JPH09153544A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH09153544A JPH09153544A JP31126995A JP31126995A JPH09153544A JP H09153544 A JPH09153544 A JP H09153544A JP 31126995 A JP31126995 A JP 31126995A JP 31126995 A JP31126995 A JP 31126995A JP H09153544 A JPH09153544 A JP H09153544A
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Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】配線層あたり単一のレジスト膜を使用して上層
配線と接続する導体を有する配線層と層間絶縁膜を同時
形成し、半導体装置の高集積化を企る。 【解決手段】半導体基板1の表面に導電材料から成る被
膜3−1を形成し、配線を形成する部分には細い幅のレ
ジスト膜4a−2を形成するとともに上層との接続を行
う部分はそれより太い幅のレジスト膜4b−1,4b−
2を形成し、酸素等を回転イオン注入と略垂直イオン注
入を組み合わせて注入し、絶縁部を形成することによ
り、半導体基板表面に配線層と層間絶縁膜と接続導体を
同時に形成する。
配線と接続する導体を有する配線層と層間絶縁膜を同時
形成し、半導体装置の高集積化を企る。 【解決手段】半導体基板1の表面に導電材料から成る被
膜3−1を形成し、配線を形成する部分には細い幅のレ
ジスト膜4a−2を形成するとともに上層との接続を行
う部分はそれより太い幅のレジスト膜4b−1,4b−
2を形成し、酸素等を回転イオン注入と略垂直イオン注
入を組み合わせて注入し、絶縁部を形成することによ
り、半導体基板表面に配線層と層間絶縁膜と接続導体を
同時に形成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置及びその
製造方法に関し、特に配線層の構造ならびにその形成方
法に関する。
製造方法に関し、特に配線層の構造ならびにその形成方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術の一例としてアルミニウム化成
による配線の形成法について図8(a)〜(c)の断面
図を参照して説明する。この例は、特開昭63−108
750号公報に示されている例である。まず、図8
(a)に示すように、拡散層1B,1C,1E,絶縁膜
2を形成したN- 型シリコン基板1の表面に、全面にわ
たってアルミニウム膜3を形成し、次に、図8(b)に
示すように、アルミニウム膜3の表面に薄い酸化層14
を形成し、さらにレジスト膜4を塗布法により形成し、
リソグラフィーにより配線形成部分以外のレジスト膜を
除去し、つづいてエッチングにより表面の薄い酸化層1
4を除去する。次に、レジスト膜4を除去したのち図9
に示すような電界槽17を用いて、基板全体を電解液1
5中に沈め、陽極化成により、配線形成部分以外のアル
ミニウム膜3を酸化する。この電解液15中でN- 型シ
リコン基板1を陽極19側に取り付け、この陽極19と
陰極16との間にDC電源18が供給される。酸化の終
了した基板を電解液中よりとりだせば、図8(c)に示
すように、アルミナの分離絶縁部7によって絶縁され
た、アルミニウム膜3による配線層が形成されている。
による配線の形成法について図8(a)〜(c)の断面
図を参照して説明する。この例は、特開昭63−108
750号公報に示されている例である。まず、図8
(a)に示すように、拡散層1B,1C,1E,絶縁膜
2を形成したN- 型シリコン基板1の表面に、全面にわ
たってアルミニウム膜3を形成し、次に、図8(b)に
示すように、アルミニウム膜3の表面に薄い酸化層14
を形成し、さらにレジスト膜4を塗布法により形成し、
リソグラフィーにより配線形成部分以外のレジスト膜を
除去し、つづいてエッチングにより表面の薄い酸化層1
4を除去する。次に、レジスト膜4を除去したのち図9
に示すような電界槽17を用いて、基板全体を電解液1
5中に沈め、陽極化成により、配線形成部分以外のアル
ミニウム膜3を酸化する。この電解液15中でN- 型シ
リコン基板1を陽極19側に取り付け、この陽極19と
陰極16との間にDC電源18が供給される。酸化の終
了した基板を電解液中よりとりだせば、図8(c)に示
すように、アルミナの分離絶縁部7によって絶縁され
た、アルミニウム膜3による配線層が形成されている。
【0003】また、さらに本発明に近い従来技術として
イオン注入によるアルミニウム化成法(特開昭3−10
8750号公報に示されている配線の形成法)について
図10(a)〜(d)を参照して説明する。まず図10
(a)に示すように前述のアルミニウム化成法と同様
に、基板全面にアルミニウム膜3を形成し、次に図10
(b)に示すようにフォトレジスト膜4をアルミニウム
膜の上に塗布法により形成しリソグラフィー技術によ
り、イオン注入部分6のフォトレジスト膜を除去する。
次に、図10(c)に示すようにイオン注入法を用いて
酸素イオンの注入を行う。例えば、厚さ1μmのアルミ
ニウム膜を酸化させるためには、1×1019/cm2 程
度酸素イオン5の注入を行えばよい。これは、ビーム電
流100mAの大電流イオン注入機の場合、4インチウ
ェハーで40分程度で注入可能である。通常注入深さに
比べ、深さ方向の分布幅は狭く標準偏差で数十ナノメー
タ程度で有るので、図10(c)に示すように、加速電
圧を段階的に変えるか、或いは連続的に変えることによ
り、イオン注入部分全体に酸素イオンを分布させ分離絶
縁部7を形成する。このイオン注入後表面のフォトレジ
スト膜4を除去し、アニールを行う。このアニールは酸
化反応を完成し、酸素イオンを安定化させるためのもの
で、アルミニウム膜厚にもよるが酸素イオンの再分布が
生じないように、500℃以下のなるべく低い温度で3
0分程度行えばよい。膜厚及び材質(アルミニウム膜形
成法の差)、及びイオン注入時の基板温度のコントロー
ルによってはアニールが無くても安定した酸化物が形成
できる。このアニール後、図10(d)に示すように、
表面保護膜8を設ける。この表面保護膜8は表面部分に
のみ酸素イオンが注入されるように加速電圧を調整し、
必要とする膜厚に応じてドーズ量を調整し、ボンディン
グパッド部分9を除いた全面にイオン注入し、前と同様
にアニールを施す。
イオン注入によるアルミニウム化成法(特開昭3−10
8750号公報に示されている配線の形成法)について
図10(a)〜(d)を参照して説明する。まず図10
(a)に示すように前述のアルミニウム化成法と同様
に、基板全面にアルミニウム膜3を形成し、次に図10
(b)に示すようにフォトレジスト膜4をアルミニウム
膜の上に塗布法により形成しリソグラフィー技術によ
り、イオン注入部分6のフォトレジスト膜を除去する。
次に、図10(c)に示すようにイオン注入法を用いて
酸素イオンの注入を行う。例えば、厚さ1μmのアルミ
ニウム膜を酸化させるためには、1×1019/cm2 程
度酸素イオン5の注入を行えばよい。これは、ビーム電
流100mAの大電流イオン注入機の場合、4インチウ
ェハーで40分程度で注入可能である。通常注入深さに
比べ、深さ方向の分布幅は狭く標準偏差で数十ナノメー
タ程度で有るので、図10(c)に示すように、加速電
圧を段階的に変えるか、或いは連続的に変えることによ
り、イオン注入部分全体に酸素イオンを分布させ分離絶
縁部7を形成する。このイオン注入後表面のフォトレジ
スト膜4を除去し、アニールを行う。このアニールは酸
化反応を完成し、酸素イオンを安定化させるためのもの
で、アルミニウム膜厚にもよるが酸素イオンの再分布が
生じないように、500℃以下のなるべく低い温度で3
0分程度行えばよい。膜厚及び材質(アルミニウム膜形
成法の差)、及びイオン注入時の基板温度のコントロー
ルによってはアニールが無くても安定した酸化物が形成
できる。このアニール後、図10(d)に示すように、
表面保護膜8を設ける。この表面保護膜8は表面部分に
のみ酸素イオンが注入されるように加速電圧を調整し、
必要とする膜厚に応じてドーズ量を調整し、ボンディン
グパッド部分9を除いた全面にイオン注入し、前と同様
にアニールを施す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のアルミ
ニウム化成による配線層は、間に分離絶縁膜が必然的に
形成されるので表面が平坦となる点で優れている。しか
し、図8を参照して説明した例のように単層配線の場合
にボンディングパッド部を露出させるリソグラフィー工
程が必要であり、多層配線の場合には、表面保護膜8又
は薄い酸化膜14をある程度厚く形成するか改めて層間
絶縁膜を堆積し、スルーホールを形成しなければならな
い。配線層の形成とこれらの絶縁膜への開口の形成と合
計2回のリソグラフィー工程が必要となるわけである。
ニウム化成による配線層は、間に分離絶縁膜が必然的に
形成されるので表面が平坦となる点で優れている。しか
し、図8を参照して説明した例のように単層配線の場合
にボンディングパッド部を露出させるリソグラフィー工
程が必要であり、多層配線の場合には、表面保護膜8又
は薄い酸化膜14をある程度厚く形成するか改めて層間
絶縁膜を堆積し、スルーホールを形成しなければならな
い。配線層の形成とこれらの絶縁膜への開口の形成と合
計2回のリソグラフィー工程が必要となるわけである。
【0005】配線層数がN層になれば少なくとも2N回
のリソグラフィー工程を必要とするのでコスト面での不
利益は当然のこと、生産の為の工期も増大し短いTAT
(ターンアラウンド時間)を要求する顧客の要求に答え
る上で不利である。また、配線層とスルーホールの間の
アライメントのズレとそれぞれの寸法の変換誤差を吸収
するために平面的なマージンをとる必要がある。このこ
とは、配線層のピッチを大きくすることになるため、半
導体チップのチップ面積が大きくなり、コスト面での不
利益となる。また、配線層のピッチの増大は平均配線長
の増大につながり、配線遅延が大きくなるので、性能面
でも不利である。
のリソグラフィー工程を必要とするのでコスト面での不
利益は当然のこと、生産の為の工期も増大し短いTAT
(ターンアラウンド時間)を要求する顧客の要求に答え
る上で不利である。また、配線層とスルーホールの間の
アライメントのズレとそれぞれの寸法の変換誤差を吸収
するために平面的なマージンをとる必要がある。このこ
とは、配線層のピッチを大きくすることになるため、半
導体チップのチップ面積が大きくなり、コスト面での不
利益となる。また、配線層のピッチの増大は平均配線長
の増大につながり、配線遅延が大きくなるので、性能面
でも不利である。
【0006】本発明の目的は配線層当り一回のリソグラ
フィー工程しか必要とせず配線長、接続部分及び絶縁膜
を同時に形成でき、微細化高集積化及び工数低減を企る
ことができる半導体装置及びその製造方法を提供するこ
とにある。
フィー工程しか必要とせず配線長、接続部分及び絶縁膜
を同時に形成でき、微細化高集積化及び工数低減を企る
ことができる半導体装置及びその製造方法を提供するこ
とにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板上の第1の絶縁膜を選択的に被覆する第1の
配線層と、前記第1の配線層の形成された第1の絶縁膜
を被覆する第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜に設けら
れた開口を埋めて形成され、前記第2の絶縁膜を選択的
に被覆する第2の配線層、又はリードに接続される接続
導体とを有し、前記開口及び接続導体がこれらの直下部
の前記第1の配線層と自己整合しているというものであ
る。
半導体基板上の第1の絶縁膜を選択的に被覆する第1の
配線層と、前記第1の配線層の形成された第1の絶縁膜
を被覆する第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜に設けら
れた開口を埋めて形成され、前記第2の絶縁膜を選択的
に被覆する第2の配線層、又はリードに接続される接続
導体とを有し、前記開口及び接続導体がこれらの直下部
の前記第1の配線層と自己整合しているというものであ
る。
【0008】ここで、第1の配線層と接続導体が同時形
成された同一導電材料からなり、第2の絶縁膜を前記導
電材料の酸化物,窒化物又は酸窒化物とすることができ
る。
成された同一導電材料からなり、第2の絶縁膜を前記導
電材料の酸化物,窒化物又は酸窒化物とすることができ
る。
【0009】更に、導電材料をアルミニウム、アルミニ
ウムを主成分とする合金又はシリコンとすることができ
る。
ウムを主成分とする合金又はシリコンとすることができ
る。
【0010】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上の第1の絶縁膜を被覆してその酸化物,窒化物又
は酸窒化物が絶縁体である導電性被膜を形成する工程
と、第1の幅を有する主配線形成部及びこれより太い第
2の幅を有する接続領域形成部を有するレジスト膜を形
成する工程と、前記導電性被膜の前記レジスト膜の直下
部の前記第1の絶縁膜に接触している面から所定厚さに
わたって酸素イオン及び又は窒化イオンを注入する工程
と、前記導電性被膜の前記レジスト膜で覆われていない
部分及び前記主配線形成部で覆われている部分の全て並
びに前記接続領域形成部で覆われている部分の周辺部の
表面から前記所定厚さ部にかけて酸素イオン及び又は窒
素イオンを注入された部分を絶縁体に変換することによ
って前記第1の幅に対応する幅を有する主配線部及び前
記第2の幅に対応する幅を有する接続領域とからなる第
1の配線層前記、前記接続領域と自己整合し、前記絶縁
体でなる第2の絶縁膜並びにこれを選択的に被覆する第
2の配線層、又はリードに接続される接続導体を形成す
るというものである。
基板上の第1の絶縁膜を被覆してその酸化物,窒化物又
は酸窒化物が絶縁体である導電性被膜を形成する工程
と、第1の幅を有する主配線形成部及びこれより太い第
2の幅を有する接続領域形成部を有するレジスト膜を形
成する工程と、前記導電性被膜の前記レジスト膜の直下
部の前記第1の絶縁膜に接触している面から所定厚さに
わたって酸素イオン及び又は窒化イオンを注入する工程
と、前記導電性被膜の前記レジスト膜で覆われていない
部分及び前記主配線形成部で覆われている部分の全て並
びに前記接続領域形成部で覆われている部分の周辺部の
表面から前記所定厚さ部にかけて酸素イオン及び又は窒
素イオンを注入された部分を絶縁体に変換することによ
って前記第1の幅に対応する幅を有する主配線部及び前
記第2の幅に対応する幅を有する接続領域とからなる第
1の配線層前記、前記接続領域と自己整合し、前記絶縁
体でなる第2の絶縁膜並びにこれを選択的に被覆する第
2の配線層、又はリードに接続される接続導体を形成す
るというものである。
【0011】ここで、導電性被膜をアルミニウム、アル
ミニウムを主成分とする合金又はシリコンで形成するこ
とができる。
ミニウムを主成分とする合金又はシリコンで形成するこ
とができる。
【0012】単一のレジスト膜を使用して配線層、これ
を被覆する絶縁膜及び接続導体を自己整合時に形成でき
る。
を被覆する絶縁膜及び接続導体を自己整合時に形成でき
る。
【0013】
【発明の実施の形態】次に本発明の第1の実施の形態に
ついて説明する。
ついて説明する。
【0014】まず、図1に示すように、N- 型シリコン
基板1の表面部に拡散層1B(P+型ベース領域),拡
散層IC(N+ 型コレクタ接続領域),拡散層IE(N
+ 型エミッタ領域),酸化シリコン膜(絶縁膜2),コ
ンタクトホールCB,CC,CEを形成し、全面に厚さ
1μmのアルミニウム膜3−1を堆積する。
基板1の表面部に拡散層1B(P+型ベース領域),拡
散層IC(N+ 型コレクタ接続領域),拡散層IE(N
+ 型エミッタ領域),酸化シリコン膜(絶縁膜2),コ
ンタクトホールCB,CC,CEを形成し、全面に厚さ
1μmのアルミニウム膜3−1を堆積する。
【0015】次に図2に示すようにフォトレジスト膜を
アルミニウム膜の上に塗布しリソグラフィーにより、パ
ターンを形成する。ここで主配線形成部では細い幅のフ
ォトレジスト膜4a−1〜4a−4を形成するとともに
上層との接続を行う部分(接続領域形成部)ではそれよ
り太い幅のフォトレジスト4b−1,4b−2を形成す
る。これらの幅の決定方法については後述する。次に図
3に示すように、回転イオン注入と略垂直イオン注入を
組み合わせて、酸素イオン5を基板に対して斜め上方及
び垂直方向より注入する。例えば、厚さ1μmのアルミ
ニウム膜を酸化させるためには、1×1019/cm2 程
度酸素イオン5の注入を行えばよい。これはビーム電流
100mAの大電流イオン注入機の場合、4インチウェ
ハーで40分程度で注入可能である。通常注入深さに比
べ、深さ方向の分布幅は狭く標準偏差で数十ナノメータ
程度で有るので、加速電圧を段階的に変えるか、或いは
連続的に変えることにより絶縁部を形成する。また、必
要に応じ回転注入の角度も段階的に変えるか、或いは連
続的に変えることでより所望の形状に近い絶縁部を形成
することが可能である。ここで主配線形成部分では細い
幅のフォトレジスト膜4a−1〜4a−4が形成されて
いるため、それらの下部にはアルミニウム膜が主配線部
3a−1〜3a−4として残り、これらの主配線部の上
方及びフォトレジスト膜で覆われていない部分はイオン
注入領域3−1bが形成される。接続領域形成部には太
い幅のフォトレジスト膜4b−1,4b−2が形成され
ているので、これらの下部には接続領域10−1,10
−3と接続導体10−2,10−4とが自己整合的に形
成される。
アルミニウム膜の上に塗布しリソグラフィーにより、パ
ターンを形成する。ここで主配線形成部では細い幅のフ
ォトレジスト膜4a−1〜4a−4を形成するとともに
上層との接続を行う部分(接続領域形成部)ではそれよ
り太い幅のフォトレジスト4b−1,4b−2を形成す
る。これらの幅の決定方法については後述する。次に図
3に示すように、回転イオン注入と略垂直イオン注入を
組み合わせて、酸素イオン5を基板に対して斜め上方及
び垂直方向より注入する。例えば、厚さ1μmのアルミ
ニウム膜を酸化させるためには、1×1019/cm2 程
度酸素イオン5の注入を行えばよい。これはビーム電流
100mAの大電流イオン注入機の場合、4インチウェ
ハーで40分程度で注入可能である。通常注入深さに比
べ、深さ方向の分布幅は狭く標準偏差で数十ナノメータ
程度で有るので、加速電圧を段階的に変えるか、或いは
連続的に変えることにより絶縁部を形成する。また、必
要に応じ回転注入の角度も段階的に変えるか、或いは連
続的に変えることでより所望の形状に近い絶縁部を形成
することが可能である。ここで主配線形成部分では細い
幅のフォトレジスト膜4a−1〜4a−4が形成されて
いるため、それらの下部にはアルミニウム膜が主配線部
3a−1〜3a−4として残り、これらの主配線部の上
方及びフォトレジスト膜で覆われていない部分はイオン
注入領域3−1bが形成される。接続領域形成部には太
い幅のフォトレジスト膜4b−1,4b−2が形成され
ているので、これらの下部には接続領域10−1,10
−3と接続導体10−2,10−4とが自己整合的に形
成される。
【0016】このイオン注入後表面のフォトレジスト膜
を除去し、アニールを行う。このアニールは酸化反応を
完成し、酸素イオンを安定化させるためのもので、アル
ミニウム膜厚にもよるが酸素イオンの再分布が生じない
ように、500℃以下のなるべく低い温度で30分程度
行えばよい。アニール法としては、通常のベーク装置に
よる以外にRTA法(ラピッドサーマルアニール法)と
呼ばれる赤外線ランプ照射による方法もある。この工程
により、イオン注入領域3−1bの絶縁物(酸化アルミ
ニウム)への変換が終り、図4に示す層間絶縁膜3−1
cが形成される。
を除去し、アニールを行う。このアニールは酸化反応を
完成し、酸素イオンを安定化させるためのもので、アル
ミニウム膜厚にもよるが酸素イオンの再分布が生じない
ように、500℃以下のなるべく低い温度で30分程度
行えばよい。アニール法としては、通常のベーク装置に
よる以外にRTA法(ラピッドサーマルアニール法)と
呼ばれる赤外線ランプ照射による方法もある。この工程
により、イオン注入領域3−1bの絶縁物(酸化アルミ
ニウム)への変換が終り、図4に示す層間絶縁膜3−1
cが形成される。
【0017】次に前述した配線及び層間絶縁膜形成のた
めのフォトレジスト膜の幅とイオン注入条件の決定方法
について説明する。ここでは説明を簡単にするために以
下の点で簡略化したモデルで説明する。
めのフォトレジスト膜の幅とイオン注入条件の決定方法
について説明する。ここでは説明を簡単にするために以
下の点で簡略化したモデルで説明する。
【0018】フォトレジスト膜の側面を垂直と仮定す
る。レジスト材料や配線材料でイオン注入時の注入深さ
(投影飛程Rpや分散ΔRp)は異なるが説明を簡単と
するため同じとする。 1)垂直イオン注入条件 図6に示すように、アルミニウム膜などの導電性被膜3
(厚さtAL)上に幅WPR厚さtPRのフォトレジスト膜4
を形成してあるものとする。フォトレジスト膜4をマス
クにして垂直イオン注入を行なうが、導電性被膜3の下
面から少なくとも厚さtLINEまでの領域Iを絶縁体化す
る条件を設定する。
る。レジスト材料や配線材料でイオン注入時の注入深さ
(投影飛程Rpや分散ΔRp)は異なるが説明を簡単と
するため同じとする。 1)垂直イオン注入条件 図6に示すように、アルミニウム膜などの導電性被膜3
(厚さtAL)上に幅WPR厚さtPRのフォトレジスト膜4
を形成してあるものとする。フォトレジスト膜4をマス
クにして垂直イオン注入を行なうが、導電性被膜3の下
面から少なくとも厚さtLINEまでの領域Iを絶縁体化す
る条件を設定する。
【0019】たとえば、アルミニウム膜厚(tAL)を1
μmとして、tLINEを0.5μmとするためには酸素イ
オン注入条件としては、注入角0度で、アウミニウム膜
(3)表面から0.5〜1.0μmまでをアルミナに変
換できるようなエネルギーとドーズ量に、決定する。 2)レジスト膜厚 レジストの膜厚は、1)の垂直イオン注入でフォトレジ
スト膜4に覆われたアルミニウム膜部分にイオンが到達
しないような厚さに、決定する。 3)回転イオン注入条件 回転イオン注入は、少なくとも図6(b)の斜線部の領
域IIを絶縁体化する条件に設定する。いま、酸素イオ
ン注入角度をθとするとアルミニウム膜を表面からyす
なわち(tAL−tLINE)までをアルミナに変換できる条
件に設定する。
μmとして、tLINEを0.5μmとするためには酸素イ
オン注入条件としては、注入角0度で、アウミニウム膜
(3)表面から0.5〜1.0μmまでをアルミナに変
換できるようなエネルギーとドーズ量に、決定する。 2)レジスト膜厚 レジストの膜厚は、1)の垂直イオン注入でフォトレジ
スト膜4に覆われたアルミニウム膜部分にイオンが到達
しないような厚さに、決定する。 3)回転イオン注入条件 回転イオン注入は、少なくとも図6(b)の斜線部の領
域IIを絶縁体化する条件に設定する。いま、酸素イオ
ン注入角度をθとするとアルミニウム膜を表面からyす
なわち(tAL−tLINE)までをアルミナに変換できる条
件に設定する。
【0020】4)パターン幅の決定方法 その際、図6(b)のxの長さは、(tAL−tLINE)t
anθとなる。たとえば、tALを1μm,tLINEを0.
5μm,θを45度とするとyは、0.5μm,xは
0.5μmとなる。この場合、WPR>2x即ち1μm幅
を超えると接続導体が形成される。たとえば、tALを1
μm,tLINEを0.5μm,θを30度とするとyは、
0.5μm,xは0.29μmとなる。この場合WPR>
2x即ち0.58μm幅を超えると接続導体が形成され
る。
anθとなる。たとえば、tALを1μm,tLINEを0.
5μm,θを45度とするとyは、0.5μm,xは
0.5μmとなる。この場合、WPR>2x即ち1μm幅
を超えると接続導体が形成される。たとえば、tALを1
μm,tLINEを0.5μm,θを30度とするとyは、
0.5μm,xは0.29μmとなる。この場合WPR>
2x即ち0.58μm幅を超えると接続導体が形成され
る。
【0021】たとえば、WPRを0.7μmとした場合、
接続導体の大きさ(WPR−2x)は0.12μmときわ
めて微細な接続導体が形成できる。
接続導体の大きさ(WPR−2x)は0.12μmときわ
めて微細な接続導体が形成できる。
【0022】フォトレジスト膜と導体性被膜とで投影飛
程RP が異なる場合には、接続導体の側面は垂直になら
ず、接続領域表面に対し鋭角や鈍角になるが、層間絶縁
膜をCVD法などで形成する場合のようにステップカバ
レージ(段差被膜性)の問題があるわけではないので、
差つかえない。
程RP が異なる場合には、接続導体の側面は垂直になら
ず、接続領域表面に対し鋭角や鈍角になるが、層間絶縁
膜をCVD法などで形成する場合のようにステップカバ
レージ(段差被膜性)の問題があるわけではないので、
差つかえない。
【0023】以上のようにして第1層目アルミニウム配
線層、接続導体及び層間絶縁膜の形成を終る。
線層、接続導体及び層間絶縁膜の形成を終る。
【0024】配線層、層間絶縁膜及び接続導体をわずか
1回のフォトレジスト工程で形成できるだけでなく、下
層の配線層の接続領域と接続導体とをセルフアラインに
(自己整合して)形成できるため、従来必要であったス
ルーホールを形成するための目合せに伴なう平面的なマ
ージンが不要となる。続いて、第2層目のアルミニウム
配線層の形成を行なう。図5(a)に示すように、アル
ミニウム膜3−2を形成し、次に図5(b)に示すよう
にフォトレジストをアルミニウム膜の上に塗布しリソグ
ラフィーにより、パターンを形成する。
1回のフォトレジスト工程で形成できるだけでなく、下
層の配線層の接続領域と接続導体とをセルフアラインに
(自己整合して)形成できるため、従来必要であったス
ルーホールを形成するための目合せに伴なう平面的なマ
ージンが不要となる。続いて、第2層目のアルミニウム
配線層の形成を行なう。図5(a)に示すように、アル
ミニウム膜3−2を形成し、次に図5(b)に示すよう
にフォトレジストをアルミニウム膜の上に塗布しリソグ
ラフィーにより、パターンを形成する。
【0025】ここで主配線形成部には細い幅のフォトレ
ジスト膜4C−1,4C−2を形成するとともにボンデ
ィングパッド形成部にはそれより太い幅のフォトレジス
ト膜4d−1を形成する。次に、図5(c)に示すよう
に回転イオン注入と略垂直イオン注入を組み合わせて、
酸素イオン5を基板に対して斜め上方及び垂直方向より
注入する。例えば、厚さ1μmのアルミニウム膜を酸化
させるためには、1x1019/cm2 程度酸素イオン5
の注入を行えばよい。これはビーム電流100mAの大
電流イオン注入機の場合、4インチウェハーで40分程
度で注入可能である。通常注入深さに比べ、深さ方向の
分布幅は狭く標準偏差で数十ナノメータ程度で有るの
で、加速電圧を段階的に変えるか、或いは連続的に変え
ることにより絶縁部を形成する。また、必要に応じ回転
注入の角度も段階的に変えるか、或いは連続的に変える
ことでより所望の形状に近い絶縁部を形成することが可
能である。ここで主配線形成部には細い幅のフォトレジ
スト膜4c−1,4c−2が形成されているため、その
下部には主配線部3−2a1,3−2a2が、主配線部
の上方向及び横方向にはイオン注入領域3−2bが形成
される。ボンディングパッド形成部にはそれより太い幅
のフォトレジスト膜4d−1が形成されているため、接
続領域10−5,接続導体(ボンディングパッド10−
6)が形成される。このイオン注入後表面のフォトレジ
スト膜を除去し、アニールを行う。このアニールは酸化
反応を完成し、酸素イオンを安定化させるためのもの
で、アルミニウム膜厚にもよるが酸素イオンの再分布が
生じないように、500℃の以下のなるべく低い温度で
30分程度行えばよい。このアニールでイオン注入領域
3−2bは、図5(d)に示すように、絶縁物への変換
が終了し、表面保護膜3−2Cとなる。このように、ボ
ンディングパッドもスルーホールを埋める接続導体と同
時に1回のフォトレジスト工程で配線層と同時に自己整
合的に形成できる。
ジスト膜4C−1,4C−2を形成するとともにボンデ
ィングパッド形成部にはそれより太い幅のフォトレジス
ト膜4d−1を形成する。次に、図5(c)に示すよう
に回転イオン注入と略垂直イオン注入を組み合わせて、
酸素イオン5を基板に対して斜め上方及び垂直方向より
注入する。例えば、厚さ1μmのアルミニウム膜を酸化
させるためには、1x1019/cm2 程度酸素イオン5
の注入を行えばよい。これはビーム電流100mAの大
電流イオン注入機の場合、4インチウェハーで40分程
度で注入可能である。通常注入深さに比べ、深さ方向の
分布幅は狭く標準偏差で数十ナノメータ程度で有るの
で、加速電圧を段階的に変えるか、或いは連続的に変え
ることにより絶縁部を形成する。また、必要に応じ回転
注入の角度も段階的に変えるか、或いは連続的に変える
ことでより所望の形状に近い絶縁部を形成することが可
能である。ここで主配線形成部には細い幅のフォトレジ
スト膜4c−1,4c−2が形成されているため、その
下部には主配線部3−2a1,3−2a2が、主配線部
の上方向及び横方向にはイオン注入領域3−2bが形成
される。ボンディングパッド形成部にはそれより太い幅
のフォトレジスト膜4d−1が形成されているため、接
続領域10−5,接続導体(ボンディングパッド10−
6)が形成される。このイオン注入後表面のフォトレジ
スト膜を除去し、アニールを行う。このアニールは酸化
反応を完成し、酸素イオンを安定化させるためのもの
で、アルミニウム膜厚にもよるが酸素イオンの再分布が
生じないように、500℃の以下のなるべく低い温度で
30分程度行えばよい。このアニールでイオン注入領域
3−2bは、図5(d)に示すように、絶縁物への変換
が終了し、表面保護膜3−2Cとなる。このように、ボ
ンディングパッドもスルーホールを埋める接続導体と同
時に1回のフォトレジスト工程で配線層と同時に自己整
合的に形成できる。
【0026】以上2層配線構造について説明したが、単
層配線構造や3層以上の多層配線構造を実現できること
は改めて説明するまでもなく明らかであろう。
層配線構造や3層以上の多層配線構造を実現できること
は改めて説明するまでもなく明らかであろう。
【0027】次に、本発明の第2の実施の形態について
図面を参照して説明する。図7(a)〜(d)は本発明
の第2の実施の形態について説明するための工程順に示
した断面図である。まず図7(a)に示すように、拡散
層1B,1C,1E,絶縁膜2を形成したN- 型シリコ
ン基板1の全面にリンなどの不純物をドープしたポリシ
リコン膜3−3を形成し、次に図3(b)のようにフォ
トレジストをポリシリコン膜の上に塗布しリソグラフィ
ーにより、パターンを形成する。ここで主配線形成部に
は細い幅のフォトレジスト膜4e−2,4e−3を形成
するとともにポリシリ上コンタクト(接続導体)を形成
する部分(接続領域形成部)にはそれより太い幅のフォ
トレジスト膜4f−1,4f−2を形成する。ここでの
パターンの幅の決定方法については第1の実施の形態で
説明したことに準じる。次に、図7(c)に示すように
回転イオン注入と略垂直イオン注入を組み合わせて、酸
素イオン5を基板に対して斜め上方及び垂直方向より注
入する。例えば、厚さ0.2ミクロンのポリシリコン膜
を酸化させるためには、2×1018/cm2 程度酸素イ
オン5の注入を行えばよい。これはビーム電流100m
Aの大電流イオン注入機の場合、4インチウェハーで8
分程度で注入可能である。通常注入深さに比べ、深さ方
向の分布幅は狭く標準偏差で数十ナノメータ程度で有る
ので、加圧電圧を段階的に変えるか、或いは連続的に変
えることにより絶縁部を形成する。また、必要に応じ回
転注入の角度も段階的に変えるか、或いは連続的に変え
ることでより所望の形状に近い絶縁部を形成することが
可能である。ここで主配線形成部には細い幅のフォトレ
ジスト膜4e−2,4e−3が形成されているため、図
7ポリシリコン膜の下部が主配線部3−3a1,3−3
a2として残りその上方向及び横方向にはイオン注入領
域3−3bが、形成される。接続領域形成部分にはそれ
より太い幅のフォトレジスト膜4f−1,4f−2が形
成されているため、接続領域10a−1,10a−3及
び接続導体10a−2,10a−4が形成される。この
イオン注入後表面のフォトレジスト膜を除去し、アニー
ルを行う。このアニールは酸化反応を完成し、酸素イオ
ンを安定化させるためのもので、ポリシリコン膜厚にも
よるが酸素イオンの再分布が生じないように、500℃
以下のなるべく低い温度で30分程度行えばよい。アニ
ール法としては、通常のベーク装置以外にRTA法(ラ
ピッドサーマルアニール法)と呼ばれる赤外線ランプ照
射による方法もある。ポリシリコン配線層1、層間絶縁
膜及び接続導体をわずか1回のフォトレジスト工程で同
時に形成できるだけでなく、ポリシリコン配線層と接続
導体とをセルフアラインに形成できるため平面的なマー
ジンが不要となる。
図面を参照して説明する。図7(a)〜(d)は本発明
の第2の実施の形態について説明するための工程順に示
した断面図である。まず図7(a)に示すように、拡散
層1B,1C,1E,絶縁膜2を形成したN- 型シリコ
ン基板1の全面にリンなどの不純物をドープしたポリシ
リコン膜3−3を形成し、次に図3(b)のようにフォ
トレジストをポリシリコン膜の上に塗布しリソグラフィ
ーにより、パターンを形成する。ここで主配線形成部に
は細い幅のフォトレジスト膜4e−2,4e−3を形成
するとともにポリシリ上コンタクト(接続導体)を形成
する部分(接続領域形成部)にはそれより太い幅のフォ
トレジスト膜4f−1,4f−2を形成する。ここでの
パターンの幅の決定方法については第1の実施の形態で
説明したことに準じる。次に、図7(c)に示すように
回転イオン注入と略垂直イオン注入を組み合わせて、酸
素イオン5を基板に対して斜め上方及び垂直方向より注
入する。例えば、厚さ0.2ミクロンのポリシリコン膜
を酸化させるためには、2×1018/cm2 程度酸素イ
オン5の注入を行えばよい。これはビーム電流100m
Aの大電流イオン注入機の場合、4インチウェハーで8
分程度で注入可能である。通常注入深さに比べ、深さ方
向の分布幅は狭く標準偏差で数十ナノメータ程度で有る
ので、加圧電圧を段階的に変えるか、或いは連続的に変
えることにより絶縁部を形成する。また、必要に応じ回
転注入の角度も段階的に変えるか、或いは連続的に変え
ることでより所望の形状に近い絶縁部を形成することが
可能である。ここで主配線形成部には細い幅のフォトレ
ジスト膜4e−2,4e−3が形成されているため、図
7ポリシリコン膜の下部が主配線部3−3a1,3−3
a2として残りその上方向及び横方向にはイオン注入領
域3−3bが、形成される。接続領域形成部分にはそれ
より太い幅のフォトレジスト膜4f−1,4f−2が形
成されているため、接続領域10a−1,10a−3及
び接続導体10a−2,10a−4が形成される。この
イオン注入後表面のフォトレジスト膜を除去し、アニー
ルを行う。このアニールは酸化反応を完成し、酸素イオ
ンを安定化させるためのもので、ポリシリコン膜厚にも
よるが酸素イオンの再分布が生じないように、500℃
以下のなるべく低い温度で30分程度行えばよい。アニ
ール法としては、通常のベーク装置以外にRTA法(ラ
ピッドサーマルアニール法)と呼ばれる赤外線ランプ照
射による方法もある。ポリシリコン配線層1、層間絶縁
膜及び接続導体をわずか1回のフォトレジスト工程で同
時に形成できるだけでなく、ポリシリコン配線層と接続
導体とをセルフアラインに形成できるため平面的なマー
ジンが不要となる。
【0028】このあと、第1の実施の形態と同時にアル
ミニウムを用いて上層配線やボンディングパッドを形成
すればよい。
ミニウムを用いて上層配線やボンディングパッドを形成
すればよい。
【0029】以上、酸素イオンを注入して酸化物を形成
する例について説明したが、窒素イオンあるいは酸素イ
オンと窒素イオンを注入して窒化物(AlN,Si3 N
4 )あるいば酸窒化物を形成することもできる。
する例について説明したが、窒素イオンあるいは酸素イ
オンと窒素イオンを注入して窒化物(AlN,Si3 N
4 )あるいば酸窒化物を形成することもできる。
【0030】また、アルミニウムに限らず、半導体装置
の配線材として使用されているAl−Si,Al−Si
−Cuなどのアルミニウムを主成分とする合金を使用し
てもよい。
の配線材として使用されているAl−Si,Al−Si
−Cuなどのアルミニウムを主成分とする合金を使用し
てもよい。
【0031】以上の説明から明らかなように、接続導体
の寸法は、リソグラフィー技術による制限を超えて微細
化することができる。
の寸法は、リソグラフィー技術による制限を超えて微細
化することができる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、アルミニ
ウムやシリコンのように、イオン注入とアニールとによ
り絶縁体に変換可能な導電性被膜に酸素イオンや窒素イ
オンを垂直方向及び斜め方向から選択的に注入すること
により、単一のレジスト膜を使用して上層配線やリード
に接続される、接続導体を備えた配線層及び絶縁膜を形
成でき、しかもこの場合接続導体と配線層の接続領域と
を自己整合させることができるので、配線層あたりのレ
ジスト工程が簡略化され、スルーホールを形成するため
の目合せマージンが不要で接続導体の微細化が可能とな
る。従って、半導体装置の集積度の向上と製造工数の低
減が可能となる効果がある。
ウムやシリコンのように、イオン注入とアニールとによ
り絶縁体に変換可能な導電性被膜に酸素イオンや窒素イ
オンを垂直方向及び斜め方向から選択的に注入すること
により、単一のレジスト膜を使用して上層配線やリード
に接続される、接続導体を備えた配線層及び絶縁膜を形
成でき、しかもこの場合接続導体と配線層の接続領域と
を自己整合させることができるので、配線層あたりのレ
ジスト工程が簡略化され、スルーホールを形成するため
の目合せマージンが不要で接続導体の微細化が可能とな
る。従って、半導体装置の集積度の向上と製造工数の低
減が可能となる効果がある。
【図1】本発明の第1の実施の形態について説明するた
めの断面図である。
めの断面図である。
【図2】図1に続いて示す平面図(図2(a))及び図
2(a)のX−X線断面図(図2(b))である。
2(a)のX−X線断面図(図2(b))である。
【図3】図2に続いて示す平面図(図3(a))及び図
3(a)のX−X線断面図(図3(b))である。
3(a)のX−X線断面図(図3(b))である。
【図4】図3に続いて示す平面図(図4(a))及び図
4(a)のX−X線断面図に図4(b))である。
4(a)のX−X線断面図に図4(b))である。
【図5】図4に続いて示す(a)〜(d)に分図して示
す工程順断面図である。
す工程順断面図である。
【図6】本発明の実施の形態の説明に使用する模式図で
ある。
ある。
【図7】本発明の第2の実施の形態について説明するた
めの(a)〜(d)に分図して示す工程順断面図であ
る。
めの(a)〜(d)に分図して示す工程順断面図であ
る。
【図8】第1の従来例について説明するための(a)〜
(c)に分図して示す工程順断面図である。
(c)に分図して示す工程順断面図である。
【図9】第1の従来例の説明に使用する模式図である。
【図10】第2の従来例について説明するための(a)
〜(d)に分図して示す工程順断面図である。
〜(d)に分図して示す工程順断面図である。
1 N- 型シリコン基板 1B,1C,1E 拡散層 2 絶縁膜 3,3−1,3−2 アルミニウム膜 3−3 ポリシリコン膜 3a−1〜3a−4,3−2a1,3−2a2,3−3
a1,3−3a2,3−3a3 主配線部 3−1b,3−2b,3−3b イオン注入領域 3−1c,3−3c 層間絶縁膜 3−2c 表面保護膜 4,4a−1〜4a−4,4b−1,4b−2,4c−
2,4d−1,4e−2,4e−3,4f−1,4f−
2 フォトレジスト膜 5 酸素イオン 6 イオン注入部分 8 表面保護膜 9 ボンディングパッド 10−1,10a−1,10−3,10a−3,10−
5 接続領域 10−2,10a−2,10−4,10a−4 接続
導体 10−6 ボンディングパッド(接続導体) 15 電解液 16 陰極 17 電解槽 18 DC電源 19 陽極
a1,3−3a2,3−3a3 主配線部 3−1b,3−2b,3−3b イオン注入領域 3−1c,3−3c 層間絶縁膜 3−2c 表面保護膜 4,4a−1〜4a−4,4b−1,4b−2,4c−
2,4d−1,4e−2,4e−3,4f−1,4f−
2 フォトレジスト膜 5 酸素イオン 6 イオン注入部分 8 表面保護膜 9 ボンディングパッド 10−1,10a−1,10−3,10a−3,10−
5 接続領域 10−2,10a−2,10−4,10a−4 接続
導体 10−6 ボンディングパッド(接続導体) 15 電解液 16 陰極 17 電解槽 18 DC電源 19 陽極
Claims (5)
- 【請求項1】 半導体基板上の第1の絶縁膜を選択的に
被覆する第1の配線層と、前記第1の配線層の形成され
た第1の絶縁膜を被覆する第2の絶縁膜と、前記第2の
絶縁膜に設けられた開口を埋めて形成され、前記第2の
絶縁膜を選択的に被覆する第2の配線層、又はリードに
接続される接続導体とを有し、前記開口及び接続導体が
これらの直下部の前記第1の配線層と自己整合している
ことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 第1の配線層と接続導体が同時形成され
た同一導電材料からなり、第2の絶縁膜が前記導電材料
の酸化物,窒化物又は酸窒化物である請求項1記載の半
導体装置。 - 【請求項3】 導電材料がアルミニウム、アルミニウム
を主成分とする合金又はシリコンである請求項2記載の
半導体装置。 - 【請求項4】 半導体基板上の第1の絶縁膜を被覆して
その酸化物,窒化物又は酸窒化物が絶縁体である導電性
被膜を形成する工程と、第1の幅を有する主配線形成部
及びこれより太い第2の幅を有する接続領域形成部を有
するレジスト膜を形成する工程と、前記導電性被覆の前
記レジスト膜の直下部の前記第1の絶縁膜に接触してい
る面から所定厚さにわたって酸素イオン及び又は窒素イ
オンを注入する工程と、前記導電性被膜の前記レジスト
膜で覆われていない部分及び前記主配線形成部で覆われ
ている部分の全て並びに前記接続領域形成部で覆われて
いる部分の周辺部の表面から前記所定厚さ部にかけて酸
素イオン及び又は窒素イオンを斜め方向から注入する工
程とを有し、前記酸素イオン及び又は窒素イオンを注入
された部分を絶縁体に変換することによって前記第1の
幅に対応する幅を有する主配線部及び前記第2の幅に対
応する幅を有する接続領域とからなる第1の配線層、前
記接続領域と自己整合し、前記絶縁体でなる第2の絶縁
膜並びにこれを選択的に被覆する第2の配線層、又はリ
ードに接続される接続導体を形成することを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 導電性被膜がアルミニウム、アルミニウ
ムを主成分とする合金又はシリコンでなる請求項4記載
の半導体装置の製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7311269A JP2853621B2 (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7311269A JP2853621B2 (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 半導体装置の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09153544A true JPH09153544A (ja) | 1997-06-10 |
| JP2853621B2 JP2853621B2 (ja) | 1999-02-03 |
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ID=18015111
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP7311269A Expired - Fee Related JP2853621B2 (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 半導体装置の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2853621B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110272286A1 (en) * | 2008-03-03 | 2011-11-10 | Ibiden Co., Ltd. | Method of manufacturing multilayer printed wiring board |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57167659A (en) * | 1981-03-30 | 1982-10-15 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
| JPH06283525A (ja) * | 1993-03-26 | 1994-10-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 金属配線の形成方法 |
-
1995
- 1995-11-29 JP JP7311269A patent/JP2853621B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57167659A (en) * | 1981-03-30 | 1982-10-15 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
| JPH06283525A (ja) * | 1993-03-26 | 1994-10-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 金属配線の形成方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US20110272286A1 (en) * | 2008-03-03 | 2011-11-10 | Ibiden Co., Ltd. | Method of manufacturing multilayer printed wiring board |
| US8499446B2 (en) * | 2008-03-03 | 2013-08-06 | Ibiden Co., Ltd. | Method of manufacturing multilayer printed wiring board |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2853621B2 (ja) | 1999-02-03 |
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