JPH05102314A - 半導体装置の多層配線形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 層間接続部は勿論のこと、他の部分において
も上層配線金属の被覆性を改善する。 【構成】 下層配線の層間接続部上に導電材の柱を設け
た上で、層間絶縁膜を堆積させ、その層間絶縁膜の表面
をメカニカルケミカルポリッシングで平坦にすると同時
にその表面に前記導電材の柱の表面を露出させる。層間
接続部は導電材の柱で埋め込まれた構造となる。かつ層
間絶縁膜の表面全体が平坦となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の多層配
線形成方法に係り、特に層間接続部の製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体装置の多層配線形成方法を
図３を参照して説明する。図３（ａ）において、１はＳ
i 基板の上に通常の能動素子を作り込み、その上に中間
絶縁膜を形成し、この中間絶縁膜に素子と第１層目配線
との接続用コンタクトホールを開けた下地構造体であ
る。この下地構造体１上にＡl 系合金により第１層目配
線２を形成する。次に、その上に、ＰＳＧまたはＢＰＳ
ＧまたはＮＳＧからなる層間絶縁膜３を形成し、層間接
続部においてスルーホール４を開ける。次にスルーホー
ル４をＷ，Ｃu などの金属で埋め込むことも可能ではあ
るが、量産性という点からこれらの埋め込み技術は確立
されておらず、ここでは通常のスパッタ技術を用いた方
法を示す。したがってこの後、図３（ｂ）に示す如く、
第２層目配線金属（Ａl 系合金）をスパッタにより堆積
させ、パターニングを行い、第２層目配線５を形成す
る。この後の工程は、２層配線半導体装置の場合はパッ
シベーション膜の形成を行い、３層，４層配線では層間
絶縁膜の形成、スルーホールの開孔、配線の形成工程を
くり返す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の形成方法では、素子が微細化すると、スル
ーホール４の径も減少し、スルーホール４の深さと径の
比であるアスペクト比が大きくなるので、図３（ｂ）に
示すようにスルーホール４の底部周辺部（丸印６部分）
で第２層目配線金属がスパッタ堆積されにくい部分が生
じ、最悪の場合は第２層目配線５が断切れすることがお
こる。この結果、多層配線の信頼性上、または生産の歩
留りの点から、従来方法は技術的に満足できるものでは
なかった。

【０００４】この発明は上記の点に鑑みなされたもの
で、層間接続部は勿論のこと、他の部分においても上層
配線金属の被覆性を改善し、多層配線を信頼性高く、か
つ生産の歩留り良く得ることができる半導体装置の多層
配線形成方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明では、下地構造
体上に下層配線を形成し、その下層配線上に、層間接続
部において導電材の柱を形成し、この柱および前記下層
配線を覆うように前記下地構造体上の全面に層間絶縁膜
を形成し、この層間絶縁膜の表面をメカニカルケミカル
ポリッシング法で研磨することにより該表面を平坦と
し、かつその表面に前記柱の上面を露出させ、その露出
した柱の上面と接続して前記層間絶縁膜上に上層配線を
形成する。

【０００６】

【作用】上記この発明においては、層間接続部が導電材
の柱で完全に埋め込まれた構造となり、上層配線は平面
上に形成すれば良く、したがって、層間接続部において
上層配線金属が被覆不足になったり断切れすることがな
く、均一の厚さに形成される。

【０００７】また通常、層間絶縁膜は、下地構造体の表
面形状および下層配線の有無による影響を受けて、表面
が凹凸となるが、上記この発明においては、メカニカル
ケミカルポリッシングにより前記凹凸が除去され、表面
が平坦となる。したがって、層間接続部以外において
も、上層配線金属の被覆性が改善される。

【０００８】

【実施例】以下この発明の一実施例を図１を参照して説
明する。

【０００９】図１（ａ）において、１１はＳi 基板の上
に通常の能動素子を作り込み、その上に中間絶縁膜を形
成し、この中間絶縁膜に素子と第１層目配線との接続用
コンタクトホールを開けた下地構造体である。この下地
構造体１１上にＡl 系合金または高融点金属のシリサイ
ドあるいはナイトライドからなる第１層目配線１２を形
成する。

【００１０】次に、前記第１層目配線１２を有する下地
構造体１１上の全面に図１（ｂ）に示すように柱形成用
金属１３を所定の厚さに堆積させる。そして、この金属
１３をフォトリソ・エッチング法の通常のパターニング
技術でパターニングすることにより、前記第１層目配線
１２の層間接続部上に、前記金属１３による層間接続用
の柱１３ａを形成する。ここで、前記金属１３としては
Ａl 系合金またはＷまたは高融点金属のシリサイドある
いはナイトライドなどを使用するが、この金属が第１層
目配線金属と同一の場合は、パターニング時（エッチン
グ時）、終点検出に注意を要する。しかし、異なった種
類の金属の場合は、エッチングガスを適当に選択するこ
となどにより、第１層目配線１２を阻害することなく、
前記柱１３ａを形成することが可能である。また、図２
に示すように、第１層目配線１２の形成後、その表面に
１００〜３０００Å厚程度の絶縁膜１４を形成し、その
絶縁膜１４の層間接続部部分に開口部１５を形成し、し
かる後、図１（ｂ）の工程を行えば、柱１３ａをパター
ニング形成する際、前記絶縁膜１４をエッチングのスト
ッパとすることができる。

【００１１】図１（ｂ）の工程の後、柱１３ａおよび第
１層目配線１２を覆うように下地構造体１１上の全面に
図１（ｃ）に示すように層間絶縁膜１６を形成する。

【００１２】次いで、この層間絶縁膜１６の表面をメカ
ニカルケミカルポリッシング法で研磨することにより、
図１（ｄ）に示すように該層間絶縁膜１６の表面を平坦
とし、かつその表面に前記柱１３ａの表面を露出させ
る。ここで、メカニカルケミカルポリッシング法とは、
層間絶縁膜をゆっくりと溶かす溶液を供給しながらグラ
インダで研磨する方法で、最近のグラインダの開発によ
り数百Åの精度で研磨が可能である。

【００１３】しかる後、平坦な層間絶縁膜１６上に図１
（ｅ）に示すように柱１３ａの上面に接続して第２層目
配線１７を形成する。この後の工程は、２層配線半導体
装置の場合はパッシベーション膜の形成を行い、３層以
上の配線では柱の形成、平坦な層間絶縁膜の形成、配線
形成をくり返す。

【００１４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明に
よれば、下層配線の層間接続部上に導電材の柱を設けた
上で、層間絶縁膜を堆積させ、その層間絶縁膜の表面を
メカニカルケミカルポリッシングで平坦にすると同時に
その表面に前記導電材の柱の上面を露出させるようにし
たので、層間接続部は前記導電材の柱で完全に埋め込ま
れた構造となり、上層配線は平坦面に形成すればよく、
したがって上層配線金属が層間接続部で被覆不足となっ
たり断切れすることがなく、信頼性の高い生産歩留りの
良い多層配線形成が可能となる。また、前記メカニカル
ケミカルポリッシングで層間絶縁膜の表面全体が平坦と
なるので、層間接続部以外においても上層配線金属の被
覆性が改善され、より信頼性の高い生産歩留りの良い多
層配線を形成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の半導体装置の多層配線形成方法の一
実施例を示す工程断面図である。

【図２】この発明の一実施例の一部変更例を示す断面図
である。

【図３】従来の半導体装置の多層配線形成方法を示す工
程断面図である。

【符号の説明】

１１ 下地構造体 １２ 第１層目配線 １３ａ 柱 １６ 層間絶縁膜 １７ 第２層目配線

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１０月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【図１】

【図３】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下地構造体上に下層配線を形成する工程
   と、 その下層配線上に、層間接続部において導電材の柱を形
   成する工程と、 その柱および前記下層配線を覆うように前記下地構造体
   上の全面に層間絶縁膜を形成する工程と、 その層間絶縁膜の表面をメカニカルケミカルポリッシン
   グ法で研磨することにより該表面を平坦とし、かつその
   表面に前記柱の上面を露出させる工程と、 その露出した柱の上面と接続して前記層間絶縁膜上に上
   層配線を形成する工程とを具備してなる半導体装置の多
   層配線形成方法。