JPS62290148A - 半導体装置の製造方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （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
法に関する。

（従来の技′４） 多層配線構造を有する半導体装置において、多層配線構
造部は、従来、第２図に示すようにして製造されている
。以下、順を追って説明する。

まず、半導体基板１にＮ拡散層２を形成した後、表面に
絶縁膜３を形成し、さらにその上にホトレジストパター
ン４を形成する（第２図（ａ））。

次に、ホトレジストパターン４をマスクとして絶縁膜３
をエツチングすることにより、この絶縁膜３にコンタク
トホール５をＮ拡散層２上にて形成し、その後ホトレジ
ストパターン４を除去する（第２図（ｂ））。

続いて、コンタクトホール５奢含ち絶縁膜３上の全面に
１層目配線形成用の金属層６（ここでは１１層）を蒸着
する（第２図（ｃ））。

次に、金属層６上にホトレジストパターン７を形成しく
１２［］（ｄ））、そのホトレジストパターン７をマス
クとして金属−６をエツチングすることにより、残存金
属層６からなる１層目配線６ａを形成する（第２図（ｅ
））。ここで、１層目配線６ａは、コンタクトホール５
を通してＮ拡散層２に接続されるように形成される。そ
の後、レソストパターン７を除去する。

次に、１層目配線６ａとＮ拡散層２のコンタクトをとる
ためのシンターを行った後、１層目配線６ａ上を含な全
面に上層配線断切れ防止のためのスピンコード絶縁膜８
（例えば東京応化製０．Ｃ，Ｌ）　）を形成し、さらに
その上に層間絶縁膜９を形成する（第２図（ｆ））。

続いて、同図のようにホトレジストパターン１０を層間
絶縁膜９上に形成した後、該ホトレジストパターン１０
をマスクとして層間絶縁膜９およびスピンフート絶縁膜
８をエツチングすることにより、この積層膜に１層目配
線６ａに通じる第２図（ｇ）に示すスルーホール１１を
形成する。

その後、ホトレジストパターン１０を除去した後、２層
目配線形成用金属層（Ａｔ層）の蒸着とそれのパターニ
ングを行うことにより、前記スルーホール１１全通して
１層目配線６ａに接続される２層目配線１２を層間絶縁
膜９上に形成する（第２図□□□））。これで多層配線
が完成する。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記のような従来の方法は次のような問
題点があり、技術的に満足できるものではなかった。

■コンタクトホール５が微細な場合、１層目配線６ａと
Ｎ拡散層２のオーミックがとれない。

■１層目配！６ａによる段差部上の２層目配線１２がク
ビレ（第２図（ｇ）のＡ部）を生じ、厚くしなければ段
切れを生じる。厚くした場合は、３層構造、４層構造な
どの実現が困難となる。

■スピンコード絶縁膜８を必要とし、それによるウェハ
ーの汚染（フレーク）が歩留りを低下させる。

■１層目配線６ａのサイドからヒロックが発生しく第２
図（ｅ）のＢ部）、微細パターンの場合、隣接している
配線とショートする。

この発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的は
、コンタクトホールが微細でも良好なオーミック性を得
ることができ、かつ２層目配線の段切れとウェハーの汚
染さらにはサイドヒロックの発生を防止し得る高歩留す
な多層配線形成工程を有する半導体装置の製造方法を提
供することにある。

（問題点を解決するための手段） この発明では、半導体基板上の絶縁膜（第１の絶縁膜）
にコンタクトホールを形成した後、ソノコンタクトホー
ルを含む第１の絶縁膜上の全面に坑２の繞縁膜を形成１
７−七の埴２の続縁障トにホトレジストパターンを形成
した後、そのホトレジストパターンをマスクとして異方
性ドライエツチングを施すことにより、前記第２の絶縁
膜に、１層目配線と同一パターンの開孔部を形成し、同
時にそれと連続する前記コンタクトホールをテーパ状に
成形する。さらに、この異方性エツチング後、１層目配
線材料の全面形成とエッチバックにより、前記１層目配
線材料を前記開孔部とコンタクトホールにのみ残し、１
層目配線を形成する。

（作　用） このような方法では、第２の絶縁膜に開孔部を形成する
際の異方性ドライエツチングにより、コンタクトホール
がテーパ状に成形されるので、コンタクトホールが微細
でも、１層目配線と、半導体基板中に作り込まれる拡散
１１とのオーミック性が良好となる。また、１層目配線
が第２の絶縁膜中に埋め込まれて形成されるため、サイ
ドとロックの発生がなくなる。さらに、埋め込まれるこ
とにより表面は平坦となり、ゆえにスピンコード絶縁膜
を省略し、かつ配線膜厚全Δくしても２層目配線にクビ
レ・段切れは生じない。

（実施例） 以下この発明の一実施例を第１図′ｆ、参照して説明す
る。

まず、半導体基板２１に、１層目配線と接続されるＮ拡
散Ｎｌ２２を形成した後、１層目配線と絶縁するための
絶縁膜２３を基板２１の表面に形成し、さらにこの絶縁
膜２３に前記Ｎ拡散層２２に通じるコンタクトホール２
４を周知のホトリソ・エツチング技術で形成する（第１
図（ａ））。

次に、コンタクトホール２４を含む前記絶縁膜２３上の
全面に１層目配線埋め込み用の絶縁膜２５（具体的には
ＰＳＧ膜）を形成する（第１図（ｂ））。

この時、絶縁膜２５は絶縁膜２３０２倍の厚さとするが
、この絶縁膜２５の膜厚が１層目配線膜厚を決定するか
ら、配線電流密度などから１層目配線膜厚を決め、それ
から！＠縁膜２３．２５の厚さを決める必要がある。ま
た、後工程でコンタクトホール２４がテーパ状に成形さ
れた際、絶縁膜２３と絶縁膜２５の膜厚の関係でコンタ
クトホール２４の内壁の角度が決まるものであり、内壁
角度４５ａ（４５°が理想的な角度）を得るためには、
絶縁膜２５の膜厚を絶縁膜２３の膜厚の２倍とすること
が望ましいのである。

次に、絶縁膜２５上に、１層目配線埋め込み用開孔部形
成用のホトレジストパターン２６１ｉ４する（第１図（
ｃ））。

そして、このホトレジストパターン２６をマスクとして
異方性ドライエツチング装ｆ（ＲＩＥ装置）を用いてエ
ツチングすることにより、絶縁膜２５に１層目配線と同
一パターンの１層目配線埋め込み用開孔部２７を形成す
る（第ｘｌＮ（ｄ））。この時、エツチングは、絶縁膜
２３は残して絶縁膜２５のみを除去するようなエツチン
グとする。このようなエツチングは、前記開孔部２７と
連続するコンタクトホール２４部においてＮ拡散層２２
が露出したところでエツチングのエンドポイント検出が
可能なので、難しい工程ではない。しかし、このような
エツチングを行うと、異方性ドライエツチング（ＲＩＥ
）の特性として、コンタクトホール２４の開口縁部の絶
縁膜２３はエツチングさし、ソの結果、コンタクトホー
ル２４はテーパ状に成形される。このようになることは
実験で確認しである。この時、この例では、絶縁膜２３
．２５の膜厚の関係から、コンタクトホール２４の内壁
は、理想的な４５°の角度となる。

しかる後、ホトレジストパターン２６を除去シた上で、
開孔部２７およびコンタクトホール２４を含訃絶縁膜２
５上の全面に１層目配線材料としての金属層２８（ここ
ではＡｔ層）を蒸着する（第１図（ｅ））。さらに、そ
の上にホトレジスト２９をコーティングし、表面を平坦
とする（第１図（ｆ））。

その後、ホトレジストとＡｔとでエツチングレートが同
一となるような異方性ドライエツチング（ＲＩＥ）によ
り、絶縁膜２５が露出するまでホトレジスト２９と金属
層２８をエッチバックし、金属層２８を開孔部２７とコ
ンタクトホール２４にのみ残す（第１図（ｇ））。これ
により、残存金属層２８からなる１層目配線２８ａが絶
縁膜２５にてＮ拡散層２２に接続されて形成される。

その後、１層目配線２８ａａ絶縁膜２５の平坦な表面上
に層間絶縁膜３０（具体的にはＰＳＧ膜）を形成し、さ
らにその上にスルーホール形成用のホトレジストパター
ン３１を形成する（第１９（ｈ））。

そして、そのホトレソストバクーン３１ｅマスクとして
層間絶縁＋１ｉＷ３０をエツチングすることにより、こ
の層間絶縁膜３０に１層目配線２８ａに通じる第１図（
１）に示すスルーホール３２を形成する。その後、ホト
レジストパターン３１に除去した後、２層目配線材料と
しての金属層（Ｍｊ酋）の蒸着とそれのバターニングを
行うこトニより、ＦｌｔＩ記スルーホール３２ｆ、通し
て１層目配線２８ａに接読される２層目配線３３を形成
する（第１図（］））。

これで多層配線が完成する。

なお、以上の一実施例は２層配線の場合であるが、以後
同様な工程ケとることにより何層にも配線を積み上げる
ことができる。また、１層目配線形成に用いた埋め込み
技術を２層目以上の配線形を平坦にしつつ、配、ｉ’を
何層にも積み上げることが可能となる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、この発明の方法によれば、
埋込み用の第２の絶縁膜に埋込み用の開孔部を異方性ド
ライエツチングで形成した際にコンタクトホールがテー
パ状に成形されるので、このコンタクトホールが微細で
も、１層目配線と、半導体基板中に作り込まれる拡散層
とのオーミック性を良好にとることができる。また、第
２の絶縁膜中に１層目配線が埋め込まれて形成されるた
め、サイドヒロックの発生は皆無となり、微細パターン
でもサイドヒロックによるショートを防止でさる。さら
に、第２の絶縁膜中に１層目配線が埋め込まれて形成さ
れることにより表面が平坦となるため、２層目配線を形
成する際にスピンコード絶縁膜が不要となり、ウェハー
の汚染を少なくし得る。また、表面が平坦となる結果、
層間絶縁膜に対するスルーホールの開孔特性が向上し、
さらに、配線膜厚を薄くしても２層目配線にクビレや段
切れが生じることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の半導体装置の製造方法の一実施例を
示す工程断面図、第２図は従来の多層配線構造部の製造
方法を示す工程断面図である。 ２１・・・半導体基板、２３・・・絶縁膜、２４・・・
コンタクトホール、２５・・・絶Ｒ頂、２６・・・ホト
レヅストパターン、２７・・・開孔部、２８・・・金属
層、２８ａ・・・１層目配線、２９・・・ホトレジスト
。 特許出項人　沖電気工業株式会社 ２４コンタグＡホール 第１図 本を１Ｒ−質で已例刀工程Ｐ面口 第１図 第２図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 多層配線構造を有する半導体装置の製造方法において、 （ａ）半導体基板上に第１の絶縁膜を形成し、この第１
   の絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、 （ｂ）そのコンタクトホールを含む前記第１の絶縁膜上
   の全面に第２の絶縁膜を形成する工程と、 （ｃ）その第２の絶縁膜上にホトレジストパターンを形
   成し、そのホトレジストパターンをマスクとして異方性
   ドライエッチングを施すことにより、前記第２の絶縁膜
   に、１層目配線と同一パターンの開孔部を形成し、同時
   に、それと連続する前記コンタクトホールをテーパ状に
   成形する工程と、 （ｄ）その後、前記ホトレジストパターンを除去した上
   で、前記コンタクトホールと前記開孔部を含む前記第２
   の絶縁膜上の全面に１層目配線材料を形成する工程と、 （ｅ）その１層目配線材料上にホトレジストをコートし
   て表面を平坦にした後、該ホトレジストと１層目配線材
   料をエッチバックすることにより、１層目配線材料を前
   記開孔部とコンタクトホール内にのみ残す工程とを具備
   することを特徴とする半導体装置の製造方法。