JPH08181141A - 配線形成法 - Google Patents

配線形成法

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JPH08181141A
JPH08181141A JP33574594A JP33574594A JPH08181141A JP H08181141 A JPH08181141 A JP H08181141A JP 33574594 A JP33574594 A JP 33574594A JP 33574594 A JP33574594 A JP 33574594A JP H08181141 A JPH08181141 A JP H08181141A
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JP
Japan
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layer
conductive material
wiring
material layer
polishing
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Application number
JP33574594A
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English (en)
Inventor
Katsunori Tanaka
克典 田中
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 平坦な配線を簡単に形成する。 【構成】 半導体基板10の表面を覆う絶縁膜12に接
続孔及び配線溝を設けた後、基板上面にAl等の第1の
導電材層を形成し、該導電材層にCMP(化学機械研
磨)処理を施して該導電材層の一部14Aを接続孔及び
配線溝の内部に残存させる。そして、基板上面にW等の
第2の導電材層を形成した後、該導電材層にCMP処理
を施して該導電材層の一部16Aを接続孔及び配線溝の
内部に残存させる。この結果、残存部14A,16Aか
らなる平坦な配線を簡単に得ることができる。この方法
は、多層配線形成にも応用可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、CMP(化学機械研
磨)等の研磨処理を用いる配線形成法に関し、特に配線
溝を覆うAl等の導電材層にCMP処理を施した後W等
の導電材層を形成してこれにCMP処理を施すことによ
り平坦な配線を簡単に得られるようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】従来、CMP処理を用いる配線形成法と
しては、図8に示すものが知られている。すなわち、半
導体基板の表面を覆う絶縁膜1に所望の配線パターンに
従って配線溝を形成した後、基板上面にAl(アルミニ
ウム)又はW(タングステン)等の導電材層2Aを堆積
し、CMP処理により導電材層2Aを上方から除去して
配線溝内に層2Aの一部2を配線層として残存させる。
【0003】一方、他の配線形成法としては、図9,1
0に示すものも知られている(例えば、米国特許第5,
262,354号参照)。すなわち、スパッタ法等によ
り絶縁膜1の上に配線溝内のAl層2から分離するよう
にAl層2Aを形成した後、配線溝及びAl層2,2A
を覆ってW層3Aを形成する(図9)。そして、CMP
処理によりW層3A及びAl層2Aを上方から除去して
配線溝内にW層3Aの一部3を残存させる(図10)。
Al層2及びW層3の積層が配線層として用いられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図8の方法によると、
層2AとしてAl層を用いた場合、CMP処理の際にデ
ィッシング(過剰研磨)部Dが生じやすく、平坦性が損
われることが多い。また、層2AとしてW層を用いた場
合には、ディッシング部Dの発生を抑制できるものの、
配線抵抗が増大するのを免れない。
【0005】一方、図9,10の方法によると、硬質の
W層3を設けたので、ディッシング部の発生を抑制する
ことができると共に、低抵抗のAl層2を設けたので、
配線の低抵抗化を達成することができる。しかしなが
ら、W層3Aに比べてAl層2Aの研磨速度が大きいた
め、Al層2AとW層3Aとの積層を均一に研磨するの
が容易でなく、絶縁膜1の過剰研磨を防ぐためにストッ
パ層を設ける必要がある。
【0006】また、図8又は図9,10のいずれの方法
においても、1回のCMP処理による研磨量が多いた
め、ウエハ面内で研磨の均一性を確保するのが容易でな
く、このこともストッパ層の必要性を高めている。スト
ッパ層を設けると、工程数が増大する。
【0007】この発明の目的は、平坦な配線を簡単に得
ることができる新規な配線形成法を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に係る配線形成
法は、基板の表面を覆う絶縁膜に所望の配線パターンに
従って配線溝を形成する工程と、前記絶縁膜の上に前記
配線溝を覆って第1の導電材層を形成する工程と、前記
絶縁膜が露呈されるまで前記第1の導電材層を研磨して
該導電材層の一部を前記配線溝の内部に残存させる工程
と、前記絶縁膜の上に前記第1の導電材層の残存部及び
前記配線溝を覆って第2の導電材層を前記配線溝内で前
記絶縁膜の表面レベルより厚くなるように形成する工程
と、前記絶縁膜が露呈されるまで前記第2の導電材層を
研磨して該導電材層の一部を前記配線溝の内部に残存さ
せる工程とを含み、前記第1の導電材層の残存部と前記
第2の導電材層の残存部との積層を配線層として用いる
ことを特徴とするものである。
【0009】
【作用】この発明の方法によると、第1及び第2の導電
材層に別々に研磨処理を施すので、各研磨処理での研磨
量が少なく、ウエハ面内で研磨の均一性を確保しやす
い。また、研磨速度の異なる複数層の積層を研磨するの
ではないため、研磨条件の設定が容易であり、研磨の制
御性が良好である。従って、ストッパ層を設けなくても
簡単に平坦な配線を得ることができる。
【0010】
【実施例】図1〜5は、この発明の一実施例に係る配線
形成法を示すもので、各々の図に対応する工程(1)〜
(5)を順次に説明する。
【0011】(1)例えばシリコンからなる半導体基板
10の表面に、不純物ドープ領域等の被接続部を覆って
シリコンオキサイド等の絶縁膜12を周知のCVD(ケ
ミカル・ベーパー・テポジション)法等により形成す
る。そして、絶縁膜12には、ホトリソグラフィ及びド
ライエッチング処理により被接続部につながる接続孔1
2aとこの接続孔12aにつながる配線溝12bとを順
次に形成する。また、配線溝12bの形成と同時に、接
続孔12aにはつながらない配線溝12cも形成する。
【0012】(2)次に、絶縁膜12の上には、接続孔
12a、配線溝12b及び配線溝12cを覆って第1の
導電材層14を形成する。この場合、導電材層14の厚
さyは、図6(A)に示すように配線溝の深さxより薄
くてもよく、あるいは図7(A)に示すように配線溝の
深さxより厚くてもよく、任意に選定可能である。
【0013】(3)次に、CMP処理により絶縁膜12
が露呈されるまで導電材層14を上方から除去し、層1
4の部分14A,14A’を接続孔及び配線溝の内部に
残存させる。このとき,CMP処理では、配線溝内に残
存する導電層14A,14A’の上部に凹部又はディッ
シング部が生ずる。例えば、図6(A)に示すように導
電材層14を形成した場合は、図6(B)に示すように
導電材層14Aの上部に凹部が生じ、図7(A)に示す
ように導電材層14を形成した場合は、図7(B)に示
すように導電材層14Aの上部にディッシング部が生ず
る。このようなディッシング部は、導電材層14として
Al等の軟質材を用いたときに発生しやすい。
【0014】(4)次に、絶縁膜12の上には、接続孔
及び配線溝を覆って第2の導電材層16を形成する。こ
の場合、導電材層16は、接続孔内及び配線溝内で絶縁
膜12の表面レベルL0 より厚くなるように形成する。
【0015】(5)この後、CMP処理により絶縁膜1
2が露呈されるまで導電材層16を上方から除去し、層
16の部分16A,16A’を接続孔及び配線溝の内部
に残存させる。この結果、導電材層14A,16Aの積
層からなる平坦な配線層が得られると共に、導電材層1
4A’,16A’の積層からなる平坦な配線が得られ
る。
【0016】上記した実施例において、導電材層14,
16は、同じ材料からなるものでも、異なる材料からな
るものでもよい。一例として、導電材層14は、Al,
Cu等の低抵抗性の材料で構成すると共に、導電材層1
6は、W等の硬質の材料で構成すると、配線の低抵抗化
とディッシング防止とを共に達成することができる。
【0017】上記した実施例によれば、導電材層14,
16にそれぞれ独立してCMP処理を施すので、各CM
P処理での研磨量を従来技術より低減できると共に各C
MP処理毎に研磨条件を設定でき、研磨の制御性が大幅
に向上する。従って、ストッパ層を設けなくても簡単に
平坦な配線が得られる。
【0018】また、接続孔12aとこの接続孔12aに
つながる配線溝12bとを形成し、層間接続部と配線を
同時に形成することで接続不良の防止及び工程数の低減
が可能となる。
【0019】上記した配線形成法は、多層配線形成にも
応用することができる。このためには、図5の構造の上
面に層間絶縁膜を形成した後、この層間絶縁膜に図1に
示したように接続孔及び配線溝を形成し、さらに図2〜
5の処理を行なえばよい。
【0020】なお、この発明を実施するに際しては、接
続孔12aを設ける代りに、下層配線層から上方に突出
する層間接続層を設け、この後層間絶縁膜、配線溝、上
方配線層等を形成してもよい。この場合、配線溝内の上
方配線層は、層間接続層を介して下方配線層に接続され
る。
【0021】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、第1
及び第2の導電材層に別々に研磨処理を施すことで研磨
の制御性を向上させたので、平坦な配線を簡単に形成可
能となる効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例に係る配線形成法におけ
る接続孔及び配線溝の形成工程を示す基板断面図であ
る。
【図2】 図1の工程に続く導電材層形成工程を示す基
板断面図である。
【図3】 図2の工程に続くCMP工程を示す基板断面
図である。
【図4】 図3の工程に続く導電材層形成工程を示す基
板断面図である。
【図5】 図4の工程に続くCMP工程を示す基板断面
図である。
【図6】 図2の工程においてx>yとした場合の研磨
状況を示す断面図である。
【図7】 図2の工程においてx<yとした場合の研磨
状況を示す断面図である。
【図8】 従来の配線形成法におけるCMP工程を示す
断面図である。
【図9】 従来の他の配線形成法における導電材層形成
工程を示す断面図である。
【図10】 図9の工程に続くCMP工程を示す断面図
である。
【符号の説明】
10:半導体基板、12:絶縁膜、12a:接続孔、1
2b,12c:配線溝、14,16:導電材層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板の表面を覆う絶縁膜に所望の配線パタ
    ーンに従って配線溝を形成する工程と、 前記絶縁膜の上に前記配線溝を覆って第1の導電材層を
    形成する工程と、 前記絶縁膜が露呈されるまで前記第1の導電材層を研磨
    して該導電材層の一部を前記配線溝の内部に残存させる
    工程と、 前記絶縁膜の上に前記第1の導電材層の残存部及び前記
    配線溝を覆って第2の導電材層を前記配線溝内で前記絶
    縁膜の表面レベルより厚くなるように形成する工程と、 前記絶縁膜が露呈されるまで前記第2の導電材層を研磨
    して該導電材層の一部を前記配線溝の内部に残存させる
    工程とを含み、前記第1の導電材層の残存部と前記第2
    の導電材層の残存部との積層を配線層として用いること
    を特徴とする配線形成法。
JP33574594A 1994-12-21 1994-12-21 配線形成法 Pending JPH08181141A (ja)

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