JPH065714A - 多層配線構造およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、多層配線構造において、下層の第
１の配線と上層の第３の配線とを接続する際に、中層の
第２の配線に接触することなく最小の設計寸法になるコ
ンタクトホールを形成して、配線の高密度実装化を図
る。 【構成】 基板11上の第１の配線12を覆う第１の層間絶
縁膜13を成膜し、絶縁膜16，17を上面に形成した第２の
配線14，15を第１の層間絶縁膜13上に形成する。各第２
の配線14，15と各絶縁膜16，17とを覆う第２の層間絶縁
膜18を成膜し、第１の配線12上で第２の配線14，15間の
第１，第２の層間絶縁膜13,18 にコンタクトホール19を
設け、その側壁に絶縁性のサイドウォール20を形成し、
コンタクトホール19を介して第１の配線12に接続する第
３の配線21を第２の層間絶縁膜18上に形成したものであ
る。あるいは、コンタクトホール19内に導電性のプラグ
（図示せず）を設け、プラグに接続する第３の配線21を
形成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多層配線構造およびそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】１層目の配線と３層目の配線とを接続す
るには、２層目の配線に接触しない状態にコンタクトホ
ールを形成し、このコンタクトホールを介して３層目の
配線を１層目の配線に接続していた。すなわち図７の概
略構成断面図および図８の配線のレイアウト図に示すよ
うに、基板７１上には第１の配線７２が形成されてい
る。この第１の配線７２を覆う状態に第１の層間絶縁膜
７３が成膜されている。さらに上記第１の層間絶縁膜７
３の上面には第２の配線７４，７５が、第１の配線７２
を横切る状態に形成されている。また各第２の配線７
４，７５を覆う状態に、第２の層間絶縁膜７６が成膜さ
れている。上記１層目の配線７２上の第２の層間絶縁膜
７６と上記第１の層間絶縁膜７３とには、第２の配線７
４，７５に接触することなく、コンタクトホール７７が
設けられている。さらにコンタクトホール７７を介して
第１の配線７２に接続する第３の配線７８が第２の層間
絶縁膜７６の上面に形成されている。上記コンタクトホ
ール７７は、第２の配線７４，７５に接触することがな
いように、マスクあわせ余裕７９を考慮して設計されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記配
線構造では、コンタクトホールを設計する際に、コンタ
クトホールのマスク合わせ余裕を考慮しなければならな
い。このため、第２の配線の間隔は、コンタクトホール
の幅とマスク合わせ余裕とを合わせた幅以上に広くする
必要がある。この結果、第２の配線の配線密度を小さく
するには限界が生じ、第２の配線の高密度実装を阻んで
いる。

【０００４】本発明は、配線の高密度実装性に優れた多
層配線構造およびその製造方法を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた多層配線構造である。すなわち、
基板上には第１の配線が形成されていて、この第１の配
線を覆う状態に第１の層間絶縁膜が成膜されている。ま
た第１の層間絶縁膜上には、上面に絶縁膜を形成した複
数の第２の配線が形成されていて、各第２の配線と各絶
縁膜とを覆う状態に第２の層間絶縁膜が成膜されてい
る。さらに第１の配線の所定位置における第２の配線間
の第２の層間絶縁膜と第１の層間絶縁膜とにはコンタク
トホールが設けられていて、コンタクトホールの側壁に
は絶縁性のサイドウォールが形成されている。そしてコ
ンタクトホールを介して第１の配線に接続する第３の配
線が第２の層間絶縁膜上に形成されているものである。
あるいは、コンタクトホールの内部に導電性のプラグを
設けて、このプラグに接続する状態に第３の配線を形成
したものである。

【０００６】上記多層配線構造の製造方法であって、第
１の工程で、基板上に第１の配線を形成した後、第１の
配線を覆う状態に第１の層間絶縁膜を成膜する。次いで
第２の工程で、第１の層間絶縁膜上に絶縁膜を載せた複
数の第２の配線を形成した後、各第２の配線と前記絶縁
膜とを覆う状態に第２の層間絶縁膜を成膜する。続いて
第３の工程で、第１の配線の所定位置における第２の配
線間の第２の層間絶縁膜と第１の層間絶縁膜とにコンタ
クトホールを設けた後、第４の工程で、コンタクトホー
ルの側壁にサイドウォールを形成する。その後第５の工
程で、コンタクトホールを介して第１の配線に接続する
状態に第３の配線を第２の層間絶縁膜上に形成する。あ
るいは第４の工程が終了した後、第５の工程で、コンタ
クトホールの内部に導電性のプラグを形成し、その後第
６の工程で、プラグに接続する状態に、第２の層間絶縁
膜上に第３の配線を形成する。

【０００７】

【作用】上記構成の多層配線構造では、第２の配線の間
隔を利用して、第２の配線の側壁に絶縁性のサイドウォ
ールを形成することにより、コンタクトホールが自己整
合的に形成される。このため、コンタクトホールの設計
寸法が小さくなる。またコンタクトホールの内部にプラ
グを形成したことにより、第１の配線と第３の配線との
接続性が高まる。

【０００８】上記多層配線構造の製造方法では、第２の
配線間を利用して、自己整合的に第２の配線間方向のコ
ンタクトホールの幅が決定される。またコンタクトホー
ルの側壁に絶縁性のサイドウォールを形成することによ
り、コンタクトホールと第２の配線間の絶縁膜が必要最
小限の厚さに形成される。このため、コンタクトホール
を形成するのに必要な設計寸法が最小になる。またコン
タクトホールにプラグを形成することにより、第３の配
線を形成するのに、カバレジ性を考慮する必要がなくな
る。

【０００９】

【実施例】本発明の第１の実施例を、図１の概略構成断
面図および図２の配線のレイアウト図により説明する。
図に示すように、基板１１上には第１の配線１２が形成
されている。この第１の配線１２を覆う状態に第１の層
間絶縁膜１３が成膜されている。また第１の層間絶縁膜
１３上には、複数の第２の配線１４，１５が形成されて
いる。各第２の配線１４，１５の上面のそれぞれには絶
縁膜１６，１７が形成されている。各第２の配線１４，
１５と各絶縁膜１６，１７とを覆う状態に第２の層間絶
縁膜１８が成膜されている。さらに第１の配線１２の所
定位置における第２の配線１４，１５間の第２の層間絶
縁膜１８と第１の層間絶縁膜１３とにはコンタクトホー
ル１９が設けられている。このコンタクトホール１９の
側壁には絶縁性のサイドウォール２０が形成されてい
る。そしてコンタクトホール１９を介して第１の配線１
２に接続する第３の配線２１が第２の層間絶縁膜１８上
に形成されている。上記の如くに、多層配線構造１は構
成されている。

【００１０】上記構成の多層配線構造１では、第２の配
線１４，１５の間隔をコンタクトホール１９の幅に設定
したことにより、第２の配線１４，１５の間隔で設定さ
れるコンタクトホール１９の幅の設計寸法が小さくな
る。またコンタクトホール１９の側壁に絶縁性のサイド
ウォール２０を形成したことにより、コンタクトホール
１９と第２の配線１４，１５との間の第２の層間絶縁膜
１８の厚さは必要最小限の厚さで十分である。

【００１１】次に上記第１の実施例の多層配線構造１の
製造方法を、図３，図４の製造工程図（その１），（そ
の２）により説明する。図３，図４では、図面左側に概
略断面図を示し、図面右側に配線のレイアウト図を示
す。図３の（１）に示す第１の工程を行う。この工程で
は、通常の配線形成技術によって基板１１上に第１の配
線１２を形成した後、例えば化学的気相成長法によっ
て、第１の配線１２を覆う状態に第１の層間絶縁膜１３
を成膜する。

【００１２】次いで図３の（２）に示す第２の工程を行
う。この工程では、例えば化学的気相成長法によって、
第１の層間絶縁膜１３の上面に第２の配線を形成する膜
３１を成膜する。続いて例えば化学的気相成長法によっ
て、第２の配線を形成する膜３１の上面に例えば酸化シ
リコン膜３２を成膜する。さらに例えばスパッタ法によ
って、エッチングマスク形成膜３３を成膜する。このエ
ッチングマスク形成膜３３は、例えばタングステン
（Ｗ）膜よりなる。その後通常のホトリソグラフィー技
術とエッチングとによって、上記エッチングマスク形成
膜３３の破線で示す部分と上記酸化シリコン膜３２の１
点鎖線で示す部分とを除去して、残したエッチングマス
ク形成膜３３でエッチングマスク３４，３５を形成し、
残した酸化シリコン膜３２で絶縁膜１６，１７を形成す
る。さらに上記第２の配線を形成する膜３１の２点鎖線
で示す部分を除去して、残した第２の配線を形成する膜
３１で第２の配線１４，１５を形成する。

【００１３】その後図３の（３）に示すように、例えば
化学的気相成長法によって、各第２の配線１４，１５と
絶縁膜１６，１７とエッチングマスク３４，３５とを覆
う状態に第２の層間絶縁膜１８を成膜する。

【００１４】次いで図４の（４）に示す第３の工程を行
う。この工程では、通常のホトリソグラフィー技術とエ
ッチングとによって、第１の配線１２の所定位置におけ
る第２の配線１４，１５間の第２の層間絶縁膜１８と第
１の層間絶縁膜１３とにコンタクトホール１９を設け
る。さらに、例えば異方性エッチングによって、エッチ
ングマスク３４，３５の２点鎖線で示す部分も除去す
る。このとき、第１の配線１２の表層もわずかにエッチ
ングされる場合もある。

【００１５】続いて図４の（５）に示す第４の工程を行
う。この工程では、通常の化学的気相成長法によって、
少なくとも上記コンタクトホール１９の側壁にサイドウ
ォール形成膜３６を成膜した後、通常の異方性エッチン
グによって、コンタクトホール１９の側壁に形成された
サイドウォール形成膜３６以外の２点鎖線で示すサイド
ウォール形成膜３６を除去して、サイドウォール２０を
形成する。

【００１６】その後図４の（６）に示す第５の工程を行
う。この工程では、例えば化学的気相成長法によって、
上記コンタクトホール１９の内部と上記第２の層間絶縁
膜１８の上面とに第３の配線を形成する膜（３７）を成
膜する。そして通常のホトリソグラフィー技術とエッチ
ングとによって、上記第３の配線を形成する膜（３７）
の不要な部分（図示せず）を除去して、当該第３の配線
を形成する膜（３７）で上記第１の配線１２に接続する
第３の配線２１を形成する。

【００１７】上記多層配線構造１の製造方法では、第２
の配線１４，１５間を利用しているので、自己整合的に
第２の配線１４，１５間方向のコンタクトホール１９の
幅が決定される。またコンタクトホール１９の側壁に絶
縁性のサイドウォール２０を形成することにより、コン
タクトホール１９と第２の配線１４，１５間の絶縁膜が
当該サイドウォール２０によって必要最小限の厚さに形
成される。このため、コンタクトホール１９を形成する
のに必要な設計寸法が最小になる。さらに第２の配線１
４，１５の上面に絶縁膜１６，１７を設け、この絶縁膜
１６，１７の上面にエッチングマスク３４，３５を形成
したので、コンタクトホール１９が第２の配線１４，１
５にオーバラップする状態に形成されても、絶縁膜１
６，１７がエッチングされて第２の配線１４，１５が露
出するこがない。

【００１８】次に第２の実施例を、図５の概略構成断面
図により説明する。図に示す多層配線構造２は、前記図
１で説明した多層配線構造１のコンタクトホール１９の
内部に、第１の配線１２に接続する導電性のプラグ４１
を設けるとともに、上記プラグ４１に接続する状態にし
て第２の層間絶縁膜１８の上面に第３の配線２１を形成
したものである。なお図４においては、上記図１で説明
したと同様の構成部品には同一符号を付す。またプラグ
４１以外の構成部品は、上記図１で説明したと同様なの
でここでの説明は省略した。

【００１９】上記構成の多層配線構造２では、コンタク
トホール１９の内部にプラグ４１を設けたことにより、
第３の配線２１のカバレジ性が向上する。このため、第
３の配線２１は、コンタクトホール１９の開口部で段切
れ状態にならない。またプラグ４１によって、第１の配
線１２と第３の配線２１との接続性が高まる。

【００２０】次に上記第２の実施例の多層配線構造２の
製造方法を、図６の製造工程図により説明する。第１の
工程より第４の工程までは、上記図３の（１）〜
（３），図４の（４），（５）で説明したと同様なので
ここでの説明は省略する。また上記図３，図４で説明し
たと同様の構成部品には同一の符号を付す。

【００２１】その後図６の（１）に示す第５の工程を行
う。この工程では、例えば化学的気相成長法によって、
コンタクトホール１９の内部と第２の層間絶縁膜１８の
上面とに、第１の配線１２に接続するプラグ形成膜４２
を成膜する。このプラグ形成膜４２は、例えばブランケ
ットタングステン膜よりなる。次いで通常のエッチバッ
ク処理によって、上記プラグ形成膜４２の２点鎖線で示
す部分を除去して、コンタクトホール１９の内部に残し
たプラグ形成膜４２でプラグ４１を形成する。

【００２２】次いで図６の（２）に示す第６の工程を行
う。この工程では、例えば化学的気相成長法によって、
上記プラグ４１の上面と上記第２の層間絶縁膜１８の上
面とに第３の配線を形成する膜（３７）を成膜する。そ
して通常のホトリソグラフィー技術とエッチングとによ
って、上記第３の配線を形成する膜（３７）の不要な部
分（図示せず）を除去して、残した第３の配線を形成す
る膜（３７）で上記第プラグ４１に接続する第３の配線
２１を形成する。

【００２３】上記多層配線構造２の製造方法では、コン
タクトホール１９にプラグ４１を形成することにより、
第２の層間絶縁膜１８の上面に第３の配線２１を形成す
るのに、カバレジ性を考慮する必要がなくなる。

【００２４】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の多層配線
構造によれば、第２の配線の間隔によって、第２の配線
間方向のコンタクトホールの幅が自己整合的に決定され
る。このため、コンタクトホールの設計寸法が小さくな
るので、配線形成面積の縮小化を図ることができる。し
たがって、配線の高密度実装が可能になる。またコンタ
クトホールの内部にプラグを形成したことにより、第１
の配線と第３の配線との接続性の向上が図れる。

【００２５】本発明の製造方法では、第２の配線間を利
用して自己整合的に第２の配線間にコンタクトホールを
形成し、さらにコンタクトホールの側壁に絶縁性のサイ
ドウォールを形成するので、コンタクトホールと第２の
配線との間の絶縁膜を必要最小限の厚さに形成すること
が可能になる。このため、コンタクトホールを形成する
のに必要な設計寸法を最小にすることができる。またコ
ンタクトホールにプラグを形成することにより、第３の
配線を形成する際にカバレジ性を考慮する必要がなくな
るので、第３の配線の形成が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の概略構成断面図である。

【図２】第１の実施例の配線のレイアウト図である。

【図３】第１の実施例の製造工程図（その１）である。

【図４】第１の実施例の製造工程図（その２）である。

【図５】第２の実施例の概略構成断面図である。

【図６】第２の実施例の製造工程図である。

【図７】従来例の概略構成断面図である。

【図８】従来例の配線のレイアウト図である。

【符号の説明】

１ 多層配線構造 ２ 多層配線構造 １１ 基板 １２ 第１の配線 １３ 第１の層間絶縁膜 １４ 第２の配線 １５ 第２の配線 １６ 絶縁膜 １７ 絶縁膜 １８ 第２の層間絶縁膜 １９ コンタクトホール ２０ サイドウォール ２１ 第３の配線 ４１ プラグ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成した第１の配線と、 前記第１の配線を覆う状態に成膜した第１の層間絶縁膜
   と、 前記第１の層間絶縁膜上に形成した複数の第２の配線
   と、 前記各第２の配線上に形成した絶縁膜と、 前記各第２の配線と前記絶縁膜とを覆う状態に成膜した
   第２の層間絶縁膜と、 前記第１の配線の所定位置における前記第２の配線間の
   前記第２の層間絶縁膜と前記第１の層間絶縁膜とに設け
   たコンタクトホールと、 前記コンタクトホールの側壁に形成した絶縁性のサイド
   ウォールと、 前記コンタクトホールを介して前記第１の配線に接続す
   るもので、前記第２の層間絶縁膜上に形成した第３の配
   線とよりなることを特徴とする多層配線構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載の多層配線構造の製造方法
   であって、 基板上に第１の配線を形成した後、前記第１の配線を覆
   う状態に第１の層間絶縁膜を成膜する第１の工程と、 前記第１の層間絶縁膜上に絶縁膜を載せた複数の第２の
   配線を形成した後、前記各第２の配線と前記絶縁膜とを
   覆う状態に第２の層間絶縁膜を成膜する第２の工程と、 前記第１の配線の所定位置における前記第２の配線間の
   前記第２の層間絶縁膜と前記第１の層間絶縁膜とにコン
   タクトホールを設ける第３の工程と、 前記コンタクトホールの側壁に絶縁性のサイドウォール
   を形成する第４の工程と、 前記コンタクトホールを介して前記第１の配線に接続す
   る状態に前記第２の層間絶縁膜上に第３の配線を形成す
   る第５の工程とよりなることを特徴とする多層配線構造
   の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の多層配線構造において、 前記コンタクトホールの内部に導電性のプラグを設ける
   とともに前記第３の配線を前記プラグに接続する状態で
   形成したことを特徴とする多層配線構造。
4. 【請求項４】 請求項３記載の多層配線構造の製造方法
   であって、 基板上に第１の配線を形成した後、前記第１の配線を覆
   う状態に第１の層間絶縁膜を成膜する第１の工程と、 前記第１の層間絶縁膜上に絶縁膜を載せた複数の第２の
   配線を形成した後、前記各第２の配線と前記絶縁膜とを
   覆う状態に第２の層間絶縁膜を成膜する第２の工程と、 前記第１の配線の所定位置における前記第２の配線間の
   前記第２の層間絶縁膜と前記第１の層間絶縁膜とにコン
   タクトホールを設ける第３の工程と、 前記コンタクトホールの側壁に絶縁性のサイドウォール
   する第４の工程と、 前記コンタクトホールの内部に導電性のプラグを形成す
   る第５の工程と、 前記プラグに接続する状態に前記第２の層間絶縁膜上に
   第３の配線を形成する第６の工程とよりなることを特徴
   とする多層配線構造の製造方法。