JPH0581181B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0581181B2
JPH0581181B2 JP16965488A JP16965488A JPH0581181B2 JP H0581181 B2 JPH0581181 B2 JP H0581181B2 JP 16965488 A JP16965488 A JP 16965488A JP 16965488 A JP16965488 A JP 16965488A JP H0581181 B2 JPH0581181 B2 JP H0581181B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring
film
interlayer insulating
forming
base film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP16965488A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0218950A (en
Inventor
Morya Nakahara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP16965488A priority Critical patent/JPH0218950A/en
Priority to US07/376,655 priority patent/US5110762A/en
Publication of JPH0218950A publication Critical patent/JPH0218950A/en
Publication of JPH0581181B2 publication Critical patent/JPH0581181B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は半導体装置及びその製造方法に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same.

(従来の技術) 半導体集積回路において、配線形成のためのメ
タライゼーシヨン技術は非常に重要な位置を占め
ている。特に近年におけるデバイス部品の高密度
集積化に伴い、配線幅もミクロンオーダからサブ
ミクロンオーダへと移行しつつある。さらにパタ
ーン設計上の自由度を向上させるために、配線層
も二層、三層以上に積層されるようになつてい
る。
(Prior Art) In semiconductor integrated circuits, metallization technology for forming wiring occupies a very important position. In particular, with the high density integration of device components in recent years, the wiring width is also shifting from the micron order to the submicron order. Furthermore, in order to improve the degree of freedom in pattern design, wiring layers are also stacked in two, three or more layers.

従来の半導体装置及びその製造方法について、
その工程別断面図である第3図を用いて説明す
る。まず第3図aに示されるように、p型半導基
板1の表面の所定位置にn+型拡散層2を形成し
た後、その全面にCVD法によりシリコン酸化膜
3を堆積する。このシリコン酸化膜3の表面全体
にBPSG膜4を堆積する。
Regarding conventional semiconductor devices and their manufacturing methods,
This will be explained using FIG. 3, which is a sectional view of each process. First, as shown in FIG. 3a, an n + -type diffusion layer 2 is formed at a predetermined position on the surface of a p-type semiconductor substrate 1, and then a silicon oxide film 3 is deposited on the entire surface thereof by CVD. A BPSG film 4 is deposited on the entire surface of this silicon oxide film 3.

そしてリソグラフイ技術及び反応性イオンエツ
チング(RIE)技術を用いてn型拡散層2上にコ
ンタクトホール5を設ける。
Then, a contact hole 5 is formed on the n-type diffusion layer 2 using lithography technology and reactive ion etching (RIE) technology.

次に第3図bに示されるように、まず表面全体
にスパツタリング法によりアルミニウムを堆積し
た後、リソグラフイ技術によつて第1の配線パタ
ーンに従つてパターニングを行い、第1のアルミ
ニウム配線21を形成する。
Next, as shown in FIG. 3b, aluminum is first deposited over the entire surface by sputtering, and then patterned by lithography according to the first wiring pattern to form the first aluminum wiring 21. Form.

第3図cに示されるように、表面全体にプラズ
マCVD法によりシリコン酸化膜22を堆積した
後、例えばエツチバツクを行つて平坦化し、さら
に第1のアルミニウム配線21と接続するための
スルーホール23を形成する。
As shown in FIG. 3c, after a silicon oxide film 22 is deposited over the entire surface by plasma CVD, it is planarized by, for example, etching back, and a through hole 23 for connection to the first aluminum wiring 21 is formed. Form.

そして第3図dに示されるように、アルミニウ
ムを全面に堆積し、第2の配線パターンに従つて
パターニングを行い、第2のアルミニウム配線2
6を形成する。そして表面全体をPSGパツシベ
ーシヨン膜27で覆う。
Then, as shown in FIG. 3d, aluminum is deposited on the entire surface and patterned according to the second wiring pattern to form the second aluminum wiring 2.
form 6. Then, the entire surface is covered with a PSG passivation film 27.

しかしながらこのような従来の方法により製造
された半導体装置には、以下のような問題があつ
た。
However, semiconductor devices manufactured by such conventional methods have the following problems.

ここで配線材料であるアルミニウムの堆積は、
スパツタリング法により行われる。従つてアルミ
原子の飛程方向は一方向であり、コンタクトホー
ル5のような凹部の側壁には僅かしか堆積され
ず、平坦部のアルミニウム膜厚の10%の厚みにす
ぎない場合もある。このような現象は、デバイス
部品の微細化が進み、コンタクトホール5の直径
に対するBPSG膜4とシリコン酸化膜3との和の
厚みの比(アスペクト比)が増大するに従いより
顕著なものとなる。コンタクトホール5の側壁部
における第1のアルミニウム配線5の膜厚が薄く
なると、エレクトロマイグレーシヨン、ストレス
マイグレーシヨン等が発生し、配線の信頼性が低
下することとなる。
Here, the deposition of aluminum, which is the wiring material, is
This is done by sputtering method. Therefore, the range direction of aluminum atoms is unidirectional, and only a small amount is deposited on the side walls of concave portions such as the contact hole 5, and the thickness may be only 10% of the thickness of the aluminum film on the flat portion. Such a phenomenon becomes more prominent as device components become smaller and the ratio (aspect ratio) of the sum of the thicknesses of the BPSG film 4 and the silicon oxide film 3 to the diameter of the contact hole 5 increases. If the film thickness of the first aluminum wiring 5 on the side wall portion of the contact hole 5 becomes thin, electromigration, stress migration, etc. will occur, and the reliability of the wiring will decrease.

またアルミニウム配線は、半導体装置の高集積
度化に伴い微細化される必要があるが、従来の製
造方法で微細な配線パターンを形成することは極
めて困難であつた。仮に微細なレジストパターン
をリソグラフイ技術の進歩により達成し得たとし
ても、そのレジストパターンに忠実にエツチング
加工することはできない。これはレジストパター
ンの断面形状が台形であるためエツチングの際に
レジストパターンの底辺部分が除去され、これに
伴つてアルミニウムも横方向がエツチングされて
パターン幅が狭くなるためである。
Furthermore, aluminum wiring needs to be made finer as semiconductor devices become more highly integrated, but it has been extremely difficult to form fine wiring patterns using conventional manufacturing methods. Even if a fine resist pattern could be achieved through advances in lithography technology, it would not be possible to perform etching faithfully to the resist pattern. This is because the cross-sectional shape of the resist pattern is trapezoidal, so the bottom portion of the resist pattern is removed during etching, and the aluminum is also etched in the lateral direction, resulting in a narrow pattern width.

また一般的にアルミニムウ配線を形成する際の
層間絶縁膜として、プラズマCVD法によりシリ
コン酸化膜22,27を堆積している。しかし従
来の堆積方法では、第4図a,bに示されたシリ
コン酸化膜22のごとく堆積形状がオーバーハン
グとなる。このためある膜厚以上堆積すると第3
図c,d及び第4図a,bに示されるように、ア
ルミニウム配線21のスペース上やコンタクトホ
ール5上に「巣」と一般に称される空洞24が形
成される。この空洞24の内部には、シリコン酸
化膜22を堆積させる工程において用いた反応ガ
スが封じこめられ、この反応ガスが時間がたつに
つれてしみ出すことにより半導体装置の長期間に
わたつての信頼性が低下する。
Generally, silicon oxide films 22 and 27 are deposited by plasma CVD as interlayer insulating films when forming aluminum interconnects. However, in the conventional deposition method, the deposited shape becomes an overhang as shown in the silicon oxide film 22 shown in FIGS. 4a and 4b. Therefore, if the film is deposited over a certain thickness, the third
As shown in FIGS. c and d and FIGS. 4a and 4b, a cavity 24, generally called a "cavity", is formed above the space of the aluminum wiring 21 and above the contact hole 5. Inside this cavity 24, the reactive gas used in the step of depositing the silicon oxide film 22 is sealed, and this reactive gas seeps out over time, thereby reducing the long-term reliability of the semiconductor device. descend.

(発明が解決しようとする課題) 以上述べたように従来の場合は、アルミニウム
配線のコンタクトホールにおける膜厚の低下、微
細なパターン形成が困難であること、シリコン酸
化膜中に空洞が存在することなどにより、半導体
装置の信頼性の低下を招いていた。このような問
題は、近年の半導体装置の微細化、複雑化に伴い
益々大きなものとなつている。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional case, there are problems such as a decrease in film thickness in contact holes of aluminum wiring, difficulty in forming fine patterns, and the existence of cavities in the silicon oxide film. As a result, the reliability of semiconductor devices has deteriorated. Such problems have become increasingly serious as semiconductor devices have become smaller and more complex in recent years.

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、微細
な配線パターンが制御性よく形成され、また配線
に必要な膜厚が確保されてステツプカバレージが
改善され、さらに層間絶縁膜中に空洞が存在せず
信頼成の向上した半導体装置及びその製造方法を
提供することを目的とする。
The present invention has been developed in view of the above circumstances, and it is possible to form fine wiring patterns with good controllability, to ensure the necessary film thickness for the wiring, to improve step coverage, and to eliminate the presence of cavities in the interlayer insulating film. An object of the present invention is to provide a semiconductor device with improved reliability and a manufacturing method thereof.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) 本発明の半導体装置は、導電領域上に形成さ
れ、さらに前記導電領域に対応したコンタクトホ
ールが設けられた第1の層間絶縁膜と、前記第1
の層間絶縁膜上に堆積されさらに配線パターンに
従つてパターニングされた、配線材料の成長核種
となる材料から成る下地膜と、前記下地膜上にの
み前記配線材料を選択的に成長されて形成された
配線と、前記配線間に埋設された第2の層間絶縁
膜とを備えたことを特徴としている。
(Means for Solving the Problems) A semiconductor device of the present invention includes a first interlayer insulating film formed on a conductive region and further provided with a contact hole corresponding to the conductive region;
a base film made of a material that serves as a growth nuclide for a wiring material, which is deposited on an interlayer insulating film and further patterned according to a wiring pattern; and a base film formed by selectively growing the wiring material only on the base film. The device is characterized in that it includes a second interlayer insulating film buried between the wires, and a second interlayer insulating film buried between the wires.

このような半導体装置は、半導体基板の表面に
拡散層を形成する工程と、前記半導体基板の全面
に第1の層間絶縁膜を形成する工程と、前記拡散
層に対応したコンタクトホールを前記第1の層間
絶縁膜に開孔する工程と、配線材料の成長核種と
なる材料から成る下地膜を全面に形成する工程
と、前記下地膜を配線パターンに従いパターニン
グする工程と、全面に第2の層間絶縁膜を形成す
る工程と、前記配線パターンに従い前記第2の層
間絶縁膜をパターニングして前記下地膜の表面を
露出させる工程と、露出した前記下地膜上にのみ
選択的に前記配線材料を成長させて第1の配線を
形成する工程とを備えたことを特徴とする半導体
装置の製造方法によつて製造することができる。
Such a semiconductor device includes a step of forming a diffusion layer on the surface of a semiconductor substrate, a step of forming a first interlayer insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate, and a step of forming a contact hole corresponding to the diffusion layer in the first layer. a step of forming a base film made of a material that will become a growth nuclide for wiring material over the entire surface; a step of patterning the base film according to the wiring pattern; and a step of forming a second interlayer insulation film over the entire surface. forming a film; patterning the second interlayer insulating film according to the wiring pattern to expose the surface of the base film; and selectively growing the wiring material only on the exposed base film. The semiconductor device can be manufactured by a method for manufacturing a semiconductor device, which is characterized by comprising the steps of: forming a first wiring;

前記下地膜として多結晶シリコンを用いること
ができ、この場合には前記配線材料としてタング
ステン、アルミニウム、モリブデン、タングステ
ンシリサイドを用いてもよい。また前記下地膜と
して、タングステン、アルミニウム、チタンのい
ずれかの材料を用いることもできる。
Polycrystalline silicon may be used as the base film, and in this case, tungsten, aluminum, molybdenum, or tungsten silicide may be used as the wiring material. Further, as the base film, any one of tungsten, aluminum, and titanium can also be used.

また上述した製造方法により半導体基板上に第
1の層間絶縁膜、第1の下地膜、第2の層間絶縁
膜、第1の配線を形成した後、さらに全面に第3
の層間絶縁膜を形成する工程と、前記第1の配線
に対応したコンタクトホールを前記第3の層間絶
縁膜に開孔する工程と、全面に第2の下地膜を形
成する工程と、前記第2の下地膜を第2の配線パ
ターンに従いパターニングする工程と、全面に第
4の層間絶縁膜を形成する工程と、前記第2の配
線パターンに従い前記第4の層間絶縁膜をパター
ニングして前記第2の下地膜の表面を露出させる
工程と、露出した前記第2の下地膜上にのみ選択
的に前記配線材料を成長させる工程とにより配線
を二層以上設けたものであつもよい。
Further, after forming the first interlayer insulating film, the first base film, the second interlayer insulating film, and the first wiring on the semiconductor substrate by the manufacturing method described above, a third layer is further formed on the entire surface.
forming a contact hole corresponding to the first wiring in the third interlayer insulating film; forming a second base film on the entire surface; a step of patterning the base film of No. 2 according to the second wiring pattern, a step of forming a fourth interlayer insulating film on the entire surface, and a step of patterning the fourth interlayer insulating film according to the second wiring pattern, Two or more layers of wiring may be provided by exposing the surface of the second base film and selectively growing the wiring material only on the exposed second base film.

(作用) 第1の層間絶縁膜上における配線間には、配線
パターニングがなされる前に形成された第2の層
間絶縁膜が堆積されているため、空洞が形成され
ることがない。
(Function) Since the second interlayer insulating film formed before the wiring patterning is deposited between the wirings on the first interlayer insulating film, no cavities are formed.

また拡散層と配線パターンとを接続するために
第1の層間絶縁膜に設けられたコンタクトホール
には、配線パターンを成す配線材料が堆積されて
いるため、コンタクトホールにおいても配線に必
要な膜厚が確保される。
In addition, since the wiring material forming the wiring pattern is deposited in the contact hole provided in the first interlayer insulating film to connect the diffusion layer and the wiring pattern, the contact hole also has a film thickness that is required for the wiring. is ensured.

(実施例) 以下本発明の一実施例について、その工程別紙
面である第1図を参照して説明する。第1図aに
示されるように、p型半導体基板1の上面にn+
型拡散層2を形成した後、CVD法によりシリコ
ン酸化膜3を例えば3000Åの厚さで堆積し、さら
にその上にBPSG膜3を例えば7000Åの厚さに堆
積する。次にn+型拡散層2との接続をとるため
のコンタクトホール5を開孔する。さらに全面に
不純物を含まないアンドープ多結晶シリコン膜6
を例えば500Å堆積する。そしてn+型拡散層2と
良好なオーミツクコンタクトを得るために、例え
ばヒ素イオンを加速電圧40KV、ドーズ量5×
1015/cm2の条件でアンドープ多結晶シリコン膜6
にイオン注入を行ない、イオンを混入させる。
(Example) An example of the present invention will be described below with reference to FIG. 1, which is a sheet showing the steps. As shown in FIG. 1a, n +
After forming the type diffusion layer 2, a silicon oxide film 3 is deposited to a thickness of, for example, 3000 Å using the CVD method, and a BPSG film 3 is further deposited thereon to a thickness of, for example, 7000 Å. Next, a contact hole 5 for connection with the n + type diffusion layer 2 is opened. Furthermore, an undoped polycrystalline silicon film 6 containing no impurities on the entire surface
For example, deposit 500 Å. In order to obtain good ohmic contact with the n + type diffusion layer 2, for example, arsenic ions are
Undoped polycrystalline silicon film 6 under the condition of 10 15 /cm 2
Ion implantation is performed to mix ions into the material.

次に、第1層目の配線パターンに従いアンドー
プ多結晶シリコン膜6を配線部分が残るようにパ
ターニングして第1図bに示されるヒ素ドープ多
結晶シリコン膜6aとする。そして全面にプラズ
マCVD法によりシリコン窒化膜7を例えば8000
Å堆積させる。
Next, the undoped polycrystalline silicon film 6 is patterned according to the wiring pattern of the first layer so that wiring portions remain, forming an arsenic-doped polycrystalline silicon film 6a shown in FIG. 1B. Then, a silicon nitride film 7 is deposited on the entire surface using the plasma CVD method, e.g.
Å Deposit.

次に、多結晶シリコン膜6をパターニングした
とき用いたマスクとは反転したマスクを用いてフ
オトリソグラフイ技術及び反応性イオンエツチン
グ技術により、このシリコン窒化膜7を配線部分
が除去されるようにエツチングする。これによ
り、配線パターン領域となる多結晶シリコン膜6
aを露出させる。このとき、それぞれ別々にパタ
ーニングされた多結晶シリコン膜6aとシリコン
窒化膜7aとのそれぞれのパターンを完全に一致
させることは困難であるため、第1図cのように
少しずれるのが一般的である。
Next, the silicon nitride film 7 is etched by photolithography and reactive ion etching using a mask that is inverted from the mask used when patterning the polycrystalline silicon film 6 so that the wiring portion is removed. do. As a result, the polycrystalline silicon film 6 which becomes the wiring pattern area is formed.
Expose a. At this time, it is difficult to perfectly match the patterns of the polycrystalline silicon film 6a and silicon nitride film 7a, which are patterned separately, so it is common for them to be slightly misaligned as shown in FIG. 1c. be.

次に選択成長技術を用いて、例えばタングステ
ンを露出しているアンドープを多結晶シリコン膜
6a上に成長させて、第1図dに示されるような
第1のタングステン配線8とする。
Next, using a selective growth technique, for example, an undoped layer with exposed tungsten is grown on the polycrystalline silicon film 6a to form a first tungsten interconnect 8 as shown in FIG. 1d.

さらにn+型拡散層2と、ヒ素イオン注入され
たヒ素ドープ多結晶シリコン膜6aとの間で良好
なオーミツクコンタクトが得られるように、700
℃の窒素中において30分間熱処理を行う。これに
よつてヒ素ドープ多結晶シリコン膜6a中のヒ素
イオンが電気的に活性化される。このようにして
形成された第1のタングステン配線8は平坦性が
良く、しかもコンタクトホール5中にはすべてタ
ングステンが堆積されているため、配線に必要な
膜厚が確保されてステツプカバレージが改善され
る。さらにBPSG膜4上における第1のタングス
テン配線8間には、完全にシリコン窒化膜7aが
埋設されているため、空洞は存在しない。
Further, in order to obtain good ohmic contact between the n + type diffusion layer 2 and the arsenic-doped polycrystalline silicon film 6a into which arsenic ions are implanted,
Heat treatment is performed in nitrogen at ℃ for 30 minutes. As a result, arsenic ions in arsenic-doped polycrystalline silicon film 6a are electrically activated. The first tungsten wiring 8 formed in this way has good flatness, and since tungsten is deposited entirely in the contact hole 5, the necessary film thickness for the wiring is secured and step coverage is improved. Ru. Further, since the silicon nitride film 7a is completely buried between the first tungsten interconnections 8 on the BPSG film 4, no cavities exist.

次に第1図eに示されるように、プラズマ
CVD法によりシリコン酸化膜9を全面に例えば
5000Å堆積し、第1のタングステン配線8と接続
するためのスルーホール23を設ける。そして第
2の配線パターンの材料としては、例えばアルミ
ニウムを1.0μm堆積し、第2の配線パターンに従
つてパターニングを行い第2のアルミニウム配線
10を形成する。
Next, as shown in Figure 1e, the plasma
For example, silicon oxide film 9 is coated on the entire surface by CVD method.
A thickness of 5000 Å is deposited, and a through hole 23 for connection to the first tungsten wiring 8 is provided. As the material for the second wiring pattern, for example, aluminum is deposited to a thickness of 1.0 μm and patterned according to the second wiring pattern to form the second aluminum wiring 10.

以上のようにして製造された半導体装置には、
次のような効果がある。
The semiconductor device manufactured as described above has
It has the following effects.

まずヒ素ドープ多結晶シリコン膜6aは比較的
薄く形成することができるため、コンタクトホー
ル5の設けられたBPSG膜4上に第1の配線パタ
ーンに従つて微細にパターニングを行うことがで
きる。このためこのヒ素ドープ多結晶シリコン膜
6aを第1の下地膜としてタングステンを成長さ
せて形成する第1のタングステン配線を微細化す
ることは容易に達成しうる。またこのタングステ
ンを成長させる段階では、膜が平坦になるまで成
長させるため、第1のタングステン配線8の膜の
平坦性は改善されるものとなる。このため平坦化
された第1のタングステン配線8の上方にシリコ
ン酸化膜9を介して形成される第2のアルミニウ
ム配線10は、従来の場合を示す第3図dの第2
のアルミニウム配線25と比較して明らかなよう
に平坦化されており、信頼性が向上する。
First, since the arsenic-doped polycrystalline silicon film 6a can be formed relatively thin, it can be finely patterned on the BPSG film 4 in which the contact hole 5 is provided according to the first wiring pattern. Therefore, it is easy to miniaturize the first tungsten wiring formed by growing tungsten using the arsenic-doped polycrystalline silicon film 6a as the first base film. Furthermore, in this step of growing tungsten, the film is grown until it becomes flat, so that the flatness of the film of the first tungsten wiring 8 is improved. Therefore, the second aluminum wiring 10 formed above the planarized first tungsten wiring 8 with the silicon oxide film 9 interposed therebetween is similar to the second aluminum wiring 10 shown in FIG.
It is clearly planarized compared to the aluminum wiring 25 shown in FIG. 2, and the reliability is improved.

BPSG膜4上における第1のタングステン配線
8が存在しない領域には、ヒ素ドープ多結晶シリ
コン膜6aのパターニングがなされる前に形成さ
れたシリコン窒化膜7aが埋設されているため、
第3図dや第4図a,bに示された従来の場合に
存在した空洞24が形成されない。よつて当然に
プラズマCVD法によりシリコン酸化膜9を堆積
させる際中に反応ガスが封じ込められるようなこ
とはない。
Since the silicon nitride film 7a formed before the arsenic-doped polycrystalline silicon film 6a is patterned is buried in the region on the BPSG film 4 where the first tungsten wiring 8 does not exist.
The cavity 24 present in the conventional case shown in FIG. 3d and FIGS. 4a and 4b is not formed. Therefore, as a matter of course, when depositing the silicon oxide film 9 by the plasma CVD method, the reaction gas will not be trapped inside.

またコンタクトホール5には、タングステンが
埋め込まれているためこのコンタクトホール5中
においても配線に必要な膜厚が確保されており、
配線のステツプカバレージは改善されている。
In addition, since tungsten is embedded in the contact hole 5, the film thickness necessary for wiring is ensured in the contact hole 5 as well.
Routing step coverage has been improved.

以上のような微細な配線パターンが制御性良く
かつ平坦に形成され、さらに層間絶縁膜中には空
洞が存在しないため長期間にわたつて高信頼性を
維持する半導体装置を得ることができる。
The fine wiring pattern as described above is formed flat with good controllability, and furthermore, since there is no cavity in the interlayer insulating film, it is possible to obtain a semiconductor device that maintains high reliability over a long period of time.

以上は本発明を二層配線構造の半導体装置に適
用した実施例であるが、三層以上の配線構造を有
するものに対しても適用が可能である。三層配線
構造を有する他の実施例について、第2図に示
す。
The above embodiments are examples in which the present invention is applied to a semiconductor device with a two-layer wiring structure, but the invention can also be applied to a semiconductor device with a three-layer or more wiring structure. Another embodiment having a three-layer wiring structure is shown in FIG.

ここで、第1のタングステン配線8を形成する
までの工程は、二層配線構造の場合における第1
図dまでの工程と同一である。その後プラズマ
CVD法によりシリコン酸化膜9を全面に例えば
5000Å堆積し、第1のタングステン配線8と接続
するためのスルーホール15を設ける。そして第
2の配線材料を選択成長させる下地膜としてのア
ンドープ多結晶シリコン膜を、例えば500Å堆積
した後ヒ素イオンを注入してイオンミキシングを
行う。
Here, the steps up to forming the first tungsten wiring 8 are as follows:
The steps are the same as those up to Figure d. then plasma
For example, silicon oxide film 9 is coated on the entire surface by CVD method.
A through hole 15 for connecting to the first tungsten wiring 8 is formed by depositing 5000 Å. After an undoped polycrystalline silicon film is deposited to a thickness of, for example, 500 Å as a base film for selectively growing the second wiring material, arsenic ions are implanted and ion mixing is performed.

次に第2層目の配線パターンに従つてアンドー
プ多結晶シリコン膜をパターニングして第2図に
示されるようなアンドープ多結晶シリコン膜16
aとする。そして全面にシリコン窒化膜を例えば
8000Å堆積させた後、エツチングを行つてアンド
ープ多結晶シリコン膜16aを露出させ、この露
出した部分にタングステンを成長させて第2のタ
ングステン配線18を形成する。そして第1のダ
ングステン配線8の場合と同様に700℃の窒素中
において30分間熱処理を行い、多結晶シリコン膜
16a中のヒ素イオンを電気的に活性化する。
Next, the undoped polycrystalline silicon film is patterned according to the second layer wiring pattern to form an undoped polycrystalline silicon film 16 as shown in FIG.
Let it be a. Then, for example, apply a silicon nitride film to the entire surface.
After depositing 8000 Å, etching is performed to expose the undoped polycrystalline silicon film 16a, and tungsten is grown on this exposed portion to form a second tungsten interconnect 18. Then, as in the case of the first dungsten wiring 8, heat treatment is performed in nitrogen at 700° C. for 30 minutes to electrically activate arsenic ions in the polycrystalline silicon film 16a.

以上と同じ工程をさらに繰り返して、シリコン
酸化膜19、下地膜としてのアンドープ多結晶シ
リコン膜26a及びシリコン窒化膜27aを形成
した後、多結晶シリコン膜26a上にタングステ
ンを成長させて第3のタングステン配線28を形
成する。
The same process as above is further repeated to form a silicon oxide film 19, an undoped polycrystalline silicon film 26a as a base film, and a silicon nitride film 27a, and then tungsten is grown on the polycrystalline silicon film 26a to form a third tungsten film. Wiring 28 is formed.

この実施例の場合も第1図に示された実施例同
様に、第1、第2及び第3の配線パターンを制御
性良くかつ平坦に形成することができ、配線のス
テツプカバレージも改善され、さらにそれぞれの
層間絶縁膜中には空洞が存在しないため、信頼性
の高い半導体装置が得られる。
In this embodiment, as in the embodiment shown in FIG. 1, the first, second, and third wiring patterns can be formed flat with good controllability, and the step coverage of the wiring is improved. Furthermore, since there is no cavity in each interlayer insulating film, a highly reliable semiconductor device can be obtained.

上述した実施例はいずれも本発明の半導体装置
及びその製造方法の一例であつて、本発明を限定
するものではない。例えば配線材料を選択成長さ
せる下地膜として多結晶シリコン膜を用いたが、
タングステン、アルミニウム、チタン等の他の材
料を用いることができる。また下地膜として多結
晶シリコン膜を用いた場合には、配線材料として
タングステンの他にアルミニウム、モリブデン、
タングステンサイド等を用いてもよい。
The embodiments described above are all examples of the semiconductor device of the present invention and its manufacturing method, and do not limit the present invention. For example, a polycrystalline silicon film was used as the base film for selectively growing the wiring material.
Other materials such as tungsten, aluminum, titanium, etc. can be used. In addition, when a polycrystalline silicon film is used as the base film, the wiring material can be aluminum, molybdenum, etc. in addition to tungsten.
Tungsten side or the like may also be used.

また第1図bに示された第1の層間絶縁間に相
当するBPSG膜4と、第2の層間絶縁膜に相当す
るシリコン窒化膜7とでは、材質が異なつてい
る。必ずしも常に材質を変える必要はないが、こ
のように材質を変えた場合には以下のような効果
が得られる。第1図cに示されるように、パター
ニングされて得られたシリコン窒化膜7aと多結
晶シリコン膜6aとはパターンが少しはずれる場
合が多く、BPSG膜4の表面が一部露出する。こ
のような場合にも材質が異なつているためエツチ
ングの条件は異なつており、シリコン窒化膜7を
エツチングする際に露出した部分のBPSG膜4が
除去されることがない。
Furthermore, the BPSG film 4 corresponding to the first interlayer insulating film shown in FIG. 1B and the silicon nitride film 7 corresponding to the second interlayer insulating film are made of different materials. Although it is not always necessary to change the material, the following effects can be obtained by changing the material in this way. As shown in FIG. 1c, the patterns of the patterned silicon nitride film 7a and the polycrystalline silicon film 6a often deviate slightly, and a portion of the surface of the BPSG film 4 is exposed. In such cases, since the materials are different, the etching conditions are different, and the exposed portion of the BPSG film 4 is not removed when the silicon nitride film 7 is etched.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明の半導体装置の製造
方法は、層間絶縁膜上に配線パターンに従つてパ
ターニングした下地膜の表面に、この下地膜を核
として配線材料を選択成長させて配線を形成する
ため、微細で平坦なパターンの配線を制御性良く
形成することができる。
As explained above, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, wiring is formed on the surface of a base film patterned on an interlayer insulating film according to a wiring pattern, by selectively growing a wiring material using this base film as a nucleus. Therefore, fine and flat pattern wiring can be formed with good controllability.

また配線間には空洞を生じることなく層間絶縁
膜が形成されているため、本発明による半導体装
置は長期間にわたつて高信頼性を維持することが
できる。
Further, since the interlayer insulating film is formed between the wirings without creating any cavities, the semiconductor device according to the present invention can maintain high reliability over a long period of time.

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

第1図は本発明の第1の実施例による半導体装
置の製造方法を示す工程別断面図、第2図は本発
明の第2の実施例による半導体装置の製造方法を
示す工程別断面図、第3図は従来の半導体装置の
製造方法の工程別断面図、第4図は従来の製造方
法により製造された半導体装置の断面図である。 1……シリコン基板、2……n+型拡散層、3
……シリコン酸化膜、4……BPSG膜、5……コ
ンタクトホール、6、……アンドープ多結晶シリ
コン膜、6a,16a,26a……ヒ素ドープ多
結晶シリコン膜、7,7a,17a,27a……
シリコン窒化膜、8……第1のタングステン配
線、9,19……シリコン酸化膜、10……第2
のアルミニウム配線、15,25……スルーホー
ル、18……第2のタングステン配線、21……
第1のアルミニウム配線、22……シリコン酸化
膜、23……スルーホール、24……空洞、26
……第2のアルミニウム配線、27……PSGパ
ツシベーシヨン膜、28……第3のタングステン
配線。
FIG. 1 is a cross-sectional view of each step showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of each step showing a method of manufacturing a semiconductor device according to a second example of the present invention, FIG. 3 is a cross-sectional view showing each step of a conventional semiconductor device manufacturing method, and FIG. 4 is a cross-sectional view of a semiconductor device manufactured by the conventional manufacturing method. 1...Silicon substrate, 2...n + type diffusion layer, 3
...Silicon oxide film, 4...BPSG film, 5...Contact hole, 6,...Undoped polycrystalline silicon film, 6a, 16a, 26a...Arsenic-doped polycrystalline silicon film, 7, 7a, 17a, 27a... …
Silicon nitride film, 8...first tungsten wiring, 9, 19...silicon oxide film, 10...second
aluminum wiring, 15, 25... through hole, 18... second tungsten wiring, 21...
First aluminum wiring, 22...Silicon oxide film, 23...Through hole, 24...Cavity, 26
...Second aluminum wiring, 27...PSG passivation film, 28...Third tungsten wiring.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 導電領域上に形成され、さらに前記導電領域
に対応したコンタクトホールが設けられた第1の
層間絶縁膜と、前記第1の層間絶縁膜上に堆積さ
れさらに記線パターンに従つてパターニングされ
た、配線材料の成長核種となる材料から成る下地
膜と、前記下地膜上にのみ前記配線材料を選択的
に成長されて形成された配線と、前記配線間に埋
設された第2の層間絶縁膜とを備えたことを特徴
とする半導体装置。 2 半導体基板の表面に拡散層を形成する工程
と、前記半導体基板の全面に第1の層間絶縁膜を
形成する工程と、前記拡散層に対応したコンタク
トホールを前記第1の層間絶縁に開孔する工程
と、配線材料の成長核種となる材料から成る下地
膜を全面に形成する工程と、前記下地膜を配線パ
ターンに従いパターニングする工程と、全面に第
2の層間絶縁膜を形成する工程と、前記配線パタ
ーンに従い前記第2の層間絶縁膜をパターニング
して前記下地膜の表面を露出させる工程と、露出
した前記下地膜上にのみ選択的に前記配線材料を
成長させて配線を形成する工程とを備えたことを
特徴とする半導体装置の製造方法。 3 前記下地層が、多結晶シリコンから成ること
を特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方
法。 4 前記下地膜が多結晶シリコンであり、前記配
線材料がタングステン、アルミニウム、モリブデ
ン、タングステンシリサイドのいずれかの材料か
ら成ることを特徴とする請求項2記載の半導体装
置の製造方法。 5 前記下地膜が、タングステン、アルミニウ
ム、チタンのいずれかの材料から成ることを特徴
とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。 6 半導体基板の表面に拡散層を形成する工程
と、前記半導体基板の全面に第1の層間絶縁膜を
形成する工程と、前記拡散層に対応したコンタク
トホールを前記第1の層間絶縁膜に開孔する工程
と、配線材料の成長核種となる材料から成る第1
の下地膜を全面に形成する工程と、前記第1の下
地膜を第1の配線パターンに従いパターニングす
る工程と、全面に第2の層間絶縁膜を形成する工
程と、前記第1の配線パターンに従い前記第2の
層間絶縁膜をパターニングして前記第1の下地膜
の表面を露出させる工程と、露出した前記第1の
下地膜上にのみ選択的に前記配線材料を成長させ
て第1の配線を形成する工程と、全面に第3の層
間絶縁膜を形成する工程と、前記第1の配線に対
応したコンタクトホールを前記第3の層間絶縁膜
に開孔する工程と、全面に第2の下地膜を形成す
る工程と、前記第2の下地膜を第2の配線パター
ンに従いパターニングする工程と、全面に第4の
層間絶縁膜を形成する工程と、前記第2の配線パ
ターンに従い前記第4の層間絶縁膜をパターニン
グして前記第2の下地膜の表面を露出させる工程
と、露出した前記第2の下地膜上にのみ選択的に
前記配線材料を成長させる工程とを備えたことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
[Scope of Claims] 1. A first interlayer insulating film formed on a conductive region and provided with a contact hole corresponding to the conductive region, and a line pattern deposited on the first interlayer insulating film. A base film made of a material that is a growth nuclide for a wiring material and patterned according to the method, a wiring formed by selectively growing the wiring material only on the base film, and a wire buried between the wirings. A semiconductor device comprising: a second interlayer insulating film. 2. A step of forming a diffusion layer on the surface of the semiconductor substrate, a step of forming a first interlayer insulation film on the entire surface of the semiconductor substrate, and a step of opening a contact hole corresponding to the diffusion layer in the first interlayer insulation. a step of forming a base film made of a material that will become a growth nuclide for a wiring material over the entire surface; a step of patterning the base film according to a wiring pattern; a step of forming a second interlayer insulating film over the entire surface; patterning the second interlayer insulating film according to the wiring pattern to expose the surface of the base film; and forming a wiring by selectively growing the wiring material only on the exposed base film. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the base layer is made of polycrystalline silicon. 4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the base film is polycrystalline silicon, and the wiring material is made of any one of tungsten, aluminum, molybdenum, and tungsten silicide. 5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the base film is made of one of tungsten, aluminum, and titanium. 6. Forming a diffusion layer on the surface of the semiconductor substrate, forming a first interlayer insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate, and opening a contact hole corresponding to the diffusion layer in the first interlayer insulating film. The first step consists of a hole forming process and a material that becomes a growth nuclide for the wiring material.
a step of forming a base film on the entire surface, a step of patterning the first base film according to the first wiring pattern, a step of forming a second interlayer insulating film on the entire surface, and a step of patterning the first base film according to the first wiring pattern. patterning the second interlayer insulating film to expose the surface of the first base film; and selectively growing the wiring material only on the exposed first base film to form a first wiring. forming a third interlayer insulating film on the entire surface; forming a contact hole in the third interlayer insulating film corresponding to the first wiring; and forming a second interlayer insulating film on the entire surface. forming a base film, patterning the second base film according to the second wiring pattern, forming a fourth interlayer insulating film on the entire surface, and patterning the fourth base film according to the second wiring pattern. It is characterized by comprising the steps of patterning the interlayer insulating film to expose the surface of the second base film, and selectively growing the wiring material only on the exposed second base film. A method for manufacturing a semiconductor device.
JP16965488A 1988-07-07 1988-07-07 Semiconductor device and its manufacture Granted JPH0218950A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16965488A JPH0218950A (en) 1988-07-07 1988-07-07 Semiconductor device and its manufacture
US07/376,655 US5110762A (en) 1988-07-07 1989-07-07 Manufacturing a wiring formed inside a semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16965488A JPH0218950A (en) 1988-07-07 1988-07-07 Semiconductor device and its manufacture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0218950A JPH0218950A (en) 1990-01-23
JPH0581181B2 true JPH0581181B2 (en) 1993-11-11

Family

ID=15890472

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16965488A Granted JPH0218950A (en) 1988-07-07 1988-07-07 Semiconductor device and its manufacture

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0218950A (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0296331A (en) * 1988-09-30 1990-04-09 Texas Instr Japan Ltd Semiconductor device and manufacture thereof
JPH04171921A (en) * 1990-11-06 1992-06-19 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
KR950010854B1 (en) * 1992-10-30 1995-09-25 현대전자산업주식회사 Forming method of tungsten plug
KR100186509B1 (en) * 1996-05-16 1999-04-15 문정환 Method of forming metal interconnector in semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0218950A (en) 1990-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4617193A (en) Planar interconnect for integrated circuits
US4630357A (en) Method for forming improved contacts between interconnect layers of an integrated circuit
US4822749A (en) Self-aligned metallization for semiconductor device and process using selectively deposited tungsten
US5055426A (en) Method for forming a multilevel interconnect structure on a semiconductor wafer
JP2576820B2 (en) Manufacturing method of contact plug
KR100215847B1 (en) Metal interconnector of semiconductor device and process for forming the same
US5327011A (en) Semiconductor device with enhanced via or contact hole connection between an interconnect layer and a connecting region
US5516726A (en) Method of manufacturing local interconnection for semiconductors
JPH0418701B2 (en)
US5683938A (en) Method for filling contact holes with metal by two-step deposition
KR0180287B1 (en) Interconnection structure of semiconductor device
US4937657A (en) Self-aligned metallization for semiconductor device and process using selectively deposited tungsten
JPH0581181B2 (en)
JPS61208241A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH01150338A (en) Formation of wiring
JP2940986B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3208608B2 (en) Wiring formation method
JP2723560B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2855981B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH0268952A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH05218209A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH04113655A (en) Semiconductor device and its preparation
KR100249827B1 (en) Method for making a multi-metal interconnection with pillar formation
KR100236093B1 (en) Structure of metal interconnector of semiconductor device and method of fabricating the same
JP2738358B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees