JPH09116006A - 多層配線の形成方法 - Google Patents
多層配線の形成方法Info
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Abstract
より、精度よくレジストパターンを形成でき、接続穴の
直径を十分に確保することにより、接続部分の抵抗を減
少させ、かつ第1の配線層と第2の配線層との間で接続
不良の問題が生じない多層配線の形成方法を提供する。 【解決手段】 第1の導電層を被覆しかつ主表面を有す
る絶縁層201の一部を除去することにより、第1の導
電層109に達する穴205を絶縁層201に形成する
工程と、穴205を少なくとも充填する有機物層206
を形成する工程と、穴に充填された有機物層207に接
する部分209において、絶縁層201の一部を除去す
る工程と、穴205に充填された有機物層207を除去
することにより、穴205に連なる凹部209を絶縁層
201に形成する工程と、穴205と凹部209とを充
填するように第2の導電層202,203を形成する工
程とを備える。
Description
に関し、特に集積回路に用いられる微細な埋込型多層配
線の形成方法に関するものである。
おり、そのため、メモリに用いられる配線層の幅も微細
なものとなってきている。たとえば、ダイナミックラン
ダムアクセスメモリ(DRAM)においては、メモリの
容量が16メガビットであれば配線層の幅は0.5μm
が設計基準となる。配線層の幅が0.5μmにまで微細
化すれば、配線層と配線層を繋ぐ接続穴の直径も配線層
の幅と同程度となる。微細化に伴って種々の多層配線の
形成方法が提案されている。
dings of VMIC Conference
p.144−152に掲載された埋込型多層配線の形成
方法を示した断面図である。これらの図を参照して、従
来の埋込型多層配線の形成方法について説明する。
層間絶縁膜602に被覆されている。また層間絶縁膜6
02の表面は平坦化されている。層間絶縁膜602の表
面に写真製版により、接続穴用のレジストパターン60
3を形成する。レジストパターン603には直径dを有
する穴616が設けられている。この穴616の直下に
接続穴が形成される。
ジストパターン603の上にレジスト604を形成す
る。
示す光により、レジスト604に第2の配線層のパター
ンを転写する。
することにより、第2の配線層用のレジストパターン6
14を形成する。
3、614をマスクとして用いて層間絶縁膜602をド
ライエッチングすることにより、接続穴606を形成す
る。このとき、接続穴606の底壁は第1の配線層60
1に達しないようにする。
4をマスクとして用いてレジストパターン603をドラ
イエッチングすることにより第1の配線層用のレジスト
溝615を形成する。
4をマスクとして用いて層間絶縁膜602をドライエッ
チングすることにより層間絶縁膜602に第2の配線層
用の溝607、608を形成する。同時に接続穴606
の底壁を第1の配線層601に達するようにする。その
後、レジストパターン603、614を除去する。
被覆性に優れた形成法を用いて、第2の配線層と接続部
分を形成する金属膜609を形成する。このとき、接続
穴606、と溝607、608は金属膜609で充填さ
れる。
り、金属膜609を研磨することによって、接続部分6
11と第2の配線層610が形成される。
多層配線の形成方法においては、図27で示す工程にお
いて、接続穴用の穴616の直上に転写されるはずの第
2の配線層用のパターンの光617が、写真製版機の機
械的誤差やその他の要因のため、穴616からずれるこ
とがある。このとき、レジストが厚い領域619とレジ
ストが薄い領域620が形成される。このレジストが厚
い領域619では、パターン露光時の解像度が劣化して
レジストパターン614を精度よく形成できないという
問題がある。
616aの直径は616の開口直径dより、レジストが
薄い領域620の幅(ずれ)だけ小さくなる。そのた
め、穴616の開口直径dが0.25μmまで縮小され
ると、上述のずれは最大0.1μm程度であるため、穴
616aの直径、それによって形成される接続穴606
の直径は0.15μmと非常に小さくなる。そのため、
図33に示す接続部分611の電気抵抗が非常に大きく
なる。図32で示す工程において接続穴606に金属膜
609を充填できず、第1の配線層と第2の配線層を電
気的に接続できないという問題が発生する。
ターンの膜厚を一定に保つことにより、レジストパター
ンを精度よく形成できる多層配線の形成方法を提供する
ことがである。
の直径を十分に確保することにより、接続部分の抵抗を
減少させ、第1の配線層と第2の配線層との間で接続不
良の問題が生じない多層配線の形成方法を提供すること
である。
た多層配線の形成方法は、半導体基板の上に形成された
第1の導電層を被覆しかつ主表面を有する絶縁層の一部
を除去することにより、第1の導電層に達する穴を絶縁
層に形成する工程と、穴を少なくとも充填する有機物層
を形成する工程と、穴に充填された有機物層に接する部
分において、絶縁層の一部を除去する工程と、穴に充填
された有機物層を除去することにより、穴に連なる凹部
を絶縁層に形成する工程と、穴と凹部とを充填するよう
に第2の導電層を形成する工程とを備えたものである。
面上にレジストパターンを形成し、そのレジストパター
ンに従って絶縁層を除去することによって行なわれても
よい。
機物層を充填するとともに、絶縁層の主表面上に有機物
層を形成し、絶縁層の主表面が現れるまで有機物層をエ
ッチバックすることによって行なわれてもよい。
縁層の主表面上にレジストパターンを形成し、そのレジ
ストパターンに従って絶縁層を除去することによって行
なわれてもよい。
された不純物領域および半導体基板の上に形成された配
線層からなる群より選ばれた少なくとも1つであっても
よい。
0.5μm未満である場合に、この発明の効果が顕著と
なる。
においては、まず、第1の導電層に達する穴を絶縁層に
形成し、その穴に有機物層を充填するため、接続穴とな
る穴の直径を十分に確保することができる。そのため、
接続部分における電気抵抗の増大、第1の配線層と第2
の配線層との間での接続不良という問題が発生するのを
防ぐことができる。
部を除去する工程で、絶縁層を除去するためのレジスト
パターンを形成する際に、レジストの膜厚を一定に保つ
ことができるのでパターン転写時の解像度が劣化すると
いう問題が発生しない。
き、特に著しい効果が期待できる。また、本発明の別の
局面に従った多層配線の形成方法は、半導体基板の上に
形成された第1の導電層を被覆しかつ主表面を有する絶
縁層の一部を除去することにより、第1の導電層に達す
る穴を絶縁層に形成する工程と、穴を充填し、かつ絶縁
層の主表面を被覆するように有機物層を形成する工程
と、穴に充填された有機物層に接する部分において、絶
縁層の一部およびその絶縁層の上に形成された有機物層
の一部を除去する工程と、穴に充填された有機物層を除
去することにより、穴に連なる凹部を絶縁層に形成する
工程と、穴と凹部とを充填するように第2の導電層を形
成する工程とを備えたものである。
面上にレジストパターンを形成し、そのレジストパター
ンに従って絶縁層を除去することによって行なわれるて
もよい。
を除去する工程は、有機物層の上にレジストパターンを
形成し、そのレジストパターンに従って絶縁層と有機物
層とを除去することによって行なわれてもよい。
された不純物領域および半導体基板の上に形成された配
線層からなる群より選ばれた少なくとも1つであっても
よい。
0.5μm未満である場合に、この発明の効果が顕著と
なる。
ることが好ましい。このように構成された多層配線の形
成方法においては、まず、第1の導電体に達する穴を絶
縁層に形成し、その穴を充電するように有機物層を形成
するため、接続穴となる穴の直径を確保することができ
る。そのため、接続部分において電気抵抗の増大や第1
の配線層と第2の配線層との間での接続不良といった問
題が発生するのを防ぐことができる。
機物層の一部を除去する工程で、絶縁層を除去するため
のレジストパターンを形成する際に、レジストの膜厚を
一定に保つことができるので、パターン転写時の解像度
が劣化するという問題が発生しない。
き、特に著しい効果が期待できる。また、有機物層が反
射防止材を含んでいれば、有機物層の上に精度よくレジ
ストパターンを形成することができる。
層配線の形成方法は、半導体基板の上に形成された第1
の導電層を被覆しかつ主表面を有する第1の絶縁層の一
部を除去することにより、第1の導電層に達する第1の
穴を第1の絶縁層に形成する工程と、第1の穴を少なく
とも充填する有機物層を形成する工程と、有機物層と第
1の絶縁層の主表面との上に第2の絶縁層を形成する工
程と、第2の絶縁層の一部を除去することにより、第1
の穴に充填された有機物層に達する第2の穴を第2の絶
縁層に形成する工程と、第1の穴に充填された有機物層
を除去することにより、第1の穴と第2の穴を連通させ
る工程と、第1の穴と第2の穴を充填するように第2の
導電層を形成する工程とを備えたものである。
絶縁層の主表面上にレジストパターンを形成し、そのレ
ジストパターンに従って第1の絶縁層を除去することに
よって行なわれてもよい。
穴に有機物層を充填するとともに、第1の絶縁層の主表
面上に有機物層を形成し、絶縁層の主表面が現れるまで
有機物層をエッチバックすることを含んでいてもよい。
絶縁層の主表面上にレジストパターンを形成し、そのレ
ジストパターンに従って第2の絶縁層を除去することに
よって行なわれてもよい。
機物層の耐熱温度より低い温度で第2の絶縁層を形成す
ることによって行なわれるのが好ましい。
された不純物領域および半導体基板の上に形成された配
線層からなる群より選ばれた少なくとも1つであっても
よい。
0.5μm未満である場合に、この発明の効果が顕著と
なる。
においては、まず、第1の導電層に達する第1の穴を第
1の絶縁層に形成し、第1の穴を有機物層で充填するた
め、接続穴となる第1の穴の直径を確保することができ
る。そのため、接続部分での電気抵抗の増大、第1の配
線層と第2の配線層との間での接続不良といった問題が
発生するのを防ぐことができる。
の穴を形成する工程で絶縁層を除去するためのレジスト
パターンを形成する際に、レジストの膜厚を一定に保つ
ことができるので、パターン転写時の解像度が劣化する
という問題が発生しない。
き、特に著しい効果が期待できる。また、有機物層の耐
熱温度より低い温度で第2の絶縁層を形成すれば、第2
の絶縁層の形成時に有機物層が溶けるという問題が発生
しない。
3で示す形成方法が適用される多層配線構造を示す断面
図である。
子分離膜102が形成されている。また、半導体基板1
01の上に一方と他方の不純物領域103が互いに距離
を隔てて形成されている。半導体基板101の上で不純
物領域103の一方と他方の間の領域において、ゲート
酸化膜104を介在させてゲート電極105が形成され
ている。ゲート酸化膜104、ゲート電極105を被覆
するように絶縁膜106が形成されている。半導体基板
101上で素子分離膜102、不純物領域103、絶縁
膜106を被覆するように層間絶縁膜107が形成され
ている。層間絶縁膜107の表面は平坦化されている。
第1の配線層109、110が層間絶縁膜107に埋込
まれて形成されている。第1の配線層110と不純物領
域103が接続部分108により電気的に接続されてい
る。
縁膜201が形成されている。第2の層間絶縁膜201
の表面は平坦化されている。第2の層間絶縁膜201に
埋込まれて第2の配線層203、215が形成されてい
る。第2の配線層203と第1の配線層109を接続部
分202が電気的に接続している。以下、上層において
も、同様に構成されている。
明の形成方法を、図1に示す第1の配線層109と第2
の配線層203との接続に適用した例について説明す
る。
施の形態1の多層配線の形成方法を示す断面図である。
間絶縁膜201が形成されている。層間絶縁膜201に
第1の配線層109、110が埋込まれて形成されてい
る。ここで、半導体基板101は、図1の半導体基板1
01と対応している。また、層間絶縁膜201は、図1
の層間絶縁膜201と対応している。また、第1の配線
層109、110は、図1の第1の配線層109、11
0と対応している。図1において、第1の配線層11
0、109は層間絶縁膜107で被覆されているが、こ
こでは層間絶縁膜201で被覆されているものとする。
層間絶縁膜201の表面は平坦化されているものとす
る。層間絶縁膜201の表面上に、穴250を有する接
続穴用のレジストパターン204を写真製版によって形
成する。
をマスクとしてドライエッチングにより、層間絶縁膜2
01をエッチングして、その底壁が第1の配線層109
に達するように接続穴205を形成する。このとき、接
続穴205の直径は穴250の直径とほぼ等しく形成さ
れる。
かつ層間絶縁膜201の表面全体を被覆するように有機
系材料206をコーターによって塗布する。
チバックすることにより、接続穴205の内部が有機系
材料で構成された埋込部207が形成される。このと
き、層間絶縁膜201の表面と有機系材料で構成された
埋込部207の表面の高さをほぼ等しくできる。
と埋込部207の表面に配線層用の溝のレジストパター
ン208を形成する。このとき、層間絶縁膜201の表
面と埋込部207の表面の高さは、ほぼ等しいためレジ
ストパターン208の膜厚がほぼ一定になる。そのた
め、精度よくレジストパターン208を形成することが
可能になる。
をマスクとして層間絶縁膜201、埋込部207をドラ
イエッチングすることにより、配線層用の溝209、2
10を形成する。
埋込部207および配線層用の溝のレジストパターン2
08をアッシャーによって、取除くことによって、配線
層用の溝209、210および接続穴205が開口され
た状態となる。
9、210を金属膜で充填することによって接続部分2
02、第2の配線層203、213を形成する。
においては、図3で示す工程において、接続穴205の
直径をレジストパターン204の穴250の直径とほぼ
同一にすることができ、接続部分202の径が小さくな
ることによる電気抵抗の増大や第1の配線層と第2の配
線層との間の接続不良といった問題を解決することがで
きる。また、図5に示す工程において、層間絶縁膜20
1の表面と有機系材料で構成された埋込部207の表面
の高さをほぼ等しくできる。そのため、図6に示すよう
に、第2の配線層用のレジストパターン208を接続穴
205の直上部分でも精度よく形成することが可能であ
る。
の実施の形態2の多層配線の形成方法を示す断面図であ
る。
層間絶縁膜201が形成されている。層間絶縁膜201
に第1の配線層109、110が埋込まれて形成されて
いる。ここで、半導体基板101は、図1の半導体基板
101と対応している。また、層間絶縁膜201は、図
1の層間絶縁膜201と対応している。また、第1の配
線層109、110は、図1の第1の配線層109、1
10と対応している。図1において、第1の配線層11
0、109は層間絶縁膜107で被覆されているが、こ
こでは、層間絶縁膜201で被覆されているものとす
る。層間絶縁膜201の表面は平坦化されているものと
する。層間絶縁膜201の表面上に穴260を有するレ
ジストパターン221を写真製版によって形成する。
1をマスクとしてドライエッチングにより、層間絶縁膜
201をエッチングして、その底壁が第1の配線層10
9に達するように接続穴222を形成する。このとき、
接続穴222の直径は穴260の直径とほぼ等しく形成
される。
し、かつ層間絶縁膜201の表面全体を被覆するよう
に、反射防止材を含む有機系材料223をコーターによ
って塗布する。
面に配線層の溝のレジストパターン224を形成する。
このとき、有機系材料223の表面の高さはほぼ一定で
あるため、レジストパターン224の膜厚がほぼ一定に
なる。
4をマスクとして有機系材料223をドライエッチング
することにより、第2の配線層用のレジスト溝225、
226を形成する。
4をマスクとして層間絶縁膜201をドライエッチング
することにより、配線層用の溝227、228を形成す
る。
機系材料223、レジストパターン224を取除くこと
によって溝227、228および接続穴222が開口さ
れた状態となる。
7、228を金属膜で充填することによって、接続部分
202、第2の配線層203、230を形成する。
においては、図11で示す工程において、接続穴222
の直径をレジストパターン221の穴260の直径とほ
ぼ同一とすることができ、接続部分202の径が小さく
なることによる電気抵抗の増大や第1の配線層と第2の
配線層との間の接続不良といった問題を解決することが
できる。また、図13で示す工程において、有機系材料
223の表面の高さはほぼ等しいため、レジストパター
ン224の膜厚がほぼ一定になる。また、有機系材料2
23は反射防止材を含んでいるそのため、精度よくレジ
ストパターン224を形成することが可能になる。
の実施の形態3の多層配線の形成方法を示す断面図であ
る。
層間絶縁膜201aが形成されている。層間絶縁膜20
1aに第1の配線層109、110が埋込まれて形成さ
れている。ここで、半導体基板101は、図1の半導体
基板101と対応している。また、層間絶縁膜201a
は、図1の層間絶縁膜201の一部である。また、第1
の配線層109、110は、図1の第1の配線層10
9、110と対応している。図1において、第1の配線
層109は層間絶縁膜107で被覆されているが、ここ
では、層間絶縁膜201aで被覆されているものとす
る。層間絶縁膜201aの表面は平坦化されているもの
とする。また、層間絶縁膜201aは図1の層間絶縁膜
201より、その厚みが薄くなっている。層間絶縁膜2
01a上に穴270を有する接続穴のレジストパターン
241を写真製版によって形成する。
1をマスクとしてドライエッチングにより、層間絶縁膜
201aをエッチングして、その底壁が第1の配線層1
09に達するように接続穴242を形成する。このと
き、接続穴242の直径は穴270の直径とほぼ等しく
形成される。
の配線層109までの距離は、図1で示す層間絶縁膜2
01の表面から第1の配線層109までの距離に比べて
短いため、容易に接続穴242を形成することができ
る。
し、かつ層間絶縁膜201aの表面全体を被覆するよう
に有機系材料をコーターによって塗布する。その後、有
機系材料を層間絶縁膜201aの表面が露出するまでエ
ッチバックすることにより、接続穴242の内部が有機
系材料で構成された埋込部243が形成される。このと
き、層間絶縁膜201aの表面と有機系材料で構成され
た埋込部243の表面の高さをほぼ等しくする。
表面と埋込部243の表面上に、埋込部243を構成す
る有機系材料の耐熱温度よりも低い温度で層間絶縁膜2
01bを形成する。層間絶縁膜201aと、201b
が、図1に示す層間絶縁膜201に対応する。次に、層
間絶縁膜201bの表面上に配線層用の溝のレジストパ
ターン245を形成する。このとき、層間絶縁膜201
bの表面はほぼ平坦なため、レジストパターン245の
膜厚がほぼ一定になる。そのため、精度よくレジストパ
ターン245を形成することが可能になる。
5をマスクとして層間絶縁膜201a、201bをドラ
イエッチングすることにより、配線層用の溝246、2
47を形成する。
た埋込部243およびレジストパターン245をアッシ
ャーによって取除くことによって溝246、247およ
び接続穴242が開口された状態となる。
6、247を金属膜で充填することによって、接続部分
202、第2の配線層203、249を形成する。
においては、図19で示す工程において、接続穴242
の直径をレジストパターン241の穴270の直径とほ
ぼ同一とすることができ、接続部分202の径が小さく
なることによる電気抵抗の増大や第1の配線層と第2の
配線層との間の接続不良といった問題を解決することが
できる。また、図21で示す工程において、層間絶縁膜
201bの表面はほぼ平坦である。そのため、レジスト
パターン245の膜厚を一定にできるので、精度よくレ
ジストパターン245を形成することが可能になる。
〜3においては、第1の配線層109は図1における第
1の配線層109であり、かつ第2の配線層203は図
1における第2の配線層203とした。しかし、これら
の実施の形態における第1の配線層109を図1におけ
る不純物領域103に対応させ、かつ第2の配線層20
3を図1における第1の配線層110と対応させること
も可能である。さらに、実施の形態による第1の配線層
109を図1における配線層303、215と対応さ
せ、かつ第2の配線層203を図1における配線層40
3、304と対応させることも可能である。
て形成された接続部分の直径は誤差が非常に少ない。そ
のため、接続部分の直径が0.5μm未満となった場
合、すなわち、第1および第2の配線層の幅が0.5μ
m未満の場合、特に優れた効果を奏する。
て説明する。なお、実施例1は実施の形態1、実施例2
は実施の形態2、実施例3は実施の形態3に対応するも
のである。
明の実施例1の多層配線の形成方法を説明する。
基板101上にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜20
1を形成した。この層間絶縁膜201の中には、幅が
0.3μmであり、銅を0.5重量%含むアルミニウム
からなる第1の配線層109、110が埋込まれてい
る。層間絶縁膜201の表面は平坦化されている。層間
絶縁膜201の表面にナフトキノンジアド感光剤とノボ
ラック樹脂からなるレジストを塗布し、写真製版によっ
て、直径0.3μmの穴250を有するレジストパター
ン204を形成した。
をマスクとして層間絶縁膜201をCHF3 とO2 の混
合ガス中でのリアクティブイオンエッチングすることに
より、その底壁が第1の配線層109に達するように、
接続穴205を形成した。
有機系材料206をコーターによって塗布した。
ガス中でのリアクティブイオンエッチングによるエッチ
バックを行なうことにより、接続穴205の内部が有機
系材料206で構成された埋込部207を形成した。こ
のとき、層間絶縁膜201の表面と有機系材料で構成さ
れた埋込部207の表面の高さをほぼ等しくした。
と埋込部207の表面にナフトキノンジアド感光剤とノ
ボラック樹脂からなるレジストを塗布し、写真製版工程
によって配線層用の溝のレジストパターン208を形成
した。このとき、層間絶縁膜201の表面と埋込部20
7の表面の高さは、ほぼ等しいため、レジストパターン
208の膜厚はほぼ一定となった。そのため、精度よく
レジストパターン208を形成することが可能であっ
た。
をマスクとして層間絶縁膜201、埋込部207をCH
F3 とO2 の混合ガス中でのリアクティブイオンエッチ
ングすることにより、配線層用の溝209、210を形
成した。
07のノボラック樹脂とを反応させることによって、溝
209、210および接続穴205を開口された状態と
した。
9、210を、銅を0.5重量%含むアルミニウムで充
填することによって接続部分202、第2の配線層20
3、213を形成した。
ほぼ0.3μmとすることができた。また、接続部分2
02における電気抵抗の増大や第1の配線層109と第
2の配線層203との間の接続不良といった問題は生じ
なかった。
本発明の実施例2の多層配線の形成方法を説明する。
体基板101上にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜2
01を形成した。この層間絶縁膜201には、幅が0.
3μmであり、銅を0.5重量%含むアルミニウムから
なる第1の配線層109、110が埋込まれている。層
間絶縁膜201の表面は平坦化されている。層間絶縁膜
201の表面にナフトキノンジアド感光剤とノボラック
樹脂からなるレジストを塗布し、写真製版によって直径
0.3μmの穴260を有する接続穴のレジストパター
ン221を形成した。
1をマスクとして層間絶縁膜201をCHF3 とO2 の
混合ガス中でのリアクティブイオンエッチングすること
により、その底壁が第1の配線層109に達するように
接続穴222を形成した。
し、かつ層間絶縁膜201の表面全体を被覆するよう
に、Hoechst社のBARLi(商品名)からなる
有機系材料223をコーターによって塗布した。
面にナフトキノンジアド感光剤とノボラック樹脂からな
るレジストを塗布し、写真製版により配線層用の溝のレ
ジストパターン224を形成した。このとき、有機系材
料223の表面がほぼ平坦であるので、レジストパター
ン224の膜厚はほぼ一定になった。また、有機系材料
223を構成するBARLi(商品名)は反射防止材を
含んでいる。そのため、精度よくレジストパターン22
4を形成することが可能であった。
4をマスクとして有機系材料223をO2 ガス中でのリ
アクティブイオンエッチングすることにより、第2の配
線層用のレジスト溝225、226を形成した。
4をマスクとして層間絶縁膜201をO2 とN2 の混合
ガス中でのリアクティブイオンエッチングすることによ
り、配線層用の溝227、228を形成した。
トパターン224のノボラック樹脂および有機系材料2
23のBARLi(商品名)とを反応させることによ
り、溝227、228および接続穴222を開口された
状態とした。
7、228を、銅を0.5重量%含むアルミニウムで充
填することによって接続部分202、第2の配線層20
3、230を形成した。
径はほぼ0.3μmであり、接続部分202における電
気抵抗の増大や第1の配線層109と第2の配線層20
3との間の接続不良といった問題は生じなかった。
本発明の実施例3の多層配線の形成方法を説明する。
体基板101上にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜2
01aを形成した。この層間絶縁膜201aには、幅が
0.3μmで銅を0.5重量%含むアルミニウムからな
る第1の配線層109、110が埋込まれている。ここ
で、層間絶縁膜201aの表面と第1の配線層109と
の距離は、前述の実施例1、2の場合よりも短く、80
0nm程度である。層間絶縁膜201aの表面は平坦化
されている。層間絶縁膜201aの表面にナフトキノン
ジアド感光剤とノボラック樹脂からなるレジストを塗布
し、写真製版によって直径0.3μmの穴270を有す
る接続穴のレジストパターン241を形成した。
1をマスクとして層間絶縁膜201aをCHF3 とO2
の混合ガス中でのリアクティブイオンエッチングするこ
とにより、その底壁が第1の配線層109に達するよう
に、接続穴242を形成した。このとき、層間絶縁膜2
01aの表面と第1の配線層109との距離は実施例
1、2の場合に比べて短いため、容易に接続穴242を
形成することができた。
し、かつ層間絶縁膜201bの表面全体を被覆するよう
にポリイミドからなる有機系材料を塗布し、この有機系
材料をO2 とN2 混合ガス中でリアクティブイオンエッ
チングして接続穴242の内部が有機系材料で構成され
た埋込部243を形成した。このとき、層間絶縁膜20
1aの表面と有機系材料で構成された埋込部243の表
面の高さをほぼ等しくした。
れたポリイミドの耐熱温度が約200℃であるので、層
間絶縁膜201aの表面にシリコン酸化膜からなる層間
絶縁膜201bを200℃以下で形成した。次に、層間
絶縁膜201bの表面にナフトキノンジアド感光剤とノ
ボラック樹脂からなるレジストを塗布し、写真製版によ
り、第1の配線層用のレジストパターン245を形成し
た。このとき、層間絶縁膜201bの表面がほぼ平坦で
あるため、レジストパターン245の膜厚がほぼ一定に
なった。そのため、精度よくレジストパターン245を
形成することが可能であった。
5をマスクとして層間絶縁膜201a、201b、をC
HF3 とO2 の混合ガス中でのリアクティブイオンエッ
チングし、配線層用の溝246、247を形成した。
ミドおよびレジストパターン245のノボラック樹脂と
O2 プラズマとを反応させることにより、溝246、2
47および接続穴242を開口された状態とした。
6、247を、銅を0.5重量%含むアルミニウムで充
填することによって、接続部分202、第2の配線層2
03、249を形成した。
2の、幅が0.3μmであり、接続部分202の径が小
さくなることによる電気抵抗の増大や第1の配線層10
9と第2の配線層203との間の接続不良といった問題
が発生することはなかった。今回開示された実施の形
態、実施例はすべての点で例示であって制限的なもので
はないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記し
た説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許
請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更
が含まれることが意図される。
を示す断面図である。
の第1工程を示す断面図である。
の第2工程を示す断面図である。
の第3工程を示す断面図である。
の第4工程を示す断面図である。
の第5工程を示す断面図である。
の第6工程を示す断面図である。
の第7工程を示す断面図である。
の第8工程を示す断面図である。
法の第1工程を示す断面図である。
法の第2工程を示す断面図である。
法の第3工程を示す断面図である。
法の第4工程を示す断面図である。
法の第5工程を示す断面図である。
法の第6工程を示す断面図である。
法の第7工程を示す断面図である。
法の第8工程を示す断面図である。
法の第1工程を示す断面図である。
法の第2工程を示す断面図である。
法の第3工程を示す断面図である。
法の第4工程を示す断面図である。
法の第5工程を示す断面図である。
法の第6工程を示す断面図である。
法の第7工程を示す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
層間絶縁膜、202接続部分、203 第2の配線層、
205 接続穴、206 有機物層。
Claims (19)
- 【請求項1】 半導体基板の上に形成された第1の導電
層を被覆しかつ主表面を有する絶縁層の一部を除去する
ことにより、前記第1の導電層に達する穴を前記絶縁層
に形成する工程と、 前記穴を少なくとも充填する有機物層を形成する工程
と、 前記穴に充填された前記有機物層に接する部分におい
て、前記絶縁層の一部を除去する工程と、 前記穴に充填された前記有機物層を除去することによ
り、前記穴に連なる凹部を前記絶縁層に形成する工程
と、 前記穴と前記凹部とを充填するように第2の導電層を形
成する工程とを備えた、多層配線の形成方法。 - 【請求項2】 前記穴を形成する工程は、前記絶縁層の
主表面上にレジストパターンを形成し、そのレジストパ
ターンに従って前記絶縁層を除去することを含む、請求
項1に記載の多層配線の形成方法。 - 【請求項3】 前記有機物層を形成する工程は、前記穴
に前記有機物層を充填するとともに、前記絶縁層の主表
面上に前記有機物層を形成し、前記絶縁層の主表面が現
れるまで前記有機物層をエッチバックすることを含む、
請求項1に記載の多層配線の形成方法。 - 【請求項4】 前記絶縁層の一部を除去する工程は、前
記絶縁層の主表面上にレジストパターンを形成し、その
レジストパターンに従って前記絶縁層を除去することを
含む、請求項1に記載の多層配線の形成方法。 - 【請求項5】 前記第1の導電層は、前記半導体基板に
形成された不純物領域および前記半導体基板の上に形成
された配線層からなる群より選ばれた少なくとも1つで
ある、請求項1に記載の多層配線の形成方法。 - 【請求項6】 前記第1および第2の導電層の幅は、
0.5μm未満である部分を含む、請求項1に記載の多
層配線の形成方法。 - 【請求項7】 半導体基板の上に形成された第1の導電
層を被覆しかつ主表面を有する絶縁層の一部を除去する
ことにより、前記第1の導電層に達する穴を前記絶縁層
に形成する工程と、 前記穴を充填し、かつ前記絶縁層の主表面を被覆するよ
うに有機物層を形成する工程と、 前記穴に充填された前記有機物層に接する部分におい
て、前記絶縁層の一部およびその絶縁層の上に形成され
た前記有機物層の一部を除去する工程と、 前記穴に充填された前記有機物層を除去することによ
り、前記穴に連なる凹部を前記絶縁層に形成する工程
と、 前記穴と前記凹部とを充填するように第2の導電層を形
成する工程とを備えた、多層配線の形成方法。 - 【請求項8】 前記穴を形成する工程は、前記絶縁層の
主表面上にレジストパターンを形成し、そのレジストパ
ターンに従って前記絶縁層を除去することを含む、請求
項7に記載の多層配線の形成方法。 - 【請求項9】 前記絶縁層の一部および前記有機物層の
一部を除去する工程は、前記有機物層の上にレジストパ
ターンを形成し、そのレジストパターンに従って前記絶
縁層と前記有機物層とを除去することを含む、請求項7
に記載の多層配線の形成方法。 - 【請求項10】 前記第1の導電層は、前記半導体基板
に形成された不純物領域および前記半導体基板の上に形
成された配線層からなる群より選ばれた少なくとも1つ
である、請求項7に記載の多層配線の形成方法。 - 【請求項11】 前記第1および第2の導電層の幅は、
0.5μm未満である部分を含む、請求項7に記載の多
層配線の形成方法。 - 【請求項12】 前記有機物層は、反射防止材を含む、
請求項7に記載の多層配線の形成方法。 - 【請求項13】 半導体基板の上に形成された第1の導
電層を被覆しかつ主表面を有する第1の絶縁層の一部を
除去することにより、前記第1の導電層に達する第1の
穴を前記第1の絶縁層に形成する工程と、 前記第1の穴を少なくとも充填する有機物層を形成する
工程と、 前記有機物層と前記第1の絶縁層の主表面との上に第2
の絶縁層を形成する工程と、 前記第2の絶縁層の一部を除去することにより、前記第
1の穴に充填された前記有機物層に達する第2の穴を前
記第2の絶縁層に形成する工程と、 前記第1の穴に充填された前記有機物層を除去すること
により、前記第1の穴と前記第2の穴とを連通させる工
程と、 前記第1の穴と前記第2の穴とを充填するように第2の
導電層を形成する工程とを備えた、多層配線の形成方
法。 - 【請求項14】 前記第1の穴を形成する工程は、前記
第1の絶縁層の主表面上にレジストパターンを形成し、
そのレジストパターンに従って前記第1の絶縁層を除去
することを含む、請求項13に記載の多層配線の形成方
法。 - 【請求項15】 前記有機物層を形成する工程は、前記
第1の穴に前記有機物層を充填するとともに前記第1の
絶縁層の主表面上に前記有機物層を形成し、前記第1の
絶縁層の主表面が現れるまで前記有機物層をエッチバッ
クすることを含む、請求項13に記載の多層配線の形成
方法。 - 【請求項16】 前記第2の穴を形成する工程は、前記
第2の絶縁層の主表面上にレジストパターンを形成し、
そのレジストパターンに従って前記第2の絶縁層を除去
することを含む、請求項13に記載の多層配線の形成方
法。 - 【請求項17】 前記第2の絶縁層を形成する工程は、
前記有機物層の耐熱温度より低い温度で前記第2の絶縁
層を形成することを含む、請求項13に記載の多層配線
の形成方法。 - 【請求項18】 前記第1の導電層は、前記半導体基板
に形成された不純物領域および前記半導体基板の上に形
成された配線層からなる群より選ばれた少なくとも1つ
である、請求項13に記載の多層配線の形成方法。 - 【請求項19】 前記第1および第2の導電層の幅は、
0.5μm未満である部分を含む、請求項13に記載の
多層配線の形成方法。
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