JPH0529318A - 多層配線構造を有する半導体装置の製造方法 - Google Patents

多層配線構造を有する半導体装置の製造方法

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JPH0529318A
JPH0529318A JP3182399A JP18239991A JPH0529318A JP H0529318 A JPH0529318 A JP H0529318A JP 3182399 A JP3182399 A JP 3182399A JP 18239991 A JP18239991 A JP 18239991A JP H0529318 A JPH0529318 A JP H0529318A
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JP
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layer
forming
metal wiring
film
semiconductor device
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JP3182399A
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Inventor
Naoki Ikeda
直樹 池田
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
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Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、配線の層数が増加しても、タン
グステン膜の形成工程は増加しない多層配線構造を有す
る半導体装置の製造方法を提供しようとするものであ
る。 【構成】 第1層目の金属配線層(14)を形成した
後、薄膜を形成し、この薄膜上に第2層目の金属配線層
(24)を形成する。この後、薄膜を除去して、第1層
目の金属配線層(14)、第2層目の金属配線層(2
4)をそれぞれ露出させる。そして、露出した第1層
目、第2層目の金属配線層(14、24)の表面上に、
タングステン膜(28)を形成するようにした。このよ
うな方法であると、金属配線層(14、24)の層数が
増加しても、タングステン膜(28)形成工程は増加し
なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は多層配線構造を有する
半導体装置の製造方法に係わり、特にアルミニウム等の
金属で構成された配線層の表面を、タングステン等でコ
−ティングする方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置における金属配線は、従来か
ら、主にアルミニウムにより構成されている。このよう
なアルミニウム配線の表面にタングステンをコ−ティン
グすると、断線しにくくなることが知られている。 参考文献:IEEE IEDM Technical Digest,1987,p205〜p2
08. 「RELIABLE TUNGSTEN ENCAPSULATED Al-Si INTERCONNE
CTSFOR SUBMICRON MULTILEVEL INTERCONNECTION」 H.Yamamoto et al. 図7〜図12はそれぞれ、そのようなタングステンでコ
−ティングされたアルミニウム配線を有する半導体装置
の製造方法を、工程順に示す断面図である。
【0003】まず、シリコン基板10上に、半導体素子
(図示せず)を形成した後、シリコン酸化膜等の絶縁膜
を基板10上に形成し、第1の層間絶縁膜12を得る。
次いで、スパッタ法により、アルミニウム膜を第1の層
間絶縁膜12上に形成し、この後、パタ−ニングして、
第1層アルミニウム配線14を得る(図7)。次いで、
第1層アルミニウム配線14の表面に、選択CVD法に
より、タングステン膜16を形成する(図8)。
【0004】次いで、第1の層間絶縁膜12及び第1層
アルミニウム配線14上に、シリコン酸化膜等の絶縁膜
を形成し、第2の層間絶縁膜18を得る。次いで、第2
の層間絶縁膜18に、第1層アルミニウム配線14に通
じるヴィアホ−ル20を形成する(図9)。次いで、ヴ
ィアホ−ル20内に、選択CVD法により、タングステ
ン埋め込み膜22を形成する(図10)。
【0005】次いで、第2の層間絶縁膜18上に、スパ
ッタ法により、アルミニウム膜を第2の層間絶縁膜18
上に形成し、この後、パタ−ニングして、第2層アルミ
ニウム配線24を得る(図11)。次いで、第2層アル
ミニウム配線24の表面に、選択CVD法により、タン
グステンを膜26を形成する(図12)。
【0006】上記のような製造方法であると、多層配線
構造の場合、アルミニウム配線の1層毎に、その表面に
タングステンをコ−ティングしなければならない。この
ため、アルミニウム配線の層数が増加する毎に、タング
ステンをコ−ティングする回数が増え、コストがアップ
する問題がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、アルミ
ニウム配線の表面をタングステンでコ−ティングする
と、断線が起きにくくなる。しかし、半導体装置が多層
配線構造化すると、タングステン膜の形成工程が、アル
ミニウム配線の1層毎に必要なために、工程が増え、コ
ストがアップしてしまう。
【0008】この発明は、上記半導体装置が多層配線構
造化すると、タングステン膜形成工程が増加するという
問題を解決し、配線の層数が増加しても、タングステン
膜の形成工程は増加しない多層配線構造を有する半導体
装置の製造方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明の半導体装置の
製造方法は、第1層目の金属配線層を形成した後、薄膜
を形成し、この薄膜上に第2層目の金属配線層を形成す
る。この後、薄膜を除去して、第1層目、第2層目の金
属配線層を露出させる。そして、露出した第1層目、第
2層目の金属配線層の表面上にタングステン膜を形成す
るようにした。
【0010】
【作用】上記製造方法によれば、第1層目の配線層と第
2層目の配線層との間に形成される薄膜を除去するの
で、第1層目の配線層の表面と、第2層目の配線層の表
面とを同時に露出させることができる。このように、同
時に露出した第1層目、第2層目の配線層の表面にそれ
ぞれ、タングステンをコ−ティングするので、配線層の
層数が増えても、タングステン膜形成工程が増えること
はない。
【0011】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明を実施例によ
り説明する。図1〜図6はそれぞれ、この発明の一実施
例に係わる半導体装置の製造方法について、工程順に示
す断面図である。
【0012】まず、シリコン基板10上に、半導体素子
(図示せず)を形成した後、常圧CVD法あるいは減圧
CVD法により、シリコン酸化膜等の絶縁膜を、基板1
0上に形成し、第1の層間絶縁膜12を得る。第1の層
間絶縁膜12となるシリコン酸化膜は、通常、リン
(P)あるいはリンとボロン(B)を含有するものが用
いられ、その膜厚は、1000nm程度とされる。次い
で、スパッタ法により、400〜800nm程度の膜厚
を有するアルミニウム合金膜を第1の層間絶縁膜12上
に形成する。このアルミニウム合金膜は、例えばアルミ
ニウム(Al)とシリコン(Si)との合金膜や、アル
ミニウム(Al)とシリコン(Si)と銅(Cu)との
合金膜で構成される。この後、アルミニウム合金膜を、
通常の写真蝕刻法、及びRIE法を用いてパタ−ニング
し、第1層アルミニウム配線14を得る(図1)。
【0013】次いで、第1の層間絶縁膜12及び第1層
アルミニウム配線14上に、回転塗布法により、シリコ
ン酸化膜よりエッチング速度が速いポリイミド膜19を
形成する。次いで、写真蝕刻法により、ポリイミド膜1
9に第1層アルミニウム配線14に通じるヴィアホ−ル
20を形成する(図2)。
【0014】次いで、ヴィアホ−ル20内に、高融点金
属のタングステンによる埋込膜22を形成する。このタ
ングステンによる埋込膜22は、六フッ化タングステン
(WF6 )ガスと水素(H2 )ガスとの還元反応を利用
した減圧CVD法、あるいは六フッ化タングステン(W
6 )ガスとシラン(SiH4 )ガスとの還元反応を利
用した減圧CVD法により、ヴィアホ−ル20内に選択
的に形成される(図3)。
【0015】次いで、ポリイミド膜19上に、スパッタ
法により、アルミニウム合金膜(Al−SiあるいはA
l−Si−Cu)を形成し、この後、パタ−ニングし
て、第2層アルミニウム配線24を得る(図4)。次い
で、ポリイミド膜19を除去し、第1層アルミニウム配
線14および第2層アルミニウム配線24のそれぞれの
表面を露出させる(図5)。
【0016】次いで、露出している第1層、第2層アル
ミニウム配線14、24のそれぞれの表面上に、高融点
金属のタングステンにより保護膜層28を形成する。こ
のタングステンによる保護膜層28は、六フッ化タング
ステン(WF6 )ガスと水素(H2 )ガスとの還元反応
を利用した減圧CVD法、あるいは六フッ化タングステ
ン(WF6 )ガスとシラン(SiH4 )ガスとの還元反
応を利用した減圧CVD法により、アルミニウム配線1
4、24の表面上に選択的に形成される(図6)。
【0017】上記のような製造方法によれば、アルミニ
ウム配線層の信頼性を向上させるための、タングステン
コ−ティングは、アルミニウム配線の層数が増加した場
合でも、最終段階の1回の工程で可能となり、工程数の
増加を防止することができる。
【0018】また、各アルミニウム配線層を形成した
後、ポリイミド膜が除去される。このため、アルミニウ
ム配線層の相互間は大気雰囲気となり、各配線層間をシ
リコン酸化膜等によって絶縁するような従来装置より
も、配線層間の寄生容量が減り、動作が高速化される半
導体装置が得られる。
【0019】さらに、従来装置では、アルミニウム配線
層の層間絶縁膜に接している表面上、すなわち、裏面上
には、タングステンがコ−ティングされなかったが、こ
の発明によれば、図6に示すように、裏面上にもタング
ステンがコ−ティングされるようになる。従って、配線
層の全面をタングステンによりコ−ティングでき、タン
グステンをコ−ティングすることによる信頼性が向上す
るという効果を、さらに顕著に向上させることができ
る。このような効果に加えて、配線層の表面上に、タン
グステンをコ−ティングすることにより、配線層の剛性
を高めることができるという効果もさらに得ることがで
きる。
【0020】尚、この発明は上記一実施例に限られるも
のではなく、種々の変形が可能である。例えば上記一実
施例では、アルミニウム配線層の層数が2層のものを説
明しているが、3層、4層、それ以上の層数を有する多
層配線構造の半導体装置を製造する際にも、この発明を
適用することができる。
【0021】また、第1層アルミニウム配線層上に形成
される薄膜は、ポリイミド膜でなくとも、第1層アルミ
ニウム配線層下に形成されている層間絶縁膜よりも、エ
ッチング速度が速い物質で構成されれば良い。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、配線の層数が増加しても、タングステン膜の形成工
程は増加しない多層配線構造を有する半導体装置の製造
方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係わる半導体装置の製造
方法の第1の工程を示す断面図。
【図2】この発明の一実施例に係わる半導体装置の製造
方法の第2の工程を示す断面図。
【図3】この発明の一実施例に係わる半導体装置の製造
方法の第3の工程を示す断面図。
【図4】この発明の一実施例に係わる半導体装置の製造
方法の第4の工程を示す断面図。
【図5】この発明の一実施例に係わる半導体装置の製造
方法の第5の工程を示す断面図。
【図6】この発明の一実施例に係わる半導体装置の製造
方法の第6の工程を示す断面図。
【図7】従来の半導体装置の製造方法の第1の工程を示
す断面図。
【図8】従来の半導体装置の製造方法の第2の工程を示
す断面図。
【図9】従来の半導体装置の製造方法の第3の工程を示
す断面図。
【図10】従来の半導体装置の製造方法の第4の工程を
示す断面図。
【図11】従来の半導体装置の製造方法の第5の工程を
示す断面図。
【図12】従来の半導体装置の製造方法の第6の工程を
示す断面図。
【符号の説明】
10…シリコン基板、12…層間絶縁膜、14…第1層
アルミニウム配線層、19…ポリイミド膜、20…ヴィ
アホ−ル、22…タングステン埋め込み膜、24…第2
層アルミニウム配線層、28…タングステン膜。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に、この基板内に形成され
    た能動素子を覆う第1の絶縁膜を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜上に、第1の金属配線層を形成する工
    程と、 前記第1の絶縁膜上に、前記第1の金属配線層を覆い、
    かつ前記第1の絶縁膜よりエッチング速度が速い薄膜を
    形成する工程と、 前記薄膜内に、前記第1の金属配線層に通じる開口部を
    形成する工程と、 前記薄膜上に、前記開口部を介して前記第1の金属配線
    層に接続される第2の金属配線層を形成する工程と、 前記薄膜を除去し、第1、第2の金属配線層の表面を露
    出させる工程と、 前記露出した第1、第2の金属配線層の表面上に、保護
    膜層を形成する工程と、 を具備することを特徴とする多層配線構造を有する半導
    体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に、この基板内に形成され
    た能動素子を覆う第1の絶縁膜を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜上に、第1の金属配線層を形成する工
    程と、 前記第1の絶縁膜上に、前記第1の金属配線層を覆い、
    かつ前記第1の絶縁膜よりエッチング速度が速い薄膜を
    形成する工程と、 前記薄膜内に、前記第1の金属配線層に通じる開口部を
    形成する工程と、 前記開口部内に、前記第1の金属配線層に接続される金
    属埋込層を形成する工程と、 前記薄膜上に、前記開口部内に形成された金属埋込層を
    介して前記第1の金属配線層に接続される第2の金属配
    線層を形成する工程と、 前記薄膜を除去し、第1、第2の金属配線層および金属
    埋込層の表面を露出させる工程と、 前記露出した第1、第2の金属配線層および金属埋込層
    の表面上に、保護膜層を形成する工程と、 を具備することを特徴とする多層配線構造を有する半導
    体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記薄膜は、ポリイミドでなることを特
    徴とする請求項1あるいは2いずれかに記載の多層配線
    構造を有する半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記保護膜層は、金属でなることを特徴
    とする請求項1あるいは2いずれかに記載の多層配線構
    造を有する半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記保護膜層は、タングステンでなるこ
    とを特徴とする請求項1あるいは2いずれかに記載の多
    層配線構造を有する半導体装置の製造方法。
JP3182399A 1991-07-23 1991-07-23 多層配線構造を有する半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH0529318A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011238897A (ja) * 2010-04-13 2011-11-24 Canon Inc 検出装置及びその製造方法並びに検出システム
JP2012104647A (ja) * 2010-11-10 2012-05-31 Fujitsu Ltd 配線基板の製造方法及び配線基板

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Effective date: 19981008