JPS6334955A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JPS6334955A JPS6334955A JP61179519A JP17951986A JPS6334955A JP S6334955 A JPS6334955 A JP S6334955A JP 61179519 A JP61179519 A JP 61179519A JP 17951986 A JP17951986 A JP 17951986A JP S6334955 A JPS6334955 A JP S6334955A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76877—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
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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。
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〕
この発明は半導体装置に関し、特に、間隔が２μｍ以下
であるような微細配線パターンを有する半導体装置およ
びその製造方法に関するものであるＯ 〔従来の技術〕 第３図は、例えばマグロウヒル社刊［集積回路Ｊ １９
７５年（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｊｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
Ｃｊｒｃｕｉｔｓ。
であるような微細配線パターンを有する半導体装置およ
びその製造方法に関するものであるＯ 〔従来の技術〕 第３図は、例えばマグロウヒル社刊［集積回路Ｊ １９
７５年（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｊｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
Ｃｊｒｃｕｉｔｓ。
Ｊ、Ａｌ １ｉｓｕｈ、ＭｃＧｒａｗ −Ｈｉ ｌ １
（１９７５） ：邦訳「集積回路」マグロウヒル好学
社）第１章に示された従来の半導体装置を示す断面図で
あり、図において１は半導体基板、２は絶縁層、３は例
えばアルミニウム合金よシなる電極配線層、４はレジス
トでおる。
（１９７５） ：邦訳「集積回路」マグロウヒル好学
社）第１章に示された従来の半導体装置を示す断面図で
あり、図において１は半導体基板、２は絶縁層、３は例
えばアルミニウム合金よシなる電極配線層、４はレジス
トでおる。
このような従来の半導体装置において、電極配線層の形
成は次のように行なわれてきた。すなわち、第３図（ａ
）に示すように、シリコンからなる半導体基板１に対し
、図には示されていないが拡散層やゲートパターン形成
等の集積回路構成に必要な諸工程のいくつかを施した後
、電極配線の下地絶縁＃２を形成し、必要な領域にコン
タクト穴を形成した後、薄膜状の配線材料層３人を形成
する。
成は次のように行なわれてきた。すなわち、第３図（ａ
）に示すように、シリコンからなる半導体基板１に対し
、図には示されていないが拡散層やゲートパターン形成
等の集積回路構成に必要な諸工程のいくつかを施した後
、電極配線の下地絶縁＃２を形成し、必要な領域にコン
タクト穴を形成した後、薄膜状の配線材料層３人を形成
する。
この配線材料として最もよく用いられるのは、シリコン
等を数パーセント含んだアルミニウム合金である。
等を数パーセント含んだアルミニウム合金である。
次いで、全体にレジストを塗布し、通常の写真製版技術
で轟該レジストを露光・現像して配線パターンに対応し
たパターンを有するレジスト４を形成する（第３図山）
）。次に、このレジスト４をマスクにして配線材料層３
Ａをエツチングしく第３図（Ｃ））、Ｌかる後酸素プラ
ズマ等によってレジスト４を除去すれば、電極配線層３
として必要なパターンを形成することができる（第３図
（ｄ））。
で轟該レジストを露光・現像して配線パターンに対応し
たパターンを有するレジスト４を形成する（第３図山）
）。次に、このレジスト４をマスクにして配線材料層３
Ａをエツチングしく第３図（Ｃ））、Ｌかる後酸素プラ
ズマ等によってレジスト４を除去すれば、電極配線層３
として必要なパターンを形成することができる（第３図
（ｄ））。
最後に１この電極配線層３を、シリコン層とのコンタク
ト部分で確実にオーミック（非整流性）コンタクトさせ
るため、全体を、４００℃以上の温度でアニールする。
ト部分で確実にオーミック（非整流性）コンタクトさせ
るため、全体を、４００℃以上の温度でアニールする。
従来の半導体装置では、電極配線層を以上のようにして
形成したが、アルミニウム合金は３００℃以上の熱処理
を加えると金属結晶の再配置が起こシ、その過程で、内
部応力を緩和するために自由界面に向かってヒロック（
突起）を生ずるという性質を持つ。そのため、配線間隔
が２μｍ以下に々ると、第４図に示したように、隣接の
配線とヒロック部分（図中人の部分）で短絡するという
致命的な欠点があった。
形成したが、アルミニウム合金は３００℃以上の熱処理
を加えると金属結晶の再配置が起こシ、その過程で、内
部応力を緩和するために自由界面に向かってヒロック（
突起）を生ずるという性質を持つ。そのため、配線間隔
が２μｍ以下に々ると、第４図に示したように、隣接の
配線とヒロック部分（図中人の部分）で短絡するという
致命的な欠点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためにな嘔
れたもので、配線間隔が２μｍ以下に縮まっても隣接配
線間で短絡を起こさず、非常に高い集積度を実現できる
半導体装置を得ることを目的としている。
れたもので、配線間隔が２μｍ以下に縮まっても隣接配
線間で短絡を起こさず、非常に高い集積度を実現できる
半導体装置を得ることを目的としている。
この発明に係る半導体装置は、電極配線パターンを規定
するような溝を予め下地絶縁層に形成しておき、この溝
を埋める形で自己整合的に電極配線層を形成したもので
ある。
するような溝を予め下地絶縁層に形成しておき、この溝
を埋める形で自己整合的に電極配線層を形成したもので
ある。
またこの発明に係る第１の半導体装置の製造方法は、下
地絶縁層に設けた溝を埋め込むようにして全面に配線材
料層を形成し、次いでこの配線材料層の全面にエツチン
グを施して上記溝内にのみ電極配線層を残すものである
。
地絶縁層に設けた溝を埋め込むようにして全面に配線材
料層を形成し、次いでこの配線材料層の全面にエツチン
グを施して上記溝内にのみ電極配線層を残すものである
。
さらにこの発明に係る第２の半導体装置の製造方法は、
第１の絶縁層に設けた溝を完全には埋め込まないように
配線材料層を形成するとともに、引続き残った溝を埋め
込むように全面に表面を平担化する第２の絶縁層を形成
し、次いで第２の絶縁層および配線材料層に対しほぼ等
しいエツチング速度とまる条件でエツチングして、第１
の絶縁層の溝内にのみ電極配線層を残すものである。
第１の絶縁層に設けた溝を完全には埋め込まないように
配線材料層を形成するとともに、引続き残った溝を埋め
込むように全面に表面を平担化する第２の絶縁層を形成
し、次いで第２の絶縁層および配線材料層に対しほぼ等
しいエツチング速度とまる条件でエツチングして、第１
の絶縁層の溝内にのみ電極配線層を残すものである。
この発明にお秒る半導体装置は、電極配線層の側面が予
め形成された絶縁層の壁で仕切られる形となるため、ア
ニールを行なっても側面方向にはヒロックを生じない。
め形成された絶縁層の壁で仕切られる形となるため、ア
ニールを行なっても側面方向にはヒロックを生じない。
第１図はこの発明の一実施例を示す工程断面図であり、
図において１１は半導体基板、１２は例えばシリコン酸
化物やシリコン窒化物よりなる絶縁層、１３はアルミニ
ウム合金からなる電極配線層、１４はレジスト、１５は
エツチングによって絶縁物層１２０表面に形成された溝
である。
図において１１は半導体基板、１２は例えばシリコン酸
化物やシリコン窒化物よりなる絶縁層、１３はアルミニ
ウム合金からなる電極配線層、１４はレジスト、１５は
エツチングによって絶縁物層１２０表面に形成された溝
である。
本実施例の半導体装置においても、第１図（ａ）に示す
ように、例えばシリコンからなる半導体基板１１上に絶
縁層１２′ｔ−形成するところまでは、従来装置の場合
と基本的には同じ工程で行なわれる。
ように、例えばシリコンからなる半導体基板１１上に絶
縁層１２′ｔ−形成するところまでは、従来装置の場合
と基本的には同じ工程で行なわれる。
ただし、絶縁層１２の厚さは、従来例の場合がおおむね
０．５〜１μｍ程度でおるのに対して１．５〜２μｍと
厚い方が、本実施例の場合は都合が良い。
０．５〜１μｍ程度でおるのに対して１．５〜２μｍと
厚い方が、本実施例の場合は都合が良い。
次いで、所望の配線パターンと反転（ポジとネガとの反
転）の関係にあるレジスト１４を該絶縁層上に形成しく
第１図（ｂ） ） 、次にこのレジストをマスクとして
、絶縁層１２をエツチングする（第１図（Ｃ））。この
時のエツチング深さは、電極配線層の厚さと同程度かそ
れ以上という指標で決定される。次いで、グツズ￥ある
いは酸溶液浸漬によってレジスト１４を除去する（第１
図（ｄ））。これによって、絶縁層１２の表面に、電極
配線パターンに見合った平面形状の溝１５ができる。次
いで、表面全体に、ＣＶＤ （Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａ
ｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）あるいはスパッタリン
グ等の手法で、配線材料層１３Ａを付着させる。この時
、膜の付着は、溝１５の内側壁に対しても起こるため、
ある程度以上の膜厚を積むと、当該溝が完全に埋められ
た形で膜ができる（第１図（ｅ））。なお、このような
溝内部への充填をさらに確実なものにするためには、基
板に若干のバイアス電圧を加えて行なう膜形成法（バイ
アスＣＶＤ 、バイアススパッタ等）の方がさらに有効
かことがわかっている。
転）の関係にあるレジスト１４を該絶縁層上に形成しく
第１図（ｂ） ） 、次にこのレジストをマスクとして
、絶縁層１２をエツチングする（第１図（Ｃ））。この
時のエツチング深さは、電極配線層の厚さと同程度かそ
れ以上という指標で決定される。次いで、グツズ￥ある
いは酸溶液浸漬によってレジスト１４を除去する（第１
図（ｄ））。これによって、絶縁層１２の表面に、電極
配線パターンに見合った平面形状の溝１５ができる。次
いで、表面全体に、ＣＶＤ （Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａ
ｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）あるいはスパッタリン
グ等の手法で、配線材料層１３Ａを付着させる。この時
、膜の付着は、溝１５の内側壁に対しても起こるため、
ある程度以上の膜厚を積むと、当該溝が完全に埋められ
た形で膜ができる（第１図（ｅ））。なお、このような
溝内部への充填をさらに確実なものにするためには、基
板に若干のバイアス電圧を加えて行なう膜形成法（バイ
アスＣＶＤ 、バイアススパッタ等）の方がさらに有効
かことがわかっている。
しかる後、配線材料層１３ＡをＲＩ Ｅ （Ｒｅａｃｔ
ｉｖｅＩｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ ）等によってエツチン
グして、ちょうど溝１５の内部のはじめに形成した膜厚
が厚かった部分のみに当該配線材料層１３が残されるま
で膜厚を薄くすると、結果的に所望の電極配線パターン
にそった電極配線層１３が形成される（第１図（ｆ））
。以下は従来例と同様に、オーミックコンタクトのため
のアニールを行なえばよい。
ｉｖｅＩｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ ）等によってエツチン
グして、ちょうど溝１５の内部のはじめに形成した膜厚
が厚かった部分のみに当該配線材料層１３が残されるま
で膜厚を薄くすると、結果的に所望の電極配線パターン
にそった電極配線層１３が形成される（第１図（ｆ））
。以下は従来例と同様に、オーミックコンタクトのため
のアニールを行なえばよい。
なお、上記実施例では電極配線層１３の形成によって表
面を平担化する例について説明したが、第２図に示すよ
うに、表面を平担化するほどに厚くはなく配線材料層２
１Ａを形成しく第２図（ａ））、その配線材料層２１Ａ
の上に第２の絶縁層２２を塗布あるいはＣＶＤ等で形成
して表面を平担としく第２図（ｂ））、その後に全体を
エツチングしてもよい。その場合、配線材料層２１Ａと
絶縁層２２とに対し、エツチング速度がほぼ等しくなる
条件でエツチングを行なえば、表面を平担化することが
可能である（第２図（Ｃ））。２１は電極配線層である
。
面を平担化する例について説明したが、第２図に示すよ
うに、表面を平担化するほどに厚くはなく配線材料層２
１Ａを形成しく第２図（ａ））、その配線材料層２１Ａ
の上に第２の絶縁層２２を塗布あるいはＣＶＤ等で形成
して表面を平担としく第２図（ｂ））、その後に全体を
エツチングしてもよい。その場合、配線材料層２１Ａと
絶縁層２２とに対し、エツチング速度がほぼ等しくなる
条件でエツチングを行なえば、表面を平担化することが
可能である（第２図（Ｃ））。２１は電極配線層である
。
また、上記実施例では電極配線層としてアルミニウム合
金を用いた場合について説明したが、タングステンやモ
リブデンその他の高融点金属、あるいはそれらのシリサ
イド等を用いてもよく、上記実施例と同様の効果が得ら
れる。また、上記実施例では、電極配線層が１層の場合
について示したが、電極配線層が２層以上になつ喪場合
にも、全く同様のプロセスを繰シ返すことにより、それ
ぞれ微細な電極配線パターンが形成できることも言うま
でもない。
金を用いた場合について説明したが、タングステンやモ
リブデンその他の高融点金属、あるいはそれらのシリサ
イド等を用いてもよく、上記実施例と同様の効果が得ら
れる。また、上記実施例では、電極配線層が１層の場合
について示したが、電極配線層が２層以上になつ喪場合
にも、全く同様のプロセスを繰シ返すことにより、それ
ぞれ微細な電極配線パターンが形成できることも言うま
でもない。
以上のように、この発明によれば電極配線層を予め形成
された溝の中に埋め込むようにして形成したので、隣接
配線間の短路を生ずることなく電極配線の集積密度を上
げることができる。のみならず、上面が平担で信頼性の
高い半導体装置を得られるという効果がある。また、最
終的に電極配線形状を決めるバターニングを、アルミニ
ウム合金のように光に対する反射率の高い層にではなく
、反射率の低い下地絶縁層に対して行なうことになシ
その意味でも微細パターンの形成が容易になる０
された溝の中に埋め込むようにして形成したので、隣接
配線間の短路を生ずることなく電極配線の集積密度を上
げることができる。のみならず、上面が平担で信頼性の
高い半導体装置を得られるという効果がある。また、最
終的に電極配線形状を決めるバターニングを、アルミニ
ウム合金のように光に対する反射率の高い層にではなく
、反射率の低い下地絶縁層に対して行なうことになシ
その意味でも微細パターンの形成が容易になる０
第１図はこの発明の一実施例を示す工程断面図、第２図
はこの発明の他の実施例を示す工程断面図、第３図は従
来例を示す工程断面図、第４図は従来例の欠点を説明す
るための平面図である。 １１・・・・半導体基板、１２，２２・・・・絶縁層、
１３，２１・・Ｏ・電極配線層、１３人。 ２１Ａ・・・・配線材料層、１５・―・・溝。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
はこの発明の他の実施例を示す工程断面図、第３図は従
来例を示す工程断面図、第４図は従来例の欠点を説明す
るための平面図である。 １１・・・・半導体基板、１２，２２・・・・絶縁層、
１３，２１・・Ｏ・電極配線層、１３人。 ２１Ａ・・・・配線材料層、１５・―・・溝。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (3)
- （１）電極配線パターンを規定するような平面形状で形
成された溝を有する絶縁層と、この絶縁層の溝に埋め込
まれた電極配線層とを有することを特徴とする半導体装
置。 - （２）絶縁層の表面に電極配線パターンに相当する平面
形状の溝を形成する工程と、この溝を埋め込むように上
記絶縁層の全面に電極配線層を形成する工程と、この配
線材料層の全面にエッチングを施して上記溝内にのみ当
該配線材料層を残し、電極配線層とする工程とを含むこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 - （３）第１の絶縁層の表面に電極配線パターンに相当す
る平面形状の溝を形成する工程と、この溝を完全には埋
めないように上記絶縁層の全面に配線材料層を形成する
工程と、残つた溝を埋め込むように上記配線材料層の全
面に、表面を平担化する第２の絶縁層を形成する工程と
、これら第２の絶縁層および配線材料層に対しほぼ等し
いエッチング速度となる条件下で全面をエッチングして
上記第１の絶縁層の溝内にのみ上記配線材料層を残し、
電極配線層とする工程とを含むことを特徴とする半導体
装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61179519A JPS6334955A (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 半導体装置およびその製造方法 |
| US07/040,166 US4847673A (en) | 1986-07-29 | 1987-04-20 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61179519A JPS6334955A (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6334955A true JPS6334955A (ja) | 1988-02-15 |
Family
ID=16067198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61179519A Pending JPS6334955A (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4847673A (ja) |
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- 1986-07-29 JP JP61179519A patent/JPS6334955A/ja active Pending
-
1987
- 1987-04-20 US US07/040,166 patent/US4847673A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4847673A (en) | 1989-07-11 |
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