JPS6362103B2 - - Google Patents
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- JPS6362103B2 JPS6362103B2 JP56053838A JP5383881A JPS6362103B2 JP S6362103 B2 JPS6362103 B2 JP S6362103B2 JP 56053838 A JP56053838 A JP 56053838A JP 5383881 A JP5383881 A JP 5383881A JP S6362103 B2 JPS6362103 B2 JP S6362103B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- aluminum
- electrode window
- insulating film
- window
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体装置を製造する際に於けるアル
ミニウム配線の形成方法の改良に関する。なおこ
こにいうアルミニウム配線とは純アルミニウムを
主体とする合金からなる配線を含み、第1及び第
2のアルミニウム層も、共に純アルミニウム及び
アルミニウムを主体とする合金からなる層を含ん
でいる。
ミニウム配線の形成方法の改良に関する。なおこ
こにいうアルミニウム配線とは純アルミニウムを
主体とする合金からなる配線を含み、第1及び第
2のアルミニウム層も、共に純アルミニウム及び
アルミニウムを主体とする合金からなる層を含ん
でいる。
LSI等の半導体ICにはアルミニウム層からなる
配線が多く用いられる。そして該アルミニウム配
線の品質が、半導体ICの信頼性に影響を及ぼす
ことは公知であり、アルミニウム配線品質低下の
一因が、機能領域上の絶縁膜に形成される電極窓
の急峻な開口部に於て、配線に断面積の減少や断
層が生ずるためであることも広く知られている。
配線が多く用いられる。そして該アルミニウム配
線の品質が、半導体ICの信頼性に影響を及ぼす
ことは公知であり、アルミニウム配線品質低下の
一因が、機能領域上の絶縁膜に形成される電極窓
の急峻な開口部に於て、配線に断面積の減少や断
層が生ずるためであることも広く知られている。
そこで従来上記配線の品質低下を防止するため
に種々な手段がこうじられているが、その代表的
なものとして、機能領域上に設ける絶縁膜をりん
珪酸ガラス(PSG)膜で形成し、該PSG膜にド
ライ・エツチング法等により電極窓を形成した
後、該PSG膜を高温でリフローさせて、電極窓
の開口部をなだらかな斜面状(ロート状)に形成
する方法が広く用いられているが、該方法に於て
は電極窓の開口面積が斜面状領域の分だけ広くな
るために素子の微細化が図れず、半導体ICに於
ける集積度向上の妨げとなつていた。
に種々な手段がこうじられているが、その代表的
なものとして、機能領域上に設ける絶縁膜をりん
珪酸ガラス(PSG)膜で形成し、該PSG膜にド
ライ・エツチング法等により電極窓を形成した
後、該PSG膜を高温でリフローさせて、電極窓
の開口部をなだらかな斜面状(ロート状)に形成
する方法が広く用いられているが、該方法に於て
は電極窓の開口面積が斜面状領域の分だけ広くな
るために素子の微細化が図れず、半導体ICに於
ける集積度向上の妨げとなつていた。
本発明は上記問題点を除去する目的で、絶縁膜
の電極窓内に予めアルミニウム層を充填し段差部
をなくした後、該電極窓上にアルミニウム配線を
形成して、配線品質の低下を防止する半導体装置
の製造方法を提供する。
の電極窓内に予めアルミニウム層を充填し段差部
をなくした後、該電極窓上にアルミニウム配線を
形成して、配線品質の低下を防止する半導体装置
の製造方法を提供する。
即ち本発明は半導体装置の製造方法において、
半導体基板上に形成された絶縁膜上に、電極窓形
成用のエツチング窓を有するレジスト層を形成す
る工程、該エツチング窓内に表出する絶縁膜を選
択的にエツチング除去して該絶縁膜に該半導体基
板面を表出する電極窓を形成する工程、該電極窓
内に表出する半導体基板面上及び該レジスト層上
に、高融点金属層とその上部に積層された該高融
点金属の窒化物層とからなり導電性を有する合金
化阻止層を被着形成する工程、該合金化阻止層上
に第1のアルミニウム層を被着形成する工程、該
レジスト層上に被着された合金化阻止層と第1の
アルミニウム層を該レジスト層と共に選択的に剥
離除去して該絶縁膜を表出せしめる工程、該電極
窓内に残留する第1のアルミニウム層を溶融し該
電極窓内に均一に充填する工程、該絶縁膜上と、
該電極窓内の第1のアルミニウム層上に、一連の
第2のアルミニウム層を被着形成する工程、該第
2のアルミニウム層のパターニングを行つて、該
絶縁膜上に、該第2のアルミニウム層からなり該
電極窓内の第1のアルミニウム層と電気的に接続
するアルミニウム配線を形成する工程を有するこ
とを特徴とする。
半導体基板上に形成された絶縁膜上に、電極窓形
成用のエツチング窓を有するレジスト層を形成す
る工程、該エツチング窓内に表出する絶縁膜を選
択的にエツチング除去して該絶縁膜に該半導体基
板面を表出する電極窓を形成する工程、該電極窓
内に表出する半導体基板面上及び該レジスト層上
に、高融点金属層とその上部に積層された該高融
点金属の窒化物層とからなり導電性を有する合金
化阻止層を被着形成する工程、該合金化阻止層上
に第1のアルミニウム層を被着形成する工程、該
レジスト層上に被着された合金化阻止層と第1の
アルミニウム層を該レジスト層と共に選択的に剥
離除去して該絶縁膜を表出せしめる工程、該電極
窓内に残留する第1のアルミニウム層を溶融し該
電極窓内に均一に充填する工程、該絶縁膜上と、
該電極窓内の第1のアルミニウム層上に、一連の
第2のアルミニウム層を被着形成する工程、該第
2のアルミニウム層のパターニングを行つて、該
絶縁膜上に、該第2のアルミニウム層からなり該
電極窓内の第1のアルミニウム層と電気的に接続
するアルミニウム配線を形成する工程を有するこ
とを特徴とする。
以下本発明を一実施例について、第1図乃至第
8図に示す工程断面図を用いて詳細に説明する。
なお各図を通じて同一部分は同一記号で表示す
る。
8図に示す工程断面図を用いて詳細に説明する。
なお各図を通じて同一部分は同一記号で表示す
る。
本発明の方法によつて、例えばNチヤンネル
MOSICを形成するに際しては、通常のMOSICの
製造工程に沿つて、第1図に示すように、例え
ば、P型シリコン(Si)基板1の表面にP+型チ
ヤネル・カツト領域2とその上層のフイールド酸
化膜3からなる分離領域4を形成し、該分離領域
4によつて複数領域に分離されたP型Si基板1面
からなる素子形成領域5に、ゲート酸化膜6を介
して積層形成された多結晶Si等からなるゲート電
極7と、該ゲート電極7両側のP型Si基板1面に
形成されたN+型ソース・ドレイン領域8及び9
からなるMOSトランジスタが形成されてなる
MOSIC基板を用い先ず該MOSIC基板の主面全域
上に、モノシラン(SiH4)の酸化系にフオスフ
イン(PH3)を添加した通常の化学気相成長
(CVD)法を用いて、例えば厚さ1〔μm〕程度
のりん珪酸ガラス(PSG)膜10からなる絶縁
膜を形成する。次いで第2図に示すように該
PSG膜10上に例えば1.5〔μm〕程度の厚さを有
するポージ型の電子ビーム露光用(EB)レジス
ト層11を塗布形成し、電子ビーム(EB)露光
及び現像を行つてEBレジスト層11に電極窓パ
ターンに対応する所望寸法のエツチング窓12を
形成する。次いで該EBレジスト層11をマスク
として三塩化りん(PCl3)、三塩化硼素(BCl3)
等のハロゲン系のエツチングガスを用いる通常の
反応性スパツタエツチング等の方法により、第3
図に示すようにPSG膜10に例えばソース・ド
レイン領域8及び9面を表出する電極窓13を形
成する。
MOSICを形成するに際しては、通常のMOSICの
製造工程に沿つて、第1図に示すように、例え
ば、P型シリコン(Si)基板1の表面にP+型チ
ヤネル・カツト領域2とその上層のフイールド酸
化膜3からなる分離領域4を形成し、該分離領域
4によつて複数領域に分離されたP型Si基板1面
からなる素子形成領域5に、ゲート酸化膜6を介
して積層形成された多結晶Si等からなるゲート電
極7と、該ゲート電極7両側のP型Si基板1面に
形成されたN+型ソース・ドレイン領域8及び9
からなるMOSトランジスタが形成されてなる
MOSIC基板を用い先ず該MOSIC基板の主面全域
上に、モノシラン(SiH4)の酸化系にフオスフ
イン(PH3)を添加した通常の化学気相成長
(CVD)法を用いて、例えば厚さ1〔μm〕程度
のりん珪酸ガラス(PSG)膜10からなる絶縁
膜を形成する。次いで第2図に示すように該
PSG膜10上に例えば1.5〔μm〕程度の厚さを有
するポージ型の電子ビーム露光用(EB)レジス
ト層11を塗布形成し、電子ビーム(EB)露光
及び現像を行つてEBレジスト層11に電極窓パ
ターンに対応する所望寸法のエツチング窓12を
形成する。次いで該EBレジスト層11をマスク
として三塩化りん(PCl3)、三塩化硼素(BCl3)
等のハロゲン系のエツチングガスを用いる通常の
反応性スパツタエツチング等の方法により、第3
図に示すようにPSG膜10に例えばソース・ド
レイン領域8及び9面を表出する電極窓13を形
成する。
次いでDC・マグネトロン・スパツタリング等
の通常の常温スパツタリング法を用いて、第4図
に示すように該IC基板面即ちEBレジスト層11
上及び電極窓13内に表出するソース・ドレイン
領域8及び9面上に、先ず1000〔Å〕程度の厚さ
の例えばタンタル(Ta)層14を被着形成し、
続いて1000〔Å〕程度の厚さの例えば窒化タンタ
ル(TaN)層15を被着形成し、更に続いて前
記Ta層14及びTaN層15からなる合金化防止
層16上に、8000〔Å〕程度の厚さの例えば純ア
ルミニウムからなる第1のAl層17を被着形成
する。なおスパツタリング処理に於てTa層14
及びTaN層15からなる合金化防止層16は、
その厚さが薄いために電極窓13内に表出するソ
ース・ドレイン領域8面及び9面の全域にわたつ
て一様に被着するが、第1のAl層17は厚く形
成せしめるために、スパツタリング過程で電極窓
13の開口部周縁に図に示すようなひさしが形成
され、上部に行くに従つて寸法が僅かに小さくな
る台形状に形成される。又該電極窓13内に形成
された第1のAl層17の上面は、ソース・ドレ
イン領域8,9の上面から約1〔μm〕となり、
1〔μm〕程度の厚さを有するPSG膜10の上面
とほぼ等しい高さとなる。
の通常の常温スパツタリング法を用いて、第4図
に示すように該IC基板面即ちEBレジスト層11
上及び電極窓13内に表出するソース・ドレイン
領域8及び9面上に、先ず1000〔Å〕程度の厚さ
の例えばタンタル(Ta)層14を被着形成し、
続いて1000〔Å〕程度の厚さの例えば窒化タンタ
ル(TaN)層15を被着形成し、更に続いて前
記Ta層14及びTaN層15からなる合金化防止
層16上に、8000〔Å〕程度の厚さの例えば純ア
ルミニウムからなる第1のAl層17を被着形成
する。なおスパツタリング処理に於てTa層14
及びTaN層15からなる合金化防止層16は、
その厚さが薄いために電極窓13内に表出するソ
ース・ドレイン領域8面及び9面の全域にわたつ
て一様に被着するが、第1のAl層17は厚く形
成せしめるために、スパツタリング過程で電極窓
13の開口部周縁に図に示すようなひさしが形成
され、上部に行くに従つて寸法が僅かに小さくな
る台形状に形成される。又該電極窓13内に形成
された第1のAl層17の上面は、ソース・ドレ
イン領域8,9の上面から約1〔μm〕となり、
1〔μm〕程度の厚さを有するPSG膜10の上面
とほぼ等しい高さとなる。
次いで該IC基板をアセトン等からなるポジ型
EBレジストの剥離液に浸漬し、EBレジスト層1
1と共に、該EBレジスト層11上に被着されて
いる合金化防止層16及び第1のAl層17を剥
離除去し、第5図に示すように、IC基板面に表
出せしめられたPSG膜10の電極窓13内に、
下層に合金化防止層16を有する第1のAl層1
7を残留せしめる。以上EBレジストを用いたが、
レジストは通常の紫外光用ポジレジストを使用
し、光露光を使用しても同様である。
EBレジストの剥離液に浸漬し、EBレジスト層1
1と共に、該EBレジスト層11上に被着されて
いる合金化防止層16及び第1のAl層17を剥
離除去し、第5図に示すように、IC基板面に表
出せしめられたPSG膜10の電極窓13内に、
下層に合金化防止層16を有する第1のAl層1
7を残留せしめる。以上EBレジストを用いたが、
レジストは通常の紫外光用ポジレジストを使用
し、光露光を使用しても同様である。
次いで該IC基板を、僅かに還元性を有する雰
囲気、例えば3〔%〕程度の水素(H2)を含んだ
窒素(N2)ガス中に於て、Alの融点より高い温
度例えば700〔℃〕程度で30〔分〕程度加熱し、第
1のAl層17を溶融せしめて、第6図に示すよ
うに、前記電極窓13内に第1のAl層17を隙
き間なく一様に充填する。なお該溶融処理により
PSG膜10の上面と電極窓13内の第1のAl膜
17上面との間に形成される段差は極めて僅かで
ある。
囲気、例えば3〔%〕程度の水素(H2)を含んだ
窒素(N2)ガス中に於て、Alの融点より高い温
度例えば700〔℃〕程度で30〔分〕程度加熱し、第
1のAl層17を溶融せしめて、第6図に示すよ
うに、前記電極窓13内に第1のAl層17を隙
き間なく一様に充填する。なお該溶融処理により
PSG膜10の上面と電極窓13内の第1のAl膜
17上面との間に形成される段差は極めて僅かで
ある。
次いで該IC基板面に表出している電極窓13
内の第1のAl層17上面を、スパツタ・エツチ
ング法により軽くエツチングして、第1のAl層
17上に形成される薄い不導体層をエツチング除
去して後、続いて同一装置内でDC・マグネトロ
ン・スパツタリング等の方法により、第7図に示
すように、該IC基板上即ち前記第1のAl層17
及びPSG膜10上に、厚さ1〔μm〕程度の純Al
からなる第2のAl層18を被着形成する。
内の第1のAl層17上面を、スパツタ・エツチ
ング法により軽くエツチングして、第1のAl層
17上に形成される薄い不導体層をエツチング除
去して後、続いて同一装置内でDC・マグネトロ
ン・スパツタリング等の方法により、第7図に示
すように、該IC基板上即ち前記第1のAl層17
及びPSG膜10上に、厚さ1〔μm〕程度の純Al
からなる第2のAl層18を被着形成する。
次いで通常用いられているパロゲン系のエツチ
ング・ガスを用いる反応性スパツタ・エツチング
法を用いて上記第2のAl層18のパターニング
を行い、第8図に示すようにPSG膜10上に電
極窓13部に於て、該電極窓13内に充填されて
いる第1のAl層17に電気的に接続する第2の
Al層18からなるAl配線Lを形成する。
ング・ガスを用いる反応性スパツタ・エツチング
法を用いて上記第2のAl層18のパターニング
を行い、第8図に示すようにPSG膜10上に電
極窓13部に於て、該電極窓13内に充填されて
いる第1のAl層17に電気的に接続する第2の
Al層18からなるAl配線Lを形成する。
なお該Al配線Lは、以上の説明から明らかな
ように、PSG膜10の上面とほぼ同じ高さに電
極膜13内に充填された第1のAl層17を介し
てソース・ドレイン領域8及び9に電気的に接続
されるので、電極窓13開口部に於て断面積の減
少や断層が発生することがない。且つ又従来のよ
うに電極窓の開口部になだらかな斜面領域を形成
する必要がないので、電極窓周囲の斜面領域面積
の増加を防ぐ。
ように、PSG膜10の上面とほぼ同じ高さに電
極膜13内に充填された第1のAl層17を介し
てソース・ドレイン領域8及び9に電気的に接続
されるので、電極窓13開口部に於て断面積の減
少や断層が発生することがない。且つ又従来のよ
うに電極窓の開口部になだらかな斜面領域を形成
する必要がないので、電極窓周囲の斜面領域面積
の増加を防ぐ。
次いで図示しないが、該Al配線Lの形成を終
つたIC基板上に、通常の方法に従つて層間絶縁
膜、上層配線、カバー絶縁膜等の形成がなされて
MOSICが提供される。
つたIC基板上に、通常の方法に従つて層間絶縁
膜、上層配線、カバー絶縁膜等の形成がなされて
MOSICが提供される。
上記実施例に於ては、機能領域上の絶縁膜を
PGS膜で形成したが、該絶縁膜は二酸化シリコ
ン(SiO2)膜或るいは窒化シリコン(Si3N4)膜
で形成してもよく、従つて本発明の方法はバイポ
ーラICにも適用することができる。
PGS膜で形成したが、該絶縁膜は二酸化シリコ
ン(SiO2)膜或るいは窒化シリコン(Si3N4)膜
で形成してもよく、従つて本発明の方法はバイポ
ーラICにも適用することができる。
又第1のAl層及び第2のAl層は純Alに限らず
Al−Si、Al−Cu等Alを主成分とする合金層で形
成してもよい。
Al−Si、Al−Cu等Alを主成分とする合金層で形
成してもよい。
更に又合金阻止層は上記に限らず、チタン
(Ti)と窒化チタン(TiN)等他の高融点金属と
その窒化物層で形成してもよい。
(Ti)と窒化チタン(TiN)等他の高融点金属と
その窒化物層で形成してもよい。
以上説明したように本発明の方法によれば、急
峻な開口部を有する電極窓を用いても、断面積の
減少や断層等の欠陥を持たずに機能領域と電気的
に接続する高品質のアルミニウム配線を形成する
ことができるので、半導体ICの製造歩留まりの
向上及び集積度の向上が図れる。
峻な開口部を有する電極窓を用いても、断面積の
減少や断層等の欠陥を持たずに機能領域と電気的
に接続する高品質のアルミニウム配線を形成する
ことができるので、半導体ICの製造歩留まりの
向上及び集積度の向上が図れる。
第1図乃至第8図は本発明の一実施例に於ける
工程断面図である。 図に於て、1はP型シリコン基板、2はP+型
チヤネル・カツト領域、3はフイールド酸化膜、
4は分離領域、5は素子形成領域、6はゲート酸
化膜、7はゲート電極、8及び9はN+型ソー
ス・ドレイン領域、10はりん珪酸ガラス膜、1
1は電子ビーム露光用レジスト層、12はエツチ
ング窓、13は電極窓、14はタンタル層、15
は窒化タンタル層、16は合金化防止層、17は
第1のアルミニウム層、18は第2のアルミニウ
ム層、Lはアルミニウム配線を示す。
工程断面図である。 図に於て、1はP型シリコン基板、2はP+型
チヤネル・カツト領域、3はフイールド酸化膜、
4は分離領域、5は素子形成領域、6はゲート酸
化膜、7はゲート電極、8及び9はN+型ソー
ス・ドレイン領域、10はりん珪酸ガラス膜、1
1は電子ビーム露光用レジスト層、12はエツチ
ング窓、13は電極窓、14はタンタル層、15
は窒化タンタル層、16は合金化防止層、17は
第1のアルミニウム層、18は第2のアルミニウ
ム層、Lはアルミニウム配線を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 半導体基板上に形成された絶縁膜上に、電極
窓形成用のエツチング窓を有するレジスト層を形
成する工程、 該エツチング窓内に表出する絶縁膜を選択的に
エツチング除去して該絶縁膜に該半導体基板面を
表出する電極窓を形成する工程、 該電極窓内に表出する半導体基板面上及び該レ
ジスト層上に、高融点金属層とその上部に積層さ
れた該高融点金属の窒化物層とからなり導電性を
有する合金化阻止層を被着形成する工程、 該合金化阻止層上に第1のアルミニウム層を被
着形成する工程、 該レジスト層上に被着された合金化阻止層と第
1のアルミニウム層を該レジスト層と共に選択的
に剥離除去して該絶縁膜を表出せしめる工程、 該電極窓内に残留する第1のアルミニウム層を
溶融し該電極窓内に均一に充填する工程、 該絶縁膜上と、該電極窓内の第1のアルミニウ
ム層上に、一連の第2のアルミニウム層を被着形
成する工程、 該第2のアルミニウム層のパターニングを行つ
て、該絶縁膜上に、該第2のアルミニウム層から
なり該電極窓内の第1のアルミニウム層と電気的
に接続するアルミニウム配線を形成する工程を有
することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5383881A JPS57169261A (en) | 1981-04-10 | 1981-04-10 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5383881A JPS57169261A (en) | 1981-04-10 | 1981-04-10 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57169261A JPS57169261A (en) | 1982-10-18 |
| JPS6362103B2 true JPS6362103B2 (ja) | 1988-12-01 |
Family
ID=12953919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5383881A Granted JPS57169261A (en) | 1981-04-10 | 1981-04-10 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57169261A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02281736A (ja) * | 1989-04-24 | 1990-11-19 | Sony Corp | 多層配線形成方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS507430A (ja) * | 1973-05-18 | 1975-01-25 | ||
| JPS5187981A (ja) * | 1975-01-31 | 1976-07-31 | Hitachi Ltd | |
| JPS52106675A (en) * | 1976-03-05 | 1977-09-07 | Toshiba Corp | Manufacturing method of semiconductor device |
-
1981
- 1981-04-10 JP JP5383881A patent/JPS57169261A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57169261A (en) | 1982-10-18 |
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