JPS61183943A - 電極配線法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体装置やその集積回路等に用いる電極配線
法に関する。

〔発明の背景〕

高性能な半導体装置や集積回路等には二層以上の電極配
線が使われている。従来の配線方法は第１図に示すよう
に半導体基板１上に第１層電極２を加工形成し、その後
、層間絶縁膜３を被着し。

所要の位置にコンタクト孔を加工した後、第２層電極４
を加工形成した工程で行なわれている。第１層電極２は
低抵抗化のため厚めに、微細化のため急峻な断面形状に
加工する要求があり、第１図に示したような構成では第
２層電極４のステップカバレージＡが不良となる欠点が
あった。これを解決するため従来の方法では、第２図に
示すように急峻な部分を塗布絶縁膜（高耐熱性）５．５
’で充てんした後に層間絶縁膜３を被着してスロープを
つけて解決していた（第４４回応物学会予稿集２７ａ−
Ｎ−９，ｐ４２８．１９８３参照）。

高耐熱性絶縁物の充てん法としては液体状の物質を回転
塗布する方法が用いられ、この物質にはポリイミド樹脂
やスピンオングラス（エチルシリケートを有機溶媒に溶
解した液体）などが使われている。

塗布絶縁膜は塗布後の熱処理によってプロセスに耐える
絶縁膜を形成するが、熱処理温度が工程の制約上、低い
場合があり、また膜厚が厚かったりすると塗布絶縁膜は
膜質不良となりやすい。これは膜の密着性不良や、クラ
ック発生の原因となって配線電極を形成する上の問題と
なっていた。

また、配、ｍ１ｆ極や層間絶縁膜上に生成、された凸起
物（パリ）を残したままで配線工程を通すと、重連した
ようなステップカバレージの不良原因となり、電極配線
法においては何らかの方法で急峻でない試料表面を加工
する必要がある。

〔発明の目的〕 本発明の目的は半導体装置および集積回路等の電極配線
等で生じる欠点を除去した配線法を提供することにある
。

〔発明の概要〕

本発明は、塗布絶縁膜の使用上の欠点を解決するために
なされたもので、塗布絶縁膜を使用しないで、テーパ状
もしくは平坦な表面とすることを特徴としている。第３
図は本発明の基本的方法で形成した半導体装置の電極配
線例を示す。半導体基板１上に第１層電極２とほぼ同じ
厚さのスペーサ絶縁膜９を常圧ＣＶＤ法によるＳｉ○、
形成で設け、さらに層間絶縁膜３を同様のＣＶＤ法で被
着して所要の位置にコンタクト孔を加工した後。

第２層電極４を加工形成した工程で行なわれることを特
徴としている。

第１層電極２とスペーサ絶縁膜９の形成順はどちらから
先でもよく、両者の間に出来るずれＬは少なくとも２μ
ｍ以下となることを特徴としている。第４図と第５図は
本発明による第１層電極２とスペーサ絶縁膜９を形成し
た後の断面図である。

第４図は加工後の突起部が絶縁物９１である例。

第５図は加工後の突起部が金属２２である例である０本
発明ではこれらの突起部を例えば斜め入射のＡｒイオン
ビームｃ、ｃ’によって削り、垂直に近い断面形状をテ
ーパ形状に緩和してなることを特徴とした電極配線法で
ある。第６図にはこの突起部２０１を削る概略図を示す
６試料２００をホルダ２０３に固定して加工装置３００
にセットする。Ａｒイオンビーム２０２は平行ビームで
。

これに対して試料表面をほぼ水平に、かつ回転して加工
すると凸部のみを削ることができる。

〔発明の実施例〕

実施例１ 第７図を用いて説明する。半導体基板１上に第１層電極
２０を約１μｍの厚さで形成する。この加工法には通常
のホトレジストをマスクにした電極金属のエツチング法
またはりフトオフ法が用いられる（ａ）、つづいて、ス
ペーサ絶縁膜９を全面に約１μｍの厚さで被着する。こ
の膜にはＣＶＤ−３ｉ○２やＰＳＧ、プラズマＳｉＮお
よびスパッタＳｉｎ、などが使われる。この後、ホトレ
ジストパターン１００をマスクに（ｂ）、スペーサ絶縁
膜９を異方性のドライエツチングで加工し第１層電極２
０の周辺にスペーサパターン９０゜９１を形成する（Ｃ
）、この場合、加工で生じた凸部９１の長さしは２μｍ
以下になるよう、ホトマスク及びアライナで調整する必
要がある。つづいてイオンミリング機によってＡｒイオ
ンビームを試料にほぼ平行にあて、突起している絶縁物
９１を削る。この場合、エツチングの指向性が強いので
、凸部９１と平面９０との削れる速度比は１０以上ある
ため突起部だけがきわだって削れ同図（ｄ）の９２のよ
うになる。つづいて、層間絶縁膜３０を約７００ｎｍの
厚さに被着して、ウェーハ全面を平坦化する（ｅ）。こ
れ以後の配線方法は従来通り、コンタクト孔を加工して
のち、第２層電極４を形成する手順でおこなわれる。

実施例２ 第８図を用いて説明する。半導体基板１辷に、まずスペ
ーサ絶縁＠９２を約１μｍの厚さに形成し、第１層電極
２０に相当する位置の上記絶縁膜を除去する（ａ）。つ
づいて、全面に電極用金属２１を被着（例えばＭｏ：１
０１００ｎヒにＡｕ：９００ｎｍを積層した構造とする
）し、ホトレジストパターン１０１をマスクに、垂直な
イオンシリングの手段によって上記の金属２０．２２を
加工する（ｂ、ｃ）。第１層電極２０の突起したエツジ
部２２は、ホトリソグラフィの重ね合せのマージンを見
込んで設けたもので、１０対１の縮小アライナを用いた
場合このＬは１μｍ以下にできる。つづいて、この突起
部２２は、第６図と同様に試料にほぼ平行なイオンビー
ムＣ，Ｃ’（イオンミリング機による）を試料にあてて
削り（ｄ）。

層間絶縁膜３０を被着して試料全面を平坦化する（ｅ）
。

以上、述べたように配線パターンのエツジ部で生じた突
起部は異方性加工によって、はとんど突起部のみを削る
ことができ、試料表面が平坦化またはテーパ化される。

この異方性加工の手段としては、すでに述べたＡｒイオ
ンビーム加工の他に反応性イオンエツチング（例えば５
ｉｎ２に対してＦイオン、ＡＱに対してＣＱイオンなど
）を利用できることは言うに及ばない。また凸部が十分
に平坦化されずとも、垂直断面部がテーパ化できればよ
い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、配線電極とほぼ同じ高さのスペーサ絶
縁膜を通常のプロセス技術によってほぼ平坦に形成でき
るので従来の多層配線技術で問題となっていた段差によ
るカパレージ不良、パターンの解像度不良が改善できる
効果がある。本発明によるプロセスの工数を従来のもの
と比較するとスペーサ絶縁膜の形成、加工及び突起部加
工の三工程が増えるが、塗布絶縁膜法よりもプロセス上
の不安定な要因はないのでプロセスマージンが増える効
果がある。本発明で述べたように平坦化しながら配線を
おこなうため２層以−ヒの多層配線に適用すると本発明
の効果は大きいことを耐雪する。

また、従来の平坦化で用いている塗布絶縁膜（ポリイミ
ド樹脂やスピンオングラスなど）を不　　−用にするこ
とができることによって、素子の信頼性が増す効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電極配線の断面図、第２図は従来の塗布
絶縁膜を用いた電極配線の断面図、第３図は本発明の基
本構成を示す電極配線の断面図、第４図は本発明の一方
法による平坦化法の素子断面図、第５図は本発明の他の
方法による平坦化法の素子断面図、第６図は突起部を削
る装置の概念図、第７図は本発明の実施例１による電極
配線の工程断面図、第８図は実施例２による電極配線の
工程断面図である。 １・・・半導体基板、２，２０・・・第１層電極、９゜
９０・・・スペーサ絶縁膜、３．３０・・・層間絶縁膜
、４・・・第２層電極、２２・・・第１層電極の凸起部
、９１・・・スペーサ絶ｇ膜の凸起部、Ａ・・・ステッ
プカＹ　３　口 冨　４　ｍ 第　５　図 Ｙ６図 冨８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板結晶上に少なくとも二層以上の電極配線
   層と層間絶縁層とを形成する多層配線法において、第１
   層電極を設ける工程と、上記電極パターンと重なる如く
   スペーサ絶縁膜を設ける工程と、上記第１層電極の周辺
   に突出した絶縁膜を異方性加工で削る工程と、層間絶縁
   膜を設ける工程と、コンタクト孔を上記層間絶縁膜を設
   ける工程と、第２層電極を設ける工程とからなることを
   特徴とする電極配線法。 ２、上記多層配線法において、第１層電極を設ける位置
   と反転した位置にスペーサ絶縁膜を設ける工程と、上記
   スペーサ絶縁膜と重なる如く第１層電極を設ける工程と
   、上記第１層電極の突出した金属を異方性加工で削る工
   程とからなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の電極配線法。