JPH06120212A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH06120212A
JPH06120212A JP26569592A JP26569592A JPH06120212A JP H06120212 A JPH06120212 A JP H06120212A JP 26569592 A JP26569592 A JP 26569592A JP 26569592 A JP26569592 A JP 26569592A JP H06120212 A JPH06120212 A JP H06120212A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】金属電極・金属配線を形成する場合に、電極・
配線厚による段差をほとんど無くし、平坦性を格段に向
上させ、安定的に高歩留りを得る半導体装置の製造方法
を提供する。 【構成】半導体基板上11に所定領域を開孔した絶縁膜
12を形成し、半導体基板全面に第1、第2金属膜1
4、15を形成し、さらに所定領域を開孔した絶縁膜1
6を形成した後、絶縁膜16に形成した開孔の側壁のみ
に絶縁性または導電性を有する膜17を形成する。次に
第1、第2金属膜14、15を給電層として電解メッキ
法により金属電極及び配線18を形成し、側壁のみに形
成した絶縁性または導電性を有する膜17を除去し、第
1、第2金属膜14、15を露出させ、絶縁膜16及び
金属電極・配線18をマスクに第1、第2金属膜14、
15を除去する。その後化学的気相成長法または塗布膜
により層間絶縁膜19を形成する。以上により、金属電
極・金属配線による段差をなくし、平坦性を格段に向上
させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特に金属配線の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在ICから超LSIまでのほとんどの
半導体装置においては、オーミック特性、Alスパイク
制御等の観点から配線材料としてAl−Si、Al−S
i−Cu合金等が広く用いられている。しかしこれらの
配線材料では、熱処理に伴うヒロックの形成やマイグレ
ーションの発生が避けられず、信頼性の点で非常に問題
があり、これらに対処するため高融点金属材料を用いて
配線部を多重構造とする方法がとられていた。しかしそ
れでも充分ではなく、最近では配線材料としてAuが用
いられるようになりつつある。Auは配線材料として極
めて安定であり、マイグレーション耐性もAl合金の1
0倍以上あり、信頼性も極めて高いという利点がある。
しかしAu配線にしてもAl配線同様近年ますます高集
積化しつつある中で多層化が進んでおり、それにつれて
いかに平坦性を確保するかが問題となっている。現在A
u配線においてはAl配線で用いられていた塗布膜によ
る平坦化が主に用いられている。
【0003】以下図2に基づき、従来の配線の形成方法
について説明する。図2は本発明に対する従来の技術を
示した工程順縦断面図である。
【0004】図2(a)に示すように、拡散層13を形
成した半導体基板11に絶縁膜12を形成する。絶縁膜
12は化学的気相成長法等により酸化膜を200〜50
0nm程度成長させる。次に絶縁膜12の所定領域に開
孔を形成し電極配線形成のためのコンタクト孔とする。
その後第1、第2金属膜14、15と順次スパッタ法に
より堆積させる。第1金属膜14は絶縁膜12との密着
性を確保するもので、例えばTi、TiW、Cr等を、
また第2金属膜15はバリア性、メッキ性等を確保する
ものでNi、Cu、Pt、Au、Pd等が用いられ、膜
厚としてはそれぞれ30〜100nm程度あれば充分で
ある。上記のような条件を備えていれば単層であっても
かまわない。また第1、第2金属膜14、15は電解メ
ッキ時の給電層となるものである。
【0005】次いで、図2(b)に示すように、感光性
樹脂20を用いて所定領域を開孔する。
【0006】つづいて、図2(c)に示すように、所定
領域に電解メッキ法によりAuによる金属電極及び金属
配線18を0.5〜2.0μm程度形成する。
【0007】その後、図2(d)に示すように、感光性
樹脂20を除去した後、金属電極及び金属配線18をマ
スクに反応性イオンエッチにより第1、第2金属膜1
4、15を順次除去する。第1、第2金属膜14、15
の除去にはウェットエッチでもドライエッチでもよい。
エッチング液またはガス系はそれぞれの金属膜の種類に
応じて選択することができる。次に図2(e)に示すよ
うに、第1層間絶縁膜21、塗布膜22、第2層間絶縁
膜23等を適当に組み合わせ層間膜を形成する。第1、
第2層間絶縁膜21、23には酸化膜系、窒化膜系の絶
縁膜を用い化学的気相ん成長法等により200〜500
nm程度形成する。塗布膜22についてはシリカ系塗布
膜あるいはシリコンポリイミド等が一般に用いられてお
り、数回塗布しエッチバックを行うことにより、より平
坦性は確保される。従来は以上のような方法で形成して
いた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来のこの製造方法で
は、平坦性が極めて悪く、多層になればなるほど平坦性
の確保が困難となり、上層配線間での短絡を生じるとい
う欠点があった。また塗布絶縁膜を多用することにより
平坦性を確保する方法もあるが、充分ではなく、塗布膜
に対するクラックあるいは層間でのふくれを生じるとい
う欠点があった。
【0009】以上のような理由により、従来の製造方法
では、信頼性、歩留りを著しく低下させていた。
【0010】さらに従来の製造方法では平坦性を確保す
るための工程が加わることにより、製造工程が長く複雑
であるという欠点も有していた。
【0011】本発明の目的は、金属電極、金属配線を形
成する場合に、電極・配線厚による段差をほとんどなく
し、平坦化を格段に向上させ、安定的に高歩留りが得ら
れる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基板内あるいは半導体基板上に設けた
導電層を被覆する電気絶縁膜及び該電気絶縁膜に設けた
開孔を含む半導体基板全面に少なくとも一層の金属膜を
形成する工程と、該金属膜上全面に第1の絶縁膜を形成
する工程と、該第1の絶縁膜において将来金属電極及び
金属配線を形成する所定領域を選択的に開孔し金属膜を
露出させる工程と、該第1の絶縁膜に形成した開孔の側
壁にのみ絶縁性または導電性を有する第2の膜を形成す
る工程と、該所定領域に金属電極及び金属配線を形成す
る工程と、該開孔の側壁のみに形成した第2の膜を除去
し金属膜を露出させる工程と、該金属電極・金属配線及
び第1の絶縁膜をマスクに金属膜を除去する工程と、第
3の絶縁膜を形成する工程とを含むことを特徴として構
成させる。
【0013】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図1は、本発明の一実施例を説明するために
工程順に示した半導体素子の縦断面図である。
【0014】まず、図1(a)に示すように、拡散層1
3を形成した半導体基板11上に絶縁膜12を形成す
る。絶縁膜12としては、化学的気相成長法等によりシ
リコン酸化膜等を200〜500nm程度成長させる。
次に絶縁膜12の所定領域に開孔を形成し電極配線によ
り拡散層13との電気的接続を確保するためのコンタク
ト孔とする。
【0015】次に図1(b)に示すように、コンタクト
孔を含む半導体基板11全面に第1、第2金属膜14、
15を順次形成する。第1金属膜14は絶縁膜12と密
着性のよい金属、例えばTi、TiW、Cr等を、また
第2金属膜15はバリア性を有し、メッキ性のよい金
属、例えばCu、Pt、Pd、Ni、Au等が考えられ
る。第1、第2金属膜14、15はそれぞれ30〜10
0nm程度あれば充分である。上述の条件が満たされれ
ば第1、第2金属膜14、15は単層でもかまわない。
その後、絶縁膜16を0.5〜1.5μm程度形成す
る。本実施例においてはシリコン窒化膜を0.5〜1.
5μm程度形成するものとする。
【0016】その後、図1(c)に示すように、感光性
樹脂等を用いて絶縁膜16に選択的に開孔を形成し、金
属電極及び金属配線を設ける領域に第2金属膜15を露
出させる。次に露出した第2金属膜15を含む全面に絶
縁性または導電性を有する膜17を100〜200nm
程度形成する。その後、エッチバックを行ない絶縁膜1
6に形成した開孔の側壁のみに前記膜17を残す。膜1
7は後に形成する金属電極及び金属配線形成時のマスク
となるもので、絶縁膜16及び後に形成する金属電極と
金属配線及び第1金属膜14または第2金属膜に対し
て、エッチング除去時に選択性を有するものである必要
がある。本実施例においては膜17として、導電膜であ
るTi金属膜を形成する。上記の条件が満たされるなら
ば絶縁膜でもいいが、拡散層13からの電気的接続を形
成するコンタクト孔の側壁にも形成されるため、導電性
を有する金属膜であることが望ましい。膜17としてT
i金属膜を使用した場合、エッチバックには反応性イオ
ンエッチを用い、CF4 系、Ar+SF6 系のガスを選
択することによりエッチレートは20〜150nm/m
inが得られる。その後、第1、第2金属膜14、15
を給電層として電解メッキ法によりAuによる金属電極
及び金属配線18を所定領域に形成する。膜厚は0.5
〜1.0μm程度でよい。Auの電解メッキ液としては
田中貴金属工業、日本カニゼン、日本鉱業等数社から出
されており、目的に応じて選択できる。このようにし
て、図1(d)に示す構造を得る。その後、図1(e)
に示すように、Ti金属膜17を除去し、第1、第2金
属膜14、15を露出させる。Ti金属膜の除去には沸
化水素酸、過酸化水素酸が有効で、1%の弗化水素酸で
あれば600〜700nm/minのエッチレートが得
られる。
【0017】次に、図1(f)に示すように、露出した
第1、第2金属膜14、15を、絶縁膜16、金属電極
あるいは金属配線をマスクに順次除去する。除去には反
応性イオンエッチング法を用い、エッチングガスとして
はAr、O2 、Ne、SF6、C2 Cl2 4 等を組み
合わせて、金属の種類によりそれぞれ選択すればよい。
その後気相成長法等により層間絶縁膜19を0.5〜
1.0μm程度形成する。このとき金属電極及び金属配
線18の周囲の空隙は全て等間隔であり容易に埋設が可
能である。層間絶縁膜19としてはシリコン酸化膜、シ
リコン窒化膜等が考えられる。
【0018】以上本発明の実施例について説明したが、
絶縁膜16、絶縁性または導電性を有する膜17、第
1、第2金属膜14、15の組成・種類を変えることは
可能であり、また層間絶縁膜19として塗布膜を用いれ
ば平坦性は格段に向上する。塗布膜としては、シリカ
系、シリコンポリイミド等があり、目的により選択でき
る。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、金
属電極及び金属配線の周囲の空隙は全て等間隔であり、
化学的気相成長法あるいは塗布膜で完全に埋設すること
が可能であり、金属電極金属配線によって生じる段差を
ほとんどなくすことができ、平坦性が格段に向上する。
【0020】また電解メッキ時に給電層として用いた金
属膜を層間膜の一部として残すことにより、層間膜の強
化及び放熱性の向上といった効果も有する。
【0021】さらに、従来の製造方法では平坦性を確保
するために必要だった工程も不要となり工程を短縮でき
るという効果も有する。
【0022】従来の製造方法では、段差が激しいため、
上層と下層の層間ショートが多発しており、配線TEG
において、歩留りが20〜50%程度とバラツキがあっ
たが、本発明の製造方法によれば50〜70%程度の安
定した歩留りを確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を説明するために工程順に示
した半導体素子の縦断面図である。
【図2】従来の半導体装置の製造方法の一例を説明する
ために工程順に示した半導体素子の縦断面図である。
【符号の説明】
11 半導体基板 12 絶縁膜 13 拡散層 14 第1金属膜 15 第2金属膜 16 絶縁膜 17 絶縁性又は導電性を有する膜 18 Au電極及びAu配線 19 絶縁膜 20 感光性樹脂 21 絶縁膜 22 塗布膜 23 絶縁膜

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板内あるいは半導体基板上に設
    けた導電層を被覆する電気絶縁膜及び該電気絶縁膜に設
    けた開孔を含む半導体基板全面に少なくとも一層の金属
    膜を形成する工程と、該金属膜上全面に第1の絶縁膜を
    形成する工程と、該第1の絶縁膜において、将来金属電
    極及び金属配線を形成する所定領域を選択的に開孔し前
    記金属膜を露出させる工程と、該第1の絶縁膜に形成し
    た開孔の側壁のみに絶縁性または導電性を有する第2の
    膜を形成する工程と、前記所定領域に金属電極及び金属
    配線を形成する工程と、前記開孔の側壁のみに形成した
    第2の膜を除去し、金属膜を露出させる工程と、前記金
    属電極・金属配線及び第1の絶縁膜をマスクに金属膜を
    除去する工程と、第3の絶縁膜を形成する工程とを含む
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記金属電極及び金属配線を電解または
    無電解メッキ法により形成することを特徴とする請求項
    1記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記絶縁性または導電性を有する第2の
    膜が、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜であることを特
    徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記絶縁性または導電性を有する第2の
    膜がチタン膜、チタン−タングステン膜であることを特
    徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記絶縁性または導電性を有する第2の
    膜が多結晶シリコンであることを特徴とする請求項1記
    載の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記金属電極及び金属配線はAu配線で
    あり、金属膜はTiW、Tiの中から選ばれた1つの金
    属膜と、Pt、Pd、Auの中から選ばれた1つの金属
    膜から成る2層金属膜であることを特徴とする請求項1
    記載の半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07321197A (ja) * 1994-05-20 1995-12-08 Nec Corp 半導体集積回路の配線構造およびその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07321197A (ja) * 1994-05-20 1995-12-08 Nec Corp 半導体集積回路の配線構造およびその製造方法

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