JPS6215834A - 多層配線 - 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な構造となって
いる。第５図は従来の多層配線の製造方法の一例を示す
図であり、製造工程を追うことによりその構造を説明す
る。

第５図（，１）に示すように、半導体基板１０上に第１
層配線として、例えばオーミック電極のように金属膜厚
の薄い電極２０と、例えばゲート電極のように金属膜厚
の厚い電極３０とがあり、これらを多層構造により配線
を形成する場合、基板ｌＯ上の全面に層間絶縁膜４０と
して５ｉ０２を、形成されている電極の膜厚よりも厚く
設け、全面にホトレジスト膜５５を平坦に設け〔第５図
（ｂ）〕、次にレジストと５ｉ０２のエツチング速度が
等しいエツチングガスを用いたイオンエツチング方法に
より、５ｉ０２が全面に渡ってエツチング露出されるま
でイオンエツチングを行い、表面が平坦化された層間絶
縁膜４４を形成する〔第５図（Ｃ）〕。

次に第５図（ｄ）に示すように、通常のホトリソグラフ
ィー技術により、電極２０．３０上が開口したホトレジ
ストによるマスクを設け、ドライエツチング法により、
５ｉ０２をエツチング除去して電極２０．３０の表面を
露出する。次にマスクを除去して、配線の接続部分とな
るスルーホール２１．３１が形成される。

次に第５図（ｅ）に示すように、基板全面に第２Ｎ配線
金属膜７７を、スパッター法により被着する。

次に第５図（ｆ）に示すように、ホトリソグラフィー法
によりホトレジストによるマスクを所定の領域に設けて
、ドライエツチング法により不要な部分を除去し、次に
マスクを除去して第２屓配線７０．８０を形成する。

このように従来の多層配線は、以上述べた工程を繰り返
し行って配線を多層化した構造である。

しかし、この多層配線には次のような欠点がある。

第１に、第１層配線である電極の膜厚に応じて第２層配
線に段差が発生し、３層以上の配線が困難となる。特に
深い凹部のある部分に再びスルーホールを形成すること
は難しく高集積化の支障となる。

第２に、層間絶縁膜の開口に際して、電極金属膜が厚け
ればその電極上の層間絶縁膜は、他方の薄い電極上の層
間絶縁膜よりも薄く形成され、一方電極膜厚が薄ければ
その電極上の層間絶縁膜は厚く形成される。このため、
スルーホール形成のためのドライエツチング時間が異な
ることである。

従って、厚い電極を、エツチング除去してしまう恐れが
ある。

第３に、第２層配線形成に際して深いスルーワール側面
にスパッターにより堆積する金属膜の厚さは、実験結果
によれば表面に堆積する厚さの２である。従って、深い
スルーホールにおいて配線抵抗の増大をもたらす。

以上述べたように従来の多層配線は種々の欠点があった
。

〔発明の目的〕

そこで本発明の目的は、多層配線の凹凸の平坦化、電極
の過ドライエツチングによる損傷の防止、更に配線抵抗
の低減を図れる多層配線構造の提供にある。

〔問題点を解決するための手段〕

前述の問題点を解決するために、本発明によれば、配線
と層間絶縁膜を交互に重ねた多層配線において、下層配
線と上層配線との接続部分の下層配線上の少なくとも一
部分に良導体金属膜が設けられ、下層配線膜厚が平準化
されてなることを特徴としている。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す図であり、ＧａＡ
ｓ基板１０上に第１層配線である薄い電極２０と厚い電
極３０とが形成されており、薄い電極２０上には良導体
、例えば金膜６０が形成されている。このようにして、
第１層各電極の厚みの差が緩和されたあと、層間絶縁膜
４４を介して第２層配線７０．８０が形成されている。

この第１実施例の多層配線の構造を、その製造方法を第
４図を参照して追うことにより更に詳細に説明する。

第４図（ａ）に示すように、ＧａＡｓ基板１０上に第１
の配線層として、０．１μｍの厚さの金・ゲルマニウム
合金（Ａｕ−Ｇｅ）膜によるオーム性金属による配線２
０と、ゲート電極である０１５８ｍの厚さのタングステ
ン（Ｗ）膜３０と、層間絶縁膜として１μｍ厚の５ｉ０
２膜４０を形成する。

さらに第４図（ｂ）に示すように、従来の方法によりホ
トレジストを用いたエッチバック法によりＳｉＯ２膜４
０を平坦化し、層間絶縁膜４４を形成する。このとき例
えば配線２０上には０．　８μｍ、配線３０上には０．
３ｐｍの５ｉ０２膜が残される。

次に、第４図（Ｃ）に示すように、初めに配線２０の上
層配線との接続部分のスルーホールを、ホトレジスト膜
５０をマスクにして、エツチング除去スにＣＦ４を用い
てドライエツチング法により形成する。続けて、スルー
ホールの深さくＮ開花縁膜４４の厚さ）に相当する金膜
６０を真空蒸着法により０．７μｍの厚さに被着する。

次に通常行われているリフトオフ方法により、ホトレジ
スト及び不要な金膜を除去してスルーホール部分のみに
金膜を残す。この場合、金膜の厚さは０．　７μｍ埒あ
る。

次に第４図（ｄ）に示すように初めに、再びホトレジス
ト膜によるマスクを設けて、配線３０上の層間絶縁膜４
４を前記と同様にして、ドライエツチングにより開口し
スルーホールを形成した後、ホトレジストを除去する。

次に従来方法と同様に上層（第２層）の配線金属として
例えばチタン−金（Ｔｉ−Ａｕ）等の金属をスパッター
法により全面に被着し、再びホトレジストマスクを所定
の領域に設け、ドライエツチング法により、Ｔｉ　−Ａ
ｕの不要な部分を除去し、続けてホトレジストマスクを
除去して上層配線７０．８０を形成する。

以上のように上層配線７０と下層配線２０の接続部分に
は良導体である金が０．７μｍ設けられているため、下
層配線膜厚が平準化され、従って上層配線には下層配線
による凹凸は発生せず、層間絶縁膜の表面と同一水準に
形成される。このため更に多層配線を形成する場合に、
同一位置上に接続部分を設けても何ら問題がない。また
スルーホールの形成は下層配線の膜厚に応じて適正なエ
ツチング時間により形成されるため従来のような過エツ
チングによる損傷の問題は生じない。更に従来構造は深
いスルーホールの側面（層間絶縁膜）に被着する上層配
線の金属膜厚は層間絶縁膜の表面に被着する金属膜厚の
Ａ程度であったが、本実施例によれば下層配線２０上に
開口されたスールホール内すべてに金が充填されている
ため、接続部分の配線抵抗が著しく低減される。また従
来構造ではスルーホールでの断線を防止するために上層
配線はスパッター法により形成せねばならなかったが、
本実施例によれば、スバ・７ター法の他に真空蒸着法に
よっても形成できる利点がある。

以上、第１の実施例では、第１層配線２０上に開口され
たスルーホール内に、層間絶縁膜の表面と同一水準にな
るように金膜を設けた例について説明したが、更に第２
および第３の実施例を、第２図および第３図に示す。な
お、第１図の要素と対応する要素には同一番号を付して
示している。

第２図に示した第２″実施例は・第１層配線３ｊＯ上に
開口されたスルーホールに金膜６６を形成し、第１層配
線２０．３０と第２層配線７０，８０の接続部分のすべ
てが、層間絶縁膜４４の表面と同一水準に完全に平準化
されたものである。この実施例によれば第２層配線には
凹凸は完全に発生しない。

第３図に示した第３の実施例は、第１層配線２０上の金
膜６０を第１層配線３０の表面の水準にそろえた場合で
ある。この場合には、第１Ｎ配線２０上のスルーホール
は一部が金膜で充填されることとなる。

これら第２および第３の実施例においても、第１の実施
例と同様な利点を有することは明らかである。なお、以
上の実施例では基板にＧａＡｓ半導体を用いた場合につ
いて述べたが、シリコンや。

ＩｎＰなどの他の半導体を用いても本発明は実現できる
。また本発明による配線は、以上の実施例で示した半導
体上および導体上さらに絶縁体上の他に、これらにまた
がって設けられる配線においても適用できることはもち
ろんである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば異なる膜厚の下層
配線上の層間絶縁膜を適正なドライエツチング時間で除
去し、下層配線と上層配線とのすべての接続部分または
一部の接続部分に良導体金属膜を設けた場合に、従来構
造の多層配線で発生する問題点、即ち下層配線による凹
凸のために同一位置上に上層配線が形成困難で、このた
め生ずる非高集積化、接続部分の配線高抵抗化、層間絶
縁膜開口形成における過ドライエツチングによる下層配
線の損傷を解決することができる。そして、下層配線と
上層配線との接続位置でも更に多層の配線が可能となり
、高集積化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は本発明の各実施例をそれ
ぞれ示す断面図、 第４図は第１図の実施例の各製造工程を示す断面図、 第５図は従来の多層配線を示す断面図である。 １０・・・・・ＧａＡｓ基板 ２０．３０・・第１層配線 −４０・・・・・層間絶縁膜 ５０・・・・・マスク ６０．６６・・金膜 ７０．８０・・第２層配線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）配線と層間絶縁膜を交互に重ねた多層配線におい
   て、下層配線と上層配線との接続部分の下層配線上の少
   なくとも一部分に良導体金属膜が設けられ、下層配線膜
   厚が平準化されてなることを特徴とする多層配線。