JPH05102149A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 下地に段差がある場合であっても、簡単かつ
安定に多層配線を形成できる半導体装置の製造方法を提
供する。 【構成】 基板面に形成された下地絶縁膜２４上に下層
配線用のアルミニウム膜２５を設ける。アルミニウム膜
２５上に、タングステン膜を所定の厚さに堆積する。フ
ォトリソグラフィを行って、上記タングステン膜をパタ
ーン加工してアルミニウム膜２５上に配線接続用の柱２
６aを形成する。基板２１上に、層間絶縁膜２７を柱２
６aの高さを越える厚さに堆積する。基板２１の層間絶
縁膜２７側の面を研磨して、層間絶縁膜２７の表面２７
aを平坦化するとともに柱２６aの上部を露出させる。基
板２１上に上層配線用のアルミニウム膜を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の製造方
法に関し、より詳しくは、基板上に多層配線を形成する
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置の多層配線形成方法と
しては、図４乃至図５に示すものが知られている(特開
平２−１３７３５５号公報)。この方法では、まず、図
４(a)に示すように、シリコン基板１の表面に形成され
た酸化膜２上に、第１層配線用アルミニウム膜３と、タ
ングステン膜４と、シリコン膜５を順に形成する。次
に、同図(b)に示すように、フォトリソグラフィを行っ
て所定パターンのレジスト１５を設け、このレジスト１
５をマスクとして上記シリコン膜５,タングステン膜４
およびアルミニウム膜３を順にエッチングする。レジス
ト１５を除去した後、同図(c)に示すように、フォトリ
ソグラフィを行ってシリコン膜５上にレジスト１５′を
設け、このレジスト１５′をマスクとしてシリコン膜
５,タングステン膜４を順にエッチングする。これによ
り、タングステン膜４の一部からなる配線接続用柱４a
をアルミニウム膜３上に形成する。レジスト１５′を除
去した後、同図(d)に示すように、ポリイミド膜６を塗
布して焼成する。このとき、ポリイミド膜６の表面は平
坦な状態に仕上がる。次に、図５(e)に示すように、反
応性イオンエッチングを行って全面エッチバックし、上
記柱４a上に残っているシリコン膜５aを露出させる。こ
のとき、シリコン膜５aはエッチング量のばらつきを吸
収する働きをする。続いて、同図(f)に示すように、シ
リコン膜５aを除去して、第２層配線用アルミニウム膜
７と、タングステン膜８と、シリコン膜９を順に形成す
る。そして、上に述べた工程を繰り返して行い、多層配
線を形成する。この方法によれば、配線接続用のパター
ン幅(柱４aの幅)が微細なものであっても、確実に下層
配線と上層配線とを接続することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、多層配線は
主に半導体集積回路に適用されるが、半導体集積回路の
配線の下地には段差があるのが一般的である。例えば、
図６に示すように、シリコン基板１の表面が局所的に酸
化され、酸化膜２の膜厚によって活性領域(薄い酸化膜
２aの領域)と素子分離領域(厚い酸化膜２bの領域)が設
けられる。このような場合、上記従来の多層配線形成方
法では、ポリイミド膜６をエッチバックしたとき、段差
の上側、すなわち厚い酸化膜２b上に設けられた柱４aだ
けがポリイミド膜６の表面に突出する。このため、ウエ
ハ表面を平坦化できず、これ以上工程を進めることがで
きない。すなわち、従来の多層配線形成方法は、下地に
段差がある場合に適用できないという問題がある。

【０００４】そこで、この発明の目的は、下地に段差が
ある場合であっても、簡単かつ安定に多層配線を形成で
きる半導体装置の製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の半導体装置の製造方法は、基板面に形成
された下地絶縁膜上に下層配線用の第１の導電膜を設け
る工程と、上記第１の導電膜上に、この導電膜と選択的
にエッチング可能な材料からなる第２の導電膜を所定の
厚さに堆積する工程と、フォトリソグラフィを行って、
上記第２の導電膜をパターン加工して上記第１の導電膜
上に配線接続用の柱を形成する工程と、上記基板上に、
層間絶縁膜を上記柱の高さを越える厚さに堆積する工程
と、上記基板の上記層間絶縁膜側の面を研磨して、上記
層間絶縁膜の表面を平坦化するとともに上記柱の上部を
露出させる工程と、上記基板上に上層配線用の第３の導
電膜を設ける工程を有することを特徴としている。

【０００６】また、上記柱の上部を露出させる工程の
後、上記第３の導電膜を設ける工程の前に、上記柱の材
料に対して選択的に上記層間絶縁膜を所定の厚さ分だけ
エッチングするのが望ましい。

【０００７】

【作用】この発明によれば、配線接続用の柱の上部は層
間絶縁膜とともに研磨され、これにより基板の層間絶縁
膜側の面が平坦化される。すなわち、下地(下地絶縁膜
の表面)に段差がある場合であっても、段差の上側に設
けられた柱だけが層間絶縁膜の表面に突出するようなこ
とがない。したがって、下地に段差がある場合であって
も安定に多層配線が形成される。また、このように層間
絶縁膜表面と柱の上部とを研磨しているので、エッチバ
ックを行う従来法と異なり、上記柱の上部にエッチング
量のばらつきを吸収するための膜を設ける必要がない。
したがって、簡単な工程でもって多層配線が形成され
る。

【０００８】また、上記柱の上部を露出させる工程の
後、上記第３の導電膜を設ける工程の前に、上記柱の材
料に対して選択的に上記層間絶縁膜を所定の厚さ分だけ
エッチングする場合、上記柱の上部が均等に突出して第
３の導電膜と十分に接触するので、下層配線と上層配線
との導通状態が向上する。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の半導体装置の製造方法を実
施例により詳細に説明する。

【００１０】図１(a)に示すように、配線の下地に段差
がある場合に多層配線を形成する方法について説明する
ものとする。すなわち、シリコン基板２１の表面が局所
的に厚く酸化され、酸化膜２２の膜厚によって活性領域
(薄い酸化膜２２aの領域)と素子分離領域(厚い酸化膜２
２bの領域)が設けられている。ポリシリコンからなるゲ
ート電極２３が酸化膜２２上に所定のパターンに形成さ
れ、この上に全面に下地絶縁膜２４が設けられている。
この下地絶縁膜２４の表面には、上記活性領域と素子分
離領域を反映した段差が形成されている。

【００１１】この上に多層配線を形成する場合、同図
(a)に示すように、まず、下地絶縁膜２４上に下層配線
用のアルミニウム膜(第１の導電膜)２５を設け、フォト
リソグラフィを行って、上記アルミニウム膜２５を所定
のパターンに加工する。

【００１２】次に、同図(b)に示すように、この基板２
１上に、タングステン膜(第２の導電膜)２６を堆積す
る。このタングステン膜２６の厚さは下地絶縁膜２４の
段差を十分に越える厚さとする。

【００１３】次に、同図(c)に示すように、フォトリソ
グラフィを行って、上記タングステン膜２６をパターン
加工して上記アルミニウム膜２５上に配線接続用の柱２
６aを形成する。

【００１４】次に、図２(d)に示すように、基板２１上
に層間絶縁膜２７を堆積する。この層間絶縁膜２７の厚
さは、上記柱２６aの高さを越えるものとする。すなわ
ち、活性領域の柱２６aの上部が層間絶縁膜２７の表面
よりも下側になるようにする。

【００１５】次に、この基板２１の層間絶縁膜２７側の
面を研磨して、層間絶縁膜２７の表面を平坦化するとと
もに上記柱２６a,２６aの上部を露出させる。

【００１６】次に、図３(f)に示すように、層間絶縁膜
２７を、柱２６aの材料に対して選択的に、かつアルミ
ニウム膜２５が露出しない範囲でエッチングする。これ
により、柱２６a,２６aを層間絶縁膜２７の表面２７aか
ら均等に突出させる。

【００１７】最後に、基板２１上に上層配線用のアルミ
ニウム膜(第３の導電膜)２８を設ける。柱２６a,２６a
の上部が均等に突出しているので、アルミニウム膜２８
と良好に導通する。したがって、下層配線２５と上層配
線２８との良好に導通状態を向上させることができる。

【００１８】このように、この工程では、配線接続用の
柱２６aの上部を層間絶縁膜２７とともに研磨して、基
板２１の層間絶縁膜２７側の面を平坦化している。した
がって、下地(下地絶縁膜２２の表面)に段差がある場合
であっても、段差の上側の柱２６aだけが層間絶縁膜２
７の表面に突出するようなことがない。したがって、下
地に段差がある場合であっても安定に多層配線を形成す
ることができる。また、このように層間絶縁膜２７表面
と柱２６aの上部とを研磨しているので、エッチバック
を行う従来法と異なり、上記柱２６aの上部にエッチン
グ量のばらつきを吸収するための膜を設ける必要がな
い。したがって、多層配線を簡単な工程でもって形成す
るこができる。

【００１９】

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の半
導体装置の製造方法は、配線接続用の柱の上部を層間絶
縁膜とともに研磨しいるので、基板の層間絶縁膜側の面
を平坦化することができる。したがって、下地に段差が
ある場合であっても安定に多層配線を形成することがで
きる。また、このように層間絶縁膜表面と柱の上部とを
研磨しているので、エッチバックを行う従来法と異な
り、上記柱の上部にエッチング量のばらつきを吸収する
ための膜を設ける必要がない。したがって、多層配線を
簡単な工程でもって形成することができる。

【００２０】また、上記柱の上部を露出させる工程の
後、上記第３の導電膜を設ける工程の前に、柱の材料に
対して選択的に層間絶縁膜を所定の厚さ分だけエッチン
グする場合、柱の上部を均等に突出させて第３の導電膜
と十分に接触させることができる。したがって、下層配
線と上層配線との導通状態を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例の多層配線形成方法を説
明する図である。

【図２】 この発明の一実施例の多層配線形成方法を説
明する図である。

【図３】 この発明の一実施例の多層配線形成方法を説
明する図である。

【図４】 従来の多層配線形成方法を説明する図であ
る。

【図５】 従来の多層配線形成方法を説明する図であ
る。

【図６】 上記従来の多層配線形成方法を下地に段差が
ある場合に適用した状態を示す図である。

【符号の説明】

２１ シリコン基板 ２２ 酸化膜 ２２a 薄い酸化膜 ２２b 厚い
酸化膜 ２３ ゲート電極 ２４ 下地絶
縁膜 ２５ アルミニウム膜 ２６ タング
ステン膜 ２６a 配線接続用の柱 ２７ 層間絶
縁膜 ２８ アルミニウム膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板面に形成された下地絶縁膜上に下層
   配線用の第１の導電膜を設ける工程と、 上記第１の導電膜上に、この導電膜と選択的にエッチン
   グ可能な材料からなる第２の導電膜を所定の厚さに堆積
   する工程と、 フォトリソグラフィを行って、上記第２の導電膜をパタ
   ーン加工して上記第１の導電膜上に配線接続用の柱を形
   成する工程と、 上記基板上に、層間絶縁膜を上記柱の高さを越える厚さ
   に堆積する工程と、 上記基板の上記層間絶縁膜側の面を研磨して、上記層間
   絶縁膜の表面を平坦化するとともに上記柱の上部を露出
   させる工程と、 上記基板上に上層配線用の第３の導電膜を設ける工程を
   有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 上記柱の上部を露出させる工程の後、上
   記第３の導電膜を設ける工程の前に、上記柱の材料に対
   して選択的に上記層間絶縁膜を所定の厚さ分だけエッチ
   ングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。