JPS60227422A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、半導体装置の製造方法にかかり、特に層間絶
縁膜に微細な接続開孔を設ける方法にかかわる。

（従来技術） 従来、半導体装置の多層配線に於ける、層間接続開孔の
製造方法は、次に説明する方法が一般的である。説明を
簡単にするため２層構造の配線についてその製造方法を
記述する。

第１図Ａ：半導体基板１０１の一生面上の第１の電気絶
縁膜１０２上に第１配線１０３を形成した後、該第１配
線１０３を含む前記半導体基板上に第２の電気絶縁膜１
０４を形成する。

第１図Ｂ＝次にフォトレジストを用いて所望ノ寸法・形
状の層間接続開孔１０５を設ける。

第１図Ｃ：次に導電材料を被着し、選択蝕刻法によって
第２配線１０６を形成して、２層配線が完了する。

以上のように、従来の層間接続開孔は所望の寸法・形状
のフォトレジストパターンを形成シ、コれをマスクとし
て蝕刻しており従来技術を用いた開孔寸法の限界は２ミ
クロン程度である。

更に、との開孔寸法の加工精度を向上させるために近年
多用されているドライエツチング、例えば反応性イオン
エツチング法では、そのエツチング側面が半導体基板面
とｔｌぼ垂直な角度を呈するため、前記層間接続開孔１
０５での前記第２配線１０６は極めて被覆性が悪くなり
、極端な場合には断線する。また、前記層間接続開孔１
０５と第１配線１０４とは位置合せ余裕として距離りを
とる必要があるため配線の占有面積が増加し、配線密度
を上げるのが難しい。

以上従来技術では、層間接続開孔を微小化できないため
高密度配線が得られないばかりでなく、下部配線と上部
配線との層間接続性が悪いという欠点がある。

（発明の目的） 本発明の目的は、前記従来法の欠点に鑑みてなされたも
ので、下部配線と上部配線との層間接続性に優れた微小
な層間接続開孔を得、もって高密度の多層配線を有する
半導体装置を提供することである。

（発明の構成） 本発明によれば、多層配線に於ける接続開孔は、眉間絶
縁膜を貫通しない溝部を該膜に設けた後、前記層間絶縁
膜とは異る薄膜を被着し、しかる後異方性エツチング法
により、前記薄膜をエツチングし前記溝部よりも自己整
合的に縮少された開孔パターンのマスクを得て微小な貫
通孔を設けるものである。

従って微小な貫通孔すなわち開孔が容易に得られるばか
りでなく、開孔部側面の形状が急峻ではなく、前記開孔
部での上部配線の被覆性が改善され下部配線と上部配線
との層間接続性が向上し、また、通電時のエレクトロマ
イグレーションニ対しても耐性を有するなど信頼性の向
上も望める。

（実施例） 次に、本発明をよシ良く理解するため実施例を用いて説
明する。説明を簡単にするため半導体材としてシリコン
、配線材としてアルミニウム、層間絶縁材としてシリコ
ン窒化膜を用いる。

第２図Ａ：従来技術を用いて、シリコン基板２０１の一
生面にＰＮ接合（図示せず）、一部間孔を除き前記シリ
コン基板２０１を被覆する電気絶縁膜、例えばシリコン
酸化膜２０２及び前記開孔を通して前記シリコン基板２
０１に接続する第１配線２０３を形成する。第１配線２
０３の膜厚は、実用上０．３〜２．０ミクロンが一般的
であり、こζでは１．０ミクロンとする。

第２図Ｂ二次に前記第１配＃２ｏ３を含む前記シリコン
基板２０１に層間絶縁膜としてシリコン窒化膜２０４及
びアルミニウム２０５を被着する。膜厚は各々１．０ミ
クロン、０２１ミクロンが実用上好適である。次に通常
のホトレジスト工程とエツチング工程とを経て、前記ア
ルミニウム２０５を除去し続いて前記シリコン窒化膜２
０４を貫通しない溝部２０６を設ける。該溝部２０６の
深さは、被着膜厚の３０〜７０％程度が好ましい。

第２図Ｃ：次に前記溝部２０６を含む前記シリコン基板
２０１に第１の薄膜としてアルミニウム２０７を被着し
た後、異方性エツチング、例えば反応性イオンエツチン
グ法を用いて前記アルミニウム２０７をエツチングし、
前記溝部２０６の側面に前記アルミ−＝−ウＡ２０７ａ
を設ける。該アルミニウム２０７ａが前記溝部２０６の
側面にのみ残存するのは、反応性イオンエツチングのエ
ツチング方向（前記シリコン基板２０１に垂直な方向）
に見た時、前記溝部２０６の側面に被着した前記アルミ
ニウム２０７の膜厚が実質的に厚いからである。

第２図Ｄ：次に再び異方性エツチング、例えば反応性イ
オンエツチングを施し、前記溝部２０６内に露出した前
記シリコン窒化ｊＩ２０４をエツチングし前記第１配線
２０３に達する貫通孔２０８を設ける。この時、前記溝
部２０６内を除く前記シリコン窒化膜２０４０表面は、
前記アルミニウム２０５で被覆されているから、エツチ
ングされない。

第２図Ｅ二次にアルミニウム２０９を被着し、前記アル
ミニウム２０９と２０５とを選択エツチングし第２配線
としてアルミニウム２０９ａ　及び２０５ａを得る。

以上の実施例で示したように、眉間接続としての貫通孔
２０８と溝部２０６からなる開孔を用い、この貫通孔２
０８は溝部２０６から自己整合的に縮少されているため
容易に微小化できる。従って、第３図Ａに示した従来技
術の層間接続開孔と第１配線との距離りは、本発明では
、第３図Ｂに示す如く、前記貫通孔と第１配線との距離
りとしてとれば良く、それによって第１配線幅も従来の
ｗｌからＷ２へ縮少できる。また、本発明の開孔は溝部
２０６と貫通孔２０８の２段になっており、しかも溝部
２０６の急峻な側面は、該側面に付着したアルミニウム
２０７ａで緩らかな傾斜面を形成しているため、層間接
続開孔近傍での第２配線２０９ａの被覆性は良好になる
。この場合、前記アルミニウム２０７ａは第２配線の一
部を形成する。上記実施例では、第１の薄膜としてアル
ミニウム２０７を用いたが、タングステンなどアルミニ
ウム以外の金属、シリコン、シリコン酸化膜或は、眉間
膜と同一材料を用いることもできる。また層間絶縁膜と
してはシリコン窒化膜の他、シリコン酸化膜、ポリイミ
ド或は、これらの膜を組み合せた膜でも良い。また、前
記アルミニウム２０５の代りに、シリコン、アルミナ等
の膜を用いても良い。

（発明のまとめ） 以上本発明を実施例を用いて説明したが、本発明の本質
的部分は、多層配線構造に於ける眉間絶縁膜に、該膜を
貫通しない第１の開孔すなわち溝部を設け、該第１開孔
から自己整合的に縮少された第２の開孔すなわち貫通孔
で前記層間絶縁膜を貫通し、層間接続開孔とすることで
ある。

本発明の効果は、微小な層間接続開孔を容易に得ること
ができ、従って配線密度を大幅に向上させることである
。更には、層間接続近傍の形状が第１開孔と第２開孔の
２段となり、しかも第１開孔は実質的に傾らかな傾斜面
を呈するため層間接続部での上部配線は良好な被覆性を
有しもって安定な層間接続性と通電時の耐マイグレーシ
ョン性の向上が企れることである。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ−Ｃは従来技術の主工程断面図、第２図Ａ−Ｅ
け本発明の一実施例の主工程断面図、第３図Ａ、Ｂは従
来技術囚と本発明（６）との配線占有領域を比較したも
のである。 図において、１０１，２０１・・・・・・半導体基板、
１０２゜２０２・・・・・・電気絶縁膜、１０３，２０
３・・・・・・第１配線、１０４．２０４・・・・・・
電気絶縁膜（層間絶縁膜）　、１０６゜２０９ａ・・・
・・・第２配線、２０５・・・・・・アルミニウム、２
０７ａ・・・・・・アルミニウム。 代理人　弁理士　内　原　−晋１・ｊ″さＩ −５゛／ 牛１団β 穿１回Ｃ 殆の固Ａ ヰｒＡ８ Ｙ１！面Ｃ ′￥−２圀Ｅ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１導電層と該第１導電層を被覆する第１絶縁膜と該膜
   に設けた前記第１導電層に通ずる開孔と、該開孔を通し
   て、前記第１導電層に接続された第２導電層とを有する
   半導体装置の製造方法に於て、前記開孔は、前記第１絶
   縁膜に該膜を貫通しない溝部を設ける工程と、該溝部を
   含む前記第１絶縁膜上に第１の薄膜を被着する工程と、
   該第１の薄膜を異方性エツチング法でエツチングし前記
   溝部内の一部の前記第１絶縁膜を露出させる工程と、該
   露出領域の前記第１絶縁膜をエツチングすることにより
   貫通孔を設ける工程とで形成することを特徴とする半導
   体装置の製造方法。