JPH11214513A - Wiring structure of integrated circuit, and wiring formation method - Google Patents

Wiring structure of integrated circuit, and wiring formation method

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JPH11214513A
JPH11214513A JP2385798A JP2385798A JPH11214513A JP H11214513 A JPH11214513 A JP H11214513A JP 2385798 A JP2385798 A JP 2385798A JP 2385798 A JP2385798 A JP 2385798A JP H11214513 A JPH11214513 A JP H11214513A
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JP
Japan
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layer
insulating film
forming
plug
wiring
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JP2385798A
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Japanese (ja)
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Tetsuhiro Uto
哲弘 宇都
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Original Assignee
Yamaha Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide wiring structure which is low in resistance at a connection and easy of manufacturing. SOLUTION: A first insulating film 16 is made, covering a connection to be covered, on a substrate 10, and then a connection hole is made in the insulating film 16, corresponding to the connection to be connected. A barrier layer, an Al metallic layer, and a reflection preventive layer are stacked in order, and then these stacked layers are patterned to form a plug 24 mainly composed of Al metal projecting from a connection hole. A second insulating film 26 is formed, covering the insulating film 16 and the plug 24, and then, the insulating film is etched back until the plug 24 is exposed. That is, a wiring layer 32 leading to the plug 24 is made by patterning the stacked layers after accumulating the Al alloy layer 28a and the reflection preventive layer 30a in order.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、LSI等の集積
回路の配線構造及び配線形成法に関し、特に第1の絶縁
膜に設けた接続孔から突出するようにAl(アルミニウ
ム)系金属主体のプラグを形成すると共に第2の絶縁膜
を介してプラグにつながるように配線層を形成すること
により接続部の抵抗が低く且つ製造容易な配線構造を実
現したものである。この明細書において、Al系金属と
は、Al又はAl合金を意味する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wiring structure and a wiring forming method for an integrated circuit such as an LSI, and more particularly to a plug mainly composed of an Al (aluminum) metal so as to protrude from a connection hole provided in a first insulating film. And a wiring layer formed so as to be connected to the plug via the second insulating film, thereby realizing a wiring structure with low resistance at the connection portion and easy manufacture. In this specification, the Al-based metal means Al or an Al alloy.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、LSI等の集積回路の配線形成法
としては、図10〜12又は図13〜15に示すものが
知られている。
2. Description of the Related Art Hitherto, as a method for forming wiring of an integrated circuit such as an LSI, the method shown in FIGS. 10 to 12 or FIGS.

【0003】図10の工程では、例えばシリコンからな
る半導体基板1の表面にシリコンオキサイド等のフィー
ルド絶縁膜2を選択酸化法により形成した後、絶縁膜2
の素子孔に対応して不純物ドープ領域3をイオン注入法
等により形成する。そして、CVD(ケミカル・ベーパ
ー・デポジション)法等により基板上面にシリコンオキ
サイド等の絶縁膜4を形成し、絶縁膜4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不純物ドープ
領域3の一部に達する接続孔4aを形成する。この後、
TiN/Ti(Tiが下層)積層等のバリア層5を介し
てスパッタ法によりAl合金層6を形成する。
In a process shown in FIG. 10, a field insulating film 2 of silicon oxide or the like is formed on a surface of a semiconductor substrate 1 made of, for example, silicon by a selective oxidation method.
The impurity doped region 3 is formed by an ion implantation method or the like corresponding to the element hole of FIG. Then, an insulating film 4 of silicon oxide or the like is formed on the upper surface of the substrate by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or the like, and the insulating film 4 reaches a part of the impurity doped region 3 by photolithography and dry etching. A connection hole 4a is formed. After this,
An Al alloy layer 6 is formed by a sputtering method via a barrier layer 5 such as a TiN / Ti (Ti lower layer) laminate.

【0004】次に、図11の工程では、熱処理によりA
l合金層6を流動化させて接続孔4aをAl合金層6で
埋め、Al合金層6の平坦性を改善する。図11に示す
ようなAl合金層6を得るための別の方法としては、A
l合金をスパッタする際に基板を加熱する方法あるいは
図10の状態から基板を加熱しつつスパッタを続行する
方法などがある。
[0004] Next, in the step of FIG.
The 1 alloy layer 6 is fluidized to fill the connection holes 4a with the Al alloy layer 6, thereby improving the flatness of the Al alloy layer 6. As another method for obtaining the Al alloy layer 6 as shown in FIG.
There is a method of heating the substrate when sputtering the alloy, or a method of continuing the sputtering while heating the substrate from the state of FIG.

【0005】次に、図12の工程では、ホトリソグラフ
ィ及びドライエッチング処理によりバリア層5及びAl
合金層6の積層をパターニングしてバリア層5の残存部
5aとAl合金層6の残存部6aとを含む配線層6Aを
形成する。配線層6Aは、接続孔4aを介して不純物ド
ープ領域3に接続される。
Next, in the step of FIG. 12, the barrier layer 5 and the Al layer are formed by photolithography and dry etching.
The lamination of the alloy layer 6 is patterned to form a wiring layer 6A including the remaining portion 5a of the barrier layer 5 and the remaining portion 6a of the Al alloy layer 6. The wiring layer 6A is connected to the impurity-doped region 3 via the connection hole 4a.

【0006】図13〜15において、図10〜12と同
様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略す
る。図13の工程では、基板上面にTiN/Ti積層等
の密着層7を介してブランケットCVD法によりW(タ
ングステン)層8を形成する。W層8は、接続孔4aを
埋めるように形成される。
In FIGS. 13 to 15, the same parts as those in FIGS. 10 to 12 are denoted by the same reference numerals, and the detailed description will be omitted. In the step shown in FIG. 13, a W (tungsten) layer 8 is formed on the upper surface of the substrate by a blanket CVD method via an adhesion layer 7 such as a TiN / Ti laminate. The W layer 8 is formed so as to fill the connection hole 4a.

【0007】次に、図14の工程では、絶縁膜4が露呈
するまでW層8をエッチバックして接続孔4a内にW層
8の一部を残存させることによりW層8の残存部からな
るプラグ8aを形成する。
Next, in the step of FIG. 14, the W layer 8 is etched back until the insulating film 4 is exposed, and a part of the W layer 8 is left in the connection hole 4a. Is formed.

【0008】この後、図15の工程では、基板上面にA
l合金等の配線材層を被着する。そして、密着層7と被
着した配線材層との積層を所望の配線パターンに従って
パターニングすることにより密着層7の残存部7aと配
線材層の残存部9aとを含む配線層9を形成する。配線
層9は、プラグ8aと、接続孔4a内の残存密着層7b
とを介して不純物ドープ領域3に接続される。
Thereafter, in the step shown in FIG.
A wiring material layer such as an alloy is deposited. Then, the wiring layer 9 including the remaining portion 7a of the adhesion layer 7 and the remaining portion 9a of the wiring material layer is formed by patterning the lamination of the adhesion layer 7 and the attached wiring material layer according to a desired wiring pattern. The wiring layer 9 includes a plug 8a and a remaining adhesion layer 7b in the connection hole 4a.
And is connected to the impurity-doped region 3.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記した図10〜12
の方法によると、配線の微細化に伴い接続孔のアスペク
ト比(深さDと直径Rとの比D/R)が大きくなると、
接続孔を寸法精度よく形成するのが困難になる。また、
バリア層5を形成する際に通常のスパッタ法を用いる
と、アスペクト比が大きい接続孔の底部までスパッタ原
子が届かず、ボトムカバレッジが低下する。そこで、コ
リメートスパッタ法、ロングスロースパッタ法等のボト
ムカバレッジ良好なスパッタ法を用いることも提案され
ているが、これらのスパッタ法は、成膜速度が遅く、ス
ループットの低下を招く。
Problems to be Solved by the Invention FIGS.
According to the method described above, when the aspect ratio of the connection hole (the ratio D / R of the depth D to the diameter R) increases with the miniaturization of the wiring,
It becomes difficult to form the connection hole with high dimensional accuracy. Also,
If a normal sputtering method is used to form the barrier layer 5, the sputter atoms do not reach the bottom of the connection hole having a large aspect ratio, and the bottom coverage is reduced. Therefore, it has been proposed to use a sputtering method with good bottom coverage, such as a collimated sputtering method or a long throw sputtering method. However, these sputtering methods have a low film formation rate and cause a decrease in throughput.

【0010】Al系金属をスパッタ中又はスパッタ後に
加熱して流動化させる処理にあっては、接続孔のアスペ
クト比がある程度大きくなると、十分な埋込みを期待す
ることができない。
In the process of heating and fluidizing an Al-based metal during or after sputtering, sufficient embedding cannot be expected if the aspect ratio of the connection hole becomes large to some extent.

【0011】従って、図10〜12の方法には、高アス
ペクト比の接続孔を有する配線構造を歩留りよく形成す
るのが容易でないという問題点がある。
Therefore, the method of FIGS. 10 to 12 has a problem that it is not easy to form a wiring structure having a connection hole with a high aspect ratio with a high yield.

【0012】一方、図13〜15の方法によると、密着
層7を形成する際にバリア層5に関して前述したと同様
の問題がある。すなわち、通常のスパッタ法を用いてア
スペクト比が大きく接続孔に密着層を形成すると、ボト
ムカバレッジが低下する。
On the other hand, according to the methods shown in FIGS. 13 to 15, there is a problem similar to that described above with respect to the barrier layer 5 when the adhesion layer 7 is formed. That is, when an adhesion layer is formed in a connection hole with a large aspect ratio using a normal sputtering method, the bottom coverage is reduced.

【0013】その上、プラグ材料としてのWは、Al系
合金に比べて抵抗率が大きいため、Wプラグからなる接
続部の抵抗が増大する。
[0013] In addition, since W as a plug material has a higher resistivity than an Al-based alloy, the resistance of a connection portion formed of a W plug increases.

【0014】従って、図13〜15の方法には、低抵抗
の接続部を有する配線構造を歩留りよく形成するのが容
易でないという問題点がある。
Therefore, the method shown in FIGS. 13 to 15 has a problem that it is not easy to form a wiring structure having a low-resistance connection part with high yield.

【0015】この発明の目的は、低抵抗の接続部を有
し、容易に製造することができる新規な配線構造を提供
することにある。
An object of the present invention is to provide a novel wiring structure which has a low-resistance connection portion and can be easily manufactured.

【0016】この発明の他の目的は、低抵抗の接続部を
有する配線構造を歩留りよく形成す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。
Another object of the present invention is to provide a novel wiring forming method capable of forming a wiring structure having a low-resistance connection portion with high yield.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】この発明に係る集積回路
の配線構造は、一方の主面に被接続部を有する基板と、
前記一方の主面を覆って形成された第1の絶縁膜であっ
て、前記被接続部に達する接続孔が形成されたものと、
前記接続孔を埋め且つ前記接続孔から突出するAl系金
属主体の導電性のプラグであって、前記接続孔の底部で
前記被接続部に接続されたものと、前記プラグの頂部を
露呈するように前記第1の絶縁膜を覆って形成された第
2の絶縁膜と、この第2の絶縁膜の上に形成され、前記
プラグに接続された配線層とを備えたものである。
According to the present invention, there is provided an integrated circuit wiring structure comprising: a substrate having a portion to be connected on one main surface;
A first insulating film formed so as to cover the one main surface, wherein the first insulating film has a connection hole reaching the connected portion;
An Al-based metal-based conductive plug that fills the connection hole and protrudes from the connection hole, the plug being connected to the connected portion at the bottom of the connection hole, and the top of the plug is exposed. A second insulating film formed so as to cover the first insulating film, and a wiring layer formed on the second insulating film and connected to the plug.

【0018】この発明に係る集積回路の配線構造によれ
ば、第2の絶縁膜の上に形成された配線層は、第1及び
第2の絶縁膜の積層を貫通するAl系金属主体の導電性
のプラグを介して基板の被接続部に接続される。Al又
はAl合金等のAl系金属は、Wに比べて抵抗率が小さ
いので、プラグからなる接続部の抵抗が低減される。ま
た、配線層の下地となる絶縁膜が接続孔及びプラグを設
けた第1の絶縁膜に第2の絶縁膜を重ねた構成を有する
ので、第1の絶縁膜としては薄いものを用いることがで
き、接続孔やプラグの形成が容易となる。
According to the wiring structure of the integrated circuit according to the present invention, the wiring layer formed on the second insulating film is made of a conductive material mainly composed of an Al-based metal penetrating through the lamination of the first and second insulating films. Is connected to the connected portion of the substrate via a plug having a characteristic. Since the Al-based metal such as Al or an Al alloy has a smaller resistivity than W, the resistance of the connecting portion formed of the plug is reduced. In addition, since the insulating film serving as the base of the wiring layer has a structure in which the second insulating film is overlapped with the first insulating film provided with the connection holes and the plugs, a thin first insulating film may be used. This facilitates formation of connection holes and plugs.

【0019】この発明に係る配線形成法は、基板の一方
の主面に被接続部を覆って第1の絶縁膜を形成する工程
と、前記被接続部に達する接続孔を前記第1の絶縁膜に
形成する工程と、Al系金属層を主体とする導電材層を
前記接続孔の底部で前記被接続部に接続され且つ前記接
続孔を埋めるように前記第1の絶縁膜を覆って形成する
工程と、前記導電材層をパターニングして前記導電材層
の一部を前記接続孔から突出する形で残存させることに
より前記導電材層の残存部からなる導電性のプラグを形
成する工程と、前記プラグ及び前記第1の絶縁膜を覆っ
て第2の絶縁膜を形成する工程と、前記プラグの頂部が
露呈するまで前記第2の絶縁膜を薄くして前記第2の絶
縁膜を前記第1の絶縁膜に重なる部分で残存させる工程
と、前記第2の絶縁膜の残存部の上に前記プラグに接続
されるように配線層を形成する工程とを含むものであ
る。
According to the wiring forming method of the present invention, there is provided a step of forming a first insulating film on one main surface of a substrate so as to cover a connected portion, and forming a connection hole reaching the connected portion with the first insulating film. Forming a film, and forming a conductive material layer mainly composed of an Al-based metal layer over the first insulating film so as to be connected to the portion to be connected at the bottom of the connection hole and to fill the connection hole. Forming a conductive plug consisting of a remaining portion of the conductive material layer by patterning the conductive material layer and leaving a part of the conductive material layer in a form protruding from the connection hole. Forming a second insulating film covering the plug and the first insulating film, and thinning the second insulating film until the top of the plug is exposed to form the second insulating film. Leaving a portion overlapping the first insulating film; It is intended to include a step of forming a wiring layer to be connected to the plug on the remaining portion of the film.

【0020】この発明に係る配線形成法によれば、第1
の絶縁膜として薄いものを用いることができるので、第
1の絶縁膜には、アスペクト比が小さい接続孔を形成す
ることができる。従って、接続孔を寸法精度よく形成す
るのが容易になると共に、Al系金属で接続孔を十分に
埋めるのが容易になる。
According to the wiring forming method of the present invention, the first
Since a thin insulating film can be used, a connection hole having a small aspect ratio can be formed in the first insulating film. Therefore, it is easy to form the connection hole with high dimensional accuracy, and it is easy to sufficiently fill the connection hole with an Al-based metal.

【0021】Al系金属層を主体とする導電材層を形成
する工程においては、Al系金属層を形成する前に接続
孔及び第1の絶縁膜を覆って導電性のバリア層を形成し
てもよい。バリア層を形成する際には、接続孔のアスペ
クト比が小さいので、コリメートスパッタ法等の特殊な
スパッタ法を用いる必要はなく、通常のスパッタ法で良
好なボトムカバレッジが得られる。
In the step of forming a conductive material layer mainly composed of an Al-based metal layer, a conductive barrier layer is formed by covering the connection hole and the first insulating film before forming the Al-based metal layer. Is also good. When forming the barrier layer, since the aspect ratio of the connection hole is small, it is not necessary to use a special sputtering method such as a collimated sputtering method, and good bottom coverage can be obtained by a normal sputtering method.

【0022】導電材層を形成する工程では、Al系金属
層を形成中又は形成後に加熱して流動化させてもよい。
このようにすると、Al系金属層の平坦性が改善される
ので、導電材層をパターニングする際にパターニング精
度が向上する。また、Al系金属層を形成した後Al系
金属層を覆って導電性の反射防止層を形成してもよい。
このようにすると、導電材層をパターニングする際にパ
ターニング精度が向上する。
In the step of forming the conductive material layer, the Al-based metal layer may be heated and fluidized during or after formation.
By doing so, the flatness of the Al-based metal layer is improved, so that the patterning accuracy is improved when patterning the conductive material layer. After the Al-based metal layer is formed, a conductive anti-reflection layer may be formed to cover the Al-based metal layer.
This improves the patterning accuracy when patterning the conductive material layer.

【0023】導電材層をパターニングして導電性のプラ
グを形成する際には、第1の絶縁膜が基板保護膜及びエ
ッチングストッパとして役立つので、スムーズにパター
ニングを行なうことができる。導電性のプラグとして
は、Al系金属を主体とする低抵抗のプラグが得られ
る。
When the conductive plug is formed by patterning the conductive material layer, the first insulating film serves as a substrate protective film and an etching stopper, so that the patterning can be performed smoothly. As the conductive plug, a low-resistance plug mainly composed of an Al-based metal can be obtained.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】図1〜9は、この発明の一実施形
態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)〜(9)を順次に説明する。
1 to 9 show a wiring forming method according to an embodiment of the present invention. Steps (1) to (9) corresponding to the respective drawings will be sequentially described.

【0025】(1)例えばシリコンからなる半導体基板
10の表面にシリコンオキサイド等のフィールド絶縁膜
12を選択酸化法等により形成する。そして、絶縁膜1
2の素子孔に対応して不純物ドープ領域14をイオン注
入法等により形成する。
(1) A field insulating film 12 such as silicon oxide is formed on the surface of a semiconductor substrate 10 made of, for example, silicon by a selective oxidation method or the like. And the insulating film 1
Impurity-doped regions 14 are formed by ion implantation or the like corresponding to the two element holes.

【0026】次に、不純物ドープ領域14及び絶縁膜1
2を覆ってシリコンオキサイド等の絶縁膜16をCVD
法等により形成する。絶縁膜16は、図7の絶縁膜26
と共に配線下地膜を構成すると共に図5のプラグ形成工
程ではドライエッチングから基板表面を保護するもの
で、通常の1/2程度の厚さでよく、例えば100〜4
00nmの厚さにすることができる。
Next, the impurity doped region 14 and the insulating film 1
2 to cover the insulating film 16 such as silicon oxide by CVD.
It is formed by a method or the like. The insulating film 16 corresponds to the insulating film 26 shown in FIG.
5 and protects the substrate surface from dry etching in the plug forming step of FIG. 5, and may have a thickness of about 1/2 of a normal thickness, for example, 100 to 4
It can be as thick as 00 nm.

【0027】(2)周知のホトリソグラフィ及びドライ
エッチング処理により不純物ドープ領域14の一部に達
する接続孔16aを絶縁膜16に形成する。絶縁膜16
が薄いので、接続孔16aのアスペクト比が小さくな
り、接続孔16aを寸法精度よく形成することができ
る。
(2) A connection hole 16a reaching a part of the impurity doped region 14 is formed in the insulating film 16 by well-known photolithography and dry etching. Insulating film 16
Is thin, the aspect ratio of the connection hole 16a is reduced, and the connection hole 16a can be formed with high dimensional accuracy.

【0028】(3)スパッタ法により接続孔16aの内
面及び絶縁膜16を覆ってバリア層18を形成する。バ
リア層18としては、例えば10〜20nmの厚さのT
i層に50〜100nmの厚さのTiN(又はTiO
N)層を重ねた積層を形成することができる。
(3) A barrier layer 18 is formed to cover the inner surface of the connection hole 16a and the insulating film 16 by a sputtering method. As the barrier layer 18, for example, a T layer having a thickness of 10 to 20 nm is used.
The i-layer has a thickness of 50-100 nm of TiN (or TiO
N) It is possible to form a laminate in which layers are stacked.

【0029】接続孔16aのアスペクト比が小さいの
で、スパッタ法としては、コリメートスパッタ法、ロン
グスロースパッタ法等の特殊のスパッタ法を用いる必要
がなく、通常のスパッタ法を用いて良好なボトムカバレ
ッジを有するバリア層18を形成することができる。ま
た、通常のスパッタ法は、コリメートスパッタ法やロン
グスロースパッタ法に比べて成膜速度が速いので、スル
ープットが向上する。
Since the aspect ratio of the connection hole 16a is small, it is not necessary to use a special sputtering method such as a collimating sputtering method or a long throw sputtering method, and a good bottom coverage can be obtained by using a normal sputtering method. The barrier layer 18 can be formed. In addition, the ordinary sputtering method has a higher film forming rate than the collimated sputtering method or the long throw sputtering method, so that the throughput is improved.

【0030】次に、スパッタ法によりバリア層18を覆
ってAl合金層20を常温で形成する。Al合金層20
としては、例えば300〜400nmの厚さのAl−C
u又はAl−Si−Cu合金層を形成することができ
る。このとき、Al合金層20には、接続孔16aに対
応して凹部20aが形成される。
Next, an Al alloy layer 20 is formed at room temperature by covering the barrier layer 18 by a sputtering method. Al alloy layer 20
For example, Al-C having a thickness of 300 to 400 nm
u or an Al-Si-Cu alloy layer can be formed. At this time, a recess 20a is formed in the Al alloy layer 20 corresponding to the connection hole 16a.

【0031】(4)熱処理(リフロー処理)によりAl
合金層20を流動化させて接続孔16aを埋め(凹部2
0aをなくし)、Al合金層20の平坦性を改善する。
図4に示したようなAl合金層20を得るには、基板を
加熱しながらスパッタする方法、常温でのスパッタに続
いて基板を加熱しながらスパッタする方法(コールド−
ホットスパッタ法)等を用いてもよい。
(4) Heat treatment (reflow treatment)
The connection hole 16a is filled by fluidizing the alloy layer 20 (the concave portion 2).
Oa is eliminated) and the flatness of the Al alloy layer 20 is improved.
In order to obtain the Al alloy layer 20 as shown in FIG. 4, a method of performing sputtering while heating the substrate, a method of performing sputtering at room temperature followed by sputtering while heating the substrate (cold-
Hot sputtering) may be used.

【0032】次に、スパッタ法によりAl合金層20を
覆って導電性の反射防止層22を形成する。反射防止層
22としては、例えば50〜200nmの厚さのTiN
(又はTiON)層を形成することができる。
Next, a conductive anti-reflection layer 22 is formed to cover the Al alloy layer 20 by a sputtering method. As the antireflection layer 22, for example, TiN having a thickness of 50 to 200 nm is used.
(Or TiON) layer can be formed.

【0033】(5)ホトリソグラフィ及びドライエッチ
ング処理によりバリア層18とAl合金層20と反射防
止層22との積層からなる導電材層をパターニングして
導電材層の一部を接続孔16aに対応して残存させるこ
とにより導電材層の残存部からなる導電性のプラグ24
を形成する。このとき、絶縁膜16がエッチングストッ
パとして作用するので、基板表面は、エッチングから保
護される。
(5) A conductive material layer comprising a laminate of the barrier layer 18, the Al alloy layer 20, and the antireflection layer 22 is patterned by photolithography and dry etching, and a part of the conductive material layer corresponds to the connection hole 16a. The conductive plug 24 made of the remaining portion of the conductive material layer.
To form At this time, since the insulating film 16 functions as an etching stopper, the substrate surface is protected from etching.

【0034】ホトリソグラフィ処理の際には、Al合金
層20の平坦性が改善されており、しかも反射防止層2
2がAl合金層20からの光反射を抑制するので、エッ
チングマスクとしてのレジスト層を寸法精度よく形成す
ることができ、層18,20,22を含む導電材層のパ
ターニング精度が向上する。従って、プラグ24として
は、微細パターンのプラグを容易に形成することができ
る。
In the photolithography process, the flatness of the Al alloy layer 20 is improved and the anti-reflection layer 2
2 suppresses light reflection from the Al alloy layer 20, so that a resist layer as an etching mask can be formed with high dimensional accuracy, and patterning accuracy of the conductive material layers including the layers 18, 20, and 22 is improved. Accordingly, a fine pattern plug can be easily formed as the plug 24.

【0035】導電性のプラグ24は、接続孔16aから
突出する形に形成され、接続孔16aの底部で不純物ド
ープ領域14に接続される。プラグ24は、バリア層1
8の残存部18aとAl合金層20の残存部20aと反
射防止層22の残存部22aとを含むもので、Al合金
を主体とする低抵抗のものである。
The conductive plug 24 is formed so as to protrude from the connection hole 16a, and is connected to the impurity doped region 14 at the bottom of the connection hole 16a. The plug 24 is connected to the barrier layer 1
8 has a remaining portion 18a, a remaining portion 20a of the Al alloy layer 20, and a remaining portion 22a of the antireflection layer 22, and has a low resistance mainly composed of an Al alloy.

【0036】(6)プラグ24及び絶縁膜16を覆って
絶縁膜26を形成する。絶縁膜26としては、単層又は
積層のいずれでもよいが、平坦性良好に形成するのが好
ましい。一例として、水素シルセスキオキサン樹脂膜を
回転塗布法により300〜400nmの厚さで平坦状に
形成した後、プレセラミック化及びセラミック化のため
の熱処理を行なうことによりセラミック状のシリコンオ
キサイド膜を形成することができる。このシリコンオキ
サイド膜の上には、必要に応じてCVD法によりシリコ
ンオキサイド膜等を形成してもよい。
(6) An insulating film 26 is formed to cover the plug 24 and the insulating film 16. The insulating film 26 may be a single layer or a stacked layer, but is preferably formed with good flatness. As an example, after a hydrogen silsesquioxane resin film is formed into a flat shape with a thickness of 300 to 400 nm by a spin coating method, a heat treatment for preceramic formation and ceramic formation is performed to form a ceramic silicon oxide film. Can be formed. On this silicon oxide film, a silicon oxide film or the like may be formed by a CVD method as needed.

【0037】絶縁膜26を形成する他の方法としては、
CVD法によりBPSG(ボロン・リン・ケイ酸ガラ
ス)膜を形成した後、BPSG膜上にSOG(スピンオ
ンガラス)膜を回転塗布法により平坦状に形成する方法
を用いてもよい。この場合、SOG膜上には、必要に応
じてCVD法によりシリコンオキサイド膜又はPSG
(リン・ケイ酸ガラス)膜等を形成してもよい。
As another method of forming the insulating film 26,
After a BPSG (boron-phosphorus-silicate glass) film is formed by a CVD method, a method of forming a flat SOG (spin-on glass) film on the BPSG film by a spin coating method may be used. In this case, a silicon oxide film or a PSG film may be formed on the SOG film by CVD if necessary.
A (phosphorus-silicate glass) film or the like may be formed.

【0038】(7)エッチバック処理により絶縁膜26
をプラグ24の頂部が露呈するまで平坦状に除去し、絶
縁膜26を絶縁膜16に重なる部分で残存させる。絶縁
膜26を平坦状に除去する方法としては、CMP(化学
機械研磨)処理を用いてもよく、あるいは等速エッチバ
ック処理を用いてもよい。等速エッチバック処理では、
例えばCVD法により非平坦状に形成されたBPSG等
の絶縁膜26の上にレジスト層を回転塗布法により平坦
状に形成し、レジスト層と絶縁膜26とでエッチレート
が等しくなる条件でレジスト層及び絶縁膜26の積層を
エッチバックする。
(7) Insulating film 26 by etch-back process
Is removed flatly until the top of the plug 24 is exposed, and the insulating film 26 is left in a portion overlapping the insulating film 16. As a method for removing the insulating film 26 in a flat shape, a CMP (chemical mechanical polishing) process may be used, or a constant velocity etch-back process may be used. In constant velocity etchback processing,
For example, a resist layer is formed in a flat shape by a spin coating method on an insulating film 26 of BPSG or the like formed in a non-flat shape by a CVD method. Then, the stack of the insulating films 26 is etched back.

【0039】(8)プラグ24及び絶縁膜26を覆って
Al−Cu等のAl合金層28をスパッタ法により形成
する。そして、Al合金層28を覆って反射防止層30
を形成する。反射防止層30は、前述の反射防止層22
と同様に形成することができる。
(8) An Al alloy layer 28 of Al—Cu or the like is formed by sputtering to cover the plug 24 and the insulating film 26. Then, the anti-reflection layer 30 covering the Al alloy layer 28 is formed.
To form The anti-reflection layer 30 is the same as the anti-reflection layer 22 described above.
Can be formed in the same manner as described above.

【0040】(9)ホトリソグラフィ及びドライエッチ
ング処理によりAl合金層28及び反射防止層30の積
層からなる配線材層をパターニングして配線材層の一部
をプラグ24に接続されるように残存させることにより
配線材層の残存部からなる配線層32を形成する。配線
層32は、Al合金層28の残存部28aと反射防止層
30の残存部30aとを含むもので、Al合金を主体と
する低抵抗のものである。
(9) The wiring material layer composed of the laminated layer of the Al alloy layer 28 and the antireflection layer 30 is patterned by photolithography and dry etching to leave a part of the wiring material layer so as to be connected to the plug 24. Thus, the wiring layer 32 including the remaining portion of the wiring material layer is formed. The wiring layer 32 includes a remaining portion 28a of the Al alloy layer 28 and a remaining portion 30a of the antireflection layer 30, and has a low resistance mainly composed of an Al alloy.

【0041】この発明は、上記した実施形態に限定され
るものではなく、種々の改変形態で実施可能なものであ
る。例えば、Al合金層20,28に代えてAl層を用
いてもよい。また、この発明の配線構造及び配線形成法
は、上記した実施形態で示したようにシリコン等の半導
体からなる被接続部に直接的に接続される配線に限ら
ず、かような配線に接続される上層配線にも適用可能で
ある。この場合、上層配線のプラグ(プラグ24に対
応)は、下層配線の一部(被接続部)に接続される。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be implemented in various modified forms. For example, an Al layer may be used instead of the Al alloy layers 20 and 28. Further, the wiring structure and the wiring forming method according to the present invention are not limited to the wiring directly connected to the connected portion made of a semiconductor such as silicon as shown in the above-described embodiment, but may be connected to such wiring. It can also be applied to upper layer wiring. In this case, the plug (corresponding to the plug 24) of the upper wiring is connected to a part (connected portion) of the lower wiring.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、配線
下地膜を第1の絶縁膜に第2の絶縁膜を重ねた積層で構
成すると共に、該積層を貫通するAl系金属主体の導電
性のプラグを介して第2の絶縁膜の上の配線層を基板の
被接続部に接続するようにしたので、接続部の抵抗が低
く且つ製造容易な配線構造を実現することができる。
As described above, according to the present invention, the wiring base film is constituted by a laminated structure in which the second insulating film is laminated on the first insulating film, and an Al-based metal mainly penetrating the laminated structure. Since the wiring layer on the second insulating film is connected to the connected portion of the substrate via the conductive plug, a wiring structure with low resistance of the connecting portion and easy manufacture can be realized.

【0043】また、この発明の配線形成法によれば、第
1の絶縁膜にアスペクト比が小さい接続孔を形成すると
共に、該接続孔を埋めるようにAl系金属層を主体とす
る導電材層を形成し、該導電材層をパターニングして導
電性のプラグを形成するようにしたので、接続孔の形成
や接続孔の埋込みを簡単に行なえると共に導電材層のパ
ターニングをスムーズに行なうことができ、低抵抗のプ
ラグ(接続部)を有する配線構造を歩留りよく形成する
ことができる。低抵抗のプラグは、導電材層の厚さを増
大することで容易に高さを増大できるから、高アスペク
ト比の接続孔を形成したのと等価の配線構造を簡単に形
成可能である。
According to the wiring forming method of the present invention, a connection hole having a small aspect ratio is formed in the first insulating film, and a conductive material layer mainly composed of an Al-based metal layer is filled so as to fill the connection hole. Is formed, and the conductive plug is formed by patterning the conductive material layer. Therefore, it is possible to easily form the connection hole and bury the connection hole, and to smoothly perform the patterning of the conductive material layer. As a result, a wiring structure having a low-resistance plug (connection portion) can be formed with high yield. Since the height of the low-resistance plug can be easily increased by increasing the thickness of the conductive material layer, a wiring structure equivalent to forming a connection hole having a high aspect ratio can be easily formed.

【0044】その上、Al系金属層を主体とする導電材
層を形成する際にAl系金属層の下層として導電性のバ
リア層を通常のスパッタ法で形成可能であり、スループ
ットが向上する。通常のスパッタ装置を改造してコリメ
ートスパッタ装置又はロングスロースパッタ装置にした
り、タングステンCVD装置を設置したりすると、新た
な投資が必要となるが、この発明によれば、0.65μ
m程度のプロセスで使用してきたスパッタ装置を用いて
0.35μm程度の微細配線プロセスを実現可能であ
る。
In addition, when a conductive material layer mainly composed of an Al-based metal layer is formed, a conductive barrier layer can be formed by a normal sputtering method as a lower layer of the Al-based metal layer, thereby improving the throughput. If a conventional sputtering apparatus is modified to be a collimated sputtering apparatus or a long throw sputtering apparatus, or if a tungsten CVD apparatus is installed, a new investment is required.
A fine wiring process of about 0.35 μm can be realized by using a sputtering apparatus used in a process of about m.

【0045】さらに、第1の絶縁膜の上に接続孔を覆っ
て導電材層を形成する際に、Al系金属層を加熱し、流
動化させて平坦性を改善したり、Al系金属層の上に反
射防止層を形成したりすると、導電材層をパターニング
する際にパターニング精度が向上し、微細パターンのプ
ラグを容易に形成することができる。
Further, when the conductive material layer is formed on the first insulating film so as to cover the connection holes, the Al-based metal layer is heated and fluidized to improve the flatness. When an anti-reflection layer is formed on the conductive material layer, the patterning accuracy when patterning the conductive material layer is improved, and a fine pattern plug can be easily formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の一実施形態に係る配線形成法にお
ける絶縁膜形成工程を示す基板断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a substrate showing an insulating film forming step in a wiring forming method according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1の工程に続く接続孔形成工程を示す基板
断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a substrate showing a connection hole forming step following the step of FIG. 1;

【図3】 図2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。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a substrate showing a conductive material layer forming step following the step of FIG. 2;

【図4】 図3の工程に続くAl合金リフロー工程及び
反射防止層形成工程を示す基板断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the substrate showing an Al alloy reflow step and an antireflection layer forming step following the step of FIG. 3;

【図5】 図4の工程に続くプラグ形成工程を示す基板
断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the substrate showing a plug forming step following the step of FIG. 4;

【図6】 図5の工程に続く絶縁膜形成工程を示す基板
断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a substrate showing an insulating film forming step following the step of FIG. 5;

【図7】 図6の工程に続くエッチバック工程を示す基
板断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the substrate showing an etch-back step following the step of FIG. 6;

【図8】 図7の工程に続く配線材層形成工程を示す基
板断面図である。
8 is a cross-sectional view of the substrate showing a wiring material layer forming step following the step of FIG. 7;

【図9】 図8の工程に続く配線パターニング工程を示
す基板断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the substrate showing a wiring patterning step following the step of FIG. 8;

【図10】 従来の一例に係る配線形成法におけるAl
合金層形成工程を示す基板断面図である。
FIG. 10 illustrates an example of a conventional method for forming a wiring by using Al.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a substrate illustrating an alloy layer forming step.

【図11】 図10の工程に続くAl合金リフロー工程
を示す基板断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view of the substrate showing an Al alloy reflow step following the step of FIG. 10;

【図12】 図11の工程に続く配線パターニング工程
を示す基板断面図である。
FIG. 12 is a substrate cross-sectional view showing a wiring patterning step that follows the step of FIG. 11;

【図13】 従来の他の例に係る配線形成法におけるW
層形成工程を示す基板断面図である。
FIG. 13 shows a conventional example of a conventional method of forming a wiring W
It is a board | substrate sectional drawing which shows a layer formation process.

【図14】 図13の工程に続くエッチバック工程を示
す基板断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view of the substrate showing an etch-back step following the step of FIG.

【図15】 図14の工程に続く配線層形成工程を示す
基板断面図である。
FIG. 15 is a substrate cross-sectional view showing a wiring layer forming step following the step in FIG. 14;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:半導体基板、12,16,26:絶縁膜、14:
不純物ドープ領域、18:バリア層、20,28:Al
合金層、22,30:反射防止層、24:プラグ、3
2:配線層。
10: semiconductor substrate, 12, 16, 26: insulating film, 14:
Impurity doped region, 18: barrier layer, 20, 28: Al
Alloy layer, 22, 30: anti-reflection layer, 24: plug, 3
2: Wiring layer.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一方の主面に被接続部を有する基板と、 前記一方の主面を覆って形成された第1の絶縁膜であっ
て、前記被接続部に達する接続孔が形成されたものと、 前記接続孔を埋め且つ前記接続孔から突出するAl系金
属主体の導電性のプラグであって、前記接続孔の底部で
前記被接続部に接続されたものと、 前記プラグの頂部を露呈するように前記第1の絶縁膜を
覆って形成された第2の絶縁膜と、 この第2の絶縁膜の上に形成され、前記プラグに接続さ
れた配線層とを備えた集積回路の配線構造。
1. A substrate having a portion to be connected on one main surface, and a first insulating film formed to cover the one main surface, wherein a connection hole reaching the portion to be connected is formed. An Al-based metal-based conductive plug that fills the connection hole and protrudes from the connection hole, the plug being connected to the connected part at the bottom of the connection hole; An integrated circuit comprising: a second insulating film formed so as to cover the first insulating film so as to be exposed; and a wiring layer formed on the second insulating film and connected to the plug. Wiring structure.
【請求項2】基板の一方の主面に被接続部を覆って第1
の絶縁膜を形成する工程と、 前記被接続部に達する接続孔を前記第1の絶縁膜に形成
する工程と、 Al系金属層を主体とする導電材層を前記接続孔の底部
で前記被接続部に接続され且つ前記接続孔を埋めるよう
に前記第1の絶縁膜を覆って形成する工程と、 前記導電材層をパターニングして前記導電材層の一部を
前記接続孔から突出する形で残存させることにより前記
導電材層の残存部からなる導電性のプラグを形成する工
程と、 前記プラグ及び前記第1の絶縁膜を覆って第2の絶縁膜
を形成する工程と、 前記プラグの頂部が露呈するまで前記第2の絶縁膜を薄
くして前記第2の絶縁膜を前記第1の絶縁膜に重なる部
分で残存させる工程と、 前記第2の絶縁膜の残存部の上に前記プラグに接続され
るように配線層を形成する工程とを含む配線形成法。
A first main surface of the substrate covering a portion to be connected;
Forming a connecting hole reaching the connected portion in the first insulating film; and forming a conductive material layer mainly composed of an Al-based metal layer on the bottom of the connecting hole. Forming the first insulating film so as to cover the first insulating film so as to be connected to the connection portion and fill the connection hole; and patterning the conductive material layer to project a part of the conductive material layer from the connection hole. Forming a conductive plug made of the remaining portion of the conductive material layer by leaving the plug, and forming a second insulating film covering the plug and the first insulating film; Thinning the second insulating film until the top is exposed, and leaving the second insulating film in a portion overlapping the first insulating film; and forming the second insulating film on the remaining portion of the second insulating film. Forming a wiring layer so as to be connected to the plug. Line forming method.
【請求項3】 前記導電材層を形成する工程では、前記
Al系金属層を形成する前に前記接続孔の内面及び前記
第1の絶縁膜を覆って導電性のバリア層を形成し、この
バリア層と前記Al系金属層とを含む積層を前記導電材
層とする請求項2記載の配線形成法。
3. In the step of forming the conductive material layer, a conductive barrier layer is formed to cover an inner surface of the connection hole and the first insulating film before forming the Al-based metal layer. 3. The method according to claim 2, wherein a laminate including a barrier layer and the Al-based metal layer is used as the conductive material layer.
【請求項4】 前記導電材層を形成する工程では、前記
Al系金属層の形成中又は形成後に前記Al系金属層の
平坦性を改善すべく前記Al系金属層を加熱して流動化
させる請求項2又は3記載の配線形成法。
4. In the step of forming the conductive material layer, the Al-based metal layer is heated and fluidized during or after the formation of the Al-based metal layer to improve the flatness of the Al-based metal layer. The method for forming a wiring according to claim 2.
【請求項5】 前記導電材層を形成する工程では、前記
Al系金属層を形成した後前記Al系金属層を覆って導
電性の反射防止層を形成し、前記Al系金属層と前記反
射防止層とを含む積層を前記導電材層とする請求項2記
載の配線形成法。
5. In the step of forming the conductive material layer, after forming the Al-based metal layer, a conductive anti-reflection layer is formed to cover the Al-based metal layer, and the Al-based metal layer and the reflective layer are formed. 3. The wiring forming method according to claim 2, wherein a laminate including a prevention layer is used as the conductive material layer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100323719B1 (en) * 1999-12-28 2002-02-19 박종섭 Metal line of semiconductor device and method for fabricating the same
JP2012004312A (en) * 2010-06-16 2012-01-05 Denso Corp Method of manufacturing silicon carbide semiconductor device and silicon carbide semiconductor device

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