JPS60110141A - 層間接続配線層の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、例えば、半導体集積回路装置の集積度の向上
や、配線抵抗の減少を図るだめのアルミニウムなどによ
る層間接続配線層の製造方法に関するものである。

従来例の構成とその問題点 近年、半導体集積回路装置の集積度の向上を図るため、
素子寸法の縮小と共に、配線の多層化が活発に進められ
ている。素子の微細化に伴い、配線抵抗の低下のために
、低抵抗の高融点金属やアルミニウムの多層配線が必要
となってきた。また、ゲートアレイなどの半導体集積回
路装置では２〜３層のアルミニウム配線が用いられてい
る。しかし、アルミニウムの多層配線は微細化や製造歩
留り、素子の信頼性に関して多くの問題がある。

従来から実施されているアルミニウムの二層配線につい
て、製造工程途中断面図を用いて説明する。第１図ａは
ｐ型シリコン基板１の主面に二酸化硅素膜２を形成し、
この上に第１層アルミニウム膜３を蒸着し、写真食刻法
により、配線・（ターンの形成を行う。次に、第１図す
に示すように層間絶縁膜４を堆積する。この層間絶縁膜
は気相成長法により形成した二酸化硅素又はリン硅酸ガ
ラス、プラズマ気相成長法で形成した窒化硅素などが一
般的に用いられている。次に第１図Ｃの如く、この層間
絶縁膜４に、下層の第１層アルミニウム膜３と上層の第
２層アツベニウム膜との接続部５を写真食刻法により開
孔する。次に第１図ｄの如く、この上に第２層アルミニ
ウム膜６を蒸着し、第１層アルミニウム膜と同様に、写
真食刻法により所定形状のパターン形成をした後、水素
雰囲気などで熱処理する。

このような従来方法では次のような問題がある。

すなわち、第１に第１層と第２層アルミニウム配線の接
続不良が発生しやすく、この原因は第１層と第２層アル
ミニウム配線の接続部において、層間絶縁膜の窓段差が
急峻なため、この部分で第２層アルミニウム配線の断線
が生じやすいことである。第２に微細化による集積度の
向上がむづかしいことである。この２層のアルミニウム
配線相互間の接続に要する層間絶縁膜へのスルーホール
の形成には、第１層アルミニウムに対して、パターンの
合せずれを考慮し、合せ余裕を設ける必要がある。現状
の光露光方式のマスク合せ装置では重ね合せ余裕を２ミ
クロン程度設ける必要がある。

従って２ミクロンのスルーホールを形成するには、合せ
余裕を最大限に設けるとすると、第１層アルミニウム配
線の幅は６ミクロン以上にする必要がある。一方、合せ
余裕が十分でなく、この重ね合せずれが大きく、スルー
ホールが第１層アルミニウムからずれると、アルミニウ
ム下の層間絶縁膜も同時に開孔され、基板と第２層アル
ミニウムの層間不良となる。

以上のように従来方法では第２層アルミニウムの断線不
良や、配線密度の向上が容易にできないという大きな問
題がある。

発明の目的 本発明はこのような従来の多層配線の製造方法の欠点を
除くだめになされたものであり、多層のアルミニウムな
どの金属配線の接続を容易に行い、断線を防止し、配線
密度の向上を可能にする層間接続配線層の製造方法を提
供するものである。

発明の構成 本発明は２層の金属配線の接続において、スルーホール
の段差部分での金属配線の断線防止による製造歩留りと
、配線密度の向上を可能にするため、スルーホールを形
成する部分の第１層金属配線の下部に、島状の突起物を
形成し、第１層金属配線９層間絶縁膜を形成した後、有
機性被膜を塗布し、表面を平坦にし、この有機性被膜の
一部を削り、スルーホールを形成する部分の層間絶縁膜
を露出させ、この被膜をマスクにして層間絶縁膜をエツ
チングし、スルーホールを形成することにより段差を小
さくシ、第２層金属配線と容易に、歩留りを低下するこ
となく接続できることを見い出した。

本発明は前述の如く、スルーホール部分の第１層金属膜
に段差を付けることにより、スルーホールの段差を減少
し、自己整合的にスルーホーｌしを形成することにより
、製造歩留りと配線密度の向上を図るものである。

実施例の説明 次に本発明にかかる実姉例について説明する。

第２図は本発明の実施によって得られた半導体集積回路
装装置の要部断面図で、アルミニウム２層配線の部分の
みを、説明を容易にするために示したものである。この
図で、１はｐ型シリコン基板、２は二酸化硅素膜、３は
第１層アルミニウム配線、４は層間絶縁膜、６は第２層
アルミニウム配線、７は多結晶シリコンよりなる島状の
突起物を示す。

７の島状突起物をまたがって形成された第１層アルミニ
ウム配、腺３は、島状突起物７の上部で、自己整合的に
アルミニウム表面が露出され、この部分で第２層アルミ
ニウム配線６と接続される。

次に本実施例の製造工程を第３図に工程順断面１図を用
いて示す。

第３図ａに示す如く、ｐ型シリコン基板１の主面に二酸
化硅素膜２を形成し、この上に多結晶シリコン膜７を０
．８ミクロン堆積し、２層のアルミニウム配線の接続位
置に相当する部分に、写真食刻法により島状のパターン
に形成する。この島状パターン７は多結晶シリコン膜、
限られるものではなく、他の材料、例えば、二酸化硅素
膜、アルミニウム膜のいずれでも可能である。次に１第
３図すの如く、第１層アルミニウム配線３を形成する。

本例では第１層アルミニウム膜厚は０．６ミクロンであ
る。次に第３図Ｃの如く、プラズマ気相成長法により成
長した窒化硅素膜からなる層間絶縁膜４を堆積する。層
間絶縁膜４は窒化硅素膜のほか、リン硅酸ガラス膜又は
これらの多層構造いずれでもよい。次にフォトレジスト
などの有機性被膜８を（ロ）転塗布する。フォトレジス
ト膜形成時の粘度、回転数を最適化することにより、同
有機性被膜８の表面は実線Ａのような状態、つまり、島
状のパターン７の上部のアルミニウム膜４の上部のフォ
トレジスト８は薄くなっている。この状態で酸素プラズ
マ雰囲中でこのフォトレジストによる有機性被膜８の表
面層を削り、その表面、を、図中破線Ｂのような状態と
する。これ＋Ｃより、第１層アルミニウム配線４の接１
続部の表面が露出する。このフォトレジスト膜の表面層
を削る工程は、円筒型のプラズマ装置又は平行平板型の
電極構造を有するエツチング装置を用いても可能である
。

次に第３図ｄに示す如く、フォトレジストによる有機性
被膜８をマスクとして、層間絶縁膜４をエツチングする
。本例ではフレオンガスを用いたプラズマエツチングに
より窒化硅素膜でなる層間絶縁膜４を等方エツチングし
、下層の第１層アルミニウム表面を露出する。フォトレ
ジストによる有機性被膜８を除去した後、第３図ｅの如
く、第２層アルミニウム膜６を蒸着する。第１層アルミ
ニウム膜３と同じようにパターン形成をする。２層のア
ルミニウム配線は島状の突起物７の上部で自己整合的に
接続される。層間絶縁膜４の開口部の段差は小さく、こ
の部分でのアルミニウムのステップカバレージは良好で
ある。島状突起物７．フォトレジスト膜８の膜厚、塗布
条件の最適値は、第１層アルミニウム膜厚２層間絶縁膜
厚により異なる。

発明の効果 本発明による製造方法では、２層の金属配線の接続部の
Ｆに島状の突起物を形成することにより、接続のだめの
スルーホールの形成において、自己整合的に接続部の第
１層金属配線表面を露出させることができ、開孔に要す
るマスク合せが不要となり、配線密度の向上を図れた。

また、スルーホールの段差を小さくできたため、接続部
での金属配、線断線を防止する効果も得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ　−ｄは従来の２層アルミニウム配線をイＪす
る゛１６導体装置１／ｉの製造工程断面図、第２図は本
発明の実施例によって得られた半導体装置の要部の断面
図、第３図ａ　−％−ｅはその工程断面図である。 １・・・・半導体基板、３・・・・・・第１層アルミニ
ウム膜、４・・・・・・層間絶縁膜、６・・・・・・第
２層アルミニウム膜、７・・・・・・島状の突起物、８
・・・・・・フォトレジストによる有機性被膜。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）２層の金属配線の接続において、基板上に島状突
   起物を形成する工程と、この島状突起物をまたいで第一
   層金属配線を形成する工程と、層間絶縁膜を堆積する工
   程と、この層間絶縁膜をおおって、有機性被膜を塗布し
   、この有機性被膜の前記島状突起物上方の一部を削り、
   直下の前記層間絶縁膜を露出させる工程と、前記有機性
   被膜をマスクとして、前記層間絶縁膜をエツチングし、
   前記第１層金属膜の表面を露出させる工程と、前記有機
   性被膜を除去した後第２層金属配線を形成して前記第１
   層金属配線と接続する工程からなることを特徴とする層
   間接続配線層の製造方法。
2. （２）第１層及び第２層金属膜がアルミニウムでなる特
   許請求の範囲第１項に記載の層間接続配線層の製造方法
   。
3. （３）　島状突起物が多結晶シリコンでなる特許請求の
   範囲第１項に記載の半導体装置の製造方法。
4. （４）有機性被膜がフォトレジストでなる特許請求の範
   囲第１項に記載の層間接続配線層の製造方法。