JP2578178B2 - 導電レベル層間を相互接続する方法 - Google Patents
導電レベル層間を相互接続する方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は基板本体の表面上に第1導電レベル層を、該
レベル層が接点領域を有するように設け、基板本体の表
面上に不活性材料層を設けて前記第1導電レベル層を覆
い、前記不活性材料層に前記接点領域よりも大きい窓を
あけて、該窓の周辺と接点領域を画成する第1導電レベ
ル層の側壁との間にギャップができるように接点領域を
露出させ、かつ前記不活性材料層の頂部に第2導電レベ
ル層を設けて、該第2導電レベル層の一部が前記窓内の
接点領域に接触するようにして導電レベル層間を相互接
続する方法に関するものである。
レベル層が接点領域を有するように設け、基板本体の表
面上に不活性材料層を設けて前記第1導電レベル層を覆
い、前記不活性材料層に前記接点領域よりも大きい窓を
あけて、該窓の周辺と接点領域を画成する第1導電レベ
ル層の側壁との間にギャップができるように接点領域を
露出させ、かつ前記不活性材料層の頂部に第2導電レベ
ル層を設けて、該第2導電レベル層の一部が前記窓内の
接点領域に接触するようにして導電レベル層間を相互接
続する方法に関するものである。
斯種の方法は米国特許明細書第4594606号に記載され
ている。これに記載されているように、第1導電レベル
層を覆う不活性材料にあける窓は反応性イオンエッチン
グを用いて、この場合には二酸化珪素の不活性材料を異
方性的にエッチングすることにより第1の導電性のレベ
ル層の頂部表面を露出させるようにして形成する。異方
性エッチング法を用いると云うことは、接点領域を画成
する第1導電レベル層の側壁に二酸化珪素のフィレット
を残存させると云うことを意味する。前記米国特許明細
書に記載されているように、接点領域の縁部に設けられ
るフィレットは、その接点領域の縁部を平滑にし、その
縁部の厚さを徐々に薄くして滑らかにするため、第1導
電レベル層における急峻な段部がなくなり、従ってこの
ような急峻な段部によって第2の導電性レベル層が弱く
なって裂けたりすることがなくなる。
ている。これに記載されているように、第1導電レベル
層を覆う不活性材料にあける窓は反応性イオンエッチン
グを用いて、この場合には二酸化珪素の不活性材料を異
方性的にエッチングすることにより第1の導電性のレベ
ル層の頂部表面を露出させるようにして形成する。異方
性エッチング法を用いると云うことは、接点領域を画成
する第1導電レベル層の側壁に二酸化珪素のフィレット
を残存させると云うことを意味する。前記米国特許明細
書に記載されているように、接点領域の縁部に設けられ
るフィレットは、その接点領域の縁部を平滑にし、その
縁部の厚さを徐々に薄くして滑らかにするため、第1導
電レベル層における急峻な段部がなくなり、従ってこの
ような急峻な段部によって第2の導電性レベル層が弱く
なって裂けたりすることがなくなる。
前記米国特許に記載されている方法は接点領域を画成
する第1導電レベル層の側壁部の傾斜を小さくはする
が、窓の周辺部は依然ほぼ垂直の段部を成し、この上に
も第2導電レベル層が堆積されるため、この段部の個所
にて第2導電レベル層が前述したように弱々しくなった
り、裂けたりすることがある。さらに、接点領域を画成
する側壁におけるフィレット又は酸化物スペーサは所定
の大きさの窓に対する第1導電レベル層の側壁の峻度を
小さくするが、フィレットは窓によって露出された第1
導電レベル層の下側の表面積をも小さくし、従って接点
窓にタングステン層を堆積する通常用いられているも費
用のかかる技法を用いないで接点窓を満たすのが困難と
なる。
する第1導電レベル層の側壁部の傾斜を小さくはする
が、窓の周辺部は依然ほぼ垂直の段部を成し、この上に
も第2導電レベル層が堆積されるため、この段部の個所
にて第2導電レベル層が前述したように弱々しくなった
り、裂けたりすることがある。さらに、接点領域を画成
する側壁におけるフィレット又は酸化物スペーサは所定
の大きさの窓に対する第1導電レベル層の側壁の峻度を
小さくするが、フィレットは窓によって露出された第1
導電レベル層の下側の表面積をも小さくし、従って接点
窓にタングステン層を堆積する通常用いられているも費
用のかかる技法を用いないで接点窓を満たすのが困難と
なる。
本発明は、基板本体の表面上に第1導電レベル層を、
該レベル層が接点領域を有するように設け、基板本体の
表面上に不活性材料層を設けて前記第1導電レベル層を
覆い、前記不活性材料層に前記接点領域よりも大きい窓
をあけて、該窓の周辺と接点領域を画成する第1導電レ
ベル層の側壁との間にギャップができるように接点領域
を露出させ、かつ前記不活性材料層の頂部に第2導電レ
ベル層を設けて、該第2導電レベル層の一部が前記窓内
の接点領域に接触するようにして導電レベル層間を相互
接続する方法において、前記不活性材料層に窓をあけた
後、前記第2導電レベル層を設ける前に前記窓の周辺部
と前記接点領域との間の表面を平滑化するために前記ギ
ャップに充填材料を設けたことを特徴とする導電レベル
層間を相互接続する方法にある。
該レベル層が接点領域を有するように設け、基板本体の
表面上に不活性材料層を設けて前記第1導電レベル層を
覆い、前記不活性材料層に前記接点領域よりも大きい窓
をあけて、該窓の周辺と接点領域を画成する第1導電レ
ベル層の側壁との間にギャップができるように接点領域
を露出させ、かつ前記不活性材料層の頂部に第2導電レ
ベル層を設けて、該第2導電レベル層の一部が前記窓内
の接点領域に接触するようにして導電レベル層間を相互
接続する方法において、前記不活性材料層に窓をあけた
後、前記第2導電レベル層を設ける前に前記窓の周辺部
と前記接点領域との間の表面を平滑化するために前記ギ
ャップに充填材料を設けたことを特徴とする導電レベル
層間を相互接続する方法にある。
さらに、本発明は、半導体本体の表面上に第1導電レ
ベル層を、該レベル層が接点領域を有するように設け、
半導体本体の表面上に不活性材料層を設けて前記第1導
電レベル層を覆い、前記不活性材料層に前記接点領域よ
りも大きい窓をあけて、該窓の周辺と接点領域を画成す
る第1導電レベル層の側壁との間にギャップができるよ
うに接点領域を露出させ、かつ前記不活性材料層の頂部
に第2導電レベル層を設けて、該第2導電レベル層の一
部が前記窓内の接点領域に接触するようにして半導体装
置を製造する方法において、前記不活性材料層に窓をあ
けた後、前記第2導電レベル層を設ける前に前記窓の周
辺部と前記接点領域との間の表面を平滑化するために前
記ギャップに充填材料を設けたことを特徴とする半導体
装置の製造方法にある。
ベル層を、該レベル層が接点領域を有するように設け、
半導体本体の表面上に不活性材料層を設けて前記第1導
電レベル層を覆い、前記不活性材料層に前記接点領域よ
りも大きい窓をあけて、該窓の周辺と接点領域を画成す
る第1導電レベル層の側壁との間にギャップができるよ
うに接点領域を露出させ、かつ前記不活性材料層の頂部
に第2導電レベル層を設けて、該第2導電レベル層の一
部が前記窓内の接点領域に接触するようにして半導体装
置を製造する方法において、前記不活性材料層に窓をあ
けた後、前記第2導電レベル層を設ける前に前記窓の周
辺部と前記接点領域との間の表面を平滑化するために前
記ギャップに充填材料を設けたことを特徴とする半導体
装置の製造方法にある。
本発明の好適例では、前記第1導電レベル層を1つ以
上の導電細条として、前記接点領域が該導電細条か、該
導電細条の上に位置すると共に該導電細条の延長側壁部
によって画成されるように設け、前記窓を該窓が前記導
電細条よりも幅広で、しかも該導電細条を横切って延在
し、かつ導電細条の各延長縁部と窓の周辺部との間にギ
ャップができるようにあけ、第1導電レベル層の導電細
条の上にこれらの導電細条に直交して延在する第2導電
レベル層を1つ以上の導電細条として設けるようにす
る。
上の導電細条として、前記接点領域が該導電細条か、該
導電細条の上に位置すると共に該導電細条の延長側壁部
によって画成されるように設け、前記窓を該窓が前記導
電細条よりも幅広で、しかも該導電細条を横切って延在
し、かつ導電細条の各延長縁部と窓の周辺部との間にギ
ャップができるようにあけ、第1導電レベル層の導電細
条の上にこれらの導電細条に直交して延在する第2導電
レベル層を1つ以上の導電細条として設けるようにす
る。
従って、本発明による方法によれば表面の段部の高さ
を少なくとも低減させることによって平坦化、又はより
一層平滑化させた表面上に第2導電レベル層を堆積し得
るため、下側表面における急峻な段部のために第2導電
レベル層が弱くなったり、又は破砕したりする可能性が
低下し、また下側の接点領域よりも広い接点窓を用いる
ことができる。
を少なくとも低減させることによって平坦化、又はより
一層平滑化させた表面上に第2導電レベル層を堆積し得
るため、下側表面における急峻な段部のために第2導電
レベル層が弱くなったり、又は破砕したりする可能性が
低下し、また下側の接点領域よりも広い接点窓を用いる
ことができる。
さらに本発明による方法によれば、第2導電レベル層
以外の材料を用いて接点窓を充填させることができるの
で、接点窓を充填させることに関しての問題点を克服す
ることができる。
以外の材料を用いて接点窓を充填させることができるの
で、接点窓を充填させることに関しての問題点を克服す
ることができる。
さらに本発明による方法によれば、第2導電レベル層
が比較的平坦となるため、つぎのプラスチックによるカ
プセル封止工程により与えられる圧縮応力が、第2導電
レベル層の上に設けられる最終不活性層、例えばプラズ
マ窒化物層や、下側の不活性層に亀裂を生ぜしめたりす
るパターンのシフトに関する問題が軽減することにな
る。その理由は、これらの問題は段付き表面によって生
じたり、又は少なくとも悪化し、段付き表面はカプセル
封止するプラスチック材料としっかり噛合うため、この
ような段部を除去するか、又は少なくすることは上述し
たような問題を軽減することになるからである。
が比較的平坦となるため、つぎのプラスチックによるカ
プセル封止工程により与えられる圧縮応力が、第2導電
レベル層の上に設けられる最終不活性層、例えばプラズ
マ窒化物層や、下側の不活性層に亀裂を生ぜしめたりす
るパターンのシフトに関する問題が軽減することにな
る。その理由は、これらの問題は段付き表面によって生
じたり、又は少なくとも悪化し、段付き表面はカプセル
封止するプラスチック材料としっかり噛合うため、この
ような段部を除去するか、又は少なくすることは上述し
たような問題を軽減することになるからである。
誘電層の如き不活性材料層を第1導電レベル層の形成
以前に基板本体の表面上に設けることができる。第1導
電レベル層はアルミニウムとするか、又はドープした多
結晶シリコンの如き他の導電材料とすることができる。
第2導電レベル層はアルミニウムで構成することがで
き、これは例えばAlSi又はAlCu層とすることができる。
以前に基板本体の表面上に設けることができる。第1導
電レベル層はアルミニウムとするか、又はドープした多
結晶シリコンの如き他の導電材料とすることができる。
第2導電レベル層はアルミニウムで構成することがで
き、これは例えばAlSi又はAlCu層とすることができる。
窓は接点領域の2つの対向する縁部に不活性材料のフ
ィレットが残存するように不活性材料を異方性的にエッ
チングすることによりあけることができる。不活性材
料、例えば二酸化珪素のフィレット及び第1導電層の上
に設けることのできるエッチング停止層は、第2導電レ
ベル層を規定するのに必要とされるつぎの処理期間中、
例えば写真食刻により規定されるマスクを介してのアル
ミニウム層のエッチング処理中第1導電レベル層を保護
して、別個の導電細条を規定して第2導電レベル層を形
成するのに仕える。
ィレットが残存するように不活性材料を異方性的にエッ
チングすることによりあけることができる。不活性材
料、例えば二酸化珪素のフィレット及び第1導電層の上
に設けることのできるエッチング停止層は、第2導電レ
ベル層を規定するのに必要とされるつぎの処理期間中、
例えば写真食刻により規定されるマスクを介してのアル
ミニウム層のエッチング処理中第1導電レベル層を保護
して、別個の導電細条を規定して第2導電レベル層を形
成するのに仕える。
表面を他の不活性材料で覆い、かつその不活性材料を
エッチングして接点領域を露出させ、例えば最初は流動
性で、後に凝固し得る媒質を表面に付与することによっ
てギャップを充填させることができる。溶媒中に分散さ
れる絶縁材料を、前記最初は流動性で、後に凝固し得る
媒質として用いることができる。斯様な媒質としてはス
ピン−オン−ガラスを用いるのが好適であり、これは液
体として適用するとレベルの低い方へと優先的に流れて
ギャップを充填させることができ、また接点領域を覆う
絶縁材料層としてのこのスピン−オン−ガラスは比較的
薄くなり、この薄い層は比較的迅速に、しかも容易にエ
ッチング除去することができる。スピン−オン−ガラス
は不活性層におけるくぼみ又は裂け目にも入り込むた
め、この不活性層における段部の高低を減らし、平滑に
し、この平滑化された表面に第2導電レベル層を設ける
ため、ほぼ垂直の縁部又は段部での填補状態が良くなら
ないために第2導電レベル層が弱くなったり、又は不所
望に断線したりする可能性が低減し、また所望な第2導
電レベル層を形成するために堆積導電材料をパターン化
した後に導電材料が不活性層の段部又はくぼみに残存す
る場合に生じたりする第2導電レベル部分間の不所望の
短絡の可能性もなくなるか、又は低減する。
エッチングして接点領域を露出させ、例えば最初は流動
性で、後に凝固し得る媒質を表面に付与することによっ
てギャップを充填させることができる。溶媒中に分散さ
れる絶縁材料を、前記最初は流動性で、後に凝固し得る
媒質として用いることができる。斯様な媒質としてはス
ピン−オン−ガラスを用いるのが好適であり、これは液
体として適用するとレベルの低い方へと優先的に流れて
ギャップを充填させることができ、また接点領域を覆う
絶縁材料層としてのこのスピン−オン−ガラスは比較的
薄くなり、この薄い層は比較的迅速に、しかも容易にエ
ッチング除去することができる。スピン−オン−ガラス
は不活性層におけるくぼみ又は裂け目にも入り込むた
め、この不活性層における段部の高低を減らし、平滑に
し、この平滑化された表面に第2導電レベル層を設ける
ため、ほぼ垂直の縁部又は段部での填補状態が良くなら
ないために第2導電レベル層が弱くなったり、又は不所
望に断線したりする可能性が低減し、また所望な第2導
電レベル層を形成するために堆積導電材料をパターン化
した後に導電材料が不活性層の段部又はくぼみに残存す
る場合に生じたりする第2導電レベル部分間の不所望の
短絡の可能性もなくなるか、又は低減する。
以下図面につき本発明を説明する。
なお、各図は実寸図示したものではなく、また相対的
な寸法も図面の明瞭化のために変更してあることは勿論
である。
な寸法も図面の明瞭化のために変更してあることは勿論
である。
第1、第6a及び第6b図は二重レベルの金属化層を有し
ている半導体本体1、本例では単結晶珪素本体の一部分
を示している。図示してはないが、半導体本体1は(例
えばバイポーラトランジスタ又は絶縁ゲート電界効果ト
ランジスタの如き)半導体デバイスを形成するためのド
ープ領域を有しているのであって、金属化層はそのため
の接続部を形成する。
ている半導体本体1、本例では単結晶珪素本体の一部分
を示している。図示してはないが、半導体本体1は(例
えばバイポーラトランジスタ又は絶縁ゲート電界効果ト
ランジスタの如き)半導体デバイスを形成するためのド
ープ領域を有しているのであって、金属化層はそのため
の接続部を形成する。
図示のように、半導体本体の表面2を二酸化珪素の不
活性層3によって覆い、この層の頂部に第1レベルの導
電性、又は金属化層(以下単に第1金属化又は導電レベ
ル層とも称する)4を設ける。この第1導電レベル層4
を本例では平行なアルミニウムのトラック又は細条5の
形態で設ける。なお、図面には導電細条5を僅か2つし
か示してないが、これはもっと多くすることができる。
活性層3によって覆い、この層の頂部に第1レベルの導
電性、又は金属化層(以下単に第1金属化又は導電レベ
ル層とも称する)4を設ける。この第1導電レベル層4
を本例では平行なアルミニウムのトラック又は細条5の
形態で設ける。なお、図面には導電細条5を僅か2つし
か示してないが、これはもっと多くすることができる。
第1導電レベル層4の頂部には不活性材料製の別の層
6を設け、この不活性層6の上に図示のように導電細条
5に対して垂直に延在する第2レベルの金属化層(以後
単に第2導電又は金属化レベル層とも称する)7を本例
ではアルミニウムのトラック又は細条8の形態にて設け
る。なお、この第2金属化レベル7は、不活性層6に窓
又は接点開口9を形成して第1及び第2金属化レベル層
4及び7の接点領域10を露出させた後に不活性層6の上
に設ける。
6を設け、この不活性層6の上に図示のように導電細条
5に対して垂直に延在する第2レベルの金属化層(以後
単に第2導電又は金属化レベル層とも称する)7を本例
ではアルミニウムのトラック又は細条8の形態にて設け
る。なお、この第2金属化レベル7は、不活性層6に窓
又は接点開口9を形成して第1及び第2金属化レベル層
4及び7の接点領域10を露出させた後に不活性層6の上
に設ける。
特に第1、第3a及び第3b図から明らかなように、接点
領域10(第1図では明瞭化のためにクロスハッチにて示
してある)を本例では矩形状とし、この接点領域の一方
向を細条5の2つの対向する延長側壁5aによって画成す
る。
領域10(第1図では明瞭化のためにクロスハッチにて示
してある)を本例では矩形状とし、この接点領域の一方
向を細条5の2つの対向する延長側壁5aによって画成す
る。
第1図には僅か2つの導電細条8しか示してないが、
これらの導電細条も同様にもっと多くすることができ、
第1と第2金属化レベル層4と7との間の相互接続部は
1つ以上とすることができる。
これらの導電細条も同様にもっと多くすることができ、
第1と第2金属化レベル層4と7との間の相互接続部は
1つ以上とすることができる。
第1及び第2金属化レベル層4及び7並びに第1金属
化レベル層4の1つの導電細条5と、この導電細条の上
に位置させる第2金属化レベル層7の導電細条8との間
の相互接続部を形成する方法を第2〜6図につき説明す
る。
化レベル層4の1つの導電細条5と、この導電細条の上
に位置させる第2金属化レベル層7の導電細条8との間
の相互接続部を形成する方法を第2〜6図につき説明す
る。
第2a及び第2b図に示すように、熱成長させた二酸化珪
素の層3を半導体本体1の表面に形成し、かつ所要に応
じ慣例の写真食刻及びエッチング技法を用いて層3に開
口(図示せず)を形成して、つぎに半導体本体1の接点
デバイス領域に金属化部分を形成し得るようにした後、
層3の上にアルミニウム層4aを本例で500nm(ナノメー
トル)の厚さに堆積し、ついでこの層4aの上にタングス
テン−チタンニウム合金層4bを本例では100nmの厚さに
堆積する。
素の層3を半導体本体1の表面に形成し、かつ所要に応
じ慣例の写真食刻及びエッチング技法を用いて層3に開
口(図示せず)を形成して、つぎに半導体本体1の接点
デバイス領域に金属化部分を形成し得るようにした後、
層3の上にアルミニウム層4aを本例で500nm(ナノメー
トル)の厚さに堆積し、ついでこの層4aの上にタングス
テン−チタンニウム合金層4bを本例では100nmの厚さに
堆積する。
ついで複合層4を慣例の写真食刻及びエッチング技法
を用いてパターン化して、第1金属化レベル層4の導電
細条5を形成する。従って、各導電細条5は下側のアル
ミニウム層4aと上側の合金層4bとから成る複合細条であ
ることは明らかである。本例における導電細条5の幅は
1.8マイクロメートルとすることができ、またこれら細
条の離間距離も1.8マイクロメートルとすることができ
る。ついで第1金属化レベル層4を覆う不活性層6を形
成するように、低温又はプラズマ堆積技法を用いて二酸
化珪素の形態の不活性材料を堆積する。本例では不活性
層6の厚さを層4aと4bとの厚さと同じ厚さ、即ち600nm
とする。
を用いてパターン化して、第1金属化レベル層4の導電
細条5を形成する。従って、各導電細条5は下側のアル
ミニウム層4aと上側の合金層4bとから成る複合細条であ
ることは明らかである。本例における導電細条5の幅は
1.8マイクロメートルとすることができ、またこれら細
条の離間距離も1.8マイクロメートルとすることができ
る。ついで第1金属化レベル層4を覆う不活性層6を形
成するように、低温又はプラズマ堆積技法を用いて二酸
化珪素の形態の不活性材料を堆積する。本例では不活性
層6の厚さを層4aと4bとの厚さと同じ厚さ、即ち600nm
とする。
慣例の技法を用いて不活性層6の上にホトレジスト層
(図示せず)を形成し、このホトレジスト層をパターン
化して導電細条5の所望接点領域10の上のホトレジスト
層に窓を形成する。ついで不活性層6を例えば反応性イ
オンエッチングによって異方性的にエッチングして、第
3a及び第3b図に示すように接点窓又は開口9を形成す
る。
(図示せず)を形成し、このホトレジスト層をパターン
化して導電細条5の所望接点領域10の上のホトレジスト
層に窓を形成する。ついで不活性層6を例えば反応性イ
オンエッチングによって異方性的にエッチングして、第
3a及び第3b図に示すように接点窓又は開口9を形成す
る。
不活性層6に形成すべき接点開口9の寸法はホトレジ
スト層(図示せず)に形成する窓の選択寸法によって決
定されることは勿論である。ホトレジスト層にあける窓
は接点開口9が導電細条5の各側壁5aから不活性層6の
厚さToxよりも多少大きい距離越して延在するような寸
法とし、またホトレジスト層にあけた窓を経ての異方性
エッチングはタングステン−チタン合金層4bで停止する
ように制御し、従って斯かる合金層4bはエッチング停止
障壁として作用する。これにより導電細条5の側壁5aに
不活性材料、本例では二酸化珪素のフィレット6bを残存
させる。
スト層(図示せず)に形成する窓の選択寸法によって決
定されることは勿論である。ホトレジスト層にあける窓
は接点開口9が導電細条5の各側壁5aから不活性層6の
厚さToxよりも多少大きい距離越して延在するような寸
法とし、またホトレジスト層にあけた窓を経ての異方性
エッチングはタングステン−チタン合金層4bで停止する
ように制御し、従って斯かる合金層4bはエッチング停止
障壁として作用する。これにより導電細条5の側壁5aに
不活性材料、本例では二酸化珪素のフィレット6bを残存
させる。
接点開口9の正確な幅wは特定の処理条件と公差とに
よって決定されるが、その幅wは上述したように不活性
層6の厚さToxを0.6マイクロメートルとし、かつ細条5
の幅を1.8マイクロメートルとする場合には4マイクロ
メートルとすることができる。接点開口9の長さlは下
記に説明するように、所望寸法の接点領域10によって決
定され、この決定には処理条件及び公差を考慮すること
は勿論である。
よって決定されるが、その幅wは上述したように不活性
層6の厚さToxを0.6マイクロメートルとし、かつ細条5
の幅を1.8マイクロメートルとする場合には4マイクロ
メートルとすることができる。接点開口9の長さlは下
記に説明するように、所望寸法の接点領域10によって決
定され、この決定には処理条件及び公差を考慮すること
は勿論である。
接点領域10を露出させるために接点窓9をあけること
により、この接点窓9の幅wの方向で、接点領域10の両
側における不活性層6にそれぞれギャップ11を形成す
る。これらの2つの各ギャップは接点窓9の周辺の各側
壁9bと導電細条5の側壁5aに隣接するフィレット6bとの
間に規定される。
により、この接点窓9の幅wの方向で、接点領域10の両
側における不活性層6にそれぞれギャップ11を形成す
る。これらの2つの各ギャップは接点窓9の周辺の各側
壁9bと導電細条5の側壁5aに隣接するフィレット6bとの
間に規定される。
第2導電レベル層7を形成する前にギャップ11に充填
材料を入れて平坦化、即ち接点窓9の周辺と接点領域10
との間の表面を平滑、即ち平坦にする。
材料を入れて平坦化、即ち接点窓9の周辺と接点領域10
との間の表面を平滑、即ち平坦にする。
本例では上記充填材料を平坦化媒質とし、これは最初
は流動性で、表面に流すと割れ目や、裂け目に入り込
み、従ってギャップ11を充填し、ついで硬化又は凝固し
得るものである。このような媒質は、表面に付与した後
に加熱してキャリヤー溶媒を蒸発させると、凝固又は硬
化して二酸化珪素のガラス状の層を形成するスピン−オ
ン−ガラスとするのが好適である。上述したような目的
に好適なスピン−オン−ガラスには多くの種々のタイプ
のものがある。例えば、スピン−オン−ガラスは米国の
アライドケミカル社により商品名アキューガラス(Accu
glass)204として製造されているスピン−オン−ガラス
の場合のように1−プロパノール中にフェニルシロキサ
ンを含有するもの、又はアライドケミカル社により商品
名アキューガラス108として製造されているスピン−オ
ン−ガラスの場合のように1−プロパノール中にメチル
−フェニルシロキサンを含有しているもの、或いは東京
所在のオチタ工業社製の商品名P48340のスピン−オン−
ガラスの場合のようにエタノール中に燐ドープ−シラノ
ールを含有するものとするか、又は他の適当なスピン−
オン−ガラスとすることができる。
は流動性で、表面に流すと割れ目や、裂け目に入り込
み、従ってギャップ11を充填し、ついで硬化又は凝固し
得るものである。このような媒質は、表面に付与した後
に加熱してキャリヤー溶媒を蒸発させると、凝固又は硬
化して二酸化珪素のガラス状の層を形成するスピン−オ
ン−ガラスとするのが好適である。上述したような目的
に好適なスピン−オン−ガラスには多くの種々のタイプ
のものがある。例えば、スピン−オン−ガラスは米国の
アライドケミカル社により商品名アキューガラス(Accu
glass)204として製造されているスピン−オン−ガラス
の場合のように1−プロパノール中にフェニルシロキサ
ンを含有するもの、又はアライドケミカル社により商品
名アキューガラス108として製造されているスピン−オ
ン−ガラスの場合のように1−プロパノール中にメチル
−フェニルシロキサンを含有しているもの、或いは東京
所在のオチタ工業社製の商品名P48340のスピン−オン−
ガラスの場合のようにエタノール中に燐ドープ−シラノ
ールを含有するものとするか、又は他の適当なスピン−
オン−ガラスとすることができる。
スピン−オン−ガラスは半導体本体1の表面に付与し
てから半導体本体即ちウェハ1を回転させて、スピン−
オン−ガラス溶液を均一に広げるようにする。ウェハの
表面に付着させるスピン−オン−ガラス溶液の量は、例
えば同じ表面積の平坦な試験用ウェハの上に50〜100nm
の厚さの層を形成するのと同じ量に選定する。
てから半導体本体即ちウェハ1を回転させて、スピン−
オン−ガラス溶液を均一に広げるようにする。ウェハの
表面に付着させるスピン−オン−ガラス溶液の量は、例
えば同じ表面積の平坦な試験用ウェハの上に50〜100nm
の厚さの層を形成するのと同じ量に選定する。
従って、スピン−オン−ガラスをウェハの表面上に流
すと、それが裂け目や、くぼみに入り込み、ウェファの
表面を平坦又は平滑にし、ウェハ表面の段部の高さを低
くする。スピン−オン−ガラスはウェハ表面の最低レベ
ルの個所に優先的に流るためギャップ11が優先的に充填
され、表面個所が相対的に高くなるにつれてそれらの個
所を覆うスピン−オン−ガラスの層が薄くなる。
すと、それが裂け目や、くぼみに入り込み、ウェファの
表面を平坦又は平滑にし、ウェハ表面の段部の高さを低
くする。スピン−オン−ガラスはウェハ表面の最低レベ
ルの個所に優先的に流るためギャップ11が優先的に充填
され、表面個所が相対的に高くなるにつれてそれらの個
所を覆うスピン−オン−ガラスの層が薄くなる。
表面の平坦化又は平滑化の度合、即ち表面におけるい
ずれもの段部を低減させる割合はアルコール溶媒中のシ
リカ媒質、例えばメチル−シロキサンの濃度を調整する
ことにより制御することができる。
ずれもの段部を低減させる割合はアルコール溶媒中のシ
リカ媒質、例えばメチル−シロキサンの濃度を調整する
ことにより制御することができる。
半導体本体1を加熱して、スピン−オン−ガラス中の
アルコール溶媒を蒸発させて、二酸化珪素のガラス状電
気絶縁層13を残存させる。上述した所から明らかなよう
に、スピン−オン−ガラスは最初は流動性であるため、
層13は第4a及び第4b図に示すように、不活性層6におけ
る段部の頂上、即ち不活性層の最も高い、又は肉厚の最
も厚い頂部表面6′にて最も薄くなり、また接点窓9内
及び不活性層の段部によって規定されるくぼみ又は裂け
目6″にて最も肉厚となる。導電細条の接点領域10の頂
部における層13の厚さは上記2つの極限値の中間値とす
べきである。
アルコール溶媒を蒸発させて、二酸化珪素のガラス状電
気絶縁層13を残存させる。上述した所から明らかなよう
に、スピン−オン−ガラスは最初は流動性であるため、
層13は第4a及び第4b図に示すように、不活性層6におけ
る段部の頂上、即ち不活性層の最も高い、又は肉厚の最
も厚い頂部表面6′にて最も薄くなり、また接点窓9内
及び不活性層の段部によって規定されるくぼみ又は裂け
目6″にて最も肉厚となる。導電細条の接点領域10の頂
部における層13の厚さは上記2つの極限値の中間値とす
べきである。
ついでいずれかの適当な慣例の湿式又は乾式エッチン
グ法を用いて合金層4bの頂部表面が露出するまで層13を
半導体本体1の表面上にて均一にエッチングする。第5a
及び第5b図に示すように、半導体本体の表面におけるギ
ャップ11及び他のいずれの割れ目又は段部は凝固したス
ピン−オン−ガラスで形成される絶縁材料13bで充填さ
れたままとなる。接点窓9の周辺の延長幅広壁部9a、即
ち細条5を横切って延在する側壁にも凝固したスピン−
オン−ガラスのフィレット13aが残存する。従って、細
条5を横切る接点領域10の幅は細条5の側壁5aによって
決定され、また細条5に沿う接点領域10の長さは接点窓
9の長さlとフィレット13aとによって決定される。
グ法を用いて合金層4bの頂部表面が露出するまで層13を
半導体本体1の表面上にて均一にエッチングする。第5a
及び第5b図に示すように、半導体本体の表面におけるギ
ャップ11及び他のいずれの割れ目又は段部は凝固したス
ピン−オン−ガラスで形成される絶縁材料13bで充填さ
れたままとなる。接点窓9の周辺の延長幅広壁部9a、即
ち細条5を横切って延在する側壁にも凝固したスピン−
オン−ガラスのフィレット13aが残存する。従って、細
条5を横切る接点領域10の幅は細条5の側壁5aによって
決定され、また細条5に沿う接点領域10の長さは接点窓
9の長さlとフィレット13aとによって決定される。
ついで第6a及び第6b図に示すように、第2のアルミニ
ウム含有導電層、例えばAlSi又はAlCuを平坦化した不活
性層の上に本例では1000nmの厚さで堆積する。慣例の写
真食刻及びエッチング法を用いて第2導電層をパターン
化して第2導電レベル層7を規定する。上述したように
本例では第2導電レベル層7が図示のように導電細条又
はトラック5に垂直に延在する平坦な細条又はトラック
8を構成する。導電細条又はトラック8の幅は1.8マイ
クロメートルとし、またこれらのトラック間も同じ距離
だけ離間させることができる。
ウム含有導電層、例えばAlSi又はAlCuを平坦化した不活
性層の上に本例では1000nmの厚さで堆積する。慣例の写
真食刻及びエッチング法を用いて第2導電層をパターン
化して第2導電レベル層7を規定する。上述したように
本例では第2導電レベル層7が図示のように導電細条又
はトラック5に垂直に延在する平坦な細条又はトラック
8を構成する。導電細条又はトラック8の幅は1.8マイ
クロメートルとし、またこれらのトラック間も同じ距離
だけ離間させることができる。
第2アルミニウム層をパターン化するエッチング処理
中に第1アルミニウム層をさらに不所望にエッチングし
てしまう惧れがあるが、本発明ではこような不所望なエ
ッチングを防止するか、又は少なくとも低減させること
ができる。その理由は合金層4bが接点領域10の頂部表面
を保護し、またフィレット6bがエッチング中に導電細条
5の縁部が浸食されないように保護するからであり、不
活性層6の誘電材料、本例における二酸化珪素は残存し
ている凝固スピン−オン−ガラスほどにはアルミニウム
エッチング剤によって侵されることはない。
中に第1アルミニウム層をさらに不所望にエッチングし
てしまう惧れがあるが、本発明ではこような不所望なエ
ッチングを防止するか、又は少なくとも低減させること
ができる。その理由は合金層4bが接点領域10の頂部表面
を保護し、またフィレット6bがエッチング中に導電細条
5の縁部が浸食されないように保護するからであり、不
活性層6の誘電材料、本例における二酸化珪素は残存し
ている凝固スピン−オン−ガラスほどにはアルミニウム
エッチング剤によって侵されることはない。
スピン−オン−ガラスは上述したように、不活性層に
おける他の段部や、割れ目を平滑、又は平坦化する作用
もする。従って、例えば第5a〜第6b図に示すように、不
活性層6におけるくぼみ6″は凝固スピン−オン−ガラ
ス13cで満たされるため、表面における段部の高さが低
くなるか、又は平滑化する。従って、半導体本体の表面
は一層平滑化し、この上に第2導電レベル層を堆積する
ため、アルミニウムを堆積する表面に鋭い裂け目や、垂
直の縁部がある場合に生じるような、アルミニウムトラ
ックが弱々しくなったり、又は裂けたりするようなこと
が低減する。また、くぼみ6″の如き裂け目又はくぼみ
から、従ってこのような裂け目やくぼみがある個所から
エッチング剤により材料を除去することは極めて困難な
ことであり、第2導電レベル層のパターン化の後にその
ような個所に不所望なアルミニウムが残存することにな
り、このような不所望なアルミニウムが隣接する導電細
条を短絡させたりすることがあることは明らかである。
くぼみ6″を凝固スピン−オン−ガラス13で満たすか、
又は少なくとも平坦化すると云うことは少なくとも上述
したような問題を低減させることになる。斯くして、第
6a及び第6b図に示すように一方の導電細条5の上にある
細条8は接点窓9を経て下側に位置する導電細条5の接
点領域10と相互接続、又は接触する。
おける他の段部や、割れ目を平滑、又は平坦化する作用
もする。従って、例えば第5a〜第6b図に示すように、不
活性層6におけるくぼみ6″は凝固スピン−オン−ガラ
ス13cで満たされるため、表面における段部の高さが低
くなるか、又は平滑化する。従って、半導体本体の表面
は一層平滑化し、この上に第2導電レベル層を堆積する
ため、アルミニウムを堆積する表面に鋭い裂け目や、垂
直の縁部がある場合に生じるような、アルミニウムトラ
ックが弱々しくなったり、又は裂けたりするようなこと
が低減する。また、くぼみ6″の如き裂け目又はくぼみ
から、従ってこのような裂け目やくぼみがある個所から
エッチング剤により材料を除去することは極めて困難な
ことであり、第2導電レベル層のパターン化の後にその
ような個所に不所望なアルミニウムが残存することにな
り、このような不所望なアルミニウムが隣接する導電細
条を短絡させたりすることがあることは明らかである。
くぼみ6″を凝固スピン−オン−ガラス13で満たすか、
又は少なくとも平坦化すると云うことは少なくとも上述
したような問題を低減させることになる。斯くして、第
6a及び第6b図に示すように一方の導電細条5の上にある
細条8は接点窓9を経て下側に位置する導電細条5の接
点領域10と相互接続、又は接触する。
ギャップ11を満たすのにはスピン−オン−ガラスの如
き流動性で、凝固性又は硬化性の材料以外の材料を用い
ることができ、例えば低温の二酸化珪素をギャップ11を
充填するように表面上に堆積し、ついでその二酸化珪素
をエッチングして合金層4bを露出させるようにすること
ができるも、この二酸化珪素はスピン−オン−ガラスの
ような流動性材料に関連する被覆及び裂け目を充填する
特性を有していない。
き流動性で、凝固性又は硬化性の材料以外の材料を用い
ることができ、例えば低温の二酸化珪素をギャップ11を
充填するように表面上に堆積し、ついでその二酸化珪素
をエッチングして合金層4bを露出させるようにすること
ができるも、この二酸化珪素はスピン−オン−ガラスの
ような流動性材料に関連する被覆及び裂け目を充填する
特性を有していない。
上述した例では不活性層6を異方性的にエッチングし
て側壁5aにフィレット6bを残存させるようにしたが、接
点窓9をあける際に不活性層を例えば等方性的にエッチ
ングして、フィレットを残存させずに、側壁5aを露出さ
せることもできる。しかし、上述したように、フィレッ
ト6bは第2導電レベル層のパターン化中にエッチング剤
により側壁5aが侵されないように保護する作用をする。
フィレット6bは所定の大きさの接点窓9に対して、スピ
ン−オン−ガラスによって充填させるのに必要なギャッ
プ11の容積を小さくし、またスピン−オン−ガラスがそ
のような小さなギャップを大き目のギャップよりもずっ
と均一に、しかも一様に充填するようにも作用する。
て側壁5aにフィレット6bを残存させるようにしたが、接
点窓9をあける際に不活性層を例えば等方性的にエッチ
ングして、フィレットを残存させずに、側壁5aを露出さ
せることもできる。しかし、上述したように、フィレッ
ト6bは第2導電レベル層のパターン化中にエッチング剤
により側壁5aが侵されないように保護する作用をする。
フィレット6bは所定の大きさの接点窓9に対して、スピ
ン−オン−ガラスによって充填させるのに必要なギャッ
プ11の容積を小さくし、またスピン−オン−ガラスがそ
のような小さなギャップを大き目のギャップよりもずっ
と均一に、しかも一様に充填するようにも作用する。
同様に、第1及び第2導電レベル層は必ずしも平行な
細条状とする必要はなく、各導電レベル層は任意の所望
な導電性パターンとすることができる。さらに、導電レ
ベル層は他の導電材料又は2つ以上の異なる導電材料製
の積層で形成することができ、例えば第1導電レベル層
はドープした多結晶シリコンとすることができる。
細条状とする必要はなく、各導電レベル層は任意の所望
な導電性パターンとすることができる。さらに、導電レ
ベル層は他の導電材料又は2つ以上の異なる導電材料製
の積層で形成することができ、例えば第1導電レベル層
はドープした多結晶シリコンとすることができる。
第1導電レベル層は場合によっては基板本体の表面に
直接設けることもできる。
直接設けることもできる。
また、第2導電レベル層を第1導電レベル層の上に設
けるのと同様な方法で1つ以上の他の導電レベル層を第
2導電レベル層の上に設けるのにも本発明方法を適用す
ることができる。
けるのと同様な方法で1つ以上の他の導電レベル層を第
2導電レベル層の上に設けるのにも本発明方法を適用す
ることができる。
本発明による方法は基板本体を単結晶珪素本体以外の
ものとする場合、例えば基板本体をIII−V族の化合物
の如き1つ以上の異なる半導体材料製とする場合にも用
いることができる。さらに本発明は基板本体を半導体本
体以外のものとする場合、例えば液晶技術に用いること
もできる。
ものとする場合、例えば基板本体をIII−V族の化合物
の如き1つ以上の異なる半導体材料製とする場合にも用
いることができる。さらに本発明は基板本体を半導体本
体以外のものとする場合、例えば液晶技術に用いること
もできる。
本発明は上述した例のみに限定されるものでなく、幾
多の変更を加え得ること勿論である。
多の変更を加え得ること勿論である。
第1図は本発明による方法を用いて形成した導電レベル
層間の相互接続部を示す半導体デバイスの一部の頂面
図; 第2〜第6図は本発明による方法における順次の各製造
段における断面図であり、第2a、第3a、第4a、第5a及び
第6a図は第1図のa−a線上での断面図であり、第2b、
第3b、第4b、第5b及び第6b図は第1図のb−b線上での
断面図である。 1……半導体本体、2……半導体本体の表面 3……不活性層、4……第1導電レベル層 4a……アルミニウム層 4b……タングステン−チタン合金層 5……第1レベルの導電細条 6……不活性層、6b……フィレット 6″……くぼみ個所、7……第2導電レベル層 8……第2レベルの導電細条 9……接点開口、10……接点領域 11……ギャップ 13……絶縁層(スピン−オン−ガラス) 13a……フィレット 13b……スピン−オン−ガラス充填部
層間の相互接続部を示す半導体デバイスの一部の頂面
図; 第2〜第6図は本発明による方法における順次の各製造
段における断面図であり、第2a、第3a、第4a、第5a及び
第6a図は第1図のa−a線上での断面図であり、第2b、
第3b、第4b、第5b及び第6b図は第1図のb−b線上での
断面図である。 1……半導体本体、2……半導体本体の表面 3……不活性層、4……第1導電レベル層 4a……アルミニウム層 4b……タングステン−チタン合金層 5……第1レベルの導電細条 6……不活性層、6b……フィレット 6″……くぼみ個所、7……第2導電レベル層 8……第2レベルの導電細条 9……接点開口、10……接点領域 11……ギャップ 13……絶縁層(スピン−オン−ガラス) 13a……フィレット 13b……スピン−オン−ガラス充填部
Claims (9)
- 【請求項1】基板本体の表面上に第1導電レベル層を、
該レベル層が接点領域を有するように設け、基板本体の
表面上に不活性材料層を設けて前記第1導電レベル層を
覆い、前記不活性材料層に前記接点領域よりも大きい窓
をあけて、該窓の周辺と接点領域を画成する第1導電レ
ベル層の側壁との間にギャップができるように接点領域
を露出させ、かつ前記不活性材料層の頂部に第2導電レ
ベル層を設けて、該第2導電レベル層の一部が前記窓内
の接点領域に接触するようにして導電レベル層間を相互
接続する方法において、前記不活性材料層に窓をあけた
後、前記第2導電レベル層を設ける前に前記窓の周辺部
と前記接点領域との間の表面を平滑化するために前記ギ
ャップに充填材料を設けたことを特徴とする導電レベル
層間を相互接続する方法。 - 【請求項2】半導体本体の表面上に第1導電レベル層
を、該レベル層が接点領域を有するように設け、半導体
本体の表面上に不活性材料層を設けて前記第1導電レベ
ル層を覆い、前記不活性材料層に前記接点領域よりも大
きい窓をあけて、該窓の周辺と接点領域を画成する第1
導電レベル層の側壁との間にギャップができるように接
点領域を露出させ、かつ前記不活性材料層の頂部に第2
導電レベル層を設けて、該第2導電レベル層の一部が前
記窓内の接点領域に接触するようにして半導体装置を製
造する方法において、前記不活性材料層に窓をあけた
後、前記第2導電レベル層を設ける前に前記窓の周辺部
と前記接点領域との間の表面を平滑化するために前記ギ
ャップに充填材料を設けたことを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項3】前記第1導電レベル層を1つ以上の導電細
条として、前記接点領域が該導電細条か、該導電細条の
上に位置すると共に該導電細条の延長側壁部によって画
成されるように設け、前記窓を該窓が前記導電細条より
も幅広で、しかも該導電細条を横切って延在し、かつ導
電細条の各延長縁部と窓の周辺部との間にギャップがで
きるようにあけ、第1導電レベル層の導電細条の上にこ
れらの導電細条に直交して延在する第2導電レベル層を
1つ以上の導電細条として設けることを特徴とする請求
項1又は2に記載の方法。 - 【請求項4】前記表面を他の不活性材料で覆うことによ
って前記ギャップに充填材料を設け、該不活性材料の充
填材料をエッチングして前記接点領域を露出させること
を特徴とする請求項1,2又は3のいずれかに記載の方
法。 - 【請求項5】前記ギャップの充填材料を、最初は流動性
で、ついで凝固し得る媒質を前記表面に付与することに
より設けることを特徴とする請求項4に記載の方法。 - 【請求項6】最初は流動性で、ついで凝固し得る媒質と
して溶媒中に分散させた絶縁物質を用い、溶媒を蒸発さ
せることによって前記媒質を凝固させることを特徴とす
る請求項5に記載の方法。 - 【請求項7】最初は流動性で、つぎに凝固し得る媒質と
してスピン−オン−ガラスを用いることを特徴とする請
求項6に記載の方法。 - 【請求項8】第1導電レベル層の上にエッチング停止層
を設けることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記
載の方法。 - 【請求項9】エッチング停止層としてタングステン−チ
タン合金を用いることを特徴とする請求項7に記載の方
法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB8724319A GB2211348A (en) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | A method of forming an interconnection between conductive levels |
GB8724319 | 1987-10-16 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01129445A JPH01129445A (ja) | 1989-05-22 |
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EP (1) | EP0312154B1 (ja) |
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KR (1) | KR0134783B1 (ja) |
DE (1) | DE3886882T2 (ja) |
GB (1) | GB2211348A (ja) |
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---|---|---|---|---|
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JPH0482263A (ja) * | 1990-07-25 | 1992-03-16 | Sharp Corp | 半導体記憶装置 |
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- 1987-10-16 GB GB8724319A patent/GB2211348A/en not_active Withdrawn
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- 1988-10-03 DE DE3886882T patent/DE3886882T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-10-13 JP JP63256045A patent/JP2578178B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1988-10-13 KR KR1019880013328A patent/KR0134783B1/ko not_active IP Right Cessation
-
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- 1990-01-16 US US07/465,560 patent/US4965226A/en not_active Expired - Lifetime
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