JPH04372157A - 多層配線構造の形成方法 - Google Patents

多層配線構造の形成方法

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JPH04372157A
JPH04372157A JP15016191A JP15016191A JPH04372157A JP H04372157 A JPH04372157 A JP H04372157A JP 15016191 A JP15016191 A JP 15016191A JP 15016191 A JP15016191 A JP 15016191A JP H04372157 A JPH04372157 A JP H04372157A
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JP
Japan
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layer
wiring
metal layer
forming
silicon
Prior art date
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Application number
JP15016191A
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English (en)
Inventor
Masao Nagatomo
長友 正男
Katsumi Minazu
水津 克巳
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、多層配線構造の形成
方法に関し、さらに詳しくは、半導体装置における金属
配線を用いた多層配線構造の形成方法の改良に係るもの
である。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体装置における金属配線,
通常では、アルミニウムを主成分とする金属配線を用い
た多層配線構造の製造に伴い、こゝで発生する問題の1
つとして、下層側の金属配線層上への層間絶縁膜を介し
た上層側の金属配線層の形成に際し、下地としての層間
絶縁膜に対して開孔されるスルーホールコンタクトの形
成がある。
【0003】これを一層,詳細に述べると、このスルー
ホールコンタクトは、従来から、よく知られているよう
に、リソグラフィー法で形成されるレジストパターンを
マスクにしたエッチングにより、該当層間絶縁膜の所定
位置に対して選択的に開孔させるものであるが、上層側
での当該レジストパターンの形成時,特に、所定のマス
クパターンを通したレジストの露光時,すなわちこれを
換言すると、レジストにおけるスルーホールコンタクト
部の露光時にあっては、通常の場合,金属配線の光反射
率が極めて高いことから、上層側におけるレジスト露光
のための照射光が、既に形成されている下層側の金属配
線によって反射され、しかも、この反射光の反射強さが
大きいために、必ずしも方向性が一定しない反射光によ
る再露光がなされて了い、この結果,当該スルーホール
コンタクト部での対応する露光部形状が、予めマスクパ
ターンに設定されている該当形状に対して変形されるこ
とになるという点であり、これは、コンタクト径が、例
えば、約 1.2μm 平方以下になるに従い、より顕
著になる傾向を有している。
【0004】従って、従来の多層配線構造においては、
上記対策のために次のような手段を講じている。
【0005】こゝで、図2は従来方法によって形成され
たこの種の半導体装置における多層配線構造,この場合
は、一例として2層配線構造の概要構成を模式的に示す
断面図である。
【0006】この図2に示す従来の2層配線構造におい
て、符号1はシリコン基板、2は当該シリコン基板1上
に形成され、所要部に第1層コンタクトホール2aを選
択開孔させた第1層層間絶縁膜であり、3は当該第1層
コンタクトホール2aを含む第1層層間絶縁膜2上に積
層形成された第1層目の配線層を示し、この第1層目の
配線層3は、下部,および上部側の薄いシリサイドバリ
アメタル層4と、各シリサイドバリアメタル層4に挟ま
れた中間部のAl,AlSi,もしくはAlSiCuな
どのアルミ化合物による厚い金属層5とからなっている
【0007】また、6は前記第1層目の配線層3を含む
第1層層間絶縁膜2上に形成され、所要部に当該第1層
目の配線層3に連通する第2層コンタクトホール6aを
選択開孔させた第2層層間絶縁膜であり、7は当該第2
層コンタクトホール6aを含む第1層層間絶縁膜6上に
積層形成された第2層目の配線層を示し、この第1層目
の配線層7についても、同様に、下部,および上部側の
薄いシリサイドバリアメタル層8と、各シリサイドバリ
アメタル層8に挟まれた中間部のAl,AlSi,もし
くはAlSiCuなどのアルミ化合物による厚い金属層
9とからなっている。
【0008】すなわち、従来の多層配線構造の場合には
、第1層目の配線層3,つまり、少なくとも下層側の配
線層3にあって、同層を構成する主体部としての光反射
率の高いアルミ化合物による厚い金属層5上に、光反射
率の低いシリサイドバリアメタル層4を積層させて、露
光時における反射光の反射強さを下げることにより、前
記したレジストに対するスルーホールコンタクト部での
露光部形状の変形を防止するのである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の多層配線構造のように、金属配線,特に、主体部に
アルミ化合物を用いた金属配線に対してシリサイド層を
積層させた構成では、当該金属配線におけるエレクトロ
マイグレーションが発生し易くなり、この結果,エレク
トロマイグレーション耐性が劣化して装置の信頼性,な
らびに特性が損なわれるという問題点があった。
【0010】従って、この発明の目的とするところは、
上記問題点を解消して、スルーホールコンタクト部での
レジスト形状をマスクパターン通り忠実に再現性よく、
しかも、エレクトロマイグレーション耐性を劣化させず
に形成し得るようにした,この種の多層配線構造の形成
方法を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明に係る多層配線構造の形成方法は、半導体
装置における金属配線を用いた多層配線構造の形成方法
であって、下層側のコンタクトホールを含む層間絶縁膜
上に、下部のバリアメタル層,中間部の主体配線として
のシリコン濃度を調整したアルミ化合物による金属層,
および上部のシリコンを主成分とする光反射率の低い反
射防止膜を積層させた下層側配線層を形成する工程と、
前記下層側配線層に対して形成される上層側のコンタク
トホールを含む層間絶縁膜上に、前記と同様に、下部の
バリアメタル層,中間部の主体配線としてのシリコン濃
度を調整したアルミ化合物による金属層,および上部の
シリコンを主成分とする光反射率の低い反射防止膜を積
層させるか、少なくとも下部のバリアメタル層,および
上部の主体配線としてのアルミ化合物による金属層を積
層させた上層側配線層を形成する工程とを含み、各配線
層形成後の熱処理により、前記反射防止膜のシリコンを
金属層内に拡散させて、当該金属層のシリコン濃度を最
適値に保持させることを特徴とするものである。
【0012】
【作用】従って、この発明に係る多層配線構造の形成方
法においては、下層側配線層に主体配線としてのシリコ
ン濃度を調整したアルミ化合物による金属層と、当該金
属層の上部にシリコンを主成分とする光反射率の低い反
射防止膜とを積層させたので、上層側層間絶縁膜におけ
るコンタクトホールの開孔のためのマスクパターンを通
したレジストに対する露光を適切に行ない得て、当該マ
スクパターンに設定された通りコンタクトホールを開孔
でき、また、配線層形成後の熱処理によって、反射防止
膜のシリコンを金属層内に拡散させるようにしたから、
エレクトロマイグレーション耐性を劣化させる惧れがな
い。
【0013】
【実施例】以下,この発明に係る多層配線の形成方法の
実施例につき、図1を参照して詳細に説明する。
【0014】図1(a) ないし(c) はこの発明の
一実施例を適用した半導体装置における多層配線,こゝ
では、一例として2層配線の形成方法の主要な工程を順
次模式的に示すそれぞれに断面図である。
【0015】すなわち、この実施例方法においては、図
1(a) に示されている如く、まず、シリコン基板1
1上に、第1層層間絶縁膜12を堆積させた上で、周知
のようにリソグラフィー法により、マスクパターンを通
した露光,ならびに現像などでレジストパターン(図示
省略)を形成させ、かつこのレジストパターンをマスク
にしたエッチングにより、当該第1層層間絶縁膜12の
所定位置に第1層コンタクトホール12aを選択的に開
孔させ、ついで、当該第1層コンタクトホール12aを
含む第1層層間絶縁膜12上にあって、下部側の薄いバ
リアメタル層14,中間部のAl,AlSi,もしくは
AlSiCuなどのシリコン濃度を調整したアルミ化合
物による厚い金属層15,および上部側のSiを主成分
とする光反射率が低くて薄い反射防止膜16からなる第
1層目の配線層13を形成する。
【0016】次に、図1(b) に示されているように
、前記第1層目の配線層13を含む第1層層間絶縁膜1
2上に、第2層層間絶縁膜17を堆積させた上で、再度
,前記と同様に、リソグラフィー法により、マスクパタ
ーンを通した露光,ならびに現像などでレジストパター
ン31を形成させるが、こゝでのマスクパターンを通し
た照射光は、当該第1層目の配線層13の上部側,つま
り、第2層層間絶縁膜17を通して、直接,照射光を受
ける表面側が光反射率の低い反射防止膜16にされてい
るために、当該反射防止膜16からの光反射が再露光に
役立たない程度まで弱められることになり、これによっ
て、マスクパターンに設定された通りのレジストパター
ンが形成される。
【0017】続いて、図1(c) に示したように、前
記レジストパターンをマスクにしたエッチングにより、
前記第2層層間絶縁膜17の所定位置に対して第2層コ
ンタクトホール17aを選択的に開孔させるが、前記し
たように、このときのレジストパターンが光反射の所定
形状に成形されているために、開孔される第2層コンタ
クトホール17aについても前記マスクパターン通りに
形成されることになり、その後、こゝでの第2層コンタ
クトホール17aを含む第2層層間絶縁膜17上にあっ
て、前記下層側での第1層目の配線層13と同様に、下
部側の薄いバリアメタル層19,中間部のAl,AlS
i,もしくはAlSiCuなどのシリコン濃度を調整し
たアルミ化合物による厚い金属層20,および上部側の
Siを主成分とする光反射率が低くて薄い反射防止膜2
1からなる第2層目の配線層18を形成する。
【0018】さらに、このようにして第1層目,および
第2層目の各配線層13,18の形成後、引き続いてな
される工程時での熱処理によって、これらの各配線層1
3,18のそれぞれの各反射防止膜16,21のシリコ
ンが、共に対応する各金属層15,20内に拡散される
ことになり、こゝでは、当該各金属層15,20のシリ
コン濃度が所要通りの最適値に保持されるもので、この
ようにして所期通りの多層配線構造を得るのである。
【0019】しかして、通常,金属配線中のSi濃度は
、耐マイグレーション性の強弱に影響を与えることが知
られており、Alの場合には、Si濃度の高い方が弱く
なる。 そこで、前記実施例方法において、各金属層15,20
としてAlSiCuを用いる場合には、そのSi濃度を
1%程度にすることが他の信頼性をも考慮するとき、最
適値となるので、こゝでは、当該各金属層15,20の
Si濃度を調整し、予め、Siを含有させないか、ある
いは減少させておき、各反射防止膜16,21からのS
iの拡散終了後、当該各金属層15,20でのSi濃度
が最適値となるようにするのである。
【0020】なお、前記実施例方法においては、第2層
目,つまり、上層側の配線層に対しても、下層側の配線
層と同様に、その上部側(表面側)に反射防止膜を形成
させているが、これが最上層の配線層であれば、それ以
後の該当配線層の形成の必要がないから、これを省略し
ても差し支えはない。
【0021】
【発明の効果】以上、実施例において詳述したように、
この発明に係る多層配線構造の形成方法によれば、下層
側配線層に主体配線としてのシリコン濃度を調整したア
ルミ化合物による金属層と、当該金属層の上部にシリコ
ンを主成分とする光反射率の低い反射防止膜とを積層さ
せたので、この反射防止膜の存在により、上層側層間絶
縁膜におけるコンタクトホールの開孔のためのマスクパ
ターンを通したレジストに対する露光が、反射光の影響
を受けることなく適切に行なわれて、当該マスクパター
ンに設定された通りコンタクトホールを開孔形成できる
と共に、配線層形成後の熱処理によって、反射防止膜の
シリコンを金属層内に拡散させ、当該金属層のシリコン
濃度を最適値に保持させるようにしたから、配線層にお
けるエレクトロマイグレーション耐性に劣化を生ずるこ
ともないなどの優れた特長を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の多層配線構造の形成方法の一実施例
を示す断面図である。
【図2】従来方法によって形成された半導体装置におけ
る2層配線構造の概要構成を模式的に示す断面図である
【符号の説明】
11  シリコン基板 12  第1層層間絶縁膜 12a  第1層コンタクトホール 13  第1層目の配線層 14  バリアメタル層 15  金属層 16  反射防止膜 17  第2層層間絶縁膜 17a  第2層コンタクトホール 18  第2層目の配線層 19  バリアメタル層 20  金属層 21  反射防止膜 31  レジストパターン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  半導体装置における金属配線を用いた
    多層配線構造の形成方法であって、下層側のコンタクト
    ホールを含む層間絶縁膜上に、下部のバリアメタル層,
    中間部の主体配線としてのシリコン濃度を調整したアル
    ミ化合物による金属層,および上部のシリコンを主成分
    とする光反射率の低い反射防止膜を積層させた下層側配
    線層を形成する工程と、前記下層側配線層に対して形成
    される上層側のコンタクトホールを含む層間絶縁膜上に
    、前記と同様に、下部のバリアメタル層,中間部の主体
    配線としてのシリコン濃度を調整したアルミ化合物によ
    る金属層,および上部のシリコンを主成分とする光反射
    率の低い反射防止膜を積層させるか、少なくとも下部の
    バリアメタル層,および上部の主体配線としてのアルミ
    化合物による金属層を積層させた上層側配線層を形成す
    る工程とを含み、各配線層形成後の熱処理により、前記
    反射防止膜のシリコンを金属層内に拡散させて、当該金
    属層のシリコン濃度を最適値に保持させることを特徴と
    する多層配線構造の形成方法。
JP15016191A 1991-06-21 1991-06-21 多層配線構造の形成方法 Pending JPH04372157A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6458697B2 (en) 2000-04-13 2002-10-01 Nec Corporation Semiconductor device and manufacturing method therefor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02168626A (ja) * 1988-09-13 1990-06-28 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
JPH02250321A (ja) * 1989-03-24 1990-10-08 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置の製造方法

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