JPH02137327A - 半導体装置の製法 - 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】 〔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。

〔従来の技術〕

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））。

〔発明が解決しようとする課題〕

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。

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。

〔課題を解決するための手段〕

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。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

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。

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。

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。

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。

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））。

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。

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））。

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）
）。

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。

〔発明の効果〕

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。

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。

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。

８ａ・・・・・・タングステン配線、９・・印・アルミ
ニウム配線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板上に形成された配線層上に所定パタンのエッ
   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。