JPH03171758A - 半導体装置及びその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は塗布膜を層間膜として使用した多層配線構造を
有する半導体装置及びその製造方法に関する． 〔従来の技術〕 従来、この種の半導体装置として、第３図に示す多層配
線構造のものが提案されている．同図において、半導体
基板１上にシリコン酸化膜２を形成し、この上に第１の
アルξニウム配線３を形成している．また、この第１の
アルミニウム配線３を覆うようにプラズマ窒化膜４′を
形成し、かつその上に塗布膜６を形成して平坦化を図り
、更にその上に保護膜としてのプラズマ窒化膜７を形成
して層間膜を形成する．その上で、プラズマ窒化膜７．
塗布膜６，プラズマ窒化膜４′を通して開孔を開設した
後、第２のアル稟ニウム配線９を形成して前記第１のア
ルミニウム配ＩＩｓ３に電気接続した構威となっている
． （発明が解決しようとする課題） 上述した従来の多層構造の半導体装置は、第２のアルミ
ニウム配線９を第１のアルミニウム配線３に接続するた
めの開孔内に塗布膜６の一部が露出されるため、この部
分において塗布膜６と第２のアルξニウム配線９とが直
接接触される構造となっている．このため、塗布膜６が
吸湿性の高い材質の場合には、塗布Ｗ４６で吸収された
水分が第２のアルミニウム配線９に影響し、アルミニウ
ムの溶け及びこれによるアルξニウムの消失等が発生し
、配線間のエレクトロマイグレーシジンの低下という問
題が発生する。

また、従来構造では、塗布膜６は、その表面が全てプラ
ズマ窒化膜７で被覆されて密封に近い状態に置かれてい
るため、半導体装置の組立て工程等における熱処理によ
り、吸収した水分等によって塗布膜６が膨張され、第２
アルミニウム配線９等を押し上げて、該アルミニウム配
線９を剥離させ、或いは断線させる等の信頼性上の問題
も発生する． 本発明の目的は、アルξニウム配線の信頼性を高めた多
層配線構造を有する半導体装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、アルミニウム配線の信頼性
を高めた多層配線構造を有する半導体装置の製造方法を
提供することにある． 〔課題を解決するための手段〕 本発明の半導体装置は、半導体基板の絶縁膜上に形成し
た第１のアルミニウム配線と、この第１のアルミニウム
配線を被覆し、その中間層に塗布膜を含む層間絶縁膜と
、前記層間絶縁膜に開設された開孔の内壁に形成されて
前記塗布膜の開孔内面への露呈を防止する絶縁膜と、前
記開孔を含む領域に形成して該開孔を通して前記第１の
アルミニウム配線に接続される第２のアルミニウム配線
と、この第２のアルミニウム配線を被覆する絶縁膜とを
備えており、塗布膜は該第２のアルξニウム配線を被覆
する絶縁膜が存在しない領域においてその表面が露呈さ
れるように構威している。

また、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の
絶縁膜上に第１のアル逅ニウム配線を所要パターンに形
成し、かつこの第１のアルξニウム配線の表面を絶縁膜
で被覆する工程と、前記第１のアルミニウム配線上に塗
布膜を含む多層構威の層間絶縁膜を形戒する工程と、こ
の層間絶縁膜を開孔して前記第１のアルξニウム配線の
一部を露呈する工程と、この開孔の内壁にのみ絶縁膜を
形成して開札内面に露呈された前記塗布膜を被覆する工
程と、前記開孔を含む領域に第２のアルミニウム配線を
形成して前記第１のアルくニウム配線に電気接続する工
程と、前記第２のアルξニウム配線の表面及び側面を絶
縁膜で被覆する工程と、この絶縁膜が存在する以外の領
域において前記塗布膜上の絶縁膜を除去して塗布膜の表
面を露呈させる工程とを含んでいる。

〔作用〕

このように製造される半導体装置によれば、開札の内面
において絶縁膜によって第２のアルミニウム配線と塗布
膜との直接接触が回避されることになり、塗布膜に吸収
されている水分が第２のアルξニウム配線に直接作用す
ることがなく、アルミニウムの溶けやエレクトロマイグ
レーションの低下等を防止してアルξニウム配線の信頼
性が改善される． また、塗布膜の表面は、第２のアルミニウム配線が存在
する以外の領域で露呈されるため、塗布膜が密封状態と
されることはなく、後工程の熱処理によっても塗布膜が
体積膨張されることはなく、第２のアルミニウム配線の
剥離や断線等が防止される。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の縦断面図である。

図において、ｌはシリコン基板であり、この上にシリコ
ン酸化膜２を形成し、ここに第ｌのアルミニウム配線３
を所要パターンに形成している。そして、この第１のア
ルミニウム配線３の上面にはプラズマ窒化膜４を、また
アルミニウム配線３の側面にはプラズマ窒化膜５を形成
している。

また、これらプラズマ窒化膜４．５を覆うように塗布膜
６を形成して表面の平坦化を図り、かつその上にプラズ
マ窒化膜７を形成している。その上で、このプラズマ窒
化膜７と、前記塗布膜６及びプラズマ窒化膜４を通して
開孔を開設し、かつこの開孔の内面にはプラズマ窒化膜
８を形成している。

そして、前記開孔を含む領域に第２のアルミニウム配線
９を所要パターンに形成して第１のアルミニウム配線３
に電気接続させる。また、この第２のアルξニウム配線
９の上面にはプラズマ窒化膜１０を形成し、側面にはプ
ラズマ窒化膜１１を形成している。更に、これらプラズ
マ窒化！１０．１１で被覆された以外の前記プラズマ窒
化膜７は除去され、この除去された領域では前記塗布膜
６は表面が露呈された状態とされている。

第２図（ａ）乃至第２図（Ｃ）は上述した第ｌ図の多層
配線構造を製造する工程を示す断面図である。

先ず、第２図（ａ）のように、シリコン基板１上に例え
ば熱酸化法によってシリコン酸化膜２を形成した後、ス
バツタ法によりアルミニウムをｌμｍＦ￥に形成し、か
つプラズマ窒化膜を０．５μｍ厚に堆積した上で、これ
らを写真蝕刻法で所要パターンに蝕刻し、第１のアルミ
ニウム配線３と、これを覆うプラズマ窒化膜４を形成す
る。その上で、全面にプラズマ窒化膜５を０．５μｍ厚
に堆積する． 次に、第２図（ｂ）のように、異方性蝕刻によりプラズ
マ窒化膜５をエッチングバックし、アルミニウム配線３
及びプラズマ窒化膜４の側壁にのみプラズマ窒化膜５を
残す。その上で、塗布膜６ヲ１．５μｍ厚に塗布する。

更に、全面にプラズマ窒化膜７を０．５μｍ厚に堆積す
る。

次に、第２図（ｃ）のように、写真蝕刻法によりプラズ
マ窒化膜７，塗布膜６，プラズマ窒化膜４を選択エッチ
ングして前記第１のアルミニウム配線３上に開孔を設け
る。そして、この開札を含む全面にプラズマ窒化膜８を
０．５μｍ厚に堆積し、かつこれを異方性蝕刻法でエッ
チングバックし、開札の内壁にプラズマ窒化膜８を残し
、開孔内面において塗布膜６が露出されることを防止す
る．その後、スバッタ法でアルミニウム９をｌｕｍ厚に
堆積し、開札において第ｌのアル逅ニウム配線３に電気
接続させる．その後、全面にプラズマ窒化膜ｌＯを０．
５μｍ厚に堆積する。

しかる後、前記プラズマ窒化膜１０．アルミニウム９．
プラズマ窒化間７を写真蝕刻法で同時に蝕刻し、第２の
アルミニウム配線９を形成する．また、その上で全面に
プラズマ窒化膜１１（第ｌ図参照）を０．５μｍ厚に堆
積し、異方性蝕刻法によりエッチングバックすることで
、第２のアルミニウム配線９及びプラズマ窒化膜１ｏの
側壁にのみプラズマ窒化膜１ｌを残す。このとき、同時
にプラズマ窒化膜１０．１１で覆われていない塗布膜６
上のプラズマ窒化膜７は全厚さにわたってエッチング除
去され、この領域において塗布膜６の表面が露呈され、
第ｌ図に示す多層配線構造が慣性される． このように構威される多層配線構造では、開孔の内面に
おいてプラズマ窒化膜８によって第２のアルξニウム配
線９と塗布膜６との直接接触が回避されているので、塗
布膜６に吸湿性の高い材質を用いた場合でも、塗布膜６
に吸収されている水分が第２のアルミニウム配線９に直
接作用することはなく、アルミニウムの溶けが防止され
、かつエレクトロマイグレーシッンの低下等を防止して
アルミニウム配線の信頼性を改善する。

また、一方では、塗布膜６の表面は、第２のアルミニウ
ム配線９が存在する領域を除く他の領域でプラズマ窒化
膜７が除去されて露呈されているため、塗布膜６が密封
状態とされることはなく、後工程の熱処理によって塗布
膜６中の水分等が体積膨張した場合でも、塗布膜６が体
積膨張されることはなく、第２のアルξニウム配線９等
を持ち上げることもなく、その剥難や断線等を未然に防
止することができる。

ここで、前記実施例では第１のアル友ニウム配線３を被
覆する絶縁膜４と他の絶縁膜５，８．１１を同じプラズ
マ窒化膜で構威しているが、異方性蝕刻を行って第１の
アルミニウム配線３の側壁に絶縁膜５を残す際に絶縁膜
４が蝕刻されないように、この絶縁膜４を異方性蝕刻速
度の異なるプラズマ酸化膜等で構威してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、開孔の内面における第２
のアルミニウム配線と塗布膜との直接接触が絶縁膜によ
って回避されるので、塗布膜を吸湿性の高い材質で構戒
した場合でも、アルミニウムの溶けやエレクトロマイグ
レーションの低下等を防止してアルミニウム配線の信頼
性を改善することができる。

また、塗布膜の表面は、第２のアルミニウム配線が存在
する以外の領域で露呈されているので、後工程の熱処理
によっても塗布膜が体積膨張されることはなく、第２の
アルξニウム配線の剥離や断線等を防止して信頼性を改
善できる効果がある。

更に、本発明の半導体装置の製造方法では、従来から行
われている絶縁膜の形成と写真蝕刻法を利用するだけで
本発明の半導体装置の製造が可能であり、製造工程の複
雑化を生じることなく容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図（ａ）乃
至第２図（Ｃ）は第１図の構造を製造する工程を示す断
面図、第３図は従来の多層配線構造の縦断面図である。 ■・・・シリコン基板、２・・・シリコン酸化膜、３・
・・第１のアルミニウム配線、４，５・・・プラズマ窒
化膜、６・・・塗布膜、７．８・・・プラズマ窒化膜、
９・・・第２のアルミニウム配線、 １０． １ １・・・プラズマ窒化 膜。 第 ｌ 図 ４，５，７，８，１０，１１　：フ゜ラヌ゛？安イと咲
第 ３ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板の絶縁膜上に形成した第１のアルミニウ
   ム配線と、中間層に塗布膜を含んで前記第１のアルミニ
   ウム配線を被覆する層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜に開
   設された開孔の内壁に形成されて前記塗布膜の開孔内面
   への露呈を防止する絶縁膜と、前記開孔を含む領域に形
   成し、かつ該開孔を通して前記第１のアルミニウム配線
   に接続される第２のアルミニウム配線と、この第２のア
   ルミニウム配線を被覆する絶縁膜とを備え、前記塗布膜
   は該第２のアルミニウム配線を被覆する絶縁膜が存在し
   ない領域においてその表面が露呈されることを特徴とす
   る半導体装置。 ２、半導体基板の絶縁膜上に第１のアルミニウム配線を
   所要パターンに形成し、かつこの第１のアルミニウム配
   線の表面を絶縁膜で被覆する工程と、前記第１のアルミ
   ニウム配線上に塗布膜を含む多層構成の層間絶縁膜を形
   成する工程と、この層間絶縁膜を開孔して前記第１のア
   ルミニウム配線の一部を露呈する工程と、この開孔の内
   壁にのみ絶縁膜を形成して開孔内面に露呈された前記塗
   布膜を被覆する工程と、前記開孔を含む領域に第２のア
   ルミニウム配線を形成して前記第１のアルミニウム配線
   に電気接続する工程と、前記第２のアルミニウム配線の
   表面及び側面を絶縁膜で被覆する工程と、この絶縁膜が
   存在する以外の領域において前記塗布膜上の絶縁膜を除
   去して塗布膜の表面を露呈させる工程とを含むことを特
   徴とする半導体装置の製造方法。