JPH03155627A - 半導体装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体装置における多層配線構造に関する。

［従来の技術］ 従来の半導体装置における多層配線接続方法は第一層目
の配線と第三層目の配線を接続するために第二層目の配
線を介しているか、あるいは第二層目の配線とは十分に
距離を取ってスルーホールを開孔するといった構造をし
ていた。ここでは後者を例に挙げて説明する。

従来の半導体装置における多層配線接続方法の断面図を
第２図（ａ）に示す。シリコン基板２０１上に酸化膜２
０２を形成し、前記酸化謹上に第−層目の配線２０３を
形成し、その上方には第一層目の層間膜２０４を介して
第二層目の配＃ａ２０５が形成されている。前記第二層
目の配線２０５の上方には第二層目の層間膜２０６を介
して第三層目の２線２０７が形成されている。この様な
構造において第−層目の配線２０３と第三層目の配線２
０７を接続するスルーホール２０８を開孔する祭には、
第二層目の配線２０５を避けてエツチングする事になる
。

従来の半導体装置における多層配線接続方法の平面図を
第２図（ｂ）に示す、第一層目の配！２０３の上方に第
二層目の配！ｌＩ２Ｏ３と、その上方には第三層目の配
線２０７が形成されていて、前記第一層目の配線２０３
と第三層目の配線２０７を第二層目の配！１１２０５を
介さずに接続するスルーホール２０８が第二層目の配線
２０５のスペースの部分に開孔されている。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前述の従来技術では、スルーホール２０
８を開孔する際に第二層目の配線２０５とのショートを
避けるためにスルーホールと第二層目の配線の間にマス
ク合わせの余裕と、オーバーエツチングのための余裕を
取らなければならなかった。また、前述の従来技術では
スルーホールは段差が大きいので第三層目の配線のつき
まわりが悪くなる。そのために前述の従来技術では素子
の微細化が難しいと言う問題点を有する。

そこで本発明はこの様な問題点を解決するもので、スル
ーホールの部分をセルファラインによって開孔し、その
スルーホールを第一層目の配線上から選択的に成長させ
た高融点金属で埋めることにより上記の問題を解決した
多層配線構造の半導体装置を提供することを目的とする
。

［課題を解決するための手段］ 本発明の半導体装置の配線構造は、第一層目の配線と、
第一層目の層間膜をはさんでその上方に形成され、第一
層目及び第二層目の層間膜に比べてエツチングされにく
い絶縁膜によりその上面と側面を覆われた第二層目の配
線、及び第二層目の層間膜をはさんで第二層目の配線の
上方に形成された第三層目の配線と第一層目の配線上に
形成された高融点金属とを有し、第一層目の配線と第三
層目の配線を第一層目の配線上から選択的に成長させた
高融点金属を介して第二層目の配線を介さずに、かつ第
二層目の配線を覆った前記絶縁膜に接触しながら接続す
るスルーホールとからなることを特徴とする。

〔作　用〕

第二層目の配線の上面及び側面を第一層目及び第二層目
の層間膜とは選択的にエツチングされない絶縁膜で覆っ
た状態で第二層目の層間膜の上方からエツチングすると
スルーホール孔に隣接した第二層目の配線が存在しない
ところはそのままエツチングされるが、スルーホール孔
に隣接した第二層目の配線が存在するところでは第二層
目の配線を覆った絶縁膜がエツチングされないために第
二層目の配線はスルーホール内に露出せず、その結果ス
ルーホールはセルファラインで第二層目の配線を避けて
開孔する。さらにそのスルーホール内に第一層目の配線
上から選択的に高融点金属を成長させることによりスル
ーホールの段差における第三層目の配線のつきまわりを
良（することが出来る。つまりマスク合わせの余裕やオ
ーバーエツチングの余裕を計算にいれなくても、第二層
目の配線とショートすることがなく、かつ平坦化された
スルーホールを開孔する技術を配線構造に適用でき、そ
れにより優れた半導体装置を提供できる。

［実　施　例］ 本発明の半導体装置の配線構造の一つの実施例の断面図
を第１図（ａ）に示す６１０１はシリコン基板、１０２
は酸化膜、１０３は第一層目の配線、１０４は第−層の
層間膜、１０５は第二層目の配線、１０６０と１０７は
層間膜に比べてエツチングされにくい材料の絶縁膜、１
０８は第二層目の層間膜、１０９は選択的に成長させた
高融点金属、１１０は第三層目の配線、１１１は第一層
目の配線と第三層目の配線を接続するスルーホールであ
る。スルーホール１１１は第二層目の層間膜１０８の上
方からエツチングすることにより第二層目の配線の上面
と側面をおおった絶縁ＩＩ！　１０６．１０７以外の層
間膜１０４．１０８がエツチングされて開孔する。その
スルーホールに高融点金属１０９を選択的に成長させる
。

本発明の半導体装置の配線構造の一つの実施例の平面図
を第１図（ｂ）に示す。１０３は第−層目の配線、１０
５は第二層目の配線、１１０は第三層目の配線、１１１
は第一層目の配線と第三層目の配線を接続するスルーホ
ールである。第二層目の配線のスペースの部分にスルー
ホール１１１が開孔している。

ここでは層間１１１１０４．１０８に比べてエツチング
されにくい絶縁膜１０６．１０７の材料として窒化シリ
コンを、またスルーホール内に選択的に成長させた高融
点金属としてタングステンを選ぶ。しかしこの絶縁膜１
０４、ｌＯ８の材料は窒化シリコンに限らずアルミナ等
でも、またこの高融焦合［１０９の材料はタングステン
に限らずモノブデン等でも同様の効果が期待できる。

この様な配線構造においてはスルーホールはセルファラ
インで第二層目の配線１０５を避けて開孔するために第
二配線とスルーホールの間にはマスク合わせの余裕やオ
ーバーエツチングのための余裕を取る必要が無いので、
従来の方法に比べて素子の微細化が可能である。尚、第
２図（ｂ）では第一層目及び第三層目の配線と複数の第
二層目の配線は互いに直交しているが、本発明は上記実
施例に限られるものではな（、例λばこれらは互いに平
行であっても、また第二層目の配線が複数でなくてもよ
い。

以下、詳細は工程を追いながら説明していく。

まずシリコン基板３０１上に酸化膜３０２を形成し、そ
の上方に第一層目の配線３０３をアルミニウムで形成し
、その後全面に第−層間膜３０４として酸化シリコン膿
をＣＶＤ法により形成する。

その上にアルミニウム膜をスパッタし窒化シリコンの膜
をＣＶＤ法により形成した後、二層を同じマスクで一度
にエツチングすることによりアルミニウムと窒化シリコ
ンの二層構造である第二層目の配線を形成する。前記の
第二層目の配線の上方にさらに厚い窒化シリコンの膜を
ＣＶＤ法により全面に形成し、ＲＩＥを用いてエツチン
グすることによりサイドウオールを形成し第二層目の配
線３０５の上面と側面を窒化シリコン１１１３０６，３
０７で覆う、窒化シリコンＩ！ｌ３ｏ６．３ｏ７で覆わ
れた第二層目の配線３０５の上方に第二層目の層間膜３
０８として酸化シリコン膜をＣＶＤ法により形成してか
ら［第３図（ａ）］スルーホール３０８をＣＨＦ　３を
用いてエツチングすると、まず第二層目の層間ｐＩＸ３
０８がエツチングされ、第二層目の配線３０５を覆った
絶縁膜３０６．３０７である窒化シリコンと第一層目の
層間膜３０４である酸化膜が露出する。そのままエツチ
ングを続けると窒化シリコン膜はほとんどエツチングさ
れずに酸化膜がエツチングされるので、第二層目の配線
３０５を覆った窒化シリコン膿なマスクにして下部の酸
化膜のエツチングがすすむ。この様にして結果的に第二
層目の配５ｌｉｔ　３０５を避けるようにスルーホール
３１１が開孔する［第３図（ｂ）］。そのスルーホール
内に第一層目の配線上から高融焦合ａ：３０９であるタ
ングステンを選択ＣＶＤ法によりスルーホール内に選択
的に成長させ［第３図（Ｃ）］、その上に第三層目の配
線３１０をアルミニウムで形成することにより、第二層
目の配線３０５とはショートせずに第一層目の配線３０
３と接続することが出来る［第３図（ｃ）］。

上記の工程を経て出来上がった本発明の半導体装置はス
ルーホールを開孔する際に第二層目の配線との間にマス
ク合わせの余裕やオーバーエツチングの余裕を取らなく
てもショートする心配が無く、スルーホールにおける第
三層目の配線のつきまわりを良くすることが出来るので
従来の半導体装置に比べ、微細化が可能である。

［発明の効果１ 以上、述べたように本発明の半導体装置の構造によれば
、第二配線との間にマスク合わせの余裕やオーバーエツ
チングのための余裕を取らなくてもショートせずに第一
層目の配線と第三層目の配線を接続するスルーホールを
開孔することが出来るので素子の微細化が可能となり、
また第三層目の配線の平坦化が可能となるので優れた半
導体装置を提供できる。

以上本発明を実施例を基に説明したが、本発明は上記実
施例に限定される物ではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない０例えば
多層配線は実施例の３層に限られる物ではなく、４層以
上の構成であってもよい。

１０９． １１０、 ｉｌｌ。

３０９・・・・・・高融点金属 ２０７．３１０・・第三層目の配線 ２０８．３１１・・スルーホール

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は、本発明の半導体装置の一実施
例を示す断面図（ａ）及び平面図（ｂ）である、第２図
（ａ）、（ｂ）は従来の半導体装置の構造を示す断面図
（ａ）及び平面図（ｂ）である、第３図（ａ）〜（４）
は、本発明の半導体装置の実施例を工程を追って示した
断面図である。 以 上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第一層目の配線と、第一層目の配線上に形成された第一
   層目の層間膜と、前記第一層目の層間膜上に形成され、
   第一層目及び第二層目の層間膜に比べエッチングされに
   くい絶縁膜によってその上面及び側面を覆われた第二層
   目の配線と、前記第二層目の配線上に形成された第二層
   目の層間膜と、前記第二層目の層間膜上に形成された第
   三層目の配線と、第一層目の配線と第三層目の配線を第
   二層目の配線を介さずに、かつ第二層目の配線を覆う前
   記絶縁膜に接触しながら、前記第一層目の配線上に形成
   された高融点金属を介して接続するスルーホールとから
   なる事を特徴とする半導体装置。