JPH01289142A - 垂直配線構造 - Google Patents

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、半導体素子や半導体集積回路の垂直配線構造
に係り、特に、配線間の接続部分の面積を微細化する構
造に関する。

〔従来の技術〕

第２図は、従来の３Ｍ垂直配線構造の典型的な例を示す
概略断面図である。１１は、第１の配線層、１２は第２
の配線層、１３は第３の配線層。

１４．１５はそれぞれ各配線層間の層間絶縁膜である。

すなわち、この従来技術において、第１の配線層１１と
第３の配線層１３との接続を行なう場合、層間絶縁膜１
４．１５にスルーホールを形成するためのフォトリソグ
ラフィー工程において、マスク合わせ余裕が必要である
ため、接続箇所の占有面積が大きくならざるを得ない。

例えば、マスク合わせ余裕を１−、スルーホールの直径
を１−とすると、第２の配線層１２の開口幅は、少なく
とも３．ｎ以上必要となる。

第３図は、従来の３層垂直配線構造の他の例を示す概略
断面図である。２１は第１の配線層、２２は第２の配線
層、２３は第３の配線層、２４、２５は層間絶縁膜であ
る。この従来例では、第１の配線層２１の周辺に第２の
配線層２２が、層間絶Ｒ膜２４を介してスルーホールと
近接している構造となっている。

第２の配線層２２の開口部は、第１の配線層２１の内側
に入れる必要があり、また、第１の配ａパ２１と第３の
配ｆｉ層２３との接続部は、さらに、絶縁膜２４と２５
の開口部の内側に形成されることになる。最小パターン
幅とマスク合わせ余裕を共に１−とすると、第１の配線
層２１の幅は、その５倍の５−となってしまう。

〔°発明が解決しようとする課題〕

以上のように、従来技術の３層配線構造で、第１の配置
１ＡＭと第３の配線層との接続を行なう場合は、配線間
の接続部分の占有面積が大きいという問題を避けること
ができない。

また、第３図に示した電極配線構造をバイポーラトラン
ジスタの電極に適用した場合は、２１がエミッタ電極、
２２がベース電極、２３がエミッタ電極引き出し電極と
なる。第３図から明らかなように、２１と２３の電極接
続部分の幅の５倍の幅が２１のエミッタ電極の幅として
必要となることが分かる。

本発明の目的は、垂直配線構造において、フォトリソグ
ラフィーのマスク合わせ余裕の必要性から生ずる接続部
分の占有面積の増大や、素子の電極の面積の増大という
問題点が改善できる構造を提供することにある、 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、基板上に形成された第１の配線層と、該第１
の配線層上に形成された第１の層間絶縁膜と、該第１の
層間絶縁膜上に形成され、上記第１の配線層と電気的に
絶縁された第２の配線層と、該第２の配線層上に形成さ
れた第２の層間絶縁膜と、上記第１の層間絶縁膜、上記
第２の配線層および上記第２のＭｒｉＪｆｆ絶縁膜を貫
通して形成されたスルーホールと、該スルーホールの内
壁に形成された側壁絶縁膜と、上記スルーホール中およ
び上記第２の層間絶縁膜上に形成され、該スルーホール
を介して上記第１の配線層と接続され、かつ、上記側壁
絶縁膜により上記第２の配線層と電気的に絶縁された第
３の配線層とを具備することを特徴とする。

〔作用〕

従来の技術では、スルーホールの底面よりも中間にある
第２の配線層の開口部がマスク合わせ余裕の分だけ大き
いのに対して、本発明では、自己整合的構造により中間
の第２の配線層の開口部が大幅に狭くなっている。従っ
て、第１の配線層と第３の配線層間のコンタクトを取る
ために必要な面積あるいは素子の電極の面積を大幅に縮
少することができる。

〔実施例〕

実施例　１ 第１図は、本発明の第１の実施例の垂直配線構造を示す
概略断面図である。１は第１の配ＩＩＡ層。

２は第２の配線層、３は第３の配ＩＩＡ層、４．５は層
間絶縁膜、６はＳ壁絶縁膜である。

本実施例では、図から明らかなように、第２の配線層２
の開口部の幅が、マスク合わせ余裕を見込んだ従来構造
に比して大幅に狭くなっており。

配線層間の接続部分の面積が大幅に縮少されている。

次に、この構造を製作する工程について説明する。第４
図（ａ）〜（ｄ）は、第１図の構造を作製するための方
法の一例を示す概略工程断面図である。

まず、半導体層もしくは絶縁層等の基板上に第１の配線
層であるＷ（タングステン）層３１、第１の層間絶縁膜
であるＳ　ｉ　Ｏ，膜３４．第２の配線層であるＷ層３
２、第２の層間絶縁膜であるＳｉｎ、層３５を順次堆積
する（第４図（ａ））。

次に、フォトリソグラフィー工程におけるマスクとなる
フォトレジスト膜３７を形成した後、所定のパターンに
加工する。次いで、このフォトレジスト膜３７をマスク
として３５．３２，３４の３Ｍをリアクティブイオンエ
ツチング（ＲＩＥ）法によりエツチングし、Ｗ層３１を
露出する（第４図（ｂ）　）　。

次に、フォトレジスト膜３７を除去し、全面にＳｉｏ２
層を堆積した後のエッチバンク工程により３Ｍ３５．３
２．３４の開口部の側壁に５ｉｎ２側壁膜３６を形成す
る・ 次に、第３の配線層として、Ｔ　ｉ　／　Ｐ　ｔ　／　
Ａ　ｕからなる層を真空蒸着とりフトオフ法により形成
して、第１図の配線構造を完成する（第４図（ｄ））。

このように、本実施例の垂直配線構造は、１枚のマスク
によりスルーホールの形成と第３の配線層３３と第２の
配線層３２との電気的絶縁が達成でき、第２の配線層３
２の開ロバターンをスルーホールと側壁絶縁膜３６によ
り自己整合的に形成できるため、配線層どうしの接続に
必要な面積を大幅に縮小することが可能となる。

実施例　２ 第５図は、本発明をバイポーラトランジスタのエミッタ
電極、ベース電極の形成に適用した実施例を示す概略断
面図である。４１はエミッタ電極、４２はエミッタ電極
４１に対して自己整合的に形成されたベース電極、４３
はエミッタ引き出し電極、４４．４５は層間絶縁膜、４
６はスルーホールの内壁に自己整合的に形成された側壁
絶縁膜である。

従来技術を示す第３図と比較すれば明らかなように、マ
スク合わせ余裕の分だけエミッタ電極４１の幅を縮小す
ることが可能となる０例えば。

コンタクト幅とマスク合わせ余裕を共に１−とすると、
エミッタ電極４１の幅は、従来技術では５ｐとなるとこ
ろを１本実施例によれば３１Ｍと縮小でき、約１／１．
７の縮小が可能となる。

また、エミッタ電極４１の面積を考えると、従来技術で
は、５　Ｘ　５　＝２５．”となるところ、本発明によ
れば、３Ｘ３＝９．”となり、約１／２．８の面積縮少
が達成できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、３Ｍ構成を有す
る電極配線において、第１の配線層と第３の配線居間の
コンタクトを取るために必要な面積を大幅に縮少するこ
とができる。従って、半導体集積回路の配線の高密度化
、すなわち、半導体集積回路の高集積化に寄与できる。

また、本発明をバイポーラトランジスタの電極に適用す
れば、エミッタ電極の面積を縮少でき、素子の低電力化
や接合容量の低減による素子の高速化に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例の垂直配線構造を示す
概略断面図、第２図は、従来の３層垂直配線構造の典型
的な例を示す概略断面図、第３図は、従来の３層垂直配
線構造の他の例を示す概略断面図、第４図（ａ）〜（ｄ
）は、第１図の構造を作製するための方法の一例の概略
工程断面図、第５図は、本発明をバイポーラトランジス
タのエミッタ電極、ベース電極の形成に適用した第２の
実施例を示す概略断面図である。 １．１１．２１・・・第１の配線層 ２．１２．２２・・・第２の配線層 ３．１３．２３・・・第３の配線層 ４．５．１４．１５．２４．２５・・・層間絶縁膜６・
・・側壁絶！膜 ３１−Ｗ層（第１の配４１Ｆ） ３２・・・Ｗ層（第２の配線層） ３３−　Ｔ　ｉ　／　Ｐ　ｔ　／　Ａ　ｕ層（第３の配
線層）３４・・・Ｓ　ｉ　Ｏ，膜（第１の層間絶縁膜）
３５・・・Ｓ　ｉ　Ｏ，膜（第２の層間絶縁膜）３６・
・・Ｓ　ｉ　Ｏ，側壁膜 ３７・・・フォトレジスト膜 ４１・・・エミッタ電極（第１の配線Ｍ）４２・・・ベ
ース電極（第２の配線層）４３・・・エミッタ引き出し
電極（第３の配線層）４４．４５・・・層間絶縁膜 ４６・・・側壁絶縁膜 特許出願人　日本電信電話株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、基板上に形成された第１の配線層と、該第１の配線
   層上に形成された第１の層間絶縁膜と、該第１の層間絶
   縁膜上に形成され、上記第１の配線層と電気的に絶縁さ
   れた第２の配線層と、該第２の配線層上に形成された第
   ２の層間絶縁膜と、上記第１の層間絶縁膜、上記第２の
   配線層および上記第２の層間絶縁膜を貫通して形成され
   たスルーホールと、該スルーホールの内壁に形成された
   側壁絶縁膜と、上記スルーホール中および上記第２の層
   間絶縁膜上に形成され、該スルーホールを介して上記第
   １の配線層と接続され、かつ、上記側壁絶縁膜により上
   記第２の配線層と電気的に絶縁された第３の配線層とを
   具備することを特徴とする垂直配線構造。