JPH07211778A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH07211778A
JPH07211778A JP6014987A JP1498794A JPH07211778A JP H07211778 A JPH07211778 A JP H07211778A JP 6014987 A JP6014987 A JP 6014987A JP 1498794 A JP1498794 A JP 1498794A JP H07211778 A JPH07211778 A JP H07211778A
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JP
Japan
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insulating film
groove
film
wiring
forming
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JP6014987A
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English (en)
Inventor
Young Kwon Jun
ヨン・ゴン・ゾン
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SK Hynix Inc
Original Assignee
LG Semicon Co Ltd
Goldstar Electron Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の配線抵抗を低減させ、信頼性を
向上させる半導体装置配線構造およびその製造方法を提
供することにある。 【構成】 半導体基板11と、前記半導体基板11上に
形成され上方に斜面を有する溝16を備えた絶縁膜14
と、前記絶縁膜14上に形成された溝16上に、溝の長
手方向に形成された配線膜18とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に関し、特に半導体装置の配線構造及びその製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路の集積度の増加にともな
って半導体集積回路における配線の幅および厚さが非常
に小さくなる。これにより、半導体集積回路の配線の信
頼性が重要な問題となってきた。
【0003】特に、半導体集積回路の配線用金属として
広く用いられているAlにおいて、、エレクトロマイグ
レションまたはストレスマイグレションに起因するAl
配線の損傷は、半導体装置の信頼性を低下させる要因と
なった。
【0004】これにより従来のAl配線膜の信頼性を改
善するためにエレクトロマイグレションおよびストレス
マイグレションに対する耐性を増大するためのAlの結
晶粒子の増大およびAl結晶の方向性に対する研究が進
行されてきた。このための一つの研究方向として、Al
単結晶膜を形成する技術が1993年IEEE IRP
S(International Reliabili
tyPhysics Symposium)が発表した
JUNICHI WADA等の論文である“New M
ethod of making Al single
crystal interconnections
on amorphous insulators”
に開示された。単結晶Al配線膜がエレクトロマイグレ
ションおよびストレスマイグレションに対して非常に優
れた耐性を有する。前記技術はこれを利用したものであ
る。
【0005】前記従来技術を図1を参照して説明する。
まず、図1(a)に示すように、(100)方向のシリ
コン基板1上に絶縁膜、例えば1μm厚さの酸化膜2を
形成する。反応性イオンエッチングにより前記酸化膜2
に一定間隔の溝(groove)3を形成する。この時
溝3の深さ,幅,ピッチはそれぞれ0.4μm,0.6
μm,0.6μmで形成する。
【0006】図1(b)に示すように、前記一定間隔の
溝3が形成された酸化膜2上に0.41μm厚さのAl
膜4を、常温における直流マグネトロンスパッタリング
(DC Magnetron sputtering)
により蒸着する。図1(c)に示すように、Arガス雰
囲気中で、基板の裏面からハロゲンランプヒータ(Ha
logen lamp heater)にて45秒間5
00℃でインシツ(In−situ)熱処理5する。こ
こでインシツ熱処理とは、Al蒸着するためのスパッタ
リングチャンバ内の真空状態を壊さない状態において連
続して熱処理してAl配線膜の表面に自然酸化膜が形成
されるのを防止することを言う。前記工程を終了した後
所望する形態の配線に前記Al配線膜をパターニングす
ることにより配線工程を終わる。
【0007】以上の方法によってAl配線膜を形成した
結果、前記酸化膜2に形成された溝3に詰められるAl
配線膜が同じ方位を有する単結晶に変化した。したがっ
て、上述したようにエレクトロマイグレションおよびス
トレスマイグレションに対して強い耐性を有する単結晶
のAlにて配線を形成することにより半導体集積回路の
信頼性を向上することができた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術においては、配線間の絶縁膜である酸化膜内
に溝を形成する際、その深さを反応性イオンエッチング
時のエッチング時間を調節して調整するので、均一性が
低下し、これによりスパッタリング法によってAl膜を
蒸着すれば溝内に詰められるAlの被着性(ステップ・
カバレジ)が悪化されて後工程であるランプによる熱処
理工程の際、均一にAl結晶が単結晶化される効果を期
待することができなかった。また、溝周囲に温度勾配が
発生する虞があるので、再現性の問題が発生することと
なる。本発明の目的は、半導体装置の配線抵抗を低減さ
せ、信頼性を向上させる半導体装置配線構造およびその
製造方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、半導体基板(11)と、前記半導体基
板11上に形成され、上方に斜面を有する溝16を備え
た絶縁膜14と,前記絶縁膜14の溝16に、溝の長手
方向に形成された配線膜18とを備えている。
【0010】上記の目的を達成するために、本発明方法
は、半導体基板11上に絶縁膜14を形成する過程と,
前記絶縁膜14を選択的にエッチングして上方に斜面を
有する溝16を形成する過程と,その結果物の全面に配
線膜18を形成する過程と,前記配線膜18を選択的に
エッチングして前記溝16の上方に配線を形成する過程
と,を有する。
【0011】
【実施例】以下、本発明の半導体メモリ装置の配線形成
方法を図面に基づいて詳述する。図2,3は、本発明に
よる半導体メモリ装置の配線形成方法を、工程順序の通
り示した図である。まず、図2(a)に示すように、素
子(図示せず)の形成された半導体基板11上に配線ま
たは電導線との隔離のための層間絶縁膜、例えば酸化膜
12を形成する。酸化膜12上にエッチング阻止膜13
を1000〜2000Å厚さで形成する。エッチング阻
止膜13は後工程によりエッチング阻止膜上に形成され
る補助絶縁膜を乾式エッチングする工程の際、エッチン
グ阻止用として使用するためのもので、補助絶縁膜との
エッチング選択比が大きい物質で形成する。
【0012】前記エッチング阻止膜13上に補助絶縁膜
14を2000〜5000Åの厚さで形成する。補助絶
縁膜は、無機性絶縁膜でシリコン酸化膜をプラズマ気相
蒸着(Plasma Enhanced Chemic
al Vapor Deposition)法によりS
iH4 ガスとO2 ガスなどを反応ガスとして蒸着して形
成するか、または窒化膜をNH3 ガスSiH4 ガスと反
応ガスとしてプラズマ気相蒸着法により形成する。ま
た、有機性絶縁膜は、ポリイミド(Polyimid
e)やPIQ等スピンコーティング法により塗布して形
成することもある。この時補助絶縁膜をシリコン酸化膜
で形成する場合には前記エッチング阻止膜13は窒化膜
や有機性絶縁膜を利用して形成し、補助絶縁膜を有機性
絶縁膜で形成する場合にはエッチング阻止膜を無機性絶
縁膜を利用して形成する。
【0013】図2(b)に示すように、前記補助絶縁膜
14上にフォトレジストを塗布した後、一般の写真エッ
チング(Photolithography)法を利用
して前記フォトレジストを所定のパターンでパターニン
グする。その後前記フォトレジストパターンをマスクと
して、その下部の補助絶縁膜14を乾式エッチングして
補助絶縁膜の所定部分に溝16を形成する。この時前記
補助絶縁膜のエッチング工程は、補助絶縁膜がシリコン
酸化膜である場合にはCHF3,CF4等のガスを使用
し、補助絶縁膜が窒化膜である場合にはSF6,CF4
のFを含むガスを利用して乾式エッチング工程を行い、
補助絶縁膜が有機性絶縁膜である場合にはO2プラズマ
またはO2スパッタリング等を利用してエッチングを行
う。この時前記形成されたエッチング阻止膜13上にお
いてエッチング停止が起こる。
【0014】図2(c)に示すように、前記マスクとし
て使用されたフォトレジストパターンを除去した後前記
補助絶縁膜14に形成された溝の上部に斜面を形成する
ために、Ar+ などの不活性ガスのイオンを利用してス
パッタエッチング17を施す。
【0015】図3(d)に示すように、前記溝の形成さ
れた補助絶縁膜14の上に一般のAlスパッタリング
法、すなわちArガスをスパッタリングガスとして5m
m Torrの圧力でRFバイアスまたはDCバイアス
のマグネトロンスパッタリング17によりAl18を4
000〜10000Åの程度厚さに蒸着する。
【0016】図3(e)に示すように、前記Al膜18
上にフォトレジスト19を塗布した後、一般の写真エッ
チング工程を利用して所定パターンでパターニングした
後、このフォトレジストパターン19をマスクとして前
記Al膜18をエッチングして所定パターンのAl配線
膜を形成する。
【0017】一方、本発明の他の実施例により、前記補
助絶縁膜の形成された溝の上方に斜面を形成する方法
を、図4を参照して説明する。前記図2(a),(b)
の工程と同様な工程により、半導体基板11上に絶縁膜
12,エッチング阻止膜13,補助絶縁膜14を順次形
成した後、補助絶縁膜14の所定部分に溝を形成した
後、その結果物上に絶縁膜を蒸着し、これをエッチング
バックして溝の側面に絶縁膜側壁20を形成する。
【0018】このように、補助絶縁膜に形成された溝の
絶縁膜側壁を形成することにより、溝の上部が下部より
広い形態となる。以後の工程は前記図3(d),(e)
の工程と同様である。
【0019】また本発明のさらに他の実施例により、前
記補助絶縁膜の形成された溝上方に斜面を形成する方法
を、図5を参照して説明する。前記図2(a)の工程に
より半導体基板11上に層間絶縁膜12,エッチング阻
止膜13,補助絶縁膜14を順次形成した後、図2
(b)の工程のように補助絶縁膜14上にフォトレジス
トパターン15を形成する。フォトレジストパターン1
5をマスクとして補助絶縁膜14を湿式エッチングした
後乾式エッチングして図5に示すように補助絶縁膜に形
成された溝の上部に傾斜面を形成する。この時、湿式エ
ッチング溶液は、前記補助絶縁膜がシリコン酸化膜であ
る場合にはHF等を含む水溶液を、窒化膜である場合に
はH3PO4などを含む水溶液を使用し、補助絶縁膜が有
機性絶縁膜である場合には強アルカリやアセトン等の水
溶液を使用する。
【0020】このように形成された本発明の配線構造の
特徴を、図6を参照して説明する。まず、図6(a)を
参照すれば、配線膜の設計法則、すなわち配線高さ(h
1)と幅(w1)とが同一である場合、既存の配線構造
(図6(a)の左方構造)より本発明の配線構造(図6
(a)の右方構造)が、配線の実質面積が増大される効
果を表す。また図6(b)を参照すれば、配線の実際面
積が同等な場合には配線高さはh1<h2となって配線
の縦横比(アスペクト比)が減少するので、以後の層間
絶縁膜の平坦化工程が容易になる利点がある。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体装置の配線抵抗および信頼性を改善させることが
でき、配線工程以後の層間平坦化工程を容易に行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術による半導体装置の配線の形成方法を
示す工程図である。
【図2】本発明の第1実施例による半導体装置の配線の
形成方法を示す工程図である。
【図3】本発明の第1実施例による半導体装置の配線の
形成方法を示す工程図である。
【図4】本発明の他の実施例による半導体装置の配線の
形成方法を示す工程図である。
【図5】本発明の他の実施例による半導体装置の配線の
形成方法を示す工程図である。
【図6】本発明の配線構造の特徴を説明するための説明
図である。
【符号の説明】
11 基板 12 層間絶縁膜 13 エッチング阻止膜 14 補助絶縁膜 15 フォトレジスト 16 溝 17 Arスパッタリング 18 Al 19 フォトレジスト 20 絶縁膜側壁

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板(11)と,前記半導体基板
    (11)上に形成され、上方に斜面を有する溝(16)
    を備えた絶縁膜(14),および前記絶縁膜(14)上
    に形成された溝(16)上に、溝の長手方向に形成され
    た配線膜(18),を有することを特徴とする半導体装
    置。
  2. 【請求項2】 前記半導体基板(11)と前記絶縁膜
    (14)間に、積層して形成された層間絶縁膜(12)
    とエッチング阻止膜(13)とをさらに有することを特
    徴とする前記第1項記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 半導体基板(11)上に絶縁膜(14)
    を形成する過程と,前記絶縁膜(14)を選択的にエッ
    チングして上方に斜面を有する溝(16)を形成する過
    程と,上記各過程で得られたものの全面に配線膜(1
    8)を形成する過程と,前記配線膜(18)を選択的に
    エッチングして前記溝(16)の上方に配線を形成する
    過程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 前記上方に斜面を有する溝(16)を形
    成する過程は、前記絶縁膜を選択的にエッチングして溝
    を形成した後、不活性イオンを利用してスパッタエッチ
    ングにより前記形成された溝の上方をエッチングする工
    程から構成されることを特徴とする前記第3項記載の半
    導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記上方に斜面を有する溝(16)を形
    成する過程は、前記絶縁膜を選択的にエッチングして溝
    を形成した後、前記溝(16)の側方に絶縁膜側壁(2
    0)を形成する工程から構成されることを特徴とする前
    記第3項記載の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記上方に斜面を有する溝(16)を形
    成する過程は、前記絶縁膜(14)上に、フォトレジス
    トパターン(15)を形成した後、前記フォトレジスト
    パターン(15)をマスクとして湿式エッチングと乾式
    エッチングを順次実施する工程から構成されることを特
    徴とする前記第3項記載の半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記絶縁膜(14)を形成する過程前
    に、半導体基板(11)上の層間絶縁膜(12)とエッ
    チング阻止膜(13)を順次形成する工程がさらに設け
    られていることを特徴とする前記第3項記載の半導体装
    置の製造方法。
JP6014987A 1994-01-14 1994-01-14 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH07211778A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012178618A (ja) * 2012-06-21 2012-09-13 Toshiba Corp 半導体装置
US8759983B2 (en) 2008-01-31 2014-06-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8759983B2 (en) 2008-01-31 2014-06-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device
JP2012178618A (ja) * 2012-06-21 2012-09-13 Toshiba Corp 半導体装置

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