JPH01135043A - 多層配線の形成方法 - Google Patents

多層配線の形成方法

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JPH01135043A
JPH01135043A JP29384687A JP29384687A JPH01135043A JP H01135043 A JPH01135043 A JP H01135043A JP 29384687 A JP29384687 A JP 29384687A JP 29384687 A JP29384687 A JP 29384687A JP H01135043 A JPH01135043 A JP H01135043A
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JP
Japan
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wiring path
wiring
forming
insulating film
connection
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Application number
JP29384687A
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English (en)
Inventor
Fumitomo Matsuoka
史倫 松岡
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体基板上に多層配線を形成する多層配線
の)13成JJ′法に関するものである。
(従来の技術) 近年、集積回路の微細化に伴い、多層配線技術が必須の
ものとなって来ている。従来の多層配線で三層配線を用
いたものの形成方法を第3図を用いて説明する。第3図
(a)において、シリコンからなる゛ト導体話板21上
に熱酸化法によってSiOっの絶縁膜22を膜厚が50
00人となるように形成する。その後、金属、例えばア
ルミニウムをスパッタリング法を用いて5000への膜
厚で堆晴させ、フォトエツチング法を用いて配線路23
を形成する。次に第3図(b)に示すように気相成長法
を用いて5io2からなる層間絶縁膜24を8000人
程度堆積させ、その後アルミニウムをスパッタリング法
によって5000A堆枯させ、フォトエツチング法によ
り配線路25を形成する。そして第3図(c)に示すよ
うに気相成長法を用いてS iO2からなる層間絶縁膜
26を8000人堆積させる。その後、フォトエツチン
グ法および異方性エツチングを用いて積層された層間絶
縁膜24および26に配線路23との接続孔27を開孔
するとともに層間絶縁g26に配線路25との接続孔2
8を開孔する。そして第3図(d)に示すようにアルミ
ニウムをスパッタリング法によって5000人堆積させ
、フォトエツチング法により配線路29を形成するか、
又は第3図(e)に示すように開孔された接続孔27お
よび28に例えばWF6を用いた気相成長法によりタン
グステン(W)を8000A堆積させ(第3図(e)の
符号33および34)、この後アルミニウムをスパッタ
リング法により5000人堆積させ、フォトエツチング
法により配線路29を形成していた。この配線路29の
形成後、さらにSiOっからなる保護膜32を、例えば
気相成長法により8000人堆積し、半導体基板21に
三層配線を形成していた。
(発明が解決しようとする問題点) このような従来の方法を用いて形成された多層配線構造
は、以下に示す問題点を自°シている。
先ず第1の問題点としては、配線路2つと、配線路23
および25との接続孔27および28を自由に形成した
場合、接続孔27のほうが接続孔28に比べてアスペク
ト比が大きいため、配線路29の被覆形状が悪くなり、
配線路23と配線路29との間に第3図(d)の符号3
0の円内に示すように断線が生じる可能性があった。
第2の問題点としては、配線路29の形成後保獲膜32
を堆積させた場合、アスペクト比の大きい接続孔27の
上部の保訛膜32の部分に「す」31aおよび31bが
発生してしまうことがあった。
第3の問題点としては、配線路29の被覆形状を改正す
るために第3図(e)に示すように接続孔27および2
8に金属、例えばタングステンを選択的に埋め込んだ場
合でも、接続孔27および28の深さが異なるために同
時に埋め込むことができず、断線不良が生じる可能性が
あった。
本発明は上記問題点を考慮してなされたものであって、
断線および「す」の発生を防止することのできる多層配
線の形成方法を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本発明による多層配線の形成方法は、半導体基板上に金
属被覆からなる第1の配線路を形成する第1のステップ
と、第1の配線路が形成された半導体基板上に第1の層
間絶縁膜を形成する第2のステップと、第1の層間絶縁
膜上に金属被膜からなる第2の配線路をその被膜の厚さ
が第1の層間絶縁膜の厚さ以上となるように形成する第
3のステップと、第2の配線路が形成された半導体基板
上に第2の層間絶縁膜を形成する第4のステップと、第
1および第2の層間絶縁膜の、第1および第2の配線路
が立体交差していない所定の位、置、および第2の層間
絶縁膜の所定の位置にそれぞれ第1の配線路との接続孔
および第2の配線路との接続孔を深さがほぼ等しくなる
ように形成する第5のステップと、深さのほぼ等しくな
った接続孔に金属を堆積させ、接続孔を金属で埋めて第
1の配線路との接続路および第2の配線路との接続路を
形成する第6のステップと、第1の配線路との接続路、
および第2の配線路との接続路が形成された半導体基板
上にこれらの接続路を接続する金属被膜からなる第3の
配線路を形成する第7のステップとを備えていることを
特徴とする。
(作 用) このように構成された本発明による多層配線の形成h゛
法において、第1の配線路との接続孔および第2の配線
路との接続孔を深さがほぼ等しくなるように第5のステ
ップによって形成し、第6のステップによってこれらの
深さがほぼ゛等しくなった接続孔に同時に金属を堆積さ
せ、上記接続孔を金属で埋めることにより第1の配線路
との接続路および第2の配線路との接続路を形成する。
さらに第7のステップによって上記接続路を接続する第
3の配線路を形成することにより、第3の配線路と第1
および第2の配線路とが完全に接続される。
以上述べたことから本発明の多層配線の形成方法によれ
ば断線および「す」の発生を防止することができる。
(実施例) 第1図に本発明による多層配線の形成工程の第1の具体
例を示す。第1図(a)において、シリコンからなる十
導体基板1上に熱酸化法によってS iO2の絶縁膜2
を膜厚が5000人となるように形成する。そしてエツ
チング速度の遅い金属、例えばタングステンを5000
人の膜厚となるようにスパッタリング法によって堆積さ
せ、フォトエツチング法を用いて配線路3を形成する。
次に第1図(b)に示すように気相成長法を用いて、例
えばSiO2からなる層間絶縁膜4を7000人の膜厚
で堆積させ、その後配線路2を構成する金属材料のタン
グステンよりもエツチング速度の速い金属、例えばアル
ミニウムをスパッタリング法によりその膜厚が層間絶縁
膜4の膜厚(7000人)以上となるように堆積させ、
フォトエツチング法により配線路5を形成する。そして
第1図(C)に示すように気相成長法を用いて、例えば
5i02からなる層間絶縁膜6を5000人の膜厚とな
るように堆積させる。その後フォトエツチング法を用い
て積層された層間絶縁膜4および6に配線路3との接続
孔8を開孔するとともに、層間絶縁膜6に配線路5との
接続孔7を開孔する。そして第1図(d)に示すように
接続孔7が開孔された層間絶縁膜6をマスクにして異方
性エツチングによって配線路5の、接続孔7の底部に位
置する部分9をエツチングする。この時のエツチング量
は、層間絶縁膜4の膜厚とほぼ同程度の深さとなるよう
にする。なお、配線路3との接続孔8の底部に位置する
部分は、構成材料かタングステンであって配線路5の構
成材料であるアルミニウムよりもエツチング速度が著し
く遅いため、はとんどエツチングされない。
次に、第1図(e)に示すように、WF6を用いた気相
成長法によりタングステン(W)を接続孔7および8に
堆積させ、接続孔7および8を埋めることにより接続路
10および11を形成する。
WF6を用いた気相成長法ではアルミニウムとタングス
テンのいずれに対しても選択的な膜成長がn■能である
。その後、第1図(f)に示すように金属、例えばアル
ミニウムをスパッタリング法を用いて5000人程度0
膜厚で堆積させ、フォトエツチング法により接続路10
および11を接続する配線路]2を形成する。そして、
配線路12が形成された半導体基板上に保護膜として、
例えばSiOっを気相成長法によって1μm程度堆積さ
せ、三層配線構造を形成する。
以上述べたように本実施例の多層配線の形成方法によれ
ば、配線路3との接続孔8および配線路5との接続孔7
の深さをほぼ等しくなるように形成するとともに、これ
らの接続孔7および8に気ト■成長法を用いて金属(タ
ングステン)を堆積させ、接続孔7および8を埋めるこ
とにより、接続路10および11が形成され、これによ
り断線および「す」の発生を防止することができる。
なお配線路5の接続孔7の底部に位置する部分9をエツ
チングする場合、層間絶縁膜4の膜厚と配線路5の膜厚
とかほぼ等しければエツチング後の接続孔7の底部に金
属(第1図の場合はアルミニウム)か残らないようにエ
ツチングを行っても良い。
また、配線路3をエツチング速度の速い金属飼料、例え
ばアルミニウムによって形成し、配線路3の接続孔8の
底部に位置する部分にエツチング速度の遅い金属飼料、
例えばタングステンを貼り付けるように構成しても、本
発明と同等の効果を得ることが口J能である。
次に、本発明による多層配線の形成工程の第2の具体例
を第2図を用いて説明する。第2図(a)において、シ
リコンからなる半導体基板1上に熱酸化法によってSi
Oっの絶縁膜2を膜厚が5000人となるように形成す
る。そして、配線路を形成するに適した金属、例えばア
ルミニウムをスパッタリング法によって5000人の膜
厚となるように堆積させ、フォトエツチング法を用いて
配線路3を形成する。次に第2図(b)に示すように気
相成長法を用いて、5102からなる層間絶縁膜4を7
000人の膜厚で堆積させ、その後アルミニウムをスパ
ッタリング法によりその膜厚が層間絶縁膜4の膜厚(7
000人)以上となるように堆積させ、フォトエツチン
グ法により配線路5を形成する。そして第2図(c)に
示すように気参目成長法を用いて、SiO2からなる層
間絶縁膜6を5000Aの膜厚となるように堆積させる
。その後、フォトエツチング法を用いて層間絶縁膜6に
配線路5との接続孔7を開孔し、さらに第2図(d)に
示すように配線路5の接続孔7の底部に位置する部分9
を層間絶縁膜4の膜厚とほぼ同程度の深さとなるように
エツチングする。
次に第2図(e)に示すように、積層された層間絶縁膜
4および6に配線路3との接続孔8をフォトエツチング
法を用いて開孔する。そして、第2図(f)に示すよう
にWF6を用いた気相成長法によりタングステンを接続
孔7および8に堆積させ、接続孔7および8をタングス
テンで埋めることにより接続路10および11を形成す
る。その後、第2図(g)に示すようにアルミニウムを
スパッタリング法を用いて5000人程度0膜厚となる
ように堆積させ、フォトエツチング法により接続路10
および11を接続する配線路12を形成する。そして配
線路12が形成された′Jf、4体拮板上に保護膜とし
て、例えば5IO2を気相成長法によって1 tt m
 程度堆積させ、三層配線構造を形成する。
以上述べたことから本実施例の多層配線の形成ノj法に
よれば、配線路′3との接続孔8および配線路5との接
続孔7の深さをほぼ等しくなるように1[a成するとと
もに、これらの接続孔7および8に気を目成長法を用い
て金属(タングステン)を堆積させ、接続孔7および8
を埋めることにより、接続路10および11が形成され
、これにより断線および「す」の発生を防11−するこ
とができる。また、配線路5がエツチングされる際に接
続孔8が開孔されていないため配線路3が露出しておら
ず、これにより配線路3および5の配線材料を変えなく
ても良いこととなる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、断線および「す」の発生を防11、す
ることの可能な多層配線の形成方法を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による多層配線の形成工程の第1の具体
例を示す断面図、第2図は本発明による多層配線の形成
工程の第2の具体例を示す断面図、第3図は従来の多層
配線の形成工程を示す断面図である。 1・・・半導体基板、2・・・絶縁膜、3・・・配線路
、4・・・層間絶縁膜、5・・・配線路、6・・・層間
絶縁膜、7.8・・・接続孔、10.11・・・接続路
、12・・・配線路、13・・・保訛膜。 出願人代理人  佐  藤  −雄 (C) <d) 第1図 Cd) 第2図 (α) (b) (d)               (e)第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基板上に金属被覆からなる第1の配線路を形
    成する第1のステップと、前記第1の配線路が形成され
    た半導体基板上に第1の層間絶縁膜を形成する第2のス
    テップと、前記第1の層間絶縁膜上に金属被膜からなる
    第2の配線路をその被膜の厚さが前記第1の層間絶縁膜
    の厚さ以上となるように形成する第3のステップと、前
    記第2の配線路が形成された半導体基板上に第2の層間
    絶縁膜を形成する第4のステップと、前記第1および第
    2の層間絶縁膜の、前記第1および第2の配線路が立体
    交差していない所定の位置、および前記第2の層間絶縁
    膜の所定の位置にそれぞれ前記第1の配線路との接続孔
    および第2の配線路との接続孔を深さがほぼ等しくなる
    ように形成する第5のステップと、深さのほぼ等しくな
    った前記接続孔に金属を堆積させ、前記接続孔を金属で
    埋めて第1の配線路との接続路および箱2の配線路との
    接続路を形成する第6のステップと、前記第1の配線路
    との接続路、および第2の配線路との接続路が形成され
    た半導体基板上にこれらの接続路を接続する金属被膜か
    らなる第3の配線路を形成する第7のステップとを備え
    ていることを特徴とする多層配線の形成方法。 2、前記第6のステップにおいて気相成長法を用いるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の多層配線の
    形成方法。 3、前記第5のステップは、前記第2の層間絶縁膜の所
    定の位置に第2の配線路との接続孔を開孔し、この接続
    孔が開孔された前記第2の層間絶縁膜をマスクにして前
    記第2の配線路との接続孔の底部に位置する前記第2の
    配線路を前記第1の層間絶縁膜の厚さにほぼ等しい深さ
    だけエッチングした後に前記第1の配線路との接続孔を
    開孔することからなることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の多層配線の形成方法。 4、前記第2の配線路は、前記第1の配線路を構成する
    金属材料よりも著しくエッチング速度の速い金属材料か
    ら構成され、かつ前記第5のステップは、前記第1およ
    び第2の層間絶縁膜の所定の位置に第1の配線路との接
    続孔を開孔するとともに、前記第2の層間絶縁膜の所定
    の位置に第2の配線路との接続孔を開孔し、前記第2の
    層間絶縁膜をマスクにして前記第2の配線路との接続孔
    の底部に位置する前記第2の配線路を前記第1の層間絶
    縁膜の厚さにほぼ等しい深さだけエッチングすることか
    らなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の多
    層配線の形成方法。 5、前記第1の配線路を構成する金属材料にタングステ
    ンを用い、前記第2の配線路を構成する金属材料にアル
    ミニウムを用いることを特徴とする特許請求の範囲第4
    項記載の多層配線の形成方法。
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