JPH02151052A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH02151052A
JPH02151052A JP30534088A JP30534088A JPH02151052A JP H02151052 A JPH02151052 A JP H02151052A JP 30534088 A JP30534088 A JP 30534088A JP 30534088 A JP30534088 A JP 30534088A JP H02151052 A JPH02151052 A JP H02151052A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
interlayer insulating
hole
insulating film
wiring
Prior art date
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Pending
Application number
JP30534088A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Iwata
岩田 滋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH02151052A publication Critical patent/JPH02151052A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To make possible an increase in the density of a circuit by a method wherein an isotropic etching is performed on a first interlayer insulating film, a thin second interlayer insulating film is formed on the base of a through hole and the through hole is formed. CONSTITUTION:A nitride film 4 at a through hole formation place is removed by anisotropic dry etching, a hole is formed to etch part of the surface of a SOG(SPin On glass) film 3 and the film 3 is etched by an isotropic etching method using the film 4 as an etching mask until a first-layer Al wiring 2 is exposed. Then, the organic and low-softening point SOG film 3 is fluidized by e heat treatment and a SOG film 6 is adhered on the upper part of the wiring 2 at a through hole opening part. Then, the film 6 is etched by an anisotropic dry etching method in the size of an opening part in the film 4 to expose the surface of the wiring 2 and a second-layer Al wiring 7 is formed. Thereby, even if a matching margin is decreased, there is no possibility of generating a disconnection trouble and an increase in the density of a circuit can be attained.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、多層配線構造を有する半導体装置の製造方法
に関し、特に、集積回路の高密度化を可能ならしめる半
導体装置の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a multilayer interconnection structure, and particularly to a method for manufacturing a semiconductor device that enables high density integrated circuits.

[従来の技術] 従来の多層配線の製造方法を第3図(a)〜(d)を参
照して説明する。まず、半導体基板(図示なし)上に形
成されたCVD法によるS i 02膜1上に第1層ア
ルミニウム配線2を形成し、その後、有機塗布膜である
5OG(SPIN  ONGLASS)M3を被着する
0次に、フォトレジスト5を塗布し、第1層目と第2層
目のアルミニウム配線を接続するスルーホールを形成す
るためにフォトレジスト5をパターニングする[第3図
(a)]、続いて、SOG膜3に等方性エツチングを施
してスルーホールを開口する[第3図(b)]、ここで
等方性のエツチングを用いるのは、第2層アルミニウム
配線がスルーホール部で断線しないように、段差をゆる
くするためである0次に、フォトレジスト5を除去し、
全面にアルミニウム層7aを形成する。その上に新たに
フォトレジスト8を形成し、これをパターニングする[
第3図(c)]、続いて、アルミニウム層7aに異方性
ドライエツチングを施して、第2層アルミニウム配線7
を形成し、フォトレジスト8を除去する[第3図(d)
コ。
[Prior Art] A conventional method for manufacturing multilayer wiring will be described with reference to FIGS. 3(a) to 3(d). First, a first layer aluminum wiring 2 is formed on a SiO2 film 1 formed by the CVD method on a semiconductor substrate (not shown), and then an organic coating film 5OG (SPIN ONGLASS) M3 is deposited. 0 Next, photoresist 5 is applied and patterned to form a through hole connecting the first and second layer aluminum wiring [Fig. 3(a)]. , The SOG film 3 is subjected to isotropic etching to open a through hole [Fig. 3(b)]. The reason why isotropic etching is used here is to prevent the second layer aluminum wiring from being disconnected at the through hole part. In order to loosen the step, the photoresist 5 is removed,
An aluminum layer 7a is formed on the entire surface. A new photoresist 8 is formed on it and patterned [
3(c)], then anisotropic dry etching is performed on the aluminum layer 7a to form the second layer aluminum wiring 7.
is formed and the photoresist 8 is removed [FIG. 3(d)
Ko.

[発明が解決しようとする問題点コ 上述した従来の多層配線の製造方法は、次のような欠点
があった。すなわち、第3図(C)から第3図(d)に
至る工程でアルミニウム層7aのエツチングを行うが、
この場合、スルーホール開口部のアルミニウム層7aが
エツチング除去される部分においては、第1層アルミニ
ウム配線2もエツチングされてしまい、この部分2aに
おいて断線が発生する。
[Problems to be Solved by the Invention] The conventional multilayer wiring manufacturing method described above has the following drawbacks. That is, although the aluminum layer 7a is etched in the steps from FIG. 3(C) to FIG. 3(d),
In this case, in the portion where the aluminum layer 7a of the through-hole opening is etched away, the first layer aluminum wiring 2 is also etched, and a disconnection occurs in this portion 2a.

このような状態は、スルーホールの開口部が拡がりすぎ
た場合にもおきるが、その他に位置合わせ精度が十分で
ない場合に生じる。そこで、従来は、多少の位置合わせ
ずれが生じても断線事故に至らないようにするために、
十分な目合わせマージンを必要とした。ところが、目合
わせマージンを十分にとることは4A精回路の高密度化
の妨げとなる。
This situation may occur when the opening of the through hole becomes too wide, but it may also occur when the alignment accuracy is insufficient. Therefore, in the past, in order to prevent wire breakage even if some misalignment occurred,
A sufficient alignment margin was required. However, ensuring a sufficient alignment margin hinders increasing the density of 4A precision circuits.

よって、本発明の目的とするところは、目合わせ余裕を
少なくしても断線事故の発生する恐れのない半導体装置
の製造方法を提供し、もって集積回路の高密度化を達成
せしめることである。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that does not cause a disconnection accident even when the alignment margin is reduced, thereby achieving higher density of integrated circuits.

[問題点を解決するための手段] 本発明の多層配線を有する半導体装置の製造方法は、半
導体基板の絶縁層上に第1層配線を形成する工程と、そ
の上に第1の層間絶縁膜を形成する工程と、更に、その
上に前記第1の層間絶縁膜とはエツチング性の異なるマ
スク材料を形成する工程と、該マスク材料の、前記第1
層配線と上層の配線との接続個所をエツチング除去して
エツチングマスクを形成する工程と、該エツチングマス
クを介して前記第1の層間絶縁膜に等方性エツチングを
施してスルーホールを形成し第1層配線上の前記スルー
ホールの底面部分に前記マスク材料とはエツチング性の
異なる材料を用いて薄い第2の層間絶縁膜を形成する工
程と、前記エツチングマスクをマスクとして前記第2の
層間絶縁層に異方性エツチングを施して前記第1層配線
の表面を露出させる工程と、前記エツチングマスクを除
去する工程と、第2層配線を形成する工程を有している
[Means for Solving the Problems] A method of manufacturing a semiconductor device having multilayer wiring according to the present invention includes a step of forming a first layer wiring on an insulating layer of a semiconductor substrate, and forming a first interlayer insulating film thereon. furthermore, forming a mask material having etching properties different from that of the first interlayer insulating film thereon;
A step of forming an etching mask by etching away the connecting portion between the layer wiring and the upper layer wiring, and isotropically etching the first interlayer insulating film through the etching mask to form a through hole. forming a thin second interlayer insulating film on the bottom surface of the through hole on the first layer wiring using a material with etching properties different from the mask material; and forming the second interlayer insulating film using the etching mask as a mask. The method includes the steps of exposing the surface of the first layer wiring by subjecting the layer to anisotropic etching, removing the etching mask, and forming a second layer wiring.

[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
[Example] Next, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a)〜(i)は、本発明の一実施例の工程順を
示す断面図である。まず、半導体基板(図示なし)上の
、CVD法により形成された5i02膜1上に膜厚0.
6μmの第1層アルミニウム配線2を形成する0次に、
層間絶縁膜として用いられる有機系のSOG膜3を膜厚
1.0μmに堆積し、その上に、後にエツチングマスク
として用いられる、プラズマCVD法による窒化膜4を
膜厚0.2μmに被着する。次に、フォトレジスト5を
塗布し、スルーホール形成のためにこれをパターニング
する[第1図(a)]。
FIGS. 1(a) to 1(i) are cross-sectional views showing the order of steps in an embodiment of the present invention. First, a 5i02 film 1 formed by CVD on a semiconductor substrate (not shown) is coated with a film thickness of 0.
0th order to form the first layer aluminum wiring 2 of 6 μm,
An organic SOG film 3 used as an interlayer insulating film is deposited to a thickness of 1.0 μm, and a nitride film 4 made by plasma CVD, which will later be used as an etching mask, is deposited on top of it to a thickness of 0.2 μm. . Next, a photoresist 5 is applied and patterned to form through holes [FIG. 1(a)].

次に、異方性ドライエツチングによりスルーホール形成
個所の窒化膜4を除去し、ここに1辺が1.0μmの孔
を形成する[第1図(b)]。ここで、5OGIIi3
の表面の一部をエツチングする条件にすれば、エツチン
グレートにばらつきがあっても、窒化膜は完全に除去さ
れる。次いで、フォトレジスト5を除去し[第1図(c
)]、その後、窒化膜4をエツチングマスクとしてドラ
イ法を用いた等方性エツチングにより、SOG膜3を第
1層アルミニウム配線2が露出するまでエツチングする
[第1図(d)]、次に、窒素あるいはアルゴン雰囲気
中で300〜400℃の熱処理を行う、この熱処理によ
って、有機系で軟化点の低いSOG膜3は流動化して第
1図(e)に示すように、スルーホール開口部の第1層
アルミニウム配線2の上部にSOG膜6が付着する。こ
のSOG膜6の膜厚は、熱処理温度が高いほどまた熱処
理時間が長いほど厚くなる。
Next, the nitride film 4 at the location where the through hole is to be formed is removed by anisotropic dry etching to form a hole having a side of 1.0 μm [FIG. 1(b)]. Here, 5OGIIi3
If the conditions are such that a part of the surface is etched, the nitride film will be completely removed even if the etching rate varies. Next, the photoresist 5 is removed [FIG. 1(c)
)], then the SOG film 3 is etched by isotropic etching using a dry method using the nitride film 4 as an etching mask until the first layer aluminum wiring 2 is exposed [FIG. 1(d)], and then , a heat treatment is performed at 300 to 400°C in a nitrogen or argon atmosphere. Through this heat treatment, the organic SOG film 3, which has a low softening point, becomes fluidized and forms a part of the through-hole opening, as shown in FIG. 1(e). An SOG film 6 is attached on top of the first layer aluminum wiring 2. The thickness of this SOG film 6 increases as the heat treatment temperature increases and as the heat treatment time increases.

次に、異方性ドライエツチングにより、窒化膜の開口部
の大きさで300M6をエツチングし、第1層アルミニ
ウム配線2の表面を露出させる[第1図(f)]、次い
で、ドライエツチングにより窒化膜4のみを除去する[
第1図(g)]、続いて、全面にアルミニウム層7aを
スパッタリング法により堆積し、その上にフォトレジス
ト8を塗布し、これをバターニングする[第1図(h)
]。最後に、アルミニウム層7aに異方性ドライエツチ
ングを施して、第2層アルミニウム配線7を形成する[
第1図(i)]。
Next, by anisotropic dry etching, 300M6 is etched to the size of the opening in the nitride film to expose the surface of the first layer aluminum wiring 2 [FIG. 1(f)], and then nitrided by dry etching. Remove only the film 4 [
1(g)], then an aluminum layer 7a is deposited on the entire surface by sputtering, a photoresist 8 is applied thereon, and this is buttered [FIG. 1(h)]
]. Finally, the aluminum layer 7a is subjected to anisotropic dry etching to form the second layer aluminum wiring 7.
Figure 1(i)].

次に、第2図(e)、(f)を参照して、本発明の他の
実施例について説明する。
Next, other embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 2(e) and 2(f).

この実施例は、先の実施例の第1図(a)〜(C)およ
び第1図(g)〜(i)に対応する工程はそのまま用い
ている。
This embodiment uses the steps corresponding to FIGS. 1(a) to (C) and FIGS. 1(g) to (i) of the previous embodiment as they are.

この実施例において、第1図(a)〜(C)の工程を経
た後、SOG膜3にプラズマによる等方性のエツチング
を行う。このときプラズマのガスは、アルゴンのような
化学反応をおこさないものを選ぶ。そのようにすると、
エツチングされたSOGは、まわりの部分に再付着をす
るため、第2図(e)に示すように、第1層アルミニウ
ム配線2上と窒化膜4の下面部分にSOG膜6が形成さ
れる。次に、300M6に異方性ドライエツチングを施
して第1層アルミニウム配線2の表面を露出させる[第
2図(f)]。この後の工程は先の実施例と同様である
In this embodiment, after the steps shown in FIGS. 1A to 1C, the SOG film 3 is subjected to isotropic etching using plasma. At this time, the plasma gas is selected from a gas that does not cause chemical reactions, such as argon. If you do that,
Since the etched SOG is reattached to the surrounding areas, an SOG film 6 is formed on the first layer aluminum wiring 2 and on the lower surface of the nitride film 4, as shown in FIG. 2(e). Next, 300M6 is subjected to anisotropic dry etching to expose the surface of the first layer aluminum wiring 2 [FIG. 2(f)]. The subsequent steps are similar to those in the previous example.

この実施例は、先の実施例のように高温の熱処理を必要
としないので、ストレスマイグレーションなどがおきに
くい利点を有する。
This embodiment has the advantage that stress migration is less likely to occur because it does not require high-temperature heat treatment unlike the previous embodiments.

なお、以上の実施例では、SOG膜のエツチングマスク
として窒化膜を用いたが、この膜は、SOG膜に対して
エツチング性が異なっていればよいのであるので、他の
もの例えばスパッタ法によるポリシリコンなどでもよい
。また、上記実施例では、第1層および第2層アルミニ
ウム配線について説明したが、本発明は何層目の配線に
ついても適用しうるちのである。さらに、配線の材料と
しては、アルミニウムの他に、タングステン、シリサイ
ド等信の材料も使用可能である。
In the above embodiments, a nitride film was used as an etching mask for the SOG film, but since this film only needs to have a different etching property from that of the SOG film, it may be etched using other materials such as sputtering. It may also be made of silicon or the like. Further, in the above embodiments, the first layer and second layer aluminum wiring have been described, but the present invention can be applied to any number of layers of wiring. Furthermore, as the material for the wiring, other than aluminum, other materials such as tungsten and silicide can also be used.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明は、第1の層間絶縁股上に
そのスルーホール形成個所に孔を有するエツチングマス
クを形成し、これを用いて第1の層間絶縁膜に等方性エ
ツチングを施しかつスルーホール底面に薄い第2の層間
絶縁膜を形成し、これに前記エツチングマスクを用いて
異方性エツチングを施してスルーホールを形成するもの
であるので、次の効果を奏することができる。
[Effects of the Invention] As explained above, the present invention forms an etching mask having holes at the through-hole formation locations on the first interlayer insulating film, and uses this to form an etching mask isotropically on the first interlayer insulating film. This method involves performing anisotropic etching, forming a thin second interlayer insulating film on the bottom surface of the through hole, and performing anisotropic etching on this using the etching mask to form the through hole, so that the following effects are achieved. be able to.

■ スルーホールの寸法は、薄い膜に対する異方性エツ
チングによってきまるので、これを正確なものとするこ
とができる。従って、スルーホール形成時や第2層配線
形成時のパターニングの目合わせ余裕を少なくすること
ができ、集積回路の高密度化が可能となる。
■ The dimensions of the through holes are determined by anisotropic etching of the thin film, so they can be made precise. Therefore, it is possible to reduce the margin for alignment in patterning when forming through-holes or forming second-layer wiring, and it becomes possible to increase the density of integrated circuits.

■ 異方性のエツチングを行うのは薄い層間絶縁膜に対
してだけであり、厚い層間絶縁膜に対しては等方性エツ
チングを行うので、スルーホールは全体としてなだらか
な傾斜をもって形成され、第2層配線の断線事故を防止
することができる。
■ Anisotropic etching is performed only on thin interlayer insulating films, and isotropic etching is performed on thick interlayer insulating films, so the through-hole is formed with a gentle slope as a whole, and Disconnection accidents in two-layer wiring can be prevented.

■ 第1の層間絶縁膜に対してスルーホールを大きくあ
けすぎても第2の層間絶縁膜の存在によって第1層配線
がエツチングされることがなくなり、第1層配線が断線
することがない。
(2) Even if the through hole is made too large in the first interlayer insulating film, the first layer wiring will not be etched due to the presence of the second interlayer insulating film, and the first layer wiring will not be disconnected.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)〜(i)は、本発明の一実施例の工程順を
示す断面図、第2図(e)、(f)は、本発明の他の実
施例の途中工程を示す断面図、第3図(a)〜(d)は
、従来例の工程順を示す断面図である。 1・・・5i02JI!、 2・・・第1層アルミニウ
ム配線、 3・・・SOG膜、 4・・・窒化膜、 5
・・・フォトレジスト、 ミニラム配線。 6・・・SOG膜、 7・・・第2層アル 8・−7オドレジスト。
FIGS. 1(a) to (i) are cross-sectional views showing the process order of one embodiment of the present invention, and FIGS. 2(e) and (f) show intermediate steps of another embodiment of the present invention. The sectional views and FIGS. 3(a) to 3(d) are sectional views showing the process order of a conventional example. 1...5i02JI! , 2... First layer aluminum wiring, 3... SOG film, 4... Nitride film, 5
...Photoresist, miniram wiring. 6... SOG film, 7... Second layer Al8.-7 odoresist.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 半導体基板上の絶縁層上に下層配線を形成する工程と、
その上に第1の層間絶縁膜を形成する工程と、更にその
上に前記第1の層間絶縁膜とはエッチング性の異なる材
料を用いて前記第1の層間絶縁膜のスルーホール形成個
所に透孔を有するエッチングマスクを形成する工程と、
該エッチングマスクを用いて前記第1の層間絶縁膜に等
方性エッチングを施して該第1の層間絶縁膜に第1のス
ルーホールを形成しかつ該第1のスルーホールの底面に
前記エッチングマスクとはエッチング性の異なる材料に
よる薄い第2の層間絶縁膜を形成する工程と、前記エッ
チングマスクを介して前記第2の層間絶縁膜に異方性エ
ッチングを施して前記第2の層間絶縁膜に第2のスルー
ホールを形成する工程と、前記エッチングマスクを除去
する工程と、前記第1および第2のスルーホールを介し
て前記下層配線と接続する上層配線を形成する工程とを
具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
forming a lower layer wiring on an insulating layer on a semiconductor substrate;
a step of forming a first interlayer insulating film thereon; and a step of forming a first interlayer insulating film on the first interlayer insulating film using a material having a different etching property from that of the first interlayer insulating film, and then using a material having a different etchability from that of the first interlayer insulating film so as to be transparent to the through-hole forming portion of the first interlayer insulating film. forming an etching mask having holes;
Isotropically etching the first interlayer insulating film using the etching mask to form a first through hole in the first interlayer insulating film, and applying the etching mask to the bottom of the first through hole. is a step of forming a thin second interlayer insulating film made of a material with different etching properties, and performing anisotropic etching on the second interlayer insulating film through the etching mask to form the second interlayer insulating film. forming a second through hole; removing the etching mask; and forming an upper layer wiring connected to the lower layer wiring through the first and second through holes. A method for manufacturing a featured semiconductor device.
JP30534088A 1988-12-02 1988-12-02 Manufacture of semiconductor device Pending JPH02151052A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05121562A (en) * 1991-04-01 1993-05-18 American Teleph & Telegr Co <Att> Method of machining integrated circuit
US5399530A (en) * 1992-06-18 1995-03-21 Sony Corporation Method of forming interconnection structure to prevent outgassing

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