JPH09283523A - 半導体素子の多層配線の形成方法 - Google Patents
半導体素子の多層配線の形成方法Info
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- JPH09283523A JPH09283523A JP8302385A JP30238596A JPH09283523A JP H09283523 A JPH09283523 A JP H09283523A JP 8302385 A JP8302385 A JP 8302385A JP 30238596 A JP30238596 A JP 30238596A JP H09283523 A JPH09283523 A JP H09283523A
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 エッチング工程による伝導線の損傷を防止
し、工程を容易とし、生産性の向上をはかる半導体素子
の多層配線の形成方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板上に下部伝導線12を形成
し、その上に下部伝導線より小さい幅の第1絶縁層パタ
ーン13を形成する。それらを覆う第2絶縁層を形成し
てそれを平坦化させ、上部伝導線17を形成させる場所
をエッチングして第1絶縁層パターン13を露出させ、
その露出した第1絶縁層パターンを除去して下部伝導線
12へ達するコンタクトホール16を形成する。
し、工程を容易とし、生産性の向上をはかる半導体素子
の多層配線の形成方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板上に下部伝導線12を形成
し、その上に下部伝導線より小さい幅の第1絶縁層パタ
ーン13を形成する。それらを覆う第2絶縁層を形成し
てそれを平坦化させ、上部伝導線17を形成させる場所
をエッチングして第1絶縁層パターン13を露出させ、
その露出した第1絶縁層パターンを除去して下部伝導線
12へ達するコンタクトホール16を形成する。
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は半導体素子の製造方
法に係り、特に工程を容易にし且つ生産性を向上させ
る、平坦化配線の形成に適した半導体素子の多層配線の
形成方法に関する。
法に係り、特に工程を容易にし且つ生産性を向上させ
る、平坦化配線の形成に適した半導体素子の多層配線の
形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体素子の高集積化の傾向に
応じて高密度デバイスの形成のための各素子の寸法縮小
方法として配線の幅を減少させる方法を使用した。しか
し、前記方法は電流容量や配線抵抗の問題のために限界
があった。従って、配線の幅を減少せず各素子の寸法を
縮小するために多層配線技術を導入してデバイスの集積
度を向上させた。ところが、多層配線技術は配線を多層
とするために表面の段差が激しくなってデバイスの歩留
まりや信頼性に相当な影響を与える断線問題をもたらし
た。これにより、表面の平坦化のために化学機械的研磨
(Chemical Mechanical Polishing:CMP)方法が試み
られた。
応じて高密度デバイスの形成のための各素子の寸法縮小
方法として配線の幅を減少させる方法を使用した。しか
し、前記方法は電流容量や配線抵抗の問題のために限界
があった。従って、配線の幅を減少せず各素子の寸法を
縮小するために多層配線技術を導入してデバイスの集積
度を向上させた。ところが、多層配線技術は配線を多層
とするために表面の段差が激しくなってデバイスの歩留
まりや信頼性に相当な影響を与える断線問題をもたらし
た。これにより、表面の平坦化のために化学機械的研磨
(Chemical Mechanical Polishing:CMP)方法が試み
られた。
【0003】前記化学機械的研磨工程を用いた間接パタ
ーンの形成工程は、工程の簡略化による生産性を確保
し、及びエッチング工程を減らして工程の容易性を確保
しなければならないという問題があった。
ーンの形成工程は、工程の簡略化による生産性を確保
し、及びエッチング工程を減らして工程の容易性を確保
しなければならないという問題があった。
【0004】以下、従来の技術による半導体素子の多層
配線の形成方法を添付図面に基づいて説明する。図1
(a)〜(b)は従来の技術による半導体素子の多層配
線の形成方法を示す工程断面図である。(a)に示すよ
うに、半導体基板1上に下部伝導線2を形成し、前記下
部伝導線2を含んだ基板の全面に第1絶縁膜3を形成す
る。(b)に示すように、前記第1絶縁膜3を化学機械
的研磨工程によって平坦化させた後、(c)に示すよう
に、第1絶縁膜3の上部にエッチング阻止層4を形成す
る。次に、前記エッチング阻止層4上に第1感光膜(図
示せず)を塗布した後、フォトリソグラフィ及びエッチ
ング工程で前記エッチング阻止層4の一部を除去してコ
ンタクトホール領域を形成する。(d)に示すように、
前記エッチング阻止層4を含んだ全面に第2絶縁膜5を
堆積し、前記第2絶縁膜5上に後工程で形成されるべき
上部伝導線をパターニングするための第2感光膜6を塗
布する。次に、前記第2感光膜6をパターニングした
後、フォトリソグラフィ及びエッチング工程によって前
記下部伝導線2の一部が露出するように前記第2、第1
絶縁膜5、3を選択的に除去する。これにより、後工程
で形成される上部伝導線領域、及び前記下部伝導線2と
上部伝導線との電気的連結のためのコンタクトホールが
同時に形成される。次に、前記第2感光膜6を除去し、
上部伝導線7を形成する。
配線の形成方法を添付図面に基づいて説明する。図1
(a)〜(b)は従来の技術による半導体素子の多層配
線の形成方法を示す工程断面図である。(a)に示すよ
うに、半導体基板1上に下部伝導線2を形成し、前記下
部伝導線2を含んだ基板の全面に第1絶縁膜3を形成す
る。(b)に示すように、前記第1絶縁膜3を化学機械
的研磨工程によって平坦化させた後、(c)に示すよう
に、第1絶縁膜3の上部にエッチング阻止層4を形成す
る。次に、前記エッチング阻止層4上に第1感光膜(図
示せず)を塗布した後、フォトリソグラフィ及びエッチ
ング工程で前記エッチング阻止層4の一部を除去してコ
ンタクトホール領域を形成する。(d)に示すように、
前記エッチング阻止層4を含んだ全面に第2絶縁膜5を
堆積し、前記第2絶縁膜5上に後工程で形成されるべき
上部伝導線をパターニングするための第2感光膜6を塗
布する。次に、前記第2感光膜6をパターニングした
後、フォトリソグラフィ及びエッチング工程によって前
記下部伝導線2の一部が露出するように前記第2、第1
絶縁膜5、3を選択的に除去する。これにより、後工程
で形成される上部伝導線領域、及び前記下部伝導線2と
上部伝導線との電気的連結のためのコンタクトホールが
同時に形成される。次に、前記第2感光膜6を除去し、
上部伝導線7を形成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の技術による半導体素子の多層配線の形成方法は次のよ
うな問題点があった。 1.エッチング阻止層の形成と前記エッチング阻止層の
選択的エッチング作業によって工程が複雑で難しくな
る。 2.コンタクトホールの形成のためのエッチング進行時
に下部伝導線の高さの差によって高い部位の下部伝導線
はプラズマに長時間露出されるので、表面に損傷を被
る。
の技術による半導体素子の多層配線の形成方法は次のよ
うな問題点があった。 1.エッチング阻止層の形成と前記エッチング阻止層の
選択的エッチング作業によって工程が複雑で難しくな
る。 2.コンタクトホールの形成のためのエッチング進行時
に下部伝導線の高さの差によって高い部位の下部伝導線
はプラズマに長時間露出されるので、表面に損傷を被
る。
【0006】本発明はかかる従来の問題点を解決するた
めのもので、その目的はエッチング工程による伝導線の
損傷を防止し、工程の容易性及び生産性を向上させるに
適した半導体素子の多層配線の形成方法を提供すること
にある。
めのもので、その目的はエッチング工程による伝導線の
損傷を防止し、工程の容易性及び生産性を向上させるに
適した半導体素子の多層配線の形成方法を提供すること
にある。
【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、本発明による半導体素子の多層配線の形成方法は、
半導体基板上に下部伝導線を形成し、下部伝導線を含ん
だ半導体基板上に第1絶縁層を形成する工程と、前記第
1絶縁層をパターニングして下部伝導線上に下部伝導線
より小さい幅を有する第1絶縁層パターンを形成する工
程と、前記第1絶縁層パターンを含んだ全面に第2絶縁
層を形成し、第2絶縁層の表面を平坦化させる工程と、
前記第1絶縁層パターンの表面が露出し且つ前記第1絶
縁層の上側に第1絶縁層パターンより大きい幅を有する
第1トレンチが形成されるように第2絶縁層をパターニ
ングする工程と、前記第1絶縁層パターンを除去して第
2トレンチの下側に第2トレンチを形成する工程と、前
記第1トレンチと第2トレンチに導電性物質を詰めて上
部伝導線を形成する工程とを有する。
に、本発明による半導体素子の多層配線の形成方法は、
半導体基板上に下部伝導線を形成し、下部伝導線を含ん
だ半導体基板上に第1絶縁層を形成する工程と、前記第
1絶縁層をパターニングして下部伝導線上に下部伝導線
より小さい幅を有する第1絶縁層パターンを形成する工
程と、前記第1絶縁層パターンを含んだ全面に第2絶縁
層を形成し、第2絶縁層の表面を平坦化させる工程と、
前記第1絶縁層パターンの表面が露出し且つ前記第1絶
縁層の上側に第1絶縁層パターンより大きい幅を有する
第1トレンチが形成されるように第2絶縁層をパターニ
ングする工程と、前記第1絶縁層パターンを除去して第
2トレンチの下側に第2トレンチを形成する工程と、前
記第1トレンチと第2トレンチに導電性物質を詰めて上
部伝導線を形成する工程とを有する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明による半導体素子の
多層配線の形成方法を添付図面に基づいて説明する。図
2(a)〜(f)は本発明の半導体素子の多層配線の形
成方法による第1実施例を示す工程断面図である。図2
(a)に示すように、半導体基板11上にポリシリコン
やシリサイドやメタルなどの電導性物質で下部伝導線1
2を形成する。前記下部伝導線12と後工程で形成され
る上部伝導線との電気的連結のためのコンタクトホール
が形成されるべき部分に感光膜やポリマーやポリイミド
などの第1感光性物質を用いて第1絶縁層パター13を
形成する。このとき、第1絶縁層パターン13は後工程
で形成されるコンタクトホールの高さより高く形成し、
前記第1感光性物質は第1絶縁層パターン13を形成す
るための犠牲膜として使用する。第1感光性物質に代え
てSOGを使用してもよい。
多層配線の形成方法を添付図面に基づいて説明する。図
2(a)〜(f)は本発明の半導体素子の多層配線の形
成方法による第1実施例を示す工程断面図である。図2
(a)に示すように、半導体基板11上にポリシリコン
やシリサイドやメタルなどの電導性物質で下部伝導線1
2を形成する。前記下部伝導線12と後工程で形成され
る上部伝導線との電気的連結のためのコンタクトホール
が形成されるべき部分に感光膜やポリマーやポリイミド
などの第1感光性物質を用いて第1絶縁層パター13を
形成する。このとき、第1絶縁層パターン13は後工程
で形成されるコンタクトホールの高さより高く形成し、
前記第1感光性物質は第1絶縁層パターン13を形成す
るための犠牲膜として使用する。第1感光性物質に代え
てSOGを使用してもよい。
【0009】次に、(b)に示すように、前記第1絶縁
層パターン13を含んだ全面に平坦化用絶縁膜14を堆
積する。この平坦化用絶縁膜14は、前記第1感光膜物
質が変形しない程度の約200℃の温度でTEOS、F
TES、SiH4/O2のうちのいずれかを用いて形成す
る。そして、ECR装備を用いたCVD法もしくはプラ
ズマ増速CVD(PECVD)法によって形成し、その
堆積厚さは約5000Å程度にする。
層パターン13を含んだ全面に平坦化用絶縁膜14を堆
積する。この平坦化用絶縁膜14は、前記第1感光膜物
質が変形しない程度の約200℃の温度でTEOS、F
TES、SiH4/O2のうちのいずれかを用いて形成す
る。そして、ECR装備を用いたCVD法もしくはプラ
ズマ増速CVD(PECVD)法によって形成し、その
堆積厚さは約5000Å程度にする。
【0010】(c)に示すように、前記平坦化用絶縁膜
14を化学機械的研磨(CMP:Chemical Mechanical P
olishing)によって平坦化させる。この研磨工程はコロ
イド状態のシリカを含有した研磨剤と、水酸化カリウム
(KOH)などを含有したスラリーによって行われ、且
つPHは約7〜12程度である。
14を化学機械的研磨(CMP:Chemical Mechanical P
olishing)によって平坦化させる。この研磨工程はコロ
イド状態のシリカを含有した研磨剤と、水酸化カリウム
(KOH)などを含有したスラリーによって行われ、且
つPHは約7〜12程度である。
【0011】次に、(d)に示すように、前記平坦化用
絶縁膜14上に第2感光性物質15を塗布して、後工程
で形成される上部伝導線領域を定める。そして、C
F4 、CHF3、O2などのガスを用いたリアクティブイ
オンエッチング(RIE)法で前記平坦化用絶縁膜14
を選択的に除去する。
絶縁膜14上に第2感光性物質15を塗布して、後工程
で形成される上部伝導線領域を定める。そして、C
F4 、CHF3、O2などのガスを用いたリアクティブイ
オンエッチング(RIE)法で前記平坦化用絶縁膜14
を選択的に除去する。
【0012】(e)に示すように、前記第2感光性物質
15と第1絶縁層パターン13を同時に除去して上部伝
導線領域とコンタクトホール16を形成する。このと
き、前記平坦化用絶縁膜14は配線の厚さとコンタクト
ホール16の深さを考慮して除去する。
15と第1絶縁層パターン13を同時に除去して上部伝
導線領域とコンタクトホール16を形成する。このと
き、前記平坦化用絶縁膜14は配線の厚さとコンタクト
ホール16の深さを考慮して除去する。
【0013】次に、(f)に示すように、全面にAlや
CuやTiやTiNなどの導電性物質を堆積した後、パ
ターニングして上部伝導線17を形成する。
CuやTiやTiNなどの導電性物質を堆積した後、パ
ターニングして上部伝導線17を形成する。
【0014】一方、図3(a)〜(f)は本発明の半導
体素子の多層配線の形成方法による第2実施形態を示す
工程断面図である。まず、(a)に示すように、半導体
基板21上にポリシリコンやシリサイドやメタルなどの
電導性物質として下部伝導線22を形成する。前記下部
伝導線22と後工程で形成される上部伝導線との電気的
連結のためのコンタクトホールが形成されるべき部位に
感光膜やポリマーやポリイミドなどの第1感光性物質を
用いて第1絶縁層パターン23を形成する。
体素子の多層配線の形成方法による第2実施形態を示す
工程断面図である。まず、(a)に示すように、半導体
基板21上にポリシリコンやシリサイドやメタルなどの
電導性物質として下部伝導線22を形成する。前記下部
伝導線22と後工程で形成される上部伝導線との電気的
連結のためのコンタクトホールが形成されるべき部位に
感光膜やポリマーやポリイミドなどの第1感光性物質を
用いて第1絶縁層パターン23を形成する。
【0015】次に、(b)に示すように、第1絶縁層パ
ターン23を含んだ全面に第2絶縁膜24を堆積し、そ
の上に平坦化用絶縁膜25を堆積する。このとき、前記
第2絶縁膜24及び平坦化用絶縁膜25はECR装備を
用いたPECVDなどのCVD法で形成する。ここで、
前記第2絶縁膜24は前記第1絶縁層パターン23とし
て用いられる第1感光性物質が変形しないようにし、約
200℃以下の温度でTEOSやSiH4/O2などを用
いて厚さ約500〜2000Åに形成する。
ターン23を含んだ全面に第2絶縁膜24を堆積し、そ
の上に平坦化用絶縁膜25を堆積する。このとき、前記
第2絶縁膜24及び平坦化用絶縁膜25はECR装備を
用いたPECVDなどのCVD法で形成する。ここで、
前記第2絶縁膜24は前記第1絶縁層パターン23とし
て用いられる第1感光性物質が変形しないようにし、約
200℃以下の温度でTEOSやSiH4/O2などを用
いて厚さ約500〜2000Åに形成する。
【0016】次に、(c)に示すように、前記平坦化用
絶縁膜25を化学機械的研磨(CMP)法で平坦化させ
る。この際、前記研磨工程はコロイド状態のシリカを含
有した研磨剤と、水酸化カリウム(KOH)などを含有
したスラリーによって行われ、且つPHは約7〜12程
度である。
絶縁膜25を化学機械的研磨(CMP)法で平坦化させ
る。この際、前記研磨工程はコロイド状態のシリカを含
有した研磨剤と、水酸化カリウム(KOH)などを含有
したスラリーによって行われ、且つPHは約7〜12程
度である。
【0017】(d)に示すように、前記平坦化用絶縁膜
25上に第2感光性物質26を塗布して、後工程で形成
される上部伝導線領域を定め、CF4、CHF3、O2 な
どのガスを用いた反応性イオンエッチング(RIE)法
で前記平坦化用絶縁膜25と第1絶縁膜24を選択的に
除去して上部伝導線領域を形成する。
25上に第2感光性物質26を塗布して、後工程で形成
される上部伝導線領域を定め、CF4、CHF3、O2 な
どのガスを用いた反応性イオンエッチング(RIE)法
で前記平坦化用絶縁膜25と第1絶縁膜24を選択的に
除去して上部伝導線領域を形成する。
【0018】次に、(e)に示すように、前記第1感光
性物質26と第1絶縁層パターン23を同時に除去し
て、後工程で形成される上部伝導線と前記下部伝導線2
2との電気的連結のためのコンタクトホール27を形成
する。
性物質26と第1絶縁層パターン23を同時に除去し
て、後工程で形成される上部伝導線と前記下部伝導線2
2との電気的連結のためのコンタクトホール27を形成
する。
【0019】次に、(f)に示すように、Al、Cu、
Ti、TiNなどの導電性物質を全面堆積または選択堆
積して上部伝導線28を形成する。
Ti、TiNなどの導電性物質を全面堆積または選択堆
積して上部伝導線28を形成する。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による半導
体素子の多層配線の形成方法は次の効果を奏する。 1.コンタクトホールと配線パターンを同時に形成する
ので、生産性が向上し、エッチング工程時における下部
伝導線の損傷を防止することができる。 2.メタルをエッチングせずに配線を形成するので、工
程の容易性を向上させる。
体素子の多層配線の形成方法は次の効果を奏する。 1.コンタクトホールと配線パターンを同時に形成する
ので、生産性が向上し、エッチング工程時における下部
伝導線の損傷を防止することができる。 2.メタルをエッチングせずに配線を形成するので、工
程の容易性を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の技術による半導体素子の多層配線の形
成方法を示す工程断面図である。
成方法を示す工程断面図である。
【図2】 本発明の半導体素子の多層配線の形成方法に
よる第1実施形態を示す工程断面図である。
よる第1実施形態を示す工程断面図である。
【図3】 本発明の半導体素子の多層配線の形成方法に
よる第2実施形態を示す工程断面図である。
よる第2実施形態を示す工程断面図である。
11 半導体基板 12 下部伝導線 13 第1絶縁層パターン 14 平坦化用絶縁膜 15 感光性物質 16 コンタクトホール 17 上部伝導線 24 第2絶縁層
Claims (5)
- 【請求項1】 半導体基板上に下部伝導線を形成し、前
記下部伝導線を含んだ半導体基板上に第1絶縁層を形成
する工程と、 前記第1絶縁層をパターニングして下部伝導線上に下部
伝導線より小さい幅を有する第2絶縁層パターンを形成
する工程と、 前記第1絶縁層パターンを含んだ全面に第2絶縁層を形
成し、第2絶縁層の表面を平坦化させる工程と、 前記第1絶縁層パターンの表面が露出し且つ前記第1絶
縁層パターンの上側に第1絶縁層パターンより大きい幅
を有する第1トレンチが形成されるように第2絶縁層を
パターニングする工程と、 前記第1絶縁層パターンを除去して第1トレンチの下側
に第2トレンチを形成する工程と、 前記第1トレンチと第2トレンチに導電性物質を詰めて
上部伝導線を形成する工程とを有することを特徴とする
半導体素子の多層配線の形成方法。 - 【請求項2】 前記第2絶縁層は200℃以下の温度で
TEOS、FTES、SiH4/O2のうちいずれか一つ
を用いて形成することを特徴とする請求項1記載の半導
体素子の多層配線の形成方法。 - 【請求項3】 半導体基板上に下部伝導線を形成し、前
記下部伝導線を含んだ半導体基板上に第1絶縁層を形成
する工程と、 前記第1絶縁層をパターニングして下部伝導線上に下部
伝導線より小さい幅を有する第1絶縁層パターンを形成
する工程と、 前記第1絶縁層パターンを含んだ全面に第2絶縁層と第
3絶縁層を順次堆積した後、前記第3絶縁層を平坦化さ
せる工程と、 前記第1絶縁層の表面が露出し且つ前記第1絶縁層の上
側に第1絶縁層より大きい幅を有する第1トレンチが形
成されるように第3絶縁層をパターニングする工程と、 前記第1絶縁層パターンを除去して第1トレンチの下側
に第2トレンチを形成する工程と、 前記第1トレンチと第2トレンチに導電性物質を詰めて
上部伝導線を形成する工程とを有することを特徴とする
半導体素子の多層配線の形成方法。 - 【請求項4】 前記第2、第3絶縁層は200℃以下の
温度でTEOS、FTES、SiH4/O2のうちいずれ
か一つを用いて形成することを特徴とする請求項3記載
の半導体素子の多層配線の形成方法。 - 【請求項5】 前記第2絶縁層は厚さ約500〜200
0Å程度に形成することを特徴とする請求項3記載の半
導体素子の多層配線の形成方法。
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