JPH02137327A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
Manufacture of semiconductor deviceInfo
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- JPH02137327A JPH02137327A JP29161588A JP29161588A JPH02137327A JP H02137327 A JPH02137327 A JP H02137327A JP 29161588 A JP29161588 A JP 29161588A JP 29161588 A JP29161588 A JP 29161588A JP H02137327 A JPH02137327 A JP H02137327A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置の製法に関し、特に2層、或はそれ
以上の多層配線を有する半導体装置の製法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and particularly to a method for manufacturing a semiconductor device having two or more multilayer interconnections.
従来、この種の多層配線構造を有する半導体装置の製法
は、例えば第3図に示すように、シリコン半導体基板1
上にSiO□等の絶縁膜2を介して、第1アルミニウム
配線3aを異方性ドライエツチングにて形成する。この
時、該配線3aの断面は矩形又は正方形となっていた(
第3図(A))。次に、CVD法で形成された5i(h
等の層間絶縁膜4を介して、第2層目アルミニウム配線
5を蒸着又はスパッタ法によって形成していた(第3図
(B))、あるいは、第4図に示すように、第1アルミ
ニウム配線3aの断面形状を感光性樹脂、所謂ホトレジ
ス)8c及び6dを介して成る2回の露光工程と2回の
異方性ドライエツチングにより階段状にしていた(第4
図(A)、 (B))。Conventionally, a method for manufacturing a semiconductor device having this type of multilayer interconnection structure has been, for example, as shown in FIG.
A first aluminum wiring 3a is formed thereon by anisotropic dry etching with an insulating film 2 such as SiO□ interposed therebetween. At this time, the cross section of the wiring 3a was rectangular or square (
Figure 3(A)). Next, 5i(h
The second layer aluminum wiring 5 was formed by vapor deposition or sputtering via the interlayer insulating film 4 (FIG. 3(B)), or as shown in FIG. The cross-sectional shape of 3a was made into a step-like shape by two exposure steps through photosensitive resin (so-called photoresist) 8c and 6d and two times of anisotropic dry etching.
Figures (A), (B)).
上述した従来の多層配線構造を有する半導体装置の製法
は、第3図に示す方法によhば第2アルミニウム配線5
は、第1アルミニウム配線3aの端部より生ずる層間絶
縁膜4の肩部4aにおいて、第3図(B)に示すように
第2アルミニウム配線5に段切れが生じてしまうという
欠点がある。The method for manufacturing a semiconductor device having the conventional multilayer wiring structure described above is based on the method shown in FIG.
This method has a disadvantage in that, as shown in FIG. 3(B), a break occurs in the second aluminum wiring 5 at the shoulder portion 4a of the interlayer insulating film 4 arising from the end of the first aluminum wiring 3a.
又、第4図に示す方法によれば、第1アルミニウム配線
3aの上級部の急峻性が緩和され、第2アルミニウム配
線50段切れが回避される。しかし、この方法では、2
回の露光工程を必要とするので工数がかかること、2回
のマスク合わせてパターンのズレが生じること、さらに
段階形状を作る為のステップ幅dが3〜5μm程度は必
要であり、半導体装置の高集積化に伴うアルミニウム配
線の微細パターン化が難しい等の欠点があった。Further, according to the method shown in FIG. 4, the steepness of the upper portion of the first aluminum wiring 3a is alleviated, and breakage of 50 stages of the second aluminum wiring can be avoided. However, with this method, 2
It takes a lot of man-hours because it requires multiple exposure steps, pattern misalignment occurs when the mask is applied twice, and the step width d of about 3 to 5 μm is required to create a step shape. There were drawbacks such as difficulty in forming fine patterns of aluminum wiring due to higher integration.
本発明の半導体装置の製法は、配線層上に所望するパタ
ンのエツチング用÷スクを形成し、該マスクにより配線
層を所定の膜厚だけ等方性ドライエツチングし、続いて
該マスクを用いて異方性ドライエツチングを行い階段状
の断面形状を有する配線を形成することを特徴とする。The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention involves forming a mask for etching a desired pattern on a wiring layer, isotropically dry etching the wiring layer to a predetermined thickness using the mask, and then using the mask to dry-etch the wiring layer to a predetermined thickness. The method is characterized in that anisotropic dry etching is performed to form wiring having a step-like cross-sectional shape.
次に、本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.
第1図は本発明の第1の実施例を工程順に示した各工程
断面図である。例えば集積回路等が形成された半導体基
板1上に5i(h等の絶縁膜2を介して被着形成された
第1アルミニウム配線層3上にホトレジストを塗布して
ホトレジスト層6を形成する。この場合のホトレジスト
としては、ポジタイプと称するホトレジストを用いるが
、ネガタイプと称するホトレジストを用いることもでき
る。そして、このホトレジスト層6に対してホトマスク
7により露光処理を行う。光の当たった部分(露光部と
称する)6aは変化し現像液に可溶となる(第1図(A
))。次にこのホトレジスト層6に対して現像処理を施
して露光部6aを除去し、第1アルミニウム配線層30
面上に所定パタンのホトレジス)6c形成する(第1図
(B乃。FIG. 1 is a cross-sectional view of each step showing the first embodiment of the present invention in order of steps. For example, a photoresist is coated on a first aluminum wiring layer 3 formed on a semiconductor substrate 1 on which an integrated circuit or the like is formed via an insulating film 2 such as 5i (h) to form a photoresist layer 6. In this case, a so-called positive type photoresist is used, but a negative type photoresist can also be used.Then, this photoresist layer 6 is exposed to light using a photomask 7. 6a changes and becomes soluble in the developer (see Figure 1 (A)).
)). Next, this photoresist layer 6 is developed to remove the exposed portion 6a, and the first aluminum wiring layer 30 is removed.
A predetermined pattern of photoresist 6c is formed on the surface (Fig. 1 (B)).
次に例えば、ホトレジス)6cをマスクに平行平板型の
反応性イオンエツチング装置を用いて、圧力条件を80
mTorr、 RFパワー条件を500W、及びガス条
件な三塩化ホウ素(BCA3)と塩素(Cn*)と酸素
(0,)の流量比が40:8:1として第1アルミニウ
ム配線層3を所定の厚さ(例えば元の膜厚のl/3程度
)だけ残して等方性ドライエツチングを第1ステツプ目
のエツチングとして行う(第1図(C乃。続いて、該等
方性ドライエツチングが終了した半導体基板1をエツチ
ングチャンバー内に真空保持したまま、第2ステツプ目
のエツチングとして圧力条件を40 mTorr。Next, using a parallel plate type reactive ion etching device using, for example, a photoresist (6c) as a mask, the pressure conditions were set to 80°C.
mTorr, RF power condition of 500 W, and gas condition of boron trichloride (BCA3), chlorine (Cn*), and oxygen (0,) flow rate ratio of 40:8:1 to form the first aluminum wiring layer 3 to a predetermined thickness. Isotropic dry etching is performed as the first step, leaving only the thickness (for example, about 1/3 of the original film thickness) (see Figure 1 (C).Subsequently, when the isotropic dry etching is completed, While the semiconductor substrate 1 was kept in a vacuum in the etching chamber, the pressure condition was set to 40 mTorr for the second step of etching.
RFパワーを800W、ガス条件を三塩化ホウ素と塩素
と三弗化炭化水素(CHF s )と窒素(N2)の流
量比が45:4:2:1の条件にして第1アルミニウム
配線層3の残りの膜を異方性ドライエツチングし、第1
アルミニウム配線3aを形成する(第1図(D乃。The first aluminum wiring layer 3 was heated with an RF power of 800 W and a gas condition in which the flow rate ratio of boron trichloride, chlorine, trifluorocarbon (CHF s ), and nitrogen (N2) was 45:4:2:1. The remaining film is anisotropically dry etched, and the first
Aluminum wiring 3a is formed (FIG. 1 (D)).
次に第1図(D)の状態のまま、半導体基板1をプラズ
マ灰化装置内に配して、酸素プラズマにてホトレジス)
6cを灰化除去せしめる。然る後、第1アルミニウム配
線3aを含む全面にCVD法によって5iOz等の層間
絶縁膜4を被着形成後、全面にアルミニウムをスパッタ
し、次いでこのアルミニウム層を異方性ドライエツチン
グにて所定パタンにエツチングして、第2アルミニウム
配線5を形成する。第2層目の配線5は第1層目の配線
3aの断面が階段形状であるので段切れることなく第1
層目の配線3aと交叉して形成される(第1図(E))
。尚、本発明は、上記実施例のみに限定されず、3層以
上の多層配線とすることもできる。その際には下層の配
線を全て上述の方法によって階段状断面となす。Next, in the state shown in FIG. 1(D), the semiconductor substrate 1 is placed in a plasma ashing device, and photoresist is processed using oxygen plasma.
6c is incinerated and removed. After that, an interlayer insulating film 4 of 5iOz or the like is deposited on the entire surface including the first aluminum wiring 3a by the CVD method, and then aluminum is sputtered on the entire surface, and then this aluminum layer is etched into a predetermined pattern by anisotropic dry etching. A second aluminum wiring 5 is formed by etching. Since the cross section of the first layer wiring 3a is step-shaped, the second layer wiring 5 can be connected to the first layer without any breakage.
It is formed to intersect with the wiring 3a of the layer (FIG. 1(E)).
. It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can also be a multilayer wiring of three or more layers. In this case, all of the lower layer wiring is made to have a stepped cross section using the method described above.
第2図は本発明の第2の実施例を工程順に示した各工程
断面図である。例えば集積回路等が形成された半導体基
板1上に5iOz等の絶縁膜2を介して被着形成された
タングステン配線層8上にレジスト塗布、目合わせ、露
光、現像処理工程を経て所定パタンのホトレジス)6c
を形成する(第2図(A)、(B))。FIG. 2 is a cross-sectional view of each step showing the second embodiment of the present invention in order of steps. For example, a predetermined pattern of photoresist is formed on a tungsten wiring layer 8 formed on a semiconductor substrate 1 on which an integrated circuit or the like is formed via an insulating film 2 of 5iOz, etc. through resist coating, alignment, exposure, and development processing steps. )6c
(Fig. 2 (A), (B)).
次に例えば、平行平板型の反応性イオンエツチング装置
を用いて、ホトレジス)6cをマスクに該タングステン
配線8を、圧力条件がl 5 Q mTorr。Next, for example, using a parallel plate type reactive ion etching apparatus, the tungsten wiring 8 is etched using the photoresist 6c as a mask under a pressure condition of 1 5 Q mTorr.
REパワー条件が500W、ガス条件が六フッ化硫黄(
SFs)とフロロクロロカーボン系ガス(例えばC*C
n5Fs)の流量比が2:1のもとで所定の厚さ(例え
ば元の膜厚のl/2)だけ残して等方性ドライエツチン
グを第1ステツプ目のエツチングとして行う(第2図(
C))。続いて第2ステツプ目のエツチングとして圧力
条件が150mTorr、 Rにパワー条件がs o
ow、ガス条件がフロロクロロカーボン系ガス(例えば
CxCJxFs)と窒素(N2)の流量比が3:1のも
とで該タングステン配線層8の残りの膜を異方性ドライ
エツチングし、タングステン配線8aを形成する(第2
図(D))。RE power condition is 500W, gas condition is sulfur hexafluoride (
SFs) and fluorochlorocarbon gases (e.g. C*C
Isotropic dry etching is performed as the first step, leaving only a predetermined thickness (for example, 1/2 of the original film thickness) at a flow rate ratio of 2:1 (Fig.
C)). Next, for the second step of etching, the pressure condition was 150 mTorr, and the power condition was set to R.
ow, the remaining film of the tungsten wiring layer 8 is anisotropically dry etched under gas conditions where the flow rate ratio of fluorochlorocarbon gas (for example, CxCJxFs) and nitrogen (N2) is 3:1, and the tungsten wiring 8a is (second
Figure (D)).
次に、ホトレジス)6cをプラズマ灰化装置を用いて除
去した後、タングステン配線8aを含む全面にCVD法
によってSin、等の層間絶縁膜4を被着形成後、全面
にアルミニウムをスパッタし、次いでこのアルミニウム
層を異方性ドライエツチングにて所定パタンにエツチン
グして、アルミニウム配線9を形成する(第2図(E)
)。Next, after removing the photoresist (6c) using a plasma ashing device, an interlayer insulating film 4 such as Sin is deposited on the entire surface including the tungsten wiring 8a by the CVD method, and aluminum is sputtered on the entire surface. This aluminum layer is etched into a predetermined pattern by anisotropic dry etching to form aluminum wiring 9 (see FIG. 2(E)).
).
この第2の実施例では、エレクトマイグレーション、ス
トレスマイグレーション不良率がアルミニウム配線より
も少なく、配線寿命が長いとされるタングステン配線を
階段状形状にできる為に次世代LSI(例えば16M
bit DRAM以降のLSI)の微細パターン化
が可能になるという利点がある。In this second embodiment, the tungsten wiring, which has a lower electromigration and stress migration failure rate than aluminum wiring and is said to have a longer wiring life, can be made into a stepped shape.
There is an advantage that fine patterning of LSI (LSI after bit DRAM) becomes possible.
以上説明したように本発明は、第1層目配線を形成する
場合に、所定のパタンのホトレジストをマスクにドライ
エツチングのステ、プエッチング法を用いて等方性ドラ
イエツチングとそれに続く異方性ドライエツチングを1
回のドライエツチング工程で行い、断面が階段状の配線
を形成する。As explained above, when forming the first layer wiring, the present invention uses a dry etching step using a predetermined pattern of photoresist as a mask, and then performs isotropic dry etching followed by anisotropic dry etching using a pre-etching method. 1 dry etching
This process is performed in multiple dry etching steps to form wiring with a step-like cross section.
これにより、該第1層目配線層上に絶縁膜を介して形成
される第2層目配線の段切れを防止できる効果がある。This has the effect of preventing breakage of the second layer wiring formed on the first layer wiring layer with an insulating film interposed therebetween.
また、上述せる製法によれば、階段状の断面形状を持つ
第2層目配線の形成に際して最も手数を要する露光工程
が1回で済むので、製造工程が著しく低減し、作業能率
が向上する。かつ露光工程が1度でよい為に、これに基
づく欠陥が入りにくく、しかも従来の2度のマスク合わ
せが不要となるのでパタンずれが起こらず高精度に階段
状断面の配線が形成できる効果がある。また、等方性ド
ライエツチング量を制御することによって、階段状のス
テップ幅dをサブミクロンレベルに狭くすることが可能
となり、次期種多層配線の微細パタン化が可能となる。Furthermore, according to the above-described manufacturing method, the most labor-intensive exposure step when forming the second layer wiring having a step-like cross-sectional shape can be performed only once, thereby significantly reducing the number of manufacturing steps and improving work efficiency. In addition, since the exposure process only needs to be done once, defects caused by this are less likely to occur.Furthermore, since there is no need for the conventional two-time mask alignment, wiring with a stepped cross section can be formed with high accuracy without pattern misalignment. be. Furthermore, by controlling the amount of isotropic dry etching, it becomes possible to narrow the stepped step width d to the submicron level, making it possible to form fine patterns in the next generation of multilayer wiring.
8a・・・・・・タングステン配線、9・・印・アルミ
ニウム配線。8a... Tungsten wiring, 9... mark aluminum wiring.
Claims (1)
チング用マスクを形成し、該マスクにより配線層を所定
の膜厚だけ等方性ドライエッチングし、続いて該マスク
を用いて異方性ドライエッチングを行い階段状の断面形
状を有する配線を形成することを特徴とする半導体装置
の製法。An etching mask with a predetermined pattern is formed on the wiring layer formed on the semiconductor substrate, the wiring layer is isotropically dry etched to a predetermined thickness using the mask, and then anisotropic dry etching is performed using the mask. 1. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising etching to form wiring having a stepped cross-sectional shape.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29161588A JPH02137327A (en) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29161588A JPH02137327A (en) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02137327A true JPH02137327A (en) | 1990-05-25 |
Family
ID=17771246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29161588A Pending JPH02137327A (en) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02137327A (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6347947A (en) * | 1986-08-18 | 1988-02-29 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture of semiconductor device |
| JPS63126247A (en) * | 1986-11-17 | 1988-05-30 | Hitachi Ltd | Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device |
-
1988
- 1988-11-18 JP JP29161588A patent/JPH02137327A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6347947A (en) * | 1986-08-18 | 1988-02-29 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture of semiconductor device |
| JPS63126247A (en) * | 1986-11-17 | 1988-05-30 | Hitachi Ltd | Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device |
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