JPS62115744A - 半導体装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置に関し、特に多層配線構造を有する
半導体装置に関する。

（従来の技術〕 半導体装置の高集積化に伴って多層配線構造における配
線密度の向上が要求されているが、配線密度を向上する
ためには、下Ｊり配線と上層配線との間に設ける層間絶
縁膜に形成する透孔を下層配線幅と同じ程度或いはこれ
よりも広くすることが好ましい。

例えば、第４図に示すように、シリコン基板２１表面の
シリコン酸化膜２２上に下層配線としての第１アルミニ
ウム配ｊｔｆＡ２３を形成し、これを層間絶縁膜として
のシリコン窒化膜２４で破）Ｗする。

そして、このシリコン窒化ｊ模２４に第１アルミニウム
配線２３よりも幅広の透孔２５を開設し、この上に上層
配線層としての第２アルミニウム配線２６を形成してい
る。２７は表面保護膜としてのシリコン窒化膜である。

このように透孔２５を第１アルミニウム配線２３の幅寸
法に対して広く形成すれば、透孔２５形成時のマスク目
金わせ精度の許容度を大きくし、配線密度が高い場合に
も第１及び第２アルミニウム配線２３．２６間での確実
な接続を行うことができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の多層配線構造では、透孔２５が第１アル
ミニウム配線２３よりも幅広であるために、透孔２５を
形成する際の層間絶縁膜（シリコン窒化膜２４）のエツ
チング時に、第１アルミニウム配綿２３の両側位置にお
いて下層のシリコン酸化膜２２をも同時にエツチングし
てしまうことがある。このため、この部分でシリコン基
板２１の表面が露呈され、同図に示すように第２アルミ
ニウム配線２６がシリコン基板２１に電気的に接続し、
所望の回路特性が得られなくなることがある。

また、この下層のシリコン酸化膜２２がエツチングされ
ることによってこの部分が相対的に凹む状態となり、第
２アルミニウム配線２６上に形成するシリコン窒化膜２
７のカバレジ性が低下して表面の被覆性が悪くなり、外
部からの不純物や水分等の影響を受けて半導体装置の信
頼性が低下されることにもなる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の半導体装置は、層間絶縁膜に形成する透孔を下
層配線よりも幅広に形成する多層配線構造において、上
述したような配線の短絡による回路特性の劣化や保護膜
の被覆性低下による信頼性の低下を防止するものであり
、下層配線の下地となる絶縁膜表面にバリヤ層を形成し
、下層配線を被覆する層間絶縁膜への透孔形成時のエツ
チングによっても下地絶縁膜がエツチングされることが
ない構成としている。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の断面図である。図のように
、シリコン基板１の表面には下地絶縁膜としてシリコン
酸化膜２を形成し、この上に下層配線としての第１アル
ミニウム配線３を所要のパターンに形成する。この第１
アルミニウム配線３はシリコン酸化膜２に形成したコン
タクト孔２ａを通してシリコン基板ｌの図外の素子領域
に接続している。また、前記シリコン酸化膜２の第１ア
ルミニウム配綿３を除く表面にはバリヤ層としてアルミ
ナ膜４を形成している。

この上に前記第１アルミニウム配線３を被覆するように
層間絶縁膜としてのシリコン窒化膜５を形成し、所要箇
所に第１アルミニウム配線３の配線よりも幅広の透孔６
を開設している。そして、前記シリコン窒化膜５上に形
成した上層配線としての第２アルミニウム配線７と第１
アルミニウム配線３とをこの透孔６を通して電気的に接
続している。第２アルミニウム配線７上には表面保護膜
としてのシリコン窒化膜８を被覆形成している。

この多層配線構造の製造方法を、第２図（ａ）〜（Ｃ）
により説明する。

先ず、同図（ａ）のように、所要のＰＮ接合等で素子領
域を形成したシリコン基板１の表面にＣＶＤ法等を用い
てシリコン酸化膜２を被着し或いは熱酸化してシリコン
酸化膜２を成長させる。そして、所要箇所にコンタクト
孔２ａを開設した上でアルミニウムを被着しかつこれを
フォトレジスト１０を用いてパターンエツチングするこ
とにより、所要パターンの第１アルミニウム配線３を形
成する。

次いで、前記フォトレジスト１０を残したままで全面に
アルミナ膜を被着し、その後前記フォトレジスト１０を
除去することにより、いわゆるリフトオフ法によって同
図（ｂ）のように前記第１アルミニウム配線３以外の箇
所のシリコン酸化膜２表面にアルミナｌ模４からなるバ
リヤ層を形成する。このアルミナ膜４の被着には、低温
で可能なスパッタ法、プラズマ気相成長法或いは光励起
気相成長法が好適であり、その膜厚は略１０００人程度
が好ましい。

しかる上で、同図（ｃ）のように第１アルミニウム配線
３上を被覆する層間絶縁膜としてのシリコン窒化膜５を
被着し、第１アルミニウム配線３との接続部にこれより
も幅広の透孔６を開設する。

この透孔６の開設にはフレオンガスを主体とするプラズ
マエツチング法或いは反応性イオンエツチング法が好適
である。このとき、これらのエツチング法では前記アル
ミナ膜４はエンチングされることはなく、したがってア
ルミナ膜４の下側のシリコン酸化膜２がエツチングされ
ることはない。

以下、アルミニウム膜を被着しかつこれをパターン形成
することにより第２アルミニウム配線７を形成し、更に
シリコン窒化膜８を被着することにより第１図の多層配
線構造を完成できる。

したがって、この配線構造によれば、シリコン窒化膜５
に透孔６を開設する際のエツチングにおいても、バリヤ
層としてのアルミナ膜４によって第１アルミニウム配線
３の下地絶縁膜としてのシリコン酸化膜２のエツチング
が防止されるので、この透孔６内でシリコン基板ｌの表
面が露呈されることはない。これにより、シリコン基板
１と第２アルミニウム配線７との短絡が防止でき、回路
特性の劣化を未然に防止することができる。

また、シリコン酸化膜２がエツチングされることがない
ので表面の平坦化を維持でき、第２アルミニウム配線７
やその上のシリコン窒化膜８のカバレジ性を良好にして
被覆性の低下及びこれに伴う信頼性の低下を防止できる
。

第３図（ａ）〜（ｄ）は本発明の他の実施例をその製造
工程に従って示す図である。なお、第１図及び第２図と
同一部分には同一符号を用いている。

この実施例では、先ず前記実施例と同様に、シリコン基
板ｌの表面に下地絶縁膜としてのシリコン酸化膜２を形
成し、コンタクト孔２ａを開設した後にアルミニウム膜
を被着する。その上で、今度は更にシリコン窒化膜を薄
く被着し、しかる上　　　゛でフォトレジスト１０を用
いてこれらシリコン窒化膜とアルミニウム膜をパターン
形成して同図（ａ）のように、第１アルミニウム配＋ｆ
ａ３及びその表面のシリコン窒化膜９を形成する。なお
、このシリコン窒化膜９の厚さは１０００人程度が好ま
しい。

次いで、フォトレジスト１０を残した状態で全面にアル
ミナ膜を被着させ、フォトレジスト１０を除去すること
により、同図（ｂ）のように第１アルミニウム配線３以
外の箇所のシリコン酸化膜２表面にバリヤ層としてのア
ルミナ膜４を形成する。

続いて、同図（ｃ）のように前記第１アルミニウム配線
３を例えば陽極酸化或いは酸素を含む雰囲気中での熱処
理等の方法によって酸化処理し、第１アルミニウム配線
３の露呈面、主に側面にアルミナ膜１１を形成する。こ
のとき、アルミニウム配′ＫｆＡ３の上面はシリコン窒
化膜９で被覆されており、アルミナ膜１１は形成されな
い。

そして、層間絶縁膜としてのシリコン窒化膜５を形成し
、所要箇所をエツチングして第１アルミニウム配線３よ
りも幅広の透孔６を形成する。このとき、第１アルミニ
ウム配？ｆＡ３上面のシリコン窒化膜９も同時にエツチ
ングされるが、その下地のシリコン酸化膜２はアルミナ
膜４のバリヤ作用によってエツチングは防止される。こ
の上にアルミニウムを被若し、かつこれをパターン形成
することにより第２アルミニウム配線７が形成され、更
にその上にシリコン窒化膜８を形成することにより、同
図（ｄ）の配線構造が完成される。

本実施例においても、シリコン酸化膜２の表面に形成し
たアルミナ膜９のバリヤ作用によってそのエツチングが
防止されるので、第２アルミニウム配線７とシリコン基
板１との短絡を防止して回路特性を向上でき、また第２
アルミニウム配綿７やシリコン窒化膜８の平坦化を図っ
て被覆性の控除及び信頼性の向上を達成できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、下層配線の下地となる絶
縁膜表面にバリヤ層を形成し、下層配線を被覆する絶縁
膜への透孔形成時のエツチングによっても下地絶縁膜が
エツチングされることがないように構成しているので、
透孔形成時に下地絶縁膜下の半導体基板等が露呈される
ことがなく、配線と半導体基板との短絡を防止して回路
特性の劣化を防止することができる。また、下地絶縁膜
のエツチング防止により上層配線や保護膜の平ｔＨ化を
図り、特に保護膜の被覆性を向上して半導体装置の信頼
性を向上することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図（ａ）〜（
ｃ）はその製造方法を工程順に示す断面図、第３図（ａ
）〜（ｄ）は本発明の他の実施例をその製造工程順に示
す断面図、第４図は従来構造の断面図である。 ｌ、２１・・・シリコン基板、２．２２・・・シリコン
酸化膜（下地絶縁膜）、３．２３・・・第１アルミニウ
ム配線、４・・・アルミナ膜（バリヤ膜）、５．２４・
・・シリコン窒化膜（層間絶縁膜）、６．２５・・・透
゛　　孔、７．２６・・・シリコン窒化膜（表面保護膜
）。 ９・・・シリコン窒化膜、１０・・・フォトレジスト、
１１・・・アルミナ膜。 第１図 第４図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板表面に下地となる絶縁膜を形成するとと
   もに、この絶縁膜上に層間絶縁膜によって相互に絶縁さ
   れかつこの層間絶縁膜に形成した透孔を通して相互に接
   続される上、下層の各配線を多層に形成した半導体装置
   において、前記下地としての絶縁膜の表面に前記層間絶
   縁膜のエッチングによってもエッチングされることのな
   いバリヤ層を形成したことを特徴とする半導体装置。 ２、上、下層の各配線をアルミニウムで構成し、かつ層
   間絶縁膜をシリコン窒化膜で構成し、前記バリヤ層をア
   ルミナ膜で構成してなる特許請求の範囲第１項記載の半
   導体装置。 ３、バリヤ層は下層配線層を配設した箇所以外の下地絶
   縁膜表面箇所に設けてなる特許請求の範囲第２項記載の
   半導体装置。