JPH07307385A - 半導体素子の多層金属配線の形成方法 - Google Patents

半導体素子の多層金属配線の形成方法

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JPH07307385A
JPH07307385A JP7128838A JP12883895A JPH07307385A JP H07307385 A JPH07307385 A JP H07307385A JP 7128838 A JP7128838 A JP 7128838A JP 12883895 A JP12883895 A JP 12883895A JP H07307385 A JPH07307385 A JP H07307385A
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metal
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metal wiring
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ｄａｍａｓｃｅｎｅ構造の上部金属配線層と
して単一金属膜でない多重の金属膜を使用することによ
り、コンタクトオープン現象を防止するとともに半導体
素子の処理速度を改善できる半導体素子の多層金属配線
の形成方法を提供する。 【構成】 半導体基板に設けた第１中間絶縁層上に下部
金属配線層を形成するステップと、下部金属配線層が形
成された第１中間絶縁層上に第２中間絶縁層を形成する
ステップと、下部金属配線層の上部の第２中間絶縁層を
エッチングしてコンタクトホールを形成するステップ
と、コンタクトホールを含む基板上に第１及び第２上部
金属を順次堆積させるステップと、前記第１上部金属が
露出するまで第２上部金属をエッチングするステップ
と、前記第２中間絶縁層が露出するまで前記第１上部金
属をエッチングして二重の金属からなる上部配線層を形
成するステップと、を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子の多層金属配
線の形成方法に係り、特にアルミニウムＡｌとタングス
テンＷを用いたＤａｍａｓｃｅｎｅ構造に適する多層金
属配線の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１（ａ）〜（ｄ）は従来の半導体素子
の多層金属配線の形成方法を示す。図１（ａ）を参照す
ると、半導体基板１１上に第１中間絶縁層（ｉｎｔｅｒ
−ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌａｙｅｒ）１２を堆積さ
せ、中間絶縁層１２上に下部金属を基板の全面上に堆積
させパターニングして下部金属配線層１３を形成する。
【０００３】図１（ｂ）を参照すると、下部金属配線層
１３が形成された第１中間絶縁層１２上に第２中間絶縁
層１４を厚く堆積させる。第２中間絶縁層１４の下部金
属配線層１３に対応する部分をホトエッチング工程によ
り区画し、第１ホトマスクを用いて下部金属配線層１３
に対応する部分の第２中間絶縁層１４を一定の厚さだけ
エッチングする。次に、下部金属配線層１３と後続工程
で形成される上部金属配線層が接触されるべき部分をホ
トエッチング工程により決め、第２ホトマスクを用いて
下部金属配線層と上部金属配線層が接触されるべき部分
の第２中間絶縁層１４を除去してコンタクトホール１５
を形成する。これにより、下部金属配線層１３が露出
し、Ｄａｍａｓｃｅｎｅ構造の上部金属層の形成ライン
が設定される。
【０００４】図１（ｃ）を参照すると、前記コンタクト
ホール１５を含む基板の全表面にわたって上部金属１６
を堆積させる。上部金属１６としてアルミニウムをスパ
ッタリング法により堆積させるか、又はタングステンを
化学蒸着法ＣＶＤにより堆積させる。
【０００５】図１（ｄ）を参照すると、前記金属１６を
前記第２中間絶縁層１４が露出するまでエッチバック工
程を行うか、又はＣＭＰ（Ｃｈｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａ
ｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程を行って上部金
属配線層１７を形成する。これにより、従来の半導体素
子の多層金属配線層が形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の半導体素子
の多層金属配線の形成方法は、Ｄａｍａｓｃｅｎｅ構造
の上部金属配線層がアルミニウム又はタングステンのよ
うな単一の金属膜で形成されている。従って、アルミニ
ウムでＤａｍａｓｃｅｎｅ構造の上部金属配線層を形成
する場合には、コンタクトオープン（ｃｏｎｔａｃｔ
ｏｐｅｎ）現象が発生する。コンタクトオープンとはア
ルミニウムがコンタクト領域でない不要な部分に残留す
る現象をいい、これは短絡の原因になる。なお、タング
ステンでＤａｍａｓｃｅｎｅ構造の上部金属配線層を形
成する場合には、金属の抵抗が大きくなって（アルミニ
ウムの４倍）半導体素子の処理速度が遅れるという問題
点があった。
【０００７】本発明の目的はＤａｍａｓｃｅｎｅ構造の
上部金属配線層として単一金属膜でない多重の金属膜を
使用することにより、コンタクトオープン現象を防ぐと
ともに半導体素子の処理速度を改善できる半導体素子の
多層金属配線の形成方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の多層金属配線の形成方法は半導体基板の全
面上に第１中間絶縁層を形成するステップと、第１中間
絶縁層上に下部金属配線層を形成するステップと、下部
金属配線層が形成された第１中間絶縁層上に第２中間絶
縁層を形成するステップと、下部金属配線層の上部の第
２中間絶縁層をエッチングしてコンタクトホールを形成
するステップと、コンタクトホールを含む基板上に第１
及び第２上部金属を順次堆積させるステップと、前記第
１上部金属が露出するまで第２上部金属をエッチングす
るステップと、前記第２中間絶縁層が露出するまで前記
第１上部金属をエッチングして二重の金属からなる上部
配線層を形成するステップと、を含むことを特徴とす
る。
【０００９】
【実施例】図２（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１実施例に
よるＤａｍａｓｃｅｎｅ構造を有する半導体素子の多層
金属配線の形成工程図である。図２（ａ）〜（ｂ）を参
照すると、半導体基板２１上に第１中間絶縁層２２を堆
積させ、中間絶縁層２２上に下部金属を基板の全面上に
堆積させパターニングして下部金属配線層２３を形成す
る。下部金属配線層２３が形成された第１中間絶縁層２
２上に第２中間絶縁層２４を厚く堆積させ、第２中間絶
縁層２４のうち下部金属配線層に対応する部分をホトエ
ッチング工程により区画する。第１ホトマスクを用いて
下部金属配線層２３に対応する部分の第２中間絶縁層２
４を一定の厚さだけエッチングする。次に、下部金属配
線層２３と後続工程で形成される上部金属配線層が接触
されるべき部分をホトエッチング工程により区画し、第
２ホトマスクを用いて下部金属配線層と上部金属配線層
が接触されるべき部分の第２中間絶縁層２４を選択的に
除去してコンタクトホールを形成する。
【００１０】図２（ｃ）を参照すると、前記コンタクト
ホール２５を含んだ基板の全表面にわたって薄膜の第１
上部金属２６を堆積させ、第１上部金属２６上に第２上
部金属２７を厚く堆積させる。第１上部金属２６として
アルミニウムをスパッタリング法により堆積させ、第２
上部金属２７としてタングステンを化学蒸着法により堆
積させる。この際、第１上部金属２６は５００〜２００
０Å厚に堆積させ、第２上部金属２７は５００〜５００
０Å厚に各々堆積させる。
【００１１】図２（ｄ）〜（ｅ）を参照すると、第１上
部金属２６が露出するまで第２上部金属２７をエッチバ
ックし、次にＣＭＰ工程を行って第２中間絶縁層２４が
露出するまで第１上部金属２６をエッチングする。これ
によりコンタクトホール２５を介して下部金属と連結さ
れる、アルミニウムとタングステンで構成されたＤａｍ
ａｓｃｅｎｅ構造を有する上部金属配線層２８が形成さ
れる。これにより、第１実施例による半導体素子の多層
金属配線層が形成される。上部金属配線層の形成時、第
２上部金属をＣＭＰ工程を行ってエッチングし、第１上
部金属をエッチバック工程によりエッチングすることも
できる。そして、第１及び第２上部金属を全てＣＭＰ工
程もしくはエッチバック工程によりエッチングすること
もできる。
【００１２】図３（ａ）〜（ｅ）は本発明の第２実施例
によるＤａｍａｓｃｅｎｅ構造を有する半導体素子の多
層金属配線の形成工程図である。第２実施例による半導
体素子の多層配線の形成方法は、図２に示された第１実
施例による半導体素子の多層配線の形成方法と同一の工
程により行われる。但し、図３（ｃ）に示すように、第
１上部金属３６としてタングステンを化学蒸着法により
５００〜２０００Å厚に堆積させ、第２上部金属として
アルミニウムをスパッタリング法により５００〜５００
０Å厚に堆積させることだけが異なる。
【００１３】図４（ａ）〜（ｅ）は本発明の第３実施例
によるＤａｍａｓｃｅｎｅ構造を有する半導体素子の多
層金属配線の形成工程図である。第３実施例による半導
体素子の多層配線の形成方法は図２及び図３の第１及び
第２実施例による半導体素子の多層配線の形成方法と同
一の工程により行われる。但し、第１及び第２実施例で
は上部金属配線層が２層からなる反面、第３実施例では
上部金属配線層が３層からなることが異なる。
【００１４】即ち、図４（ｃ）に示すように、第１上部
金属４６としてタングステンを化学蒸着法により５００
〜２０００Å厚に堆積させ、第２上部金属４７としてア
ルミニウムをスパッタリング法により５００〜２０００
Å厚に堆積させ、第３上部金属４８としてタングステン
を化学蒸着法により５００〜５０００Å厚に堆積させ
る。
【００１５】図４（ｄ）〜（ｅ）を参照すると、第１上
部金属４６が露出するまで第２及び第３上部金属４７、
４８をエッチバックし、次にＣＭＰ工程を行って第２中
間絶縁層４４が露出するまで第１上部金属４６をエッチ
ングする。これにより、コンタクトホール２５を介して
下部金属と連結される、タングステン／アルミニウム／
タングステンで構成されたＤａｍａｓｃｅｎｅ構造を有
する上部金属配線層４９が形成される。上部金属配線層
の形成時、第２及び第３上部金属をＣＭＰ工程によりエ
ッチングし、第１上部金属をエッチバック工程によりエ
ッチングすることもできる。そして、第１乃至第３上部
金属をエッチバック工程もしくはＣＭＰ工程によりエッ
チングすることもできる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、単一金属
層でないタングステンとアルミニウムで構成された二重
又は三重金属層からなるＤａｍａｓｃｅｎｅ構造を有す
る上部金属層を多数回にわたるエッチング工程により形
成することにより、コンタクトオープン現象によるショ
ットを防ぎ、抵抗の減少による半導体素子の処理速度を
改善できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のＤａｍａｓｃｅｎｅ構造を有する半導
体素子の多層金属配線の形成工程図である。
【図２】 本発明の第１実施例によるＤａｍａｓｃｅｎ
ｅ構造を有する半導体素子の多層金属配線の形成工程図
である。
【図３】 本発明の第２実施例によるＤａｍａｓｃｅｎ
ｅ構造を有する半導体素子の多層金属配線の形成工程図
である。
【図４】 本発明の第３実施例によるＤａｍａｓｃｅｎ
ｅ構造を有する半導体素子の多層金属配線の形成工程図
である。
【符号の説明】
２１…半導体基板、２２…第１中間絶縁層、２３…下部
金属配線層、２４…第２中間絶縁層、２５…コンタクト
ホール、２６…第１上部金属、２７…第２上部金属、２
８…上部金属配線層。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板の全面上に第１中間絶縁層を
    形成するステップと、 第１中間絶縁層上に下部金属配線層を形成するステップ
    と、 下部金属配線層が形成された第１中間絶縁層上に第２中
    間絶縁層を形成するステップと、 下部金属配線層の上部の第２中間絶縁層をエッチングし
    てコンタクトホールを形成するステップと、 コンタクトホールを含む基板上に第１及び第２上部金属
    を順次堆積させるステップと、 前記第１上部金属が露出するまで第２上部金属をエッチ
    ングするステップと、 前記第２中間絶縁層が露出するまで前記第１上部金属を
    エッチングして二重の金属からなる上部配線層を形成す
    るステップと、を含むことを特徴とする半導体素子の多
    層金属配線の形成方法。
  2. 【請求項２】 第１上部金属としてアルミニウムをスパ
    ッタリング法により堆積させ、第２上部金属としてタン
    グステンを化学蒸着法により堆積させることを特徴とす
    る請求項１記載の半導体素子の多層金属配線の形成方
    法。
  3. 【請求項３】 第１上部金属としてタングステンを化学
    蒸着法により堆積し、第２上部金属としてアルミニウム
    をスパッタリング法により堆積させることを特徴とする
    請求項１記載の半導体素子の多層金属配線の形成方法。
  4. 【請求項４】 第１上部金属は５００〜２０００Å厚に
    堆積させ、第２上部金属は５００〜５０００Å厚に堆積
    させることを特徴とする請求項１記載の半導体素子の多
    層金属配線の形成方法。
  5. 【請求項５】 前記コンタクトホールを形成する工程
    は、第２中間絶縁層の下部金属配線層に対応する部分を
    ホトエッチング工程により区画するステップと、 第１ホトマスクを用いて下部金属配線層に対応する部分
    の第２中間絶縁層を一定の厚さだけエッチングするステ
    ップと、 下部金属配線層と上部金属配線層が接触されるべき部分
    をホトエッチング工程により区画するステップと、 第２ホトマスクを用いて下部金属配線層と上部金属配線
    層が接触されるべき部分の第２中間絶縁層を除去してコ
    ンタクトホールを形成するステップと、を含むことを特
    徴とする請求項１記載の半導体素子の多層金属配線の形
    成方法。
  6. 【請求項６】 上部金属配線層の形成時、第１上部金属
    をＣＭＰ工程によりエッチングし、第２上部金属をエッ
    チバック工程によりエッチングすることを特徴とする請
    求項１記載の半導体素子の多層金属配線の形成方法。
  7. 【請求項７】 上部金属配線層の形成時、第１上部金属
    をエッチバック工程によりエッチングし、第２上部金属
    をＣＭＰ工程によりエッチングすることを特徴とする請
    求項１記載の半導体素子の多層金属配線の形成方法。
  8. 【請求項８】 上部金属配線層の形成時、第１上部金属
    と第２上部金属をＣＭＰ工程によりエッチングすること
    を特徴とする請求項１記載の半導体素子の多層金属配線
    の形成方法。
  9. 【請求項９】 上部金属配線層の形成時、第１上部金属
    と第２上部金属をエッチバック工程によりエッチングす
    ることを特徴とする請求項１記載の半導体素子の多層金
    属配線の形成方法。
  10. 【請求項１０】 半導体基板の全面上に第１中間絶縁層
    を形成するステップと、 第１中間絶縁層上に下部金属配線層を形成するステップ
    と、 下部金属配線層を形成する第１中間絶縁層上に第２中間
    絶縁層を形成するステップと、 下部金属層の上部の第２中間絶縁層をエッチングしてコ
    ンタクトホールを形成するステップと、 コンタクトホールを含む基板上に第１乃至第３上部金属
    を順次堆積させるステップと、 前記第１上部金属が露出するまで第２上部金属をエッチ
    ングするステップと、 前記第２中間絶縁層が露出するまで前記第１上部金属を
    エッチングして、３重の金属からなる上部配線層を形成
    するステップと、を含むことを特徴とする半導体素子の
    多層金属配線の形成方法。
  11. 【請求項１１】 第１上部金属としてタングステンを化
    学蒸着法により堆積させ、第２上部金属としてアルミニ
    ウムをスパッタリング法により堆積させ、第３上部金属
    としてタングステンを化学蒸着法により堆積させること
    を特徴とする請求項１０記載の半導体素子の多層金属配
    線の形成方法。
  12. 【請求項１２】 第１上部金属は５００〜２０００Å厚
    に堆積させ、第２上部金属は５００〜２０００Å厚に堆
    積させ、第３上部金属は５００〜５０００Å厚に堆積さ
    せることを特徴とする請求項１０記載の半導体素子の多
    層金属配線の形成方法。
  13. 【請求項１３】 上部金属配線層の形成時、第１上部金
    属をＣＭＰ工程によりエッチングし、第２及び第３上部
    金属をエッチバック工程によりエッチングすることを特
    徴とする請求項１０記載の半導体素子の多層金属配線の
    形成方法。
  14. 【請求項１４】 上部金属配線層の形成時、第１上部金
    属をエッチバック工程によりエッチングし、第２及び第
    ３上部金属をＣＭＰ工程によりエッチングすることを特
    徴とする請求項１０記載の半導体素子の多層金属配線の
    形成方法。
  15. 【請求項１５】 上部金属配線層の形成時、第１乃至第
    ３上部金属をＣＭＰ工程によりエッチングすることを特
    徴とする請求項１０記載の半導体素子の多層金属配線の
    形成方法。
  16. 【請求項１６】 上部金属配線層の形成時、第１乃至第
    ３上部金属をエッチバック工程によりエッチングするこ
    とを特徴とする請求項１０記載の半導体素子の多層金属
    配線の形成方法。
JP7128838A 1994-05-10 1995-05-01 半導体素子の多層金属配線の形成方法 Pending JPH07307385A (ja)

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