に配線溝を形成する工程を行うことにより、配線溝の底部から下層配線３に向かって接続孔５ａが掘り下げられた状態とする。ただし配線溝の形成は、上記レジストパターン１１とは異なるレジストパターンに基づくエッチングが行われることになる。そして、このような配線溝と接続孔５ａとを埋め込む状態で、導電性材料層を形成してこれをＣＭＰ研磨することにより、接続孔５ａ内に埋め込まれたビア７と一体に上層配線９を形成する。

以上により、図１および図２を用いて説明した構成の半導体装置を得ることができる。

上述した構成の半導体装置およびその製造方法によれば、接続孔５ａが一方向に長い開口形状である。このため、図３（１）を用いて説明したように、この接続孔５ａを形成する際のマスクとなるレジストパターン１１も、一方向に長い開口形状で形成されることになる。これにより、レジストパターン１１を形成する際のリソグラフィにおける露光マージンが広げられる。すなわち、正方形や正方形の角部を丸めた形状または正円形の開口形状を有するのレジストパターンを形成する場合と比較して、これらの開口形状を一方向に長くした開口形状であれば、パターン露光の際の焦点深度が広がるため、露光マージンが広がるのである。この場合、以降に説明するように、開口形状の短手方向の長さに対して長手方向の長さを、たかだか１０％以上、好ましくは２０％以上長くするだけで、焦点深度を広げることができる。

そして、このような開口形状を有する接続孔５ａは、その長手方向が上層配線９の延設方向に一致するように設けられている。これにより、この接続孔５ａの側壁形状を、下層配線３に向かって開口径が小さくなるテーパ形状とすることで、以降に詳細に説明するように、隣接する接続孔５ａ同士が上層配線９に達する上層側において、その長手方向で接触したとしても（図２Ａ部参照）、これらの接続孔５ａは同一の上層配線９に接続されているため、駆動に際しての問題はない。尚、接続孔５ａの開口上部における短手方向の寸法Ｗｘは、従来と同様で良いため、隣接する上層配線９間のショートマージンに変わりはない。

しかも、この接続孔５ａの側壁形状を、下層配線３に向かって開口径が小さくなるテーパ形状とすることで、接続孔５ａの下層側の分離状態は保たれるため、各下層配線３間をショートさせることもない。このため、例えば、上層配線９と下層配線３とが、それぞれデザインルールぎりぎりのマージンがクリティカルとなる線幅であり、かつ線幅とスペースとが１：１程度に狭ピッチ化されていて、かつ交差した配置となっていて下層配線３と直角方向に接続孔５ａ（ビア７）の長手方向が一致してしまう場合であっても、接続孔５ａの側壁形状が下層配線３に向かって開口径が小さくなるテーパ形状となっているため、接続孔５ａの下層側の分離状態が保たれるのである。

さらに、このような製造方法では、図３（１）および図３（２）を用いて説明したように、１回のリソグラフィで形成されたレジストパターン１１に基づくエッチングによって接続孔５ａが形成されるため、工程数の増加はない。

この結果、上述した半導体装置およびその製造方法によれば、リソグラフィの工程数を増加させることが無いため生産性の低下を招くことなく、接続孔５ａを形成する際のリソグラフィにおける露光マージンを広げることが可能であり、これにより半導体装置の歩留まり向上を図ると共に、露光装置の性能をフルに発揮して最先端の超微細デバイスを作製することが可能となる。

次に、図３（１）に示した工程において、接続孔５ａを形成するためのマスクとなるレジストパターン１１の開口部１１ａの開口形状を、一方向に長い形状とすることにより、当該レジストパターン１１を形成する際のリソグラフィにおける露光マージンが広がる効果について説明する。

ここでは、このような効果を示すために、図４に示すように、各値を因子としたリソグラフィ処理によりレジストパターン１１を形成するシミュレーションを行った。すなわち、レジストパターン１１に形成する開口部１１ａのｘ方向のサイズＷｘを１００ｎｍに固定する。そして、ｙ方向（すなわち、上層配線と平行な方向）のサイズＷｙを、１００ｎｍ、１１０ｎｍ、１２０ｎｍの各値とした場合において、パターンピッチ(ＰｘおよびＰｙ)を因子とし、リソグラフィマージンとしてパターン露光における焦点深度ＤＯＦ（Depth of Focus)をシミュレーションによって求めた。

尚、レジストパターン１１に形成する開口部１１ａのｘ方向のサイズＷｘおよびｙ方向のサイズＷｙは、このレジストパターン１１をマスクにしたエッチングによって得られる接続孔（５ａ）における開口上部の寸法Ｗｘ×Ｗｙとほぼ一致するため、同一の符号とする。また、パターンピッチＰｘは、上層配線（９）のピッチＰ１に対応し、パターンピッチＰｙは、下層配線（３）のピッチＰ２に対応する。

下記の表１〜表３に、その結果を示す。表１はＷｙ＝１００ｎｍ、表２はＷｙ＝１１０ｎｍ、表３はＷｙ＝１２０ｎｍの結果であり、表１〜表３中におけるＤＯＦの単位はｎｍである。

上記表１に示すように、Ｗｙ＝１００ｎｍ（Ｗｘ＝１００ｎｍ）の開口部１１ａを有する従来のレジストパターン１１の形成においては、開口部１１ａのピッチＰｘが小さく、ピッチＰｙが大きい範囲で、ＤＯＦが狭くなることが判る。特に、開口部１１ａの短手方向のピッチＰｘが１５０ｎｍと密で、かつ開口部１１ａの長手方向のピッチＰｙが３００ｎｍ以上と比較的疎な配置においては、ＤＯＦが１２５を下回り、リソグラフィマージンがほとんどないということが分かる。

これに対して、表２に示すように、Ｗｙ＝１１０ｎｍ（Ｗｘ＝１００ｎｍ）の、一方向に長い開口部１１ａを有するレジストパターン１１を形成する場合には、表１と比較してＤＯＦが広くなっていることが判る。そして、シミュレーションを行った範囲においては、ＤＯＦが１５０以上に拡大されていることが判る。

また、表３に示すように、Ｗｙ＝１２０ｎｍ（Ｗｘ＝１００ｎｍ）の、さらに一方向に長い開口部１１ａを有するレジストパターン１１を形成する場合には、表１さらには表２と比較してＤＯＦがより広くなっていることが判る。そして、シミュレーションを行った範囲においては、ＤＯＦが１７５以上に拡大されていることが判る。

以上から、レジストパターン１１の開口部１１ａにおける開口形状を、短手方向の長さに対して長手方向の長さをたかだか１０％以上、好ましくは２０％以上長くするだけで、ＤＯＦが広げられ、露光マージンが効果的に拡大されることが確認された。

そして、表１〜表３によれば、上記シミュレーションに用いた光学条件では、Ｐｙが３００ｎｍ以上の開口部１１ａに対して本発明を用いれば、ＤＯＦを１５０以上に拡大できるという結論になる。このため、開口部１１ａにおける長手方向の寸法Ｗｙを１２０ｎｍにしても開口部１１ａの間隔、すなわち接続孔およびビアの間隔を１８０ｎｍに保つことができ、隣接する接続孔（ビア）同士がショートすることはない。

尚、例えＰｙが、１４０ｎｍの場合であっても、リソグラフィマージンが取れない光学条件を使う必要があれば、本発明を適用することで、効果を得ることができる。この場合、開口部１１ａにおける長手方向の寸法Ｗｙを１２０ｎｍにすることで、開口部１１ａの間隔が２０ｎｍと狭くなる。しかしながら、このレジストパターン１１をマスクに用いたエッチングにより、側壁テーパ形状の接続孔を形成することにより、下層配線部分においては接続孔が確実に分離されることから、何ら問題はない。

尚、光学系の条件の説明やシミュレーション条件の説明はなくとも、本発明の実施形態を説明するに十分、即ち、当業者が実行可能であることは明らかであるためここでは記載しない。さらに、今回説明に用いた値や想定条件も本発明の請求範囲に対してなんら制限を与えるものではない。

次に、接続孔５ａの側壁形状を、下層配線３に向かって開口径が小さくなるテーパ形状としたことによる効果を説明する。

例えば、図１に示したように、下層配線３のピッチＰ１が１４０ｎｍ、線幅が７０ｎｍであり、上層配線９のピッチＰ２が１５０ｎｍ、線幅が７５ｎｍであり、これらの下層配線３と上層配線９とが略９０°の角度をなして交差している場合を考える。この場合、上層配線９に接する接続孔５ａの開口形状は、上述したように一方向が長い形状としたことにより、リソグラフィ工程のマージンとショートマージンの問題は解決されている。

しかし、接続孔５ａにテーパを付けない場合には、下層配線３のピッチＰ１が１４０ｎｍであるに対し、接続孔５ａの下層配線３に達する部分の長手方向の寸法Ｗｙ’が１２０ｎｍにもなるため、スペースが２０ｎｍしかなく非常にショートマージンが小さい構造になってしまう。

しかしここで、接続孔５ａにテーパ形状とすることにより、ビアの下層配線に接する面におけるショートマージンを改善することができる。

たとえば、図２を参照し、下層配線３と上層配線９との絶縁に必要な第２層間絶縁膜５の膜厚ｔが３００ｎｍであるとし、テーパ形状の傾斜角度をθ＝８７°にした場合、Ｗｙ’が約８８．６ｎｍ、スペースは５１．４ｎｍとなりショートマージンが改善されることは明らかである。

図２は、レジストプロセスにおけるシュリンクを考慮していない例であるが、リソグラフィ段階での、すなわち、図３（１）に示したレジストパターン１１における開口部１１ａの開口寸法に対して、プロセスにおいてのレジスト段階でのテーパエッチングやレジストシュリンク技術を用いて、実パターン（接続孔）での開口寸法ＷｘやＷｙを小さくしておいた後に本発明を適用しても問題はない。そして、上記の場合も本発明に含まれることは言うまでもない。

次に、図１で示した例のような、上層配線９と下層配線３がともに密であり、且つ、略９０度の角度をなして交差している場合における下層配線３におけるショートマージンと接触抵抗の関係について、図５を用いて考察する。図５の各図には、下層配線３と、この下層配線３の高さに達する接続孔５ａの底部（開口下部）の平面図である。

中央の図５（ｂ）は、本発明を用いない場合であり、接続孔５ａの開口下部の寸法は略Ｗｘ’＝Ｗｙ’となっている。これに対して、図５（ａ）および図５（ｃ）では、Ｗｘ’＜Ｗｙ’となっている。Ｗｘ’の大小関係は図５（a）＝図５（ｂ）＞図５（ｃ）であり、Ｗｙ’の大小関係は図５（ａ）＞図５（ｂ）＝図５（ｃ）となっている。

この場合、下層配線３におけるショートマージンは略図５（ａ）＜図５（ｂ）＜図５（ｃ）となり、接触抵抗は略図５（ａ）＝図５（ｂ）＜図５（ｃ）となる。これにより、接続孔５ａのテーパ形状の傾斜角度θは、Ｗｘ’とＷｙ’の比によって生じるショートマージンと接触抵抗の兼ね合いを考慮して決定されるものである。

Ｗｘ’とＷｙ’の比はＷｘとＷｙに略準ずるが、一般的には表１〜表３を用いて説明したように、Ｗｘに対して、Ｗｙを高々１０％〜２０％程度（１０ｎｍ〜２０ｎｍ程度）大きくなるような楕円（デザイン上は矩形等）とすることで、リソグラフィマージンが劇的に向上するため、上記のショートマージンと接触抵抗の兼ね合いを満たす解を出す（すなわちＷｘ’とＷｙ’の現実的な目標値を設定する）ことは、本発明を用いない場合と比して当業者にとっては困難なものにはならないことは明白である。

また、接続孔５ａのテーパ形状の傾斜角度θは、下層配線３と上層配線９との絶縁に必要な第２層間絶縁膜５の膜厚ｔに依存し、ＷｙとＷｙ’との比を一定とした場合には、第２層間絶縁膜５の膜厚ｔが薄いほど小さくする必要がある。しかしながら、ｔ＝３００ｎｍ程度であれば、傾斜角度θは高々８５度程度で良く、プロセスを困難にする要因とはならない。

実施形態の半導体装置の要部平面図である。 図１におけるＡ−Ａ’断面図である。 実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面工程図である。 レジストパターン形成のシミュレーションを説明する平面図である。 下層配線におけるショートマージンと接触抵抗の関係について説明する平面図である。

符号の説明

３…下層配線、５…第２層間絶縁膜、５ａ…接続孔、７…ビア、９…上層配線、１１…レジストパターン、θ…傾斜角度

Claims (8)

1. 基板上に設けられた下層配線と、当該下層配線を覆う層間絶縁膜と、前記下層配線に達する状態で当該層間絶縁膜に設けられた接続孔内を導電性材料で埋め込んでなるビアと、当該ビアに接続された状態で前記層間絶縁膜上にパターン形成された上層配線とを備えた半導体装置において、
   前記接続孔は、前記上層配線の延設方向に長い開口形状を有している
   ことを特徴とする半導体装置。
2. 請求項１記載の半導体装置において、
   前記接続孔は、前記上層配線側から前記下層配線側にかけて連続した傾斜角度を有して開口径が狭くなるテーパ形状に整形されている
   ことを特徴とする半導体装置。
3. 請求項２記載の半導体装置において、
   前記下層配線と前記上層配線とは、直交する状態で配置されている
   ことを特徴とする半導体装置。
4. 請求項２記載の半導体装置において、
   前記上層配線のうち同一の上層配線に接続されている複数の接続孔の上層部分が、互いに連通している
   ことを特徴とする半導体装置。
5. 下層配線を覆う層間絶縁膜に当該下層配線に達する接続孔を形成した後、当該接続孔内を導電性材料膜で埋め込んで当該下層配線に達するビアを形成すると共に、当該ビアに接続された上層配線を前記層間絶縁膜上に形成する半導体装置の製造方法において、
   前記接続孔を形成する際には、
   リソグラフィ法によって、前記上層配線の延設方向に長い開口形状のレジストパターンを前記層間絶縁膜上に形成し、当該レジストパターンに基づいて前記層間絶縁膜をエッチングすることにより当該層間絶縁膜に前記上層配線に達する接続孔を形成する
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 請求項５記載の半導体装置の製造方法において、
   前記層間絶縁膜のエッチングは、前記下層配線側にかけて連続した傾斜角度を有して開口径が狭くなるテーパ形状となるように行われる
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 請求項６記載の半導体装置の製造方法において、
   前記上層配線は、前記下層配線と直交するように形成される
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 請求項６記載の半導体装置の製造方法において、
   前記接続孔の開口形状の長手方向に隣接して配置される接続孔の上層部分が互いに連通するように形成される
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
   
   
   

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