JPH069202B2 - 多層配線の形成方法 - Google Patents
多層配線の形成方法Info
- Publication number
- JPH069202B2 JPH069202B2 JP60098416A JP9841685A JPH069202B2 JP H069202 B2 JPH069202 B2 JP H069202B2 JP 60098416 A JP60098416 A JP 60098416A JP 9841685 A JP9841685 A JP 9841685A JP H069202 B2 JPH069202 B2 JP H069202B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- wiring
- film
- silicon
- aluminum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 67
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 21
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 17
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 15
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 14
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 29
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 29
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 15
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 9
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 8
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 6
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路の製造方法に関し、特に、金属
配線間に絶縁膜を設けて形成される半導体集積回路の多
層配線の形成方法に関するものである。
配線間に絶縁膜を設けて形成される半導体集積回路の多
層配線の形成方法に関するものである。
従来、この種の多層配線の形成において、熱処理により
配線金属とシリコン基板中のシリコンが相互拡散し、シ
リコン基板に形成されている接合を破壊することを阻止
するために、第１層目配線金属の下層に窒化チタン膜を
設けていた。以下、シリコンと配線金属との相互拡散を
防ぐ窒化チタンを用いたアルミニウム２層配線を形成す
る方法の一例を第２図に示す主要な工程の断面図を用い
て説明する。
配線金属とシリコン基板中のシリコンが相互拡散し、シ
リコン基板に形成されている接合を破壊することを阻止
するために、第１層目配線金属の下層に窒化チタン膜を
設けていた。以下、シリコンと配線金属との相互拡散を
防ぐ窒化チタンを用いたアルミニウム２層配線を形成す
る方法の一例を第２図に示す主要な工程の断面図を用い
て説明する。
まず第２図(a)のように、ＰＮ接合２を有する、シリコ
ン基板１の表面にシリコン酸化膜３を形成し、シリコン
基板と配線金属をつなぐ所定の開孔部４をシリコン酸化
膜３に設ける。その上層に窒化チタン膜１７を、窒素雰
囲気中でチタンをスパッタリングすることにより形成す
る。さらにその上層のスパッタリング法によりアルミニ
ウム層６を形成する。次に第２図(b)のように、アルミ
ニウム層６の上に写真食刻技術により、第１層目配線の
所定の形状のフォトレジスト膜８を形成する。つぎに第
２図(c)のように、フォトレジスト膜８をマスクとし、
リアクティブイオンエッチング法により、アルミニウム
層６と窒化チタン膜１７を選択的に連続してエッチング
し、しかるのち、フォトレジスト膜８を除去し、アルミ
配線６を形成する。つぎに第１図(d)のように、第１層
目アルミニウム配線６を含み、シリコン酸化膜３の上に
プラズマによる化学気相成長法でシリコン窒化膜９を披
着し、このシリコン窒化膜９に第１層目アルミニウム配
線と第２層目アルミニウム配線をつなぐ所定の開口部を
設ける。次いでシリコン窒化膜９の選択的な開孔部内の
第１層目アルミニウム配線層６を含みシリコン窒化膜９
上にアルミニウム膜をスパッタリング法により披着し、
写真食刻技術を用い、このアルミニウム膜を選択的にエ
ッチング除去することにより、第２層アルミニウム配線
１１を形成する。最後に配線層間のコンタクトを確実に
して、素子特性の安定化を図るために４００〜５００℃
の温度で、１０〜６０分の熱処理が行なわれる。
ン基板１の表面にシリコン酸化膜３を形成し、シリコン
基板と配線金属をつなぐ所定の開孔部４をシリコン酸化
膜３に設ける。その上層に窒化チタン膜１７を、窒素雰
囲気中でチタンをスパッタリングすることにより形成す
る。さらにその上層のスパッタリング法によりアルミニ
ウム層６を形成する。次に第２図(b)のように、アルミ
ニウム層６の上に写真食刻技術により、第１層目配線の
所定の形状のフォトレジスト膜８を形成する。つぎに第
２図(c)のように、フォトレジスト膜８をマスクとし、
リアクティブイオンエッチング法により、アルミニウム
層６と窒化チタン膜１７を選択的に連続してエッチング
し、しかるのち、フォトレジスト膜８を除去し、アルミ
配線６を形成する。つぎに第１図(d)のように、第１層
目アルミニウム配線６を含み、シリコン酸化膜３の上に
プラズマによる化学気相成長法でシリコン窒化膜９を披
着し、このシリコン窒化膜９に第１層目アルミニウム配
線と第２層目アルミニウム配線をつなぐ所定の開口部を
設ける。次いでシリコン窒化膜９の選択的な開孔部内の
第１層目アルミニウム配線層６を含みシリコン窒化膜９
上にアルミニウム膜をスパッタリング法により披着し、
写真食刻技術を用い、このアルミニウム膜を選択的にエ
ッチング除去することにより、第２層アルミニウム配線
１１を形成する。最後に配線層間のコンタクトを確実に
して、素子特性の安定化を図るために４００〜５００℃
の温度で、１０〜６０分の熱処理が行なわれる。
上述した従来の多層配線の形成方法では、第１層目アル
ミニウム層と窒化チタンの連続したエッチングの際、窒
化チタンと窒化チタン下層のシリコン酸化膜のエッチン
グ速度の大きく異なったエッチング方法が困難なため、
窒化チタンのエッチング後その下層のシリコン酸化膜ま
でもエッチングされ、ついには、第３図の断面図に示す
ごとく、シリコン基板１の表面が露出してしまうという
欠点を有している。
ミニウム層と窒化チタンの連続したエッチングの際、窒
化チタンと窒化チタン下層のシリコン酸化膜のエッチン
グ速度の大きく異なったエッチング方法が困難なため、
窒化チタンのエッチング後その下層のシリコン酸化膜ま
でもエッチングされ、ついには、第３図の断面図に示す
ごとく、シリコン基板１の表面が露出してしまうという
欠点を有している。
本発明の多層配線の形成方法は、第１層目配線構造を、
下層から、多結晶シリコン層（ポリシリ層）、配線金属
層、窒化チタン膜の３層構造としている。
下層から、多結晶シリコン層（ポリシリ層）、配線金属
層、窒化チタン膜の３層構造としている。
次に本発明を図面を参照して説明する。
第１図(a)〜(e)は本発明の一実施例の主要工程の断面図
である。まず第１図(a)のように、ＰＮ接合２を有する
シリコン基板１の表面にシリコン酸化膜３を形成し、シ
リコン基板１と第１層目配線金属層をつなげる所定の開
孔部４をシリコン酸化膜３に設ける。シリコン酸化膜３
に選択的に設けた開孔部４内にシリコン基板１を含み、
シリコン酸化膜３の上に化学気相成長法によりポリシリ
層５を形成する。ポリシリ層５の膜厚としては５００〜
３０００Å程度が良く、また、このポリシリ層５にヒ
素、リン、ボロンなど不純物を入れると、ポリシリ層５
がアルミニウム中に拡散しにくくなりなお一層良い。さ
らにこのポリシリ層５の上にスパッタリング法によりア
ルミニウム層６を0.3〜1.5μｍの厚さに披着する。そし
てこのアルミニウム層６の上に窒素雰囲気中でチタンを
スパッタリングすることにより窒化チタン膜７を５００
Å〜３０００Åの厚さに披着する。次に第１図(b)のよ
うに、窒化チタン膜７の上に写真食刻技術により第１層
目配線の所定の形状をフォトレジスト層８を形成する。
つぎに第１図(c)のように、フォトレジスト膜８をマス
クとしリアクティブイオンエッチング法により窒化チタ
ン膜７をエッチング後、アルミニウム層６とポリシリ層
５をシリコン酸化膜３とエッチング速度の大きく異なる
エッチング条件で連続的にエッチングする。なお、窒化
チタン膜７のエッチング条件はアルミニウムとのエッチ
ング速度が大きく異なる方が望ましいが、必ずしも、エ
ッチング速度が大きく異なる必要はない。フォトレジス
ト膜８を除去し第１層目アルミニウム配線が形成され
る。次に第１図(d)のように、第１層目アルミニウム配
線６を含み、シリコン酸化膜３の上に、プラズマによる
化学気相成長法でシリコン窒化膜９を披着し、シリコン
窒化膜９に第１層目アルミニウム配線と第２層目アルミ
ニウム配線をつなぐ所定の開孔部１０を設ける。次いで
第１図(e)のように、シリコン窒化膜９の選択的な開孔
部１０内の窒化チタン膜７を含み、シリコン窒化膜９上
にアルミニウム膜をスパッタリング法により披着し、写
真食刻技術を用いてこのアルミニウム膜を選択的にエッ
チング除去することにより、第２層目アルミニウム配線
１１を形成する。最後に配線層間のコンタクトを確実に
して、素子特性の安定化を図るために４００〜５００℃
の温度で、１０〜６０分の熱処理が行なわれる。
である。まず第１図(a)のように、ＰＮ接合２を有する
シリコン基板１の表面にシリコン酸化膜３を形成し、シ
リコン基板１と第１層目配線金属層をつなげる所定の開
孔部４をシリコン酸化膜３に設ける。シリコン酸化膜３
に選択的に設けた開孔部４内にシリコン基板１を含み、
シリコン酸化膜３の上に化学気相成長法によりポリシリ
層５を形成する。ポリシリ層５の膜厚としては５００〜
３０００Å程度が良く、また、このポリシリ層５にヒ
素、リン、ボロンなど不純物を入れると、ポリシリ層５
がアルミニウム中に拡散しにくくなりなお一層良い。さ
らにこのポリシリ層５の上にスパッタリング法によりア
ルミニウム層６を0.3〜1.5μｍの厚さに披着する。そし
てこのアルミニウム層６の上に窒素雰囲気中でチタンを
スパッタリングすることにより窒化チタン膜７を５００
Å〜３０００Åの厚さに披着する。次に第１図(b)のよ
うに、窒化チタン膜７の上に写真食刻技術により第１層
目配線の所定の形状をフォトレジスト層８を形成する。
つぎに第１図(c)のように、フォトレジスト膜８をマス
クとしリアクティブイオンエッチング法により窒化チタ
ン膜７をエッチング後、アルミニウム層６とポリシリ層
５をシリコン酸化膜３とエッチング速度の大きく異なる
エッチング条件で連続的にエッチングする。なお、窒化
チタン膜７のエッチング条件はアルミニウムとのエッチ
ング速度が大きく異なる方が望ましいが、必ずしも、エ
ッチング速度が大きく異なる必要はない。フォトレジス
ト膜８を除去し第１層目アルミニウム配線が形成され
る。次に第１図(d)のように、第１層目アルミニウム配
線６を含み、シリコン酸化膜３の上に、プラズマによる
化学気相成長法でシリコン窒化膜９を披着し、シリコン
窒化膜９に第１層目アルミニウム配線と第２層目アルミ
ニウム配線をつなぐ所定の開孔部１０を設ける。次いで
第１図(e)のように、シリコン窒化膜９の選択的な開孔
部１０内の窒化チタン膜７を含み、シリコン窒化膜９上
にアルミニウム膜をスパッタリング法により披着し、写
真食刻技術を用いてこのアルミニウム膜を選択的にエッ
チング除去することにより、第２層目アルミニウム配線
１１を形成する。最後に配線層間のコンタクトを確実に
して、素子特性の安定化を図るために４００〜５００℃
の温度で、１０〜６０分の熱処理が行なわれる。
以上説明したように本発明は第１層目配線の構造を下層
から、ポリシリ層、アルミニウム層、窒化チタン膜の３
層構造とすることで多層配線を形成しても、シリコン基
板のシリコンと配線金属の相互拡散による接合の破壊が
なく、また、第１層目配線のエッチングが安定にかつ容
易にできる効果がある。
から、ポリシリ層、アルミニウム層、窒化チタン膜の３
層構造とすることで多層配線を形成しても、シリコン基
板のシリコンと配線金属の相互拡散による接合の破壊が
なく、また、第１層目配線のエッチングが安定にかつ容
易にできる効果がある。
一層配線構造においては、配線金属層の下層にポリシリ
層を設けるだけで、シリコン基板中のシリコンと配線金
属との相互拡散による接合の破壊は十分に阻止される
が、多層配線構造では２層目以上の配線金属とシリコン
の相互拡散により、ポリシリ層を配線金属層の下層に形
成するだけでは十分でなくなってしまう。そこで、第１
層目配線金属の上層窒化チタン膜を設けることで２層目
配線以上の金属とシリコンの相互拡散は無く、実質的に
は一層配線構造と同等となり、シリコン基板中のシリコ
ンと配線金属との相互拡散は阻止され、接合の破壊は起
こらない。しかも、窒化チタンを第１層配線金属上層に
設けているので窒化チタンウムをエッチング後、アルミ
ニウム層とポリシリ層をシリコン酸化膜とエッチング速
度の大きく異なるエッチング条件で連続的にエッチング
することで、シリコン基板上のシリコン酸化膜の膜減り
が無く、安定に第１層目配線を形成することが可能であ
る。
層を設けるだけで、シリコン基板中のシリコンと配線金
属との相互拡散による接合の破壊は十分に阻止される
が、多層配線構造では２層目以上の配線金属とシリコン
の相互拡散により、ポリシリ層を配線金属層の下層に形
成するだけでは十分でなくなってしまう。そこで、第１
層目配線金属の上層窒化チタン膜を設けることで２層目
配線以上の金属とシリコンの相互拡散は無く、実質的に
は一層配線構造と同等となり、シリコン基板中のシリコ
ンと配線金属との相互拡散は阻止され、接合の破壊は起
こらない。しかも、窒化チタンを第１層配線金属上層に
設けているので窒化チタンウムをエッチング後、アルミ
ニウム層とポリシリ層をシリコン酸化膜とエッチング速
度の大きく異なるエッチング条件で連続的にエッチング
することで、シリコン基板上のシリコン酸化膜の膜減り
が無く、安定に第１層目配線を形成することが可能であ
る。
第１図(a)〜(e)は本発明の一実施例の製造方法の主要工
程の断面図、第２図(a)〜(d)は従来の多層配線形成方法
の主要工程の断面図、第３図は従来技術の問題点を示す
断面図である。 １……シリコン基板、２……ＰＮ接合、３……シリコン
酸化膜、４……シリコン酸化膜開孔、５……多結晶シリ
コン、６……第１層目アルミニウム配線層、７……窒化
チタン膜、８……フォトレジスト膜、９……シリコン窒
化膜、１０……シリコン窒化膜開孔、１１…第２層目ア
ルミニウム配線。
程の断面図、第２図(a)〜(d)は従来の多層配線形成方法
の主要工程の断面図、第３図は従来技術の問題点を示す
断面図である。 １……シリコン基板、２……ＰＮ接合、３……シリコン
酸化膜、４……シリコン酸化膜開孔、５……多結晶シリ
コン、６……第１層目アルミニウム配線層、７……窒化
チタン膜、８……フォトレジスト膜、９……シリコン窒
化膜、１０……シリコン窒化膜開孔、１１…第２層目ア
ルミニウム配線。
Claims (1)
- 【請求項１】ＰＮ接合を有するシリコン基板の表面を覆
う絶縁膜に選択的に開孔部を設ける工程と、前記開孔部
に露出した前記シリコン基板を含み全面に多結晶シリコ
ン層と配線金属層と窒化チタン膜とを順次形成する工程
と、前記多結晶シリコン膜と配線金属層と窒化チタン膜
からなる積層膜を選択的にエッチングして第１層目配線
を形成する工程と、層間絶縁膜を形成する工程と、前記
層間絶縁膜の所望の位置に開孔部を形成して前記窒化チ
タン膜を露出する工程と、第２層目配線を形成する工程
とを有することを特徴とする多層配線の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60098416A JPH069202B2 (ja) | 1985-05-09 | 1985-05-09 | 多層配線の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60098416A JPH069202B2 (ja) | 1985-05-09 | 1985-05-09 | 多層配線の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61256654A JPS61256654A (ja) | 1986-11-14 |
| JPH069202B2 true JPH069202B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=14219218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60098416A Expired - Lifetime JPH069202B2 (ja) | 1985-05-09 | 1985-05-09 | 多層配線の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH069202B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59124765A (ja) * | 1982-12-29 | 1984-07-18 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
| JPS59148350A (ja) * | 1983-02-14 | 1984-08-25 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS59167059A (ja) * | 1983-03-11 | 1984-09-20 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1985
- 1985-05-09 JP JP60098416A patent/JPH069202B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61256654A (ja) | 1986-11-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4866009A (en) | Multilayer wiring technique for a semiconductor device | |
| JPH0618213B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2001320016A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPH069202B2 (ja) | 多層配線の形成方法 | |
| JP3247729B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS63211672A (ja) | 半導体集積回路装置 | |
| JPH04199628A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH04355951A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JPH04196122A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH03292765A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0290668A (ja) | 半導体装置 | |
| JPH0194648A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2621287B2 (ja) | 多層配線層の形成方法 | |
| JPH02156537A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| KR960011816B1 (ko) | 반도체소자의 캐패시터 및 그의 제조방법 | |
| JPH06244187A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS59189657A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0235731A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH03280431A (ja) | 多層配線の製造方法および装置 | |
| JPH02111052A (ja) | 多層配線形成法 | |
| JPS62115744A (ja) | 半導体装置 | |
| JPH043962A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPH03112151A (ja) | 能動層積層素子 | |
| JPH03157925A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH11265938A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 |