JPH04162452A - 半導体装置の製造方法 - 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の製造方法に関し、特に金属配線の
形成方法に関する。

〔従来の技術〕

多層金属配線構造を有する半導体装置の最下層の金属配
線の従来の形成方法を、第２図（ａ）〜（ｃ）に示す工
程順の縦断面図を用いて説明する。

ます、第２図（ａ）に示すように、下層配線層として例
えは拡散層２．多結晶シリコン配線３を有するシリコン
基板１において、シリコン基板１の表面に形成された層
間絶縁膜４上に、コンタクトホール形成用のフォトレジ
スト膜５を形成する。続いて、フォトレジスト膜５をマ
スクにした等方性エツチングにより、コンタクトホール
６ａを形成する。

次に、第２図（ｂ）に示すように、再びフォトレジスト
膜５をマスクにして、異方性エツチングを行ない、コン
タクトホール６ｂを形成する。

コンタクトホール６ａ、６ｂにより、完全なコンタクト
ホールが完成する。コンタクトホールの形成を２段階に
分けて行なうのは、次工程で形成する金属膜がコンタク
トホール６ｂの底部（ずなわち、下層配線層であるとこ
ろの拡散層２．多結晶シリコン配線３表面）にまで完全
に到達し、コンタクトホール内での金属膜の断線が起ら
ぬようにするためである。

次に、第２図（ｃ）に示すように、フォトレジスト膜５
を除去し、全面に金属膜を′例えばスパッタ法により堆
積し、フォトレジスト膜（図示せず）をマスクにして金
属膜をエツチングすることにより、金属配線７を形成す
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の製造方法により多層金属配線構造を有す
る半導体装置の最下層の金属配線の形成を行なうと、こ
の最下層の金属配線による段差を有する表面上に、新た
に形成した層間絶縁膜を介して上層の金属配線を形成す
ることになる。この場合、この段差の存在により、上層
の金属配線はこの部分で断線したりマイグレーションを
起しやすくなる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の半導体装置の製造方法は、 下層配線層１層間絶縁膜を有する半導体基板上の層間絶
縁膜の所定位置に、異方性エツチングにより下層配線層
に達する開口部を設ける工程と、開口部に埋め込み導体
層を形成する工程と、金属配線形成領域を除く領域に、
フォトレジスト膜を形成する工程と、 フォトレジスト膜をマスクにして金属配線形成領域の層
間絶縁膜、および埋め込み導体層を異方性エツチングす
ることにより、金属配線形成領域に溝を形成する工程と
、 全面に金属膜を形成する工程と、 フォトレジスト膜をリフトオフすることにより、金属配
線形成領域に金属膜からなる金属配線を形成する工程と
、 を有している。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図（ａ）〜（ｅ）は、本発明の一実施例を説明する
ための工程順の縦断面図である。

半導体基板であるところのシリコン基板１の表面には下
層配線層であるところの拡散層２が形成され、シリコン
基板１の表面上には下層配線層であるところの多結晶シ
リコン配線３．および例えばシリコン酸化膜からなる層
間絶縁膜４ａが形成されている。層間絶縁膜４ａの表面
は、エッチバックにより、平坦化されている。

なお、層間絶縁膜としては、ＰＳＧ、ＢＰＳＧ等を用い
てもよい。このときの平坦化は、熱処理によるリフロー
等が用いられる。

まず、第１図（ａ）に示すように、コンタクトホール形
成用のフォトレジスト膜５ａを形成し、その後、フォト
レジスト膜５ａをエツチングマスクに、ＣＦ４にＨ２を
添加したガスをエツチングガスにして反応性イオンエツ
チング（ＲＩＥ）を行なうことにより、拡散層２．多結
晶シリコン配線に達するコンタクトホール６ｃを形成す
る。

次にフォトレジスト膜５ａを除去した後、第１図（ｂ）
に示すように、埋め込み導体層であるところの埋め込み
多結晶シリコン８を、コンタクトホール６ｃ内に形成す
る。

ここで、埋め込み多結晶シリコン８の第１の形成方法は
、全面に多結晶シリコン膜を堆積した後、ＣＦ４に０２
を添加したガス等をエツチングガスにしてＲＩＥ法によ
るエッチバックを行なうことにより形成する。第２の形
成方法としては、多結晶シリコンの選択成長により形成
する。なお、タングステンの選択成長により埋め込み導
体層を形成してもよい。

次に、第１図（Ｃ）に示すように、まず、金属配線形成
領域以外の領域に、金属配線の反転パターンからなるフ
ォトレジスト膜９を形成する。この場合、フォトレジス
ト膜９はポジタイプであることが望ましい。続いて、フ
ォトレジスト膜９をエッチンクマスクに、ＣＦ４をエッ
チンクガスにしなＲＩＥ法により層間絶縁膜４ａおよび
埋め込み多結晶シリコン８をエツチングして、金属配線
形成領域に金属配線埋め込み用溝１０を形成する。

このとき、金属配線埋め込み用溝１０の表面は、はぼ平
坦になる。埋め込み多結晶シリコン８の部分における溝
１０の表面が多少間となる場合には、そのまま次工程に
進んてよい。しかし、埋め込み多結晶シリコン８の部分
における講１０の表面が凸となる場合、ＣＦ４に０２を
添加したガス等によるエッチバックを追加するのが好ま
しい。

次に、第１図（ｄ）に示すように、全面に例えばスパッ
タ法により金属膜１１を堆積する。金属膜１１の膜厚は
溝１０の深さ程度であることが望ましい。

次に、第１図（ｅ）に示すように、フォトレジスト膜９
をリフトオフすることによりフォトレジスト膜９上の金
属膜１１を除去し、溝１０の部分にのみ金属膜１１を残
して金属膜１１からなる金属配線７ａを形成する。

この段階で、金属配線７ａ並びに層間絶縁膜４ａから構
成される表面は、はぼ平坦になる。

本実施例においては、コンタクトホールの形成か、１度
のフォトリソグラフィ工程でおこなえる。また、溝の形
成、金属膜の堆積の時点でコンタクトホール中に埋め込
み多結晶シリコンが存在するため、拡散層等へのこれら
の工程によるダメージの影響から保護される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、多層金属配線を有する半
導体装置の最下層金属配線の製造方法において、層間絶
縁膜にＲＩＥにより開口部を設け、これに埋め込み導体
層を形成し、最下層金属配線の反転パターンからなるフ
ォトレジスト膜を形成してまず最下層金属配線の埋め込
み用の溝を形成し、全面に金属膜を堆積してからリフト
オフにより前記フォトレジスト膜を除去することにより
、最下層金属配線を形成している。

このため、最下層金属配線を形成した後の表面はほぼ平
坦になり、最下層金属配線による段差は形成されぬこと
になり、この上層に形成する上層金属配線における最下
層金属配線の段差による断線は、回避することができる
。また、従来見られた最下層金属配線の段差部における
上層配線のマイグレーションの発生が起りやすいという
現象も、回避することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実施例を説明するた
めの工程順の縦断面図、第２図（ａ）〜（Ｃ）は従来の
半導体装置の製造方法を説明するための工程順の縦断面
図である。 １・・・シリコン基板、２・・・拡散層、３・・・多結
晶シリコン配線、４，４ａ・・・層間絶縁膜、５．５ａ
。 ９・・・フォトレジスト膜、６ａ、６ｂ、６ｃ・・・コ
ンタクトホール、７，７ａ・・・金属配線、８・・・埋
め込み多結晶シリコン、１０・・・金属配線埋め込み用
溝、１１・・・金属膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　下層配線層、層間絶縁膜を有する半導体基板上の前記
   層間絶縁膜の所定位置に、異方性エッチングにより前記
   下層配線層に達する開口部を設ける工程と、 前記開口部に埋め込み導体層を形成する工程と、 金属配線形成領域を除く領域に、フォトレジスト膜を形
   成する工程と、 前記フォトレジスト膜をマスクにして前記金属配線形成
   領域の前記層間絶縁膜、および前記埋め込み導体層を異
   方性エッチングすることにより、前記金属配線形成領域
   に溝を形成する工程と、全面に金属膜を形成する工程と
   、 前記フォトレジスト膜をリフトオフすることにより、前
   記金属配線形成領域に前記金属膜からなる金属配線を形
   成する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。