JPH03150846A - 多層配線装置の製造方法 - Google Patents

多層配線装置の製造方法

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JPH03150846A
JPH03150846A JP28978489A JP28978489A JPH03150846A JP H03150846 A JPH03150846 A JP H03150846A JP 28978489 A JP28978489 A JP 28978489A JP 28978489 A JP28978489 A JP 28978489A JP H03150846 A JPH03150846 A JP H03150846A
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JP
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contact hole
layer wiring
wiring
layer
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JP28978489A
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Mitsuru Taguchi
充 田口
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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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、特に半導体集積回路における多層
配線装置の製造方法に係わる。
〔発明の概要〕
本発明多層配線装置の製造方法に係わり、下層配線上に
層間絶縁層と導体層とを順次積層形成し、その導体層と
層間絶縁層に貫通するコンタクトホールを開口し、導体
層のコンタクトホールに臨む内周面を上方に向って大口
径となるテーパー面に形成する。その後、このコンタク
トホールの底部の自然酸化膜をスパッタエツチングによ
り除去し、上層配線を形成すると共に上述の導電層をパ
ターン化する工程とを採って下層配線と上層配線とを低
抵抗コンタクトをもって確実に高信頼性をもって形成す
ることができるようにする。
〔従来の技術〕
半導体装置、特に半導体集積回路における高集積化に伴
って配線層の多層化が不可欠になってきている。
この多層配線は、各配線層間に層間絶縁層が介在され、
この層間絶縁層を挟んで積層される下層配線と上層配線
とが層間絶縁層に穿設した接続用透孔いわゆるコンタク
トホール(ヴイアホール)を通じて接続するという態様
がとられる。
このような多層配線装置において、その高集積化を実現
するにはよりコンタクトホールの小径化が行われる。
この場合上層配線のコンタクトホール内を通じて下層配
線への接続を行うための、上層配線のコンタクトホール
内への被着性、いわゆるカバレージが問題となってくる
。このようなカバレージの問題を解決するためには、コ
ンタクトホールの内周面に上方に向って大口径化するテ
ーパー面を形成する方法がとられる。
すわなち、例えば第2図に示すように例えば半導体基体
の表面に形成された表面絶縁層(1)上に形成された下
層配線(2)上に、これを覆って形成された層間絶縁層
(3)に対してコンタクトホール(4)を穿設して上層
配線(5)を形成する場合、そのコンタクトホール(4
)の内周面を上方に向って広がるテーパー面に形成する
ことによって、上層配線(5)が良好にコンタクトホー
ル(4)内を埋め込んで下層配線(2)にコンタクトす
ることができるようになされる。
このようなテーパーを有するコンタクトホール(4)に
よって上層配線(5)を下層配線(2)に接続する場合
、上層配線(5)のカバレージの問題は解決されるもの
の、下層配線(2)と上層配線(5)とのコンタクト部
のコンタクト抵抗に問題が生ずる。すなわち実際上第3
図Aに示すように層間絶縁層(3)にコンタクトホール
(4)を穿設した場合、その底部すなわち下層配線(2
)のコンタクトホール(4)を通じて外部に露呈した面
に自然酸化によって導電性の低い酸化膜(5)が発生す
る。例えば下層配線(2)がMである場合、その酸化膜
klOあるいはAJlt Ozが生成される。したがっ
て通常上層配線の形成に先立ってコンタクトホール(4
)内の酸化膜(5)をArガススパッタエツチングによ
って除去する作業が行われる。ところがこのスパッタエ
ツチングを施す場合、第3図Bに示すように酸化膜(5
)のスパッタエツチングと同時にコンタクトホール(4
)の内周テーパー面に対してもスパッタリング例えばア
ルゴンスパッタリングが行われてその層間絶縁層(3)
の構成材料、例えばSiO□による絶縁薄膜(31)が
コンタクトホール(4)の底部の下層配線(2)の表面
に再付着する。この再付着は、テーパーの角度に依存す
るものであり、このことについては、1989年IEE
HIRPS(InternationaReliabi
lity Physics Symposium  ;
国際信錬性物理シンポジウム)論文集53〜58頁に記
載されている。したがってこの状態で第2図に説明した
ような上層配線(5)を被着する場合、上層配線(5)
と下層配線(2)のコンタクトホール(4)を通じての
接続部に絶縁薄膜(3I)が介在されて、これによって
そのコンタクト抵抗が上昇してしまうという不都合が生
じる。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明においては、上述したように下層配線と上層配線
間の接続に供するその両者間の層間絶縁層におけるコン
タクトホールにテーパー面を形成する場合の、コンタク
トホールの底部に露出する下層配線の表面酸化膜の除去
のためのスパッタリングによって生ずる層間絶縁層の再
付着によるコンタクト抵抗の上昇を効果的に回避するこ
とをその目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は第1図にその各製造工程の路線的断面図を示す
ように、下層配線(12)上に層間絶縁層(13)と導
体層(14)とを順次積層形成する工程(第1図A)と
、導体層(14)と層間絶縁N (13)とに貫通する
コンタクトホール(17)を開口しく第1図C)導体層
(14)の、コンタクトホール(17)に臨む内周面を
上方に向って大口径とするテーパー面に形成する工程(
第1図D)と、このコンタクトホール(17)の底部に
生成した自然酸化膜(28)をスパッタエツチングによ
り除去する工程(第1図E)と、上層配線(18)を形
成する゛と共にこの上層配線(18)の輪郭パターンに
導電iJ (14)をパターニングする工程(第1図F
)とを採る。
〔作用〕
上述の本発明方法においては、層間絶縁層(13)上に
導体層(14)を被着したことによって、これに形成し
たテーパーを有するコンタクトホール(17)を通じて
下層配線表面、すなわちコンタクトホール(17)底部
に形成された自然酸化膜(28)を除去するスパッタエ
ツチングに際して、そのテーパーを有する導体膜(14
)のコンタクトホールの内周面がスパッタリングされて
コンタクトホール(17)の底部に再付着層(141)
が生じ、これが、第1図Fに示すようにコンタクトホー
ル(17)を通じて上層配線(18)を形成した場合に
おいて、下層配線(12)と上層配線(18)との間に
介在されることになるが、この場合の再付着層(141
)は導体層(14)のスパッタによる導電性を有するも
のであるから、再配線(12)及び(18)間のコンタ
クト抵抗を増大せしめるような不都合は回避される。つ
まり、本発明によればコンタクトホール(17)は、テ
ーパー面を有することから、上層配線(18)のカバレ
ージが良好に行われることとが相俟って上層配線(18
)と下層配線(12)とは機械的及び電気的に良好にコ
ンタクトされる。
〔実施例〕
第1図を参照して本発明方法の一例を説明する。
先ず第1図Aに示すように半導体基体表面等に形成され
た表面絶縁層(11)上に、図示しないが例えばこの表
面絶縁層(11)に穿設したコンタクトホールを通じて
半導体基体の所定部に電気的にコンタクトされた下層配
線(12)が例えばMの全面蒸着及びフォトリソグラフ
ィによるパターンエツチングによって所定のパターンに
形成される。そして、この下層配線(12)上を覆って
全面的に層間絶縁層(13)を例えば5000人の厚さ
のSiO□層をCVD (化学的気相成長法)によって
形成し、さらにこれの上に導体層(14)を、例えばM
を1000〜2000人程度の厚さに全面的に蒸着して
形成する。
第1図Bに示すように後に形成する上層配線の下層配線
との接続部に対応する部分に開口(15W)を形成した
例えばフォトレジスト等によるマスク層(托)を周知の
技術による光学的写真技術すなわちフォトレジストの塗
布、パターン露光及び現像処理によって形成する。
第1図Cに示すようにマスク層(16)の開口(15W
)を通じて導体層(14)とこれの下の層間絶縁層(1
3)に開口(15W)に対応するコンタクトホール(1
7)を穿設する。
第1図りに示すようにコンタクトホール(17)に臨む
導体層(14)における内周面(14a)に上方に向っ
て大口径となるテーパー面を形成する。このテーパー面
の形成は、例えば導体層(14)がMである場合、赤外
線アニール、エキシマレーザ照射等によってこれを50
0〜600°C程度に加熱して再溶融化してその開口(
17)の肩部をなだらかにすることによって形成し得る
。言い換えればこのようなテーパー面(14a)が形成
されるように導体層(14)の例えばM層の厚さを選定
する。
その後このコンタクトホール(17)を通じて上層配線
を形成するものであるが、この上層配線の形成に先立っ
て自然に生じた下層配線(12)のコンタクトホール(
17)を通じて露呈する部分、すなわちコンタクトホー
ル(17)の底部に生じた自然酸化膜例えばA10ある
いはAJ!zo:を等の酸化膜(28)を^rガススパ
ッタエツチングによって除去する。この場合第1図已に
示すように計ガススパッタエツチングによって酸化膜(
28)が除去されると共に、M導体層(14)のテーパ
ー面すなわちコンタクトホール(17)の内周面(14
a)においてスパッタが生じ、これがコンタクトホール
(17)の内部例えば層間絶縁層(13)の内周面とそ
の底部の下層配線(12)上に導体層(14)の構成材
料例えばMによる導電性の再付着層(14,)が被着さ
れる。
次に第1図Fに示すようにコンタクトホール(17)内
に上層配線(18)例えばMを全面蒸着及びフォトリソ
グラフィによるパターンエツチングによって所要のパタ
ーンに被着形成すると同時にこれの下の導体層(14)
をパターンエツチングする。
このようにしてコンタクトホール(17)のテーパー面
(14a)の存在によって上層の配線(18)はコンタ
クトホール(17)内に、したがって下層配線(12)
にカバレージよく被着される。
そしてこの場合このコンタクト部には導体層(14)の
構成材料による再付着層(14,)が介在されるがこれ
は高い導電性を有するので上層配線(18)の下層配線
(12)に対する電気的コンタクトは良好に行われる。
〔発明の効果〕
上述の本発明方法においては、層間絶縁層(13)上に
導体層(14)を被着したことによって、これに形成し
たテーパーを有するコンタクトホール(17)を通じて
下層配線表面、すなわちコンタクトホール(17)底部
に形成された自然酸化膜(28)を除去するスパッタエ
ツチングに際して、そのテーパーを有する導体膜(14
)のコンタクトホールの内周面がスパッタリングされて
コンタクトホール(17)の底部に再付着層(14+)
が生じ、これが、第1図Fに示すようにコンタクトホー
ル(17)を通じて上層配線(18)を形成した場合に
おいて、下層配線(I2)と上層配線(I8)との間に
介在されることになるが、この場合の再付着層(14,
)は導電層(14)のスパッタによる導電性を有するも
のであるから、再配線(12)及び(18)間のコンタ
クト抵抗を増大せしめるような不都合は回避される。つ
まり、本発明によればコンタクトホール(17)がテー
パー面を有することから、上層配線(18)のカバレー
ジは良好に行われ、上述の再付着1’!(14,)の付
着とが相俟って上層配線(18)と下層配線(12)と
は機械的及び電気的に良好にコンタクトされる。
【図面の簡単な説明】
第1図A−Fは本発明製造方法の一例の各工程の路線的
拡大断面図、第2図は多層配線装置の説明に供する断面
図、第3図A及びBは従来方法の説明に供する各工程の
路線的断面図である。 (12)は下層配線、(18)は上層配線、(13)は
層間絶縁層、(14)は導体層、(17)はコンタクト
ホール、(14,)は再付着層である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  下層配線上に層間絶縁層と導体層とを順次積層形成す
    る工程と、 上記導体層と上記層間絶縁層に貫通するコンタクトホー
    ルを開口し、上記導体層の上記コンタクトホールに臨む
    内周面を上方に向って大口径となるテーパー面に形成す
    る工程と、 このコンタクトホールの底部の自然酸化膜をスパッタエ
    ッチングにより除去する工程と、 上層配線の形成と共に導体層のパターン化を行う工程と
    、 を有することを特徴とする多層配線装置の製造方法。
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