JPH06342791A - 半導体装置製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、半導体装置製造方法において、配線
を被覆する絶縁膜にクラツクやボイドが発生しないよう
な形状の配線を形成することを目的とする。 【構成】上面側の線幅が下地基板側の線幅に対して狭く
なるように配線を形成し、配線を順台形形状に形成す
る。これにより配線に対する絶縁膜の被覆性が向上し、
配線の段部を被覆する絶縁膜にクラツクやボイドが発生
し難くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置製造方法に関
し、特にレジストパターンに形成された窓を介して配線
材料層をエツチングすることにより基板上に配線パター
ンを形成する工程の製造方法に適用して好適なものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、集積回路における配線材料として
アルミニウムが用いられている。このアルミニウム配線
１はシリコン基板２上に絶縁膜３を挟んで形成されたア
ルミニウム膜を塩素系のガスを用いてドライエツチング
することにより形成するのが一般的である。この場合、
レジストパターンに形成された開口部下部にアルミニウ
ムが残留することがないようにアルミニウム膜の膜厚よ
りも多目にエツチングするようになされている（いわゆ
るオーバエツチング）。

【０００３】ところでオーバエツチングとなるようにア
ルミニウム膜を加工すると、本来垂直であるべきアルミ
ニウム配線１の側壁がこの工程の間に両側から削られ、
断面形状が逆台形になることがある（図３）。この現象
はオーバエツチング量を少なくする場合にも起り得、ア
ルミニウムの膜厚が比較的厚めの場合に生じることがあ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところがこのようにア
ルミニウム配線１の断面が逆台形形状に形成されている
と、層間絶縁膜４をＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n ）によつて成長させる際にこの形状が増幅され、図４
に示すように側壁と平坦面との境界部分にオーバハング
が生じ易くなる。このようなオーバハングがあるとこの
部分にひび割れ（クラツク）４Ａが入り易い問題があつ
た。またスパツタ法や蒸着法によつて層間絶縁膜４の上
に第２層目のアルミニウム膜５を形成すると、オーバハ
ングの部分にアルミニウムが一様に付着せず断線するお
それがあつた（図５）。

【０００５】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、クラツクやボイドの発生のおそれなく絶縁膜を配線
上に形成することができる半導体装置製造方法を提案し
ようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、下地基板２、３上に形成された配
線材料層１１をエツチングして配線１０を形成する工程
において、配線材料層１１を少なくとも２段階に分けて
エツチングし、上面側１０Ａの線幅ｄ１が下地基板２、
３側の線幅ｄ２に比して狭くなる断面階段形状に配線１
０を形成するようにする。

【０００７】

【作用】上面側１０Ａの線幅ｄ１が下地基板２、３側の
線幅ｄ２に対して狭くなるように配線１０を形成したこ
とにより、配線１０を順台形形状に形成することができ
る。これにより配線１０に対する絶縁膜１５の被覆性は
向上し、配線１０の段部を覆う部分にクラツクやボイド
が発生するおそれを有効に回避することができる。

【０００８】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【０００９】図１及び図２において１０はアルミニウム
配線を示し、基板に形成される配線の断面が凸形状に形
成されることを除いて図３〜図５に示すアルミニウム配
線１と同様の工程によつて形成されるようになされてい
る。まず絶縁膜３の上に蒸着されたアルミニウム膜１１
の上にポジ形のフオトレジスト（図示せず）を塗布し、
アルミニウム配線１０における上段１０Ａにあたる線幅
にレジストパターン１２をパターニングする（図１
（Ａ））。

【００１０】続いて前工程によつて得られたレジストパ
ターン１２をマスクとしてアルミニウム膜１１をエツチ
ングする。この実施例の場合、エツチングガスには塩素
系ガス（塩素Ｃｌ2 又は塩化ほう素ＢＣｌ3 ）とトリク
ロロメタンＣＨＣｌ3 が用いられる。ここでトリクロロ
メタンＣＨＣｌ3 はアルミニウム膜１１の側壁に保護膜
を形成することによりエツチングの異方性を得るのに用
いられるガスである。

【００１１】このエツチング処理はアルミニウム膜１１
の膜厚がエツチング開始時における膜厚に対して２分の
１になるまで続けられ、所定の膜厚に達した時点で停止
される（図１（Ｂ））。この後、マスクとして使用され
たレジストパターン１２をアルミニウム膜１１から除去
し、突起１１Ａが形成されたアルミニウム膜１１を得る
（図１（Ｃ））。この突起１１Ａがアルミニウム配線１
０の上段１０Ａに相当する。

【００１２】続いてアルミニウム膜１１上にフオトレジ
スト（図示せず）を塗布し、前工程によつて得られた突
起１１Ａを覆うようにレジストパターン１４をパターニ
ングする（図１（Ｄ））。このとき前回のパターニング
の際に用いてレジストパターン１２の線幅ｄ１を 100と
すると、今回のパターニングの際に用いるレジストパタ
ーン１４の線幅ｄ２は 120程度である。

【００１３】因にこのレジストパターン１４を形成する
際に照射される露光光のエネルギーはレジストパターン
１２の形成時において照射された露光光のエネルギーに
比して弱めに設定される。

【００１４】このレジストパターン１４をマスクとして
突起１１Ａの周辺に残つたアルミニウム膜１１を再度エ
ツチングすると、突起１１Ａの下部に線幅ｄ１より太い
線幅ｄ２の台座１１Ｂが形成される。この台座１１Ｂが
アルミニウム配線１０の下段１０Ｂに相当する（図２
（Ｅ））。

【００１５】これにより階段状の断面を有するアルミニ
ウム配線１０が形成される。ここで突起１１Ａと台座１
１Ｂの膜厚はそれぞれアルミニウム膜１１の膜厚に対し
て２分の１である。従つてエツチングの際にたとえ突起
１１Ａと台座１１Ｂの側壁がエツチングされたとしても
そのエツチング量は膜厚が従来の２分の１であるためご
くわずかであり側壁はほぼ垂直に形成される。

【００１６】この工程によつて所定の形状のアルミニウ
ム配線１０が得られると、ＣＶＤによる層間絶縁膜１５
の成長工程に移り、絶縁膜３の上に露出しているアルミ
ニウム配線１０を保護する（図２（Ｆ））。ここで層間
絶縁膜１５をシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）によつて形成
する場合には常圧ＣＶＤが用いられる。このときシラン
（ＳｉＨ4 ）と酸素（Ｏ2 ）が原料ガスとして使用さ
れ、 400〔℃〕程度に加熱された基板上に流される。ま
たこのときホスヒン（ＰＨ3 ）がシリコン酸化膜を堆積
させるために添加される。

【００１７】一方、層間絶縁膜１５をシリコン窒化膜
（Ｓｉ3 Ｎ4 ）によつて形成する場合には減圧ＣＶＤが
用いられる。このときシラン（ＳｉＨ4 ）とアンモニア
（ＮＨ3 ）が原料ガスとして使用され、 200〔℃〕程度
に加熱された基板上に流される。

【００１８】ここでアルミニウム配線１０の断面形状は
基板側が幅広の順台形形状であり、加えて外側面に形成
された段差も従来の場合に比して小さいためアルミニウ
ム配線１０の側壁に沿つて堆積される層間絶縁膜１５の
膜厚は基板面上に堆積される膜厚とほぼ同じ膜厚とする
ことができる。このように層間絶縁膜１５は均一に形成
されるため層間絶縁膜１５の折れ曲がり部分においても
オーバーハングは生じず、クラツクやボイドは生じ難
い。

【００１９】また多層配線とする場合には層間絶縁膜１
５の表面にアルミニウム膜１６をスパツタ法によつて蒸
着し、第２のアルミニウム配線を形成する（図２
（Ｇ））。この場合、層間絶縁膜１５にはオーバーハン
グ部分がなくその断面形状は順台形形状であるためアル
ミニウム配線が断線するおそれもない。この結果、半導
体装置の信頼性が一段と向上する。

【００２０】以上の構成によれば、アルミニウム配線１
０の断面形状を基板側から凸形状となるように形成した
ことにより配線の表面を覆うように形成される層間絶縁
膜１５を順台形形状に形成することができ、層間絶縁膜
１５のうちアルミニウム配線１０を覆う部分に発生する
おそれがあつたクラツクやボイドを有効に回避すること
ができる。また層間絶縁膜１５上に第２のアルミニウム
配線を重ねて形成する場合にもアルミニウムを断線なく
形成することができる。

【００２１】なお上述の実施例においては、下地基板上
におけるエツチング残りを防止するためにアルミニウム
膜１１をオーバエツチングする場合について述べたが、
本発明はこれに限らず、オーバエツチング工程を含まな
い場合にも適用し得る。

【００２２】また上述の実施例においては、ドライエツ
チングによつてアルミニウム膜１１をエツチングする場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、ウエツト
エツチングの場合にも適用し得る。

【００２３】さらに上述の実施例においては、エツチン
グ工程を２回に分け、２回目のエツチング工程では１回
目のエツチング工程の場合に形成した線幅ｄ１よりも太
い線幅ｄ２となるようにアルミニウム膜１１をエツチン
グする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
３回以上のエツチング工程によりアルミニウム膜１１を
加工するようにしても良い。

【００２４】さらに上述の実施例においては、凸形状の
アルミニウム配線１０の上段１０Ａと下段１０Ｂの膜厚
をほぼ同じ膜厚となるように形成する場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、下段１０Ｂの膜厚はアル
ミニウム膜１１の膜厚に対して約４分の１から２分の１
の範囲で形成しても良い。

【００２５】さらに上述の実施例においては、アルミニ
ウム配線１０を断面が凸形状になるように形成する場合
について述べたが、本発明はこれに限らず、基板に近い
側の線幅が基板から遠い側の線幅に比して長くなるよう
な階段形状に形成されていれば良い。

【００２６】さらに上述の実施例においては、アルミニ
ウム配線１０の上段１０Ａの線幅を１００としたとき下
段の線幅が１２０となるように形成する場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、他の比率に形成しても
良い。

【００２７】さらに上述の実施例においては、多層配線
とする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
単層配線の場合にも適用し得る。

【００２８】さらに上述の実施例のおいては、ＣＶＤに
よつて層間絶縁膜１５を形成する場合のプロセス条件は
上述の場合に限らず他の条件によつて形成しても良い。
同様にエツチング条件も他の条件によつても良い。

【００２９】さらに上述の実施例においては、配線をア
ルミニウム配線とする場合について述べたが、本発明は
これに限らず、配線はアルミニウムを含む合金で形成し
ても良く、また多結晶シリコンによつて形成しても良
い。

【００３０】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、上面側の
線幅が下地基板側の線幅に対して狭くなるように配線を
形成し、配線を順台形形状に形成する。これにより配線
に対する絶縁膜の被覆性を向上することができ、配線の
角部におけるクラツクやボイドの発生を有効に回避する
ことができる。。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による半導体装置製造方法の一実施例を
工程順に示す断面図である。

【図２】本発明による半導体装置製造方法の一実施例を
工程順に示す断面図である。

【図３】従来における製造方法によつて形成される配線
の断面形状の説明に供する断面図である。

【図４】層間絶縁膜に生じるクラツクの説明に供する断
面図である。

【図５】多層配線時に生じる断線の説明に供する断面図
である。

【符号の説明】

１、１０……アルミニウム配線、２……シリコン基板、
３……絶縁膜、４、１５……層間絶縁膜、５、１１、１
６……アルミニウム膜、１２、１４……レジストパター
ン。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下地基板上に形成された配線材料層をエツ
   チングして配線を形成する工程において、 上記配線材料層を少なくとも２段階に分けてエツチング
   し、 上面側の線幅が上記下地基板側の線幅に比して狭くなる
   断面階段形状に上記配線を形成することを特徴とする半
   導体装置製造方法。
2. 【請求項２】上記配線材料層をドライエツチングすると
   共に、上記配線材料層をオーバーエツチングすることに
   より上記配線を形成することを特徴とする請求項１に記
   載の半導体装置製造方法。
3. 【請求項３】上記配線材料層はアルミニウム又はアルミ
   ニウムを含む合金でなることを特徴とする請求項２に記
   載の半導体装置製造方法。