JPH06124945A - 半導体基板への配線形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 配線層数の増加に伴うプロセスの複雑化を招
かないように絶縁膜の段差を解消することの出来る。 【構成】 この発明の配線形成方法では、電気的なコン
タクトをとるための埋め込み導電部がコンタクト位置に
設けられている絶縁膜３が基板上に設けられてなる半導
体基板１を用い、絶縁膜の上に別に絶縁膜４を新たに堆
積形成し、この別の絶縁膜における配線形成域部分を埋
め込み導電部に達する深さまで選択的にエッチング除去
してから、配線用金属膜をエッチング除去部分５が完全
に埋められる厚みで堆積形成した後、金属膜に対して別
の絶縁膜の表面が露出するまでエッチングすることによ
り配線を形成するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体集積回路にお
ける多層配線の形成の際に用いるのに適した半導体基板
への配線形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、半導体集積回路の製造過程では半
導体基板の上に多層配線を形成する場面がある。図１１
〜１５に従って、従来の半導体基板への２層配線形成方
法を説明する。先ず、図１１にみるように、十分に平坦
なシリコン酸化膜６２が基板表面に設けられているシリ
コン基板（半導体基板）６１のシリコン酸化膜６２の上
に、スパッタ法またはＣＶＤ法で堆積形成した金属膜を
パターン化することにより、第１配線６５を形成する。
パターン化はフォトレジストマスク形成とドライエッチ
ング技術を用い、金属膜の不要部分を選択除去すること
により行う。

【０００３】第１配線６５を形成した後、図１２にみる
ように、シリコン酸化膜からなる層間絶縁用の絶縁膜６
６をＣＶＤ法で堆積形成する。この時、段差部分の被覆
性を良くするためにＴＥＯＳを用いたＣＶＤ法やエッチ
バック等を用いて平坦化を行う。続いて、図１３にみる
ように、絶縁膜６６の層間の電気的接続を行うコンタク
ト位置にヴィアホール６７を形成する。ヴィアホール形
成はフォトレジストマスク形成とドライエッチング技術
を用い、絶縁膜６６におけるコンタクト位置の膜部分を
選択的に除去し孔明けすることにより行う。

【０００４】そして、図１４にみるように、ヴィアホー
ル６７に選択ＣＶＤ法やブランケットＣＶＤ法によって
タングステン等の金属材を充填し埋め込み導電部６８を
形成する。このようにして埋め込み導電部６８が設けら
れた絶縁膜６６の上に、スパッタ法またはＣＶＤ法で堆
積形成した金属膜をパターン化することにより、図１５
にみるように、第２配線６９を形成する。パターン化は
フォトレジストマスク形成とドライエッチング技術を用
い、金属膜の不要部分を選択除去することにより行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の配線形成方法で
は、層間絶縁用の絶縁膜６６の平坦化技術が不可欠であ
る。図１６にみるように、シリコン基板６１のシリコン
酸化膜６２に水平方向で隣接する配線間距離の異なるパ
ターンの第１配線６５が形成されており、この第１配線
６５の上にＴＥＯＳによるＣＶＤ法でシリコン酸化膜か
らなる絶縁膜６６を堆積形成した場合、配線間距離Ｌ１
が絶縁膜６６の厚みＴ１の２倍よりも短い部分Ａでは絶
縁膜６６に段差は付かないけれども、配線間距離Ｌ２が
絶縁膜６６の厚みＴ１の２倍よりも長い部分Ｂでは絶縁
膜６６に段差が付く。絶縁膜６６に段差のある場合、そ
の上に形成される第２配線は（特に配線幅が小さい場
合）断線が起こり易くなる。

【０００６】絶縁膜６６の段差を低減するために、ＳＯ
Ｇ等を使用した平坦化、エッチバックを利用した平坦化
技術を適用が考えられるわけであるが、配線のパターン
によっては適切な平坦化が困難であったり、あるいは、
配線層数が３層・４層と進めばプロセスの複雑化が大き
な障害となってくる。この発明は、上記事情に鑑み、配
線層数の増加に伴うプロセスの複雑化を招かずに絶縁膜
の段差を解消することの出来る半導体基板への配線形成
方法を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明にかかる半導体基板への配線形成方法で
は、半導体基板の上に設けられた絶縁膜の表面に、この
絶縁膜を通して電気的なコンタクトが絶縁膜の下側との
間でなされている配線を形成するにあたり、前記半導体
基板として、前記電気的なコンタクトをとるための埋め
込み導電部がコンタクト位置に設けられている絶縁膜が
基板上に設けられてなる半導体基板を用い、前記絶縁膜
の上に別に絶縁膜を新たに堆積形成し、この別の絶縁膜
における配線形成域部分を前記埋め込み導電部に達する
深さまで選択的にエッチング除去してから、配線用金属
膜をエッチング除去部分が完全に埋められる厚みで堆積
形成した後、前記金属膜に対して別の絶縁膜の表面が露
出するまでエッチングすることにより配線を形成してい
る。

【０００８】この発明では、上のようにして形成した配
線の上に、この配線と電気的なコンタクトをとるための
埋め込み導電部がコンタクト位置に設けられている絶縁
膜を設け、先と同様にして配線を形成してゆけば２層配
線構成となり、さらに同じことを繰り返せば、配線層数
が増してゆく。つまり、絶縁膜の下側に埋め込み導電部
が電気的にコンタクトする配線を予め形成しておけば、
絶縁膜の両側に配線が形成されて多層配線構成となり、
半導体集積回路への適用性が高くて有用である。

【０００９】この発明は、多層配線中の途中の一部配線
層だけに適用してもよい。半導体基板の上に設けられた
絶縁膜は半導体基板の表面に直に形成されているものに
限らないのである。また、この発明は、上に限らず、絶
縁膜の埋め込み導電部が絶縁膜の下側の半導体基板の表
面に電気的にコンタクトしており、絶縁膜の上側だけに
１層だけ配線が形成される態様にも適用される。

【００１０】普通、配線微細化に伴う配線幅の縮小によ
り、配線抵抗が増大しがちであるが、この発明において
は、配線が埋め込み形成される絶縁膜の厚みを厚くする
ことで配線の高さを増して配線断面積を増やし配線抵抗
の低減を図ることが可能である。つまり、配線が埋め込
み形成される絶縁膜の厚みにより配線抵抗の厚み調整が
出来るのである。

【００１１】なお、この発明では、図１０にみるよう
に、配線が埋め込み形成される絶縁膜４の（配線幅とな
る）エッチング幅Ｗ_M の（最大配線幅となる）最大幅Ｗ
_M.maxと、絶縁膜４に堆積形成する配線用金属膜６の絶
縁膜４表面よりの高さＴ_M は、 最大幅Ｗ_M.max ＜２Ｔ_M となることが埋め込みが完全な配線を形成する上で重要
である。

【００１２】

【作用】この発明では、絶縁膜を先に形成し、配線形成
域の膜部分を除去し、この除去跡を埋めるようにして配
線を形成することになるため、配線による段差が絶縁膜
に生じる余地がなくなり、絶縁膜の段差は解消される。
当然、配線層数が増加しても平坦化工程が増えるわけで
ないから、配線層数の増加に伴うプロセスの複雑化も解
消される。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照しなが
ら詳しく説明する。勿論、この発明は、下記の実施例に
限らない。まず、図２にみるように、シリコン基板（半
導体基板）１の表面と電気的なコンタクトをとるための
埋め込み導電部２がコンタクト位置に設けられている平
坦な表面のシリコン酸化膜（層間絶縁用の絶縁膜）３が
基板上に設けられてなるシリコン基板１を準備する。こ
のシリコン基板１は、例えば、シリコン基板表面に形成
されたシリコン酸化膜３のうちのコンタクト位置部分を
選択的に除去し窓を明け、そこにたん金属材（タングス
テン等）を埋め込み埋め込み導電部２を形成することで
得ることが出来る。

【００１４】続いて、図３にみるように、シリコン酸化
膜３の上に別にシリコン酸化膜（配線間絶縁用の絶縁
膜）４をＣＶＤ法により堆積形成し、このシリコン酸化
膜４の上にフォトレジストマスク（図示省略）を設け、
酸化膜４の第１配線形成域を埋め込み導電部２に達する
深さまで深さまでドライエッチングで除去し（導電部２
を露出させ）、図１にみるように、シリコン酸化膜４に
配線パターンで除去部５を形成する。

【００１５】この後、図４にみるように、シリコン酸化
膜４の上に第１配線用のタングステン膜（金属膜）６を
除去部５が完全に埋め尽くされるようにして全面的に堆
積形成し、ついで、図５にみるように、タングステン膜
６に対してシリコン酸化膜４の表面が露出するまでエッ
チバックすることにより、第１配線９を形成する。第１
配線９の形成後、図６にみるように、シリコン基板１の
上に、第１配線９と電気的なコンタクトをとるための埋
め込み導電部１２がコンタクト位置に設けられている平
坦な表面のシリコン酸化膜（層間絶縁用の絶縁膜）１３
を設ける。このシリコン酸化膜１３を堆積形成し、フォ
トレジストマスク形成とドライエッチング技術を用い、
シリコン酸化膜１３のうちのコンタクト位置部分を選択
的に除去し窓（ヴィアホール）を明け、そこにタングス
テンのプラグを埋め込むことで、埋め込み導電部１２を
設けるのである。

【００１６】続いて、図７にみるように、シリコン酸化
膜１３の上に別にシリコン酸化膜（配線間絶縁用の絶縁
膜）１４をＣＶＤ法により堆積形成し、このシリコン酸
化膜１４の上にフォトレジストマスク（図示省略）を設
け、酸化膜１４の第２配線形成域を埋め込み導電部１２
に達する深さまで深さまでドライエッチングで除去し
（導電部１２を露出させ）、シリコン酸化膜１４に配線
パターンで除去部１５を形成する。

【００１７】この後、図８にみるように、シリコン酸化
膜１４の上に第２配線用のタングステン膜（金属膜）１
６を除去部１５が完全に埋め尽くされるようにして全面
的に堆積形成し、ついで、図９にみるように、タングス
テン膜１６に対してシリコン酸化膜１４の表面が露出す
るまでエッチバックすることにより、第２配線１９を形
成する。

【００１８】これでシリコン基板１の上に２層配線が形
成されたことになる。この後、さらに、同様にして、第
３配線、第４配線と続けて積層形成することが可能であ
る。上記の実施例では、シリコン酸化膜４，１４の厚み
を変えることで配線抵抗の高さが変わり、結果として配
線の断面積が変わって配線抵抗が変化することになる。
厚みが厚くいほど配線抵抗は低い。つまり、シリコン酸
化膜４，１４の厚み調整で配線抵抗のコントロールが可
能となる。

【００１９】

【発明の効果】この発明では、絶縁膜を先に形成した後
に配線形成を行うため、絶縁膜の段差は解消されるとと
もに、配線層数が増加しても平坦化工程が増えるわけで
ないため、配線層数の増加に伴うプロセスの複雑化も解
消されるから、非常に有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例での第１配線用絶縁膜の除去部形成工程
を示す断面図である。

【図２】実施例で用いたシリコン基板を示す断面図であ
る。

【図３】実施例での第１配線用の絶縁膜堆積形成工程を
示す断面図である。

【図４】実施例での第１配線用金属膜堆積形成工程を示
す断面図である。

【図５】実施例での第１配線形成工程を示す断面図であ
る。

【図６】実施例での埋め込み導電部付き絶縁膜形成工程
を示す断面図である。

【図７】実施例での第２配線用の絶縁膜の除去部形成工
程説明用の断面図である。

【図８】実施例での第２配線用金属膜堆積形成工程を示
す断面図である。

【図９】実施例での第２配線形成工程説を示す断面図で
ある。

【図10】この発明での絶縁膜のエッチング幅と配線用金
属膜の厚みの関係を説明するための断面図である。

【図11】従来法での第１配線形成工程を示す断面図であ
る。

【図12】従来法での絶縁膜形成工程を示す断面図であ
る。

【図13】従来法での絶縁膜へのヴィアホール形成工程を
示す断面図である。

【図14】従来法での絶縁膜への埋め込み導電部形成工程
を示す断面図である。

【図15】従来法での第２配線形成工程を示す断面図であ
る。

【図16】従来法での配線間距離と絶縁膜の段差の関係を
説明するための断面図である。

【符号の説明】

１ シリコン基板（半導体基板） ２ 埋め込み導電部 ３ シリコン酸化膜 ４ シリコン酸化膜 ５ 除去部 ６ 金属膜 ９ 第１配線 １２ 埋め込み導電部 １３ シリコン酸化膜 １４ シリコン酸化膜 １５ 除去部 １６ 金属膜 １９ 第２配線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板の上に設けられた絶縁膜の表
   面に、この絶縁膜を通して電気的なコンタクトが絶縁膜
   の下側との間でなされている配線を形成する半導体基板
   への配線形成方法において、前記半導体基板として、前
   記電気的なコンタクトをとるための埋め込み導電部がコ
   ンタクト位置に設けられている絶縁膜が基板上に設けら
   れてなる半導体基板を用い、前記絶縁膜の上に別に絶縁
   膜を新たに堆積形成し、この別の絶縁膜における配線形
   成域部分を前記埋め込み導電部に達する深さまで選択的
   にエッチング除去してから、配線用金属膜をエッチング
   除去部分が完全に埋められる厚みで堆積形成した後、前
   記金属膜に対して別の絶縁膜の表面が露出するまでエッ
   チングすることにより配線を形成する半導体基板への配
   線形成方法。
2. 【請求項２】 埋め込み導電部が電気的にコンタクトす
   る配線が絶縁膜の下側に予め形成されており、絶縁膜の
   両側に配線が形成されて多層配線構成となる請求項１記
   載の半導体基板への配線形成方法。