JP2001110893A - Semiconductor integrated circuit device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device and its manufacturing method

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JP2001110893A
JP2001110893A JP29050699A JP29050699A JP2001110893A JP 2001110893 A JP2001110893 A JP 2001110893A JP 29050699 A JP29050699 A JP 29050699A JP 29050699 A JP29050699 A JP 29050699A JP 2001110893 A JP2001110893 A JP 2001110893A
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via hole
wiring
circuit device
integrated circuit
semiconductor integrated
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Taro Moriya
太郎 守屋
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NEC Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor integrated circuit device wherein the metal wiring of two or more layers are connected through two or more via-holes having mask alignment tolerance. SOLUTION: In this device, a first interlayer insulating film 4, first wiring 6, second interlayer insulating film 8, second wiring 10, third interlayer insulating film 12, third wiring 14, and cover film 16 are sequentially provided on a semiconductor substrate 2. The semiconductor substrate 2 is connected to the first wiring 8 through a first via hole 18 in the first interlayer insulating film 4. The first wiring 6 and the third wiring 14 are within the second interlayer insulating film 8, and are connected together through a second via-hole 20 having a mask alignment tolerance Dm and a third via-hole 22 within the third interlayer insulating film 12.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置およびその製造方法に関し、特に、ビアホールを介し
て2層以上の金属配線を接続する多層配線構造およびそ
の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a multilayer wiring structure for connecting two or more layers of metal wiring through via holes and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路装置においては、最近の
高密度化かつ高集積化の要請に応じて、回路構成を多層
配線構造にする傾向がある。多層配線構造は、各層間の
接続技術、すなわち、下層デバイスと上層配線との接続
部であるコンタクトホール,下層配線と上層配線との接
続部であるビアホールなどの埋込み技術が、重要であ
る。
2. Description of the Related Art In a semiconductor integrated circuit device, there is a tendency for a circuit configuration to be a multilayer wiring structure in response to recent demands for higher density and higher integration. In the multi-layer wiring structure, a connection technology between layers, that is, an embedding technology such as a contact hole as a connection portion between a lower layer device and an upper layer wiring and a via hole as a connection portion between a lower layer wiring and an upper layer wiring is important.

【0003】下層配線と上層配線とを接続する半導体集
積回路装置の従来例を図12に示す。半導体集積回路装
置は、下層配線としての第1の配線106,中間配線と
しての第2の配線110,上層配線としての第3の配線
114の3層の配線構造からなり、半導体基板102,
第1の層間絶縁膜104,第2の層間絶縁膜108,第
3の層間絶縁膜112,カバー膜116,第1のビアホ
ール118,第2のビアホール120,第3のビアホー
ル122を有する。
FIG. 12 shows a conventional example of a semiconductor integrated circuit device for connecting a lower wiring and an upper wiring. The semiconductor integrated circuit device has a three-layer wiring structure of a first wiring 106 as a lower wiring, a second wiring 110 as an intermediate wiring, and a third wiring 114 as an upper wiring.
It has a first interlayer insulating film 104, a second interlayer insulating film 108, a third interlayer insulating film 112, a cover film 116, a first via hole 118, a second via hole 120, and a third via hole 122.

【0004】ビアホール120,122の間に中間配線
である第2の配線110をビアホール120の真上に形
成し、その第2の配線110の真上にビアホール122
を形成して、上層配線である第3の配線114と下層配
線である第1の配線106とを電気的に接続している
(以下、ビアホール120と122との間の第2の配線
110をドット配線と呼ぶ)。ドット配線は、以下のよ
うに形成される。
A second wiring 110 as an intermediate wiring is formed between via holes 120 and 122 directly above via hole 120, and via hole 122 is formed directly above second wiring 110.
Is formed to electrically connect the third wiring 114 as the upper wiring and the first wiring 106 as the lower wiring (hereinafter, the second wiring 110 between the via holes 120 and 122 is formed). This is called dot wiring). The dot wiring is formed as follows.

【0005】まず、第2の配線の形成後にフォトレジス
トを1μm程度の厚みで塗布し、リソグラフィー法によ
りパターン形成する。次に、フォトレジストをマスクと
してドライエッチングし、ドット配線を形成する。しか
し、半導体集積回路の集積度向上によるビアホール径の
縮小に伴って要求される形状に、フォトレジストを安定
に形成することは困難である。なぜならば、要求される
形状のフォトレジストは柱状となり、この形状のフォト
レジストは非常に不安定なためにフォトレジスト現像の
際に倒れてしまうためである。最近の数百万のトランジ
スタを集積するようなLSIでは、1つの製品チップの
中に、このような柱状のレジストが倒れる可能性がほん
のわずかでもあると、歩留まりを落とす原因となる。
First, a photoresist is applied to a thickness of about 1 μm after the formation of the second wiring, and a pattern is formed by lithography. Next, dry etching is performed using the photoresist as a mask to form dot wiring. However, it is difficult to stably form a photoresist in a shape required as the via hole diameter is reduced due to an improvement in the degree of integration of a semiconductor integrated circuit. This is because a photoresist having a required shape has a columnar shape, and the photoresist having this shape is extremely unstable and falls down during the development of the photoresist. In recent LSIs in which millions of transistors are integrated, if there is only a small possibility that such a columnar resist falls in one product chip, the yield is reduced.

【0006】前述した歩留まりの問題を解決するための
手段として、例えば、特開平9−232429号公報に
記載されている方法がある。この公報に記載の従来技術
による製造方法について図面を用いて説明する。
As a means for solving the problem of the yield described above, for example, there is a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-232429. The manufacturing method according to the prior art described in this publication will be described with reference to the drawings.

【0007】図13は、従来技術の半導体集積回路装置
の配線構造の平面図、図14〜図17は、図13の線B
−B’線に沿う断面図であり、半導体集積回路装置にお
ける従来技術の多層配線構造の形成方法を示す。
FIG. 13 is a plan view of a wiring structure of a conventional semiconductor integrated circuit device, and FIGS. 14 to 17 are lines B of FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line -B ′, showing a method for forming a conventional multilayer wiring structure in a semiconductor integrated circuit device.

【0008】図13に示すように、従来技術の半導体集
積回路装置の構造は、タングステンプラグ60,70,
72、配線62,74,76,78からなる。
As shown in FIG. 13, the structure of a conventional semiconductor integrated circuit device is such that tungsten plugs 60, 70,
72, and wirings 62, 74, 76, 78.

【0009】まず、図14に示すように、シリコン基板
50上に、BPSG膜等の第1の層間絶縁膜52が形成
される。次に、シリコン基板50に達するビアホール5
4,56がそれぞれ形成される。ビアホールは、以下の
方法で形成される。フォトレジスト膜をマスクとして、
CF4 ガス:CF3 ガス=1:3の混合ガスを用いる反
応性イオンエッチングにより行われる。エッチングの進
行とともに、側壁に生成するフロロカーボン系の重合体
付着物が、有機系溶剤により除去され、第1の層間絶縁
膜52の表面上で0.6μm×0.6μm,シリコン基
板50の表面で0.4μm×0.4μmの寸法を有する
深さ方向に順次細くなるビアホール(テーパ状ビアホー
ル)54,56が形成される。次に、全面にブランケッ
ト・タングステン法でタングステン膜が形成され、ビア
ホール54,56は、タングステンで充填される。第1
の層間絶縁膜52の表面からタングステン膜は除去さ
れ、タングステンプラグ58,60が形成される。
First, as shown in FIG. 14, a first interlayer insulating film 52 such as a BPSG film is formed on a silicon substrate 50. Next, via hole 5 reaching silicon substrate 50
4, 56 are formed respectively. The via hole is formed by the following method. Using the photoresist film as a mask,
This is performed by reactive ion etching using a mixed gas of CF 4 gas: CF 3 gas = 1: 3. As the etching proceeds, the fluorocarbon-based polymer deposits formed on the side walls are removed by an organic solvent, and 0.6 μm × 0.6 μm on the surface of the first interlayer insulating film 52 and on the surface of the silicon substrate 50. Via holes (tapered via holes) 54 and 56 having a size of 0.4 μm × 0.4 μm and gradually narrowing in the depth direction are formed. Next, a tungsten film is formed on the entire surface by a blanket tungsten method, and the via holes 54 and 56 are filled with tungsten. First
The tungsten film is removed from the surface of the interlayer insulating film 52, and tungsten plugs 58 and 60 are formed.

【0010】次に、図15に示すように、アルミニウム
系合金膜62が形成される。タングステンプラグ60と
接続する第1の配線(図16の符号62)を形成するた
めに、フォトレジスト65が形成され、これをマスクと
して、アルミニウム系合金膜62はエッチングされる。
アルミニウム合金膜62は、タングステンプラグ58上
に残らない。次に、フォトレジスト65は除去される。
Next, as shown in FIG. 15, an aluminum alloy film 62 is formed. In order to form a first wiring (reference numeral 62 in FIG. 16) connected to the tungsten plug 60, a photoresist 65 is formed, and using this as a mask, the aluminum-based alloy film 62 is etched.
The aluminum alloy film 62 does not remain on the tungsten plug 58. Next, the photoresist 65 is removed.

【0011】次に、図16に示すように、酸化物シリコ
ン膜等の第2の層間絶縁膜64が形成され、タングステ
ンプラグ58および第1の配線62にそれぞれ達するビ
アホール66,68が、前述したテーパエッチングによ
り形成される。このとき、混合ガスを使用するテーパエ
ッチングは、アルミニウム系の合金に対して、酸化シリ
コン系の層間絶縁膜を、高選択比でエッチングするた
め、ビアホール66を形成する間に、第1の配線62は
殆どエッチングされない。次に、ビアホール66,72
は、タングステンで充填されて、タングステンプラグ7
0,72が形成される。
Next, as shown in FIG. 16, a second interlayer insulating film 64 such as a silicon oxide film is formed, and the via holes 66 and 68 reaching the tungsten plug 58 and the first wiring 62, respectively, are formed as described above. It is formed by taper etching. At this time, the taper etching using the mixed gas etches the silicon oxide-based interlayer insulating film at a high selectivity with respect to the aluminum-based alloy. Is hardly etched. Next, via holes 66 and 72
Is filled with tungsten, and tungsten plug 7
0,72 are formed.

【0012】図17に示すように、最後に配線74,7
6,78が形成され、保護膜80が形成される。
As shown in FIG. 17, finally, wirings 74, 7
6, 78 are formed, and a protective film 80 is formed.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】前述の配線構造を有す
る従来の半導体集積回路装置においては、テーパ状のビ
アホールを用いているために、マスク合わせ余裕が厳し
く量産に適さなかった。
In the conventional semiconductor integrated circuit device having the above-mentioned wiring structure, since a tapered via hole is used, the margin for mask alignment is strict and it is not suitable for mass production.

【0014】そこで、本発明の目的は、前述した問題を
解決し、容易にマスク合わせでき、量産に適した半導体
集積回路装置およびその製造方法を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device which solves the above-mentioned problems, can be easily mask-aligned, is suitable for mass production, and a method of manufacturing the same.

【0015】また、本発明の他の目的は、ビアホールの
開口径を、回路レイアウトの設計により変えられる半導
体集積回路装置およびその製造方法を提供することにあ
る。
It is another object of the present invention to provide a semiconductor integrated circuit device in which the opening diameter of a via hole can be changed by designing a circuit layout, and a method of manufacturing the same.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
装置は、下層配線と、第1のビアホールを有し、前記下
層配線の上に形成された第1の絶縁層と、第2のビアホ
ールを有し、前記第1の絶縁層の上に形成された第2の
絶縁層と、前記第2の絶縁層の上に形成された上層配線
とを備え、前記下層配線は、前記第1のビアホールおよ
び第2のビアホールを介して、前記上層配線に接続さ
れ、前記第2のビアホールは、前記第1のビアホールに
直接接続され、前記第1のビアホールおよび第2のビア
ホールのどちらか一方の断面形状は、他方のビアホール
の断面形状内に収まることを特徴とする。
A semiconductor integrated circuit device according to the present invention has a lower wiring, a first via hole, a first insulating layer formed on the lower wiring, and a second via hole. And a second insulating layer formed on the first insulating layer; and an upper wiring formed on the second insulating layer, wherein the lower wiring comprises the first wiring. A via hole and a second via hole are connected to the upper wiring, the second via hole is directly connected to the first via hole, and a cross section of one of the first via hole and the second via hole The shape is characterized in that it fits within the cross-sectional shape of the other via hole.

【0017】本発明の半導体集積回路装置の製造方法
は、下層配線を形成する工程と、第1のビアホールを有
し、前記下層配線の上に第1の絶縁層を形成する工程
と、第2のビアホールを有し、前記第1の絶縁層の上に
第2の絶縁層を形成する工程と、前記第2の絶縁層の上
に上層配線を形成する工程とを含み、前記下層配線は、
前記第1のビアホールおよび第2のビアホールを介し
て、前記上層配線に接続され、前記第2のビアホール
は、前記第1のビアホールに直接接続され、前記第1の
ビアホールおよび第2のビアホールのどちらか一方の断
面形状は、他方のビアホールの断面形状内に収まるよう
にすることを特徴とする。
According to the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, a step of forming a lower wiring, a step of forming a first insulating layer on the lower wiring having a first via hole, The step of forming a second insulating layer on the first insulating layer, and the step of forming an upper layer wiring on the second insulating layer, wherein the lower layer wiring comprises:
The first via hole and the second via hole are connected to the upper wiring via the first via hole and the second via hole, and the second via hole is directly connected to the first via hole. It is characterized in that one of the cross-sectional shapes falls within the cross-sectional shape of the other via hole.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0019】図1は、本発明の半導体集積回路装置の実
施の形態の構成を示す平面図である。この半導体集積回
路装置は、下層配線として第1の配線6、中間配線とし
て第2の配線10、上層配線として第3の配線14から
なる3層配線構造になっており、第1のビアホール1
8,第2のビアホール20,第3のビアホール22を有
する。また、この実施の形態においては、説明を明らか
にするために、ビアホールの開口形状を正方形とし、正
方形の一辺を開口径と定義するが、開口形状は正方形に
限らない。
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of an embodiment of a semiconductor integrated circuit device of the present invention. This semiconductor integrated circuit device has a three-layer wiring structure including a first wiring 6 as a lower wiring, a second wiring 10 as an intermediate wiring, and a third wiring 14 as an upper wiring, and has a first via hole 1.
8, a second via hole 20, and a third via hole 22. In addition, in this embodiment, in order to make the description clear, the opening shape of the via hole is defined as a square, and one side of the square is defined as the opening diameter, but the opening shape is not limited to the square.

【0020】図2は、図1のA−A’線に沿った断面図
である。図2に示すように、この半導体集積回路装置
は、半導体基板2上に、順に、第1の層間絶縁膜4,第
1の配線6,第2の層間絶縁膜8,第2の配線10,第
3の層間絶縁膜12,第3の配線14,カバー膜16を
有し、半導体基板2と第1の配線6とは、第1の層間絶
縁膜4内にある第1のビアホール18を介して電気的に
接続され、第1の配線6と第3の配線14とは、第2の
層間絶縁膜8内にある第2のビアホール20および第3
の層間絶縁膜12内にある第3のビアホール22を介し
て電気的に接続されている。この際に、第3のビアホー
ル22を、第2のビアホール20の真上に直接形成す
る。
FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA 'of FIG. As shown in FIG. 2, the semiconductor integrated circuit device includes a first interlayer insulating film 4, a first wiring 6, a second interlayer insulating film 8, a second wiring 10, The semiconductor substrate 2 and the first wiring 6 have a third interlayer insulating film 12, a third wiring 14, and a cover film 16, and are connected via a first via hole 18 in the first interlayer insulating film 4. The first wiring 6 and the third wiring 14 are electrically connected to each other by the second via hole 20 and the third via hole 20 in the second interlayer insulating film 8.
Are electrically connected via a third via hole 22 in the interlayer insulating film 12. At this time, the third via hole 22 is formed directly above the second via hole 20.

【0021】図3は、図1の半導体集積回路装置の第2
のビアホール20および第3のビアホール22の接続部
の拡大図である。図3に示すように、第2のビアホール
20の開口径D2 が、第3のビアホール22の開口径D
3 よりも大きく、マスク合わせ余裕Dm を有するように
形成される。また、逆に、第3のビアホール22の開口
径D3 が、第2のビアホール20の開口径D2 よりも大
きく、マスク合わせ余裕Dm を有するように形成するこ
ともできる。
FIG. 3 shows a second example of the semiconductor integrated circuit device of FIG.
FIG. 4 is an enlarged view of a connection portion between a via hole 20 and a third via hole 22 of FIG. As shown in FIG. 3, the opening diameter D 2 of the second via hole 20 is equal to the opening diameter D 3 of the third via hole 22.
Greater than 3, is formed to have a mask alignment margin D m. Conversely, the third via hole 22 may be formed such that the opening diameter D 3 is larger than the opening diameter D 2 of the second via hole 20 and has a mask alignment margin D m .

【0022】[0022]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0023】図4は、この半導体集積回路装置の第1の
実施例の断面図である。図4に示すように、この半導体
集積回路装置は、3層配線構造になっており、下層配線
として第1の配線6、中間配線として第2の配線10、
上層配線として第3の配線14を有する。第1の配線6
は、Ti膜24,TiN膜26,アルミニム系合金膜3
0,TiN膜32からなり、第2の配線10は、Ti膜
34,TiN膜36,アルミニム系合金膜40,TiN
膜42からなり、第3の配線14は、Ti膜44,Ti
N膜46,アルミニム系合金膜47,TiN膜49から
なる。また、この実施例においても、実施例形態と同様
に、ビアホールの開口形状を正方形とし、正方形の一辺
を開口径とする。
FIG. 4 is a sectional view of a first embodiment of the semiconductor integrated circuit device. As shown in FIG. 4, the semiconductor integrated circuit device has a three-layer wiring structure, in which a first wiring 6 as a lower wiring, a second wiring 10 as an intermediate wiring,
A third wiring 14 is provided as an upper wiring. First wiring 6
Are Ti film 24, TiN film 26, aluminum alloy film 3
0, the TiN film 32, and the second wiring 10 includes the Ti film 34, the TiN film 36, the aluminum-based alloy film 40, the TiN
The third wiring 14 includes a Ti film 44, a Ti film
An N film 46, an aluminum alloy film 47, and a TiN film 49 are provided. Also in this example, as in the example, the opening shape of the via hole is a square, and one side of the square is the opening diameter.

【0024】より詳細に説明すると、この半導体集積回
路装置は、半導体基板2上に、順に、第1の層間絶縁膜
4,第1の配線6,第2の層間絶縁膜8,第2の配線1
0,第3の層間絶縁膜12,第3の配線14,カバー膜
16を有する。半導体基板2と第1の配線6とは、第1
のビアホール18を介して電気的に接続され、第1の配
線6と第3の配線14とは、第2のビアホール20およ
び第3のビアホール22で電気的に接続されている。第
1のビアホール18は、第1の層間絶縁膜4内にあり、
Ti膜24,TiN膜26,タングステン28で充填さ
れている。第2のビアホール20は、第2の層間絶縁膜
8内にあり、Ti膜34,TiN膜36,タングステン
38で充填されている。第3のビアホール22は、第3
の層間絶縁膜12内にあり、Ti膜44,TiN膜4
6,タングステン48で充填されている。この際、第3
のビアホールは、第2のビアホールの真上に直接形成す
る。また、図3に示したように第2のビアホールの開口
径D2 は、第3のビアホール22の開口径D3 よりも大
きく、マスク合わせ余裕Dm を有するように形成され
る。
More specifically, in this semiconductor integrated circuit device, a first interlayer insulating film 4, a first wiring 6, a second interlayer insulating film 8, and a second wiring 1
0, a third interlayer insulating film 12, a third wiring 14, and a cover film 16. The semiconductor substrate 2 and the first wiring 6 are
The first wiring 6 and the third wiring 14 are electrically connected to each other via a second via hole 20 and a third via hole 22. The first via hole 18 is in the first interlayer insulating film 4,
It is filled with a Ti film 24, a TiN film 26, and tungsten 28. The second via hole 20 is in the second interlayer insulating film 8 and is filled with a Ti film 34, a TiN film 36, and tungsten 38. The third via hole 22 has a third shape.
, The Ti film 44 and the TiN film 4
6, filled with tungsten 48. At this time, the third
Is formed directly above the second via hole. Further, the opening diameter D 2 of the second via hole, as shown in FIG. 3 is greater than the opening diameter D 3 of the third via holes 22 are formed to have a mask alignment margin D m.

【0025】次に、第1の実施例の半導体集積回路装置
の製造方法を、図5〜図10を用いて説明する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

【0026】図5に示すように、フィールド酸化膜,M
OSトランジスタ,容量などを形成したシリコン基板2
に、BPSG膜などの第1の層間絶縁膜4を形成する。
次に、パターニングされたフォトレジスト5を形成し、
これをマスクとして第1の層間絶縁膜4をエッチング法
により第1のビアホール18を開口し、フォトレジスト
5を除去する。このようにして、シリコン基板2に接続
する第1のビアホール18を形成する。
As shown in FIG. 5, the field oxide film, M
Silicon substrate 2 on which OS transistors, capacitors, etc. are formed
Then, a first interlayer insulating film 4 such as a BPSG film is formed.
Next, a patterned photoresist 5 is formed,
Using this as a mask, a first via hole 18 is opened in the first interlayer insulating film 4 by an etching method, and the photoresist 5 is removed. Thus, the first via hole 18 connected to the silicon substrate 2 is formed.

【0027】次に、図6に示すように、Ti膜24,T
iN膜26をスパッタ法で形成する。次に、タングステ
ン膜28をCVD法により形成し、第1のビアホール1
8をタングステンで充填する。このとき、タングステン
を、第1の層間絶縁膜4上に0.2μm〜0.3μm程
度の厚さにする。次に、エッチングを行い、第1の層間
絶縁膜4上のタングステンを除去し、TiN膜26を露
出させる。次に、スパッタ法によりアルミニウム系合金
膜30,TiN膜32を形成する。次に、第1の配線を
形成するために、パターニングされたフォトレジスト1
5を形成し、これをマスクとして、TiN膜32,アル
ミニウム系合金膜30,TiN膜26,Ti膜24をエ
ッチングし、フォトレジストを除去する。
Next, as shown in FIG.
The iN film 26 is formed by a sputtering method. Next, a tungsten film 28 is formed by a CVD method, and the first via hole 1 is formed.
8 is filled with tungsten. At this time, tungsten is formed on the first interlayer insulating film 4 to a thickness of about 0.2 μm to 0.3 μm. Next, the tungsten on the first interlayer insulating film 4 is removed by etching to expose the TiN film 26. Next, an aluminum alloy film 30 and a TiN film 32 are formed by a sputtering method. Next, in order to form a first wiring, a patterned photoresist 1 is formed.
Then, the TiN film 32, the aluminum-based alloy film 30, the TiN film 26, and the Ti film 24 are etched using the mask as a mask to remove the photoresist.

【0028】次に、図7に示すように、第2の層間絶縁
膜8を形成する。次に、第2の層間絶縁膜8上にパター
ニングされたフォトレジスト25を形成し、これをマス
クとして、第2の層間絶縁膜8をエッチングし、第1の
配線に接続する第2のビアホール20を開口し、フォト
レジスト25を除去する。このとき、図3に示すよう
に、第2のビアホール20の開口径が、マスク合わせ余
裕Dm を有するように回路レイアウト設計をする。した
がって、第2のビアホール20を開口する際に、第2の
絶縁膜8上に形成するパターニングされたフォトレジス
ト25の形状も、マスク合わせ余裕Dm を有するように
する。
Next, as shown in FIG. 7, a second interlayer insulating film 8 is formed. Next, a patterned photoresist 25 is formed on the second interlayer insulating film 8, and using this as a mask, the second interlayer insulating film 8 is etched to form a second via hole 20 connected to the first wiring. And the photoresist 25 is removed. At this time, as shown in FIG. 3, the opening diameter of the second via hole 20, the circuit layout designed to have a mask alignment margin D m. Therefore, when opening the second via hole 20, the shape of the patterned photoresist 25 is formed on the second insulating film 8 also, to have a mask alignment margin D m.

【0029】次に、図8に示すように、Ti膜34,T
iN膜36をスパッタ法で形成し、タングステン膜38
をCVD法により形成し、ビアホール20をタングステ
ンで充填する。このとき、タングステンを、第2の層間
絶縁膜8上に、0.2μm〜0.3μm程度の厚さにす
る。次に、エッチングを行い、第2の層間絶縁膜8上の
タングステンを除去し、TiN膜36を露出させる。次
に、スパッタ法によりアルミニウム系合金膜40,Ti
N膜42を形成する。次に、第2の配線を形成するため
に、パターニングされたフォトレジスト(図示していな
い)をマスクとしてTiN膜42,アルミニウム系合金
膜40,TiN膜36,Ti膜34をエッチングし、フ
ォトレジストを除去する。
Next, as shown in FIG.
An iN film 36 is formed by sputtering, and a tungsten film 38 is formed.
Is formed by a CVD method, and the via hole 20 is filled with tungsten. At this time, tungsten is formed on the second interlayer insulating film 8 to a thickness of about 0.2 μm to 0.3 μm. Next, etching is performed to remove tungsten on the second interlayer insulating film 8, exposing the TiN film 36. Next, the aluminum alloy film 40, Ti
An N film 42 is formed. Next, in order to form a second wiring, the TiN film 42, the aluminum-based alloy film 40, the TiN film 36, and the Ti film 34 are etched using a patterned photoresist (not shown) as a mask. Is removed.

【0030】次に、第3の層間絶縁膜12を形成し、第
3の層間絶縁膜12上にパターニングされたフォトレジ
スト35を形成し、これをマスクとして第3の層間絶縁
膜12をエッチングして第3のビアホール22を開口
し、フォトレジスト35を除去する。
Next, a third interlayer insulating film 12 is formed, a patterned photoresist 35 is formed on the third interlayer insulating film 12, and the third interlayer insulating film 12 is etched using this as a mask. Then, the third via hole 22 is opened, and the photoresist 35 is removed.

【0031】次に、図9に示すように、第3のビアホー
ル22をTi膜44,TiN膜46,タングステン48
を充填し、第3の層間絶縁膜上のタングステンをエッチ
ングにより除去する。スパッタ法によりアルミニウム系
合金膜47,TiN膜49を形成する。次に、第3の配
線14を形成するために、パターニングされたフォトレ
ジスト(図示していない)を形成し、これをマスクとし
て、TiN膜49,アルミニウム系合金膜47,TiN
膜46,Ti膜44をエッチングし、フォトレジストを
除去する。最後に、第3の配線14を保護するために、
カバー膜16を形成する。
Next, as shown in FIG. 9, a third via hole 22 is formed in the Ti film 44, the TiN film 46, and the tungsten 48.
And tungsten on the third interlayer insulating film is removed by etching. An aluminum alloy film 47 and a TiN film 49 are formed by a sputtering method. Next, in order to form the third wiring 14, a patterned photoresist (not shown) is formed, and using this as a mask, the TiN film 49, the aluminum-based alloy film 47, the TiN
The film 46 and the Ti film 44 are etched to remove the photoresist. Finally, to protect the third wiring 14,
The cover film 16 is formed.

【0032】ここで図3に戻って説明すると、図3に、
前述の工程で形成された第2のビアホール20および第
3のビアホール22の接続部の拡大図を示す。第1の配
線6と接続している第2のビアホール20の開口径D2
を、その真上に形成する第3のビアホール22の開口径
3 にマスク合わせ余裕Dm を加えた大きさにすること
によって、第2のビアホール20の真上に第3のビアホ
ール22を形成する際の製造工程に余裕が生じ、接続不
良を防ぐことができる。これにより接続不良による回路
形成異常の発生を抑えることができる。
Returning now to FIG. 3, FIG.
An enlarged view of a connection portion between the second via hole 20 and the third via hole 22 formed in the above-described process is shown. Opening diameter D 2 of second via hole 20 connected to first wiring 6
And by a third magnitude plus mask alignment margin D m in opening diameter D 3 of the via hole 22 to be formed directly above, the third via holes 22 directly above the second via holes 20 formed In this case, there is a margin in the manufacturing process, and poor connection can be prevented. As a result, the occurrence of abnormal circuit formation due to poor connection can be suppressed.

【0033】図10は、この実施例の第1の配線6と第
2のビアホール20、および第3の配線14と第3のビ
アホール22のレイアウトを合成したときの図であり、
第2のビアホール20と第3のビアホール22とのズレ
が図3のマスク合わせ余裕D m である。
FIG. 10 shows the first wiring 6 and the second wiring of this embodiment.
2 via hole 20, third wiring 14 and third via
FIG. 9 is a diagram when the layout of the hole 22 is synthesized,
Misalignment between second via hole 20 and third via hole 22
Is the mask alignment margin D in FIG. m It is.

【0034】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0035】図11に示すように、第2の実施例では、
(図3に示す)マスク合わせ余裕D m を第3のビアホー
ルの開口径D3 に加え、第3のビアホール開口径をD3
を第2のビアホール開口径D2 より大きく形成する点
が、第1の実施例と異なる。第2の実施例は、上層配線
である第3の配線14に接続する第3のビアホール22
の開口径D3 を大きくするため集積度が向上する。
As shown in FIG. 11, in the second embodiment,
Mask alignment margin D (shown in FIG. 3) m The third beer
Opening diameter DThree And the third via hole opening diameter is DThree 
With the second via hole opening diameter DTwo The point of forming larger
However, this is different from the first embodiment. In the second embodiment, the upper wiring
Third via hole 22 connected to third wiring 14
Opening diameter DThree , The degree of integration is improved.

【0036】次に、本発明の第3の実施例について説明
する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.

【0037】第3の実施例では、第1,第2の実施例
の、第1の配線6を半導体基板2,第2の配線10を第
1の配線6,第3の配線14を第2の配線10と見な
し、半導体基板2に接続されている第1のビアホール1
8の真上に、第2のビアホール20を直接接続し、半導
体基板2と第2の配線10とを接続する。
In the third embodiment, the first wiring 6 is replaced by the semiconductor substrate 2, the second wiring 10 is replaced by the first wiring 6, and the third wiring 14 is replaced by the second wiring of the first and second embodiments. Of the first via hole 1 connected to the semiconductor substrate 2
8, the second via hole 20 is directly connected, and the semiconductor substrate 2 and the second wiring 10 are connected.

【0038】次に、本発明の第4の実施例について説明
する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.

【0039】第4の実施例では、図2に示す第3のビア
ホール22を第2のビアホール20と見なし、図5〜図
9にしたがって説明した工程を繰り返すことにより多層
配線間の接続をする。この際、第1,第2の実施例を組
み合わせることにより、マスク合わせ余裕Dm をレイア
ウト設計に合わせて、積み重ねる上下どちらかのビアホ
ールの開口径に加えて形成する。したがって、層を重ね
るごとにアスペクト比が高くなることはない(逆に、下
の層のビアホールのアスペクト比が高くなることもな
い)。従って、タングステンの充填が困難になることも
なく、自由に回路レイアウト設計を行うことができる。
In the fourth embodiment, the third via hole 22 shown in FIG. 2 is regarded as the second via hole 20, and the connection described above with reference to FIGS. In this case, by combining the first and second embodiments, the combined mask alignment margin D m in layout design, formed in addition to the opening diameter of the top or bottom hole stacking. Therefore, the aspect ratio does not increase each time a layer is stacked (conversely, the aspect ratio of the via hole in the lower layer does not increase). Therefore, the circuit layout can be freely designed without making the filling of tungsten difficult.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、2層以
上の金属配線を、マスク合わせ余裕を有する2つ以上の
ビアホールを介して接続することができる。また、従来
は、テーパ状のビアホールを用いて接続していたため、
ビアホールの開口径はすべて同じであり、マスク合わせ
余裕が厳しく量産に適さなかった。しかし、本発明によ
れば、マスク合わせ余裕を十分に有し、ビアホール同士
を直接接続するため、半導体集積回路装置の集積度を向
上することができ、チップ面積を縮小することもでき
る。
As described above, according to the present invention, two or more layers of metal wiring can be connected via two or more via holes having a margin for mask alignment. In addition, conventionally, since connection was made using a tapered via hole,
The opening diameters of the via holes were all the same, and the mask alignment margin was strict, which was not suitable for mass production. However, according to the present invention, since there is sufficient mask alignment allowance and the via holes are directly connected to each other, the degree of integration of the semiconductor integrated circuit device can be improved, and the chip area can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の半導体集積回路装置の実施の形態の構
成を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of an embodiment of a semiconductor integrated circuit device of the present invention.

【図2】図1の半導体集積回路装置のA−A’線断面図
である。
2 is a cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1 taken along the line AA ';

【図3】図1の半導体集積回路装置の第2のビアホール
および第3のビアホールの接続部の拡大図である。
FIG. 3 is an enlarged view of a connection portion between a second via hole and a third via hole of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1;

【図4】本発明の半導体集積回路装置の実施例の構成を
示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a configuration of an embodiment of the semiconductor integrated circuit device of the present invention.

【図5】本発明の半導体集積回路装置の実施例の製造工
程を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a manufacturing process of the embodiment of the semiconductor integrated circuit device of the present invention.

【図6】本発明の半導体集積回路装置の実施例の製造工
程を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a manufacturing process of the embodiment of the semiconductor integrated circuit device of the present invention.

【図7】本発明の半導体集積回路装置の実施例の製造工
程を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a manufacturing process of the embodiment of the semiconductor integrated circuit device of the present invention.

【図8】本発明の半導体集積回路装置の実施例の製造工
程を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a manufacturing process of the embodiment of the semiconductor integrated circuit device of the present invention.

【図9】本発明の半導体集積回路装置の実施例の製造工
程を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a manufacturing process of the embodiment of the semiconductor integrated circuit device of the present invention.

【図10】本発明の半導体集積回路装置の実施例の各層
のレイアウトを合成したレイアウトの図である。
FIG. 10 is a diagram showing a layout obtained by synthesizing the layout of each layer in the embodiment of the semiconductor integrated circuit device of the present invention.

【図11】本発明の半導体集積回路装置の他の実施例の
構成を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of another embodiment of the semiconductor integrated circuit device of the present invention.

【図12】従来技術による半導体集積回路装置の構成を
示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit device according to a conventional technique.

【図13】従来技術による他の半導体集積回路装置の平
面図である。
FIG. 13 is a plan view of another conventional semiconductor integrated circuit device.

【図14】図13の半導体集積回路装置のB−B’線に
沿う製造工程の断面図である。
14 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 13 along line BB ';

【図15】図13の半導体集積回路装置のB−B’線に
沿う製造工程の断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 13 in a manufacturing step along the line BB ';

【図16】図13の半導体集積回路装置のB−B’線に
沿う製造工程の断面図である。
16 is a cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 13 in a manufacturing step along the line BB ';

【図17】図13の半導体集積回路装置のB−B’線に
沿う製造工程の断面図である。
17 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 13 along line BB ';

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2,102 半導体基板 4,52,104 第1の層間絶縁膜 5,15,25,35,65 フォトレジスト 6,106 第1の配線 8,64,108 第2の層間絶縁膜 10,110 第2の配線 12,112 第3の層間絶縁膜 14,114 第3の配線 16,116 カバー膜 18,118 第1のビアホール 20,120 第2のビアホール 22,122 第3のビアホール 24,34,44 Ti膜 26,32,36,42,46,49 TiN膜 28,38,48 タングステン 30,40,47 アルミニウム系合金膜 50 シリコン基板 54,56,66,68 ビアホール 58,60,70,72 タングステンプラグ 62,74,76,78 配線 120,122 ビアホール 80 保護膜 D2 第2のビアホールの開口径 D3 第3のビアホールの開口径 Dm マスク合わせ余裕2,102 semiconductor substrate 4,52,104 first interlayer insulating film 5,15,25,35,65 photoresist 6,106 first wiring 8,64,108 second interlayer insulating film 10,110 second Wiring 12, 112 Third interlayer insulating film 14, 114 Third wiring 16, 116 Cover film 18, 118 First via hole 20, 120 Second via hole 22, 122 Third via hole 24, 34, 44 Ti Films 26, 32, 36, 42, 46, 49 TiN film 28, 38, 48 Tungsten 30, 40, 47 Aluminum-based alloy film 50 Silicon substrate 54, 56, 66, 68 Via hole 58, 60, 70, 72 Tungsten plug 62 the opening diameter D 3 of 74, 76, 78 wiring 120, 122 via hole 80 protective layer D 2 the second via hole third via Hole opening diameter D m Allowance for mask alignment

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】下層配線と、 第1のビアホールを有し、前記下層配線の上に形成され
た第1の絶縁層と、 第2のビアホールを有し、前記第1の絶縁層の上に形成
された第2の絶縁層と、 前記第2の絶縁層の上に形成された上層配線とを備え、 前記下層配線は、前記第1のビアホールおよび第2のビ
アホールを介して、前記上層配線に接続され、前記第2
のビアホールは、前記第1のビアホールに直接接続さ
れ、前記第1のビアホールおよび第2のビアホールのど
ちらか一方の断面形状は、他方のビアホールの断面形状
内に収まる、ことを特徴とする半導体集積回路装置。
A first insulating layer formed on the lower wiring and having a first via hole; and a second insulating layer formed on the lower wiring and a second via hole formed on the first insulating layer. A second insulating layer formed; and an upper wiring formed on the second insulating layer, wherein the lower wiring is connected to the upper wiring via the first via hole and the second via hole. Connected to the second
Wherein the via hole is directly connected to the first via hole, and a sectional shape of one of the first via hole and the second via hole falls within a sectional shape of the other via hole. Circuit device.
【請求項2】前記上層配線および下層配線は、アルミニ
ウム系合金からなることを特徴とする請求項1記載の半
導体集積回路装置。
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said upper wiring and said lower wiring are made of an aluminum alloy.
【請求項3】前記第1,第2のビアホールは、金属で充
填されることを特徴とする請求項1または2記載の半導
体集積回路装置。
3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said first and second via holes are filled with a metal.
【請求項4】前記金属は、タングステンであることを特
徴とする請求項3記載の半導体集積回路装置。
4. The semiconductor integrated circuit device according to claim 3, wherein said metal is tungsten.
【請求項5】前記第1,第2のビアホールの断面積の断
面形状は、円形であることを特徴とする請求項1,2,
3,または4記載の半導体集積回路装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein said first and second via holes have a circular cross section.
5. The semiconductor integrated circuit device according to 3 or 4.
【請求項6】前記第1,第2のビアホールの断面積の断
面形状は、矩形であることを特徴とする請求項1,2,
3,または4記載の半導体集積回路装置。
6. A cross section of the first and second via holes having a rectangular cross section.
5. The semiconductor integrated circuit device according to 3 or 4.
【請求項7】下層配線を形成する工程と、 第1のビアホールを有し、前記下層配線の上に第1の絶
縁層を形成する工程と、 第2のビアホールを有し、前記第1の絶縁層の上に第2
の絶縁層を形成する工程と、 前記第2の絶縁層の上に上層配線を形成する工程とを含
み、 前記下層配線は、前記第1のビアホールおよび第2のビ
アホールを介して、前記上層配線に接続され、前記第2
のビアホールは、前記第1のビアホールに直接接続さ
れ、前記第1のビアホールおよび第2のビアホールのど
ちらか一方の断面形状は、他方のビアホールの断面形状
内に収まるようにする、ことを特徴とする半導体集積回
路装置の製造方法。
7. A step of forming a lower wiring, a step of forming a first insulating layer on the lower wiring having a first via hole, and a step of forming a first via hole on the lower wiring. Second on insulating layer
Forming an upper layer wiring on the second insulating layer; and forming the upper layer wiring through the first via hole and the second via hole. Connected to the second
Is directly connected to the first via hole, and the sectional shape of one of the first via hole and the second via hole falls within the sectional shape of the other via hole. Of manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014090200A (en) * 2013-12-27 2014-05-15 Fujitsu Semiconductor Ltd Semiconductor device and manufacturing method for the same
US9301406B2 (en) 2011-10-27 2016-03-29 Nitto Denko Corporation Wired circuit board

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