JPH04239748A - Method of forming multilayer interconnection of semiconductor device - Google Patents

Method of forming multilayer interconnection of semiconductor device

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JPH04239748A
JPH04239748A JP19209091A JP19209091A JPH04239748A JP H04239748 A JPH04239748 A JP H04239748A JP 19209091 A JP19209091 A JP 19209091A JP 19209091 A JP19209091 A JP 19209091A JP H04239748 A JPH04239748 A JP H04239748A
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JP
Japan
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multilayer wiring
semiconductor device
forming
layer
dielectric layer
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JP19209091A
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Japanese (ja)
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Chorai Kin
金 長來
Kanshu Kin
漢洙 金
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Samsung Electronics Co Ltd
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Samsung Electronics Co Ltd
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE: To improve a step coverage by forming a spacer made of an insulation substance on the side wall of a via hole and then a second layer electrode. CONSTITUTION: Anisotropic etching is made to an insulation layer 200, a spacer 200a is formed on the side wall of a via hole, and then a conductive substance is deposited on the entire surface of a semiconductor substrate and a second layer electrode 28 is formed. The spacer 200a is formed on the side wall of a via hole 50, thus preventing the insulation substance 10 from being exposed to air and absorbing water, and hence preventing the insulation substance 100 from being inflated because of the absorption of water. Also, it is the same as a first dielectric layer 22 and a second dielectric layer 26 of a substance constituent for constituting the spacer 200a, thus preventing a lamination structure between substance layers from being damaged by another thermal coefficient of expansion generated by a conventional via hole by a superb adhesion force with a multilayer film, and hence forming a reliable multilayer wiring structure.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
係り、特にバイアホール (via hole) の側
壁に絶縁物質よりなるスペーサを形成した後、第2層電
極を形成する半導体装置の多層配線形成方法に関する。
[Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device, in which a spacer made of an insulating material is formed on the side wall of a via hole, and then a second layer electrode is formed. Regarding the forming method.

【0002】0002

【従来の技術】LSIの微細化の進展に伴って、物理的
限界といえる多様な問題が可視化されているが、その中
でも特にコンタクト(contact) に関しては、
幾何学的な段差増大による金属配線の断線及び微細化に
よる高抵抗の金属配線から生ずる導電物質の電気的物質
移動と、ストレスによる物質移動による多様な問題が指
摘されている。
[Background Art] With the progress of miniaturization of LSI, various problems that can be called physical limits have become visible, but among them, especially regarding contacts,
Various problems have been pointed out, such as electrical mass transfer of conductive materials caused by disconnection of metal interconnects due to increased geometric steps, high resistance metal interconnects due to miniaturization, and mass transfer due to stress.

【0003】多層配線技術は、微細化による金属配線の
多様な問題点を解決して、高信頼性及び高集積度の半導
体装置を製造するために提案されてきたが、これは第1
電極の形成された半導体基板上に絶縁物質を形成して層
間絶縁層を形成した後、前記第1電極上の層間絶縁層を
部分的に除去してバイアホールを形成し、前記バイアホ
ールに導電物質を充填することにより第3層電極を形成
する工程よりなる。
Multilayer wiring technology has been proposed to solve various problems of metal wiring due to miniaturization and to manufacture highly reliable and highly integrated semiconductor devices, but this is the first
After forming an interlayer insulating layer by forming an insulating material on the semiconductor substrate on which the electrode is formed, a via hole is formed by partially removing the interlayer insulating layer on the first electrode, and a conductive layer is formed in the via hole. It consists of a step of forming a third layer electrode by filling a substance.

【0004】通常、多層配線技術において、前記第2層
電極は第1層電極により形成された表面屈曲をそのまま
繰り返す層間絶縁層上で形成されるので、その表面段差
には第1層電極でより最も深刻になり、前記表面段差に
よる多様な問題点が生ずるので、第2層電極は前記層間
絶縁膜に平坦化工程を行って前記段差を克服した後形成
される。
[0004] Normally, in multilayer wiring technology, the second layer electrode is formed on an interlayer insulating layer that repeats the surface bending formed by the first layer electrode. The second layer electrode is formed after a planarization process is performed on the interlayer insulating film to overcome the step, since this is the most serious problem and causes various problems due to the surface step.

【0005】図1A〜図1Bを参照して従来の層間絶縁
層平坦化法及びバイアホール埋没による第2層電極形成
法を説明する。
A conventional method for planarizing an interlayer insulating layer and a method for forming a second layer electrode by burying a via hole will be described with reference to FIGS. 1A and 1B.

【0006】前記図面は、一つのドレイン領域16を共
有する二つのトランジスタを一つの活性領域に限定され
た半導体基板10上に形成した後、前記トランジスタの
ソース領域14及びドレイン領域16に導電物質を蒸着
して第1層電極を形成した半導体素子を基礎とする。こ
の際、多層配線工程は、各トランジスタのソース領域1
4上に形成された前記第1層電極20と層間絶縁膜上に
形成された第2層電極を連結して前記各トランジスタの
ソース領域14を電気的的に導通させるために行われる
The above drawing shows that after two transistors sharing one drain region 16 are formed on a semiconductor substrate 10 limited to one active region, a conductive material is applied to the source region 14 and drain region 16 of the transistors. It is based on a semiconductor element with a first layer electrode formed by vapor deposition. At this time, the multilayer wiring process includes the source region 1 of each transistor.
This is done to connect the first layer electrode 20 formed on the interlayer insulating layer 4 and the second layer electrode formed on the interlayer insulating film to electrically connect the source region 14 of each transistor.

【0007】まず、第1層電極20の形成された半導体
基板10上に第1誘電体層22を形成し、前記第1誘電
体層全面に絶縁物質、たとえば、SOG(Spin−O
n−Glass)層24を厚く形成し、前記SOG膜を
150〜450℃で熱処理して硬化した後、異方性蝕刻
によりエッチバックするので、前記第1層電極により凹
入部を充填するが、この際前記蝕刻工程は第1誘電体層
の表面が露出されまで行われる(図1A)。次いで、前
記凹入部がSOG膜により充填された半導体基板全面に
第2誘電体層を形成して層間絶縁層は、第1誘電体層,
SOG層によりその凹入部の充填された第1誘電体層上
に形成された第2誘電体層により平坦化される。そして
バイアホールは: 写真蝕刻工程により前記第1層電極
上に積層された層間絶縁層を部分的に除去することによ
り形成され、前記バイアホールを充填しながら半導体基
板全面に導電物質を蒸着し、蒸着された前記導電物質を
パタニングして配線を形成することにより第2層電極2
8を完成する。
First, a first dielectric layer 22 is formed on the semiconductor substrate 10 on which the first layer electrode 20 is formed, and an insulating material such as SOG (Spin-O) is coated on the entire surface of the first dielectric layer.
After forming a thick n-Glass layer 24 and hardening the SOG film by heat treatment at 150 to 450° C., etching back is performed by anisotropic etching, so that the recessed portion is filled with the first layer electrode. At this time, the etching process is performed until the surface of the first dielectric layer is exposed (FIG. 1A). Next, a second dielectric layer is formed on the entire surface of the semiconductor substrate in which the recessed portion is filled with the SOG film, and the interlayer insulating layer is formed by forming the first dielectric layer,
A second dielectric layer is formed on the first dielectric layer whose recess is filled with the SOG layer and is planarized. The via hole is formed by partially removing the interlayer insulating layer stacked on the first layer electrode using a photolithography process, and depositing a conductive material on the entire surface of the semiconductor substrate while filling the via hole. The second layer electrode 2 is formed by patterning the deposited conductive material to form wiring.
Complete 8.

【0008】層間絶縁膜を平坦化した後、第2電極を形
成する前記多層配線形成方法は、SOG層で凹入部を充
填して前記層間絶縁層を平坦化することにより、前記平
坦化された層間絶縁層上に形成される第2層電極が前記
第1層電極が引き起こした段差の影響を克服して形成さ
れるようにすることにより、表面屈曲による多層配線の
低信頼度を克服することができた。しかし、SOG層を
用いた前記平坦化工程においては、SOG層と誘電体層
との不均一の蝕刻比により色々の問題点が生じたが、図
2ないし図3を参照して前述の問題点を説明する。
[0008] The method for forming a multilayer wiring in which a second electrode is formed after planarizing an interlayer insulating film includes filling the recessed portion with an SOG layer and planarizing the interlayer insulating layer. To overcome low reliability of multilayer wiring due to surface bending by forming a second layer electrode formed on an interlayer insulating layer while overcoming the influence of a step caused by the first layer electrode. was completed. However, in the planarization process using the SOG layer, various problems arose due to the uneven etching ratio between the SOG layer and the dielectric layer. Explain.

【0009】図2は、第1誘電体層22上に厚く形成さ
れたSOG層を異方性蝕刻によりエッチバックする時、
前記第1誘電体層とSOG層との間の蝕刻比が異なり、
前記SOG層が過多蝕刻された場合の図面である。通常
、第1誘電体層の全面に厚くSOG層を塗布した後、た
とえば、150〜450℃で熱処理して前記SOG層を
硬化させるが、これは前記硬化工程でSOG層に含有さ
れた水分を除去して容易に後続工程を行うためである。 この際、前記硬化工程が行われる含有量は変化され、前
記SOG層は炭素含有量に応じてその蝕刻比も変わるが
、通常温度が高いほどSOG層の炭素含有量は小さくな
り、その含有量が小さいほど前記第1誘電体層に比べて
その蝕刻速度は遅くなる。
FIG. 2 shows that when the SOG layer formed thickly on the first dielectric layer 22 is etched back by anisotropic etching,
etching ratios between the first dielectric layer and the SOG layer are different;
FIG. 5 is a diagram illustrating a case where the SOG layer is excessively etched; FIG. Usually, after applying a thick SOG layer to the entire surface of the first dielectric layer, the SOG layer is cured by heat treatment at, for example, 150 to 450°C. This is because it can be removed and subsequent steps can be easily performed. At this time, the content in which the curing process is performed is varied, and the etching ratio of the SOG layer is also varied according to the carbon content. Generally, the higher the temperature, the smaller the carbon content of the SOG layer, and the higher the temperature, the lower the carbon content of the SOG layer. The smaller the value, the slower the etching speed of the first dielectric layer.

【0010】SOG層と第1誘電体層の蝕刻比を等しく
するために前記硬化工程は、熱処理温度を適切に調節し
て行うべきであるが、その調節条件がややこしいので、
図2のように過多蝕刻されたSOG層24aにより凹入
部が充填されずにそのまま残されることもある。前記過
多蝕刻されたSOG層により凹入部の充填されない状態
で第2誘電体層を形成して層間絶縁層を完成すれば、所
望のSOG層による層間絶縁層の平坦化効果がなくなる
ので、、前記層間絶縁層上に第2層電極配線に空隙(v
oid)が生じて配線を電気的にオープンさせる等の問
題が生ずる。
In order to equalize the etching ratio of the SOG layer and the first dielectric layer, the curing process should be performed by appropriately adjusting the heat treatment temperature, but the adjustment conditions are complicated.
As shown in FIG. 2, the over-etched SOG layer 24a may leave the recesses unfilled. If the second dielectric layer is formed without filling the recessed portion with the excessively etched SOG layer and the interlayer insulating layer is completed, the desired flattening effect of the interlayer insulating layer by the SOG layer will be lost. A void (v
(oid) occurs, causing problems such as electrically opening the wiring.

【0011】図3は、SOG層が過小蝕刻されバイアホ
ールを形成しようとする第1層電極上に前記SOG層2
4bが薄く残っている場合の図面である。凹入部を充填
することにより層間絶縁層を平坦化させる通常の方法に
おいて、前記凹入部に充填される物質は第1誘電体層の
全面に厚く形成された後、前記第1誘電体層の上部の表
面が露出される時までエッチバックするが、これは前記
第1誘電体層上で蝕刻されず残っている物質がバイアホ
ール形成時色々の問題を引き起こして高信頼性の第2層
電極の形成を阻害することを防止するためである。  
前記凹入部を充填する物質で前記図2に示した半導体素
子に使われたSOG層は、その特性上水分を吸収する性
質が強くて、空気中に露出されれば空気中に含まれた水
分を吸収してしまうが、前記SOG層は水分を吸収すれ
ばその体積が増え、その反対の場合はその体積が減る特
性があって、前記図3のようにSOG層がバイアホール
の側壁で空気中に露出される場合空気中に含有された水
分吸収による体積膨張がなされ、前記第1誘電体層及び
第2誘電体層との接着力を弱めて積層構造を破壊するこ
ともあり、前記SOG層の露出されたバイアホールに導
電物質を蒸着して第2層電極を形成した時、前記SOG
層に含有された水分が第2層電極より構成された前記導
電物質に移動して、金属配線が腐食される等の不作用が
引き起こして半導体素子の信頼性を低下させる。
FIG. 3 shows the SOG layer 2 on the first layer electrode where the SOG layer is under-etched to form a via hole.
This is a drawing in which 4b remains thinly. In a conventional method of planarizing an interlayer insulating layer by filling a recess, the material filling the recess is thickly formed over the entire surface of the first dielectric layer, and then the material is deposited on the top of the first dielectric layer. However, the remaining unetched material on the first dielectric layer may cause various problems when forming via holes, resulting in a high reliability of the second layer electrode. This is to prevent inhibition of formation.
The SOG layer used in the semiconductor device shown in FIG. 2 as a material that fills the recess has a strong property of absorbing moisture, and if exposed to the air, it will absorb moisture contained in the air. However, when the SOG layer absorbs water, its volume increases, and vice versa, its volume decreases.As shown in Figure 3, the SOG layer absorbs air on the side wall of the via hole. If the SOG is exposed inside the air, the volume expands due to the absorption of moisture contained in the air, which weakens the adhesive force with the first dielectric layer and the second dielectric layer and may destroy the laminated structure. When a second layer electrode is formed by depositing a conductive material into the exposed via hole of the layer, the SOG
Moisture contained in the layer moves to the conductive material made up of the second layer electrode, causing failures such as corrosion of metal wiring, thereby reducing the reliability of the semiconductor device.

【0012】0012

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の多層配線形成方法で生じた色々の問題点を解決して、
高信頼性の多層配線を形成するために、バイアホールの
側壁に絶縁物質よりなったスペーサを形成した後、第2
層電極を形成する半導体装置の多層配線形成方法を提供
する。
[Problems to be Solved by the Invention] It is an object of the present invention to solve various problems that have arisen in conventional multilayer wiring formation methods.
In order to form highly reliable multilayer wiring, after forming a spacer made of an insulating material on the sidewall of the via hole, a second
A method for forming multilayer wiring in a semiconductor device in which layer electrodes are formed is provided.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、第1層電極上にバイアホールを形成
した後、第2層電極を形成する多層配線工程において、
第1層電極の形成された半導体基板全面に第1誘電体層
を形成する工程と、前記誘電体層上に絶縁物質を形成し
て凹入部を充填する工程と、前記第1誘電体層及び第2
誘電体層を積層する工程と、前記第1層電極上に形成さ
れている前記第2誘電体層上に写真蝕刻工程を行いバイ
アホールを形成する工程と、前記バイアホールの形成さ
れた半導体基板全面に絶縁層を形成する工程と、前記絶
縁層を異方性蝕刻してバイアホールの側壁にスペーサを
残す工程と、前記スペーサによりその側壁の取り囲まれ
た前記バイアホール内部及び第2誘電体層全面に導電物
質を蒸着する工程と、前記導電物質を所望の配線形でパ
タニングする工程よりなることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a multilayer wiring process in which a via hole is formed on a first layer electrode and then a second layer electrode is formed.
forming a first dielectric layer over the entire surface of the semiconductor substrate on which the first layer electrode is formed; forming an insulating material on the dielectric layer to fill the recess; Second
a step of laminating a dielectric layer; a step of performing a photolithography process to form a via hole on the second dielectric layer formed on the first layer electrode; and a semiconductor substrate in which the via hole is formed. forming an insulating layer on the entire surface; anisotropically etching the insulating layer to leave a spacer on the sidewall of the via hole; and forming a second dielectric layer inside the via hole and a second dielectric layer whose sidewalls are surrounded by the spacer. It is characterized by comprising a step of depositing a conductive material on the entire surface, and a step of patterning the conductive material in a desired wiring shape.

【0014】[0014]

【作用】本発明は、第1誘電体層上にSOG層を硬化し
た後、平坦化のためにエッチバックする蝕刻工程を自由
自在に挿入したり除去することができて、従来のSOG
層それ自体の物理的特性、又はSOG層と第1及び第2
誘電体層の間の物理的な特性差による色々の問題が解決
できる。
[Function] The present invention allows the etching process of etching back for planarization to be inserted or removed at will after hardening the SOG layer on the first dielectric layer.
The physical properties of the layer itself or the SOG layer and the first and second
Various problems caused by physical property differences between dielectric layers can be solved.

【0015】[0015]

【実施例】以下、添付した図面を参照して本発明をより
詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

【0016】図4A〜図5Dは、本発明による半導体装
置の多層配線形成方法を示した断面図である。
FIGS. 4A to 5D are cross-sectional views showing a method for forming multilayer wiring in a semiconductor device according to the present invention.

【0017】前記多層配線形成方法は、従来の多層配線
形成方法を説明しようと形成したものと同様のパターン
の半導体基板を用いたが、一つのドレイン領域16を共
有する二つのトランジスタが一つの活性領域上に形成さ
れ、前記各トランジスタのソース領域14及びドレイン
領域16には第1層電極20が形成されている。
The multilayer interconnection forming method used a semiconductor substrate with a pattern similar to that formed to explain the conventional multilayer interconnection forming method, but two transistors sharing one drain region 16 are connected to one active layer. A first layer electrode 20 is formed on the source region 14 and drain region 16 of each transistor.

【0018】まず、図4Aを参照すれば、前記第1層電
極20の形成された半導体基板の全面に第1誘電体層2
2、絶縁物質100及び第2誘電体層26を積層して平
坦化された層間絶縁層を形成する工程を示したもので、
前記第1層電極20の形成された半導体基板の全面に第
1誘電体層22で、たとえば、プラズマ加速化学気相蒸
着(Plasma Enhanced Chemica
l Vapor Deposition) 法によりS
iO2 またはTEOS(Tetraethyl Or
thosilicate)を2000〜6000Å程度
の厚さで蒸着し、前記第1誘電体層22の全面に絶縁物
質をたとえば、前記絶縁物質はSOG層であって、50
0〜4000Å程度の厚さで蒸着した後、硬化工程を経
て前記SOG層内に含有された水分を蒸発させることと
同時に炭素含有量を調節する。
First, referring to FIG. 4A, a first dielectric layer 2 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate on which the first layer electrode 20 is formed.
2. This shows the process of laminating the insulating material 100 and the second dielectric layer 26 to form a planarized interlayer insulating layer,
A first dielectric layer 22 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate on which the first layer electrode 20 is formed, for example, by plasma enhanced chemical vapor deposition (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition).
l Vapor Deposition) method
iO2 or TEOS (Tetraethyl Or
thosilicate) is deposited to a thickness of about 2,000 to 6,000 Å, and an insulating material is deposited on the entire surface of the first dielectric layer 22.
After the SOG layer is deposited to a thickness of about 0 to 4000 Å, a curing process is performed to evaporate water contained in the SOG layer and adjust the carbon content.

【0019】この際、前記絶縁物質、巣SOG層は少な
くとも1回以上の蒸着及び硬化工程により形成されるが
、これは多数回の蒸着及び硬化工程によりただ1回で厚
く蒸着されたSOG層を硬化するとき起こり得るクラッ
ク(crack) 現象を防ぐためであり、前記蒸着及
び硬化工程により蒸着された前記SOG層は、従来の方
法のように第1誘電体層の上部表面で完全に除去されな
くてもよいので、第1誘電体層の上部表面に残存するS
OG層を除去するための格別のエッチバック工程を必要
としない。
At this time, the insulating material, the nested SOG layer, is formed by at least one deposition and curing process, but this is because the SOG layer is thickly deposited in just one step by multiple depositions and curing processes. This is to prevent a crack phenomenon that may occur during curing, and the SOG layer deposited by the deposition and curing process is not completely removed on the upper surface of the first dielectric layer as in the conventional method. Since the S remaining on the upper surface of the first dielectric layer
No special etch-back process is required to remove the OG layer.

【0020】次いで、PSG(Phosphorous
 Silicate Class)又はTEOSで形成
された第2誘電体層26を、たとえばPECVD法のよ
うな蒸着法により2000〜6000Å程度の厚さで蒸
着して平坦化された前記層間絶縁層を完成する。この際
、前記第1層電極の厚さは約5000〜9000Åにす
る。
[0020] Next, PSG (Phosphorous
A second dielectric layer 26 made of Silicate Class (Silicate Class) or TEOS is deposited to a thickness of about 2000 to 6000 Å by a vapor deposition method such as PECVD, thereby completing the planarized interlayer insulating layer. At this time, the thickness of the first layer electrode is approximately 5,000 to 9,000 Å.

【0021】図4Bを参照すれば、前記層間絶縁層上に
バイアホールの形成のための感光膜パターン60を形成
した後、写真蝕刻工程を行いバイアホールを形成する工
程を図示したもので、前記第2誘電体層26の全面に所
定の厚さでフォトレジストを形成した後、バイアホール
の形成のための感光膜パターン60を形成する。
Referring to FIG. 4B, a photoresist pattern 60 for forming a via hole is formed on the interlayer insulating layer, and then a photolithography process is performed to form the via hole. After forming a photoresist to a predetermined thickness on the entire surface of the second dielectric layer 26, a photoresist pattern 60 for forming a via hole is formed.

【0022】次いで、前記感光膜パターン60により露
出された第2誘電体層26に等方性蝕刻を行い、前記第
2誘電体層をたとえば、1000〜5000Å程度蝕刻
し、次いで異方性蝕刻を行い、前記第1層電極上に積層
された前記第1誘電体層、絶縁物質及び第2誘電体層を
除去することにより、前記バイアホール50を完成する
。この際、前記バイアホール形成工程を等方性蝕刻工程
によりバイアホールの入口を広く拡げる形で形成するこ
とにより、前記バイアホール内に充填され第2層電極に
なる導電物質のステップカバレージ(step cov
erage) を向上させることができる。
Next, the second dielectric layer 26 exposed by the photoresist pattern 60 is subjected to isotropic etching to etch the second dielectric layer to a thickness of, for example, 1000 to 5000 Å, and then anisotropic etching is performed. The via hole 50 is completed by removing the first dielectric layer, the insulating material, and the second dielectric layer stacked on the first layer electrode. At this time, the via hole forming process is performed by widening the entrance of the via hole by an isotropic etching process, thereby achieving step coverage of the conductive material that is filled in the via hole and becomes the second layer electrode.
erage) can be improved.

【0023】図5Cを参照すれば、バイアホールの形成
された前記第2誘電体層26の全面に薄い絶縁層200
を形成する工程を図示したもので、前記絶縁層200は
たとえばPECVD法でSiO2 又はTEOSのよう
な絶縁物質を500〜1500Å程度の厚さで蒸着する
ことにより形成される。
Referring to FIG. 5C, a thin insulating layer 200 is formed on the entire surface of the second dielectric layer 26 in which the via hole is formed.
The insulating layer 200 is formed by depositing an insulating material such as SiO2 or TEOS to a thickness of about 500 to 1500 Å using, for example, PECVD.

【0024】図5Dを参照すれば、前記絶縁層200に
異方性蝕刻を行い、バイアホールの側壁にスペーサ20
0aを形成した後、半導体基板の全面に導電物質を蒸着
して第2層電極を形成する工程を図示したもので、前記
スペーサ200aは前記絶縁層200に異方性蝕刻を行
った時バイアホールの側壁で除去されず残っている前記
絶縁層の一部分で、通常異方性蝕刻によりある物質を蝕
刻すれば、前記蝕刻方向に対して垂直方向に塗布された
物質はよく除去されるが、水平方向に塗布された物質は
よく除去されず、段差の側壁部分に残されてスペーサを
形成する。
Referring to FIG. 5D, the insulating layer 200 is anisotropically etched to form a spacer 20 on the sidewall of the via hole.
0a is formed, and then a conductive material is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate to form a second layer electrode. The spacer 200a is a via hole formed when the insulating layer 200 is anisotropically etched. If a certain material is etched by anisotropic etching on the part of the insulating layer that remains on the sidewall of the insulating layer, the material applied perpendicular to the etching direction is often removed, but the material applied in the horizontal direction is often removed. The material applied in the direction is not removed well and remains on the sidewall portions of the step, forming spacers.

【0025】本発明において、前記スペーサ200aの
役目は、前記バイアホールの側壁に形成され前記絶縁物
質100が空気中に露出されて水分を吸収することを防
止するので、水分吸収による前記絶縁物質100の体積
膨張を防止するのみならず、前記スペーサ200aを構
成する物質成分の前記第1誘電体層22及び第2誘電体
層と同一なので、前記多様膜との優秀な接着力により従
来のバイアホールで生じた他の熱膨張係数による物質層
の間の積層構造の破壊を防止して、高信頼性の多層配線
構造を形成することができ、前記スペーサ200aは前
記バイアホールの傾斜度を減少させる効果があって、バ
イアホールに蒸着される導電物質のステップカバーレー
ジを増加させることにより、狭いバイアホールで形成さ
れ得る空隙等の問題を解決することもできる。通常、前
記スペーサは、その端部が尖りその底部の幅は広い形で
形成されるので、前記ステップカバレージ補償効果が可
能になるのは明白である。
In the present invention, the role of the spacer 200a is to prevent the insulating material 100 formed on the side wall of the via hole from being exposed to the air and absorbing moisture. In addition to preventing the volume expansion of the spacer 200a, since the material components constituting the spacer 200a are the same as the first dielectric layer 22 and the second dielectric layer, it has excellent adhesion with the various films, making it possible to form a conventional via hole. A highly reliable multilayer wiring structure can be formed by preventing damage to the laminated structure between material layers due to other coefficients of thermal expansion caused by the spacer 200a, and the spacer 200a reduces the slope of the via hole. Advantageously, increasing the step coverage of the conductive material deposited in the via hole can also solve problems such as voids that can be formed in narrow via holes. Usually, the spacer has a sharp end and a wide bottom, so it is obvious that the step coverage compensation effect is possible.

【0026】なお、本発明は前述した実施例に限定され
るものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である
It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made as necessary.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上述べたように、従来の多層配線形成
のための層間絶縁層の平坦化工程で問題になったSOG
層の過多及び過小蝕刻による素子の電気的な特性破壊が
減らせて便利で高信頼性の多層配線を形成することがで
きたが、これは第1誘電体層上に積層された前記SOG
層を硬化した後、平坦化のためにエッチバックする蝕刻
工程を自由自在に挿入したり除去できるので、従来の前
記SOG層それ自体の物理的特性上、又は前記SOG層
と第1及び第2誘電体層との物理的特性際による色々の
問題点を解決することができ、バイアホールの傾斜度を
小さくしてステップカバレージを良好にするので、空隙
形成や段差部で生ずる物質移動による端線等の問題点を
緩和できる。
[Effects of the Invention] As described above, SOG, which has been a problem in the conventional planarization process of interlayer insulating layers for forming multilayer wiring, has been solved.
It was possible to form a convenient and highly reliable multilayer wiring by reducing damage to the electrical characteristics of the device due to excessive or under-etched layers, but this is due to the SOG layer laminated on the first dielectric layer.
After curing the layer, an etching process for planarization can be inserted or removed at will. It can solve various problems caused by the physical characteristics of the dielectric layer, and it reduces the slope of the via hole and improves step coverage. It is possible to alleviate problems such as

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

【図1】  A〜Bは従来の半導体装置の多層配線形成
方法を示した断面図である。
FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views showing a conventional method for forming multilayer wiring in a semiconductor device.

【図2】  従来の半導体装置の多層配線形成方法にお
いて、層間絶縁物質が過多蝕刻されたことを示した断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating that an interlayer insulating material is excessively etched in a conventional method for forming multilayer interconnections of a semiconductor device.

【図3】  従来の半導体装置の多層配線形成方法にお
いて、層間絶縁物質が過小蝕刻されたことを示した断面
図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating that an interlayer insulating material is under-etched in a conventional method for forming multi-layer wiring in a semiconductor device.

【図4】  A,Bは本発明による半導体装置の多層配
線形成方法を示した断面図である。
FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views showing a method for forming multilayer wiring in a semiconductor device according to the present invention.

【図5】  C,Dは本発明による半導体装置の多層配
線形成方法を示した断面図である。
FIGS. 5C and 5D are cross-sectional views showing a method for forming multilayer wiring in a semiconductor device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20  第1層電極、22  第1誘電体層、26  
第2誘電体層、28  第2層電極、40  凹入部、
50  バイアホール、100  絶縁物質、200 
 絶縁層、200a  スペーサ
20 first layer electrode, 22 first dielectric layer, 26
second dielectric layer, 28 second layer electrode, 40 recessed part,
50 via hole, 100 insulating material, 200
Insulating layer, 200a spacer

Claims (23)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  第1層電極上にバイアホールを形成し
た後、第2層電極を形成する多層配線工程において、第
1層電極の形成された半導体基板全面に第1誘電体層を
形成する工程と、前記第1誘電体層上に絶縁物質を形成
して凹入部を充填する工程と、前記第1誘電体層及び絶
縁物上に第2誘電体層を積層する工程と、第1層電極上
に形成されている前記第2誘電体層上に写真蝕刻工程を
行い、バイアホールを形成する工程と、前記バイアホー
ルの形成された半導体基板全面に絶縁層を形成する工程
と、前記絶縁層を異方性蝕刻してバイアホールの側壁に
スペーサを残す工程と、前記スペーサによりその側壁の
取り囲まれた前記バイアホール内部及び第2誘電体層全
面に導電物質を蒸着する工程と、前記導電物質を所望の
配線形でパタニングする工程よりなることを特徴とする
半導体装置の多層線形成方法。
Claim 1: After forming a via hole on a first layer electrode, in a multilayer wiring process in which a second layer electrode is formed, a first dielectric layer is formed on the entire surface of the semiconductor substrate on which the first layer electrode is formed. forming an insulating material on the first dielectric layer to fill the recess; laminating a second dielectric layer on the first dielectric layer and the insulator; forming a via hole by performing a photolithography process on the second dielectric layer formed on the electrode; forming an insulating layer over the entire surface of the semiconductor substrate where the via hole is formed; a step of anisotropically etching the layer to leave a spacer on the sidewall of the via hole; a step of depositing a conductive material inside the via hole whose sidewall is surrounded by the spacer and on the entire surface of the second dielectric layer; 1. A method for forming multilayer lines in a semiconductor device, comprising the step of patterning a material into a desired wiring shape.
【請求項2】  前記第1層電極の厚さは0.5〜0.
9μmであることを特徴とする請求項1記載の半導体装
置の多層配線形成方法。
2. The thickness of the first layer electrode is 0.5-0.
2. The method for forming a multilayer wiring for a semiconductor device according to claim 1, wherein the thickness is 9 μm.
【請求項3】  前記第1誘電体層は、SiO2 , 
TEO及びPSGのうちいずれか一つであることを特徴
とする請求項1記載の半導体装置の多層配線形成方法。
3. The first dielectric layer is made of SiO2,
2. The method for forming multilayer interconnections in a semiconductor device according to claim 1, wherein the interconnection layer is one of TEO and PSG.
【請求項4】  前記第1誘電体層は、プラズマ加速化
学気相蒸着により形成されることを特徴とする請求項3
記載の半導体装置の多層配線形成方法。
4. The first dielectric layer is formed by plasma accelerated chemical vapor deposition.
The method for forming multilayer wiring in a semiconductor device as described above.
【請求項5】  前記第1誘電体層は、0.2〜0.6
μm厚さで蒸着されることを特徴とする請求項3記載の
半導体装置の多層配線形成方法。
5. The first dielectric layer has a thickness of 0.2 to 0.6
4. The method of forming multilayer wiring for a semiconductor device according to claim 3, wherein the multilayer wiring is deposited to a thickness of μm.
【請求項6】  前記絶縁物質はSOG層であることを
特徴とする請求項1記載の半導体装置の多層配線形成方
法。
6. The method of forming multilayer wiring in a semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating material is an SOG layer.
【請求項7】  前記絶縁物質は少なくとも1回以上の
塗布工程により塗布されることを特徴とする請求項6記
載の半導体装置の多層配線形成方法。
7. The method of forming multilayer wiring in a semiconductor device according to claim 6, wherein the insulating material is applied in at least one coating process.
【請求項8】  前記絶縁物質は0.05〜0.4μm
厚さで形成されることを特徴とする請求項6記載の半導
体装置の多層配線形成方法。
8. The insulating material has a thickness of 0.05 to 0.4 μm.
7. The method of forming multilayer wiring for a semiconductor device according to claim 6, wherein the multilayer wiring is formed to have a certain thickness.
【請求項9】  前記絶縁物質の形成された後、エッチ
バック工程を経て、前記凹入部を充填することにより前
記第2誘電体層が自己平坦化されるようにすることを特
徴とする請求項6記載の半導体装置の多層配線形成方法
9. After the insulating material is formed, the second dielectric layer is self-planarized by filling the recess through an etch-back process. 6. The method for forming multilayer wiring in a semiconductor device according to 6.
【請求項10】  前記エッチバック工程は、前記第1
誘電体層の表面が露出されるまで行うことを特徴とする
請求項9記載の半導体装置の多層配線形成方法。
10. The etch-back step includes the first
10. The method of forming multilayer wiring for a semiconductor device according to claim 9, wherein the step of forming a multilayer wiring for a semiconductor device is performed until the surface of the dielectric layer is exposed.
【請求項11】  前記エッチバック工程は、前記第1
誘電体層上に絶縁物質が残るように行うことを特徴とす
る請求項9記載の半導体装置の多層配線形成方法。
11. The etch-back step includes the first
10. The method of forming multilayer wiring for a semiconductor device according to claim 9, wherein the method is performed so that an insulating material remains on the dielectric layer.
【請求項12】  前記絶縁物質はエッチバック工程な
しにそのまま蒸着することを特徴とする請求項9記載の
半導体装置の多層配線形成方法。
12. The method of forming multilayer wiring in a semiconductor device according to claim 9, wherein the insulating material is deposited as is without an etch-back process.
【請求項13】  前記絶縁物質は、塗布/硬化工程を
繰り返して実施することにより、前記第2誘電体層が自
己平坦化されるようにすることを特徴とする請求項6記
載の半導体装置の多層配線形成方法。
13. The semiconductor device according to claim 6, wherein the second dielectric layer is self-planarized by repeatedly applying and curing the insulating material. Multilayer wiring formation method.
【請求項14】  前記第2誘電体層は第1誘電体層と
等しい物質であることを特徴とする請求項1記載の半導
体装置の多層配線形成方法。
14. The method of forming multilayer wiring in a semiconductor device according to claim 1, wherein the second dielectric layer is made of the same material as the first dielectric layer.
【請求項15】  前記第2誘電体層は、0.2〜0.
6μm厚さで蒸着されることを特徴とする請求項14記
載の半導体装置の多層配線形成方法。
15. The second dielectric layer has a thickness of 0.2 to 0.
15. The method of forming multilayer wiring for a semiconductor device according to claim 14, wherein the vapor deposition is performed to a thickness of 6 μm.
【請求項16】  バイアホール形成のための前記蝕刻
工程は等方性蝕刻後に異方性蝕刻を行うことを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置の多層配線形成方法。
16. The method of forming multilayer wiring in a semiconductor device according to claim 1, wherein the etching step for forming the via hole includes isotropic etching followed by anisotropic etching.
【請求項17】  前記等方性蝕刻は、バイアホールと
接する前記第2誘電体層の縁部が0.1〜0.5μm程
度で蝕刻されるまで行うことを特徴とする請求項16記
載の半導体装置の多層配線形成方法。
17. The isotropic etching is performed until the edge of the second dielectric layer in contact with the via hole is etched by about 0.1 to 0.5 μm. A method for forming multilayer wiring for semiconductor devices.
【請求項18】  前記バイアホールは、その大きさが
サブマイクロン級であることを特徴とする請求項1記載
の半導体装置の多層配線形成方法。
18. The method for forming multilayer wiring in a semiconductor device according to claim 1, wherein the via hole has a size on the submicron level.
【請求項19】  前記バイアホールの大きさは、0.
6〜1.5μmであることを特徴とする請求項18記載
の半導体装置の多層配線形成方法。
19. The size of the via hole is 0.
19. The method of forming multilayer wiring for a semiconductor device according to claim 18, wherein the thickness is 6 to 1.5 μm.
【請求項20】  前記絶縁層は第1誘電体層及び第2
誘電体層と等しい物質であることを特徴とする請求項1
記載の半導体装置の多層配線形成方法。
20. The insulating layer includes a first dielectric layer and a second dielectric layer.
Claim 1 characterized in that the material is the same as that of the dielectric layer.
The method for forming multilayer wiring in a semiconductor device as described above.
【請求項21】  前記絶縁層は0.05〜0.15μ
m厚さで蒸着されることを特徴とする請求項20記載の
半導体装置の多層配線形成方法。
21. The insulating layer has a thickness of 0.05 to 0.15μ.
21. The method of forming multilayer wiring for a semiconductor device according to claim 20, wherein the multilayer wiring is deposited to a thickness of m.
【請求項22】  前記第1層電極及び第2層電極を形
成するための導電物質は、低抵抗性導電物質であること
を特徴とする請求項1記載の半導体装置の多層配線形成
方法。
22. The method of forming multilayer wiring for a semiconductor device according to claim 1, wherein the conductive material for forming the first layer electrode and the second layer electrode is a low resistance conductive material.
【請求項23】  前記第1層電極及び第2層電極を形
成するための導電物質は、高融点金属であることを特徴
とする請求項1記載の半導体装置の多層配線形成方法。
23. The method of forming multilayer wiring for a semiconductor device according to claim 1, wherein the conductive material for forming the first layer electrode and the second layer electrode is a high melting point metal.
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