JP3515363B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多層配線構造を有
する半導体装置に関し、特にデュアルダマシン技術を用
いた配線の形成方法に関するものである。
する半導体装置に関し、特にデュアルダマシン技術を用
いた配線の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩにおける多層配線の設計におい
て、近年の素子の微細化と共に、ＬＳＩ中での素子の高
集積化を実現させ、ＬＳＩの高機能化、性能の改善のた
めに、素子同士をつなぐ配線の寸法微細化が求められて
いる。これに対応するために溝配線形成のための製造方
法が提案されている。
て、近年の素子の微細化と共に、ＬＳＩ中での素子の高
集積化を実現させ、ＬＳＩの高機能化、性能の改善のた
めに、素子同士をつなぐ配線の寸法微細化が求められて
いる。これに対応するために溝配線形成のための製造方
法が提案されている。
【０００３】以下、図７〜図１１を参照して従来技術の
溝配線形成方法を説明する。まず図７のようにＳｉ基板
１００上にＭＯＳＦＥＴ（１０１〜１１０）を形成後、
層間絶縁膜としてＬＰ−ＣＶＤ法でＳｉＯ2 １１１を１
０００オングストローム堆積させる。さらにその上に層
間絶縁膜としてＬＰ−ＣＶＤ法によりＢＰＳＧ（Ｂｏｒ
ｏｎ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇ
ｌａｓｓ）１１２を１００００オングストローム堆積さ
せる。これを化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）に
より、ソース・ドレイン拡散層上に残る絶縁膜厚が５０
００オングストロームになるように研磨して、ゲート電
極１０５と対応した層間絶縁膜上の凹凸を平坦化する。
この上にＢＰＳＧとのエッチング選択比を有する（即ち
エッチング程度の違いにより選択的にエッチングでき
る）絶縁膜、例えば、ＳｉＮ１１３をＬＰ−ＣＶＤ法に
より５００オングストローム堆積させる。
溝配線形成方法を説明する。まず図７のようにＳｉ基板
１００上にＭＯＳＦＥＴ（１０１〜１１０）を形成後、
層間絶縁膜としてＬＰ−ＣＶＤ法でＳｉＯ2 １１１を１
０００オングストローム堆積させる。さらにその上に層
間絶縁膜としてＬＰ−ＣＶＤ法によりＢＰＳＧ（Ｂｏｒ
ｏｎ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇ
ｌａｓｓ）１１２を１００００オングストローム堆積さ
せる。これを化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）に
より、ソース・ドレイン拡散層上に残る絶縁膜厚が５０
００オングストロームになるように研磨して、ゲート電
極１０５と対応した層間絶縁膜上の凹凸を平坦化する。
この上にＢＰＳＧとのエッチング選択比を有する（即ち
エッチング程度の違いにより選択的にエッチングでき
る）絶縁膜、例えば、ＳｉＮ１１３をＬＰ−ＣＶＤ法に
より５００オングストローム堆積させる。
【０００４】さらにこのＳｉＮ１１３の上に、図８のよ
うに層間絶縁膜としてＢＰＳＧ１１４を３０００オング
ストローム、さらにＳｉＮ１１５をＬＰ−ＣＶＤ法によ
り５００オングストローム堆積させる。この後に写真蝕
刻法によりＭＯＳＦＥＴのソース・ドレイン・ゲートの
各電極と配線を結線させるためのコンタクト開口部をレ
ジストパターン１１６で図９のように形成する。このレ
ジストパターン１１６をマスクにしてＳｉＮ１１５を異
方性プラズマエッチングで除去後、ＳｉＮに対してエッ
チング選択比の取れる異方性プラズマエッチングでＢＰ
ＳＧ１１４を開口する。
うに層間絶縁膜としてＢＰＳＧ１１４を３０００オング
ストローム、さらにＳｉＮ１１５をＬＰ−ＣＶＤ法によ
り５００オングストローム堆積させる。この後に写真蝕
刻法によりＭＯＳＦＥＴのソース・ドレイン・ゲートの
各電極と配線を結線させるためのコンタクト開口部をレ
ジストパターン１１６で図９のように形成する。このレ
ジストパターン１１６をマスクにしてＳｉＮ１１５を異
方性プラズマエッチングで除去後、ＳｉＮに対してエッ
チング選択比の取れる異方性プラズマエッチングでＢＰ
ＳＧ１１４を開口する。
【０００５】次にこのレジストパターン１１６をアッシ
ング処理等で除去した後、図１０のように写真蝕刻法に
より配線パターンを開口したレジストパターン１２０を
形成する。この後、層間絶縁膜最上層のＳｉＮ１１５と
先に開口したコンタクトパターン底部のＳｉＮ１１３を
異方性プラズマエッチングで除去後、ＳｉＮに対してエ
ッチング選択比の取れる異方性プラズマエッチングでそ
の直下のＢＰＳＧ１１４、１１２及びＳｉＯ2 １１１を
除去する。これにより配線パターンは、ＳｉＮ１１３を
底面としてその深さが決まり、コンタクト部は配線を形
成するための溝の中で、ゲート・ソース・ドレイン電極
に達するスルーホールが形成される。
ング処理等で除去した後、図１０のように写真蝕刻法に
より配線パターンを開口したレジストパターン１２０を
形成する。この後、層間絶縁膜最上層のＳｉＮ１１５と
先に開口したコンタクトパターン底部のＳｉＮ１１３を
異方性プラズマエッチングで除去後、ＳｉＮに対してエ
ッチング選択比の取れる異方性プラズマエッチングでそ
の直下のＢＰＳＧ１１４、１１２及びＳｉＯ2 １１１を
除去する。これにより配線パターンは、ＳｉＮ１１３を
底面としてその深さが決まり、コンタクト部は配線を形
成するための溝の中で、ゲート・ソース・ドレイン電極
に達するスルーホールが形成される。
【０００６】次いで配線パターン形成のマスク材とした
レジストパターン１２０をアッシング等で除去し、例え
ばＴｉ／ＴｉＮをそれぞれ２００オングストローム，７
００オングストロームスパッタ法で堆積後、３００℃以
上に加熱した状態でＡｌをスパッタする。このときＡｌ
は流動性をもった状態でその堆積が進行し、先に開口し
たスルーホール及び配線パターンの中にＡｌを埋め込む
ことが出来る。次にＣＭＰの研磨材として、メタル材、
即ちＡｌとＳｉＮで研磨選択比が取れる材料を用いるこ
とにより、配線溝以外のメタルを除去し、図１１のよう
にメタル１１７の溝配線を形成することができる。この
後、所定の配線工程としてここで述べたプロセスを繰り
返し、最終のパッシベーション工程を経る事によりＬＳ
Ｉが提供できる。
レジストパターン１２０をアッシング等で除去し、例え
ばＴｉ／ＴｉＮをそれぞれ２００オングストローム，７
００オングストロームスパッタ法で堆積後、３００℃以
上に加熱した状態でＡｌをスパッタする。このときＡｌ
は流動性をもった状態でその堆積が進行し、先に開口し
たスルーホール及び配線パターンの中にＡｌを埋め込む
ことが出来る。次にＣＭＰの研磨材として、メタル材、
即ちＡｌとＳｉＮで研磨選択比が取れる材料を用いるこ
とにより、配線溝以外のメタルを除去し、図１１のよう
にメタル１１７の溝配線を形成することができる。この
後、所定の配線工程としてここで述べたプロセスを繰り
返し、最終のパッシベーション工程を経る事によりＬＳ
Ｉが提供できる。
【０００７】上記方法は今後の配線技術の中心技術とし
て考えられている。なぜなら、従来の微細配線の形成に
おいて配線材料とレジストのエッチング選択比をとるこ
とが技術的に難しく、微細配線形成のためのレジスト材
料の薄膜化がエッチングプロセスと整合しなくなってき
たこと、及び微小間隔を持つ配線の加工で、レジストパ
ターンをマスクにしてメタルをエッチングする場合に比
べ、ゴミ等のパーティクル混入が少なく、歩留まりが良
いからである。
て考えられている。なぜなら、従来の微細配線の形成に
おいて配線材料とレジストのエッチング選択比をとるこ
とが技術的に難しく、微細配線形成のためのレジスト材
料の薄膜化がエッチングプロセスと整合しなくなってき
たこと、及び微小間隔を持つ配線の加工で、レジストパ
ターンをマスクにしてメタルをエッチングする場合に比
べ、ゴミ等のパーティクル混入が少なく、歩留まりが良
いからである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】近年の微細プロセス技
術の進歩は、素子寸法を微細化すると共により多くの素
子をＬＳＩ上に集積化させるため、素子間を接続する配
線の配線間隔を狭め、隣接する配線間の距離の縮小を進
行させている。一方で、配線レイヤー間の距離、即ち配
線層間の絶縁膜厚に関しては、その結線に用いるコンタ
クトホールの埋めこみ技術の発展により、配線の線間距
離に比べ減少度が相対的に小さい。これは、配線の線間
距離はＬＳＩチップ上にどれだけ多くの素子を集積化で
きるかということに影響を及ぼすが、配線絶縁膜の膜厚
は集積度に影響は与えないので、膜厚は薄くしないほう
が、配線層間の容量を削減出来、高速化に対してメリッ
トが得られるためである。この結果、近年の微細化技術
の進歩は特に配線間のカップリング容量の増大をもたら
している。これに対し、加工性と容量低減の両面から配
線膜厚の減少を図った場合には、配線抵抗の増大、ＥＭ
（エレクトロマイグレーション）に対する信頼性低下の
点でＬＳＩとしての特性を悪化させてしまう。
術の進歩は、素子寸法を微細化すると共により多くの素
子をＬＳＩ上に集積化させるため、素子間を接続する配
線の配線間隔を狭め、隣接する配線間の距離の縮小を進
行させている。一方で、配線レイヤー間の距離、即ち配
線層間の絶縁膜厚に関しては、その結線に用いるコンタ
クトホールの埋めこみ技術の発展により、配線の線間距
離に比べ減少度が相対的に小さい。これは、配線の線間
距離はＬＳＩチップ上にどれだけ多くの素子を集積化で
きるかということに影響を及ぼすが、配線絶縁膜の膜厚
は集積度に影響は与えないので、膜厚は薄くしないほう
が、配線層間の容量を削減出来、高速化に対してメリッ
トが得られるためである。この結果、近年の微細化技術
の進歩は特に配線間のカップリング容量の増大をもたら
している。これに対し、加工性と容量低減の両面から配
線膜厚の減少を図った場合には、配線抵抗の増大、ＥＭ
（エレクトロマイグレーション）に対する信頼性低下の
点でＬＳＩとしての特性を悪化させてしまう。
【０００９】これを解決する手段としては、例えば配線
層数を従来に対して増大させ、下層の配線層は薄膜で微
小な配線ピッチでローカル配線を形成し、上層にいくに
従って配線ピッチを緩和し、その膜厚を増大させたグロ
ーバル配線を形成することにより、集積化のみならず抵
抗と容量に関する問題を解決し、ＬＳＩの性能を高める
方法が考えられる。しかしこの方法では、配線層数の増
大により、コストが大幅に増えるだけでなく配線層数の
増大による欠陥密度の増大を招き、高い歩留まりで製造
する事を困難にしてしまうという欠点があった。
層数を従来に対して増大させ、下層の配線層は薄膜で微
小な配線ピッチでローカル配線を形成し、上層にいくに
従って配線ピッチを緩和し、その膜厚を増大させたグロ
ーバル配線を形成することにより、集積化のみならず抵
抗と容量に関する問題を解決し、ＬＳＩの性能を高める
方法が考えられる。しかしこの方法では、配線層数の増
大により、コストが大幅に増えるだけでなく配線層数の
増大による欠陥密度の増大を招き、高い歩留まりで製造
する事を困難にしてしまうという欠点があった。
【００１０】本発明は、上記欠点を解決すべくなされた
もので、信号線等微細配線の形成が要求され且つカップ
リング容量の低減を行いたい領域の配線はその配線膜厚
を薄膜化し、同時に電源・ＧＮＤ電位を供給する配線部
等では、配線抵抗を低減し、配線引き回しでの電圧ドロ
ップを改善するために厚膜化して、ひいてはＬＳＩ性能
を改善することを目的としている。
もので、信号線等微細配線の形成が要求され且つカップ
リング容量の低減を行いたい領域の配線はその配線膜厚
を薄膜化し、同時に電源・ＧＮＤ電位を供給する配線部
等では、配線抵抗を低減し、配線引き回しでの電圧ドロ
ップを改善するために厚膜化して、ひいてはＬＳＩ性能
を改善することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】 本発明により製造され
たの半導体装置は、半導体上に形成されたダマシン配線
を具備する半導体装置であって、同一レベルの前記ダマ
シン配線が互いに異なる複数の配線膜厚を有するように
形成されていることを特徴とする。即ち同じ配線層であ
っても電源線・ＧＮＤ線のように配線抵抗を下げる必要
のある配線部と微細配線のカップリング容量を抑えたい
領域の配線膜厚を異ならせて、前者に対しては厚膜化に
より抵抗をさげることが出来、配線幅増大による高集積
化の疎外要因を発生することなく性能改善が図られる。
たの半導体装置は、半導体上に形成されたダマシン配線
を具備する半導体装置であって、同一レベルの前記ダマ
シン配線が互いに異なる複数の配線膜厚を有するように
形成されていることを特徴とする。即ち同じ配線層であ
っても電源線・ＧＮＤ線のように配線抵抗を下げる必要
のある配線部と微細配線のカップリング容量を抑えたい
領域の配線膜厚を異ならせて、前者に対しては厚膜化に
より抵抗をさげることが出来、配線幅増大による高集積
化の疎外要因を発生することなく性能改善が図られる。
【００１２】又、本発明により製造された半導体装置
は、メモリセル部の配線膜厚が周辺回路部における同一
レベルの配線膜厚に対し薄く形成されていることを特徴
とする。一般に半導体メモリにおいては、メモリ部では
高集積化に伴い素子密度を高めるため素子が微細化され
ておりその消費電流が少ないが、周辺回路では素子密度
に対する制約はメモリセルに比べ厳しくない一方、高速
動作のために消費する電流は大きい。従って配線膜厚を
周辺回路で厚くすることによりＩＲドロップによる電圧
低下を改善できる。
は、メモリセル部の配線膜厚が周辺回路部における同一
レベルの配線膜厚に対し薄く形成されていることを特徴
とする。一般に半導体メモリにおいては、メモリ部では
高集積化に伴い素子密度を高めるため素子が微細化され
ておりその消費電流が少ないが、周辺回路では素子密度
に対する制約はメモリセルに比べ厳しくない一方、高速
動作のために消費する電流は大きい。従って配線膜厚を
周辺回路で厚くすることによりＩＲドロップによる電圧
低下を改善できる。
【００１３】
【００１４】上記半導体装置を製造するために本発明の
半導体製造方法は、半導体上にダマシン配線を形成する
半導体装置の製造方法において、素子形成後、第１の絶
縁膜を堆積して平坦化を施す工程と、前記第１の絶縁膜
上に第１の絶縁膜とのエッチング選択比を有する第２の
絶縁膜を堆積する工程と、前記第２の絶縁膜上に前記第
１及び第２の絶縁膜とそれぞれ同種材料の第３及び第４
の絶縁膜を堆積する工程と、前記第４の絶縁膜上に前記
第１及び第２の絶縁膜とそれぞれ同種材料の第５及び第
６の絶縁膜を堆積する工程と、第１領域は第１のコンタ
クトパターン、第２領域は第１の配線パターンを開口し
た抜きパターンを有する第１のマスクを用い前記第６乃
至第３の絶縁膜を前記第１のコンタクトパターン及び第
１の配線パターンに対応して順次エッチングする工程
と、前記第１領域は第２の配線パターン、第２領域は第
２のコンタクトパターンを開口した抜きパターンを有す
る第２のマスクを用い前記第１領域では前記第６及び第
５の絶縁膜を前記第２の配線パターンに対応して、なら
びに前記第２及び第１の絶縁膜を前記第１のコンタクト
パターンに対応してエッチング除去すると共に、前記第
２領域では、前記第２及び第１の絶縁膜を前記第２のコ
ンタクトパターンに対応してエッチング除去する工程
と、メタル材を前記第１、第２領域における前記第１乃
至第６の絶縁膜にそれぞれ形成された配線パターン及び
コンタクトパターン内に埋めこむ工程とを具備すること
を特徴とする。
半導体製造方法は、半導体上にダマシン配線を形成する
半導体装置の製造方法において、素子形成後、第１の絶
縁膜を堆積して平坦化を施す工程と、前記第１の絶縁膜
上に第１の絶縁膜とのエッチング選択比を有する第２の
絶縁膜を堆積する工程と、前記第２の絶縁膜上に前記第
１及び第２の絶縁膜とそれぞれ同種材料の第３及び第４
の絶縁膜を堆積する工程と、前記第４の絶縁膜上に前記
第１及び第２の絶縁膜とそれぞれ同種材料の第５及び第
６の絶縁膜を堆積する工程と、第１領域は第１のコンタ
クトパターン、第２領域は第１の配線パターンを開口し
た抜きパターンを有する第１のマスクを用い前記第６乃
至第３の絶縁膜を前記第１のコンタクトパターン及び第
１の配線パターンに対応して順次エッチングする工程
と、前記第１領域は第２の配線パターン、第２領域は第
２のコンタクトパターンを開口した抜きパターンを有す
る第２のマスクを用い前記第１領域では前記第６及び第
５の絶縁膜を前記第２の配線パターンに対応して、なら
びに前記第２及び第１の絶縁膜を前記第１のコンタクト
パターンに対応してエッチング除去すると共に、前記第
２領域では、前記第２及び第１の絶縁膜を前記第２のコ
ンタクトパターンに対応してエッチング除去する工程
と、メタル材を前記第１、第２領域における前記第１乃
至第６の絶縁膜にそれぞれ形成された配線パターン及び
コンタクトパターン内に埋めこむ工程とを具備すること
を特徴とする。
【００１５】この方法により、従来はそれぞれ膜厚を最
適化するため例えば複数の層で形成していた配線中の信
号線、電源・ＧＮＤ線を、同一レイヤで形成することが
可能となり、性能の大幅な改善、若しくは工程の大幅な
短縮を実現することができる。
適化するため例えば複数の層で形成していた配線中の信
号線、電源・ＧＮＤ線を、同一レイヤで形成することが
可能となり、性能の大幅な改善、若しくは工程の大幅な
短縮を実現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態について詳細に説明する。図１〜図５
は、本発明の第１の実施例の半導体装置の製造工程を示
す断面図である。
明の実施の形態について詳細に説明する。図１〜図５
は、本発明の第１の実施例の半導体装置の製造工程を示
す断面図である。
【００１７】まず図１のようにＳｉ基板２００上にＭＯ
ＳＦＥＴ（２０１〜２１０）を形成する。具体的には、
例えばｐ型のＳｉ基板２００に、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏ
ｗＴｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）構造の素子分離
領域２０４を形成した後、ｎＭＯＳが形成されるｐ−ｗ
ｅｌｌ２０２及びｐＭＯＳＦＥＴが形成されるｎ−ｗｅ
ｌｌ２０３の不純物を写真蝕刻法を利用して順次Ｓｉ基
板２００内にイオン注入する。次いでＳｉ基板２００の
表面を熱酸化してゲート絶縁膜２０１としてのＳｉＯ2
膜を形成し、更にゲート絶縁膜２０１上にポリシリコン
などからなるｎＭＯＳＦＥＴ及びｐＭＯＳＦＥＴのゲー
ト電極２０５を加工する。引き続いてゲート電極２０５
と自己整合的に、ＭＯＳＦＥＴ側でｎ- 領域２０６、ｐ
ＭＯＳＦＥＴ側でｐ- 領域３０７形成用の不純物を順次
イオン注入する。更にＳｉ基板２００面上にＳｉＮをＣ
ＶＤ法により堆積させた後、異方性エッチングでゲート
電極２０５の側面にＳｉＮ側壁２０８を形成し、こうし
てＳｉＮ側壁２０８の形成されたゲート電極２０５と自
己整合的にソース・ドレイン形成用のｎ型及びｐ型不純
物をｎＭＯＳＦＥＴ側、ｐＭＯＳＦＥＴ側にそれぞれイ
オン注入し、Ｎ+／Ｐ+ のソース・ドレイン領域を得
る。次に、層間絶縁膜としてＬＰ−ＣＶＤ法でＳｉＯ2
２１１を、上述したように形成したＭＯＳＦＥＴ上に１
０００オングストローム堆積させる。さらにその上に層
間絶縁膜としてＬＰ−ＣＶＤ法によりＢＰＳＧ２１２を
１００００オングストローム堆積させる。これをＣＭＰ
により、ソース・ドレイン拡散層上に残る絶縁膜厚が５
０００オングストロームになるように研磨して、ゲート
電極２０５と対応した層間絶縁膜上の凹凸を平坦化す
る。この上にＢＰＳＧとのエッチング選択比を有する絶
縁膜、例えば、ＳｉＮ２１３をＬＰ−ＣＶＤ法により５
００オングストローム堆積させる。
ＳＦＥＴ（２０１〜２１０）を形成する。具体的には、
例えばｐ型のＳｉ基板２００に、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏ
ｗＴｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）構造の素子分離
領域２０４を形成した後、ｎＭＯＳが形成されるｐ−ｗ
ｅｌｌ２０２及びｐＭＯＳＦＥＴが形成されるｎ−ｗｅ
ｌｌ２０３の不純物を写真蝕刻法を利用して順次Ｓｉ基
板２００内にイオン注入する。次いでＳｉ基板２００の
表面を熱酸化してゲート絶縁膜２０１としてのＳｉＯ2
膜を形成し、更にゲート絶縁膜２０１上にポリシリコン
などからなるｎＭＯＳＦＥＴ及びｐＭＯＳＦＥＴのゲー
ト電極２０５を加工する。引き続いてゲート電極２０５
と自己整合的に、ＭＯＳＦＥＴ側でｎ- 領域２０６、ｐ
ＭＯＳＦＥＴ側でｐ- 領域３０７形成用の不純物を順次
イオン注入する。更にＳｉ基板２００面上にＳｉＮをＣ
ＶＤ法により堆積させた後、異方性エッチングでゲート
電極２０５の側面にＳｉＮ側壁２０８を形成し、こうし
てＳｉＮ側壁２０８の形成されたゲート電極２０５と自
己整合的にソース・ドレイン形成用のｎ型及びｐ型不純
物をｎＭＯＳＦＥＴ側、ｐＭＯＳＦＥＴ側にそれぞれイ
オン注入し、Ｎ+／Ｐ+ のソース・ドレイン領域を得
る。次に、層間絶縁膜としてＬＰ−ＣＶＤ法でＳｉＯ2
２１１を、上述したように形成したＭＯＳＦＥＴ上に１
０００オングストローム堆積させる。さらにその上に層
間絶縁膜としてＬＰ−ＣＶＤ法によりＢＰＳＧ２１２を
１００００オングストローム堆積させる。これをＣＭＰ
により、ソース・ドレイン拡散層上に残る絶縁膜厚が５
０００オングストロームになるように研磨して、ゲート
電極２０５と対応した層間絶縁膜上の凹凸を平坦化す
る。この上にＢＰＳＧとのエッチング選択比を有する絶
縁膜、例えば、ＳｉＮ２１３をＬＰ−ＣＶＤ法により５
００オングストローム堆積させる。
【００１８】さらにこの上に図２のように層間絶縁膜と
してＢＰＳＧ２１４を３０００オングストローム、さら
にＳｉＮ２１５をＬＰ−ＣＶＤ法により５００オングス
トローム堆積させる。さらにこの上に層間絶縁膜として
ＢＰＳＧ２１８を３０００オングストローム、さらにＳ
ｉＮ２１９をＬＰ−ＣＶＤ法により５００オングストロ
ーム堆積させる。
してＢＰＳＧ２１４を３０００オングストローム、さら
にＳｉＮ２１５をＬＰ−ＣＶＤ法により５００オングス
トローム堆積させる。さらにこの上に層間絶縁膜として
ＢＰＳＧ２１８を３０００オングストローム、さらにＳ
ｉＮ２１９をＬＰ−ＣＶＤ法により５００オングストロ
ーム堆積させる。
【００１９】この後図３のように、写真蝕刻法によりＭ
ＯＳＦＥＴのドレイン・ゲート等の各電極に結線される
配線中、カップリング容量低減のため配線膜厚を薄くす
る領域１ではコンタクトパターンを、電源・ＧＮＤのよ
うに容量がさほど影響しない配線部（領域２）では配線
パターンを開口したレジストパターン２１６を形成す
る。次いで、このレジストパターン２１６をマスクにし
て、ＳｉＮ２１９／ＢＰＳＧ２１８／ＳｉＮ２１５を異
方性プラズマエッチングで除去後、ＳｉＮに対してエッ
チング選択比の取れる異方性プラズマエッチングでＢＰ
ＳＧ２１４をエッチング除去する。
ＯＳＦＥＴのドレイン・ゲート等の各電極に結線される
配線中、カップリング容量低減のため配線膜厚を薄くす
る領域１ではコンタクトパターンを、電源・ＧＮＤのよ
うに容量がさほど影響しない配線部（領域２）では配線
パターンを開口したレジストパターン２１６を形成す
る。次いで、このレジストパターン２１６をマスクにし
て、ＳｉＮ２１９／ＢＰＳＧ２１８／ＳｉＮ２１５を異
方性プラズマエッチングで除去後、ＳｉＮに対してエッ
チング選択比の取れる異方性プラズマエッチングでＢＰ
ＳＧ２１４をエッチング除去する。
【００２０】次にこのレジストパターン２１６をアッシ
ング処理等で除去した後、図４のように写真蝕刻法によ
り領域１では配線パターンを、領域２ではコンタクトパ
ターンを開口したレジスト２２０を形成する。この後、
露出している層間絶縁膜ＳｉＮ２１９及び２１３の最上
層を異方性プラズマエッチングで除去後、ＳｉＮ／Ｓｉ
に対してエッチング選択比の取れる異方性プラズマエッ
チングでその直下のＢＰＳＧ２１８、２１２、及びＳｉ
Ｏ2 ２１１を除去する。これにより、領域１の配線パタ
ーンは、ＳｉＮ２１５及び２１９間の膜厚、領域２の配
線パターンはＳｉＮ２１３及び２１９間の膜厚でそれぞ
れその深さが決まり、領域２のコンタクト部は配線を形
成するための溝の中で、ゲート・ソース・ドレイン電極
に達するスルーホールが形成される。
ング処理等で除去した後、図４のように写真蝕刻法によ
り領域１では配線パターンを、領域２ではコンタクトパ
ターンを開口したレジスト２２０を形成する。この後、
露出している層間絶縁膜ＳｉＮ２１９及び２１３の最上
層を異方性プラズマエッチングで除去後、ＳｉＮ／Ｓｉ
に対してエッチング選択比の取れる異方性プラズマエッ
チングでその直下のＢＰＳＧ２１８、２１２、及びＳｉ
Ｏ2 ２１１を除去する。これにより、領域１の配線パタ
ーンは、ＳｉＮ２１５及び２１９間の膜厚、領域２の配
線パターンはＳｉＮ２１３及び２１９間の膜厚でそれぞ
れその深さが決まり、領域２のコンタクト部は配線を形
成するための溝の中で、ゲート・ソース・ドレイン電極
に達するスルーホールが形成される。
【００２１】続いて、配線パターン形成のマスク材とし
たレジスト材料２２０をアッシング等で除去し、例えば
Ｔｉ／ＴｉＮをスパッタ法でそれぞれ２００オングスト
ローム、７００オングストローム堆積後、３００℃以上
に加熱した状態でＡｌを３５０ｎｍスパッタする。この
ときＡｌは流動性をもった状態でその堆積が進行し、先
に開口したスルーホール及び配線パターンの中にＡｌを
埋めこみながら形成することが出来る。次にＣＭＰの研
磨材として、メタル材、即ちＡｌとＳｉＮで研磨選択比
が取れる材料を用いることにより、図５のように配線溝
以外のメタルを除去し、メタル２１７の溝配線を形成す
ることができる。この後、所定の配線工程としてここで
述べたプロセスを繰り返し、最終のパッシベーション工
程を経る事によりＬＳＩが提供できる。
たレジスト材料２２０をアッシング等で除去し、例えば
Ｔｉ／ＴｉＮをスパッタ法でそれぞれ２００オングスト
ローム、７００オングストローム堆積後、３００℃以上
に加熱した状態でＡｌを３５０ｎｍスパッタする。この
ときＡｌは流動性をもった状態でその堆積が進行し、先
に開口したスルーホール及び配線パターンの中にＡｌを
埋めこみながら形成することが出来る。次にＣＭＰの研
磨材として、メタル材、即ちＡｌとＳｉＮで研磨選択比
が取れる材料を用いることにより、図５のように配線溝
以外のメタルを除去し、メタル２１７の溝配線を形成す
ることができる。この後、所定の配線工程としてここで
述べたプロセスを繰り返し、最終のパッシベーション工
程を経る事によりＬＳＩが提供できる。
【００２２】このような本発明の第１の実施例において
は、例えば領域１の配線をビット線等メモリセル部にお
ける信号線、領域２の配線をメモリセル部への電位供給
線等他の配線に適用して、高集積度で高速動作の半導体
メモリを製造することができる。又、半導体メモリにお
けるメモリセル部全体に領域１の配線、周辺回路部に領
域２の配線が用いられてもよい。
は、例えば領域１の配線をビット線等メモリセル部にお
ける信号線、領域２の配線をメモリセル部への電位供給
線等他の配線に適用して、高集積度で高速動作の半導体
メモリを製造することができる。又、半導体メモリにお
けるメモリセル部全体に領域１の配線、周辺回路部に領
域２の配線が用いられてもよい。
【００２３】次に本発明の第２の実施例を図６を参照し
て説明する。図６はメタルパターン３００上に形成され
たＳｉＯ2 ３０１上に信号線及び電源線を本発明に従っ
て形成する場合の製造工程を示す断面図である。
て説明する。図６はメタルパターン３００上に形成され
たＳｉＯ2 ３０１上に信号線及び電源線を本発明に従っ
て形成する場合の製造工程を示す断面図である。
【００２４】図６（ａ）に示すように配線膜厚を薄くす
る領域１と、反対に厚くする領域２に対し、ＳｉＯ2 ３
０３、３０５及びこのＳｉＯ2 との選択比を有する例え
ばＳｉＮ３０２、３０４、３０６を交互に積みかさね
る。これに対し、領域１ではＶｉａパターンを、領域２
では電源線の配線パターンを開口したレジストパターン
３０７を形成し、第１の実施例と同様に層間絶縁膜をエ
ッチングする。
る領域１と、反対に厚くする領域２に対し、ＳｉＯ2 ３
０３、３０５及びこのＳｉＯ2 との選択比を有する例え
ばＳｉＮ３０２、３０４、３０６を交互に積みかさね
る。これに対し、領域１ではＶｉａパターンを、領域２
では電源線の配線パターンを開口したレジストパターン
３０７を形成し、第１の実施例と同様に層間絶縁膜をエ
ッチングする。
【００２５】次に図６（ｂ）のように、領域１では信号
線の線配線パターンを、領域２ではＶｉａパターンを開
口したレジストパターン３０８を形成し、第１の実施例
と同様に層間絶縁膜を更にエッチングする。このとき領
域１ではメタル３００に通じるＶｉａホールも形成され
る。
線の線配線パターンを、領域２ではＶｉａパターンを開
口したレジストパターン３０８を形成し、第１の実施例
と同様に層間絶縁膜を更にエッチングする。このとき領
域１ではメタル３００に通じるＶｉａホールも形成され
る。
【００２６】この後、第１の実施例と同様にＴｉ／Ｔｉ
Ｎをスパッタ法で堆積後、Ａｌをスパッタすると、先に
開口したＶｉａホール及び配線パターンの中にＡｌを埋
めこみながら形成することが出来る。次にＣＭＰを用い
て配線溝以外のメタルを除去することで図６（ｃ）のよ
うに第２層目メタル３０９からなる溝配線を形成するこ
とができる。
Ｎをスパッタ法で堆積後、Ａｌをスパッタすると、先に
開口したＶｉａホール及び配線パターンの中にＡｌを埋
めこみながら形成することが出来る。次にＣＭＰを用い
て配線溝以外のメタルを除去することで図６（ｃ）のよ
うに第２層目メタル３０９からなる溝配線を形成するこ
とができる。
【００２７】このようにして、配線間容量低減が支配的
になる領域１の配線膜厚を、抵抗低減が支配的になる領
域２に対し薄膜化することができ、ＬＳＩの性能向上が
実現できる。
になる領域１の配線膜厚を、抵抗低減が支配的になる領
域２に対し薄膜化することができ、ＬＳＩの性能向上が
実現できる。
【００２８】尚、本実施例ではＭＯＳＦＥＴ上の第１層
目メタル配線あるいは多層配線構造における第２層目メ
タル配線に関する実施例について述べてきたが、容易に
想像できるように、本発明はこれらの配線層メタルｌだ
けでなく、すべての配線層において上記プロセスを適用
でき同一レベル内に異なる膜厚のメタル配線を形成でき
る。
目メタル配線あるいは多層配線構造における第２層目メ
タル配線に関する実施例について述べてきたが、容易に
想像できるように、本発明はこれらの配線層メタルｌだ
けでなく、すべての配線層において上記プロセスを適用
でき同一レベル内に異なる膜厚のメタル配線を形成でき
る。
【００２９】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、同
じ配線層であっても配線抵抗を下げる必要のある配線部
と微細配線のカップリング容量を抑えたい領域の配線膜
厚を変えることにより、後者について容量上昇を招くこ
となく前者に対しては厚膜化により抵抗をさげることが
出来、配線幅増大による高集積化の疎外要因を発生する
ことなく性能改善が図られた半導体装置を提供すること
が可能となる。
じ配線層であっても配線抵抗を下げる必要のある配線部
と微細配線のカップリング容量を抑えたい領域の配線膜
厚を変えることにより、後者について容量上昇を招くこ
となく前者に対しては厚膜化により抵抗をさげることが
出来、配線幅増大による高集積化の疎外要因を発生する
ことなく性能改善が図られた半導体装置を提供すること
が可能となる。
【００３０】又、配線を形成するための低抵抗のメタル
材料としてはＡｌに限られるものではなく、ＣｕＡｇ、
Ａｕなどを用いてもよい。更に層間絶縁膜に関し、Ｓｉ
Ｏ2やＢＰＳＧは酸化膜系の同種材料、ＳｉＮについて
も酸化膜系材料とのエッチング選択比を有する同種だ材
料下の変更が可能であり、その他本発明の主旨を逸脱し
ない範囲内で種々変形して実施することができる。
材料としてはＡｌに限られるものではなく、ＣｕＡｇ、
Ａｕなどを用いてもよい。更に層間絶縁膜に関し、Ｓｉ
Ｏ2やＢＰＳＧは酸化膜系の同種材料、ＳｉＮについて
も酸化膜系材料とのエッチング選択比を有する同種だ材
料下の変更が可能であり、その他本発明の主旨を逸脱し
ない範囲内で種々変形して実施することができる。
【図１】本発明の第１の実施例の半導体装置の製造工程
を説明するための断面図。
を説明するための断面図。
【図２】本発明の第１の実施例の半導体装置の製造工程
を説明するための断面図。
を説明するための断面図。
【図３】本発明の第１の実施例の半導体装置の製造工程
を説明するための断面図。
を説明するための断面図。
【図４】本発明の第１の実施例の半導体装置の製造工程
を説明するための断面図。
を説明するための断面図。
【図５】本発明の第１の実施例の半導体装置の製造工程
を説明するための断面図。
を説明するための断面図。
【図６】本発明の第２の実施例を説明するための断面
図。
図。
【図７】従来技術の溝配線形成方法を説明するための断
面図。
面図。
【図８】従来技術の溝配線形成方法を説明するための断
面図。
面図。
【図９】従来技術の溝配線形成方法を説明するための断
面図。
面図。
【図１０】従来技術の溝配線形成方法を説明するための
断面図。
断面図。
【図１１】従来技術の溝配線形成方法を説明するための
断面図。
断面図。
１００、２００…Ｓｉ基板
１０１、２０１…ゲート絶縁膜
１０２，２０２…ｐｗｅ１１
１０３，２０３…ｎｗｅ１１
１０４，２０４…ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃ
ｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ） １０５，２０５…ゲート電極 １０６，２０６…ｎ- 領域 １０７，２０７…ｐ- 領域 １０８，２０８…ＳｉＮ側壁 １０９，２０９…Ｎ+ ソース・ドレイン １１０，２１０…Ｐ+ ソース・ドレイン １１１，２１１、３０１、３０３、３０５…ＳｉＯ2 １１２，１１４、１１８、２１２、２１４、２１８…Ｂ
ＰＳＧ １１３、１１５、１１９、２１３、２１５、２１９…Ｓ
ｉＮ １１６、１２０、２１６、２２０、３０７、３０８、２
２０…レジスト １１７、２１７、３００、３０９…メタル
ｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ） １０５，２０５…ゲート電極 １０６，２０６…ｎ- 領域 １０７，２０７…ｐ- 領域 １０８，２０８…ＳｉＮ側壁 １０９，２０９…Ｎ+ ソース・ドレイン １１０，２１０…Ｐ+ ソース・ドレイン １１１，２１１、３０１、３０３、３０５…ＳｉＯ2 １１２，１１４、１１８、２１２、２１４、２１８…Ｂ
ＰＳＧ １１３、１１５、１１９、２１３、２１５、２１９…Ｓ
ｉＮ １１６、１２０、２１６、２２０、３０７、３０８、２
２０…レジスト １１７、２１７、３００、３０９…メタル
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/3205 - 21/3213
H01L 21/768
Claims (2)
- 【請求項１】半導体上にダマシン配線を形成する半導体
装置の製造方法において、 素子形成後、第１の絶縁膜を堆積して平坦化を施す工程
と、 前記第１の絶縁膜上に第１の絶縁膜とのエッチング選択
比を有する第２の絶縁膜を堆積する工程と、 前記第２の絶縁膜上に前記第１及び第２の絶縁膜とそれ
ぞれ同種材料の第３及び第４の絶縁膜を堆積する工程
と、 前記第４の絶縁膜上に前記第１及び第２の絶縁膜とそれ
ぞれ同種材料の第５及び第６の絶縁膜を堆積する工程
と、 第１領域は第１のコンタクトパターン、第２領域は第１
の配線パターンを開口した抜きパターンを有する第１の
マスクを用い前記第６乃至第３の絶縁膜を前記第１のコ
ンタクトパターン及び第１の配線パターンに対応して順
次エッチングする工程と、 前記第１領域は第２の配線パターン、第２領域は第２の
コンタクトパターンを開口した抜きパターンを有する第
２のマスクを用い前記第１領域では前記第６及び第５の
絶縁膜を前記第２の配線パターンに対応して、ならびに
前記第２及び第１の絶縁膜を前記第１のコンタクトパタ
ーンに対応してエッチング除去すると共に、前記第２領
域では、前記第２及び第１の絶縁膜を前記第２のコンタ
クトパターンに対応してエッチング除去する工程と、 メタル材を前記第１、第２領域における前記第１乃至第
６の絶縁膜にそれぞれ形成された配線パターン及びコン
タクトパターン内に埋めこむ工程と、を具備することを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】半導体上にダマシン配線を形成する半導体
装置の製造方法において、 素子形成後、第１の絶縁膜を堆積して平坦化を施す工程
と、 前記第１の絶縁膜上に第１の絶縁膜とのエッチング選択
比を有する第２の絶縁膜を堆積する工程と、 前記第２の絶縁膜上に前記第１及び第２の絶縁膜とそれ
ぞれ同種材料の第３及び第４の絶縁膜を堆積する工程
と、 前記第４の絶縁膜上に前記第１及び第２の絶縁膜とそれ
ぞれ同種材料の第５及び第６の絶縁膜を堆積する工程
と、 第１領域は第１のＶｉａパターン、第２領域は第１の配
線パターンを開口した抜きパターンを有する第１のマス
クを用い前記第６乃至第３の絶縁膜を前記第１のＶｉａ
パターン及び第１の配線パターンに対応して順次エッチ
ングする工程と、 前記第１領域は第２の配線パターン、第２領域は第２の
Ｖｉａパターンを開口した抜きパターンを有する第２の
マスクを用い前記第１領域では前記第６及び第５の絶縁
膜を前記第２の配線パターンに対応して、ならびに前記
第２及び第１の絶縁膜を前記第１のＶｉａパターンに対
応してエッチング除去すると共に、前記第２領域では、
前記第２及び第１の絶縁膜を前記第２のＶｉａパターン
に対応してエッチング除去する工程と、 メタル材を前記第１、第２領域における前記第１乃至第
６の絶縁膜にそれぞれ形成された配線パターン及びＶｉ
ａパターン内に埋めこむ工程と、を具備することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
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