JPH0712041B2 - 多層配線の製造方法 - Google Patents
多層配線の製造方法Info
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- JPH0712041B2 JPH0712041B2 JP60100587A JP10058785A JPH0712041B2 JP H0712041 B2 JPH0712041 B2 JP H0712041B2 JP 60100587 A JP60100587 A JP 60100587A JP 10058785 A JP10058785 A JP 10058785A JP H0712041 B2 JPH0712041 B2 JP H0712041B2
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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、半導体装置に関し、特に多層配線構造とその
製造方法に関する。
製造方法に関する。
従来、半導体装置の多層配線は次のように形成されてい
た。例えば、第２図（ａ）に示すように半導体基板１上
に層間絶縁膜２、例えばシリコン酸化膜を形成したの
ち、第２図（ｂ）に示すように、フォトレジストによる
マスク３を設け、次に第２図（ｃ）に示すように、ガス
プラズマエッチング法により、層間絶縁膜２を開孔す
る。そしてマスク３を除去すると、第２図（ｄ）に示す
ように層間絶縁膜２に段差４が形成される。次に第２図
（ｅ）に示すように表面の全面にスパッタ蒸着法によ
り、配線金属５を形成して得られる。しかしこの方法の
欠点は層間絶縁膜２に生じた段差４が半導体基板に対し
ほぼ直角となり、この部分の配線金属６が薄くなり、そ
のため、配線抵抗の増大や断線の原因になったりする。
た。例えば、第２図（ａ）に示すように半導体基板１上
に層間絶縁膜２、例えばシリコン酸化膜を形成したの
ち、第２図（ｂ）に示すように、フォトレジストによる
マスク３を設け、次に第２図（ｃ）に示すように、ガス
プラズマエッチング法により、層間絶縁膜２を開孔す
る。そしてマスク３を除去すると、第２図（ｄ）に示す
ように層間絶縁膜２に段差４が形成される。次に第２図
（ｅ）に示すように表面の全面にスパッタ蒸着法によ
り、配線金属５を形成して得られる。しかしこの方法の
欠点は層間絶縁膜２に生じた段差４が半導体基板に対し
ほぼ直角となり、この部分の配線金属６が薄くなり、そ
のため、配線抵抗の増大や断線の原因になったりする。
そして、この問題を改善するために第３図に示す方法が
提案されている（参考文献：特開昭59-66125号公報）。
この方法によれば、多層配線におけるコンタクトホール
を形成する場合、まず第３図（ａ）に示すように半導体
基板１上に層間絶縁膜２を形成したのち、第３図（ｂ）
に示すようにフォトレジストによるマスク３を設け、さ
らにこのマスクの上に第３図（ｃ）に示すようにフォト
レジストによるマスク７を設け、エッチング用マスクを
２層構造とする。ガスプラズマエッチング法により層間
絶縁膜２を途中の深さまでエッチングし、続いてマスク
３のマスク７により覆われていない部分を除去した後、
再びガスプラズマエッチング法により層間絶縁膜２をエ
ッチングすることにより第３図（ｄ）に示すように段差
が２段に設けられた開孔部を形成する。次に第３図
（ｅ）に示すようにマスク３および７を除去した後、第
３図（ｆ）に示すように表面の全面にスパッタ蒸着法に
より、配線金属５を形成する。この方法の特徴は、開孔
部形成にあたりエッチング用マスクを２層とすることに
より開孔部の段差を２段に設けて開孔部の段差を小さく
して金属配線の断線を防止したことにある。
提案されている（参考文献：特開昭59-66125号公報）。
この方法によれば、多層配線におけるコンタクトホール
を形成する場合、まず第３図（ａ）に示すように半導体
基板１上に層間絶縁膜２を形成したのち、第３図（ｂ）
に示すようにフォトレジストによるマスク３を設け、さ
らにこのマスクの上に第３図（ｃ）に示すようにフォト
レジストによるマスク７を設け、エッチング用マスクを
２層構造とする。ガスプラズマエッチング法により層間
絶縁膜２を途中の深さまでエッチングし、続いてマスク
３のマスク７により覆われていない部分を除去した後、
再びガスプラズマエッチング法により層間絶縁膜２をエ
ッチングすることにより第３図（ｄ）に示すように段差
が２段に設けられた開孔部を形成する。次に第３図
（ｅ）に示すようにマスク３および７を除去した後、第
３図（ｆ）に示すように表面の全面にスパッタ蒸着法に
より、配線金属５を形成する。この方法の特徴は、開孔
部形成にあたりエッチング用マスクを２層とすることに
より開孔部の段差を２段に設けて開孔部の段差を小さく
して金属配線の断線を防止したことにある。
しかしながら、この方法でも本質的には段差そのものを
なくすことはできない。したがってさらにこの改善のた
めに第４図に示す方法が提案されている（参照文献：特
開昭59-66122号公報）。この方法によれば、コンタクト
ホールを形成する場合に、第４図（ａ）に示すように半
導体基板１、層間絶縁膜２、フォトレジスト３を順次積
層し、フォトレジスト３に光８を照射した後、エッチン
グ除去して第４図（ｂ）に示すように逆台形の断面形状
を有するレジストパターンを形成し、これをマスクに用
いて、第４図（ｃ）に示すようにドライエッチングした
後、第４図（ｄ）に示すようにフォトレジスト３を除去
して、平坦部からの変化がなめらかな傾斜をパターンエ
ッヂ部に形成する。そして、第４図（ｅ）に示すように
表面の全面にスパッタ蒸着法により、配線金属５を形成
する。
なくすことはできない。したがってさらにこの改善のた
めに第４図に示す方法が提案されている（参照文献：特
開昭59-66122号公報）。この方法によれば、コンタクト
ホールを形成する場合に、第４図（ａ）に示すように半
導体基板１、層間絶縁膜２、フォトレジスト３を順次積
層し、フォトレジスト３に光８を照射した後、エッチン
グ除去して第４図（ｂ）に示すように逆台形の断面形状
を有するレジストパターンを形成し、これをマスクに用
いて、第４図（ｃ）に示すようにドライエッチングした
後、第４図（ｄ）に示すようにフォトレジスト３を除去
して、平坦部からの変化がなめらかな傾斜をパターンエ
ッヂ部に形成する。そして、第４図（ｅ）に示すように
表面の全面にスパッタ蒸着法により、配線金属５を形成
する。
しかしこの方法では、開孔寸法を決定づけるマスク自体
が、第４図（ｃ）におけるドライエッチングの際に、エ
ッヂの部分から絶えずエッチングされて、それと同時に
開孔寸法がエッチング時間に比例して拡大する（第４図
（ｄ）において開口端部を９で示す）。このため開孔部
の寸法制御が難かしく、開孔バラツキが発生し、生産性
に乏しい欠点があった。
が、第４図（ｃ）におけるドライエッチングの際に、エ
ッヂの部分から絶えずエッチングされて、それと同時に
開孔寸法がエッチング時間に比例して拡大する（第４図
（ｄ）において開口端部を９で示す）。このため開孔部
の寸法制御が難かしく、開孔バラツキが発生し、生産性
に乏しい欠点があった。
本発明の目的は、従来の多層配線におけるコンタクトホ
ールの有する上記問題点を解決し、層間絶縁膜内に形成
されるコンタクトホールの側面の断面形状が、垂直な部
分と傾斜角度をなす部分とを連続して有し、これにより
配線金属の十分な膜厚が得られ、且つ開孔寸法の制御性
が良好に得られる高密度の多層配線およびその製造方法
を提供することにある。
ールの有する上記問題点を解決し、層間絶縁膜内に形成
されるコンタクトホールの側面の断面形状が、垂直な部
分と傾斜角度をなす部分とを連続して有し、これにより
配線金属の十分な膜厚が得られ、且つ開孔寸法の制御性
が良好に得られる高密度の多層配線およびその製造方法
を提供することにある。
本発明は、基板上に設けられた第１配線に、第１配線上
に設けられた層間絶縁膜の開孔部を介して、第２配線が
接続された多層配線の製造方法において、基板上に第１
配線を形成する工程と、第１配線が形成された基板上に
層間絶縁膜を形成する工程と、第１配線上の層間絶縁膜
にフォトレジストによるマスクを設けると工程と、この
マスクを用いて第１配線上の層間絶縁膜を異方性ドライ
エッチングにより所定の深さまでエッチングする工程
と、前記マスクを加熱して前記フォトレジストを流動化
させて、パターンエッヂの薄い断面形状が傾斜構造のマ
スクに変換する工程と、再び異方性ドライエッチングに
より前記パターンエッヂ部分のマスクとこのマスク下の
層間絶縁膜および最初のドライエッチングにより開孔さ
れた領域下の層間絶縁膜をエッチングして、第１配線を
露出させ開孔部を形成する工程と、露出された第１配線
に前記開孔部を経て接続される第２配線を形成する工程
とを含むことを特徴としている。
に設けられた層間絶縁膜の開孔部を介して、第２配線が
接続された多層配線の製造方法において、基板上に第１
配線を形成する工程と、第１配線が形成された基板上に
層間絶縁膜を形成する工程と、第１配線上の層間絶縁膜
にフォトレジストによるマスクを設けると工程と、この
マスクを用いて第１配線上の層間絶縁膜を異方性ドライ
エッチングにより所定の深さまでエッチングする工程
と、前記マスクを加熱して前記フォトレジストを流動化
させて、パターンエッヂの薄い断面形状が傾斜構造のマ
スクに変換する工程と、再び異方性ドライエッチングに
より前記パターンエッヂ部分のマスクとこのマスク下の
層間絶縁膜および最初のドライエッチングにより開孔さ
れた領域下の層間絶縁膜をエッチングして、第１配線を
露出させ開孔部を形成する工程と、露出された第１配線
に前記開孔部を経て接続される第２配線を形成する工程
とを含むことを特徴としている。
以下、本発明の一実施例を２層配線構造を有する半導体
装置について説明する。
装置について説明する。
第１図は、２層配線の断面構造を示す工程図である。第
１図（ａ）において、GaAs基板10上に第１の配線金属11
たとえばアルミニウム（Al）が設けられ、層間絶縁膜12
として例えばシリコン酸化膜（SiO2）を１μｍ厚さに生
成させる。この層間絶縁膜表面に、通常用いられている
方法と同様にホトレジストによるマスク13を開孔領域14
を残して1.5μｍ厚さに設ける。レジストはAZ-1350J
（商品名）を用い、開孔側面の断面形状は垂直に形成す
る。次に第１図（ｂ）に示す如く、層間絶縁膜12の一
部、例えば層間絶縁膜の厚さの半分の0.5μｍの深さにC
F4ガスを用いて異方性ドライエッチングして、開孔121
を設ける。このとき開孔した孔の側面の断面形状122
は、マスクの開孔領域14と同様に垂直形状となる。この
とき開孔側面に対するエッチングは異方性エッチングの
ためにほとんどされない。
１図（ａ）において、GaAs基板10上に第１の配線金属11
たとえばアルミニウム（Al）が設けられ、層間絶縁膜12
として例えばシリコン酸化膜（SiO2）を１μｍ厚さに生
成させる。この層間絶縁膜表面に、通常用いられている
方法と同様にホトレジストによるマスク13を開孔領域14
を残して1.5μｍ厚さに設ける。レジストはAZ-1350J
（商品名）を用い、開孔側面の断面形状は垂直に形成す
る。次に第１図（ｂ）に示す如く、層間絶縁膜12の一
部、例えば層間絶縁膜の厚さの半分の0.5μｍの深さにC
F4ガスを用いて異方性ドライエッチングして、開孔121
を設ける。このとき開孔した孔の側面の断面形状122
は、マスクの開孔領域14と同様に垂直形状となる。この
とき開孔側面に対するエッチングは異方性エッチングの
ためにほとんどされない。
次に第１図（ｃ）に示すようにマスクを160℃の窒素雰
囲気中で30分間加熱して、レジストを軟化させ、開孔領
域14の周辺のパターンのエッヂ部が薄い傾斜構造すなわ
ちレジスト表面が上に凸の形状のマスク133に変換す
る。
囲気中で30分間加熱して、レジストを軟化させ、開孔領
域14の周辺のパターンのエッヂ部が薄い傾斜構造すなわ
ちレジスト表面が上に凸の形状のマスク133に変換す
る。
次に第１図（ｄ）に示すように、再び異方性ドライエッ
チング法により、層間絶縁膜12を0.5μｍエッチングし
て第１の配線金属11の表面111が露出するように層間絶
縁膜12を開孔させる。このとき層間絶縁膜の開孔側面の
断面は、マスクであるフォトレジスト133もエッチング
されるため、マスクの傾斜構造が、同じように層間絶縁
膜12の開孔121の周辺にも弧状123として形成される。次
に第１図（ｅ）に示すようにマスク133を除去すると、
側面が第１の配線金属11の表面111に対して垂直な部分1
22と、この部分122に連続する弧状の部分123とから成る
開孔を有する層間絶縁膜124が得られる。
チング法により、層間絶縁膜12を0.5μｍエッチングし
て第１の配線金属11の表面111が露出するように層間絶
縁膜12を開孔させる。このとき層間絶縁膜の開孔側面の
断面は、マスクであるフォトレジスト133もエッチング
されるため、マスクの傾斜構造が、同じように層間絶縁
膜12の開孔121の周辺にも弧状123として形成される。次
に第１図（ｅ）に示すようにマスク133を除去すると、
側面が第１の配線金属11の表面111に対して垂直な部分1
22と、この部分122に連続する弧状の部分123とから成る
開孔を有する層間絶縁膜124が得られる。
最後に、第１図（ｆ）に示すように第２の配線金属15を
従来の方法と同じようにスパッタ法により被着する。配
線金属15は、開孔周辺において弧状部分151を有して被
着され、多層配線が完成される。
従来の方法と同じようにスパッタ法により被着する。配
線金属15は、開孔周辺において弧状部分151を有して被
着され、多層配線が完成される。
このように本実施例では層間絶縁膜が開孔された時点で
〔第１図（ｂ）〕0.5μｍの垂直な開孔側面122があり、
これがエッチングマージンに相当する。即ち、エッチン
グ時間にすればSiO2のエッチングレイトが300Å／分と
すれば16分間のオーバーエッチングをしても開孔寸法は
ほとんど変らずに得られるわけである。このことは第４
図において説明した従来の傾斜構造を用いてエッチング
した場合に、エッチング時間に比例して開孔部が拡大し
てしまうことと比較して、いかに有利であるかは明らか
である。
〔第１図（ｂ）〕0.5μｍの垂直な開孔側面122があり、
これがエッチングマージンに相当する。即ち、エッチン
グ時間にすればSiO2のエッチングレイトが300Å／分と
すれば16分間のオーバーエッチングをしても開孔寸法は
ほとんど変らずに得られるわけである。このことは第４
図において説明した従来の傾斜構造を用いてエッチング
した場合に、エッチング時間に比例して開孔部が拡大し
てしまうことと比較して、いかに有利であるかは明らか
である。
また、第２図において説明した従来の構造および製造方
法と比較してみるに、本願発明者の実験により、第２図
の構造において開孔深さ１μm,開孔径寸法が１μｍの場
合、垂直な段差部分に堆積する配線金属の膜厚（第２図
（ｅ）の６の部分）は層間絶縁膜２の表面上に堆積した
配線金属の膜厚の25％であり、開孔底部に堆積した配線
金属の膜厚は層間絶縁膜２の表面上に堆積した配線金属
の膜厚の50％であり、開孔部の底は側面（段差部）より
２倍の膜厚になることを確認した。これに対し、本実施
例によれば、開孔深さ１μｍのうち垂直な部分の深さが
0.4μｍ、それと連続して弧状の傾斜部分の深さが0.6μ
ｍある場合に、開孔底部に堆積した配線金属の膜厚は層
間絶縁膜12の表面上に堆積した配線金属の膜厚と同じで
あり、開孔側面の最も薄い部分でも、層間絶縁膜12の表
面上に堆積した配線金属の膜厚の65％が得られた。この
値は、配線の電気抵抗の点からも十分な配線金属の膜厚
分布が得られていると言える。
法と比較してみるに、本願発明者の実験により、第２図
の構造において開孔深さ１μm,開孔径寸法が１μｍの場
合、垂直な段差部分に堆積する配線金属の膜厚（第２図
（ｅ）の６の部分）は層間絶縁膜２の表面上に堆積した
配線金属の膜厚の25％であり、開孔底部に堆積した配線
金属の膜厚は層間絶縁膜２の表面上に堆積した配線金属
の膜厚の50％であり、開孔部の底は側面（段差部）より
２倍の膜厚になることを確認した。これに対し、本実施
例によれば、開孔深さ１μｍのうち垂直な部分の深さが
0.4μｍ、それと連続して弧状の傾斜部分の深さが0.6μ
ｍある場合に、開孔底部に堆積した配線金属の膜厚は層
間絶縁膜12の表面上に堆積した配線金属の膜厚と同じで
あり、開孔側面の最も薄い部分でも、層間絶縁膜12の表
面上に堆積した配線金属の膜厚の65％が得られた。この
値は、配線の電気抵抗の点からも十分な配線金属の膜厚
分布が得られていると言える。
尚、以上の実施例においては、基板にGaAs、層間絶縁膜
にSiO2、配線金属にAlを用いて、２層配線構造を有する
半導体装置について述べたが、３層以上の配線構造を有
する半導体装置についても、同様にして形成でき、他の
基板、層間絶縁膜、配線金属でも可能であることは勿論
である。
にSiO2、配線金属にAlを用いて、２層配線構造を有する
半導体装置について述べたが、３層以上の配線構造を有
する半導体装置についても、同様にして形成でき、他の
基板、層間絶縁膜、配線金属でも可能であることは勿論
である。
以上説明したように本発明の製造方法によれば、多層配
線構造において、層間絶縁膜を途中までエッチング開孔
し、レジストマクスを加熱流動化してパターンエッジ部
を傾斜構造にし、再度エッチング開孔してコンタクトホ
ールの層間絶縁膜の側面の断面構造を垂直の部分とそれ
に連続して上に凸の弧状の形状に形成するようにしたの
で、配線の断線、局部的な膜厚の不均一を防止し、各部
に十分な膜厚分布が得られ、且つ開孔制御ができる精密
な多層配線を生産性良く得ることが可能となった。
線構造において、層間絶縁膜を途中までエッチング開孔
し、レジストマクスを加熱流動化してパターンエッジ部
を傾斜構造にし、再度エッチング開孔してコンタクトホ
ールの層間絶縁膜の側面の断面構造を垂直の部分とそれ
に連続して上に凸の弧状の形状に形成するようにしたの
で、配線の断線、局部的な膜厚の不均一を防止し、各部
に十分な膜厚分布が得られ、且つ開孔制御ができる精密
な多層配線を生産性良く得ることが可能となった。
第１図は本発明の一実施例を説明するための各工程にお
ける多層配線の断面図、 第２図〜第４図は従来の多層配線およびその製造方法を
説明するための各工程における断面図である。 10……基板 11……第１の配線金属 12……層間絶縁膜 13……フォトレジストマスク 14……フォトレジスト開孔部 121……層間絶縁膜の一部開孔 122……層間絶縁膜の開孔部の垂直な部分 123……層間絶縁膜の開孔部の弧状に傾斜した部分 124……開孔部を有する層間絶縁膜
ける多層配線の断面図、 第２図〜第４図は従来の多層配線およびその製造方法を
説明するための各工程における断面図である。 10……基板 11……第１の配線金属 12……層間絶縁膜 13……フォトレジストマスク 14……フォトレジスト開孔部 121……層間絶縁膜の一部開孔 122……層間絶縁膜の開孔部の垂直な部分 123……層間絶縁膜の開孔部の弧状に傾斜した部分 124……開孔部を有する層間絶縁膜
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に設けられた第１配線に、第１配線
上に設けられた層間絶縁膜の開孔部を介して、第２配線
が接続された多層配線の製造方法において、基板上に第
１配線を形成する工程と、第１配線が形成された基板上
に層間絶縁膜を形成する工程と、第１配線上の層間絶縁
膜にフォトレジストによるマスクを設ける工程と、この
マスクを用いて第１配線上の層間絶縁膜を異方性ドライ
エッチングにより所定の深さまでエッチングする工程
と、前記マスクを加熱して前記フォトレジストを流動化
させて、パターンエッジの薄い断面形状が傾斜構造のマ
スクに変換する工程と、再び異方性ドライエッチングに
より前記パターンエッジ部分のマスクとこのマスク下の
層間絶縁膜および最初のドライエッチングにより開孔さ
れた領域下の層間絶縁膜をエッチングして、第１配線を
露出させ開孔部を形成する工程と、露出された第１配線
に前記開孔部を経て接続される第２配線を形成する工程
とを含むことを特徴とする多層配線の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60100587A JPH0712041B2 (ja) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | 多層配線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60100587A JPH0712041B2 (ja) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | 多層配線の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61259540A JPS61259540A (ja) | 1986-11-17 |
| JPH0712041B2 true JPH0712041B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=14278009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60100587A Expired - Lifetime JPH0712041B2 (ja) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | 多層配線の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0712041B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100456317B1 (ko) * | 1997-06-30 | 2005-01-13 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체장치의다층금속배선형성방법 |
| CN113161284B (zh) * | 2020-01-07 | 2025-03-14 | 台积电(南京)有限公司 | 用于制造互连结构的方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5698832A (en) * | 1980-01-08 | 1981-08-08 | Mitsubishi Electric Corp | Preparation of semiconductor device |
| JPS5939048A (ja) * | 1982-08-27 | 1984-03-03 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1985
- 1985-05-14 JP JP60100587A patent/JPH0712041B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61259540A (ja) | 1986-11-17 |
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