JPS63244756A

JPS63244756A - 多層配線構造

Info

Publication number: JPS63244756A
Application number: JP7778187A
Authority: JP
Inventors: Kanji Takahashi; 高橋　寛司
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1987-03-31
Filing date: 1987-03-31
Publication date: 1988-10-12

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、半導体装置等において複数の配線層を積層さ
せてなる多層配線構造に関し、特にその接続部に関する
。

〔発明の概要〕

本発明は、被接続部上に絶縁層を介して第１の配線層が
形成され、その第１の配線層上に層間絶縁膜を介して第
２の配線層が形成され、その第２の配線層と上記被接続
部が接続される多層配線構造において、上記第１の配線
層の形成された領域に開口部が形成され、その第１の配
線層の開口部側壁には絶縁部が形成される構造とするこ
とにより、半導体装置の高集積化を達成することが可能
な多層配線構造を提供しようとするものである。

〔従来の技術〕

半導体装置を構成する素子部の配線構造として、例えば
ポリシリコン配線からなる第１配線層、Ａ１等の導体配
線からなる第２の配線層等の異なった配線層を絶縁層を
介して多層に積層し、前記絶縁層の一部に開口部を形成
するものが知られている。

その−例として第４図に示すような、シリコン基板（１
０１）上に絶縁層（１０２）を介してポリシリコン配線
層（１０３）が形成され、そのポリシリコン配線層（１
０３）上に眉間絶縁＃　（１０４）を介してＡＩ配線層
（１０５）が形成されて構成される多層配線構造が挙げ
られる。

ところで、上述のような構成で示される多層配線構造に
おいては、ポリシリコン配線層（１０３）がシリコン基
板（１０１）と上記Ａ１配線層（１０５）との間に存在
するにもかかわらず上記ＡＩ配線層（１０５）と上記シ
リコン基板（１０１）との接続を図る場合がある。そし
て、この場合には、第５図に示すように、ポリシリコン
配線層（１０３）は、シリコン基板（１０１）とＡ１配
線層（１０５）との電気的絶縁を保つため、形成される
接続用開口部（１０６）を迂回するように引き回された
パターンで形成されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述のような方法によってシリコン基板
（１０１）とＡＩ配線層（１０５）との接続を図った場
合には、引き回して形成されたポリシリコン配線層（１
０３）のパターンは、エツチングの際マスクの位置がず
れた場合にポリシリコン配線層（１０３）とシリコン基
板（１０１）もしくはＡＡ配線層（１０５）との間で電
気的短絡を生ずるおそれがある。

また、ポリシリコン配線層（１０３）を接続用開口部（
１０６）を迂回するような形に引き回すことにより、レ
イアウト上制限を受け、接続部だけで広い占有面積が必
要となる。そのため、素子面積が拡大し半導体装置の高
集積化及び小型化の要望を実現することが難しくなる。

そこで、本発明は上述の従来の実情に鑑み、信転性の高
い半導体装置の高集積化を達成することが可能な多層配
線構造を提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上述の目的を達成するために提案されたもの
で、被接続部上に絶縁層を介して第１の配線層が形成さ
れ、その第１の配線層上に層間絶縁膜を介して第２の配
線層が形成され、その第２の配線層と上記被接続部が接
続される多層配線構造において、上記第１の配線層の形
成された領域に開口部が形成され、その第１の配線層の
開口部側壁には絶縁部が形成されてなることを特徴とす
るものである。

〔作用〕

被接続部と第２の配線層との接続は、第１の配線層に直
接開口部を形成して行うため、第１の配線層を引き回す
必要がなくなり、接続に必要となる占有面積が減少され
る。

また、第１の配線層と被接続部もしくは第２の配線層と
の電気的絶縁は、第１の配線層の開口部側壁に酸化等か
ら絶縁部を形成することにより可能であり、しかもその
絶縁部の形成は、セルファラインで行うことができる。

（実施例〕以下、本発明を適用した実施例を図面を参考にして説明
する。

本発明に係る多層配線構造を適用した半導体装置の配線
接続部は、第１図に示すように、Ｎ型領域（２）が形成
されたシリコン基板（１）上に絶縁層（３）を介してポ
リシリコン層からなる第１の配線層（４）が形成され、
その上部には、層間絶縁膜（５）を介してＡｌ導体から
なる第２の配線層（８）が形成されている。そして、上
記シリコン基板（１）表面のＮ型領域（２）が露出する
ように所定の位置に垂直な壁面を有して形成された開口
部（６）があり、該開口部（６）内にはＡｔ導体である
第２の配線層（８）が、上記Ｎ型領域（２）の被接続部
（９）と接続されるように充填されている。ポリシリコ
ン層である第１の配線層（４）の開口部側壁（６ａ）に
は、酸化処理によりセルファラインに成長したｓｔｏｗ
からなる絶縁部（７）が形成されており、直接開口部が
形成された第１の配線層（４）とＮ型領域（２）と接続
する第２の配線層（８）との電気的絶縁を図っている。

上記半導体装置の多層配線構造を構成する第１の配線層
（４）は、ポリシリコン層からなるものであるが、その
他ポリサイド、シリサイド、一部の高融点メタル等も使
用可能である。尚、上記第１の配線層（４）に使用され
る材料としては、第１の配線層（４）の有する特性に応
じて適宜選択すればよい。

また、第２の配線層（８）は、本実施例ではＡＺ厚導体
使用されているが、所定の機能を有する導体であれば何
れの材料を使用してもよく適宜選択して用いればよい。

上述したように、第２の配＆Ｉ暦（８）とシリコン基板
（１）を接続する際に形成する開口部（６）は、直接第
１の配線層（４）を貫通するように形成されていること
、開口形成された開口部（６）内の上記第１の配線層（
４）の開口部側壁（６ａ）には、Ｓｉｎｇからなる絶縁
部（７）が形成されていることから、第１の配線層（４
）を上記開口部（６）を迂回して引き回す必要が無くな
り、素子面積を縮小することができる。

また、第１の配線層（４）の開口部側壁（６ａ）にセル
ファラインで形成された絶縁部（７）によって、第２の
配線層（８）と第１の配線層（４）、もしくは被接続部
（９）と第１の配線層（４）との絶縁を図っているため
、絶縁の信鯨性が向上し電気的短絡のおそれがなくなっ
た。

また、上記第１の配線層（３）の開口部側壁（６ａ）は
、その上下を絶縁層（３）及び層間絶縁膜（５）によっ
て挾まれており、したがって、上記開口部（６）を酸化
処理することによって上記第１の配線層（４）のみが酸
化される。いわゆるセルファラインが使える構造となっ
ている。

尚、上記第１の配線層（４）に形成する開口部（６）は
、上述のように、第１の配線層（４）の略中央部に略正
方形状として設けてもよく、また第１の配線層（４）の
側部に開口部の一部がかかるような形状、すなわち第１
の配線層（４）側部が略凹状に切り欠かれた形状であっ
てもよい。

上記多層配線構造をさらに詳細に説明するために、その
製造方法について述べる。

本実施例に係る多層配線構造を適用した配線接続部を形
成するには、先ず、第２図Ａに示すように、Ｎ型領域（
２）が形成されたシリコン基板（１）上に絶縁層（３）
、ポリシリコン層からなる第１の配線層（４）、層間絶
縁膜（５）の順に各層を順次積層形成する。そして、上
記層間絶縁膜（５）上に所定の位置に開口部（６）を形
成するために所定の位置に開口部（１０ａ）を設けたレ
ジスト膜（１０）を形成する。ここで、被接続部（９）
として上記シリコン基板（１）に限定されず、例えばポ
リシリコンやシリサイド等の層を用いることもできる。

また、第１の配線層（４）は上述のようにポリシリコン
の他シリサイド、ポリサイド、一部の高融点メタル等が
使用できる。

次に、第２図Ｂに示すように、上記レジスト膜（１０）
に設けた開口部（１０ａ）に従って異方性エツチングを
行い、シリコン基板（１）の表面に形成したＮ型領域（
２）に相当する被接続部（９）が露出するように絶縁膜
（３）、第１の配線層（４）、層間絶縁膜（５）を貫通
してシリコン基板（１）に対して垂直な壁面を有した開
口部（６）を形成する。

ここで、上記各層に対して開口部（６）を形成する際の
エツチング方法としては、上述の異方性エツチングの他
、等方性エツチング法を適用してもよい。

続いて、第２図Ｃに示すように、パターニングしたレジ
スト（１０）を除去した後、第１の配線層（４）の開口
部側壁（６ａ）の露出部に対して酸化雰囲気中で酸化処
理を行うことによって、Ｓｉｎｇが成長し絶縁部（７）
がセルファラインで形成される。その時、同時に被接続
部（９）上に薄い酸化膜（１１）が形成される。

ここで、上記第１の配線層（４）の開口部側壁（６ａ）
にＳｌＯ□からなる絶縁部（７）を形成する場合、上記
第１の配線層（３）の開口部側壁（６ａ）は、その上下
を絶縁層（３）及び層間絶縁膜（５）によって挾まれて
いるため、レジスト等マスクをしなくても酸化処理する
ことによって上記第１の配線層（４）の開口部側壁（６
ａ）のみが酸化されることとなり。

いわゆるセルファラインで形成できる。そのため、第１
の配線層（４）の開口部側壁（６ａ）を酸化する際に特
別な工程を経ることなく行うことができるので、多層配
線構造の製造工程が簡略化される。

そして、第２図りに示すように、上述の工程で形成され
た開口部（６）内に膨張成長した絶縁部（７）及びシリ
コン基板（１）上の被接続部（９）に上記酸化処理によ
って形成された酸化膜（１１）を除去する。

シリコン基板（１）上の被接続部（９）の酸化膜（１１
）を除去することによって、第２の配線層（８）との良
好な接続が確保される。

最後に、第２図Ｅに示すように、層間絶縁膜（５）上全
面にわたって開口部（６）を全て覆うようにＡｌ導体か
らなる第２の配線層（８）を形成し、シリコン基板（１
）上の被接続部（９）との電気的導通を図る。

このように、被接続部（６）と第２の配線層（８）とを
接続する場合、第１の配線層（４）及びそれを挟んで設
けられている絶縁層（３）及び層間絶縁膜（５）を貫通
して形成した開口部（６）で行われるために、第１の配
線層（４）を引き回す必要がなく、接続に必要となる面
積が縮減される。

また、第１の配線層（４）と被接続部（９）もしくは第
２の配線層（８）との電気的絶縁は、第１の配線層（４
）の開口部側壁（６ａ）を単に酸化処理すればよく、セ
ルファラインに実現できる。

次に、第１の配線層（４）の開口部壁面（６ｂ）に対し
て絶縁部（７）を設ける方法としては、上述のセルファ
ラインを利用した方法の他、例えばサイドウオールを利
用した方法がある。

以下、サイドウオールを利用した多層配線構造の配線接
続部の形成方法について説明する。

先ず、第３図Ａに示すように、Ｎ型領域（２）が形成さ
れたシリコン基板（１）上に絶縁層（３）、ポリシリコ
ン層からなる第１の配線層（４）１層間絶縁膜（５）の
順に各層を順次積層形成する。そして、上記層間絶縁膜
（５）上に所定の位置に開口部（６）を形成するために
所定の位置に開口部（１０ａ）を設けたレジスト膜（１
０）を形成する。ここで、被接続部（９）として上記シ
リコン基板（１）に限定されず、例えばポリシリコンや
シリサイド等の層を用いることもできる。また、第１の
配線層（４）は上述のようにポリシリコンの他シリサイ
ド、ポリサイド。

一部の高融点メタル等が使用できる。そして、上記レジ
ストＩｌ！（１０）に設けた開口部（１０ａ）に従って
異方性エツチングを行い、シリコン基板（１）の表面に
形成したＮ型領域（２）に相当する被接続部（９）が露
出するように絶縁層（３）、第１の配線層（４）、層間
絶縁膜（５）を貫通して開口部（６）を形成する。

ここで、上記各層に対して開口部（６）を形成する際の
エツチング方法としては、上述の異方性エツチングの他
、等方性エツチング法が適用できる。

次に、第３図Ｂに示すように、素子全面に亘っＴＣＶＤ
法により５ｋＯｔ膜（１２）を形成する。

そして、これをエッチバックすることにより第３図Ｃに
示すように、開口部（６）内にサイドウオール（１３）
を形成する。開口部（６）内に形成されたサイドウオー
ル（１３）により開口部（６）内は絶縁される。サイド
ウオール（１３）を開口部（６）内に形成することによ
って開口部（６）の段差の緩和も図れ、その後に形成す
る第２の配線層（８）の形成が非常に行い易い。

そして、第３図りに示すように、形成された開口部（６
）内で被接続部（９）と電気的接続が図れるように第２
の配線層（８）を形成する。

このように、開口部（６）内にサイドウオール（１３）
を形成して、第１の配線層（４）とその他の層との絶縁
を図ることにより、開口部（６）内の段差が緩和でき、
第２の配線層（８）と被接続部（９）との接続の信転性
が向上する。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明を適用した場合
には、第２の配線層と接続部との間に存在する第１の配
線層を該接続部を回避して形成することがなくなるため
、素子の面積が縮小できる。

したがって、半導体装置の小型化、高集積化を達成する
ことができる。

また、第１の配線層を貫通して設けられる開口部を形成
した場合には、上記第１の配線層が絶縁層にはさまれて
存在することから該開口部側壁を酸化することによって
所定の酸化部がセルファラインによって形成することが
できる。また、サイドウオールを用いて絶縁部を形成し
てもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した多層配線構造を示す概略断面
図である。第２図Ａ乃至第２図Ｅは多層配線構造の製造方法をその
工程順を追って示す概略断面図であり、第２図Ａは絶縁
層、第１の配線層１層間絶縁膜。レジスト層の積層工程、第２図Ｂは開口部形成工程、第
２図Ｃは第１の配線層酸化工程、第２図りは余剰酸化部
除去工程、第２図Ｅは第２の配線層形成工程をそれぞれ
示す。第３図Ａ乃至第３図りは多層配線構造の他の製造方法を
その工程順を追って示す概略断面図であり、第３図Ａは
絶縁層、第１の配線層、層間絶縁膜、レジスト層の積層
及び開口部形成工程、第３図Ｂは絶縁層形成工程、第３
図Ｃは酸化層エッチバソク工程、第３図りは第２の配線
層形成工程をそれぞれ示す。第４図は従来の多層配線構造を示す概略断面図、第５図
はその概略平面図である。 ■・・・シリコン基板２・・・Ｎ型領域３・・・絶縁層４・・・第１の配線層５・・・層間絶縁膜６・・・開口部６ａ・・・開口部側壁７・・・絶縁部８・・・第２の配線層９・・・被接続部特許出願人　　　ソニー株式会社代理人　　弁理士　　小泡　　晃岡　　　円相　榮−

Claims

【特許請求の範囲】

被接続部上に絶縁層を介して第１の配線層が形成され、
その第１の配線層上に層間絶縁膜を介して第２の配線層
が形成され、その第２の配線層と上記被接続部が接続さ
れる多層配線構造において、上記第１の配線層の形成さ
れた領域に開口部が形成され、その第１の配線層の開口
部側壁には絶縁部が形成される多層配線構造。