JP3191769B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Description
製造方法に関し、特にフォトグラフィ技術で形成した微
細化配線パターンを有する半導体装置の製造方法に関す
るものである。
ついて図7及び図8を参照して説明する。図7は従来の
半導体装置の配線パターンの平面図、図8(A)及び図
8(B)は、それぞれ図7のA−A’線及びB−B’線
の断面図である。まず、半導体基板(表示しない)上に
酸化シリコン等の第1の絶縁膜200を形成し、次いで
第1の絶縁膜200上にアルミニウム等の金属層をスパ
ッタリング法等で形成し、フォトリソグラフィエッチン
グ技術で第1の配線パターン201を形成する。次い
で、酸化シリコン等の第2絶縁膜202を半導体基板全
面に形成後、第2の絶縁膜202のコンタクト孔形成箇
所に第1の配線パターンの表面に達するコンタクト孔2
04を形成し、このコンタクト孔204を含む第2の絶
縁膜202上にアルミニウム等の金属層をスパッタリン
グで形成後、フォトリソグラフィエッチング技術で第2
の配線パターン203を形成することにより、第1の配
線パターン201、第2の配線パターン203およびコ
ンタクト孔204で構成される配線構造を形成する。
化、高機能化の進展により、その配線ピッチの微小化が
益々重要になっているが、上記の従来技術では配線ピッ
チの微小化に対応が困難になってきた。即ち、上記の従
来技術では、そのフォトリソグラフィの配線パターン形
成限界をd1とすれば、図7に示すように、2本の第1
の配線パターン201とその間の1つの間隔の合計は3
d1であり、この値より小さくはできない。
成技術の問題点を解決すべく種々の技術が提案されお
り、例えば、特開平1−181546号公報には次のよ
うな配線パターン形成技術が開示されている。即ち、こ
の技術では、まず半導体基板上に形成された窒化シリコ
ン等の絶縁膜上にアルミニウム層を堆積し、このアルミ
ニウム層を第1のフォトレジストパターンをマスクにド
ライエッチングして所定の配線パターンよりも幅広の配
線パターンを形成する。この幅広の配線パターン間にこ
の配線パターンの一部を被覆するように第2のフォトレ
ジストパターンを形成した後、ドライエッチングし、前
記幅広の配線パターンを微細化するようにしている。
のフォトレジストパターンを形成するため、リソグラフ
ィ技術を用いる回数が増える。一般にリソグラフィー工
程は成膜やエッチング等の他の工程に比べ製造コストが
高いので、この特開平1−181546号公報における
技術は製造コストが高いという問題がある。
他の例が特開平2−89319号公報に開示されてい
る。この技術では、シリコン基板の酸化シリコン等の絶
縁膜上にタングステン金属のオーバーエッチングパター
ンを窒化シリコンをマスクとして形成し、このオーバー
エッチングパターンの側面にアルミニウム配線を成長さ
せた後、タングステン金属と窒化シリコンを除去して微
細なアルミニウム配線パターンを形成する方法が開示さ
れている。この技術においては、タングステンのオーバ
ーエッチング量を精度よく制御することが難しく、アル
ミニウム配線の幅のバラツキが大きくなる問題があっ
た。
した、フォトリソグラフィ技術の限界以下の幅の配線パ
ターンを有する半導体装置の製造方法を提供することを
目的とする。
の第1の絶縁膜上に形成された第1の配線パターンと、
前記第1の配線パターンを含む前記第1の絶縁膜上に形
成された第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜上に形成さ
れた第2の配線パターンと、前記第1の配線パターンと
前記第2の配線パターンを電気的に相互接続するコンタ
クト孔とにより構成される配線構造を有する半導体装置
の製造方法であって、次の構成からなる。
半導体基板上に形成された第1の絶縁膜上に第1の配線
層を被覆してパターニングし第1の配線パターンを形成
する工程と、前記第1の配線パターンを含む前記半導体
基板上に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の配
線パターン上の前記第2の絶縁膜の所定箇所に前記第1
の配線パターンを貫通する第1の開口を形成すると同時
に、前記第2の絶縁膜の前記第1の開口形成箇所とは別
の箇所に前記第1の配線パターンの所定配線パターンを
分割して微細化する第2の開口を形成する工程と、前記
第2の開口を完全に充填し、前記第1の開口には凹部を
形成するように第3の絶縁膜を形成する工程と、前記第
2の開口部のみに前記第3の絶縁膜を残存させるように
前記第3の絶縁膜を除去して前記第1の開口においての
み前記第1の配線パターンを露出させる工程と、前記第
1の開口を含む前記第2の絶縁膜上に第2の配線層を被
覆した後パターニングし、第2の配線パターンを形成す
る工程とを含むことを特徴とする。
ては、第1の配線パターンと第2の配線パターンのコン
タクト用の第1の配線パターンを貫通する第1の開口形
成と同時に第2の開口を所定の第1の配線パターン分割
するように形成することにより、フォトリソグラフィの
回数を増やすことなく、微細化配線パターンを形成でき
る。特に、本発明では、前記第2の開口により分割され
る前の前記第1の配線パターンの幅d2と前記第2の開
口の幅d1をd1<d2<3d1の関係に設計し、d1
がフォトリソグラフィの限界幅とすれば、このd1より
も小さい幅に前記第1の配線パターンを分割できる効果
がある。
を参照して詳細に説明する。
製造方法で製造された半導体装置要部の配線パターン形
成後の状態を示す平面図である。また、図2乃至図6は
本発明の実施の形態の半導体装置の製造方法における配
線パターン形成工程順を説明するための半導体装置要部
の断面図であり、各図の(A)及び(B)はそれぞれ図
1のA−A’線及びB−B’線に沿った断面図である。
ターン、符号107は第2の配線パターン、符号105
は第1と第2の配線パターンを電気的に接続するための
コンタクト孔形成用の第1の開口である。また、符号1
03は、その第1の開口105形成と同時に第1の配線
パターンに形成される第2の開口である。この第2の開
口103は第1の配線パターン101と第2の配線パタ
ーン107を電気的に接続するためではなく、第1の配
線パターンを局所的にフォトリソグラフィ技術の限界以
下の幅にパターニングするためのものである。その第2
の開口103は最終的には絶縁膜で埋設されるが、図1
では各配線パターンと各開口の位置関係がわかるように
絶縁膜は全て省略してある。
最小にすることを考えた場合、フォトリソグラフィ技術
の限界の寸法をd1とすると、第1の開口105と同時
に形成される第2の開口103の幅はd1にし、また、
その第2の開口103が形成される前の段階の第1の配
線パターン101の幅d2は、d1<d2<3d1に設
定できる。従って、本発明においてはフォトリソグラフ
ィ技術の限界以下の幅の配線を形成し、配線ピッチを狭
くすることが可能になる。
実施の形態の半導体装置の製造方法について説明する。
図示せず)主表面に第1の絶縁膜100が形成され、そ
の上に、例えば厚さ500nmのアルミニウムを主成分
とする金属層を被覆してフォトリソグラフィ技術および
異方性ドライエッチング技術により、所望のパターンに
パターニングして第1の配線パターン101を形成す
る。
ターンの配線幅d2は、フォトリソグラフィ技術の限界
の寸法をd1とすると、d1<d2<3d1と設定して
おく。ここでは、便宜的に、本実施の形態ではd2=
2.4d1とする。また、図2では、配線幅d2の2本
の配線がd1の間隔で配置してある。
102を第1の配線パターン101を含む第1の絶縁膜
上に形成した後、第2の絶縁膜102と第1の配線パタ
ーン101を異方性ドライエッチング技術及びフォトリ
ソグラフィ技術により、図1の第2の開口103と第1
の開口105に対応する部分をパターニングする。ここ
で、図3(A)においては、フォトリソグラフィ技術の
限界の寸法d1の第2の開口103によって第1の配線
パターン101がパターニングされ、幅d2=2.4d
1の2本の第1の配線パターン101が、d1の間隔で
電気的に分離された4本の幅0.7d1の微細配線パタ
ーン104となる。
される第2の配線パターンと第1配線パターンを電気的
に接続するためのコンタクト孔形成用の、第1の開口1
05は、幅がd3(d3>d1)であって、この部分で
は、第1の配線パターン101の中央部(第1の開口1
05の部分)が、くりぬかれた形状を呈している。
2以上d3/2未満の第3の絶縁膜106を成膜する。
ここで、第2の開口103は、第3の絶縁膜106で完
全に埋設され、かつ、第1の開口105は第3の絶縁膜
106で完全には埋設されないようにしておく。
等方性のウエットエッチバックを施して第2の絶縁膜1
02を露出させる。ここで第2の開口103のくぼみの
部分にのみ第3の絶縁膜106が埋設され残存した状態
となる。第1の開口105においては、第1の配線パタ
ーン101の側壁部を露出させる。なお、第3の絶縁膜
106と第2の絶縁膜102は、例えばシリコン酸化膜
を主成分とした、同様な膜で形成しておき、上記のウエ
ットエッチバックは時間制御により実施されても良い
し、また、例えば第2の絶縁膜102にシリコン酸化
膜、第3の絶縁膜106にシリコン窒化膜というよう
に、異種の膜を形成しておき、選択的に第3の絶縁膜1
06の所望の部分のみをエッチングしても良い。
0nmのアルミニウムを主成分とする金属層を半導体基
板上に被覆し、所望のパターンにパターニングする事
で、第2の配線パターン107を形成し、所望の構成を
有する相互接続された2層の配線構造が形成される。
図6(A)の配線部においては、半導体基板表面の第1
の絶縁膜100上に、第1の配線パターン101が分割
されフォトリソグラフィ技術の限界寸法より細い幅の微
細配線パターン104があり、その表面は第2の絶縁膜
102で覆われ、さらにその微細配線パターン104
は、一部において、第1の開口105と同時形成された
第2の開口103を埋設している第3の絶縁膜106に
より、電気的に互いに分離されている。また、図6
(B)に示すコンタクト孔108部においては、d1よ
りわずかに大きい寸法d3(d3>d1)の第1の開口
105により、第1の配線パターン101と第2の配線
パターン107が、第1の開口105の側壁において電
気的に接続されている。
パターニングの一部を後工程の第1の開口形成時に行う
ようにしたので、付加的なフォトリソグラフィー工程な
しに第1の配線パターンをフォトリソグラフィ技術の限
界以下の幅に分割することが可能となり、配線ピッチの
狭い高密度の半導体装置を提供できることである。
製造された半導体装置要部の配線パターン形成後の状態
を示す平面図である。
おける配線パターン形成工程を説明するための半導体装
置要部の断面図であり、(A)及び(B)はそれぞれ図
1のA−A’線及びB−B’線に沿った断面図である。
ーン形成工程を説明するための半導体装置要部の断面図
であり、(A)及び(B)はそれぞれ図1のA−A’線
及びB−B’線に沿った断面図である。
ーン形成工程を説明するための半導体装置要部の断面図
であり、(A)及び(B)はそれぞれ図1のA−A’線
及びB−B’線に沿った断面図である。
ーン形成工程を説明するための半導体装置要部の断面図
であり、(A)及び(B)はそれぞれ図1のA−A’線
及びB−B’線に沿った断面図である。
ーン形成工程を説明するための半導体装置要部の断面図
であり、(A)及び(B)はそれぞれ図1のA−A’線
及びB−B’線に沿った断面図である。
る。
−A’線、(B)は、それぞれB−B’線に沿った断面
図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 半導体基板上に形成された第1の絶縁膜
上に第1の配線層を被覆してパターニングし第1の配線
パターンを形成する工程と、前記第1の配線パターンを
含む前記半導体基板上に第2の絶縁膜を形成する工程
と、前記第1の配線パターン上の前記第2の絶縁膜の所
定箇所に前記第1の配線パターンを貫通する第1の開口
を形成すると同時に、前記第2の絶縁膜の前記第1の開
口形成箇所とは別の箇所に前記第1の配線パターンの所
定配線パターンを分割して微細化する第2の開口を形成
する工程と、前記第2の開口を完全に充填し、前記第1
の開口には凹部を形成するように第3の絶縁膜を形成す
る工程と、前記第2の開口のみに前記第3の絶縁膜を残
存させるように前記第3の絶縁膜を除去して前記第1の
開口においてのみ前記第1の配線パターンを露出させる
工程と、前記第1の開口を含む前記第2の絶縁膜上に第
2の配線層を被覆した後パターニングし、第2の配線パ
ターンを形成する工程とを含むことを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記第2の開口により分割される前の前
記第1の配線パターンの幅d2と,前記第2の開口の幅
d1がd1<d2<3d1の関係である請求項1記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記第1および第2の配線層が同一材料
からなることを特徴とする請求項1または2記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記第2および第3の絶縁膜が同一材料
からなることを特徴とする請求項1乃至請求項3記載の
いずれか一つの半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 前記第2の絶縁膜と前記第3の絶縁膜が
異種材料からなることを特徴とする請求項1乃至請求項
3記載のいずれか一つの半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 前記第2の開口を異方性ドライエッチン
グにより形成した請求項1乃至請求項5記載のいずれか
一つの半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】 前記第3の絶縁膜を等方性のウエットエ
ッチングにより除去した請求項1乃至請求項6記載のい
ずれか一つの半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20017698A JP3191769B2 (ja) | 1998-07-15 | 1998-07-15 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP20017698A JP3191769B2 (ja) | 1998-07-15 | 1998-07-15 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
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---|---|
JP2000031149A JP2000031149A (ja) | 2000-01-28 |
JP3191769B2 true JP3191769B2 (ja) | 2001-07-23 |
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ID=16420067
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3191769B2 (ja) |
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1998
- 1998-07-15 JP JP20017698A patent/JP3191769B2/ja not_active Expired - Fee Related
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