JPS63289841A - 半導体装置の製造方法 - 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〕 本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に多層金属配
線の金属配線間の接続方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の金属配線間の接続方法は、コンタクト孔
を開孔すべき領域の第１の金属配線の線幅を、開孔すべ
きコンタクト孔の大きさよりも。

目金せずれのマージンを予め含んだ分だけ通常配線部分
に比べ太く形成する工程と、その領域の第１の層間絶縁
膜にコンタクト孔を異方性エツチングに依り開孔し、第
１の金属配線を露出させる工程と、第２の金属配線を、
前記コンタクト孔を目金せずれのマージンを予め持友せ
、完全に覆う様に、コンタクト孔部で通常配線部分に比
べ線幅を太く形成する様に、配線する工程とを含んで槽
底されていた。

以下に、従来の製造方法を第２図−】乃至第２図（ｇ）
を用いて説明する。第２図（劫セ平面図であり、第２図
ら）乃至（−ハエ種属に示し几断面図である。

第２囚偽）　、　（ｄ）　、　（ｆ）は第２図（＆）の
Ａ−Ａ’線にそつ九位置で見比断面図、第２図（ｃ）　
、　（ｅ）　、　（ｇ）は第２図（ａ）のＢ−Ｂ’線に
そった位置で見た断面図である。

第２図ら）　、　（ｃ）に示す様に、第１の金属配線（
膜厚５０００Ａ　）　２１上の第１の層間絶縁膜２２の
所定の位置に７オトレジスト＃ｉ２３をパターン形成グ
する０通常、コンタクト孔２５の端部と。

第１の金属配線２１の端部とは、目金せずれを考慮し、
０．４μｍ程度の目金せマージンを持ｔせである。

次に第２図（ｄ）　、　（ｅ）に示す様に、異方性エツ
チングにエフ、第１の層間絶縁膜（膜厚約５００ＯＡ）
２２をエツチングし、第１の金属配線２を露出させる。

次に第２図（ｆ）　、　（ｇ）に示す様に、第２の金属
配線＜ｙｔｉｉ、厚約８００ＯＡ　）２４を、コンタク
ト孔を目金せマージンを持って、完全に覆う様にコンタ
クト孔部では、線＠を太して、形成する。こうして、第
２図（ａ）に示すような平面図が得られる。

〔発明が解決しょうとする問題点〕

以上説明した、従来の配線接続方法に於いてａ１コンタ
クト孔は必ず第１の金属配線２１上に開孔されなければ
ならない。、なぜならば、第１の金属膜ａ２１よりコン
タクト孔２４が、例えば目金せずｎなどに工９、はみ出
した場合、第１の金属配線２１の側面に溝が形成され、
ｉ＠２の金属膜−２４がその溝部でカバレッヂが悪くな
り、断線する可能性がある。従って、コンタクト孔２４
を開孔する領域では、第１の金属膜ａ２１の線幅をコン
タクト孔より目金せずれを考慮した分だけ広く（通常α
４μｍ）する必要がある。

まｔ、コンタクト孔２４を覆う様に配線さｎる第２の金
属膜＠２４の場合では、目金せずれによって、コンタク
ト孔中の第１の金属配線２１が露出する様な事が生じた
場合、第２の金属膜！２４のエツチング時に、第１の金
属膜［２１も同時にエツチングされてしまうため、第２
の金属配線２４の線幅も、コンタクト部に於いて、目金
せずれを考慮した分だけ、広くする必要がある。

この友め、第１．第２の金属膜Ｍ２１．２４の配線ピン
チが短縮されず、半導体集積回路装置の面積を増大せし
めていた。特に、ゲートアレー、マイクロコンビエータ
などの集積回路に於いては、配線領域の面積がチップ面
積の増大を招いてい比。

ま九、従来の方法では、コンタクト孔の段部に於ける第
２の金属配線のカバレッヂが悪く、断線。

又はエレクトロマイグレーションの発生するおそｎが６
つ九。

本発明の目的に、前記欠点を解決し、配線ビー・チが短
縮さｎ１断線やエレクトロマイグレーション等の発生す
る心配のない工うにし九半導体装置の製造方法を提供す
ることにある。

〔問題漬を解決するための手段〕

本発明の構成は、パターン形成された第１の金属配線上
に第１の層間Ｐ３縁膵１−、第１の金属配線とほぼ同−
伊厚底長させる工程と、第１の金猫配線上の所定の位置
に、第１の金ＭＡ配線の癲暢エクも大なる長辺を有する
コンタクト孔を異方性エツチングに依ｔ）ｒＭ孔すると
同時に、第１の金属配線の側面部の縞１の層間絶縁膜に
所定の深さの舅を形成する工程と減圧ＣＶＤ法にエフ、
高融点金属膜を半導体基板上に厚く成長する工程と、第
１の金属膜と高融点金属膜との大なる遇択比１＆：有す
るエツチングガスを用いた異方性エツチングに依り、高
融点金Ｓ膜を全面エツチングすることに依り。

前記コンタクト孔中の第１の金属配線側面部に形成され
ｔ溝中に高融点金属膜を埋込むと同時に、コンタクト孔
中の第１の金属配線の配線方向に垂直なコンタクト孔壁
の側面に高融点金属膜管傾斜を有して残し、他の平担部
で汀、高融点金属をすべてエツチングする工程と、第２
の金属膜を半導体基板上に放炎させる工程と、第２の金
属配線を前記コンタクト孔上をコンタクト孔の短辺と同
一寸法以上のＮ５ｌｌ＠ｌで通道する様に高融点金ｍｓ
と。

第２の金属膜との大なる選択比金有するエツチングガス
を用いた異方性エツチングにより形成する工程とを含む
ことを特徴とする。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して詳細に説明する。

第１図（（転）乃至第１寵ωぼ本発明の一実施例の半導
体装置の製造方法を示す平面図、断面図である。

第１図（（転）は本実施例で製造し几配線接続部の平面
図、第１図へ）乃至（社）に本実施例の製造方法を工程
順に示した断面図である。第１図（ｂ）　、　（ｃ）に
示す様に、半導体基板上に＠１の金属配線１１．例えば
アルミニウム配線（膜厚的５０００Ａ″）を形成し。

その上部に第１の１聞納縁＄１２．例えばバイアス・ス
パッタ酸化膜を第１の金属配線１１とほぼ同一の膜厚（
約５００ＯＡ　）　ｔ−区長させる０次に。

フォトレジスト１３を塗布し、所定の位置にコンタクト
孔を開孔するための７オトレジスト１３のパターニング
を行なう。このＱ１コンタクト孔の長辺方向の大きさは
、第１の金属配＃１１ニジ０．２吊）μ−大きく形成す
る。

次に第１図（ｄ）　、　（ｅ）に示す様に、異方性エツ
チングにより、第１の眉間絶縁膜ｌｉｔ所定の深さ約４
００ＯＡまでエツチングし、第１の金属配線１１上部ｔ
−ｇ出させると同時に、第１の金属配−１１の側面部に
溝を形成する。第１の眉間絶縁ｖ！１２の溝の深さに、
第１の金属配線１１の厚さより浅く形成する。

さらに第１図（ｆ）１．（ｇ）Ｋ、示す様に、減圧ＣＶ
Ｄ法により、高融点金属膜１４例えばタングステンを厚
＜、　　（Ｉｔの深さの約３倍程度）区長させる。この
時、第２の金属配置ｆｉ１５の配線方向（Ａ　−Ａ’断
面）に於いては溝の幅が狭いｔめ、高融点金属膜上部で
は、少しのくびれを残すだけでほぼ平担となる。

一方、Ｂ−Ｂ’の断面に於いてａ、コンタクト孔が溝に
比べ大きいため、コンタクト孔の段差を反影し次形状と
なる。

第１図（ｈ）　、　（ｉ）に示す様に、高融点金属膜１
４ｔ−１第１の金属１１４１１と高融点金属膜１４との
間で大きな選択比ＣＦＪ　系のエツチングガスを使用ｌ
、、異方性エツチングに依り、全面エッチを行ない、第
１の金属配線１１の側面の溝中に、高融点金属１４を埋
込むと同時に、第１の金属配線１１の配線方向（Ｂ−８
’断面）に於いては、コンタクト段部に高融点金Ｍ１４
のサイドウオール（Ｓｉｄｅ−Ｗａｌｌ）を傾斜をもっ
て形成する。この時、第１の金属配線１１がアルミニウ
ムの場合、高融点金属１４のエツチング時に露出しても
、第１の金属配線ｌｌはエツチングさｎない。

第１図（ｊ）　、　（ｋ）に示す様に、第２の金属配線
１５例えばアルミニウム（膜厚的８００ＯＡ　）’ｉ全
全面底長させ、次に第２の金属配線１５上の７オトレジ
ストヲ所定のパターンにパターニングシを後、高融点金
属膜１４と第２の金属膜１５との間で大きな選択比ｔ−
有するＣｔ系のエツチングガスを使用しｔ異方性エツチ
ングに依り、パターニングを行なう。

この時、コンタクト孔上を通過する第２の金属線１５の
ｌＩＪ幅がコンタクト孔の短辺の寸法と同一の線毛であ
って、かつ多少の目金ずれが生じｔ場合に於いても、コ
ンタクト段に傾斜をもって形成され比高融点金属ｐｓ１
４が存在するため、第１の金属配ａｌｌが露出すること
がない、また、露出した高融点金属％ｉ１４はＣｔ系の
エツチングガスでは、エツチングさルない、第１図（ａ
）がこのように製造さｎ九最終工１の平面図である。

〔発明の効果〕

以上説明し九様に、本発明に、第１の金属配線の配線方
向のコンタクト孔壁に高融点金属膜が傾斜をもって形成
されているｔめ、第２の金属配線形成時に、多少の目金
せずれが生じた場合でも、高融点金属膜が露出するだけ
で、コンタクト孔中の第１の金属配線が露出せず、その
ため第２の配線層の喝をコンタクト孔よりも広くする必
要がなく、コンタクト領域に於いても通常配線部と同様
の配線幅、配線ピッチで配線することができ、さらＶｃ
第１の金属配線に於いてもコンタクト孔形成部に於いて
、コンタクト孔エクも線幅を広げる必要がないｔめ１通
常配線部と同様の配線幅、配線ピッチで配線することが
できる効果がある。

まｔ１本発明は、第２の金属配線の配線の配線方向に於
いて、第１の金属配線とその両側の溝に埋込まれた高融
点金属膜とｆａ２の金属配線が接続するため、接続面積
が大きく、配線間接続の抵抗値を小さくすることができ
、接続部の段差は、溝中に埋込まれｔ高融点金属膜とコ
ンタクト孔壁に傾斜をもって形成されｔ高融点金属膜の
几め、低減さｎており、第２の金属配線のコンタクト部
に於けるカパレッヂは良好であり、段切れやエレクトロ
マイグレーシｌン等の心配がなく、高信頼度の配線間接
続が可能になるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａＪに本発明の実施例の半導体装置の製造方法
によって製造され次子面図、第１図（ｂ）、第１図（山
、第１図（ｆ）、第１図（に、第１図（ｊ）はいずれも
第１図ら）のＡ−Ａ’線にそった位置で切断して見て、
本発明の実施例の製造方法を工程順に示し九断面図、第
１図（ｃ）、第１図（ｅ）、第１図□□□）、第１図（
ｉ）、第１図（転）はそれぞれ第１図（ｂ）、第１図（
ｄ）％第１図（ｆ）、第１図面、第１図Ｑ）と同一工程
であって。 いずれも＠１図６》のＢ−Ｂ’線にそつ次位置で切断し
て見た断面図、第２図（ｍｌは従来の製造方法で製造さ
′ｎ几亀子図、第２図（旬、第２図（ｄ）、第２図（ｆ
）は従来の製造方法を工程順に示し、いずれも第１図（
ａ）のＡ−Ａ’線に七っ次位置から見た断面図、第２図
（ｃ）、第２図（ｅ］、第２図−）はそｎぞｎ第２図（
ｂ）、第２図（ｄ）、第２図（ｆ）と同一工程中の半導
体基板を示し、いずれも第２１図（ｍｌのＢ−Ｂ’線に
そつ次位置で切断して見た平面図である。 １１．２１・旧軸第１の金属配線、１２，２２・・・・
・・第１の層間絶縁膜、１３．２３・・・・・・フォト
レジスト、１４・・・・・・高融点金属膜、１５．２４
・・・・・−第２の金践配線、２５・・・・・・コンタ
クト孔。 □ヘ ニ　　　　　　　痴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板上に第１の金属配線を形成する工程と、この
   主表面に第１の層間絶縁膜を前記第１の金属配線とほぼ
   同一膜厚で成長させる工程と、前記第１の金属配線上の
   所定の位置に、前記第１の金属配線の線幅より大なる長
   辺を有するコンタクト孔を、異方性エッチングに依り開
   孔し、前記第１の金属配線の側面部の前記第１の層間絶
   縁膜に所定の深さの溝を形成する工程と、減圧ＣＶＤ法
   により高融点金属膜を前記半導体基板上に厚く成長する
   工程と、前記第１の金属膜と高融点金属膜との大なる選
   択比を有するエッチングガスを用いた異方性エッチング
   に依り、前記高融点金属膜を全面エッチングすることに
   依り前記コンタクト孔中の第１の金属配線側面部に形成
   された溝中に前記高融点金属膜を埋込むと同時に、コン
   タクト孔中の前記第１の金属配線の配線方向に垂直なコ
   ンタクト孔壁の側面に、前記高融点金属膜を傾斜を有し
   て残し、他の平担部では前記高融点金属をすべてエッチ
   ングする工程と、第２の金属膜を前記半導体基板上に成
   長させる工程と、前記第２の金属配線を前記コンタクト
   孔上をコンタクト孔の短辺と同一寸法以上の線幅で通過
   する様に、前記高融点金属膜と前記第２の金属膜との大
   なる選択比を有するエッチングガスを用いた異方性エッ
   チングにより形成する工程とを含むことを特徴とする半
   導体装置の製造方法。