JPS62264642A - スル−ホ−ルの形成方法 - Google Patents

スル−ホ−ルの形成方法

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JPS62264642A
JPS62264642A JP10762886A JP10762886A JPS62264642A JP S62264642 A JPS62264642 A JP S62264642A JP 10762886 A JP10762886 A JP 10762886A JP 10762886 A JP10762886 A JP 10762886A JP S62264642 A JPS62264642 A JP S62264642A
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JP
Japan
Prior art keywords
layer
openings
etching
insulating layer
holes
Prior art date
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Pending
Application number
JP10762886A
Other languages
English (en)
Inventor
Takahiro Iwata
岩田 高宏
Masayasu Abe
正泰 安部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP10762886A priority Critical patent/JPS62264642A/ja
Publication of JPS62264642A publication Critical patent/JPS62264642A/ja
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

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】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、多層配線及びコンタクトホールに適用するス
ルーホールの形成技術に関する。
(従来の技術) 超LSIに代表されるように最近の半導体素子とりわけ
集積回路素子は高機能化及び高集積化の方向をたどって
いるために、パターン寸法の微細化は益々重要な要素と
なっている。この方向を満すために集積回路素子では多
層配線が必要となるが、この配線間に配置する層間絶縁
物層更に、これらに不可欠なスルーホール形成手段にも
当然種々の改良が加えられている。
このスルーホール形成に必要な技術としては、従来から
賞月されてきた等方性エツチング技術に加えて異方性エ
ツチング技術が最近賞月されており、その一つとしてR
IE(Reactive Ion Etching)法
が挙げられ、その優れた特徴であるオーバエツチング時
におけるサイドエツチング量が少なくかつ優れたエツチ
ング制御性が広く利用されているにのRIE法を利用し
たスルーホール形成方法を第3図a = dにより説明
する。
通常の方法で熱酸化珪素膜21を被覆した半導体基板2
2には、図示しない機能素子を設け、その電極と接続す
る厚さ1.0μm程度のA1又はA1合金(A1−3L
、 Al−3i−Cu)からなる第1の配線層23を熱
酸化膜21に積層延長し、更に眉間絶縁膜を被覆するの
が通常である。この積層構造を得るには、第1の配線層
23と珪素酸化膜21にプラズマCVD(Chemic
alVapour Deposition)法によりプ
ラズマSx3 N4 (以降P−8iNと記載する)層
24を第3図aに示すように約1.0μm堆積し、次い
でフォトレジスト層を厚さ2.0μ程度被1M!後、こ
のフォトレジストとP−5iN層のエツチング速度がほ
ぼ同一になるRIE条件で第1の配線層23が露出する
までエッチバックし、再び1.0μm位のP−3iN層
を堆積して第3図すに示すような平坦な表面とする。図
中の点線は両P−3iN層の境界線を示す。
続いて第3図Cに示すように、平坦な表面に被覆した厚
さ1.5μm乃至2.5μmのフォトレジスト層25に
形成したパターンをマスクとして眉間絶縁膜として機能
するP−5iN層23をRIE法でエツチングしてスル
ーホール26を形成する。
更に、0□アツシング法によりこのフォトレジスト層を
除去後ここに通常のスパッタリング法によって堆積した
厚さ約1.0μmのAl−5i又はAl−5i−Cu層
27をフォトリソグラフィ法によって、パターニングし
て第2の配線層27を完成するが、この結果第3図dに
示した第1の配線層23と、第2の配線層27がスルー
ホールを介して接続する多層配線が得られる。
(発明が解決しようとする問題点) 前述のように高集積化及び高速化を目指す集積回路素子
ではパターン寸法の微細化が図られており、多層配線工
程にあっては配線幅ならびに間隔の縮小化が進められて
いる。従ってスルーホールの形成に当ってはオーバエツ
チングによるサイドエツチング量が少なく制御性の高い
RIE法が専ら使用されているのは前述の通りである。
ところでこのスルーホールでは第2の配線層のカバレー
ジを良好にして断線を防止するのに、この中に45@〜
55@程度のテーパを設けることが必要であるが、実際
には層間絶縁膜であるP−5iNに対するフォトレジス
トとのエツチング選択比、エツチング速度及びエツチン
グ状態の安定性等からテーパ角度が70@〜80″にな
ってしまう。このためにスルーホール内段差における第
2配線層の厚さはフィールド部分のそれの15%〜30
%しかなく。
動作電流の集中等から起るマイグレイジョンによっても
断線発生率が高い。
このようにテーパを必要とするスルーホールの形成にあ
っては層間絶縁膜をある程度厚くせざるを得ないが、そ
の厚さを1.0μmを越えるとフォトレジストの後退に
よってエツチング寸法のバラツキが大きくなって微細化
にとって黒点となる。
そこで、本発明は、上記の欠点を除去するもので、多層
配線における第2層目以上の配線のカバレージを改善し
たスルーホールを提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
本発明に係るスルーホールの形成方法では層間絶縁膜と
して機能する第2絶縁物層のエツチングバック工程時に
スルーホールエツチングを同時に実施し、再度の層間絶
縁膜を堆積後この1回目の開孔より太き目のパターンを
形成することによって第2配線層のカバレージを従来よ
り改善した微細なスルーホールの形成方法を採用した。
(作 用) 本発明では、絶縁物層等を被着し九半専体基板表面の平
坦化に採用されているエッチバック法を巧みに利用して
優れたカバレージをもつ微細なスルーホール形成を達成
したものである。
すなわち、パターニングの終えた第1配線層に眉間絶縁
膜ならびにフォトレジスト層を被覆してからこのフォト
レジスト層をRIE法(Reactive IonEt
ching)等の異方性エツチングによって除去して層
間絶縁膜表面を平坦化すると共に、パターニング処理を
終えた第1配線層に対向する層間絶縁膜部分に開孔を形
成する。尚この間孔底部は、第1配線層が露出するまで
実施しても良いが、後述する再度の異方性エツチング処
理工程によって完成させるように多少第2絶縁物層を残
存させても差支えない。
次いで、半導体表面のより平坦化を図るために。
第2絶縁物層と同一材料をこれより薄く被覆するがこれ
は以後第3絶縁物層と記載する。
この第3絶縁物層の前記開口に対向し径大な部分に異方
性エツチング処理を施して第1配線層を露出させる。こ
の結果、この開口には、階段状の段差が形成されるので
、ここに堆積される第2配線層のカバレージを向上する
ことになるほかに。
前述のようなエツチングバック工程と同時に形成可能で
あるので工数を差程増さずに完成できるし。
又平坦化された膜を加工しないですむ利点がある。
(実施例) 第1図a ” fならびに第2図a ” bにより本発
明を詳述する。
シリコン半導体基板1には、通常の熱酸化法によって酸
化物層2(以後第1絶縁物層と記載する)を形成し、次
いでスパッタリング法によって約1.0μmの厚さにA
l−3L膜を堆積後フォトリソグラフィ法ならびにRI
E法によって所定のパターンを持った第1配線層3を形
成する。
この半導体基板1は、図示しない機能素子が1個以上形
成されておりこれと第1配線層3が電気的な導通関係に
あり、更に層間絶縁膜として機能する、プラズマSi3
N+(以後第2絶縁物層と記載する)をプラズマCVD
(Chemical Vapour Depositi
on)法によって厚さ約2.0μm堆積する。ここでい
わゆるエッチバック法による平坦化工程に移行するため
に、ポジレジスト5を厚さ1.5μm〜2.5μm被覆
する。ここでこのフォトレジスト層5の前記第1配線層
3に対向する個所をステッパ等によって開孔して所定の
パターンを形成してからRIE法によってこのフォトレ
ジストを除去する。
この条件は、フレオン20SCCM 、酸素1105C
C、電圧350wそして圧力1.3パスカルであり、こ
の処理時にはフォトレジスト層5に設けた開孔から第2
絶縁物層4に約2μmの開孔6が形成される。この断面
図を第1図すに示した。尚この開孔の底に第1配線層3
が露出しない程度でも差支えない。
更に、この表面に0.5μm程度のプラズマSiN層7
(以後第3絶縁物層と記載する)を堆積して平坦な表面
を得る。図中に示した点線は第2ならびに第3絶縁物層
の境界を仮想して示したものである。この断面を第1図
Cに示す。
次いで第1図dに示すように再びポジレジスト層8を被
着して前記開孔6より大径の3μm〜4μmの開孔9を
第1図eに示したようにRIE法で形成する。この時の
条件は、エッチバック工程時と全く同様である。この図
からも明らかなように開孔9には階段状の断面形状が得
られるので後述する第2配線のステップカバレージを改
善することが可能となる6 次いで、第1図fに示すように、公知のスパッタリング
法によって1.0μm位のAl−3iを堆積機通常のり
ソグラフィ法でパターニングを行い、第2配線層10を
得る。尚層間絶縁膜としてP−5iNを例示したが、他
の絶縁膜も適用可能である。
〔発明の効果〕
このように本発明では、平坦な半導体表面を形成するエ
ッチバック工程時にスルーホールを形成するので、その
平坦表面を損うことがない外に、階段状の断面をもつ、
スルーホールを形成することによってここに形成する配
線層のステップカバレージを向上する。
第2図a、bには、従来ならびに、本発明に係るスルー
ホール断面を示したが、この階段状の段差をもつので、
ここに堆積する配線層の膜厚がほぼ揃いマイグレイジョ
ンの発生を防止できるものである。
更に、金属膜等の適用が無用であるので、工数を余り増
さずに済むので量産上の効果も大きい。
【図面の簡単な説明】
チ 第1図a””J)は、本発明方法を工程順に説明する断
面図第2図a、bは従来方法及び本発明方法で得られる
スルーホール断面図第3図a ” dは従来方法を工程
順に示す断面図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基板の表面を被覆する第1絶縁物層に重ねた第1
    配線層をパターニングしてから第2絶縁物層及びフォト
    レジスト層を積層し、この積層体を異方性エッチングし
    てこのフォトレジストを除去すると共に前記第1配線層
    に対向する開口をこの第2絶縁物層に形成後更に被覆し
    た第3絶縁物層を異方性エッチングしてこの開口より径
    大な第2の開口を設けることを特徴とするスルーホール
    の形成方法。
JP10762886A 1986-05-13 1986-05-13 スル−ホ−ルの形成方法 Pending JPS62264642A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0384927A (ja) * 1989-08-29 1991-04-10 Nec Corp 半導体装置の製造方法
JP2005317932A (ja) * 2004-03-29 2005-11-10 Yamaha Corp 半導体装置及びその製造方法
US7728423B2 (en) 2004-03-29 2010-06-01 Yamaha Corporation Semiconductor device having step-wise connection structures for thin film elements

Cited By (4)

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