JPH06283525A - 金属配線の形成方法 - Google Patents

金属配線の形成方法

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JPH06283525A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 多層配線工程においてコスト削減、工程短
縮、合わせずれ防止、スルーホールの信頼性を向上す
る。 【構成】 シリコン基板３０１上にＢＰＳＧ膜３０２を
堆積し、第１のＡＬ−Ｓｉ−Ｃｕ膜３０３とＷ膜３０４
と第２のＡＬ−Ｓｉ−Ｃｕ膜３０５を堆積した後、レジ
ストパターン３０６を形成する。まず第２のＡＬ−Ｓｉ
−Ｃｕ膜３０５を、つぎにＷ膜３０４をエッチングす
る。そして金属配線３０７上に残ったレジストパターン
３０６を除去する。次に、第２のＡＬ−Ｓｉ−Ｃｕ３０
５をエッチングし、中心部にレジスト残り部３０８があ
る為に第２のＡＬ−Ｓｉ−Ｃｕ膜３０５のマスクとして
働き、金属ピラー３０９を残存する。そして金属ピラー
上に層間絶縁膜を形成し、金属ピラー３０９の先が露出
するまで、エッチバックをかけ第２の金属配線３１３を
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体の製造プロセスに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、大規模集積半導体回路の微細化が
進み、配線の層間接続すなわちスルーホール（接続孔）
の信頼性はますます厳しいものになっている。微細化さ
れたスルーホールの信頼性を向上するために、スルーホ
ール部に高温アルミスパッター法やブランケットＷＣＶ
Ｄで孔に埋め込む技術が用いられている。以下図面を参
照しながら、上記した従来のブランケットＷＣＶＤの一
例について説明する。図１〜３従来のブランケットＷＣ
ＶＤを用いて作成した多層配線構造の製造プロセスを示
すものである。
【０００３】図１ではシリコン基板１に第１の酸化膜２
を堆積し、（本酸化膜は通常ＢＰＳＧがよく用いられ
る。）第１の金属配線３をフォトリソグラフィーとドラ
イエッチングを用いて形成する。
【０００４】図２では第２の酸化膜４を堆積した後、表
面をレジストエッチバック法もしくはＭＣＰ（ｍｅｃｈ
ａｎｉｃａｌ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎ
ｇ）法で平坦化した後、スルーホール（接続孔）５をフ
ォトリソグラフィーとドライエッチングで形成する。続
いて、Ｔｉ系スパッタ膜６と、Ｗ−ＣＶＤ膜７を堆積
後、第２の酸化膜が前面露出するまで全面エッチバック
を施して金属膜の平坦化を行う。この場合、金属のエッ
チバックにＭＣＰを用いる事もある。また第２の酸化膜
４とＷ−ＣＶＤ膜７を同時に平坦化する方法もある。
【０００５】図３で金属膜を堆積して、第２の金属配線
８を形成して、２層の多層配線構造を完了する。このス
ルーホール（接続孔）５を埋めた形での配線の接続方式
では、 １．接続孔の信頼性が格段に向上すること ２．微細なスルーホール径（高アスペクト比スルーホー
ル）に関しても歩留まりよく形成可能である ３．第２の金属膜のスルーホール上の膜が平坦化される
事 等のメリットがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、２層の多層配線を構成する上で、第１の
配線、接続孔、第２の配線に対して３種類のマスクが最
低限必要であり、コストがかかる事、フォトリソグラフ
ィーの際に２回のアライメントが必要で合わせずれに弱
い事という問題点を有していた。
【０００７】本発明は上記問題点に鑑み、マスク枚数を
３枚から２枚に減らすとともに、セルフアラインで接続
孔を形成できる、２層の多層配線プロセスをを提供する
ものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は、２層の配線層を持つ多層配線を従来３マ
スク構成のところを２マスク構成とし、スルーホール用
マスクの情報を２層配線マスクのどちらかに含める事
で、２マスクで２層の配線と２層の配線を上下に接続す
るスルーホールを形成する。これによって、セルフアラ
インでどちらかの配線層と接続孔とが接続できる。手段
のその１として第１の絶縁膜を被覆した半導体基板素子
上に金属薄膜を堆積後、広パターンと狭パターンを有す
る第１の配線形成用のフォトレジストでパターン出し、
第１のエッチングを用いて前記フォトレジストパターン
に被覆されていない前記金属薄膜をエッチングし、第１
の金属配線を形成する工程と、第２のエッチングとして
スパッター性強いのエッチングで前記第１の金属配線を
前記フォトレジストパターンと共にエッチングし、前記
狭パターン部の金属配線を薄く、広パターン部ではの金
属配線を厚く残すエッチングをする工程と、層間絶縁膜
用の第２の絶縁膜を堆積し、前記第２の絶縁膜を第１配
線の前記広パターンの１部が露出するまで、平坦化する
ためのエッチバックする工程と、第２の金属配線を形成
する工程を含むことを特徴とする多層配線構造の製造方
法。手段のその２として第１の絶縁膜を被覆した半導体
素子上に材料の異なる第１の金属膜と第２の金属膜を堆
積する工程と、第１の金属配線用の広パターン、狭パタ
ーンの２種類の幅を持つフォトレジストでパターンを形
成した後、第１のエッチングで第２の金属膜をエッチン
グする工程と第２のエッチングで第１の金属膜をエッチ
ングする工程を行うことによって、第１の金属膜と第２
の金属膜をフォトレジストパターンどうりに第１の金属
配線を形成すると同時に、前記狭パターン上のレジスト
を選択的に除去し、第３のエッチングで前記狭パターン
で形成された、前記第１の金属配線部の第２の金属膜の
みをエッチングする工程を含み、層間絶縁膜用の第２の
絶縁膜を堆積し、レジストを堆積し、前記第２の絶縁膜
を第１の金属配線の広パターンの１部が露出するまで、
平坦化するためのエッチバックする工程と、第２の金属
配線を形成する工程を含むことを特徴とする多層配線構
造の製造方法。手段のその３として第１の絶縁膜を被覆
した半導体素子上に第１の金属膜と第２の金属膜と第３
の金属膜を堆積する工程と、第１の金属配線用の広パタ
ーン、狭パターンの２種類の幅を持つフォトレジストで
パターンを形成した後、第１のエッチングで前記第３の
金属膜をエッチングする工程と第２のエッチングで前記
第２の金属膜をエッチングする工程を行うことによっ
て、第３の金属膜と第２の金属膜をフォトレジストパタ
ーンどうりにエッチング加工すると同時に、前記狭パタ
ーン上のレジストを選択的に除去する工程と、第３のエ
ッチングで前記第１の金属膜をエッチングすると同時
に、前記狭パターンで形成された前記第１の金属配線部
上の第３の金属膜のみを第２の金属膜をエッチングスト
ッパーとしてエッチングする工程を含み、層間絶縁膜用
の第２の絶縁膜を堆積し、前記第２の絶縁膜を第１の金
属配線の広パターンの１部が露出するまで、平坦化する
ためのエッチバックする工程と、第２の金属配線を形成
する工程を含むことを特徴とする多層配線構造の製造方
法。手段のその４として第１の絶縁膜を被覆した半導体
基板素子上に第１の金属配線を形成した後、層間絶縁膜
用の第２の絶縁膜を堆積し、平坦化をほどこす工程と、
第２の金属配線層を形成するために、開口部分に広パタ
ーン、狭パターンの２種類の幅を持つフォトレジストパ
ターンを前記第２の絶縁膜上部に形成し、前記第２の絶
縁膜をマイクロローディング効果の起こる条件をもって
酸化膜エッチングを行い、前記広パターン部は前記第１
の金属配線が露出するまで掘り下げ、前記狭パターン部
は前記第１の金属配線まで達しないエッチング量をもっ
て溝を形成する工程と、金属膜を堆積し、全面エッチバ
ックする工程で第２の金属配線を形成する工程を含む事
を特徴とする多層配線構造の製造方法。手段のその５と
して第１の絶縁膜を被覆した半導体基板素子上に第１の
金属膜を用いた第１の金属配線を形成した後、層間絶縁
膜用の第２の絶縁膜を堆積し、平坦化をほどこす工程
と、第２の金属配線層を形成するために、開口部分に広
パターン、狭パターンの２種類の幅を持つフォトレジス
トパターンを前記第２の絶縁膜上部に形成する工程と、
前記第２の絶縁膜を第１の金属配線が露出しないある一
定量のエッチングを施し、溝を形成する工程と第２の金
属配線を形成するための第２の金属膜を堆積し、前記第
２の金属膜を全面エッチバックして、第２の絶縁膜が露
出するまでエッチングする工程と、前記広パターン内で
前記第２の絶縁膜を前記第１の金属配線が露出するまで
エッチングする工程と、第３の金属膜を堆積し、前記第
３の金属膜を第２の絶縁膜が露出するまで全面エッチバ
ックする工程を施し、前記第１の金属配線と前記第２の
金属配線とを前記広パターン部で接続する事を特徴とす
る、多層配線構造の製造方法を提供するものである。
【０００９】
【作用】本発明は上記した構成によって １．従来フォトマスクが３枚必要であった２層配線のプ
ロセスに対して、２枚のフォトマスクで構成できる（ス
ルーホール用のマスクの情報を第１もしくは第２の配線
設計に入れこむ事で達成される） ２．従来必要であったスルーホール用のエッチングプロ
セスが必要でない ３．必然的に埋め込み配線になるために２層目配線後の
平坦度が良い（実施例４、５） ４．フォトリソグラフィーの時に生じる２回の合わせず
れの可能性が１回になった ５．接続部での配線の信頼性が向上している（スルーホ
ール内に金属が充填される） ６．接続部での穴の大きさが一定であり信頼性がある メリットをもっている。
【００１０】（実施例１）以下本発明の第１の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。説明図は半導体素
子の断面図であり、プロセスフローに基づいて工程順に
説明する。
【００１１】図４はあらかじめ能動素子（トランジスタ
等）をつくりこんだ（図には示していない）シリコン基
板１０１上にＢＰＳＧ膜１０２を７００ｎｍ堆積し、第
１のＡＬ−Ｓｉ−Ｃｕ膜（１２００ｎｍ）１０３を堆積
した後にフォトリソグラフィ法を用いてレジストパター
ン１０４を形成する。この時、初期形状のフォトレジス
トの幅の太いもの（２μｍ）（ア）と幅を細いもの
（０．８μｍ）と（イ）とを用意しておく。
【００１２】図５はレジストパターン１０４に応じた第
１の金属配線１０５をドライエッチング法を用いて第１
のＡＬ−Ｓｉ−Ｃｕ膜１０３を加工する。
【００１３】図６は金属配線１０５上に残ったレジスト
パターン１０４をのせたままスパッター性の強い塩素と
Ａｒの混合ガスで、スパッタエッチングし、レジストパ
ターン１０４と同時に第１の金属配線１０５の角部を選
択的にエッチングする。スパッタ性のエッチングは斜め
４５度近辺でのエッチングレートが早いことから、第１
の金属配線１０５の上部は屋根状の形となる。この時、
初期形状のフォトレジストの幅の太いもの領域（ア）で
は高さの高い金属配線（１．２μｍ）１０６が出来上が
り、幅を細いもの領域（イ）ではスパッター性のエッチ
ングの結果、高さの低い金属配線（０．６μｍ）１０７
ができあがる。
【００１４】この高さの高い金属配線１０６、高さの低
い金属配線１０７の幅のスレッシュホールドはプロセス
条件によって変更できるが、ここでは（ア）の幅を２．
０μｍ、（イ）の幅を０．８μｍとして設計している。
それゆえ、（ア）の高さを１２００ｎｍすプロセスを考
えた場合、（イ）の高さは計算上６００ｎｍとなる。図
７では絶縁層間膜１０８を約２μｍ堆積する。この絶縁
膜１０８はＴＥＯＳ材料を用いたプラズマ酸化膜または
常圧ＣＶＤのオゾン−ＴＥＯＳを用いた酸化膜でもよ
い。
【００１５】図８では平坦化を行なうために犠牲膜とし
ての平坦化用レジスト１０９をスピンコーターで塗布堆
積しする。
【００１６】図９ではレジストと酸化膜のエッチングレ
ートを１対１に条件出しした、ＣＨＦ３，ＣＦ４，Ｏ２
系のドライエッチングを用いて、金属ピラー１１０の先
が露出するまで、エッチバックをかける。このとき図１
５に示す工程をはぶいてＭＣＰ（メカニカルケミカルポ
リッシングを用いても同様の結果が得られる。
【００１７】図１０では第２層目の金属配線用に第２の
ＡＬ−Ｓｉ−Ｃｕ膜１１１をスパッターで堆積（７００
ｎｍ）し、図１１ではフォトリソグラフィーとドライエ
ッチングを用いて、第２の金属配線１１２を形成する。
この様に作成した２層の多層配線では、２マスクで２層
の多層配線を完了することができる。第１の実施例では
第１の金属配線１０５を形成するレジストパターン１０
４の設計でレジスト寸法を規定する事により、接続領域
（ア）と配線領域（イ）を区分できることが特徴であ
る。また、２層目につながる金属ピラー１１０の露出す
る面積を制御する事で２層目のルールはより微細なもの
になる。
【００１８】本実施例では、スルーホール用のマスクを
必要とせず、また、スルーホール用のエッチングを省略
し、またブランケットｗの埋め込み法（従来例）をもち
いずに埋め込みスルーホールを実現でき、プロセスのロ
ーコスト化を実現できることが特徴である。
【００１９】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて、図面を用いて説明する。
【００２０】図１２ではあらかじめ能動素子（トランジ
スタ等）をつくりこんだ（図には示していない）Ｓｉ基
板２０１上にＢＰＳＧ膜２０２を７００ｎｍ堆積する。
次にアドヒージョンレイヤーとしてのＴｉＮ／Ｔｉ積層
膜２０３をスパッタ法を用いて堆積し、ＣＶＤ法を用い
たＷ膜（スパッタ法も可）を４００ｎｍ堆積する。つづ
いて、スパッタ法を用いたＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜を１００
０〜１５００ｎｍ堆積し、第１の積層金属薄膜とする。
【００２１】第１の金属配線を作成するためのフォトレ
ジストパターン２０６をフォトリソグラフィー法を用い
てつくる。このフォトレジストパターン２０６には広い
パターン領域（ア）と狭いパターン領域（イ）が分けら
れており、最終的には（ア）が接続領域、（イ）が配線
領域となる部分である。
【００２２】本実施例では、（ア）の領域が０．７μｍ
角のパターンで、（イ）の領域は０．３μｍ幅のものを
用意した。
【００２３】図１３では第１のエッチングとして、Ｃｌ
系（Ｎ２／ＢＣｌ３／ＣＨＣｌ３／Ｃｌ２）のガスを用
いてＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ 膜２０５をエッチングする。こ
のとき、エッチングはスパッター成分の強いエッチング
を使用する為ににフォトレジストパターン２０６は順テ
ーパー形状となり、レジストパターンの狭い（イ）の領
域では、フォトレジストパターン２０６がほとんど無く
なるまでエッチングされる。
【００２４】図１４では、第２エッチングとして、Ｆ系
（ＳＦ６）のガスを用いてＷ膜２０４をエッチングす
る。このとき、領域（イ）上のレジストパターンは完全
に除去された状態となるが、領域（ア）上のレジストは
中心部２０７に残った形となる。
【００２５】図１５では、引き続き第３のエッチングと
して、Ｃｌ系のガスを用いてＴｉＮ／Ｔｉ積層膜２０３
をエッチングして、第１の金属配線を完成する。このと
き、Ｃｌ系のエッチングガスで、領域（イ）上のＡｌ−
Ｓｉ−Ｃｕ膜２０５は除去され、Ｗ膜２０４がエッチン
グストッパーとして働くと供に、第１の金属配線２０９
として残ることになる。一方、領域（ア）では中心部２
０７にレジストがまだ残っているために、Ａｌ−Ｓｉ−
Ｃｕ膜２０５がピラー２０８として形成される事にな
る。
【００２６】図１６では、ピラー２０８上に残ったレジ
ストをアッシングおよび洗浄で完全除去する。次に、層
間絶縁膜としてのプラズマ酸化膜２１０を２μｍ堆積す
る。
【００２７】図１７では、レジストエッチバック法また
はＣＭＰ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法を用いて完全平坦化する。この
ときエッチング膜厚を正確に制御し、ピラー２０８の上
部が露出するまでエッチングする事が必要である。
【００２８】図１８では、スパッター法を用いた第２の
Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ膜２１１を堆積して、フォトリソグラ
フィーおよびエッチングを用いて第２の金属配線２１２
を完成する。
【００２９】本工程をもって作成された、２層の多層配
線で第１の金属配線２０９とピラー２０８と第２の金属
配線２１２間の接続抵抗値は、約２オームであり、電流
電圧特性はリニアーな特性を示した。
【００３０】また接続孔（ピラー）の無い部分での第１
の金属配線２０９と第２の金属配線との絶縁性はリーク
電流にして１００ｐＡ／ｍｍ２以下であり、電気特性上
の問題点はない。
【００３１】本方式での特徴は、実施例１のメリットに
加えて、第１の金属配線を形成する際に第１の金属膜が
エッッチングストッパーとして働く為、配線形成時の制
御性が向上する事が特徴である。
【００３２】なお、第１の金属膜をＡｌ系金属に、第２
の金属膜をＷ系金属にしても同様の事が実現できる事は
いうまでもない。
【００３３】（実施例３）以下本発明の第４の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。説明図は半導体素
子の断面図であり、プロセスフローに基づいて工程順に
説明する。
【００３４】図１９はあらかじめ能動素子（トランジス
タ等）をつくりこんだ（図には示していない）シリコン
基板３０１上にＢＰＳＧ膜３０２を７００ｎｍ堆積し、
第１のＡＬ−Ｓｉ−Ｃｕ膜（５００ｎｍ）３０３とＷ膜
（１００ｎｍ）３０４と第２のＡＬ−Ｓｉ−Ｃｕ膜（８
００ｎｍ）３０５を堆積した後にフォトリソグラフィ法
を用いてレジストパターン３０６を形成する。フォトレ
ジストパターン３０６は第１、２の実施例と同じく、広
い幅の接続領域（ア）、と狭い幅の配線領域に分けられ
ている。図２０ではレジストパターン３０６に応じて第
１のエッチング（Ｃｌ系）で第２のＡＬ−Ｓｉ−Ｃｕ膜
（８００ｎｍ）３０５を、第２のエッチング（Ｆ系）と
してＷ膜３０４をエッチングする。
【００３５】図２１では金属配線３０７上に残ったレジ
ストパターン３０６を第３のエッチングとしてスパッタ
ー性の酸素エッチングを用いて除去する。この時、初期
形状のフォトレジストの配線領域（イ）ではスパッター
性の酸素エッチングを用いる為に、全てのレジストが剥
離されてしまうが、接続領域（ア）では最後に中心部分
のみレジストレジスト残り３０８が発生する。
【００３６】この（ア）（イ）の幅のスレッシュホール
ドはプロセス条件によって変更できるが、本実施例では
（ア）の幅を０．７μｍ、（イ）を０．３μｍとして設
計している。
【００３７】なお、酸素エッチングでレジストを除去す
る工程は省略して、第１、第２のエッチング時にレジス
ト形状を後退させる方法もある。
【００３８】図２２では、第４のエッチングとして塩素
系ガスを用いたエッチンクを゛引き続きを行なう。この
場合３０４のＷ膜はエッチングストッパーとして働き、
（イ）の部分では３０４のＷ膜まで第２のＡＬ−Ｓｉ−
Ｃｕ３０５をエッチングし、一方（ア）の部分では中心
部にレジスト残り部３０８がある為に第２のＡＬ−Ｓｉ
−Ｃｕ膜３０５のマスクとして働き、金属ピラー３０９
を残存する。この金属ピラーはスパッター性の強いエッ
チングのために角のとれた形状となっている。
【００３９】図２３では次に絶縁層間膜３１０を約２μ
ｍ堆積する。この酸化膜３１０はＴＥＯＳ材料を用いた
プラズマ酸化膜または常圧ＣＶＤのオゾン−ＴＥＯＳを
用いた酸化膜でもよい。
【００４０】図２４では平坦化を行なうために犠牲膜と
しての平坦化用レジスト３１１をスピンコーターで塗布
堆積しする。
【００４１】図２５では次にレジストと酸化膜のエッチ
ングレートを１対１に条件出しした、ＣＨＦ３，ＣＦ
４，Ｏ２系のドライエッチングを用いて、金属ピラー３
０９の先が露出するまで、エッチバックをかける。この
とき図２４に示される工程をはぶいてＭＣＰ（メカニカ
ルケミカルポリッシング）を用いても同様の結果が得ら
れる。
【００４２】図２６では第２層目の金属配線用に第３の
ＡＬ−Ｓｉ−Ｃｕ膜３１２をスパッターで堆積（８００
ｎｍ）し、フォトリソグラフィーとドライエッチングを
用いて、第２の金属配線３１３を形成する。本フローを
用いて２層の多層配線プロセスを終了する。
【００４３】第３の実施例は第１、２の実施例と同様に
第１配線の設計によって配線領域と接続領域を設定する
ものである。第１の実施例と基本的に原理は同じである
が、第１の金属配線にＷのエッチングストッパーを用い
ることによって、配線領域と接続領域の制御性を向上す
るものであり、第１の配線と第２の配線との電気的なリ
ーク特性も改善できる。なお第２の実施例より良い点は
第１の金属配線がＡｌＳｉＣｕ材料となり、電気抵抗値
が低い事が特長である。
【００４４】（実施例４）以下本発明の第４の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。説明図は半導体素
子の断面図であり、プロセスフローに基づいて工程順に
説明する。
【００４５】図２７ではシリコン基板４０１上にＢＰＳ
Ｇ膜４０２を７００ｎｍ堆積し、第１の金属配線４０３
をフォトリソグラフィーとドライエッチング法を用いて
形成する。その上には第１の層間絶縁膜４０４を堆積
し、ＣＭＰ法もしくはレジストエッチバック法を用いて
層間絶縁膜を平坦化する。
【００４６】図２８では配線領域（ア）には０．４μｍ
の開口部４０５の開いた、接続領域（イ）には０．８μ
ｍの開口部４０５の開いたフォトレジスト４０６を形成
する。
【００４７】図２９ではＣＦ４，ＣＨＦ３，Ｏ２系のド
ライエッチング法を用いて第１の層間絶縁膜４０４を異
方性のエッチングを行なう。条件を最適化することで、
０．４μｍのフォトレジストの開口領域（配線領域
（ア））では第１の層間絶縁膜４０４の途中までしかエ
ッチングは進行せず、０．８μｍの開口領域（イ）では
第１の金属配線４０３が露出するまで、エッチングを進
行させる。開口部の大きい領域でエッチング量が多く、
開口部の小さい領域ではエッチングの量が少ない事を一
般にマイクロローディング効果と呼んでいるが、本エッ
チングはこの効果を利用している。
【００４８】図３０ではフォｌトレジスト４０６を除去
した後、Ｔｉ系アドヒージョンレイヤー（ＴｉＮ／Ｔ
ｉ）４０８をスパッター法で堆積し、ブランケットＷー
ＣＶＤ膜４０９（５００ｎｍ）を続けて堆積する。
【００４９】図３１ではＴｉ系アドヒージョンレイヤー
４０８と、ブランケットＷーＣＶＤ膜４０９を全面にエ
ッチバックをかけ、配線領域と（ア）と接続領域（イ）
にＷの残った部分４１０を形成する。
【００５０】図３２では図３１までプロセスの終了した
ウエハー断面の斜視図である。Ｗの残った部分４１０で
構成された第２の金属配線４１１は接続領域（イ）で下
部の第１の金属配線４０３に連続しており、２層の多層
配線が形成されていることがわかる。
【００５１】実施例４では、実施例１〜３とは異なり第
２層目配線のマスクの設計により配線領域と接続領域を
分けること事が特徴である。
【００５２】（実施例５）以下本発明の一実施例の金属
配線の形成方法について、図面を参照しながら説明す
る。本発明の実施例における金属配線の形成方法の工程
フローを示す素子の断面図を示す。
【００５３】図３３において、５１０はＳｉ基板であり
その上にＳｉＯ２膜５１１を７００ｎｍ堆積している。
このＳｉＯ２膜は熱酸化膜または、ＢＰＳＧ膜である。
５１２の第１の金属配線（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）はフォト
リソグラフィーおよびドライエッチング法を用て、Ｓｉ
Ｏ２膜５１２上に形成される。
【００５４】図３４では５１３の第１のＳｉＯ２層間絶
縁膜を堆積し、レシストを用いたエッチバックを用いて
第１のＳｉＯ２層間絶縁膜５１３を平坦化し平坦性をだ
す、この時のＳｉＯ２膜の膜厚は第１の金属ｌ配線５１
２上で０．５μｍである。その上には第１のＳｉＮ層間
絶縁膜５１４を０．５μｍ堆積して、２層の絶縁膜の構
造にする。
【００５５】図３５として第１のＳｉＮ層間絶縁膜５１
４を、フォトリソグラフィーとドライエッチングを用い
て行い開口５１５し、配線領域（ア）（左）と接続領域
（イ）（右）の部分にわける。なおドライエッチングは
第１のＳｉＮ層間絶縁膜５１４のみをＳｉＯ２との選択
比の有る条件でエッチングしている。また本実施例では
配線領域（ア）では２Ｗ（Ｗはある定数、本実施例では
０．６μｍ）接続領域（イ）では３Ｗの間隔をあける。
【００５６】図３６ではＷ−ＣＶＤ堆積の為のＴｉ系ア
ドヒージョン５１６をスパッター法を用いて蒸着し、そ
の上からＷ−ＣＶＤ５１７を５００ｎｍ堆積する。ここ
で特徴的な形状は配線領域（ア）ではエッチング構を完
全に埋め込み、接続領域（イ）では窪み５１８を残すこ
とである。
【００５７】図３７ではＷ−ＣＶＤ５１７をＳＦ６系の
ガスを用いて、全面エッチングを行なったあと、Ｔｉ系
アドヒージョン５１６を塩素系ののガスを用いてエッチ
ングする。またこの時接続領域（イ）では第１のＳｉＯ
２層間絶縁膜５１３が露出することになる。
【００５８】次にＳｉＯ２膜のＳｉＮに対して選択比の
高い条件で、全面エッチングを行ない、接続領域（イ）
にスルーホール５１９を形成する。このスルーホール５
１９で第１の配線５１２が露出する。５２０のＷの残っ
た部分は第２の配線となる部分である。
【００５９】図３８では第２のＴｉ系アドヒージョン５
２１を堆積し、第２のＷ−ＣＶＤ膜（５００ｎｍ）５２
２を堆積する。この状態では、接続領域（イ）のみ、第
１の配線５１２と第２のＴｉ系アドヒージョン５２１と
第２のＷ−ＣＶＤ膜５２２に接続することになる。
【００６０】図３９では、第２のＷ−ＣＶＤ膜５２２と
第２のＴｉ系アドヒージョン５２１を、図５５に示した
同様の方法でエッチバックで全面エッチングして、第１
のＳｉＮ層間絶縁膜５１３（窯化膜）が露出するまでま
で掘り下げる。
【００６１】図３３〜３９に示されたプロセスフローを
完了し、２層の多層配線構造を終了する。以上の様に構
成された２層配線では配線領域（ア）と接続領域（イ）
を第２層目配線のレイアウトによって指定することがで
きる。
【００６２】図４０、４１に上面からみた時のプロセス
進行を示す。図４０は図３５に示される開口５１５の形
状で、第２層目配線のレイアウトである。配線領域
（ア）を２Ｗの幅で設計し、接続領域（イ）を３Ｗの幅
をもって設計している。この場合、先に述べた様に、３
Ｗで設計された所のみ、第１層目配線につながるスルー
ホールが形成される。
【００６３】図４１では図３９でのプロセス状態の上面
図に対応する。図４０で示した３Ｗの幅を持つ部分のみ
スルーホール５１９が形成され、その他の部分にはＷの
残った部分５２０が第２の金属配線５２３となっている
ことがわかる。
【００６４】ただし、上記実施例１〜５にわたって２層
配線の形成方法において作成方法を述べたが、３層以上
の配線においても同様の効果があることはいうまでもな
い。
【００６５】また、配線に使用する材料はＣＶＤ、スパ
ッタに限らず、Ａｌ，Ｗ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｐ
ｏｌｉ−Ｓｉ等であっても同様の効果があることはいう
までもない。
【００６６】
【発明の効果】以上のように本発明は２層の多層配線に
おいて、従来３マスク必要であったプロセスフローに対
して、２マスクの処理で完成でき、スルーホールエッチ
ング工程を必要としない為に大幅なコストダウンと、Ｔ
ＡＴ（ターンアラウンドタイム）の向上ができる上に、
スルーホールの信頼性向上、および配線マスクに対する
フォトリソグラフィー合わせを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例における工程断面図のその１
【図２】従来例における工程断面図のその２
【図３】従来例における工程断面図のその３
【図４】本発明の第１の実施例における工程断面図のそ
の１
【図５】本発明の第１の実施例における工程断面図のそ
の２
【図６】本発明の第１の実施例における工程断面図のそ
の３
【図７】本発明の第１の実施例における工程断面図のそ
の４
【図８】本発明の第１の実施例における工程断面図のそ
の５
【図９】本発明の第１の実施例における工程断面図のそ
の６
【図１０】本発明の第１の実施例における工程断面図の
その７
【図１１】本発明の第１の実施例における工程断面図の
その８
【図１２】本発明の第２の実施例における工程断面図の
その１
【図１３】本発明の第２の実施例における工程断面図の
その２
【図１４】本発明の第２の実施例における工程断面図の
その３
【図１５】本発明の第２の実施例における工程断面図の
その４
【図１６】本発明の第２の実施例における工程断面図の
その５
【図１７】本発明の第２の実施例における工程断面図の
その６
【図１８】本発明の第２の実施例における工程断面図の
その７
【図１９】本発明の第３の実施例における工程断面図の
その１
【図２０】本発明の第３の実施例における工程断面図の
その２
【図２１】本発明の第３の実施例における工程断面図の
その３
【図２２】本発明の第３の実施例における工程断面図の
その４
【図２３】本発明の第３の実施例における工程断面図の
その５
【図２４】本発明の第３の実施例における工程断面図の
その６
【図２５】本発明の第３の実施例における工程断面図の
その７
【図２６】本発明の第３の実施例における工程断面図の
その８
【図２７】本発明の第４の実施例における工程断面図の
その１
【図２８】本発明の第４の実施例における工程断面図の
その２
【図２９】本発明の第４の実施例における工程断面図の
その３
【図３０】本発明の第４の実施例における工程断面図の
その４
【図３１】本発明の第４の実施例における工程断面図の
その５
【図３２】本発明の第４の実施例における図３１の工程
における斜視断面図
【図３３】本発明の第５の実施例における工程断面図の
その１
【図３４】本発明の第５の実施例における工程断面図の
その２
【図３５】本発明の第５の実施例における工程断面図の
その３
【図３６】本発明の第５の実施例における工程断面図の
その４
【図３７】本発明の第５の実施例における工程断面図の
その５
【図３８】本発明の第５の実施例における工程断面図の
その６
【図３９】本発明の第５の実施例における工程断面図の
その７
【図４０】本発明の第５の実施例における図３５の工程
の平面図
【図４１】本発明の第５の実施例における図３７の工程
の平面図
【符号の説明】
１０１ シリコン基板 １０２ ＢＰＳＧ膜 １０３ 第１のＡＬ−Ｓｉ−Ｃｕ膜 １０４ レジストパターン １０５ 第１の金属配線 １０６ 高さの高い金属配線 １０７ 高さの低い金属配線 １０８ 絶縁層間膜 １０９ 平坦化用レジスト １１０ 金属ピラー １１１ 第２のＡＬ−Ｓｉ−Ｃｕ膜 １１２ 第２の金属配線５１０Ｓｉ基板 ２０１ シリコン基板 ２０２ ＢＰＳＧ膜 ２０３ ＴｉＮ／Ｔｉ ２０４ Ｗ膜 ２０５ ＡＬ−Ｓｉ−Ｃｕ膜 ２０６ フォトレジストパターン ２０７ 中心部 ２０８ ピラー ２０９ 第１の金属配線 ２１０ プラズマ酸化膜 ２１１ 第１のＡＬ−Ｓｉ−Ｃｕ膜 ２１２ 第２の金属配線 ３０１ シリコン基板 ３０２ ＢＰＳＧ膜 ３０３ 第１のＡＬ−Ｓｉ−Ｃｕ膜 ３０４ Ｗ膜 ３０５ 第２のＡＬ−Ｓｉ−Ｃｕ膜 ３０６ レジストパターン ３０７ 第１の金属配線 ３０８ レジスト残り ３０９ 金属ピラー ３１０ 絶縁層間膜 ３１１ 平坦化用レジスト ３１２ ４第３のＡＬ−Ｓｉ−Ｃｕ膜 ３１３ 第２の金属配線 ４０１ Ｓｉ基板 ４０２ ＢＰＳＧ膜 ４０３ 第１の配線 ４０４ 第１のＳｉＯ２層間絶縁膜 ４０５ 開口部 ４０６ フォトレジスト ４０７ エッチング孔 ４０８ Ｔｉ系アドヒージョンレイヤー ４０９ ブランケットＷーＣＶＤ膜 ４１０ Ｗの残った部分 ５１１ ＳｉＯ２膜 ５１２ 第１の配線 ５１３ 第１のＳｉＯ２層間絶縁膜 ５１４ 第１のＳｉＮ層間絶縁膜 ５１５ 開口 ５１６ Ｔｉ系アドヒージョン ５１７ Ｗ−ＣＶＤ ５１８ 窪み ５１９ スルーホール ５２０ Ｗの残った部分 ５２１ 第２のＴｉ系アドヒージョン ５２２ 第２のＷ−ＣＶＤ膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山中 通成 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 平尾 秀司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 野村 登 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１の絶縁膜を被覆した半導体基板素子上
    に金属薄膜を堆積後、広パターンと狭パターンを有する
    第１の配線形成用のフォトレジストでパターン出し、第
    １のエッチングを用いて前記フォトレジストパターンに
    被覆されていない前記金属薄膜をエッチングし、第１の
    金属配線を形成する工程と、第２のエッチングとしてス
    パッター性強いのエッチングで前記第１の金属配線を前
    記フォトレジストパターンと共にエッチングし、前記狭
    パターン部の金属配線を薄く、広パターン部ではの金属
    配線を厚く残すエッチングをする工程と、層間絶縁膜用
    の第２の絶縁膜を堆積し、前記第２の絶縁膜を第１配線
    の前記広パターンの１部が露出するまで、平坦化するた
    めのエッチバックする工程と、 第２の金属配線を形成する工程を含むことを特徴とする
    多層配線構造の製造方法。
  2. 【請求項２】第１の絶縁膜を被覆した半導体素子上に材
    料の異なる第１の金属膜と第２の金属膜を堆積する工程
    と、第１の金属配線用の広パターン、狭パターンの２種
    類の幅を持つフォトレジストでパターンを形成した後、
    第１のエッチングで第２の金属膜をエッチングする工程
    と第２のエッチングで第１の金属膜をエッチングする工
    程を行うことによって、第１の金属膜と第２の金属膜を
    フォトレジストパターンどうりに第１の金属配線を形成
    すると同時に、前記狭パターン上のレジストを選択的に
    除去し、第３のエッチングで前記狭パターンで形成され
    た、前記第１の金属配線部の第２の金属膜のみをエッチ
    ングする工程を含み、層間絶縁膜用の第２の絶縁膜を堆
    積し、レジストを堆積し、前記第２の絶縁膜を第１の金
    属配線の広パターンの１部が露出するまで、平坦化する
    ためのエッチバックする工程と、 第２の金属配線を形成する工程を含むことを特徴とする
    多層配線構造の製造方法。
  3. 【請求項３】第１の絶縁膜を被覆した半導体素子上に第
    １の金属膜と第２の金属膜と第３の金属膜を堆積する工
    程と、第１の金属配線用の広パターン、狭パターンの２
    種類の幅を持つフォトレジストでパターンを形成した
    後、第１のエッチングで前記第３の金属膜をエッチング
    する工程と第２のエッチングで前記第２の金属膜をエッ
    チングする工程を行うことによって、第３の金属膜と第
    ２の金属膜をフォトレジストパターンどうりにエッチン
    グ加工すると同時に、前記狭パターン上のレジストを選
    択的に除去する工程と、第３のエッチングで前記第１の
    金属膜をエッチングすると同時に、前記狭パターンで形
    成された前記第１の金属配線部上の第３の金属膜のみを
    第２の金属膜をエッチングストッパーとしてエッチング
    する工程を含み、層間絶縁膜用の第２の絶縁膜を堆積
    し、前記第２の絶縁膜を第１の金属配線の広パターンの
    １部が露出するまで、平坦化するためのエッチバックす
    る工程と、第２の金属配線を形成する工程を含むことを
    特徴とする多層配線構造の製造方法。
  4. 【請求項４】第１の絶縁膜を被覆した半導体基板素子上
    に第１の金属配線を形成した後、層間絶縁膜用の第２の
    絶縁膜を堆積し、平坦化をほどこす工程と、第２の金属
    配線層を形成するために、開口部分に広パターン、狭パ
    ターンの２種類の幅を持つフォトレジストパターンを前
    記第２の絶縁膜上部に形成し、前記第２の絶縁膜をマイ
    クロローディング効果の起こる条件をもって酸化膜エッ
    チングを行い、前記広パターン部は前記第１の金属配線
    が露出するまで掘り下げ、前記狭パターン部は前記第１
    の金属配線まで達しないエッチング量をもって溝を形成
    する工程と、金属膜を堆積し、全面エッチバックする工
    程で第２の金属配線を形成する工程を含む事を特徴とす
    る多層配線構造の製造方法。
  5. 【請求項５】第１の絶縁膜を被覆した半導体基板素子上
    に第１の金属膜を用いた第１の金属配線を形成した後、
    層間絶縁膜用の第２の絶縁膜を堆積し、平坦化をほどこ
    す工程と、第２の金属配線層を形成するために、開口部
    分に広パターン、狭パターンの２種類の幅を持つフォト
    レジストパターンを前記第２の絶縁膜上部に形成する工
    程と、前記第２の絶縁膜を第１の金属配線が露出しない
    ある一定量のエッチングを施し、溝を形成する工程と第
    ２の金属配線を形成するための第２の金属膜を堆積し、
    前記第２の金属膜を全面エッチバックして、第２の絶縁
    膜が露出するまでエッチングする工程と、前記広パター
    ン内で前記第２の絶縁膜を前記第１の金属配線が露出す
    るまでエッチングする工程と、第３の金属膜を堆積し、
    前記第３の金属膜を第２の絶縁膜が露出するまで全面エ
    ッチバックする工程を施し、前記第１の金属配線と前記
    第２の金属配線とを前記広パターン部で接続する事を特
    徴とする、多層配線構造の製造方法。
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