JPS5841775B2 - ハンドウタイソウチノセイゾウホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に多層配線を
有する半導体装置の電極配線の形成方法に関する。

従来、半導体装置の配線方法として化学蝕刻法、リフト
・オフ法あるいは選択的陽極酸化法が知られている。

化学蝕ＪＩＪ法では微細加工は難しく、また配線部がそ
の膜厚だけ盛上がっているので絶縁膜を挾んでその上層
に形成した配線が切断されてしまう欠点がある。

リフト・オフ法は、フォトレジストをマスクとして電気
絶縁膜を蝕刻した後、配線金属を蒸着し、前記フォトレ
ジストを剥離することによって配線を形成する方法であ
るが、この方法では電気絶縁膜と配線金属との間に溝が
でき、その溝のため多層配線においては上層の配線が切
断しやすく多層配線が困難である欠点がある。

選択的陽極酸化法では、配線部表面が金属酸化膜で覆わ
れているので、この酸化膜の蝕刻は非常に難しい。

従って、多層配線にかいては配線層間に導通路を設ける
ことが難しく、また微細配線を形成することができない
という欠点があった。

本発明は上記欠点を除き、半導体装置に高密度の多層微
細配線を形成する方法を提供するものである。

本発明の特徴は、半導体基板の一生面上に第１の絶縁層
を設ける工程と、この第１の絶縁層上に少なくとも第１
の絶縁膜のエツチング液に対して耐性を有する第２の絶
縁膜を第１の絶縁膜の膜厚より薄く設ける工程と、この
第２の絶縁層の表面に設けたフォトレジストパターンを
マスクとして第２の絶縁層を選択除去し、しかる後にこ
の第２の絶縁層をマスクとして第１の絶縁層を選択除去
する工程と、このフォトレジストパターンを含む基板表
面に金属層を被着する工程と、フォトレジストパターン
を剥離することにより前記第２の絶縁層が選択除去され
た部分に位置せる金属配線を形成する工程とを含む半導
体装置の製造方法にある。

本発明によれば、配線路は半導体基板表面に設けた第１
の電気絶縁膜とその上に設けた第２の電気絶縁膜の開口
部に隙間なく埋込まれて形成されるため、配線部の盛上
りや溝による上部配線路の切断の発生がなく、従って多
層微細配線が実現できる。

以下本発明を実施例により説明する。

第１図〜第７図は本発明の一実施例を示す製造工程図で
ある。

所定のＰＮ接合を有する半導体基板１０表面にシリコン
酸化膜２を設け、フォトレジスト法によりシリコン酸化
膜２を選択除去して半導体基板１の表面に開口部３を設
ける（第１図）。

次に、半導体基板１及びシリコン酸化膜２の上に気相成
長法により厚さ５０００にのシリコン酸化膜４を被着し
、更に第２の絶縁膜として気相成長法により厚さ：ｒｏ
ｏｏＸのシリコン窒化膜５を成長させる（第２図）。

次に、シリコン窒化膜５の上にフォトレジスト法により
第１層配線部を除く部分にフォトレジストパターン６を
設ける（第３図）。

次に、このフォトレジストパターン６をマスクとしてシ
リコン窒化膜５を蝕刻する。

この時の蝕刻法としては、プラズマ蝕刻法が好適である
（第４図）。

引き続いてシリコン酸化膜４を化学蝕刻する（第５図）
。

次に、前記フォトレジストパターン６を含ム半導体基板
表面に第１の金属層として厚さ６０００大のアルミニウ
ム薄膜７と第２の金属層として厚さ１ｏｏｏｆのチタン
薄膜８を順次蒸着させ、そノ後前記フォトレジストパタ
ーン６をその剥離剤にて剥離すると第１層配線が形成さ
れる（第６図）。

次に、この配線済み基板を４００〜５００℃で３０分間
窒素ふん囲気中で低温処理してチタン薄膜８の表面をチ
タン窒化物に変換し、チタン窒化物の上に更にシリコン
酸化膜９を形成した後フォトレジスト法によりシリコン
酸化膜９を開口して所望の導通路を設ける。

このときチタン窒化物は耐酸性であるから配線路を浸蝕
することはない。

多層配線は上記第１層配線の形成方法と同じ方法を繰り
返すことによって得られる。

すなわち、シリコン酸化膜９及び開口部の上にシリコン
酸化膜１０を、更にその上にシリコン窒化膜１１を形成
し、フォトレジストパターンを形成してシリコン窒化膜
１１．シリコン酸化膜１０を選択除去し、アルミニウム
薄膜１２を形成する。

次にフォトレジストパターンを剥離すれば第２層配線が
形成される（第７図）。

第３層以上の多層配線は上記方法を繰返すことにより得
られる。

上記実施例では、第１の絶縁膜としてシリコン酸化膜を
用いたが、第１の絶縁膜基板との間に設けられた膜と比
べて化学蝕刻速度が同等かもしくは速い絶縁材料、例え
ばガラスを用いることができる。

また第２の絶縁膜としてシリコン窒化物の代りに第１の
電気絶縁膜の化学蝕刻の際に蝕刻されない絶縁材料例え
ばチタン窒化物を用いることができる。

また、第２の金属層としてチタンの代りにタンタルを用
いることができる。

次に本発明の効果を従来法による場合と対比させてより
詳細に説明する。

従来法では、第８図に示すように半導体基板１０１上に
シリコン酸化膜１０２及びガラス膜１０３を設け、フォ
トレジスト１０９でガラス膜１０３を覆った後に化学蝕
刻する。

この時ガラス膜１０３は横方向へも蝕刻されて溝１０５
が形成される。

しかる後に金属層１０４が被着される。したがって、従
来法では第９図に示すようにリフト・オフ法を適用した
後、電気絶縁膜１０３と金属配線１０４との間には溝１
０５が露出される。

すなわち、一般的に使用される金属配線膜厚は０．５〜
２．０ミクロン程度であり、この金属配線と前記電気絶
縁膜とを実質的に平坦化しようとすれば、前記電気絶縁
膜１０３の膜厚は前記金属配線１０４とほぼ同一膜厚に
設定する必要がある。

そのため、この絶縁膜１０３の蝕刻による横方向蝕刻幅
、即ち通常の等方性エツチングでは、前記電気絶縁膜の
膜厚と同一幅で前記電気絶縁膜膜厚と同−深さの溝が金
属配線１０４と前記電気絶縁膜１０３との間に形成され
ることになる。

従って金属配線膜厚が厚くなればなる程、形成される溝
の幅も深さも大きくなり、そのため多層配線化した時に
上層配線の断線故障率が高くなる。

この状態を第１０図に示す。

この図から明らかなように溝１０５は絶縁膜１０６の被
着によっても依然として残り、第２層配線１０７は第１
０図のように断線するか、もしくは溝１０５の部分が薄
くなって信頼性が著しく低下する。

一方、本発明では、２層以上の電気絶縁膜を用いること
によって、上記従来法の欠点を除くものである。

すなわち、実施例第６図に於て、下層の電気絶縁である
シリコン酸化膜４は、金属配線として用いたアルミニウ
ム７とチタン８の膜厚とほぼ同程度に設定され、金属配
線と電気絶縁膜の表面がほぼ同一平面になるような作用
をする。

１た上層の電気絶縁膜のシリコン窒化膜５は、できるだ
け薄く設定することによってホトレジスト６をマスクと
した前記シリコン窒化膜５の蝕刻による横方向蝕刻幅を
実質的に零となし、金属配線と電気絶縁膜との間に溝が
形成されない作用をする。

第８図の従来法と対比させて第１１図に本発明のリフト
・オフ前の様子を示す。

このようにして得た配線層を含む半導体基板表面は溝が
形成されず平坦であるから、更に上層の配線を形成した
場合に、該上層配線層の断線故障率は極めて低く、安定
した導通が実現できる。

以上本発明の効果を詳細に説明したが、本発明は多層配
線を有する半導体装置に於て、下層の金属配線を含む半
導体基板の表面を平坦にすることを目的とし、その大き
な効果は多層配線に於ける上層配線の導通性を極めて安
定に実現できることであり、もって高信頼度の半導体装
置が得られることである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の一実施例を工程順に示す製造
工程図、第８図〜第１０図は従来例を示す工程順断面図
、第１１図は本発明の詳細な説明するために一部分を拡
大した断面図、である。 なお図において、１，１０１・・・シリコン基板、２．
４，９，１０，１０２，１０６・・・シリコン酸化膜、
３・・・開口部、５，１１，１０８・・・シリコン窒化
膜、６，１０９・・・フォトレジスト、７，１２゜１０
４．１０７・・・アルミニウム薄膜、８・・・チタン薄
膜、１０３・・・ガラス膜、１０５・・・溝、である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体基板の一生面上に第１の絶縁層を設ける工程
   と、該第１の絶縁層上に少なくとも該第１の絶縁膜のエ
   ツチング液に対して耐性を有する第２の絶縁膜を該第１
   の絶縁膜の膜厚より薄く設ける工程と、該第２の絶縁層
   の表面に設けたフォトレジストパターンをマスクとして
   該第２の絶縁層を選択除去し、しかる後に該第２の絶縁
   層をマスクとして前記第１の絶縁層を選択除去する工程
   と、前記フォトレジストパターンを含む基板表面に金属
   層を被着する工程と、前記フォトレジストパターンを剥
   離することにより前記第２の絶縁層が選択除去された部
   分に位置せる金属配線を形成する工程とを含むことを特
   徴とする半導体装置の製造方法。