JPS61259540A - 多層配線の製造方法 - Google Patents

多層配線の製造方法

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JPS61259540A
JPS61259540A JP10058785A JP10058785A JPS61259540A JP S61259540 A JPS61259540 A JP S61259540A JP 10058785 A JP10058785 A JP 10058785A JP 10058785 A JP10058785 A JP 10058785A JP S61259540 A JPS61259540 A JP S61259540A
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wiring
interlayer insulating
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insulating film
opening
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置に関し、特に多層配線構造とその
製造方法に関する。
〔従来技術とその問題点〕
従来、半導体装置の多層配線は次のように形成されてい
た。例えば、第2図(a)に示すように半導体基板1上
に層間絶縁膜2、例えばシリコン酸化膜を形成したのち
、第2図(ハ)に示すように、7オトレジストによるマ
スク3を設け、次に第2図(C)゛に示すように、ガス
プラズマエツチング法により、層・間絶縁膜2を開孔す
る。そしてマスク3を除去すると、第2図・(d)に示
すように層間絶縁膜2に段差4が形成される。次に第2
図(e)に示すように表面の全面にスパッタ蒸着法によ
り、配線金属5を形成して得られる。しかしこの方法の
欠点は層間絶縁膜2に生じた段差4が半導体基板に対し
ほぼ直角となり、この部分の配線金属6が薄くなり、そ
のため、配線抵抗の増大や断線の原因になったりする。
そして、この問題を改善するために第3図に示す方法が
提案されている(参考文献:特開昭59−66125号
公報)。この方法によれば、多層配線におけるコンタク
トホールを形成する場合、まず第3図(a)に示すよう
に半導体基板1上に層間絶縁膜2を形成したのち、第3
図(b)に示すようにフォトレジストによるマスク3を
設け、さらにこのマスクの上に第3図(C)に示すよう
にフォトレジストによるマスク7を設け、エツチング用
マスクを2層構造とする。ガスプラズマエツチング法に
より層間絶縁膜2を途中の深さまでエツチングし、続い
てマスク3のマスク7により覆われていない部分を除去
した後、再びガスプラズマエツチング法により層間絶縁
膜2をエツチングすることにより第3図(d、)に示す
ように段差が2段に設けられた開孔部を形成する。次に
第3図(e)に示すようにマスク3および7を除去した
後、第3図(f)に示すように表面の全面にスパック蒸
着法により、配線金属5を形成する。この方法の特徴は
、開孔部形成にあたりエツチング用マスクを2層とする
ことにより開孔部の段差を2段に設けて開孔部の段差を
小さくして金属配線の断線を防止したことにある。
しかしながら、この方法でも本質的には段差そのものを
なくすことはできない。したがってさらにこの改善のた
めに第4図に示す方法が提案されている(参照文献:特
開昭59−66122号公報)。
この方法によれば、コンタクトホールを形成する場合に
、第4図(a)に示すように半導体基板1、層間絶縁膜
2、フォトレジスト3を順次積層し、フォトレジスト3
に光8を照射した後、エツチング除去して第4図(b)
に示すように逆台形の断面形状を有するレジストパター
ンを形成し、これをマスクに用いて、第4図(C)に示
すようにドライエツチングした後、第4図(d)に示す
ようにフォトレジスト3を除去して、平坦部からの変化
がなめらがな傾斜をパターンエッヂ部に形成する。そし
て、第4図(e)に示すように表面の全面にスパック蒸
着法により、配線金属5を形成する。
しかしこの方法では、開孔寸法を決定づけるマスク自体
が、第4図(C)におけるドライエツチングの際に、エ
ッヂの部分から絶えずエツチングされて、それと同時に
開孔寸法がエツチング時間に比例して拡大する(第4図
(d)において開口端部を9で示す)。このため開孔部
の寸法制御が難がしく、開孔バラツキが発生し、生産性
に乏しい欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、従来の多層配線におけるコンタクトホ
ールの有する上記問題点を解決し、層間絶縁膜内に形成
されるコンタクトホールの側面の断面形状が、垂直な部
分と傾斜角度をなす部分とを連続して有し、これにより
配線金属の十分な膜厚が得られ、且つ開孔寸法の制御性
が良好に得られる高密度の多層配線およびその製造方法
を提供することにある。
〔発明の構成〕
本発明の多層配線は、基板上に設けられた第1配線に、
第1配線上に設けられた層間絶縁膜の開孔部を介して、
第2配線が接続された多層配線において、前記開孔部の
側面の断面形状が、第1配線の面に垂直な部分と、この
垂直な部分に連続し、弧状に傾斜した部分とから成るこ
とを特徴としている。
本発明の多層配線の製造方法は、基板上に第1配線を形
成する工程と、第1配線が形成された基板上に層間絶縁
膜を形成する工程と、第1配線上の層間絶縁膜にフォト
レジストによるマスクを設ける工程と、このマスクを用
いて第1配線」二の層間絶縁膜を異方性ドライエツチン
グにより所定の深さまでエツチングする工程と、前記マ
スクを加熱して前記フォトレジストを流動化させて、パ
ターンエッヂの薄い断面形状が傾斜構造のマスクに変換
する工程と、再び異方性ドライエツチングにより前記パ
ターンエッヂ部分のマスクとこのマスク下の層間絶縁膜
および最初のドライエツチングにより開孔された領域下
の層間絶縁膜をエツチングして、第1配線を露出させ開
孔部を形成する工程と、露出された第1配線に前記開孔
部を経て接続される第2配線を形成する工程とを含むこ
とを特徴としている。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を2層配線構造を有する半導体
装置について説明する。
第1図は、2層配線の断面構造を示す工程図である。第
1図(a)において、GaAs基板10上に第1の配線
金属1またとえばアルミニウム(Aβ)が設けられ、層
間絶縁膜12として例えばシリコン酸化膜(SiC2)
を1μm厚さに生成させる。この層間絶縁膜表面に、通
常用いられている方法と同様にホトレジストによるマス
ク13を開孔領域14を残して1.5μm厚さに設ける
。レジストはAZ−1350J (商品名)を用い、開
孔側面の断面形状は垂直に形成する。次に第1図(b)
に示す如く、層間絶縁膜12の一部、例えば層間絶縁膜
の厚さの半分の05μmの深さにCF4ガスを用いて異
方性ドライエツチングして、開孔121を設ける。この
とき開孔した孔の側面の断面形状122は、マスクの開
孔領域14と同様に垂直形状となる。このとき開孔側面
に対するエツチングは異方性エツチングのためにほとん
どされない。
次に第1図(C)に示すようにマスクを160℃の窒素
雰囲気中で30分間加熱して、レジストを軟化させ、開
孔領域14の周辺のパターンのエッヂ部が薄い傾斜構造
すなわちレジスト表面が上に凸の形状のマスク133に
変換する。
次に第1図(d)に示すように、再び異方性ドライエツ
チング法により、層間絶縁膜12を0.5μmエツチン
グして第1の配線金属11の表面111が露出するよう
に層間絶縁膜12を開孔させる。このとき層間絶縁膜の
開孔側面の断面は、マスクであるフォトレジスト133
もエツチングされるため、マスクの傾斜構造が、同じよ
うに層間絶縁膜12の開孔121の周辺にも弧状123
として形成される。次に第1図(e)に示すようにマス
ク133を除去すると、側面が第1の配線金属11の表
面111に対して垂直な部分122と、この部分122
に連続する弧状の部分123とから成る開孔を有する層
間絶縁膜124が得られる。
最後に、第1図(f)・に示すように第2の配線金属1
5を従来の方法と同じように妥バッタ法により被着する
。配線金属15は□、開孔周辺において弧状部分151
を有して被着さ]れ、i層配線が完成される。
このように本実施例では層間絶縁膜が開孔された時点で
〔第1図(b)1 0.5μmの垂直な開孔側面122
があり、これがエツチングマージンに相当する。即ち、
エツチング時間にすれば5102のエツチングレイトが
300人/分とすれば16分間のオーバーエツチングを
しても開孔寸法はほとんど変らずに得られるわけである
。、このことは第4図において説明した従来の傾斜構造
を用いてエツチングした場合に、エツチング時間に比例
して開孔部が拡大してしまうことと比較゛して、いかに
有利であるかは明らかである。
また、第2図において説明した従来の構造および製造方
法と比較してみるに、本願発明者の実験により、第2図
の構造において開孔深さ1μm。
開孔径寸法が1μmの場合、垂直な段差部分に堆積する
配線金属の膜厚(第2図(e)の6の部分)は層間絶縁
膜2の表面上に堆積した配線金属の膜厚の25%であり
、開孔平部に堆積した配線金属の膜厚は層間絶縁膜2の
表面上に堆積した配線金属の゛膜厚の50%であり、一
孔部♀底は側面(段差部)より2倍の膜厚になることを
確認した。これに対し、本実施例によれば、開孔深さ1
μmのうち垂直な部分の深さが0.4A1m 、それと
連続して弧状の傾斜部分の深さが0.6μmある場合に
、開孔底′ −上に堆積した配置金属の膜厚と同じであ
り、開孔側面の最も薄い部会アも、層間絶縁膜12の表
面上に堆積した配線金−の膜シの65%が得られた。
この値は、配線の電抵抵抗の点からも十分な配線金属の
膜厚分布が得られていると言える。
゛   尚、以上の実施例においては、基板にGaAs
、層間絶縁膜に5102、配線金属にAAを用いて、2
層配線構造を有する半導体装置について述べたが、3層
以上の配線構造を有する半導体装置についても、同様に
して形成でき、他の基板、層間絶縁物、配線金属でも可
能であることは勿論である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、多層配線構造にお
いて、コンタクトホールの層間絶縁膜の側面の断面構造
を垂直の部分とそれに連続して上に凸の弧状の形状に形
成するようにしたので、配線の断線、局部的な膜厚の不
均一を防止し、各部に十分な膜厚分布が得られ、且つ開
孔制御ができる精密な多層配線を生産性良く得ることが
可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を説明するための各工程にお
ける多層配線の断面図、 第2図〜第4図は従来の多層配線およびその製造方法を
説明するための各工程における断面図である。 10・・・・・基板 11・・・・・・第1の配線金属 12・・・・・層間絶縁膜 13・・・・・フォトレジストマスク 14・・・・・・フォトレジスト開孔部121・・・・
・・層間絶縁膜の一部開孔122・・・・・層間絶縁膜
の開孔部の垂直な部分123・・・・・・層間絶縁膜の
開孔部の弧状に傾斜した部分 124・・・・開孔部を有する層間絶縁膜代理人 弁理
士  岩 佐 義 幸 eつ =rci7− 区 Cく −コ f (e) 第4図 T−5 ト〜1

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上に設けられた第1配線に、第1配線上に設
    けられた層間絶縁膜の開孔部を介して、第2配線が接続
    された多層配線において、前記開孔部の側面の断面形状
    が、第1配線の面に垂直な部分と、この垂直な部分に連
    続し、弧状に傾斜した部分とから成ることを特徴とする
    多層配線。
  2. (2)基板上に第1配線を形成する工程と、第1配線が
    形成された基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、第1
    配線上の層間絶縁膜にフォトレジストによるマスクを設
    ける工程と、このマスクを用いて第1配線上の層間絶縁
    膜を異方性ドライエッチングにより所定の深さまでエッ
    チングする工程と、前記マスクを加熱して前記フォトレ
    ジストを流動化させて、パターンエッヂの薄い断面形状
    が傾斜構造のマスクに変換する工程と、再び異方性ドラ
    イエッチングにより前記パターンエッヂ部分のマスクと
    このマスク下の層間絶縁膜および最初のドライエッチン
    グにより開孔された領域下の層間絶縁膜をエッチングし
    て、第1配線を露出させ開孔部を形成する工程と、露出
    された第1配線に前記開孔部を経て接続される第2配線
    を形成する工程とを含むことを特徴とする多層配線の製
    造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100456317B1 (ko) * 1997-06-30 2005-01-13 주식회사 하이닉스반도체 반도체장치의다층금속배선형성방법
CN113161284A (zh) * 2020-01-07 2021-07-23 台湾积体电路制造股份有限公司 用于制造互连结构的方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5698832A (en) * 1980-01-08 1981-08-08 Mitsubishi Electric Corp Preparation of semiconductor device
JPS5939048A (ja) * 1982-08-27 1984-03-03 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法

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