JPS633453B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体装置の製法に関し、特に半導
体集積回路装置に於ける２層、或はそれ以上の多
層配線の形成を容易ならしめんとするものであ
る。

半導体集積回路装置では、配線のクロスオーバ
ー等のために、例えばアルミニウム配線を２層に
して形成することが行なわれているが、この２層
配線の形成は極めて困難である。２層配線の難し
さは、第１層目のアルミニウム配線の断面形状に
起因するところの第２層目のアルミニウム配線の
段切れに集約される。即ち第１図に示すように例
えばシリコンの半導体基板１上にSiO₂等の絶縁
層２を介して第１層目のアルミニウム配線３を形
成する場合、通常の選択エツチングを用いると、
配線３の断面は図示のように略方形となる。従つ
て、次にCVD法等で形成されたSiO₂等の絶縁層
４を介して第２層目のアルミニウム配線５を蒸着
すると第１層目の配線３の端部により生ずる絶縁
層４の肩部４ａに於て配線５に段切れが生じてし
まう。

この第２層目のアルミニウム配線の段切れを防
止するために、第２図Ａ及びＢに示すように第１
層目のアルミニウム配線３の断面形状を感光性樹
脂所謂ホトレジスト層６を介して成る２回のホト
エツチングによつて段階状に形成する方法があ
る。これによれば配線３の上部縁部の急峻性が緩
和され、第２層目の配線５の段切れが回避され
る。

しかし、この方法では、２回の露光工程を必要
とするので工数がかかること、２回のマスク合せ
でパターンずれの心配が生ずること、さらに階段
を作るためのステツプ巾ｄが３〜5μ程度は必要
であり、従つて半導体装置の高集積化に伴うアル
ミニウム配線の微細パターン化が難かしい等の欠
点があつた。

本発明は、上述の点に鑑み、断面階断状の配線
を少ない工数で且つ高精度に形成できるようにし
良好な多層配線が行えるようにした半導体装置の
製法を提供するものである。

以下、第３図を用いて本発明の実施例について
説明する。

本発明に於ては、先づ第３図Ａに示すように例
えば集積回路等が形成された半導体基板１１上に
SiO₂等の絶縁層１２を介して被着形成されたAl、
Au、Sn、Mo等より成る配線金属層１３上に感
光性樹脂を塗布して感光性樹脂層１４を形成す
る。この場合感孔性樹脂としてはポジタイプと称
する感光溶解性樹脂（例えば商品名AZ−1350、
OFPR等）を用いるが、ネガタイプと称する感光
硬化性樹脂を用いることも出来る。そして、この
感光性樹脂層１４に対してホトマスク１５により
露光処理を行う。光の当つた部分（露光部と称す
る）１４ａは変化し現像液に可溶となる。

次にこの感光性樹脂層１４に対して現像処理を
施して露光部１４ａを除去し、配線金属層１３の
面上に所定パターンの未露光部１４ｂを残す（第
３図Ｂ参照）。

次に残つた感光性樹脂層１４ｂをエツチング用
マスクとして所定時間エツチング処理し、配線金
属層１３を所定の厚さ（例えば元の厚さの1/2程
度）だけ残してエツチング除去する（第３図Ｃ参
照）。尚、このエツチング工程では爾後に行なわ
れるエツチング工程を見越して配線金属層１３に
対するエツチングを中途までで止め作業時間の短
縮を図つたが、この点を考慮しなければ配線金属
層１３の全厚みに亘つてエツチング除去してもよ
い。

次に、プラズマエツチング法によつて感光性樹
脂層１４ｂの一部を除去する。即ち、第３図Ｃの
状態のまま、基板１１をプラズマ灰化装置内に配
して酸素プラズマ中にさらし、感光性樹脂層１４
ｂの一部をその輪郭形状に沿つて灰化消滅せしめ
る。感光性樹脂層１４ｂは酸素プラズマ中に於て
徐々に灰化消滅してゆくが、その灰化される様子
は第３図Ｄ及びD′（平面図）に示すように感光性
樹脂層１４ｂの端部が早く、中心部に向つて遅く
なる性質がある。したがつて、プラズマエツチン
グ法ではその灰化途中の状態、即ち任意の時点で
取り出せば、図示のように感光性樹脂層１４ｂを
その輪郭形状に沿う一部を選択的に灰化除去でき
る。例えばこのプラズマ灰化処理を完全に除去さ
れる時間の30〜40％の時間で行なえば、その際の
残存する感光性樹脂層１４ｂの厚さは60％〜70％
となり、感光性樹脂層１４ｂの輪郭形状に沿つて
巾ｄ＝0.5〜1.0μ程度の除去が可能となる。

次いでプラズマ灰化処理後の感光性樹脂層１４
ｃをエツチングマスクとして配線金属層１３に対
して再びエツチング処理を施す。このエツチング
処理により断面階段状の第１層目の配線１６が形
成される（第３図Ｅ参照）。然る後、感光性樹脂
層１４ｃを除去し、第１層目の配線１６を含む全
面にCVD法によつてSiO₂等の絶縁層１７を被着
形成して後、全面にAl、Au、Sn、Mo等の配線
金属層を蒸着し、次いでこの金属層を所定パター
ンにエツチング除去して第２層目の配線１８を形
成する。第２層目の配線１８は第１層目の配線１
６が断面階段状であるので段切れすることなく第
１層目の配線１６と交叉して形成される（第３図
Ｆ）。

上述せる製法によれば、断面階断状の配線１６
の形成に際して、最も手数を要する露光工程が一
回で済み、後はプラズマ灰化処理で第２のマスク
パターンが自動的に形成されるので製造工数が著
しく低減し、作業能率が向上する。また、露光工
程が１回でよいために之に基づく欠陥が入りにく
く、しかも従来のように２度のマスク合せが不要
となるのでパターンずれが起らず高精度に断面階
段状配線１６が形成できる。さらに、第２のエツ
チングマスク１４ｃは第１のエツチングマスク即
ち感光性樹脂層１４ｂをプラズマ灰化処理するこ
とによつて形成されるので、その階段状のステツ
プの巾ｄが0.5〜1.0μと狭くすることが可能とな
り、斯種多層配線の微細パターン化が可能とな
る。

尚、本発明は、上記実施例のみに限定されず、
例えばプラズマ灰化処理及びその後のエツチング
処理の回数を３回以上とし、配線１６の階段部の
段数を３段以上とし各段の段差を更に小さくする
ことも出来る。又、２層配線に限らず、３層以上
の多層配線とすることも出来る。その際には下層
の配線をすべて上述の方法によつて断面階段状と
なすを可とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の説明に供する多層配線を有す
る半導体装置の断面図、第２図Ａ及びＢは従来の
断面階段状配線を得る工程図、第３図Ａ〜Ｆは本
発明の半導体装置の製法の実施例を示す工程図、
第３図D′は第３図Ｄの平面図である。 １１は半導体基板、１２，１７は絶縁層、１３
は配線金属層、１４は感光性樹脂層、１６，１８
は配線である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板上に形成された配線層上に所定パ
   ターンのエツチング用マスクを形成し、該マスク
   により上記配線層をエツチングする工程と、 上記マスク全体を酸素プラズマ中で灰化処理
   し、上記マスクの輪郭形状に沿う一部を除去する
   工程と、 上記マスクにより上記配線層を再度エツチング
   する工程 を有して階段状の配線を形成することを特徴とす
   る半導体装置の製法。