JPH08148499A - 多層配線形成方法 - Google Patents
多層配線形成方法Info
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- JPH08148499A JPH08148499A JP30998894A JP30998894A JPH08148499A JP H08148499 A JPH08148499 A JP H08148499A JP 30998894 A JP30998894 A JP 30998894A JP 30998894 A JP30998894 A JP 30998894A JP H08148499 A JPH08148499 A JP H08148499A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 コンタクトホールを有する多層配線の形成に
おいて、下層配線の集積度を向上させるために、下層配
線にコンタクトパッドを形成することなく、下層配線と
上層配線との断線を防止する。 【構成】 下層配線層２上に、下地絶縁膜３を形成し、
下層配線層２が露出するまで平坦化する。その上に中間
絶縁膜４、続いて層間絶縁膜５を順次積層し、その層間
絶縁膜５上にコンタクトホール用ビアホールパターンＶ
ｈＰを有するレジスト層を形成する。次いで、中間絶縁
膜４に対し選択比２０以上で且つ中間絶縁膜をエッチン
グストッパーとして層間絶縁膜５をエッチングしてビア
ホールＶｈを形成し、さらに下地絶縁膜３に対し選択比
１０以上でビアホールＶｈ底部の中間絶縁膜４をエッチ
ングして下層配線層２を露出させることによりコンタク
トホール用ビアホールを形成する。レジスト層６を除去
した後、上層配線層７を形成する。
おいて、下層配線の集積度を向上させるために、下層配
線にコンタクトパッドを形成することなく、下層配線と
上層配線との断線を防止する。 【構成】 下層配線層２上に、下地絶縁膜３を形成し、
下層配線層２が露出するまで平坦化する。その上に中間
絶縁膜４、続いて層間絶縁膜５を順次積層し、その層間
絶縁膜５上にコンタクトホール用ビアホールパターンＶ
ｈＰを有するレジスト層を形成する。次いで、中間絶縁
膜４に対し選択比２０以上で且つ中間絶縁膜をエッチン
グストッパーとして層間絶縁膜５をエッチングしてビア
ホールＶｈを形成し、さらに下地絶縁膜３に対し選択比
１０以上でビアホールＶｈ底部の中間絶縁膜４をエッチ
ングして下層配線層２を露出させることによりコンタク
トホール用ビアホールを形成する。レジスト層６を除去
した後、上層配線層７を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン基板上で、層
間絶縁膜の上下の上層配線層と下層配線層とをコンタク
トホールを介して電気的に接続する多層配線形成方法に
関する。より詳しくは、コンタクトホールの形成工程に
おいて、下層配線層にコンタクトパッドの形成を不要と
することにより、集積度を向上させることができる多層
配線形成方法に関する。
間絶縁膜の上下の上層配線層と下層配線層とをコンタク
トホールを介して電気的に接続する多層配線形成方法に
関する。より詳しくは、コンタクトホールの形成工程に
おいて、下層配線層にコンタクトパッドの形成を不要と
することにより、集積度を向上させることができる多層
配線形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、シリコン集積回路分野におい
ては、集積度を上げるために多層配線を行っている。こ
のような多層配線は、通常、図２に示すように形成され
ている。即ち、先ず、図２（ａ）に示すように、シリコ
ン基板２１の表面に酸化膜２２を形成する。
ては、集積度を上げるために多層配線を行っている。こ
のような多層配線は、通常、図２に示すように形成され
ている。即ち、先ず、図２（ａ）に示すように、シリコ
ン基板２１の表面に酸化膜２２を形成する。
【０００３】次に、酸化膜２２上に、アルミニウム系合
金をスパッタ法などにより堆積させ、さらにフォトリソ
グラフ技術を利用してパターニングして下層配線層２３
を形成する（図２（ｂ））。
金をスパッタ法などにより堆積させ、さらにフォトリソ
グラフ技術を利用してパターニングして下層配線層２３
を形成する（図２（ｂ））。
【０００４】続いて、表面に熱ＣＶＤ法などによりＳｉ
Ｏ2 を堆積させて層間絶縁膜２４を形成する（図２
（ｃ））。
Ｏ2 を堆積させて層間絶縁膜２４を形成する（図２
（ｃ））。
【０００５】次に層間絶縁膜２４にコンタクトホール用
ビアホールを形成するために、ビアホールに対応する開
口部ＶｈＰを有するレジスト層２５を、層間絶縁膜２４
上に形成する（図２（ｄ））。
ビアホールを形成するために、ビアホールに対応する開
口部ＶｈＰを有するレジスト層２５を、層間絶縁膜２４
上に形成する（図２（ｄ））。
【０００６】レジスト層２５をエッチングマスクとして
層間絶縁膜２４を、下層配線層２３が露出するまでエッ
チングし、コンタクトホール用ビアホールＶｈを形成す
る（図２（ｅ））。
層間絶縁膜２４を、下層配線層２３が露出するまでエッ
チングし、コンタクトホール用ビアホールＶｈを形成す
る（図２（ｅ））。
【０００７】次に、レジスト層２５を除去した後に、上
層配線層とするアルミニウム系合金２６を、コンタクト
ホール用ビアホールＶｈ内部にも堆積させながらスパッ
タ法などにより堆積させ（図２（ｆ））、さらにフォト
リソグラフ技術を利用して上層配線層２６をパターニン
グする。これにより、下層配線層２３と上層配線層２６
とがコンタクトホールＣｈで接続された多層配線構造が
形成される。
層配線層とするアルミニウム系合金２６を、コンタクト
ホール用ビアホールＶｈ内部にも堆積させながらスパッ
タ法などにより堆積させ（図２（ｆ））、さらにフォト
リソグラフ技術を利用して上層配線層２６をパターニン
グする。これにより、下層配線層２３と上層配線層２６
とがコンタクトホールＣｈで接続された多層配線構造が
形成される。
【０００８】しかしながら、このように多層配線を形成
した場合には、下層配線層２３のパターンとレジスト層
２５のパターンとがずれることがあり、その場合には、
図３に示すように、コンタクトホール用ビアホールＶｈ
が下層配線層２３より最大で０．１μｍ程度はみ出てし
まい、下層配線層２３の周囲の層間絶縁膜部分２４ａが
１００ｎｍ以上の深さに大きく掘削されてしまうという
問題があった。従って、図４に示すように、上層配線層
２６を形成した場合に、下層配線層２３の端部２３ａに
おいて上層配線層２６と下層配線層２３とが断線すると
いう問題があった。
した場合には、下層配線層２３のパターンとレジスト層
２５のパターンとがずれることがあり、その場合には、
図３に示すように、コンタクトホール用ビアホールＶｈ
が下層配線層２３より最大で０．１μｍ程度はみ出てし
まい、下層配線層２３の周囲の層間絶縁膜部分２４ａが
１００ｎｍ以上の深さに大きく掘削されてしまうという
問題があった。従って、図４に示すように、上層配線層
２６を形成した場合に、下層配線層２３の端部２３ａに
おいて上層配線層２６と下層配線層２３とが断線すると
いう問題があった。
【０００９】このため、図３に示したように下層配線層
２３のパターンとレジスト層２５のパターンとがずれた
場合でも、下層配線層２３と上層配線層２６との接続を
確実とするために、図５に示すように、層間絶縁膜２４
のコンタクトホール用ビアホールＶｈの所期の平面パタ
ーンＶｈａの周囲に約０．１５〜０．２μｍ程度はりだ
させたオーバーラップ部分２７を有するコンタクトパッ
ド２３ｂを下層配線層２３に形成することが行われてい
る。
２３のパターンとレジスト層２５のパターンとがずれた
場合でも、下層配線層２３と上層配線層２６との接続を
確実とするために、図５に示すように、層間絶縁膜２４
のコンタクトホール用ビアホールＶｈの所期の平面パタ
ーンＶｈａの周囲に約０．１５〜０．２μｍ程度はりだ
させたオーバーラップ部分２７を有するコンタクトパッ
ド２３ｂを下層配線層２３に形成することが行われてい
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コンタ
クトホール用ビアホールの平面パターンＶｈａよりも大
きなコンタクトパッド２３ｂを下層配線層２３に形成す
ることは、下層配線の集積度を低下させ、従って上層配
線の集積度も、下層配線の低下した集積度に拘束されて
しまうという問題があった。
クトホール用ビアホールの平面パターンＶｈａよりも大
きなコンタクトパッド２３ｂを下層配線層２３に形成す
ることは、下層配線の集積度を低下させ、従って上層配
線の集積度も、下層配線の低下した集積度に拘束されて
しまうという問題があった。
【００１１】本発明は、以上のような従来技術の課題を
解決しようとするものであり、多層配線を形成する場合
に、下層配線の集積度を向上させるために下層配線にコ
ンタクトパッドの形成を省略しても、下層配線と上層配
線との断線が生じないようにすることを目的とする。
解決しようとするものであり、多層配線を形成する場合
に、下層配線の集積度を向上させるために下層配線にコ
ンタクトパッドの形成を省略しても、下層配線と上層配
線との断線が生じないようにすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者は、図３に示す
ように層間絶縁膜２４のコンタクトホール用ビアホール
Ｖｈが下層配線層２３よりはみ出た場合でも、下層配線
層２３の周囲の層間絶縁膜部分２４ａが深く掘削されな
いようにすれば断線を生じないようにできること、それ
を実現するためには特定の多層配線用の積層体、即ち、
下層配線層上にまず下地絶縁膜としてＳｉＯ2 膜を形成
し、次いで平坦化処理して下層配線層を露出させ、その
上にＳｉ3 Ｎ4 膜などからなる中間絶縁膜、更にＳｉＯ
2 膜などからなる層間絶縁膜を積層して得られる多層配
線用の積層体を形成し、そして、その積層体の中間絶縁
膜をエッチングストッパーとして層間絶縁膜にビアホー
ルを形成し、続いて、この中間絶縁膜を下地絶縁膜より
もエッチングされやすい条件で高い選択性を保ちながら
下層配線層が露出するまでエッチングすることにより、
下層配線層２３の周囲の層間絶縁膜部分２４ａの掘削量
を大きく低減できることを見出し、本発明を完成させる
に至った。
ように層間絶縁膜２４のコンタクトホール用ビアホール
Ｖｈが下層配線層２３よりはみ出た場合でも、下層配線
層２３の周囲の層間絶縁膜部分２４ａが深く掘削されな
いようにすれば断線を生じないようにできること、それ
を実現するためには特定の多層配線用の積層体、即ち、
下層配線層上にまず下地絶縁膜としてＳｉＯ2 膜を形成
し、次いで平坦化処理して下層配線層を露出させ、その
上にＳｉ3 Ｎ4 膜などからなる中間絶縁膜、更にＳｉＯ
2 膜などからなる層間絶縁膜を積層して得られる多層配
線用の積層体を形成し、そして、その積層体の中間絶縁
膜をエッチングストッパーとして層間絶縁膜にビアホー
ルを形成し、続いて、この中間絶縁膜を下地絶縁膜より
もエッチングされやすい条件で高い選択性を保ちながら
下層配線層が露出するまでエッチングすることにより、
下層配線層２３の周囲の層間絶縁膜部分２４ａの掘削量
を大きく低減できることを見出し、本発明を完成させる
に至った。
【００１３】即ち、本発明は、下層配線層上の層間絶縁
膜にコンタクトホール用ビアホールを設け、その上に導
電材料を堆積させることによりコンタクトホール用ビア
ホールに導電材料を埋め込んでコンタクトホールを形成
すると共に上層配線層を形成する多層配線形成方法にお
いて： （ａ）下層配線層上に、下地絶縁膜を形成する工程； （ｂ）下地絶縁膜を、下層配線層が露出するまで平坦化
する工程； （ｃ）下層配線層の露出後、その上に中間絶縁膜、続い
て層間絶縁膜を順次積層する工程； （ｄ）層間絶縁膜上に、コンタクトホール用ビアホール
パターンを有するレジスト層を形成する工程； （ｅ）該レジスト層をエッチングマスクとして使用し、
中間絶縁膜に対し選択比２０以上で且つ中間絶縁膜をエ
ッチングストッパーとして層間絶縁膜をエッチングし、
層間絶縁膜にビアホールを形成する工程；及び （ｆ）下地絶縁膜に対し選択比１０以上で、工程（ｅ）
で形成したビアホール底部の中間絶縁膜をエッチング
し、下層配線層を露出させることによりコンタクトホー
ル用ビアホールを形成する工程を含んでなることを特徴
とする多層配線形成方法を提供する。
膜にコンタクトホール用ビアホールを設け、その上に導
電材料を堆積させることによりコンタクトホール用ビア
ホールに導電材料を埋め込んでコンタクトホールを形成
すると共に上層配線層を形成する多層配線形成方法にお
いて： （ａ）下層配線層上に、下地絶縁膜を形成する工程； （ｂ）下地絶縁膜を、下層配線層が露出するまで平坦化
する工程； （ｃ）下層配線層の露出後、その上に中間絶縁膜、続い
て層間絶縁膜を順次積層する工程； （ｄ）層間絶縁膜上に、コンタクトホール用ビアホール
パターンを有するレジスト層を形成する工程； （ｅ）該レジスト層をエッチングマスクとして使用し、
中間絶縁膜に対し選択比２０以上で且つ中間絶縁膜をエ
ッチングストッパーとして層間絶縁膜をエッチングし、
層間絶縁膜にビアホールを形成する工程；及び （ｆ）下地絶縁膜に対し選択比１０以上で、工程（ｅ）
で形成したビアホール底部の中間絶縁膜をエッチング
し、下層配線層を露出させることによりコンタクトホー
ル用ビアホールを形成する工程を含んでなることを特徴
とする多層配線形成方法を提供する。
【００１４】以下、本発明を詳細に説明する。
【００１５】本発明において、基板１としては、多層配
線構造体の基板として従来より用いられているものを使
用することができ、例えば、シリコン基板、ガリウムヒ
素基板などを使用することができる。また、絶縁膜１ａ
としては特に限定はないが、基板１としてシリコン基板
を使用した場合には、熱酸化により形成されるＳｉＯ2
酸化膜を好ましく使用することができる。
線構造体の基板として従来より用いられているものを使
用することができ、例えば、シリコン基板、ガリウムヒ
素基板などを使用することができる。また、絶縁膜１ａ
としては特に限定はないが、基板１としてシリコン基板
を使用した場合には、熱酸化により形成されるＳｉＯ2
酸化膜を好ましく使用することができる。
【００１６】下層配線層２としては、通常、形成コスト
や導電率などの点からアルミニウムもしくはアルミニウ
ム系合金の薄膜から形成することが好ましい。なお、ア
ルミニウムもしくはアルミニウム系合金の薄膜の形成に
先立って、基板１側に、Ｔｉ層、ＴｉＮ層などのバリヤ
メタル層を順次配しておいてもよい。下層配線層２の層
厚は、適宜選択することができるが、通常、４００〜６
００ｎｍとすることが好ましい。
や導電率などの点からアルミニウムもしくはアルミニウ
ム系合金の薄膜から形成することが好ましい。なお、ア
ルミニウムもしくはアルミニウム系合金の薄膜の形成に
先立って、基板１側に、Ｔｉ層、ＴｉＮ層などのバリヤ
メタル層を順次配しておいてもよい。下層配線層２の層
厚は、適宜選択することができるが、通常、４００〜６
００ｎｍとすることが好ましい。
【００１７】下層配線層２の形成は、下層配線層２用導
電材料をスパッタ法などにより堆積させ、フォトリソグ
ラフ法などにより所定の形状にパターニングすることに
より形成することができる。
電材料をスパッタ法などにより堆積させ、フォトリソグ
ラフ法などにより所定の形状にパターニングすることに
より形成することができる。
【００１８】下地絶縁膜３としては、プラズマＣＶＤ法
又は熱ＣＶＤ法により形成できるＳｉＯ2 膜を好ましく
使用することができる。下地絶縁膜３の層厚は、適宜選
択することができるが、通常、約７００ｎｍ以上とする
ことが好ましい。
又は熱ＣＶＤ法により形成できるＳｉＯ2 膜を好ましく
使用することができる。下地絶縁膜３の層厚は、適宜選
択することができるが、通常、約７００ｎｍ以上とする
ことが好ましい。
【００１９】工程（ｂ）次に、下地絶縁膜３を、下層配
線層２が露出するまで平坦化する（図１（ｂ））。下地
絶縁膜３の平坦化は、通常、ＣＭＰ（化学的機械研磨）
法あるいはレジストエッチバック法により行う。
線層２が露出するまで平坦化する（図１（ｂ））。下地
絶縁膜３の平坦化は、通常、ＣＭＰ（化学的機械研磨）
法あるいはレジストエッチバック法により行う。
【００２０】工程（ｃ）下層配線層２の露出後、その上
に中間絶縁膜４、続いて層間絶縁膜５を順次積層する
（図１（ｃ））。
に中間絶縁膜４、続いて層間絶縁膜５を順次積層する
（図１（ｃ））。
【００２１】中間絶縁膜４としては、低温で成膜可能な
点からプラズマＣＶＤ法で積層したＳｉ3 Ｎ4 膜を使用
することが好ましい。その膜厚は、通常、１５０〜２０
０ｎｍとする。
点からプラズマＣＶＤ法で積層したＳｉ3 Ｎ4 膜を使用
することが好ましい。その膜厚は、通常、１５０〜２０
０ｎｍとする。
【００２２】また、層間絶縁膜５としては、成膜コスト
の点からプラズマＣＶＤ法もしくは熱ＣＶＤ法で積層し
たＳｉＯ2 膜を使用することが好ましい。その膜厚は、
通常、５００〜１０００ｎｍとすることが好ましい。
の点からプラズマＣＶＤ法もしくは熱ＣＶＤ法で積層し
たＳｉＯ2 膜を使用することが好ましい。その膜厚は、
通常、５００〜１０００ｎｍとすることが好ましい。
【００２３】工程（ｄ）次に、層間絶縁膜５上に、コン
タクトホール用ビアホールパターンＶｈＰを有するレジ
スト層６を形成する（図１（ｄ））。ビアホールパター
ンＶｈＰの形成は、フォトリソグラフ法により行うこと
ができる。また、レジスト層６は、公知のポジ型もしく
はネガ型のフォトレジストを使用して形成することがで
きる。
タクトホール用ビアホールパターンＶｈＰを有するレジ
スト層６を形成する（図１（ｄ））。ビアホールパター
ンＶｈＰの形成は、フォトリソグラフ法により行うこと
ができる。また、レジスト層６は、公知のポジ型もしく
はネガ型のフォトレジストを使用して形成することがで
きる。
【００２４】なお、レジスト層６のビアホールパターン
ＶｈＰと下層配線層２との平面方向での重なりがずれな
いことが好ましいが、同図に示すように、両者がわずか
にずれる場合がある。この場合には、後述するように、
ビアホールＶｈと下層配線層２とがずれることとなる。
ＶｈＰと下層配線層２との平面方向での重なりがずれな
いことが好ましいが、同図に示すように、両者がわずか
にずれる場合がある。この場合には、後述するように、
ビアホールＶｈと下層配線層２とがずれることとなる。
【００２５】工程（ｅ）次に、レジスト層６をエッチン
グマスクとして層間絶縁膜５をエッチングし、ビアホー
ルＶｈを形成する（図１（ｅ））。この場合、エッチン
グ条件としては、層間絶縁膜５が中間絶縁膜４に対し選
択比２０以上でエッチングされるようにする。これによ
り、中間絶縁膜４をエッチングストッパーとして使用
し、下層配線層２を露出させないようにすることができ
る。
グマスクとして層間絶縁膜５をエッチングし、ビアホー
ルＶｈを形成する（図１（ｅ））。この場合、エッチン
グ条件としては、層間絶縁膜５が中間絶縁膜４に対し選
択比２０以上でエッチングされるようにする。これによ
り、中間絶縁膜４をエッチングストッパーとして使用
し、下層配線層２を露出させないようにすることができ
る。
【００２６】本工程において、層間絶縁膜５を、中間絶
縁膜４に対し選択比２０以上でエッチングする方法とし
ては、例えば、反応性イオンエッチング方法により行う
ことができる。特に、反応ガスとしてフッ化炭素を使用
することが好ましく、中でも、エッチング選択性の点か
らＣ4 Ｆ8 とＣＯとの混合ガスを使用することが好まし
い。
縁膜４に対し選択比２０以上でエッチングする方法とし
ては、例えば、反応性イオンエッチング方法により行う
ことができる。特に、反応ガスとしてフッ化炭素を使用
することが好ましく、中でも、エッチング選択性の点か
らＣ4 Ｆ8 とＣＯとの混合ガスを使用することが好まし
い。
【００２７】工程（ｆ）次に、ビアホールＶｈ底部の中
間絶縁膜４をエッチングし、下層配線層２を露出させ、
コンタクトホール用ビアホールの形成を完了する（図１
（ｆ））。この場合、エッチング条件としては、中間絶
縁膜４が下地絶縁膜３に対し選択比１０以上でエッチン
グされるようにする。これにより、下層配線層２を露出
させるために中間絶縁膜４をオーバエッチングしたとき
に、下層配線層２の周囲の下地絶縁膜３の掘削の程度を
著しく小さくする（例えば２０ｎｍ未満にする）ことが
できる。したがって、下層配線層２と後述する上層配線
層７との断線を防止することができる。よって、下層配
線層２にコンタクトホールよりも大きなコンタクトパッ
ドを形成しなくても、下層配線層２と上層配線層７とを
断線させずに接続することができるようになる。
間絶縁膜４をエッチングし、下層配線層２を露出させ、
コンタクトホール用ビアホールの形成を完了する（図１
（ｆ））。この場合、エッチング条件としては、中間絶
縁膜４が下地絶縁膜３に対し選択比１０以上でエッチン
グされるようにする。これにより、下層配線層２を露出
させるために中間絶縁膜４をオーバエッチングしたとき
に、下層配線層２の周囲の下地絶縁膜３の掘削の程度を
著しく小さくする（例えば２０ｎｍ未満にする）ことが
できる。したがって、下層配線層２と後述する上層配線
層７との断線を防止することができる。よって、下層配
線層２にコンタクトホールよりも大きなコンタクトパッ
ドを形成しなくても、下層配線層２と上層配線層７とを
断線させずに接続することができるようになる。
【００２８】工程（ｇ）次に、層間絶縁膜５上のレジス
ト層６を除去する（図１（ｇ））。除去の方法として
は、公知の酸素プラズマアッシング法により好ましく行
うことができる。
ト層６を除去する（図１（ｇ））。除去の方法として
は、公知の酸素プラズマアッシング法により好ましく行
うことができる。
【００２９】工程（ｈ）最後に、層間絶縁膜５上に上層
配線層７を形成する。このとき、コンタクトホール用バ
イアホールＶｈに上層配線層７用の導電材料が埋め込め
れてコンタクトホールＣｈが形成されて、下層配線層２
と上層配線層７とが接続される（図１（ｈ））。
配線層７を形成する。このとき、コンタクトホール用バ
イアホールＶｈに上層配線層７用の導電材料が埋め込め
れてコンタクトホールＣｈが形成されて、下層配線層２
と上層配線層７とが接続される（図１（ｈ））。
【００３０】上層配線層７としては、通常、形成コスト
や導電率などの点からアルミニウムもしくはアルミニウ
ム系合金の薄膜から形成することが好ましい。アルミニ
ウムもしくはアルミニウム系合金の薄膜の形成に先立っ
て、層間絶縁膜５側に、Ｔｉ層などのバリヤメタル層を
配してもよい。上層配線層７の層厚は、適宜選択するこ
とができるが、通常、９００〜１０００ｎｍとすること
が好ましい。
や導電率などの点からアルミニウムもしくはアルミニウ
ム系合金の薄膜から形成することが好ましい。アルミニ
ウムもしくはアルミニウム系合金の薄膜の形成に先立っ
て、層間絶縁膜５側に、Ｔｉ層などのバリヤメタル層を
配してもよい。上層配線層７の層厚は、適宜選択するこ
とができるが、通常、９００〜１０００ｎｍとすること
が好ましい。
【００３１】上層配線層の形成は、上層配線層７用導電
材料をスパッタ法などにより堆積させ、フォトリソグラ
フ法などにより所定の形状にパターニングすることによ
り形成することができる。
材料をスパッタ法などにより堆積させ、フォトリソグラ
フ法などにより所定の形状にパターニングすることによ
り形成することができる。
【００３２】
【作用】本発明の多層配線形成方法においては、下層配
線層上にまずのＳｉＯ2 膜などの下地絶縁膜を形成し、
次いで平坦化処理して下層配線層を露出させ、その上に
Ｓｉ3 Ｎ4 膜などの中間絶縁膜、更にＳｉＯ2 膜などの
層間絶縁膜を積層した多層配線用の積層体を作製する。
そして、その積層体の中間絶縁膜をエッチングストッパ
ーとして層間絶縁膜にコンタクトホール用バイアホール
を形成し、続いて、この中間絶縁膜を下地絶縁膜よりも
エッチングされやすい条件で高い選択性を保ちながら下
層配線層が露出するまでエッチングする。従って、下層
配線層の周囲の層間絶縁膜部分の掘削量を大きく低減さ
せることが可能となる。よって、下層配線層のコンタク
トパッドを省略しても、下層配線層と上層配線層とを断
線させずに高い信頼性で接続することが可能となる。し
かも、コンタクトパッドが不要となるので、下層配線層
の配線密度を高めることが可能となる。
線層上にまずのＳｉＯ2 膜などの下地絶縁膜を形成し、
次いで平坦化処理して下層配線層を露出させ、その上に
Ｓｉ3 Ｎ4 膜などの中間絶縁膜、更にＳｉＯ2 膜などの
層間絶縁膜を積層した多層配線用の積層体を作製する。
そして、その積層体の中間絶縁膜をエッチングストッパ
ーとして層間絶縁膜にコンタクトホール用バイアホール
を形成し、続いて、この中間絶縁膜を下地絶縁膜よりも
エッチングされやすい条件で高い選択性を保ちながら下
層配線層が露出するまでエッチングする。従って、下層
配線層の周囲の層間絶縁膜部分の掘削量を大きく低減さ
せることが可能となる。よって、下層配線層のコンタク
トパッドを省略しても、下層配線層と上層配線層とを断
線させずに高い信頼性で接続することが可能となる。し
かも、コンタクトパッドが不要となるので、下層配線層
の配線密度を高めることが可能となる。
【００３３】
【実施例】以下、図１を参照しながら実施例により本発
明を具体的に説明する。
明を具体的に説明する。
【００３４】実施例１ まず、シリコン基板上に絶縁膜として熱ＣＶＤ法により
厚さ４００ｎｍの酸化膜を形成し、その酸化膜上に、Ｔ
ｉ３０ｎｍ／ＴｉＮ７０ｎｍ／ＡｌＣｕ５００ｎｍの薄
膜を順次スパッタ法により積層し、フォトリソグラフ法
とプラズマエッチング法とを利用してパターニングして
幅４００ｎｍの下層配線層を形成した。更に、ＳｉＨ4
とＯ2 との混合ガスをソースガスとする熱ＣＶＤ法によ
り、下地絶縁膜として７００ｎｍ厚のＳｉＯ2 膜を形成
した（図１（ａ））。
厚さ４００ｎｍの酸化膜を形成し、その酸化膜上に、Ｔ
ｉ３０ｎｍ／ＴｉＮ７０ｎｍ／ＡｌＣｕ５００ｎｍの薄
膜を順次スパッタ法により積層し、フォトリソグラフ法
とプラズマエッチング法とを利用してパターニングして
幅４００ｎｍの下層配線層を形成した。更に、ＳｉＨ4
とＯ2 との混合ガスをソースガスとする熱ＣＶＤ法によ
り、下地絶縁膜として７００ｎｍ厚のＳｉＯ2 膜を形成
した（図１（ａ））。
【００３５】次に、下地絶縁膜を、ＣＭＰ法により、下
層配線層が露出するまで平坦化した（図１（ｂ））。
層配線層が露出するまで平坦化した（図１（ｂ））。
【００３６】その上に、プラズマＣＶＤ法により１００
ｎｍ厚の窒化膜（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を中間絶縁膜として積層
し、更にＳｉＨ4 もしくはＴＥＯＳとＯ2 との混合ガス
を用いる熱ＣＶＤ法により層間絶縁膜として５００ｎｍ
厚のＳｉＯ2 薄膜を形成した（図１（ｃ））。 次に、
層間絶縁膜上に、レジストインク（ＯＦＰＲ８００、東
京応化社製）を用いて直径４００ｎｍのコンタクトホー
ル用ビアホールパターンを有する厚さ１１００ｎｍのレ
ジスト層を形成した（図１（ｄ））。
ｎｍ厚の窒化膜（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を中間絶縁膜として積層
し、更にＳｉＨ4 もしくはＴＥＯＳとＯ2 との混合ガス
を用いる熱ＣＶＤ法により層間絶縁膜として５００ｎｍ
厚のＳｉＯ2 薄膜を形成した（図１（ｃ））。 次に、
層間絶縁膜上に、レジストインク（ＯＦＰＲ８００、東
京応化社製）を用いて直径４００ｎｍのコンタクトホー
ル用ビアホールパターンを有する厚さ１１００ｎｍのレ
ジスト層を形成した（図１（ｄ））。
【００３７】次に、得られた積層体を有磁場平行平板型
ＲＩＥ装置のエッチングチャンバーに設置し、エッチン
グガスとしてＣ4 Ｆ8 （流量２０ｓｃｃｍ）とＣＯ（流
量５０ｓｃｃｍ）とを圧力５ｐａで導入し、１３．５６
ＭＨｚのＲＦ（出力５００Ｗ）を印加して層間絶縁膜を
エッチングした。このときの層間絶縁膜のエッチレート
は約６００ｎｍ／分であり、窒化膜のエッチレートは約
２５ｎｍ／分であった。従って、層間絶縁膜は窒化膜に
対し選択比２０以上でエッチングすることができた。こ
のとき、窒化膜がエッチングストッパーとして機能した
（図１（ｅ））。
ＲＩＥ装置のエッチングチャンバーに設置し、エッチン
グガスとしてＣ4 Ｆ8 （流量２０ｓｃｃｍ）とＣＯ（流
量５０ｓｃｃｍ）とを圧力５ｐａで導入し、１３．５６
ＭＨｚのＲＦ（出力５００Ｗ）を印加して層間絶縁膜を
エッチングした。このときの層間絶縁膜のエッチレート
は約６００ｎｍ／分であり、窒化膜のエッチレートは約
２５ｎｍ／分であった。従って、層間絶縁膜は窒化膜に
対し選択比２０以上でエッチングすることができた。こ
のとき、窒化膜がエッチングストッパーとして機能した
（図１（ｅ））。
【００３８】次に、導入ガスとしてＣＨ3 Ｆ（流量３０
ｓｃｃｍ）を圧力６Ｐａで使用し、１３．５６ＭＨｚの
ＲＦ（出力４００Ｗ）を印加して窒化膜をエッチングし
た。（図１（ｆ））。このときの窒化膜のエッチレート
は約１００ｎｍ／分であり、下地絶縁膜のエッチレート
は約８ｎｍ／分であった。従って、窒化膜は下地絶縁膜
に対し選択比１０以上でエッチングすることができた。
これにより、下層配線層の端部の周囲の下地絶縁膜の掘
削量を２０ｎｍ以下とすることができた。
ｓｃｃｍ）を圧力６Ｐａで使用し、１３．５６ＭＨｚの
ＲＦ（出力４００Ｗ）を印加して窒化膜をエッチングし
た。（図１（ｆ））。このときの窒化膜のエッチレート
は約１００ｎｍ／分であり、下地絶縁膜のエッチレート
は約８ｎｍ／分であった。従って、窒化膜は下地絶縁膜
に対し選択比１０以上でエッチングすることができた。
これにより、下層配線層の端部の周囲の下地絶縁膜の掘
削量を２０ｎｍ以下とすることができた。
【００３９】次に、レジスト層を酸素プラズマアッシン
グ法に除去した（図１（ｇ）。
グ法に除去した（図１（ｇ）。
【００４０】最後に、層間絶縁膜上に、Ｔｉ３０ｎｍ／
ＡｌＣｕ９００ｎｍの薄膜を順次スパッタ法により積層
し、フォトリソグラフ法とプラズマエッチング法とを利
用してパターニングして上層配線層を形成した（図１
（ｈ））。これにより、多層配線構造体が得られた。
ＡｌＣｕ９００ｎｍの薄膜を順次スパッタ法により積層
し、フォトリソグラフ法とプラズマエッチング法とを利
用してパターニングして上層配線層を形成した（図１
（ｈ））。これにより、多層配線構造体が得られた。
【００４１】
【発明の効果】本発明の多層配線形成方法によれば、下
層配線層にコンタクトホールより大きなコンタクトパッ
ドを設けずとも、高い接続信頼性の配線を行うことが可
能となる。
層配線層にコンタクトホールより大きなコンタクトパッ
ドを設けずとも、高い接続信頼性の配線を行うことが可
能となる。
【図１】本発明の多層配線形成方法の工程説明図であ
る。
る。
【図２】従来の多層配線形成方法の工程説明図である。
【図３】下層配線層とコンタクトホールとがずれた場合
の説明図である。
の説明図である。
【図４】下層配線層と上層配線層とが断線した場合の説
明図である。
明図である。
【図５】下層配線層のコンタクトパッドの平面説明図で
ある。
ある。
１ 基板 ２ 下層配線層 ３ 下地絶縁膜 ４ 中間絶縁膜 ５ 層間絶縁膜 ６ レジスト層 ７ 上層配線層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/90 Ｂ Ｍ
Claims (4)
- 【請求項１】 下層配線層上の層間絶縁膜にコンタクト
ホール用ビアホールを設け、その上に導電材料を堆積さ
せることによりコンタクトホール用ビアホールに導電材
料を埋め込んでコンタクトホールを形成すると共に上層
配線層を形成する多層配線形成方法において： （ａ）下層配線層上に、下地絶縁膜を形成する工程； （ｂ）下地絶縁膜を、下層配線層が露出するまで平坦化
する工程； （ｃ）下層配線層の露出後、その上に中間絶縁膜、続い
て層間絶縁膜を順次積層する工程； （ｄ）層間絶縁膜上に、コンタクトホール用ビアホール
パターンを有するレジスト層を形成する工程； （ｅ）該レジスト層をエッチングマスクとして使用し、
中間絶縁膜に対し選択比２０以上で且つ中間絶縁膜をエ
ッチングストッパーとして層間絶縁膜をエッチングし、
層間絶縁膜にビアホールを形成する工程；及び （ｆ）下地絶縁膜に対し選択比１０以上で、工程（ｅ）
で形成したビアホール底部の中間絶縁膜をエッチング
し、下層配線層を露出させることによりコンタクトホー
ル用ビアホールを形成する工程を含んでなることを特徴
とする多層配線形成方法。 - 【請求項２】 下地絶縁膜及び層間絶縁膜がＳｉＯ2 膜
であり、中間絶縁膜がＳｉ3 Ｎ4 膜である請求項１記載
の多層配線形成方法。 - 【請求項３】 工程（ｅ）及び（ｆ）におけるエッチン
グを、反応性イオンエッチング方法により行う請求項１
又は２記載の多層配線形成方法。 - 【請求項４】 工程（ｅ）のエッチングガスとしてＣ4
Ｆ8 とＣＯとの混合ガスを使用し、工程（ｆ）のエッチ
ングガスとしてＣＨ3 Ｆを使用する請求項３記載の多層
配線形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30998894A JPH08148499A (ja) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | 多層配線形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30998894A JPH08148499A (ja) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | 多層配線形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08148499A true JPH08148499A (ja) | 1996-06-07 |
Family
ID=17999792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30998894A Pending JPH08148499A (ja) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | 多層配線形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08148499A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100278274B1 (ko) * | 1997-12-30 | 2001-03-02 | 김영환 | 반도체장치의스택콘택형성방법 |
| KR100289672B1 (ko) * | 1997-04-25 | 2001-05-15 | 로버트 에이치. 씨. 챠오 | 자기배열된언랜디드비아의금속화방법 |
| US6340844B1 (en) | 2000-01-12 | 2002-01-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device having improved contact hole structure, and method of manufacturing the same |
| JP2010118696A (ja) * | 1999-05-12 | 2010-05-27 | Renesas Technology Corp | 半導体集積回路装置 |
| JP2021111757A (ja) * | 2020-01-15 | 2021-08-02 | 株式会社アルバック | 金属配線の形成方法 |
-
1994
- 1994-11-17 JP JP30998894A patent/JPH08148499A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100289672B1 (ko) * | 1997-04-25 | 2001-05-15 | 로버트 에이치. 씨. 챠오 | 자기배열된언랜디드비아의금속화방법 |
| KR100278274B1 (ko) * | 1997-12-30 | 2001-03-02 | 김영환 | 반도체장치의스택콘택형성방법 |
| JP2010118696A (ja) * | 1999-05-12 | 2010-05-27 | Renesas Technology Corp | 半導体集積回路装置 |
| US6340844B1 (en) | 2000-01-12 | 2002-01-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device having improved contact hole structure, and method of manufacturing the same |
| US6686269B2 (en) | 2000-01-12 | 2004-02-03 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor device having improved contact hole structure, and method of manufacturing the same |
| JP2021111757A (ja) * | 2020-01-15 | 2021-08-02 | 株式会社アルバック | 金属配線の形成方法 |
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