JPH07283306A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微細な配線層パターンに対して充分なスルー
ホールサイズを確保できる多層配線構造を有する半導体
装置およびその製造方法を提供する。 【構成】 半導体基板１０１上の絶縁膜１，１ａに第１
の金属配線層１０３を形成した後、絶縁膜２，２ａ，
３，３ａを順次積層する。その後絶縁膜３，３ａに絶縁
膜２ａをエッチングストッパーとして第２の金属配線層
用溝７を形成し、第２の金属配線層用溝７パターンをマ
スクとし絶縁膜１ａをエッチングストッパーとしてスル
ーホール１０６を形成する。その後第２の金属配線層用
溝７とスルーホール１０６に第２の配線層を形成する。 【効果】 充分な大きさを持つスルーホールを容易に安
定して形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、多層配線層の各層が
スルーホールを介して接続されている半導体装置及びそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩの高集積化、高機能化に伴い、素
子の微細化が著しく進み金属配線層の幅も縮小され、同
時に各金属配線層間の接続孔のサイズも小さくならざる
を得ない。微細多層配線におけるコンタクトやスルーホ
ール等の接続孔の形成技術は半導体装置の製品歩留りを
律速する要因の一つになりつつあり、種々の改良がなさ
れてきている。

【０００３】図１６は従来の多層金属配線の形成方法を
示す工程断面図であり、図１６（ａ）〜（ｆ）に従って
順次説明を行う。まず、半導体基板１０１上に種々の素
子を形成（図示なし）したのち絶縁膜１０２を形成す
る。その後絶縁膜１０２上にスパッタ法等で金属配線膜
を形成したのち写真製版及びエッチング技術を施して第
１の金属配線層１０３を形成する（図１６（ａ））。次
に、第１の金属配線層１０３上に層間絶縁膜１０４を全
面に形成する（図１６（ｂ））。次に、層間絶縁膜１０
４上全面にレジストを塗布した後写真製版技術によって
レジストパターン１０５を形成し、これをマスクとして
層間絶縁膜１０４をエッチングすることによりスルーホ
ール１０６を形成する（図１６（ｃ））。次に、レジス
トパターン１０５を除去したのちスパッタ法等を用いて
全面に第２の金属配線膜１０７を形成する（図１６
（ｄ））。次に、全面にレジストを塗布したのち写真製
版技術によってレジストパターン１０８を形成し、これ
をマスクとしてドライエッチングを行い第２の金属配線
層１０７を形成する（図１６（ｅ））。その後、レジス
トパターン１０８を除去する（図１６（ｆ））。同様に
して金属配線層をさらに積層してゆくことができる。

【０００４】図１６（ａ）（ｃ）（ｅ）で示すように金
属配線層１０３，１０７及びスルーホール１０６は写真
製版及びエッチング技術によって形成した場合、スルー
ホール１０６の大きさが下層となる第１の金属配線層１
０３および上層となる第２の金属配線層１０７の線幅と
同一かそれ以上の寸法に設計されていると写真製版技術
においてパターンの重ね合わせズレがしばしば発生して
しまう。

【０００５】図１７（ａ）〜（ｆ）は図１６（ａ）〜
（ｆ）の多層配線形成方法において写真製版時に重ね合
わせズレが生じた場合の問題点を説明するための工程断
面図である。図１７（ａ）（ｂ）は図１６（ａ）（ｂ）
と同じものなので説明を省略する。次に、図１７（ｃ）
に示すように、図１６（ｃ）と同様にして層間絶縁膜１
０４上にレジストパターン１０５を形成してスルーホー
ル１０６を形成する。このときレジストパターン１０５
は第１の金属配線層１０３に対して重ね合わせズレを起
こしておりスルーホール１０６形成のためにエッチング
を施すと層間絶縁膜１０４ばかりでなくその下の絶縁膜
１０２までエッチングされてしまう。次に、図１７
（ｄ）に示すように、図１６（ｄ）と同様にしてレジス
トパターン１０５を除去した後全面に第２の金属配線層
１０７を形成するのであるが、重ね合わせズレを起こし
ているスルーホール１０６内では第２の金属配線層１０
７は断線してしまう。次に、図１７（ｅ）に示すよう
に、図１６（ｅ）と同様にして第２の金属配線層１０７
上にレジストパターン１０８を形成する。このときレジ
ストパターン１０８はスルーホール１０６に対して重ね
合わせズレを起こしており第２の金属配線層１０７形成
のためにエッチングを施すと第１の金属配線層１０３ま
でエッチングされてしまう。その後、図１７（ｆ）に示
すようにレジストパターン１０８を除去するのであるが
第１および第２の金属配線層１０３、１０７はスルーホ
ール１０６内で断線をおこし電気的接続不良を起こして
いる。従って、スルーホール１０６のサイズは下層の第
１の金属配線層１０３および上層の第２の金属配線層１
０７の線幅より小さく形成する必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の金属配線層及び
スルーホールの形成方法と構造は以上のようであり、図
１８は図１６（ｆ）の平面図であるが、図１８に示すよ
うにスルーホール１０６形成用のレジストパターンサイ
ズは第１及び第２の金属配線層１０３、１０７の幅
Ｗ₁、Ｗ₂に対して写真製版工程技術における重ね合わせ
ズレ分ｄを考慮して決定されなければならず、（Ｗ₁−
２ｄ）×（Ｗ₂−２ｄ）となり、素子の微細化に伴って
金属配線層の幅も縮小されており非常に微細なものとな
ってしまう。このためスルーホール１０６の形成は非常
に困難なものとなり、製品歩留りの低下やスルーホール
１０６内抵抗の増大をひきおこすといった問題点があっ
た。

【０００７】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、金属配線層の幅が微細になって
もスルーホールサイズを充分確保でき、電気的に良好な
スルーホール部を有する多層金属配線層をもつ半導体装
置の構造及び製造方法を提供することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る半導体装置は、第１の絶縁膜は層間絶縁膜のエッチン
グに対してエッチングレートの低い材料とし、上記層間
絶縁膜は第２の絶縁膜のエッチングに対してエッチング
レートの低い材料とし、上記第２の絶縁膜は上記層間絶
縁膜のエッチングに対してエッチングレートの低い材料
としたものである。

【０００９】また、この発明の請求項２に係る半導体装
置は、第２の絶縁膜は第３の絶縁膜のエッチングに対し
てエッチングレートの低い材料とし、第４の絶縁膜は第
５の絶縁膜のエッチングに対してエッチングレートの低
い材料とし、第６の絶縁膜は上記第３の絶縁膜のエッチ
ングに対してエッチングレートの低い材料としたもので
ある。

【００１０】また、この発明の請求項３に係る半導体装
置の製造方法は、半導体基板上に第１の絶縁膜を形成す
る工程と、上記第１の絶縁膜上に第１の配線層用レジス
トパターンを形成する工程と、上記第１の配線層用レジ
ストパターンをマスクとして上記第１の絶縁膜をエッチ
ングして第１の配線層用溝を形成する工程と、上記第１
の配線層用溝内に第１の配線層を形成する工程と、上記
第１の配線層および第１の絶縁膜上に層間絶縁膜を形成
する工程と、上記層間絶縁膜上に第２の絶縁膜を形成す
る工程と、上記第２の絶縁膜上に第２の配線層用レジス
トパターンを形成する工程と、上記第２の配線層用レジ
ストパターンをマスクとし上記層間絶縁膜をエッチング
ストッパーとして上記第２の絶縁膜をエッチングし第２
の配線層用溝を形成する工程と、スルーホール形成用レ
ジストパターンを形成する工程と、上記スルーホール形
成用レジストパターンおよび第２の絶縁膜パターンをマ
スクとし上記第１の絶縁膜をエッチングストッパーとし
て上記層間絶縁膜をエッチングしてスルーホールを形成
する工程と、上記第２の配線層用溝内およびスルーホー
ル内に第２の配線層を形成する工程とを備えたものであ
る。

【００１１】また、この発明の請求項４に係る半導体装
置の製造方法は、半導体基板上に第１の絶縁膜およびそ
の上層に第２の絶縁膜を形成する工程と、上記第２の絶
縁膜上に第１の配線層用レジストパターンを形成する工
程と、上記第１の配線層用レジストパターンをマスクと
して上記第２の絶縁膜をエッチングし続いて上記第１の
絶縁膜をエッチングして第１の配線層用溝を形成する工
程と、上記第１の配線層用溝内に第１の配線層を形成す
る工程と、第３の絶縁膜，第４の絶縁膜，第５の絶縁膜
および第６の絶縁膜を順次積層して形成する工程と、上
記第６の絶縁膜上に第２の配線層用レジストパターンを
形成する工程と、上記第２の配線層用レジストパターン
をマスクとして上記第６の絶縁膜をエッチングし続いて
上記第４の絶縁膜をエッチングストッパーとして上記第
５の絶縁膜をエッチングし第２の配線層用溝を形成する
工程と、スルーホール形成用レジストパターンを形成す
る工程と、上記スルーホール形成用レジストパターンお
よび第６の絶縁膜パターンをマスクとして上記第４の絶
縁膜をエッチングし続いて上記第２の絶縁膜をエッチン
グストッパーとして上記第３の絶縁膜をエッチングして
スルーホールを形成する工程と、上記第２の配線層用溝
内およびスルーホール内に第２の配線層を形成する工程
とを備えたものである。

【００１２】また、この発明の請求項５に係る半導体装
置の製造方法は、半導体基板上に第１の絶縁膜およびそ
の上層に第２の絶縁膜を形成する工程と、上記第２の絶
縁膜上に第１の配線層用レジストパターンを形成する工
程と、上記第１の配線層用レジストパターンをマスクと
して上記第２の絶縁膜をエッチングし続いて上記第１の
絶縁膜をエッチングして第１の配線層用溝を形成する工
程と、上記第１の配線層用溝内に第１の配線層を形成す
る工程と、第３の絶縁膜，第４の絶縁膜，および第５の
絶縁膜を順次積層して形成する工程と、上記第５の絶縁
膜上に第２の配線層用レジストパターンを形成する工程
と、上記第２の配線層用レジストパターンをマスクとし
上記第４の絶縁膜をエッチングストッパーとして上記第
５の絶縁膜をエッチングし第２の配線層用溝を形成する
工程と、スルーホール形成用レジストパターンを形成す
る工程と、上記スルーホール形成用レジストパターンお
よび上記第５の絶縁膜パターンをマスクとして上記第４
の絶縁膜をエッチングし続いて上記第４の絶縁膜パター
ンをマスクとし上記第２の絶縁膜をエッチングストッパ
ーとして上記第３の絶縁膜をエッチングしてスルーホー
ルを形成する工程と、上記第２の配線層用溝内およびス
ルーホール内に第２の配線層を形成する工程とを備えた
ものである。

【００１３】

【作用】この発明における半導体装置は、第１の絶縁膜
を層間絶縁膜のエッチングに対してエッチングレートの
低い材料とし、上記層間絶縁膜を第２の絶縁膜のエッチ
ングに対してエッチングレートの低い材料とし、上記第
２の絶縁膜を上記層間絶縁膜のエッチングに対してエッ
チングレートの低い材料としたので、微細なスルーホー
ル形成用レジストパターンを形成する必要がなく容易に
スルーホールを形成できる。

【００１４】また、第２の絶縁膜は第３の絶縁膜のエッ
チングに対してエッチングレートの低い材料とし、第４
の絶縁膜は第５の絶縁膜のエッチングに対してエッチン
グレートの低い材料とし、第６の絶縁膜は上記第３の絶
縁膜のエッチングに対してエッチングレートの低い材料
としたので、微細なスルーホール形成用レジストパター
ンを形成する必要がなく容易にスルーホールを形成でき
るとともに絶縁膜材料の選択の幅も広がり容易に絶縁膜
の材料を選択でき、実用性の高いものとすることができ
る。

【００１５】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、第２の配線層用レジストパターンをマスクとし層間
絶縁膜をエッチングストッパーとして第２の絶縁膜をエ
ッチングし第２の配線層用溝を形成する工程と、スルー
ホール形成用レジストパターンおよび第２の絶縁膜パタ
ーンをマスクとし第１の絶縁膜をエッチングストッパー
として上記層間絶縁膜をエッチングしてスルーホールを
形成する工程とを備えるようにしたので、微細なスルー
ホール形成用レジストパターンを形成する必要がなく充
分なサイズを有するスルーホールを容易に形成すること
ができる。

【００１６】また、第２の配線層用レジストパターンを
マスクとして第６の絶縁膜をエッチングし続いて第４の
絶縁膜をエッチングストッパーとして第５の絶縁膜をエ
ッチングし第２の配線層用溝を形成する工程と、スルー
ホール形成用レジストパターンおよび第６の絶縁膜パタ
ーンをマスクとして上記第４の絶縁膜をエッチングし続
いて第２の絶縁膜をエッチングストッパーとし第３の絶
縁膜をエッチングしてスルーホールを形成する工程とを
備えるようにしたので、微細なスルーホール形成用レジ
ストパターンを形成する必要がなく、各絶縁膜材料につ
いても選択の幅が広がり、充分なサイズを有するスルー
ホールを容易に形成することができる。

【００１７】また、第２の配線層用レジストパターンを
マスクとし第４の絶縁膜をエッチングストッパーとして
第５の絶縁膜をエッチングし第２の配線層用溝を形成す
る工程と、スルーホール形成用レジストパターンおよび
上記第５の絶縁膜パターンをマスクとして上記第４の絶
縁膜をエッチングし続いて上記第４の絶縁膜パターンを
マスクとし第２の絶縁膜をエッチングストッパーとして
第３の絶縁膜をエッチングしてスルーホールを形成する
工程とを備えるようにしたので、微細なスルーホール形
成用レジストパターンを形成する必要がなく充分なサイ
ズを有するスルーホールを容易に形成することができる
とともに、第５の絶縁膜をマスクとしてスルーホールを
形成することができ製造工程をより簡単なものとでき
る。

【００１８】

【実施例】以下、この発明の実施例を図を用いて説明す
る。 実施例１．図１はこの発明の多層金属配線層を有する半
導体装置の断面図である。図において１０１は半導体基
板、１０２は絶縁膜、１０３は第１の金属配線層、１０
６はスルーホール、１０７は第２の金属配線層でありこ
れらは従来と同様なので詳細な説明は省略する。また図
２〜図７は図１に示す半導体装置の製造方法を示す工程
断面図であり、図にしたがって順次説明を行う。

【００１９】まず、図２を参照して、従来と同様にして
半導体基板１０１上に絶縁膜１０２を形成する。その
後、全面に絶縁膜１を形成する。この絶縁膜１はＳｉＨ
₄系ガスやＴＥＯＳ系ガスを用いるＣＶＤ法によるＳｉ
Ｏ₂膜を用いているが、ＳＯＧ膜や有機系塗布材料（有
機系ＳＯＧ膜、ＰＰＳＱ膜、ＰＭＳＱ膜など）、または
これらの複数膜から形成される場合もある。続いて絶縁
膜１上に絶縁膜１ａを形成する。このとき、絶縁膜１ａ
は後述する絶縁膜２のエッチング時において絶縁膜２と
はエッチングレートが異なり絶縁膜２に比べてエッチン
グレートの低い膜を用いる。ここではＳｉ₃Ｎ₄膜を用い
ている。その後、全面にレジスト塗布、写真製版処理を
行いレジストパターン４を形成し、これをマスクとして
絶縁膜１ａ，１を順にエッチングし第１の金属配線層１
０３用の溝５を形成する。

【００２０】図３を参照して、レジストパターン４を除
去した後全面にＣＶＤ法により金属膜を形成する。その
後、絶縁膜１ａが露出するまで全面にエッチングを行い
溝５内に金属膜を埋め込んで第１の金属配線層１０３を
形成する。このとき第１の金属配線層１０３はＡｌ，Ａ
ｌＳｉ，ＡｌＳｉＣｕ，ＡｌＣｕ，ＡｌＣｕＴｉ，Ａｌ
ＳｉＴｉ等のＡｌ合金もしくはＴｉ，ＴｉＮ，Ｗ，ＷＳ
ｉ，ＴｉＷ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｕなどの金属膜もしくはこ
れらの複数層よりなる積層膜を用いる。

【００２１】図４を参照して、全面に絶縁膜２，２ａの
２層からなる層間絶縁膜，絶縁膜３，絶縁膜３ａを順次
積層して形成する。絶縁膜２，３は絶縁膜１と同様にＳ
ｉＯ₂膜や無機あるいは有機系塗布材料により形成され
るＳＯＧ膜もしくはこれらの複数層よりなる積層膜であ
り、絶縁膜２ａ，３ａは絶縁膜１ａと同様にしてＳｉ₃
Ｎ₄膜やポリイミド膜、電気的絶縁性のある金属酸化膜
（例えば、Ａｌ₂Ｏ₃，ＷＯ₃，ＴｉＯ）を用いている。
このとき、絶縁膜２ａは絶縁膜３のエッチング時におい
て絶縁膜２ａのエッチングレートが絶縁膜３のエッチン
グレートよりも低い膜で形成されており、絶縁膜３ａは
絶縁膜２のエッチング時において絶縁膜３ａのエッチン
グレートが絶縁膜２のエッチングレートよりも低い膜で
形成されている。また、絶縁膜２にはスルーホール１０
６，絶縁膜３には第２の金属配線層１０７を形成するこ
とからスルーホール１０６の深さは絶縁膜２の膜厚で決
まり、絶縁膜３の膜厚は第２の金属配線層１０７の膜厚
を有しなければならない。これらのことから絶縁膜２は
０．３〜２μｍ、絶縁膜１，３は０．３〜３μｍに形成
されている。また、絶縁膜１ａ，２ａ，３ａは０．１μ
ｍ以下に形成されている。本実施例は第１および第２の
金属配線層１０３，１０７の膜厚やスルーホール１０６
の深さを達成するための絶縁膜１，２，３と、エッチン
グ時のマスクおよびストッパーとしての機能をもつ絶縁
膜１ａ，２ａ，３ａとで構成したので、絶縁膜材料の選
択の幅が広がり他の影響についても回避でき、非常に実
用性の高いものとなる。

【００２２】図５を参照して、絶縁膜３ａ上の全面に写
真製版技術を用いてレジストパターン６を形成し、この
レジストパターン６をマスクとして絶縁膜３ａ更に絶縁
膜３をエッチングし第２の金属配線層用の溝７を形成す
る。このとき絶縁膜３のエッチングは絶縁膜２ａによっ
て停止する。すなわち、絶縁膜３をエッチングする際、
絶縁膜２ａは絶縁膜３よりもエッチングレートが低いの
で、エッチングストッパーとして作用する。

【００２３】図６を参照して、レジストパターン６を除
去した後、再度レジストを塗布しレジストパターン８を
形成する。このレジストパターン８をマスクとして絶縁
膜２ａをエッチングし、さらに絶縁膜２をエッチングし
て第１の金属配線層１０３を露出させてスルーホール１
０６を形成する。この絶縁膜２をエッチングする際、絶
縁膜３ａは絶縁膜２よりもエッチングレートが低いの
で、マスクとして機能し、スルーホール１０６サイズは
すでに形成されている第２の金属配線層用の溝７の幅で
決定されることになる。また、絶縁膜１ａは絶縁膜２よ
りもエッチングレートが低いので、エッチングストッパ
ーとして機能し、スルーホール内で断線が起こることも
ない。ただし、絶縁膜３ａと絶縁膜２ａとが同一材料で
形成されているときは、絶縁膜２ａのエッチングの際に
絶縁膜３ａが消失しないように絶縁膜３ａは絶縁膜２ａ
の膜厚よりも厚く形成しておく必要がある。

【００２４】この様にすれば、スルーホール１０６形成
のためのレジストパターン８は溝７のサイズより大きめ
のいわゆるバカ穴で良く、第２の金属配線層１０７の幅
以下の寸法を有するような微細なレジストパターンを形
成する必要がない。また、溝７が第１の金属配線層１０
３に対してズレて形成されたとしても、絶縁膜１ａは絶
縁膜２よりもエッチングレートが低く、絶縁膜２のエッ
チングは絶縁膜１ａで停止するので下層の絶縁膜１（従
がって無論絶縁膜１０２も）をエッチングしてしまうこ
ともない。したがって、スルーホール１０６はレジスト
パターン８のサイズにかかわらず自己整合的に形成で
き、その内部において第２の金属配線層１０７が断線す
ることもない。

【００２５】図７を参照して、レジストパターン８を除
去した後、全面に金属膜をＣＶＤ法により堆積させる。
その後、図１に示すように、絶縁膜３ａが露出するまで
全面エッチングを行いスルーホール１０６および第２の
金属配線層用の溝７の内部に第２の金属配線層１０７を
形成する。

【００２６】この形成方法を繰り返すことによって２層
以上の金属配線層を形成する場合においても同様にして
形成することができる。

【００２７】図８は図６の段階における半導体装置の平
面図である。図に示すようにスルーホール形成用レジス
トパターン８のサイズは第１および第２の金属配線層１
０３、１０７の幅Ｗ₁、Ｗ₂に対する写真製版工程技術に
おける重ね合わせズレ分ｄを考慮して、（Ｗ₁＋２ｄ）
×（Ｗ₂＋２ｄ）以上のサイズがあれば良い。この場
合、スルーホール１０６は第１の金属配線層１０３の幅
（Ｗ₁）および第２の金属配線層１０７の幅（Ｗ₂）で規
定される矩形領域となり、そのサイズは常にＷ₁×Ｗ₂と
なる。

【００２８】実施例２．上記実施例１では図６および図
８に示すようにスルーホール形成用レジストパターン８
は第１および第２の金属配線層幅Ｗ₁，Ｗ₂よりも重ね合
わせズレ分ｄ大きく形成したものを示したが、図９に示
すように近接する複数個のスルーホール１０６の形成に
おいて複数個のスルーホール１０６をすべて囲む大きな
レジストパターン９を１つ形成してもよい。このとき図
９のＡＡ'断面図である図１０に示すように、絶縁膜３
ａがスルーホール１０６形成時のエッチングマスクとし
て働きそのサイズがＷ₁×Ｗ₂である良好なスルーホール
１０６が形成できる。この場合、配線層パターンがより
密集しスルーホールを近接して多数形成する必要がある
場合において、スルーホール形成用のレジストパターン
の形成がより容易となりスルーホールの形成が容易とな
る。

【００２９】実施例３．上記実施例１，２では絶縁膜
１，１ａ，２，２ａ，３，３ａの６層からなる絶縁膜を
形成していたが、図１１に示すように最上層の絶縁膜３
ａを省略して５層構造の絶縁膜としても良い。図１１〜
図１３は絶縁膜を５層としたときのスルーホール形成方
法を示す工程断面図である。図に従って順次説明する。

【００３０】まず、図１１に示すように、実施例１の図
２，図３に示す工程を経たのち図４と同様にして絶縁膜
２，２ａ，３を順次積層して形成する。この時、最上層
の絶縁膜３ａは形成しない。

【００３１】次ぎに、図１２に示すように、図５と同様
にして第２の金属配線用溝７を形成する。次ぎに、図１
３に示すように、図６と同様にしてスルーホール形成用
のレジストパターン８を形成して、このレジストパター
ン８をマスクとして絶縁膜２，２ａをエッチングしてス
ルーホール１０６を形成する。この時、スルーホール形
成用レジストパターン８は重ね合わせズレ分ｄだけ大き
く形成しているので、絶縁膜２ａのエッチングは絶縁膜
３をマスクとして行われる。ところが、実施例１におい
て絶縁膜２のエッチング時のマスクであった絶縁膜３ａ
が形成されていないため絶縁膜３もレジストパターン８
のｄ分だけエッチングされ、第２の金属配線層１０７の
幅は２ｄ分大きく形成されてしまうことになる。ただ
し、絶縁膜３のエッチングは絶縁膜３よりエッチングレ
ートの低い絶縁膜２ａで停止する。従って、スルーホー
ル１０６形成のために絶縁膜２をエッチングする際には
絶縁膜２ａがマスクとして働き、絶縁膜１ａがエッチン
グストッパーとして働くのでスルーホール１０６のサイ
ズは実施例１と同様にＷ₁×Ｗ₂となる。図１４は図１３
の平面図であり、図に示すように第２の金属配線層１０
７はスルーホール１０６の開口部のみ配線層幅が２ｄ分
だけ太く形成されることになる。その後の工程は実施例
１と同様であるので説明は省略する。

【００３２】本実施例は配線層のピッチがさらに密にな
り、第２の金属配線層１０７間隔が２ｄ以下になった場
合には隣接する第２の金属配線層１０７が電気的にショ
ートしてしまうという問題点はあるが、実施例１の効果
に加えてさらに製造工程を簡略化できるという効果があ
る。

【００３３】実施例４．上記実施例１，２，３では絶縁
膜を５層以上積層して行うスルーホール形成方法につい
て示したが、図１５に示すように３層構造の絶縁膜とし
ても良い。図１５（ａ）〜（ｄ）は絶縁膜を３層とした
時のスルーホール形成方法を示す工程断面図である。図
にしたがって順次説明する。まず、図１５（ａ）に示す
ように、従来と同様にして半導体基板１０１上に絶縁膜
１０２を形成する。その後、全面に絶縁膜１０、例えば
ＳｉＯ₂を形成する。この時、絶縁膜１０は後述する層
間絶縁膜１１のエッチング時において絶縁膜１０のエッ
チングレートが層間絶縁膜１１のそれよりも低い膜で形
成されていなければならない。その後、全面にレジスト
塗布、写真製版処理を行いレジストパターンを形成し、
これをマスクとして絶縁膜１０をエッチングし第１の金
属配線層１０３用の溝を形成する。次ぎに、レジストパ
ターンを除去した後全面にＣＶＤ法により金属膜を形成
する。その後、絶縁膜１０が露出するまで全面にエッチ
ングを行い溝内に金属膜を埋め込んで第１の金属配線層
１０３を形成する。

【００３４】次ぎに、図１５（ｂ）に示すように、全面
に層間絶縁膜１１，絶縁膜１２を順次積層して形成す
る。この時、層間絶縁膜１１は絶縁膜１２のエッチング
時においてそのエッチングレートが絶縁膜１２よりも低
い膜、例えばＳｉ₃Ｎ₄で形成されていなければならな
い。また、絶縁膜１２は層間絶縁膜１１のエッチング時
においてそのエッチングレートが層間絶縁膜１１のそれ
よりも低い膜、例えばＳｉＯ₂で形成されていなければ
ならない。さらに、層間絶縁膜１１にはスルーホール１
０６，絶縁膜１２には第２の金属配線層１０７を形成す
ることからスルーホール１０６の深さは層間絶縁膜１１
の膜厚で決まり、絶縁膜１２の膜厚は第２の金属配線層
１０７の膜厚を有しなければならない。

【００３５】次ぎに、図１５（ｃ）に示すように、絶縁
膜１２上の全面に写真製版技術を用いてレジストパター
ン６を形成し、このレジストパターン６をマスクとして
絶縁膜１２をエッチングし第２の金属配線層用の溝７を
形成する。このとき絶縁膜１２のエッチングは層間絶縁
膜１１によって停止する。すなわち、絶縁膜１２をエッ
チングする際、層間絶縁膜１１は絶縁膜１２よりもエッ
チングレートが低いので、エッチングストッパーとして
作用する。

【００３６】次ぎに、図１５（ｄ）に示すように、レジ
ストパターン６を除去した後、再度レジストを塗布しレ
ジストパターン８を形成する。このレジストパターン８
をマスクとして層間絶縁膜１１をエッチングして第１の
金属配線層１０３を露出させてスルーホール１０６を形
成する。この時、層間絶縁膜１１をエッチングする際、
絶縁膜１２は層間絶縁膜１１よりもエッチングレートが
低いのでマスクとして機能し、絶縁膜１０は層間絶縁膜
１１よりもエッチングレートが低いのでエッチングスト
ッパーとして機能する。従って、スルーホール１０６サ
イズはすでに形成されている第２の金属配線層用の溝７
の幅で決定されることになり、その内部で断線すること
もない。

【００３７】その後、レジストパターン８を除去した
後、全面に金属膜をＣＶＤ法により堆積させ、絶縁膜１
２が露出するまで全面エッチングを行いスルーホール１
０６および第２の金属配線層用の溝７の内部に金属膜を
埋め込んで第２の金属配線層１０７を形成する。本実施
例は、Ｓｉ₃Ｎ₄膜はＳｉＯ₂膜に比べて誘電率が高く膜
容量を下げるためにはＳｉＯ₂膜に比べて厚く形成しな
ければならない。即ち、層間絶縁膜１１は絶縁膜１０，
１２に比べて厚く形成することになり微細パターンの加
工精度は劣下してしまう。従って微細なスルーホール１
０６を形成するためには、実施例１のように６層の絶縁
膜で構成し膜厚の薄い絶縁膜をマスクおよびエッチング
ストッパーとしてだけ機能させるようにすれば、絶縁膜
材料の選択の幅が広がり容易に絶縁膜を形成することが
できるので、より実現性の高いものではあるが、絶縁膜
１０，１１，１２として、上述した各エッチングレート
の相互関係を満足する適当な材料を選ぶことができれば
製造方法が非常に簡単になるという効果がある。

【００３８】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、第１の
絶縁膜を層間絶縁膜のエッチングに対してエッチングレ
ートの低い材料とし、上記層間絶縁膜を第２の絶縁膜の
エッチングに対してエッチングレートの低い材料とし、
上記第２の絶縁膜を上記層間絶縁膜のエッチングに対し
てエッチングレートの低い材料としたので、微細なスル
ーホール形成用レジストパターンを形成する必要がなく
容易にスルーホールを形成できるとともに、スルーホー
ルサイズが配線層の幅と同一寸法に形成できて充分なス
ルーホールサイズを確保でき、良好な半導体装置が得ら
れる効果がある。

【００３９】また、第２の絶縁膜は第３の絶縁膜のエッ
チングに対してエッチングレートの低い材料とし、第４
の絶縁膜は第５の絶縁膜のエッチングに対してエッチン
グレートの低い材料とし、第６の絶縁膜は上記第３の絶
縁膜のエッチングに対してエッチングレートの低い材料
としたので、微細なスルーホール形成用レジストパター
ンを形成する必要がなく容易にスルーホールを形成でき
るとともに絶縁膜材料の選択の幅も広がり、容易に絶縁
膜の材料を選択でき実用性の高いものとすることができ
る。さらに、スルーホールサイズが配線層の幅と同一寸
法に形成されるようにしたので、充分なスルーホールサ
イズが確保でき、良好な半導体装置が得られる効果があ
る。

【００４０】また、第２の配線層用レジストパターンを
マスクとし層間絶縁膜をエッチングストッパーとして第
２の絶縁膜をエッチングし第２の配線層用溝を形成する
工程と、スルーホール形成用レジストパターンおよび第
２の絶縁膜パターンをマスクとし第１の絶縁膜をエッチ
ングストッパーとして上記層間絶縁膜をエッチングして
スルーホールを形成する工程とを備えるようにしたの
で、微細なスルーホール形成用レジストパターンを形成
する必要がなく充分なサイズを有するスルーホールを容
易に形成することができ、良好な半導体装置を歩留まり
良く製造することができる効果がある。

【００４１】また、第２の配線層用レジストパターンを
マスクとして第６の絶縁膜をエッチングし続いて第４の
絶縁膜をエッチングストッパーとして第５の絶縁膜をエ
ッチングし第２の配線層用溝を形成する工程と、スルー
ホール形成用レジストパターンおよび第６の絶縁膜パタ
ーンをマスクとして上記第４の絶縁膜をエッチングし続
いて第２の絶縁膜をエッチングストッパーとして第３の
絶縁膜をエッチングしてスルーホールを形成する工程と
を備えるようにしたので、微細なスルーホール形成用レ
ジストパターンを形成する必要がなく各絶縁膜の材料に
ついても選択の幅が広がり、充分なサイズを有するスル
ーホールを容易に形成することができ、良好な半導体装
置を歩留まり良く製造することができる効果がある。

【００４２】また、第２の配線層用レジストパターンを
マスクとし第４の絶縁膜をエッチングストッパーとして
第５の絶縁膜をエッチングし第２の配線層用溝を形成す
る工程と、スルーホール形成用レジストパターンおよび
上記第５の絶縁膜パターンをマスクとして上記第４の絶
縁膜をエッチングし続いて上記第４の絶縁膜パターンを
マスクとし第２の絶縁膜をエッチングストッパーとして
第３の絶縁膜をエッチングしてスルーホールを形成する
工程とを備えるようにしたので、微細なスルーホール形
成用レジストパターンを形成する必要がなく、充分なサ
イズを有するスルーホールを容易に形成することができ
るとともに、第５の絶縁膜をマスクとしてスルーホール
を形成することができ製造工程をより簡単なものとで
き、良好な半導体装置を歩留まり良く製造することがで
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１の多層金属配線層を有す
る半導体装置の断面図である。

【図２】 図１の半導体装置の製造方法を示す一工程図
である。

【図３】 図１の半導体装置の製造方法を示す一工程図
である。

【図４】 図１の半導体装置の製造方法を示す一工程図
である。

【図５】 図１の半導体装置の製造方法を示す一工程図
である。

【図６】 図１の半導体装置の製造方法を示す一工程図
である。

【図７】 図１の半導体装置の製造方法を示す一工程図
である。

【図８】 図６の半導体装置の平面図である。

【図９】 この発明の実施例２の半導体装置を示す平面
図である。

【図１０】 図９の半導体装置の製造方法を示す一工程
図である。

【図１１】 この発明の実施例３の半導体装置の製造方
法を示す一工程図である。

【図１２】 この発明の実施例３の半導体装置の製造方
法を示す一工程図である。

【図１３】 この発明の実施例３の半導体装置の製造方
法を示す一工程図である。

【図１４】 図１３の半導体装置の平面図である。

【図１５】 この発明の実施例４の半導体装置の製造方
法を示す工程図である。

【図１６】 従来の半導体装置の製造方法を示す工程断
面図である。

【図１７】 従来の半導体装置の製造方法を示す工程断
面図である。

【図１８】 従来の半導体装置の平面図である。

【符号の説明】

１，１ａ，２，２ａ，３，３ａ，１０，１２ 絶縁膜、
１１ 層間絶縁膜、４ 第１の配線層用レジストパター
ン、５ 第１の配線層用溝、６ 第２の配線層用レジス
トパターン、７ 第２の配線層用溝、８ スルーホール
形成用レジストパターン、１０１ 半導体基板、１０３
第１の金属配線層、１０６ スルーホール、１０７
第２の金属配線層。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に形成された第１の絶縁
   膜、上記第１の絶縁膜内に形成された第１の配線層、上
   記第１の絶縁膜および第１の配線層上に形成された層間
   絶縁膜、上記層間絶縁膜上に形成された第２の絶縁膜、
   および上記第２の絶縁膜内に形成された第２の配線層を
   備え、上記層間絶縁膜内に形成したスルーホールを介し
   て上記第１の配線層と第２の配線層とを接続する半導体
   装置において、 上記第１の絶縁膜は上記層間絶縁膜のエッチングに対し
   てエッチングレートの低い材料とし、上記層間絶縁膜は
   上記第２の絶縁膜のエッチングに対してエッチングレー
   トの低い材料とし、上記第２の絶縁膜は上記層間絶縁膜
   のエッチングに対してエッチングレートの低い材料とし
   たことを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 半導体基板上に形成された第１の絶縁
   膜、上記第１の絶縁膜上に形成された第２の絶縁膜、上
   記第１および第２の絶縁膜内に形成された第１の配線
   層、上記第１の配線層および第２の絶縁膜上に形成され
   た第３の絶縁膜、上記第３の絶縁膜上に形成された第４
   の絶縁膜、上記第４の絶縁膜上に形成された第５の絶縁
   膜、上記第５の絶縁膜上に形成された第６の絶縁膜、上
   記第５および第６の絶縁膜内に形成された第２の配線層
   を備え、上記第３および第４の絶縁膜内に形成したスル
   ーホールを介して上記第１の配線層と第２の配線層とを
   接続する半導体装置において、 上記第２の絶縁膜は上記第３の絶縁膜のエッチングに対
   してエッチングレートの低い材料とし、上記第４の絶縁
   膜は上記第５の絶縁膜のエッチングに対してエッチング
   レートの低い材料とし、上記第６の絶縁膜は上記第３の
   絶縁膜のエッチングに対してエッチングレートの低い材
   料としたことを特徴とする半導体装置。
3. 【請求項３】 半導体基板上に第１の絶縁膜を形成する
   工程と、上記第１の絶縁膜上に第１の配線層用レジスト
   パターンを形成する工程と、上記第１の配線層用レジス
   トパターンをマスクとして上記第１の絶縁膜をエッチン
   グして第１の配線層用溝を形成する工程と、上記第１の
   配線層用溝内に第１の配線層を形成する工程と、上記第
   １の配線層および第１の絶縁膜上に層間絶縁膜を形成す
   る工程と、上記層間絶縁膜上に第２の絶縁膜を形成する
   工程と、上記第２の絶縁膜上に第２の配線層用レジスト
   パターンを形成する工程と、上記第２の配線層用レジス
   トパターンをマスクとし上記層間絶縁膜をエッチングス
   トッパーとして上記第２の絶縁膜をエッチングし第２の
   配線層用溝を形成する工程と、スルーホール形成用レジ
   ストパターンを形成する工程と、上記スルーホール形成
   用レジストパターンおよび第２の絶縁膜パターンをマス
   クとし上記第１の絶縁膜をエッチングストッパーとして
   上記層間絶縁膜をエッチングしてスルーホールを形成す
   る工程と、上記第２の配線層用溝内およびスルーホール
   内に第２の配線層を形成する工程とを備えたことを特徴
   とする半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 半導体基板上に第１の絶縁膜およびその
   上層に第２の絶縁膜を形成する工程と、上記第２の絶縁
   膜上に第１の配線層用レジストパターンを形成する工程
   と、上記第１の配線層用レジストパターンをマスクとし
   て上記第２の絶縁膜をエッチングし続いて上記第１の絶
   縁膜をエッチングして第１の配線層用溝を形成する工程
   と、上記第１の配線層用溝内に第１の配線層を形成する
   工程と、第３の絶縁膜，第４の絶縁膜，第５の絶縁膜お
   よび第６の絶縁膜を順次積層して形成する工程と、上記
   第６の絶縁膜上に第２の配線層用レジストパターンを形
   成する工程と、上記第２の配線層用レジストパターンを
   マスクとして上記第６の絶縁膜をエッチングし続いて上
   記第４の絶縁膜をエッチングストッパーとして上記第５
   の絶縁膜をエッチングし第２の配線層用溝を形成する工
   程と、スルーホール形成用レジストパターンを形成する
   工程と、上記スルーホール形成用レジストパターンおよ
   び第６の絶縁膜パターンをマスクとして上記第４の絶縁
   膜をエッチングし続いて上記第２の絶縁膜をエッチング
   ストッパーとして上記第３の絶縁膜をエッチングしてス
   ルーホールを形成する工程と、上記第２の配線層用溝内
   およびスルーホール内に第２の配線層を形成する工程と
   を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 半導体基板上に第１の絶縁膜およびその
   上層に第２の絶縁膜を形成する工程と、上記第２の絶縁
   膜上に第１の配線層用レジストパターンを形成する工程
   と、上記第１の配線層用レジストパターンをマスクとし
   て上記第２の絶縁膜をエッチングし続いて上記第１の絶
   縁膜をエッチングして第１の配線層用溝を形成する工程
   と、上記第１の配線層用溝内に第１の配線層を形成する
   工程と、第３の絶縁膜，第４の絶縁膜，および第５の絶
   縁膜を順次積層して形成する工程と、上記第５の絶縁膜
   上に第２の配線層用レジストパターンを形成する工程
   と、上記第２の配線層用レジストパターンをマスクとし
   上記第４の絶縁膜をエッチングストッパーとして上記第
   ５の絶縁膜をエッチングし第２の配線層用溝を形成する
   工程と、スルーホール形成用レジストパターンを形成す
   る工程と、上記スルーホール形成用レジストパターンお
   よび上記第５の絶縁膜パターンをマスクとして上記第４
   の絶縁膜をエッチングし続いて上記第４の絶縁膜パター
   ンをマスクとし上記第２の絶縁膜をエッチングストッパ
   ーとして上記第３の絶縁膜をエッチングしてスルーホー
   ルを形成する工程と、上記第２の配線層用溝内およびス
   ルーホール内に第２の配線層を形成する工程とを備えた
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。