JPH05109908A - 多層配線の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スルーホールを大きくすることなく、しかも
抵抗値を上げることなく、断線もなく、かつ表面荒れを
防止する。 【構成】 絶縁膜１上の第１の配線層２上にスルーホー
ルの厚み分に相当する第２の配線層３を形成し、スルー
ホールに相当する個所のみに第１のレジスト５を残す。
次に、この第１のレジスト５をマスクとして第２の配線
層３をエッチングしてメタル部３ａを形成する。さら
に、第１のレジスト５とメタル部３ａに第２のレジスト
６を残し、第１の配線層２をエッチングしたのち、第１
および第２のレジスト５、６を除去する。引き続き、第
１の配線層２およびメタル部３ａに層間絶縁膜７を形成
し、この層間絶縁膜７をエッチバックし前記第２の配線
層の上部表面を露呈させる。そして、最後にメタル部３
ａ上部表面上に第３の配線層４を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路におけ
る多層配線の製造方法に関し、特にスルーホールの形成
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の多層配線の製造方法を製
造工程に示す図である。まず、同図（ａ）の工程におい
て、基板上に形成された絶縁膜１上に第１の配線層２を
形成し、この第１の配線層２にパターンを形成する。次
に、同図（ｂ）の工程において、絶縁膜１および第１の
配線層２上に層間絶縁膜７を形成し、スルーホール９を
開口する。最後に、同図（ｃ）の工程において、第３の
配線層４を形成し、パターンを形成すると同時に、第１
の配線層２と第３の配線層４とをホール導電部４ａで電
気的に接続している。また、従来の第２の方法として、
図５に示すように上述した第１の方法でホール導電部１
０の肉厚を厚くする目的で、第３の配線層４を形成する
工程において、予め基板１に約１００℃〜３５０℃で加
熱しておく方法もある。

【０００３】図６は、従来の第３の方法を示し上述した
第１の方法の製造工程で層間絶縁膜７にスルーホール９
を開口したあとに、この開口部９に選択的に第２の配線
層を埋設してメタル部３ａを形成し、しかるのち第３の
配線層４を形成して第１の配線層２と第３の配線層４と
を電気的に接続する方法である。また、従来の第４の方
法として、図７に示すように上述した第１の方法の製造
工程において、層間絶縁膜７にスルーホール９を開口す
るのに、ウェットエッチングを用いて溶液の回り込みを
利用してスルーホール９に開口側に向かって広がるテー
パ部９ａを形成する方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の第１の方法においては、ホール導電部４ａを形
成するのに、第３の配線層４を形成する際のスルーホー
ル９への自然流入に頼っているので、ホール導電部４ａ
の厚みを充分に形成することができず、このためホール
電電部４ａが断線しやすいといった欠点がある。また、
第２の方法では、ホール導電部４ａの厚みは増すもの
の、ヒロック１１等の突起物が多数発生して表面荒れを
起こすといった不都合がある。また、第３の方法では、
スルーホール９は完全に埋まるものの、メタル部３ａが
別部材で構成されるため、第１および第３の配線層２お
よび４との接続部において接触不良（ミキシング不良）
個所１２が発生し、このためスルーホール抵抗が上がる
といった問題がある。また、第４の方法では、スルーホ
ール９にテーパ部９ａを形成し、これにより導電ホール
部１０の厚みは充分となりスルーホール抵抗が上がると
いった問題は発生しないが、スルーホール形成領域が大
きくなり、このため実装密度を高めようとすると大型化
する欠点がある。本発明は、上記した従来の不都合、欠
点あるいは問題点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、スルーホールを大きくすることな
く、しかも抵抗値を上げることなく、断線もなく、かつ
表面荒れが発生しない多層配線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】この目的を達成するため
に、本発明に係る多層配線の製造方法は、絶縁膜上に第
１の配線層を形成する第１の工程と、この第１の配線層
上にスルーホールの厚み分に相当する第２の配線層を形
成する第２の工程と、この第２の配線層に写真製版によ
ってスルーホールに相当する個所のみに第１のレジスト
を残す第３の工程と、この第１のレジストをマスクとし
て前記第２の配線層をエッチングする第４の工程と、写
真製版によって前記第１のレジストと前記第１の配線層
に第２のレジストを残す第５の工程と、この第２のレジ
ストによって前記第１の配線層をエッチングする第６の
工程と、前記第１および第２のレジストを除去する第７
の工程と、前記第１および第２の配線層に層間絶縁膜を
形成する第８の工程と、この層間絶縁膜をエッチバック
し前記第２の配線層の上部表面を露呈させる第９の工程
と、この第２の配線層の上部表面上に第３の配線層を形
成する第１０の工程とからなるものである。

【０００６】

【作用】本発明においては、スルーホールに充填される
メタル部は、第２の配線層からエッチングしてスルーホ
ールと同一形状に形成されるので、メタル部は充分な厚
みを有すると共に、スルーホールは大きくならない。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明
する。図１は本発明に係る多層配線の製造方法を製造工
程順に示した側断面図である。まず、同図（ａ）の工程
において、基板上の絶縁膜１に第１の配線層２を形成す
る。なお、この工程においては、第１の配線層２にはパ
ターンの形成は行わずに、第１の配線層２上にスルーホ
ールの深さに相当する厚みの第２の配線層３を形成し、
スルーホールに相当する第１のレジスト５を写真製版に
よって残す。次に、同図（ｂ）の工程において、第２の
配線層３にレジスト５をマスクとしてエッチングを施
し、第１の配線層２の表面が露出するまで行い、メタル
部３ａを形成する。なお、このときのエッチングとして
は、異方性エッチングが望ましい。また、エッチングの
エンドポイントは、第１の配線層２に含まれる特有の物
質を検知し、エッチングを停止させる方法が最も一般的
である。

【０００８】引き続き、同図（ｃ）の工程において、前
述した第１のレジスト５を残したままで、新たな第２の
レジスト６を第１のレジスト５と第１の配線層２の上に
写真製版によって残す。ここで、重要なことは、第１の
レジスト５をこの時点では、残し、次工程で第２のレジ
スト６と一緒に除去する点にある。このようにすること
によって、後述するように、第１のレジスト５と第２の
レジスト６との位置関係がずれた場合でもメタル部３ａ
が所定の形状を確保することが可能となる点にある。そ
して、同図（ｄ）の工程において、エッチングを施し、
第１の配線層２にパターンを形成した後にレジスト５、
６を除去する。

【０００９】次に、同図（ｅ）の工程において、絶縁膜
１上に第１の配線層２およびメタル部３ａが埋設される
ように層間絶縁膜７を形成する。さらに、同図（ｆ）の
工程において、層間絶縁膜７に第２の配線層３の表面が
露出するまでエッチングを施す。このとき、層間絶縁膜
７上でのエッチングにばらつきがあるので、多少オーバ
ーエッチングしても差し支えない最後に、同図（ｇ）の
工程において、層間絶縁膜７とメタル部３ａ上に第３の
配線層４を形成して、完成させる。

【００１０】ここで、本実施例におけるレジストを形成
するため写真製版上必要とするマスクの枚数を従来と比
較すると、本発明の実施例においては、第２の配線層３
からメタル部３ａを形成する際、および第１、第３の配
線層２、４にパターンを形成する際の合計３枚のマスク
を必要とする。一方、従来においては、層間絶縁膜７に
スルーホール９を形成する際、および第１、第３の配線
層２、４にパターンを形成する際の合計３枚のマスクを
必要とし、本発明の実施例と同一枚数であるが、従来に
おいて、スルーホールをダブルコートで２度マスクを行
う必要のある場合には、従来の方がマスク出しの回数が
増えることとなる。

【００１１】図２は、本発明第２の実施例であり、上述
した図１（ｆ）のエッチング工程において、オーバーエ
ッチングして、メタル部３ａの上端面のみならず上部の
側面部も露出した場合を示したものである。この場合、
メタル部３ａと第３の配線層４との接触面積は拡がり、
接触抵抗を向上させることができる。

【００１２】図３は、上述した図１（ａ）の第１のレジ
スト５の形成工程において、所定位置よりもずれた場合
の実施例を示したものである。写真製版上の重ね合わせ
のずれがなければ、図３（ａ）に示すように、メタル部
３ａが第１の配線層２上に形成されて、重ね合わせ上の
問題は生じない。ところが、同図（ｂ）に示すように、
第１の配線層２に対してメタル部３ａがずれた場合に
は、第１の配線層２から突出した部分１３が生じる。し
かしながら、本発明においては、上述したようにメタル
部３ａを形成するための第１のレジスト５をメタル部３
ａを形成した後もそのまま残してあるので、第１の配線
層２は第１のレジスト５によってメタル部３ａと同様に
突出部１４が形成されてメタル部３ａと第１の配線層２
との電気的接触面積は減ることがなく、電気的抵抗が増
えることがない。

【００１３】一方、従来においては、層間絶縁膜７に、
ホール導電部３ａあるいは４ａを埋設するためのスルー
ホール９を穿設する方法を採っているために、図８
（ａ）のようにスルーホール９が第１の配線層２からず
れて形成された場合には、ずれた位置に相当する１４部
に対応した部分の基板の絶縁膜１が層間絶縁膜７をエッ
チングする際に穿たれて、絶縁不良の原因となる。これ
を防止するため、従来においては、図８（ｂ）に示すよ
うに第１の配線層２に、スルーホール形成領域に重ね合
わせマージンとして領域１５を余分に形成してスルーホ
ール９のいわゆる踏み外しを防止している。これによ
り、踏み外しは防止できるが上述した本発明の突出部１
４と比較してマージン領域１５を大きく取らざるおえな
く、このために従来においては配線領域が広がってしま
うのに対して、本発明においては、配線領域を小さくで
き、集積回路、特に超ＬＳＩでは、集積度を向上させる
ことが可能となる。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
ルーホールのメタル部を第２の配線層からエッチングに
よって形成したので、メタル部をスルーホールに完全に
埋設することができ、これによりスルーホール抵抗を低
くすることができる。また、ウェットエッチングをスル
ーホールに用いる必要がなく、このためスルーホール領
域を小さくできると共に、従来のように写真製版上のず
れを防止するためマージン領域を余分に設ける必要がな
いので、配線領域を小さくでき、集積回路、特に超ＬＳ
Ｉでは、集積度を向上させることが可能となる。また、
熱処理を加える必要がなく、このためヒロック等による
表面荒れが発生することがない。また、化学反応を用い
る必要がないため、選択ＣＶＤ等で問題となりやすい上
下の配線層とのミキシング不良を無視できるほど軽減で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る多層配線の製造方法を工程順に示
した側断面図である。

【図２】本発明に係る多層配線の第２の実施例を示す側
断面図である。

【図３】本発明に係る多層配線の第１の配線層のエッチ
ング工程において、（ａ）は写真製版上のずれがないと
きの平面図、（ｂ）は写真製版上のずれが生じたときの
平面図、（ｃ）は同じく斜視図である。

【図４】従来の多層配線層の製造方法を工程順に示した
側断面図である。

【図５】従来の多層配線層の第２の製造方法によって形
成された多層配線の側断面図である。

【図６】従来の多層配線層の第３の製造方法によって形
成された多層配線の側断面図である。

【図７】従来の多層配線層の第４の製造方法によって形
成された多層配線の側断面図である。

【図８】従来の多層配線の第１の配線層のエッチング工
程において、（ａ）は写真製版上のずれが生じたときの
平面図、（ｂ）はこれを防止するための第１の配線層の
平面図である。

【符号の説明】

１ 絶縁膜 ２ 第１の配線層 ３ 第２の配線層 ３ａ メタル部 ４ 第３の配線層 ５ 第１のレジスト ６ 第２のレジスト ７ 層間絶縁膜 ９ スルーホール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁膜上に第１の配線層を形成する第１
   の工程と、この第１の配線層上にスルーホールの厚み分
   に相当する第２の配線層を形成する第２の工程と、この
   第２の配線層に写真製版によってスルーホールに相当す
   る個所のみに第１のレジストを残す第３の工程と、この
   第１のレジストをマスクとして前記第２の配線層をエッ
   チングする第４の工程と、写真製版によって前記第１の
   レジストと前記第１の配線層に第２のレジストを残す第
   ５の工程と、この第２のレジストによって前記第１の配
   線層をエッチングする第６の工程と、前記第１および第
   ２のレジストを除去する第７の工程と、前記第１および
   第２の配線層に層間絶縁膜を形成する第８の工程と、こ
   の層間絶縁膜をエッチバックし前記第２の配線層の上部
   表面を露呈させる第９の工程と、この第２の配線層の上
   部表面上に第３の配線層を形成する第１０の工程とから
   なる多層配線の製造方法。