JPH07221110A - 半導体装置の配線構造とその製造方法 - Google Patents

半導体装置の配線構造とその製造方法

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JPH07221110A
JPH07221110A JP891994A JP891994A JPH07221110A JP H07221110 A JPH07221110 A JP H07221110A JP 891994 A JP891994 A JP 891994A JP 891994 A JP891994 A JP 891994A JP H07221110 A JPH07221110 A JP H07221110A
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JP
Japan
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film
side wall
antireflection film
etching
main wiring
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JP891994A
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Inventor
Kenichi Tomita
健一 冨田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】本発明においては、主配線表面の反射防止膜を
第一にエッチングする。その後開口された反射防止膜側
面に、この反射防止膜より高く、主配線より低いエッチ
ングレ−トを持つ膜によりサイドウオ−ルを形成する。
そしてこのサイドウオ−ルをマスクとして用い、主配線
とバリアメタルのエッチングを行う。 【効果】本発明によれば、主配線層表面の反射防止膜の
側壁に、反射防止膜より大きいエッチングレ−トを持つ
サイドウオ−ルを形成し、さらにこのサイドウオ−ル
を、エッチングのマスクとして用いることで、エッチン
グによってできるオ−バ−ハングを抑制することがで
き、ボイドが発生せず素子の信頼性及び歩留まりの向上
が実現できる。

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、特に半導体
装置の配線構造とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年のLSIの高集積化に伴い配線の微
細化及び多層化が進んでいる。従来の製造方法を図3を
用いて説明する。図3(a)のように既にパタ−ニング
が行われた半導体基板(21)には絶縁膜(22)とT
iN及びTiから形成されるバリアメタル(23)と主
配線であるAl−Si−Cu膜(24)と反射防止膜
(25)が積層に形成されている。この反射防止膜は、
露光時の露光ハレ−ションの発生を抑制するために形成
されている。この露光ハレ−ションは、PEP工程時に
おいて主配線の表面の反射率の高さ故に、露光による光
が主配線表面で反射し、配線形成のためのレジストパタ
−ンの変形を引き起こす現象である。この主配線の表面
の反射率を低減するために、反射防止膜を形成し露光ハ
レ−ションを抑制することが行われている。
【0003】図3(b)に示すように、この反射防止膜
(25)と主配線であるAl−Si−Cu膜(24)を
所望のパタ−ンに形成する場合、レジストを塗布し、異
方性エッチングによって、反射防止膜、主配線及びバリ
アメタルを連続でエッチングする。しかしこの際、オ−
バ−ハング形状(26)が反射防止膜と主配線の層間に
形成される問題点がある。このオ−バ−ハングは、反射
防止膜と主配線のサイドエッチングレ−トが異なるため
に発生すると考えられる。しかしこの2種類の膜のサイ
ドエッチングレ−トを、完全に一致させるのは現状では
困難である。従って、反射防止膜と主配線膜との間での
オ−バ−ハング形状の発生を抑制できずにいるのが現状
である。
【0004】図3(c)のようにこのオ−バ−ハング形
状は、その後の層間絶縁膜形成工程にて絶縁膜(27)
のステップカバレッジの劣化に影響し、この結果狭い配
線スペ−スにボイド(28)が発生する原因となる。こ
のボイドは、配線やデバイスの信頼性の低下につなが
る。よってその原因である反射防止膜のオ−バ−ハング
の抑制が、求められている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の多層
配線工程においては、主配線の表面の露光ハレ−ション
を抑制するために、配線表面に反射防止膜を形成する技
術が用いられている。しかし、この反射防止膜と主配線
をRIE法でそれぞれパタ−ニングする際に、この二つ
の膜のエッチングレ−トの違いにより、オ−バ−ハング
形状が形成されるという問題点がある。このオ−バ−ハ
ング形状は、その後の層間絶縁膜形成工程にて、絶縁膜
のステップカバレッジの劣化に影響し、配線間にボイド
が発生する原因となる。
【0006】本発明は以上の問題点を解決するもので、
反射防止膜のオ−バ−ハングを抑止するため、この反射
防止膜にサイドウオ−ルを形成する。さらにこのサイド
ウオ−ルをマスクに用い、この下層の主配線とバリアメ
タルをパタ−ニングすることによりオ−バ−ハング形状
を抑制し、後の絶縁膜形成工程におけるステップカバレ
ッジを改善しボイドの発生を抑え、素子の信頼性及び歩
留まりの向上を実現することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明においては、主配線表面の反射防止膜を第一に
エッチングする。その後開口された反射防止膜側面に、
この反射防止膜より高く、主配線より低いエッチングレ
−トを持つ膜を形成し、これをエッチバックすることに
よりサイドウオ−ルを形成する。そしてこのサイドウオ
−ルをマスクとして用い、主配線とバリアメタルのエッ
チングを行う。これにより従来の製造方法によって形成
されていたオ−バ−ハングを抑制する。これにより、後
の絶縁膜形成工程におけるステップカバレッジが改善さ
れ、ボイドの発生を抑えることが可能となる。
【0008】
【作用】本発明によれば主配線表面の反射防止膜の側壁
に、反射防止膜より高く主配線より低いエッチングレ−
トを持つサイドウオ−ルを形成し、さらにこのサイドウ
オ−ルと反射防止膜を、主配線のエッチングにおいてマ
スクとして用いることにより、反射防止膜でのオ−バ−
ハングを抑制することができる。また、サイドウオ−ル
の表面が上に凸の形状となるので後の層間絶縁膜の形成
において、この層間絶縁膜のステップカバレッジの向上
も期待できる。さらに、このオ−バ−ハング形状を抑制
することにより、層間絶縁膜形成時においてボイドの発
生を抑制することができ、この結果、素子の信頼性及び
歩留まりの向上が実現できる。
【0009】
【実施例】本発明の実施例について図1の断面図に沿っ
て説明する。まず図1(a)に示すように各素子層が形
成されているシリコン基板(1)上に、第一の絶縁膜
(2)をCVD(Chemical Vapour Deposition)法によ
り1000nm堆積する。この第一の絶縁膜には、図示せぬコ
ンタクト孔が形成されている。この後バリアメタル
(3)であるTiNを70nm及びTiを20nmそれぞれスパ
ッタ法により成膜する。次に第一の配線膜であるAl−
Si−Cu膜(4)を1000nm、及びこの表面に第一の配
線膜の反射防止膜であるカ−ボン膜(5)を50nmそれぞ
れスパッタ法により堆積する。この反射防止膜上に配線
パタ−ンを形成するためのフォトレジスト(6)をPE
P法により形成する。
【0010】続いて図1(b)に示すように、フォトレ
ジストをマスクとしてRIE(Re-active Ion Etching
)法により反射防止膜(5)に対して選択的にエッチ
ングを行う。ここでのエッチングはCl2 、He、CC
4 、BCl3 の混合ガスを用いた異方性ドライエッチ
ングにより行う。この反射防止膜に対するエッチングに
ついては、後のエッチングによって形成される主配線の
横方向の幅と同様に形成する。
【0011】続いて図1(c)に示すように、フォトレ
ジスト(6)を剥離しCVD法によりサイドウオ−ル用
膜であるシリコン酸化膜(7)を60nm堆積する。このサ
イドウオ−ル用膜を堆積するのは、後の工程でサイドウ
オ−ルを形成するためのものである。堆積する厚さは反
射防止膜と同程度もしくはそれ以上の厚さで堆積するの
が望ましい。
【0012】続いて図1(d)に示すように、CF4
2 またはC26 とO2 等のフレオン系ガスとO2
混合ガスを用いた異方性ドライエッチングを用い、RI
E法にてサイドウオ−ル用膜(7)を全面エッチバック
して、反射防止膜であるカ−ボン膜(5)のパタ−ン側
壁にサイドウオ−ル(8)を形成する。このサイドウオ
−ルの形状は、サイドウオ−ル用膜を異方性ドライエッ
チングによってエッチバックするので、反射絶縁膜側面
と主配線の表面に、およそ四分円となるように形成され
る。
【0013】続いて図1(e)に示すように、反射防止
膜(5)及びサイドウオ−ル(8)をマスクとして、C
2 、He、CCl4 、BCl3 の混合ガスを用いた異
方性ドライエッチングを用い、RIE法によりAl−S
i−Cu膜(4)及びバリアメタル(3)をエッチング
する。
【0014】シリコン酸化膜によって形成されているサ
イドウオ−ルは、従来マスクとして用いていたカ−ボン
に比べエッチングレ−トが高い。本実施例で用いるエッ
チングガスに対しては、500A/分程度である。また、主
配線であるAl−Si−Cu膜のエッチングレ−トは50
00A /分程度である。この工程において、主配線とバリ
アメタルのエッチングを行っている際には、サイドウオ
−ルもその横方向がエッチングされる。ここで主配線と
サイドウオ−ルの横方向のエッチング量が同程度、もし
くはサイドウオ−ルのエッチングレ−トが主配線を上回
っており、サイドウオ−ルが完全にエッチングされる前
に主配線のエッチングを完了すれば、オ−バ−ハング形
状が抑制できる。従来のように反射防止膜であるカ−ボ
ンをマスクに主配線のエッチングを行う場合では、反射
防止膜の横方向のエッチング量が主配線の横方向のエッ
チング量に対し大きいので、オ−バ−ハング形状が形成
されていた。
【0015】しかし本発明における実施例では、反射防
止膜の側面にシリコン酸化膜によるサイドウオ−ルを形
成することにより、主配線のエッチング時にサイドウオ
−ルの横方向もエッチングされて行くためオ−バ−ハン
グ形状が抑制できる。よって主配線のエッチング量とサ
イドウオ−ルの横方向のエッチング量の関係より、サイ
ドウオ−ルの形成物質や形成幅を決定し、エッチングを
行えばオ−バ−ハング形状が抑制できる。本実施例では
主配線であるバリアメタルのパタ−ニングが完了した時
点で、反射防止膜側壁のサイドウオ−ルは僅かに残る程
度の形状となるが、このサイドウオ−ルの働きによりオ
−バ−ハング形状は形成されることがなくなる。
【0016】以上により、上から反射防止膜であるカ−
ボン膜(5)、主配線であるAl−Si−Cu膜
(4)、バリアメタル(3)の三層構造からなる第一の
配線パタ−ンが形成される。続いて図1(f)に示すよ
うに、この後CVD法により全面に第二の絶縁膜(9)
を1200nm堆積し、配線構造が完成する。
【0017】反射防止膜は従来用いられているカ−ボン
の他に、TiNやWN等、露光による光の反射率が低い
物質を用いることができる。本発明の実施例では、図1
(f)のような配線構造に、さらにこの上部表面より二
層、三層と積層に配線構造を形成することができる。こ
の説明図を図2に示す。この場合、反射防止膜を導電性
の物質にしておくことにより、バリアメタルを形成する
工程を省略することができる。またこの場合は、第二の
絶縁膜をエッチングし積層構造が形成されるので、サイ
ドウオ−ルが、積層構造の形成に影響を及ぼすことはな
い。
【0018】また、サイドウオ−ルの形成のためにサイ
ドウオ−ル用膜を堆積するが、これはシリコン窒化膜を
用いてもよい。さらに絶縁膜である必要はなく、例え
ば、ポリシリコン、アモルファスシリコン等導電性の物
質でもよく、反射防止膜より高いエッチングレ−トを持
つ材質のものであれば、本発明の効果がある。以上本発
明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の実施が可能で
ある。
【0019】
【発明の効果】以上記述したように、本発明によれば主
配線層表面の反射防止膜の側壁に、反射防止膜より大き
いエッチングレ−トを持つサイドウオ−ルを形成し、さ
らにこのサイドウオ−ルを、エッチングのマスクとして
用いることで、エッチングによってできるオ−バ−ハン
グを抑制することができ、ボイドが発生せず素子の信頼
性及び歩留まりの向上が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の製造工程を説明する断面図。
【図2】本発明の実施例を説明する配線構造の断面図。
【図3】従来の製造工程を説明する断面図。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 第一の絶縁膜 3、23 バリアメタル(TiN及びTi) 4、24 主配線(Al−Si−Cu膜) 5、25 反射防止膜 6 フォトレジスト 7 サイドウオ−ル用膜 8 サイドウオ−ル 9 第二の絶縁膜 21 半導体基板 22 絶縁膜 26 オ−バ−ハング形状 27 絶縁膜 28 ボイド

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に形成された主配線と、 この主配線の上部表面の所定の部分を残して形成された
    反射防止膜と、 この反射防止膜の側面と前記主配線の上部表面の反射防
    止膜の形成されていない所定の部分を覆うように形成さ
    れたサイドウオ−ルと、 前記主配線と前記反射防止膜と前記サイドウオ−ルの露
    出している表面に形成された絶縁膜とを具備することを
    特徴とする半導体装置の配線構造。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の配線構造に
    おいて、 前記主配線が半導体基板上に少なくても二つ以上形成さ
    れ前記絶縁膜が前記主配線間の半導体基板上に堆積され
    ることを特徴とする半導体装置の配線構造。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体装置の配線構造に
    おいて、 前記反射防止膜が導電性の物質で形成されていることを
    特徴とする半導体装置の配線構造。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の半導体装置の配線構造に
    おいて、 前記サイドウオ−ルのエッチングレ−トが前記反射防止
    膜より高く前記主配線より低いことを特徴とする半導体
    装置の配線構造。
  5. 【請求項5】 半導体基板上に主配線膜を形成する工程
    と、 前記主配線膜表面上に反射防止膜を形成する工程と、 前記反射防止膜を第一のエッチングにてパタ−ニングす
    る工程と、 前記第一のエッチングにより露出した前記主配線膜の表
    面と前記反射防止膜の表面にサイドウオ−ル用膜を堆積
    する工程と、 第二のエッチングにより前記サイドウオ−ル用膜をエッ
    チングし、前記反射防止膜のパタ−ンの側面にサイドウ
    オ−ルを形成する工程と、 前記サイドウオ−ルと前記反射防止膜をマスクとして前
    記主配線層を第三のエッチングによりパタ−ニングする
    工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記サイドウオ−ル用膜を、前記反射防止膜と同等また
    はそれ以上の厚さに堆積することを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
JP891994A 1994-01-31 1994-01-31 半導体装置の配線構造とその製造方法 Pending JPH07221110A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006128587A (ja) * 2004-10-29 2006-05-18 Hynix Semiconductor Inc 半導体素子の素子分離膜形成方法
KR100744089B1 (ko) * 2005-12-28 2007-08-01 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자 제조 방법
CN100416817C (zh) * 2000-09-07 2008-09-03 株式会社东芝 半导体装置及其制造方法

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