JP2000114259A - 半導体装置における配線の形成方法 - Google Patents

半導体装置における配線の形成方法

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JP2000114259A
JP2000114259A JP10279936A JP27993698A JP2000114259A JP 2000114259 A JP2000114259 A JP 2000114259A JP 10279936 A JP10279936 A JP 10279936A JP 27993698 A JP27993698 A JP 27993698A JP 2000114259 A JP2000114259 A JP 2000114259A
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wiring
groove
depth
trench
etching
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Yuji Takaoka
裕二 高岡
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シングルダマシン法による配線の形成におい
て、一度の溝配線加工で配線溝の深さを場所によって変
えることができる半導体装置における配線の形成方法を
提供すること。 【解決手段】 配線溝31A、31B間で配線幅を異な
らせ、エッチングによる溝配線加工時のマイクロローデ
ィング効果を利用して両溝31A、31B間で深さを変
える。これにより場所ごとの溝配線の深さを変化させる
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置におけ
る配線の形成方法に関し、更に詳しくは、コンタクトホ
ール内に形成された金属プラグ上の層間膜にエッチング
で溝配線加工を行った後、この溝配線加工により形成さ
れた配線溝に配線金属を埋め込んでなる半導体装置にお
ける配線の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の大規模集積回路の高集積化に伴っ
て、金属多層配線の信頼性や露光焦点深度確保の観点か
ら半導体装置表面のグローバルな平坦性が求められてい
るが、半導体装置における配線の形成方法に関する技術
の1つとして、層間絶縁膜に溝配線加工を行って金属を
埋め込むシングルダマシンと呼ばれる配線形成方法があ
る。
【0003】図7を参照してシングルダマシンによる配
線形成方法について簡単に説明すると、絶縁膜1に形成
されたコンタクトホール11にW(タングステン)等の
金属プラグ2を形成した後、その上に層間膜3を成膜
し、次いでフォトリソグラフィ及びエッチングにより、
金属プラグ2にコンタクトする配線溝31をそれぞれ形
成し、これら配線溝31の内部を含めAl(アルミニウ
ム)、Cu(銅)等の配線金属4を層間膜3の全面に成
膜する。そして、CMP(化学的機械的研磨)やエッチ
バックによって配線溝31以外の領域に形成された配線
金属を除去することにより、層間膜3中に配線を埋め込
む形で配線を形成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したダマシン法に
よる配線の形成方法では、配線溝31の深さを場所によ
って変更することはできず、設計上の制約を伴うという
問題がある。すなわち、一度のエッチングによる溝配線
加工では、どの配線溝31も深さが一定となる。これに
対して溝配線加工を何段階かに分け、それぞれマスクを
変えて溝配線のエッチング量をコントロールすれば配線
溝の深さを変えることはできるが、生産性が劣る。
【0005】本発明は上述の問題に鑑みてなされ、シン
グルダマシン法による配線の形成において、一度の溝配
線加工で配線溝の深さを場所によって変えることができ
る半導体装置における配線の形成方法を提供することを
課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するに
あたり、本発明は、異なる配線溝間で配線幅を異なら
せ、溝配線加工時のマイクロローディング効果を利用し
て配線溝間で深さを変えるようにしており、深さの異な
る配線溝を一度の溝配線加工で同時に得ることができ
る。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
配線の形成方法について図面を参照して説明する。
【0008】図1を参照して、例えばシリコン酸化膜等
の絶縁膜1に形成したコンタクトホール11A及び11
Bに、それぞれW(タングステン)で成る金属プラグ2
A及び2Bを形成する。金属プラグ2A、2Bは上層配
線と下層配線又は拡散層とを相互に電気的に接続するも
のである。金属プラグ2A、2Bの形成方法について説
明すると、まず、コンタクトホール11A、11Bの壁
面にTiN(窒化チタン)等のスパッタリング若しくは
CVD(化学気相成長法)によって密着層を形成し、次
いでWをCVDによってコンタクトホール11A、11
Bに埋め込んだ後、エッチバック若しくはCMP(化学
的機械的研磨法)によって絶縁膜1上のWを除去するこ
とにより、金属プラグ2A、2Bが形成される。
【0009】次に、絶縁膜1上に例えばSiN(窒化珪
素)で成る層間膜3をCVDにより成膜し(図2)、レ
ジスト5の塗布後、露光及び現像を行ってレジストパタ
ーンを形成する(図3)。そこで本実施の形態では、深
い配線溝を得たい配線溝31B(図4参照)の配線設定
幅DB を配線溝31A(図4参照)の配線設定幅DA
りも大きくする。具体的には、配線溝31Bのエッチン
グ加工時におけるエッチング速度に対して、配線溝31
Aのエッチング加工時におけるエッチング速度がマイク
ロローディング効果によって減少する条件を満足するよ
うに、両者の配線幅を設定する(図6参照)。本実施の
形態では、配線溝31A側のエッチング速度を配線溝3
1B側のエッチング速度の70%となるように、配線溝
31Aの配線幅を設定する。
【0010】以上の条件下でエッチングによる溝配線加
工およびレジスト除去を行うと、それぞれHA 及びHB
と深さの異なる配線溝31A及び31Bが得られる(図
4)。ここで、浅い方である配線溝31Aの深さHA
は、金属プラグ2Aの上端に達するまでの深さで例えば
0.2〜0.4μm、深い方の配線溝31Bの深さHB
は、配線溝31Bの底部から金属プラグ2Bの上部が突
出する深さで例えば1μmである。アスペクト比(深さ
/幅)でいうと、配線溝31Aで2程度、配線溝31B
で0.4程度である。なお、エッチング条件は、配線溝
31Aを基準に決定するようにし、配線溝31と金属プ
ラグ2Aとの確実な導通を担保する。
【0011】最後に、配線溝31A、31Bを含む層間
膜3上に、Al(アルミニウム)やCu(銅)で成る配
線金属をCVDにより成膜した後、エッチバック若しく
はCMPによって層間膜3上の余分な配線金属を除去し
て、配線溝31A、31B内に配線金属4A、4Bを埋
め込む。このとき、配線溝31A側の配線金属4Aは金
属プラグ2Aの上端部と接触し、配線溝31B側の配線
金属4Bは金属プラグ2Bの上端部を含めてその側周面
の一部に接触する。
【0012】したがって本実施の形態によれば、場所ご
とに溝配線の深さを変化させることができ、これにより
配線金属4B側の信頼性を向上させることができるとと
もに、断面積の相違により配線溝31A側と31B側と
で電気抵抗を異ならせることができる等、従来よりも設
計上の制約を低減して種々の配線設計を行うことが可能
となる。
【0013】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発
明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【0014】例えば以上の実施の形態では、金属プラグ
2A、2BをWで形成したが、勿論これだけに限られ
ず、AlやCu等の他の金属を用いてもよい。
【0015】また、以上の実施の形態では、配線溝31
A、31Bの配線幅を異ならせることにより両溝の深さ
を変えるようにしたが、この溝配線加工(エッチング)
時のガス圧力もマイクロローディング効果の発生に大き
く寄与する。すなわち、ガス圧力が10Pa以上の高い
圧力となるとマイクロローディング効果の発生によるエ
ッチング速度の低下が低アスペクト比の配線溝に関して
顕著となるが、このような条件を考慮して配線幅の設計
を行えばよい。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の半導体装置
における配線の形成方法によれば、シングルダマシンに
よる配線形成において、一度の溝配線加工で浅い配線溝
と深い配線溝とを同時に形成することができ、配線の信
頼性を向上させることができるとともに配線間で電気的
特性を変えることも可能となる。
【0017】また、請求項2及び請求項3の構成によ
り、金属プラグと配線金属との電気的導通を確実に行う
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における配線の形成方法を
説明する図であり、金属プラグの形成工程を模式的に示
す断面図である。
【図2】同層間膜の形成工程を模式的に示す断面図であ
る。
【図3】同溝配線のパターニング工程を模式的に示す断
面図である。
【図4】同エッチングによる溝配線加工工程を模式的に
示す断面図である。
【図5】同配線金属の埋め込み工程を示す模式的に断面
図である。
【図6】配線設定幅とエッチング速度との関係を示す図
である。
【図7】シングルダマシン法を用いて形成した従来の配
線構造を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
1………絶縁膜、2A、2B………金属プラグ、3……
…層間膜、4………配線金属、5………レジスト、11
A、11B………コンタクトホール、31A、31B…
……配線溝、DA 、DB ………配線設定幅、HA 、HB
………配線溝の深さ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンタクトホール内に形成された金属プ
    ラグ上の層間膜にエッチングで溝配線加工を行った後、
    この溝配線加工により形成された配線溝に配線金属を埋
    め込んでなる半導体装置における配線の形成方法におい
    て、 異なる配線溝間で配線幅を異ならせ、 前記溝配線加工時のマイクロローディング効果によって
    前記異なる配線溝間で深さを変えるようにしたことを特
    徴とする半導体装置における配線の形成方法。
  2. 【請求項2】 浅い方の前記配線溝の深さを前記金属プ
    ラグの上端に達するまでの深さとし、かつ、 深い方の前記配線溝の深さを、この配線溝の底部から前
    記金属プラグの上部が突出する深さとしたことを特徴と
    する請求項1に記載の半導体装置における配線の形成方
    法。
  3. 【請求項3】 前記浅い方の配線溝を基準にエッチング
    条件を決定することを特徴とする請求項2に記載の半導
    体装置における配線の形成方法。
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