JPH0621240A - 半導体装置の配線接続構造及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置の配線接続構造及びその製造方法

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JPH0621240A
JPH0621240A JP19488992A JP19488992A JPH0621240A JP H0621240 A JPH0621240 A JP H0621240A JP 19488992 A JP19488992 A JP 19488992A JP 19488992 A JP19488992 A JP 19488992A JP H0621240 A JPH0621240 A JP H0621240A
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JP
Japan
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resist
interlayer insulating
layer wiring
insulating film
wiring
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JP19488992A
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Inventor
Ryuya Hara
竜弥 原
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンタクトホール部での上層配線のステップ
カバレージ特性を損なうことなく、上層配線をパターニ
ングする際のレジスト露光時のハレーションを防止す
る。 【構成】 コンタクトホール5に、テーパーではなく、
半導体基板の主面に平行な面52aと垂直な面52bと
からなる段差部52を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、層間絶縁膜に形成した
コンタクトホールを通じて上下の配線層を互いに接続し
た多層配線構造の半導体装置の配線接続構造及びその製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】配線を何層にも積み重ねた半導体装置の
多層配線構造においては、層間絶縁膜を挟んで上下に形
成された配線間の電気的接続をとるためにその層間絶縁
膜にコンタクトホール(ビアホール)と呼ばれるスルー
ホールを形成する。
【0003】例えば、図12に示すように、層間絶縁膜
102を挟んで上下に形成された配線層101と103
を互いに電気的に接続するために、層間絶縁膜102に
コンタクトホール104が形成される。この時、上層配
線103がこのコンタクトホール104の部分で段切れ
等を起こさないように、コンタクトホール104の側面
全体又はその一部にテーパー104aを付け、上層配線
材料のステップカバレージを良くするのが普通である。
なお、図中、100は、下層配線101の下地の絶縁層
である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うなテーパー面を有するコンタクト構造には次のような
ハレーションの問題が有った。
【0005】即ち、図12に示すように、上層配線10
3を所定のパターンに形成するためには、まず、層間絶
縁膜102の上の全面に上層配線材料を形成し、この上
層配線材料をホトリソグラフィ技術によりパターニング
するが、この上層配線材料のパターニングに用いるレジ
スト105を露光する際、薄い上層配線材料を透過した
露光光がコンタクトホール104のテーパー104aの
部分で内側に向かって反射し、この反射光によってレジ
スト105が不測に露光されてしまって、図に破線で示
した如く、現像後のレジスト105の幅が所望の値より
も小さくなってしまう。そして、この状態で上層配線材
料のパターニングを行うと、当然、上層配線103の形
成幅が小さくなり、配線切れ等を生じ易かった。
【0006】そこで、本発明の目的は、コンタクトホー
ルの部分での上層配線のステップカバレージ特性を維持
しつつ、そのコンタクトホール部分でレジスト寸法を不
測に変化させるようなハレーションを防止することがで
きる半導体装置の配線接続構造及びその製造方法を提供
することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明では、層間絶縁膜に形成されたコンタク
トホールを通じて下層配線と上層配線とが互いに接続さ
れている半導体装置の配線接続構造において、前記コン
タクトホールが、半導体基板の主面に対して実質的に平
行な面と実質的に垂直な面とからなる段差を有してい
る。
【0008】また、本発明の半導体装置の配線接続構造
の製造方法は、下層配線の上に層間絶縁膜を形成する工
程と、この層間絶縁膜の上に、第1の開口を有する第1
のレジストを形成する工程と、この第1のレジストの上
に、前記第1の開口よりも径の大きな第2の開口を有す
る第2のレジストを形成する工程と、これらの第1及び
第2のレジストをマスクとして前記層間絶縁膜及び前記
第1のレジストを選択的に除去し、前記層間絶縁膜に、
半導体基板の主面に対して実質的に平行な面と実質的に
垂直な面とからなる段差を有し且つ前記下層配線にまで
達するコンタクトホールを形成する工程と、このコンタ
クトホールを通じて前記下層配線と接続する上層配線を
形成する工程とを有する。
【0009】更に、本発明の別の態様による半導体装置
の配線接続構造の製造方法は、下層配線の上に層間絶縁
膜を形成する工程と、この層間絶縁膜の上に、第1の開
口を有する第1のレジストを形成する工程と、この第1
のレジストをマスクとして前記層間絶縁膜を選択的に除
去し、この層間絶縁膜に、前記下層配線にまで達する貫
通孔を形成する工程と、前記第1のレジストを除去する
工程と、前記層間絶縁膜の上に、前記第1の開口よりも
径の大きな第2の開口を有する第2のレジストを形成す
る工程と、この第2のレジストをマスクとして前記層間
絶縁膜を選択的に除去し、前記貫通孔の周囲に、半導体
基板の主面に対して実質的に平行な面と実質的に垂直な
面とからなる段差を形成する工程と、この段差と前記貫
通孔とからなるコンタクトホールを通じて前記下層配線
と接続する上層配線を形成する工程とを有する。
【0010】
【作用】本発明の配線接続構造においては、コンタクト
ホールが、半導体基板の主面に対して実質的に平行な面
と実質的に垂直な面とからなる段差を有しているので、
この段差部分で上層配線のステップカバレージ特性を従
来のテーパーの場合とほぼ同程度に維持することができ
るとともに、半導体基板の主面に対して傾斜した面をコ
ンタクトホールに設ける必要が無いので、その主面に対
して垂直な方向から露光光を照射することにより、上層
配線をパターニングする際に用いるレジスト等の寸法を
不測に変化させるようなハレーションを防止することが
できる。
【0011】
【実施例】以下、本発明を実施例につき図1〜図11を
参照して説明する。
【0012】図1に、本発明の一実施例による半導体装
置の配線接続構造を示す。この図1において、(a)
は、互いに直交するように配線レイアウトされた下層配
線2と上層配線4とのコンタクト部を上から見た概略平
面図、(b)は(a)のB−B線に沿った方向の断面
図、(c)は(a)のC−C線に沿った方向の断面図で
ある。
【0013】これらの図から分かるように、本実施例に
おいては、下地絶縁層1の上に形成された下層配線2と
層間絶縁膜3の上に形成された上層配線4とが、層間絶
縁膜3に形成されたコンタクトホール5を通じて互いに
接続している。
【0014】コンタクトホール5は、ほぼ円形断面の貫
通孔51とこの貫通孔51の上端部の周囲に形成された
段差部52とからなっている。本実施例においては、段
差部52が、半導体基板(図示せず)の主面に対して平
行な段差面52aとその主面に対して垂直な側面52b
とからのみ構成されている。従って、図1(b)に示す
ように、この段差部52によって上層配線4のステップ
カバレージ特性を維持することができるとともに、上層
配線4をパターニングするために用いるレジストを露光
する際、半導体基板の主面に対して垂直な方向から照射
した露光光がコンタクトホール5の内側に向かって反射
してハレーションを起こすことを防止することができ
る。
【0015】次に、上述した構造を得るための製造方法
を図2〜図7を参照して説明する。
【0016】まず、図2に示すように、下地絶縁層1の
上に形成された下層配線2の上に例えばSiO2 からな
る層間絶縁膜3を900nm程度の厚さに堆積形成し、
この層間絶縁膜3の上にレジスト11を塗布する。この
後、ホトリソグラフィ技術によりレジスト11をパター
ニングして、コンタクトホールの貫通孔の径(例えば5
00nm程度)とほぼ同じ径の開口11aをこのレジス
ト11に形成する。
【0017】次に、図3に示すように、このレジスト1
1の上に、コンタクトホールの段差部の外径(例えば1
100nm程度)とほぼ同じ径の開口12aを有するレ
ジスト12を、開口11aと開口12aとがほぼ同一中
心となるように形成する。
【0018】次に、図4に示すように、これらのレジス
ト12及び11をマスクとして、層間絶縁膜3及びレジ
スト11を1回のドライエッチングにより選択的に除去
し、層間絶縁膜3に、下層配線2にまで達する貫通孔5
1を形成すると同時に、この貫通孔51の上端部の周囲
に段差部52を形成し、コンタクトホール5を形成す
る。この時、段差部52の形成深さ(例えば300nm
程度)は、レジスト11の膜厚を利用して制御する。
【0019】次に、図5に示すように、レジスト11及
び12を除去した後、コンタクトホール5を埋めるよう
に全面に上層配線材料4を堆積形成する。
【0020】次に、図6に示すように、全面にレジスト
材を塗布した後、ホトリソグラフィ技術によってこのレ
ジスト材をパターニングし、所望の上層配線パターンに
対応したレジストパターン13を形成する。この時、本
例の製造方法においては、段差部52が、半導体基板
(図示せず)の主面に平行な段差面52aと垂直な側面
52bとからなるようにエッチング形成されているの
で、半導体基板の主面に垂直な方向から露光光を照射す
ることにより、そのハレーションを防止することがで
き、レジストパターン13を所望の寸法に正確に形成す
ることができる。
【0021】次に、図7に示すように、このレジストパ
ターン13をマスクとして上層配線材料4をドライエッ
チングにより選択的に除去し、層間絶縁膜3に形成され
たコンタクトホール5の貫通孔51を通じて下層配線1
に接続する上層配線4をパターン形成する。
【0022】以上に説明した製造方法によれば、コンタ
クトホール5の貫通孔51と段差部52とを1回のドラ
イエッチングにより同時に形成することができる。
【0023】次に、図1に示した構造を得るための別の
製造方法を図8〜図11を参照して説明する。
【0024】この方法においては、まず、図8に示すよ
うに、下地絶縁層1の上に形成された下層配線2の上に
例えばSiO2 からなる層間絶縁膜3を900nm程度
の厚さに堆積形成し、この層間絶縁膜3の上にレジスト
14を塗布する。この後、ホトリソグラフィ技術により
レジスト14をパターニングして、コンタクトホールの
貫通孔の径(例えば500nm程度)とほぼ同じ径の開
口14aをこのレジスト14に形成する。
【0025】次に、図9に示すように、このレジスト1
4をマスクとして層間絶縁膜3を下層配線3に達するま
でドライエッチングにより選択的に除去し、貫通孔51
を形成する。
【0026】次に、図10に示すように、レジスト14
を除去した後、コンタクトホールの段差部の外径(例え
ば1100nm程度)とほぼ同じ径の開口15aを有す
るレジスト15を、開口15aと貫通孔51とがほぼ同
一中心となるように形成する。
【0027】次に、図11に示すように、このレジスト
15をマスクとして層間絶縁膜3をドライエッチングに
より所定深さまで選択的に除去し、貫通孔51の上端部
の周囲に段差部52を形成して、コンタクトホール5を
形成した後、レジスト15を除去する。
【0028】この後は、既述した図5〜図7と同様の工
程を実施し、図1に示す構造を完成する。
【0029】本例の製造方法では、コンタクトホール5
の貫通孔51と段差部52を別の工程で形成するため、
工程数は増えるが、段差部52の形状制御等はより正確
に行うことができる。
【0030】
【発明の効果】本発明の半導体装置の配線接続構造によ
れば、上層配線と下層配線を互いに電気的に接続するた
めに層間絶縁膜に形成されるコンタクトホールの部分で
の上層配線のステップカバレージ特性が良好で、且つ、
上層配線をパターニングする際に用いるレジスト等の寸
法を不測に変化させるようなハレーションがこのコンタ
クトホールの部分で生じることを防止することができ
る。従って、上層配線の配線切れ等を効果的に防止する
ことができて、多層配線構造の半導体装置を歩留り良く
製造することができ、ひいては、その低コスト化を達成
することができる。
【0031】また、本発明の半導体装置の配線接続構造
の製造方法により、上述の構造を簡単に製造することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明の一実施例による半導体装置
の配線接続構造を示す概略平面図、(b)は(a)のB
−B線に沿った方向の断面図、(c)は(a)のC−C
線に沿った方向の断面図である。
【図2】本発明の一実施例による半導体装置の配線接続
構造の第1の製造方法を示す断面図である。
【図3】本発明の一実施例による半導体装置の配線接続
構造の第1の製造方法を示す断面図である。
【図4】本発明の一実施例による半導体装置の配線接続
構造の第1の製造方法を示す断面図である。
【図5】本発明の一実施例による半導体装置の配線接続
構造の第1の製造方法を示す断面図である。
【図6】本発明の一実施例による半導体装置の配線接続
構造の第1の製造方法を示す断面図である。
【図7】本発明の一実施例による半導体装置の配線接続
構造の第1の製造方法を示す断面図である。
【図8】本発明の一実施例による半導体装置の配線接続
構造の第2の製造方法を示す断面図である。
【図9】本発明の一実施例による半導体装置の配線接続
構造の第2の製造方法を示す断面図である。
【図10】本発明の一実施例による半導体装置の配線接
続構造の第2の製造方法を示す断面図である。
【図11】本発明の一実施例による半導体装置の配線接
続構造の第2の製造方法を示す断面図である。
【図12】従来の半導体装置の配線接続構造を示す断面
図である。
【符号の説明】
2 下層配線 3 層間絶縁膜 4 上層配線 5 コンタクトホール 11 レジスト 11a 開口 12 レジスト 12a 開口 13 レジストパターン 14 レジスト 14a 開口 15 レジスト 15a 開口 51 貫通孔 52 段差部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 層間絶縁膜に形成されたコンタクトホー
    ルを通じて下層配線と上層配線とが互いに接続されてい
    る半導体装置の配線接続構造において、 前記コンタクトホールが、半導体基板の主面に対して実
    質的に平行な面と実質的に垂直な面とからなる段差を有
    していることを特徴とする半導体装置の配線接続構造。
  2. 【請求項2】 下層配線の上に層間絶縁膜を形成する工
    程と、 この層間絶縁膜の上に、第1の開口を有する第1のレジ
    ストを形成する工程と、 この第1のレジストの上に、前記第1の開口よりも径の
    大きな第2の開口を有する第2のレジストを形成する工
    程と、 これらの第1及び第2のレジストをマスクとして前記層
    間絶縁膜及び前記第1のレジストを選択的に除去し、前
    記層間絶縁膜に、半導体基板の主面に対して実質的に平
    行な面と実質的に垂直な面とからなる段差を有し且つ前
    記下層配線にまで達するコンタクトホールを形成する工
    程と、 このコンタクトホールを通じて前記下層配線と接続する
    上層配線を形成する工程とを有することを特徴とする半
    導体装置の配線接続構造の製造方法。
  3. 【請求項3】 下層配線の上に層間絶縁膜を形成する工
    程と、 この層間絶縁膜の上に、第1の開口を有する第1のレジ
    ストを形成する工程と、 この第1のレジストをマスクとして前記層間絶縁膜を選
    択的に除去し、この層間絶縁膜に、前記下層配線にまで
    達する貫通孔を形成する工程と、 前記第1のレジストを除去する工程と、 前記層間絶縁膜の上に、前記第1の開口よりも径の大き
    な第2の開口を有する第2のレジストを形成する工程
    と、 この第2のレジストをマスクとして前記層間絶縁膜を選
    択的に除去し、前記貫通孔の周囲に、半導体基板の主面
    に対して実質的に平行な面と実質的に垂直な面とからな
    る段差を形成する工程と、 この段差と前記貫通孔とからなるコンタクトホールを通
    じて前記下層配線と接続する上層配線を形成する工程と
    を有することを特徴とする半導体装置の配線接続構造の
    製造方法。
JP19488992A 1992-06-29 1992-06-29 半導体装置の配線接続構造及びその製造方法 Withdrawn JPH0621240A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0969561A (ja) * 1995-08-30 1997-03-11 Nec Corp 半導体装置の製造方法
JP2009218364A (ja) * 2008-03-10 2009-09-24 Panasonic Corp 半導体装置及びその製造方法
CN113314679A (zh) * 2021-05-25 2021-08-27 业成科技(成都)有限公司 粘结结构及其制作方法、显示装置

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