多層配線形成方法および多層配線構造
【目的】 多層配線の層間接続において、下層配線にオーバラップ部を設けることなく、接続孔開口時の合わせずれマージンを導入する、多層配線形成方法およびその構造を提供する。
【構成】 下層配線３の厚さ方向の１部をエッチングして第１のパターンを形成した後、マスク８と第１のパターンの側面にイオウ系材料による昇華性側壁９を形成し、下層配線の厚さ方向の残部をエッチングし第２のパターンを形成する。第２のパターンのテラス部３Ｔが接続孔開口時の合わせずれマージンとなる。
【効果】 接続孔のアライメントがずれても、テラス部Ｔがエッチングトッパとなり、絶縁層２に損傷を与えることがない。テラス部３Ｔの幅はセルフアラインで決定されるのでプロセスは安定であり、配線密度の高集積化が達成される。
【構成】 下層配線３の厚さ方向の１部をエッチングして第１のパターンを形成した後、マスク８と第１のパターンの側面にイオウ系材料による昇華性側壁９を形成し、下層配線の厚さ方向の残部をエッチングし第２のパターンを形成する。第２のパターンのテラス部３Ｔが接続孔開口時の合わせずれマージンとなる。
【効果】 接続孔のアライメントがずれても、テラス部Ｔがエッチングトッパとなり、絶縁層２に損傷を与えることがない。テラス部３Ｔの幅はセルフアラインで決定されるのでプロセスは安定であり、配線密度の高集積化が達成される。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置等に用いる多層配線形成方法および多層配線構造に関し、更に詳しくは多層配線の下層配線の接続孔部分を、オーバラップなしで形成する多層配線形成方法および多層配線構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置の高集積度化に伴い、多層配線プロセスの重要性が益々高まりつつある。半導体装置の集積度向上には、半導体チップ上で大きな面積を占める配線および配線間のピッチを狭めることが１つのポイントであることから、そのデザインルールもサブハーフミクロンからクォータミクロンのレベルへと微細化されてきている。
【０００３】かかる微細幅の下層配線上の層間絶縁膜に接続孔を開口し、ここにコンタクトプラグを形成して上層配線との層間接続をとる多層配線プロセスにおいては、リソグラフィ時のマスク合わせずれを補償するマージン確保の意味から、オーバラップ部を設けることが通常行われる。これを図３（ａ）〜（ｂ）を参照して説明する。
【０００４】図３（ａ）は多層配線のオーバラップ部を示す概略断面図である。半導体基板１上の絶縁層２上に下層配線３を形成し、この上の層間絶縁膜５に下層配線３に臨む接続孔６を開口する。この接続孔６開口部の下層配線３には、下層配線３の幅を拡げたオーバラップ部４を形成しておく。図３（ｂ）は同じく多層配線のオーバラップ部を示す概略平面図であり、隣り合う複数の下層配線３を示している。接続孔６形成のためのレジスト層へのパターン露光においては、半導体チップ上の図示しないアライメントマークにより位置合わせを行うが、この位置合わせずれを見越してオーバラップ部４を図３（ｂ）に示すように下層配線３より広い幅に形成しておくのである。これにより、接続孔開口用マスクが例え下層配線３からずれても、接続孔６開口時のエッチングにより絶縁層２が掘られたり、オーミックコンタクトが不安定になる不都合を回避できる。
【０００５】しかしながら、下層配線３間のスペース間隔Ｄ1 は、オーバラップ部４が存在する限り、ある限界以下には狭めることは不可能である。すなわち、オーバラップ部のスペース間隔Ｄ2 をリソグラフィ時の解像限界値に設定したとしても、Ｄ1 はＤ2 にオーバラップ部の張り出し幅Ｄ3 の２倍を加えた間隔となるためである。この関係は、Ｄ1 ＝Ｄ2 ＋２Ｄ3 で表される。すなわち、オーバラップ部４以外の下層配線３間のスペース間隔Ｄ2 は、配線レイアウト上無駄な２Ｄ3 に起因するエリアを含むこととなり、半導体装置の高集積化の妨げとなっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題は、接続孔開口部の下層配線にオーバラップ部を形成することなく、しかも接続孔形成用のマスク合わせずれが生じた場合にも、下地絶縁層を損傷することがない、多層配線の形成方法および多層配線構造を提供することである。
【０００７】また本発明の別の課題は、接続孔開口部の下層配線にオーバラップ部を形成することなく、下層配線のスペース間隔を狭め、これにより半導体装置の集積度を向上することが可能な多層配線の形成方法および多層配線構造を提供することである。本発明の上記以外の課題は、本願明細書および添付図面の説明により明らかにされる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の多層配線形成方法は、上述の課題を解決するために発案したものである。すなわち、下層配線上の層間絶縁膜にこの下層配線に臨む接続孔を開口する工程を有する多層配線の形成方法であって、この下層配線の形成工程は、マスク層をマスクとして下層配線層の厚さ方向の１部をパターニングして第１のパターンを形成する工程、マスク層および第１のパターン側面に昇華性側壁を形成する工程、マスク層および前記昇華性側壁を新たなマスクとして上記下層配線層の厚さ方向の残部をパターニングして第２のパターンを形成する工程を含んでなることを特徴とするものである。
【０００９】この昇華性側壁は、Ｓ（イオウ）層または（ＳＮ）n （ポリチアジル）層により形成する。このうち、イオウ層は、放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを生成しうるガスを用いて気相中から形成する。またポリチアジル層は、放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを生成しうるガスと、Ｎ系ガスとを用いてやはり気相中から形成する。
【００１０】放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを生成しうるガスとしては、Ｓ2Ｆ2 、ＳＦ2 、ＳＦ4 、Ｓ2 Ｆ10、Ｓ2 Ｃｌ2 、Ｓ3 Ｃｌ2 、ＳＣｌ2 、Ｓ2 Ｂｒ2 、Ｓ3 Ｂｒ2 、ＳＢｒ2 等のハロゲン化イオウ系ガスおよびＨ2 Ｓガスのいずれかを用いる。ハロゲン化イオウガスとして一般的なＳＦ6 は、放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを生成しないので、本発明からは除外する。
【００１１】またＮ系ガスとしては、Ｎ2 、ＮＦ3 、Ｎ2 Ｆ4 およびＮ2 Ｈ4 のいずれかを用いる。Ｎ系ガスのうち、ＮＨ3 はポリチアジルを形成することはなく、むしろ難昇華性の（ＮＨ4 ）2 Ｓ（硫化アンモニウム）を形成するので、本発明から除外する。
【００１２】一方、本発明の多層配線構造は、同じく上述の課題を解決するために発案したものである。すなわち、下層配線上の層間絶縁膜に該下層配線に臨む接続孔を有する多層配線構造であって、この下層配線は、幅の狭い第１のパターンと、この第１のパターンの下部に接し、かつ第１のパターン幅より広い幅の第２のパターンとにより、配線の長手方向に直角な断面が、凸字状に形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】この第１のパターンはＡｌ系金属層を含み、第２のパターンはＷ等の高融点金属層を含むことを特徴とする。また第１のパターン幅は、高集積度半導体装置に用いる観点から、０．５μｍ以下であることが望ましい。
【００１４】
【作用】本発明のポイントは、オーバラップ部を不要とする下層配線の構造およびその形成工程にある。すなわち、接続孔開口用のマスク形成時の露光時に、マスク合わせずれが生じても上述した不都合が起こらないためのマージンを、下層配線パターニングマスクにオーバラップ部を予め付加しておくことにより導入するという、従来のマスク形状に依存することのない下層配線の形成工程およびその構造にある。
【００１５】本発明の多層配線形成方法によれば、下層配線層を微細なスペース間隔のマスクを用いて中途までパターニングして第１のパターンを形成した後、マスクおよび第１のパターンの側面に昇華性の側壁を形成して見掛け上のマスク幅を拡げ、この側壁を有するマスクを新たなマスクとして下層配線層を更にパターニングして第２のパターンを形成し、下層配線パターンを完成する。この２段階パターニング法によれば、下層配線の下部をしめる第２のパターンによるテラス部が下層配線の全長に渡って形成され、このテラス部が前述したマスク合わせずれが生じた場合に、合わせずれマージンとして機能するのである。この関係を、本発明の原理を示す概略断面図である図２（ａ）〜（ｂ）を参照して説明する。
【００１６】図２（ａ）は本発明の多層配線構造に採用する下層配線３の断面形状であり、配線の長手方向に直角な断面を示すものである。同図で明らかなように下層配線３は、上部の第１のパターン３Ａと、下部の第１のパターン３Ｂとにより凸字状に構成され、第２のパターン３Ｂには第１のパターン３Ａから張り出したテラス部３Ｔが形成されている。
【００１７】つぎにこのテラス部３Ｔの機能について説明する。図２（ｂ）は本発明の多層配線構造による複数の下層配線３が、あるスペース間隔をもって平行に形成され、この複数の下層配線の臨む複数の接続孔（ヴァイアホール）６を開口した状態を示す。接続孔６は、本来、第１のパターン３Ａの直上に開口されるべきものである。しかし図２（ｂ）においては、接続孔形成用のマスク露光時のアライメント合わせずれにより、接続孔６は第１のパターン３Ａから部分的にずれて開口されている。この場合、下層配線３パターンが単なる矩形形状であれば接続孔６開口時のオーバーエッチングにより下地の絶縁層２が掘られ、損傷を受ける場合がある。しかし本発明の多層配線構造による下層配線３の構造であれば、第２のパターン３Ａから張り出したテラス部３Ｔの存在により、これがエッチングストッパとなりこのような不都合を回避できるのである。
【００１８】さらに、テラス部３Ｔは昇華性側壁により、その幅はセルフアラインで形成される。すなわち、第２のパターン３Ｂ間のスペース間隔も自己整合的に決定される。このため、複数の第１のパターン３Ａ間のスペース間隔をリソグラフィ時の解像限界あるいは解像限界に近い値に設定した場合であっても、第２のパターン３Ｂ間のスペース間隔は解像限界を超える微細幅にセルフアラインで形成され、高集積化に寄与する。
【００１９】通常、このような側壁を形成する場合には、第１のパターン３Ａを形成後ＳｉＯ2 のような絶縁膜をコンフォーマルに形成後、エッチバックにより残留形成することがおこなわれる。しかしこのように残留形成した側壁をもマスクとして第２のパターン３Ｂをエッチングする場合には、第１のパターン３Ａを保護するマスクを新たに形成する必要があり、プロセスが煩雑となる。他の方法として、第１のパターン３Ａ形成後、カーボン系ポリマを側壁に付着形成してこれをマスク層として用いれば工程は単純化する。しかしこの場合には、余剰のカーボン系ポリマがエッチングチャンバ内壁等にも付着し、パーティクルレベルの悪化等プロセスのクリーン化に新たな問題が生じる。
【００２０】本発明は上記の問題点をいずれも解決し、スループットを低下することなく、クリーンなプロセスを達成することが可能である。すなわち、イオウ系材料層は昇華点以下に温度制御された被エッチング基板上に気相中から堆積することが可能である。この温度はイオウでは約９０℃以下、ポリチアジルであれば約１５０℃以下である。またエッチング終了後には、被エッチング基板を加熱すればこれらイオウ系材料層は昇華除去され、何ら汚染を残すことはない。昇華除去温度は、イオウ層は約９０℃、ポリチアジル層では１５０℃を超える温度である。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき図面を参照しながら説明する。
【００２２】実施例１本実施例は、高融点金属層上に形成されたＡｌ系金属層を含む下層配線層をパターニングする際に、イオウ層からなる昇華性側壁を用いた例であり、これを図１（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。なお同図では、図２および図３中と同じ構成部分には同一の参照符号を付すものとする。
【００２３】まず、Ｓｉ等の半導体基板１上にＳｉＯ2 等からなる絶縁層２を形成する。半導体基板１は多結晶シリコンやＡｌ系金属からなる配線層であってもよい。また絶縁層２には図示しない接続孔が開口されていてもよい。次にＴｉおよびＴｉＯＮをこの順に３０ｎｍと７０ｎｍの厚さにスパッタリングにより形成し、密着層兼バリアメタル層３１とする。続けてブランケットＣＶＤによりＷからなる高融点金属層３２を２００ｎｍ、スパッタリングによるＴｉ層３３を５０ｎｍ、Ａｌ−１％ＳｉからなるＡｌ系金属層３４を５００ｎｍ、そしてＴｉＯＮからなる反射防止層７を２５ｎｍの厚さに形成する。密着層兼バリアメタル層３１からＡｌ系金属層３４迄の各層は、下層配線を構成する層である。なお各層の厚さや層構成は代表的な例を示すものであり、これに限定されることはない。次に、例えば化学増幅型レジストとＫｒＦエキシマレーザリソグラフィにより、０．３５μｍ幅の複数のマスク８を形成する。マスク８間のスペースも０．３５ｎｍとする。ここまで形成した図１（ａ）に示す試料を被エッチング基板とする。
【００２４】この被エッチング基板をＲＦバイアス印加型ヘリコン波プラズマエッチング装置を用いて、一例として下記条件により反射防止層７とＡｌ系金属層３４およびＴｉ層３３をエッチングして第１のパターン３Ａを形成する。
ＢＣｌ3 ８０ ｓｃｃｍ Ｃｌ2 １２０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ０．１３ Ｐａ ヘリコン波電源パワー ２５００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
ＲＦバイアスパワー １００ Ｗ（２ＭＨｚ）
基板温度 ０ ℃Ｃｌ系ガスによる本エッチング工程では、高融点金属層３２が露出した時点でエッチングはストップして第１のパターンが形成される。
【００２５】次に同じエッチング装置内でガスを切り替え、下記条件によりイオウ層からなる昇華性側壁９を形成する。
Ｓ2 Ｆ2 ４０ ｓｃｃｍ Ｈ2 １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ０．１３ Ｐａ ヘリコン波電源パワー ２５００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
ＲＦバイアスパワー ３０ Ｗ（２ＭＨｚ）
基板温度 ０ ℃本工程では、プラズマ中に解離生成するＳ* （Ｓラジカル）は遊離のイオウとなって被エッチング基板上全面に堆積するが、弱いＲＦバイアスを印加しているので、マスク８および第１のパターン側壁にのみ昇華性側壁９が形成される。昇華性側壁９の厚さは一例として７５ｎｍである。この状態を図１（ｂ）に示す。ＲＦバイアスは印加しなくても良いが、この場合にはイオウは被エッチング基板上にコンフォーマルに形成される。なおＨ2 ガスの添加は、Ｆ* （Ｆラジカル）を補足してイオウの堆積を助長する効果を担うが、必ずしも添加する必要はない。このようにハロゲンラジカルを補足する効果のあるガスとしてＳｉＨ4 等、他のＨ系ガスを用いてもよい。
【００２６】引き続き同じエッチング装置により、ガスを切り替えて一例として下記条件により高融点金属層３２と密着層兼バリアメタル層３１をエッチングし、第２のパターン３Ｂを形成する。
Ｓ2 Ｆ2 ３０ ｓｃｃｍ Ｃｌ2 ２０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ０．１３ Ｐａ ヘリコン波電源パワー ２５００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
ＲＦバイアスパワー １００ Ｗ（２ＭＨｚ）
基板温度 ０ ℃本エッチング工程では、マスク８および昇華性側壁９とを共にエッチングマスクとしてエッチングが進行する結果、第１のパターンより幅広の第２のパターン３Ｂが形成される。エッチング終了後、被エッチング基板を約９０℃以上に加熱すると昇華性側壁９は昇華除去される。昇華性薄膜９の除去は、マスク８のアッシング時に同時に酸化除去してもよい。この状態を図１（ｃ）に示す。第２のパターン３Ｂにはテラス部３Ｔが自己整合的に形成されるが、この幅は昇華性側壁９の厚さに相当する約７５ｎｍである。また隣り合う第２のパターン間のスペースは約２００ｎｍに縮小される。
【００２７】マスク９をアッシングまたウエット剥離して凸字型の断面形状を有する下層配線３が完成する。以下、図２（ｂ）で示したように層間絶縁膜５を形成し、下層配線３に臨む接続孔６を開口し、さらに図示しない上層配線ないしはコンタクトプラグを形成して多層配線構造が完成する。本実施例によれば、イオウの昇華性側壁の利用により、オーバラップ部なしでアライメントマージンを有する多層配線構造を実現することが可能である。
【００２８】実施例２本実施例は高融点金属層上に形成されたＡｌ系金属層を含む下層配線層をパターニングする際に、ポリチアジル層からなる昇華性側壁を用いた例であり、これを再び図１（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。ただし本実施例は基本的には実施例１と同じであり、昇華性側壁９としてイオウ層をポリチアジル層に変更した点が異なるのみであるので、この特徴部分のみを説明する。
【００２９】Ｃｌ系ガスにより第１のパターン３Ａを形成した後、同じヘリコン波プラズマエッチング装置内でガスを切り替え、下記条件によりポリチアジル層からなる昇華性側壁９を形成する。
Ｓ2 Ｆ2 ４０ ｓｃｃｍ Ｎ2 １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ０．１３ Ｐａ ヘリコン波電源パワー ２５００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
ＲＦバイアスパワー ３０ Ｗ（２ＭＨｚ）
基板温度 ０ ℃本工程では、プラズマ中に解離生成するＳ* （Ｓラジカル）はＮ原子と反応し、まずチアジル（Ｓ≡Ｎ）が形成される。チアジルは、分子中に不対電子を持っているので容易に重合し、（ＳＮ）2 を形成する。さらにこの（ＳＮ）2 は重合を繰り返し、ポリマ状の（ＳＮ）n となる。ポリチアジルは安定な物質であり、１５０℃程度迄は分解しない。本実施例では基板温度を０℃に制御しているのでポリチアジルを被エッチング基板上に堆積できるのである。また弱いＲＦバイアスの印加により、マスク８および第１のパターン３Ａ側壁にのみ昇華性側壁９が形成される。昇華性側壁９の厚さは一例として７５ｎｍである。この状態を図１（ｂ）に示す。ＲＦバイアスは印加しなくても良いが、この場合にはポリチアジル層は被エッチング基板上にコンフォーマルに形成される。なおＮ2 以外のＮ系ガスとして、ＮＦ3 、Ｎ2 Ｆ4 またはＮ2 Ｈ4 を使用してもよい。
【００３０】以下の工程は実施例１と同じであり、重複する記述を省略する。ポリチアジルからなる昇華性薄膜もアッシングで除去してもよい。本実施例によれば、エッチングマスクとして、イオウ層よりさらにイオン照射耐性の強いポリチアジルからなる昇華性側壁をもマスクの１部として用いることにより、第２のパターンのテラス部３２１の幅の制御性を向上することができる。これにより、オーバラップ部なしでアライメントマージンを有する多層配線構造を安定に実現することが可能である。
【００３１】以上、本発明を２種類の実施例をもって説明したが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
【００３２】下層配線の層構成として、高融点金属層上にＡｌ系金属層が積層された構造を例示したが、多結晶シリコン上に高融点金属シリサイド層が積層されたポリサイド層や、多結晶シリコン層、Ａｌ系金属層等の単層であってもよい。これらの材料層により形成される、微細な線幅とスペース幅を有する下層配線上の層間絶縁膜に、この下層配線に臨む接続孔を開口する場合に、本発明はアライメントマージンを自己整合的に導入することが可能である。
【００３３】層間絶縁膜としてＳｉＯ2 を例示したが、不純物を含むＳｉＯ2 、すなわちＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧ、ＡｓＳＧやＳｉＯＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 であってもよい。Ｆ等のハロゲン元素を含むＳｉＯＦ、ＳｉＯＮＦは一般に比誘電率が小さく、本発明のように配線間隔を極限まで狭めた多層配線構造においては、配線間容量の低減、信号伝送遅延の低減に有用である。これらのＦ含有層間絶縁膜は、Ｃ2 Ｆ6、ＮＦ3 等のＦ系ガスを併用したＣＶＤやスパッタリングにより成膜することができる。
【００３４】エッチング装置としてヘリコン波プラズマエッチング装置を用いたが、より一般的な平行平板型ＲＩＥやＥＣＲプラズマエッチング装置、さらにはＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）エッチング装置、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）エッチング装置等を適宜用いてよい。これらのエッチング装置に基板ＲＦバイアス印加手段と基板ステージ温度制御手段を組み込み使用することができる。
【００３５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明によれば接続孔開口部の下層配線にオーバラップ部を形成することなく、たとえ接続孔形成用のリソグラフィ時のマスク合わせずれが生じたとしても、下地絶縁層を損傷することがない。このため、配線レイアウトの設計段階から無駄なスペースを排除でき、高密度に下層配線群を配置できる。
【００３６】下層配線上部、すなわち第１のパターン間のスペースをリソグラフィの解像限界、あるいはそれに近い値に設計しても、下層配線下部すなわち第２のパターン間隔はセルフアラインで決定されるので高集積化に寄与するとともに、配線間短絡等の事故が生じることがない。また凸字型の配線断面により、断面積はむしろ増加するので、配線抵抗の低減にも役立つ。
【００３７】イオウ系材料からなる昇華性側壁は、エッチング終了後の基板加熱あるいはアッシングにより基板汚染を残すことなく除去できる。エッチングチャンバ内壁に付着したイオウ系材料についても同様に加熱除去できる。このためパーティクル汚染のないクリーンなプロセスが可能である。
【００３８】以上の効果により、接続孔開口時のマスク合わせ対策を含む多層配線構造およびその形成方法を自己整合で信頼性高く提供することが可能となった。本発明による多層配線構造および形成方法は、特に０．５μｍ以下の微細な配線幅を有する半導体装置の下層配線に用いて効力を発揮するものであり、本発明が奏する効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多層配線形成方法を適用した実施例１および２における下層配線のドライエッチング工程を示す概略断面図であり、（ａ）は下地絶縁層上に積層構造の下層配線層およびマスクを形成した状態、（ｂ）は下層配線層の厚さ方向の１部をパターニングして第１のパターンを形成し、さらに昇華性側壁を形成した状態、（ｃ）は続けて下層配線層の厚さ方向の残部をパターニングして第２のパターンを形成し、昇華性側壁を除去した状態である。
【図２】本発明の多層配線構造の原理を示す概略断面図であり、（ａ）は下層配線の断面形状、（ｂ）は下層配線に臨む接続孔を開口した状態である。
【図３】従来の多層配線におけるオーバラップ部を示す概略図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
１ 半導体基板
２ 絶縁層
３ 下層配線
３１ 密着層兼バリアメタル層
３２ 高融点金属層
３３ Ｔｉ層
３４ Ａｌ系金属層
３Ａ 第１のパターン
３Ｂ 第２のパターン
３Ｔ テラス部
４ オーバラップ部
５ 層間絶縁膜
６ 接続孔
７ 反射防止層
８ マスク
９ 昇華性側壁
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置等に用いる多層配線形成方法および多層配線構造に関し、更に詳しくは多層配線の下層配線の接続孔部分を、オーバラップなしで形成する多層配線形成方法および多層配線構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置の高集積度化に伴い、多層配線プロセスの重要性が益々高まりつつある。半導体装置の集積度向上には、半導体チップ上で大きな面積を占める配線および配線間のピッチを狭めることが１つのポイントであることから、そのデザインルールもサブハーフミクロンからクォータミクロンのレベルへと微細化されてきている。
【０００３】かかる微細幅の下層配線上の層間絶縁膜に接続孔を開口し、ここにコンタクトプラグを形成して上層配線との層間接続をとる多層配線プロセスにおいては、リソグラフィ時のマスク合わせずれを補償するマージン確保の意味から、オーバラップ部を設けることが通常行われる。これを図３（ａ）〜（ｂ）を参照して説明する。
【０００４】図３（ａ）は多層配線のオーバラップ部を示す概略断面図である。半導体基板１上の絶縁層２上に下層配線３を形成し、この上の層間絶縁膜５に下層配線３に臨む接続孔６を開口する。この接続孔６開口部の下層配線３には、下層配線３の幅を拡げたオーバラップ部４を形成しておく。図３（ｂ）は同じく多層配線のオーバラップ部を示す概略平面図であり、隣り合う複数の下層配線３を示している。接続孔６形成のためのレジスト層へのパターン露光においては、半導体チップ上の図示しないアライメントマークにより位置合わせを行うが、この位置合わせずれを見越してオーバラップ部４を図３（ｂ）に示すように下層配線３より広い幅に形成しておくのである。これにより、接続孔開口用マスクが例え下層配線３からずれても、接続孔６開口時のエッチングにより絶縁層２が掘られたり、オーミックコンタクトが不安定になる不都合を回避できる。
【０００５】しかしながら、下層配線３間のスペース間隔Ｄ1 は、オーバラップ部４が存在する限り、ある限界以下には狭めることは不可能である。すなわち、オーバラップ部のスペース間隔Ｄ2 をリソグラフィ時の解像限界値に設定したとしても、Ｄ1 はＤ2 にオーバラップ部の張り出し幅Ｄ3 の２倍を加えた間隔となるためである。この関係は、Ｄ1 ＝Ｄ2 ＋２Ｄ3 で表される。すなわち、オーバラップ部４以外の下層配線３間のスペース間隔Ｄ2 は、配線レイアウト上無駄な２Ｄ3 に起因するエリアを含むこととなり、半導体装置の高集積化の妨げとなっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題は、接続孔開口部の下層配線にオーバラップ部を形成することなく、しかも接続孔形成用のマスク合わせずれが生じた場合にも、下地絶縁層を損傷することがない、多層配線の形成方法および多層配線構造を提供することである。
【０００７】また本発明の別の課題は、接続孔開口部の下層配線にオーバラップ部を形成することなく、下層配線のスペース間隔を狭め、これにより半導体装置の集積度を向上することが可能な多層配線の形成方法および多層配線構造を提供することである。本発明の上記以外の課題は、本願明細書および添付図面の説明により明らかにされる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の多層配線形成方法は、上述の課題を解決するために発案したものである。すなわち、下層配線上の層間絶縁膜にこの下層配線に臨む接続孔を開口する工程を有する多層配線の形成方法であって、この下層配線の形成工程は、マスク層をマスクとして下層配線層の厚さ方向の１部をパターニングして第１のパターンを形成する工程、マスク層および第１のパターン側面に昇華性側壁を形成する工程、マスク層および前記昇華性側壁を新たなマスクとして上記下層配線層の厚さ方向の残部をパターニングして第２のパターンを形成する工程を含んでなることを特徴とするものである。
【０００９】この昇華性側壁は、Ｓ（イオウ）層または（ＳＮ）n （ポリチアジル）層により形成する。このうち、イオウ層は、放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを生成しうるガスを用いて気相中から形成する。またポリチアジル層は、放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを生成しうるガスと、Ｎ系ガスとを用いてやはり気相中から形成する。
【００１０】放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを生成しうるガスとしては、Ｓ2Ｆ2 、ＳＦ2 、ＳＦ4 、Ｓ2 Ｆ10、Ｓ2 Ｃｌ2 、Ｓ3 Ｃｌ2 、ＳＣｌ2 、Ｓ2 Ｂｒ2 、Ｓ3 Ｂｒ2 、ＳＢｒ2 等のハロゲン化イオウ系ガスおよびＨ2 Ｓガスのいずれかを用いる。ハロゲン化イオウガスとして一般的なＳＦ6 は、放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを生成しないので、本発明からは除外する。
【００１１】またＮ系ガスとしては、Ｎ2 、ＮＦ3 、Ｎ2 Ｆ4 およびＮ2 Ｈ4 のいずれかを用いる。Ｎ系ガスのうち、ＮＨ3 はポリチアジルを形成することはなく、むしろ難昇華性の（ＮＨ4 ）2 Ｓ（硫化アンモニウム）を形成するので、本発明から除外する。
【００１２】一方、本発明の多層配線構造は、同じく上述の課題を解決するために発案したものである。すなわち、下層配線上の層間絶縁膜に該下層配線に臨む接続孔を有する多層配線構造であって、この下層配線は、幅の狭い第１のパターンと、この第１のパターンの下部に接し、かつ第１のパターン幅より広い幅の第２のパターンとにより、配線の長手方向に直角な断面が、凸字状に形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】この第１のパターンはＡｌ系金属層を含み、第２のパターンはＷ等の高融点金属層を含むことを特徴とする。また第１のパターン幅は、高集積度半導体装置に用いる観点から、０．５μｍ以下であることが望ましい。
【００１４】
【作用】本発明のポイントは、オーバラップ部を不要とする下層配線の構造およびその形成工程にある。すなわち、接続孔開口用のマスク形成時の露光時に、マスク合わせずれが生じても上述した不都合が起こらないためのマージンを、下層配線パターニングマスクにオーバラップ部を予め付加しておくことにより導入するという、従来のマスク形状に依存することのない下層配線の形成工程およびその構造にある。
【００１５】本発明の多層配線形成方法によれば、下層配線層を微細なスペース間隔のマスクを用いて中途までパターニングして第１のパターンを形成した後、マスクおよび第１のパターンの側面に昇華性の側壁を形成して見掛け上のマスク幅を拡げ、この側壁を有するマスクを新たなマスクとして下層配線層を更にパターニングして第２のパターンを形成し、下層配線パターンを完成する。この２段階パターニング法によれば、下層配線の下部をしめる第２のパターンによるテラス部が下層配線の全長に渡って形成され、このテラス部が前述したマスク合わせずれが生じた場合に、合わせずれマージンとして機能するのである。この関係を、本発明の原理を示す概略断面図である図２（ａ）〜（ｂ）を参照して説明する。
【００１６】図２（ａ）は本発明の多層配線構造に採用する下層配線３の断面形状であり、配線の長手方向に直角な断面を示すものである。同図で明らかなように下層配線３は、上部の第１のパターン３Ａと、下部の第１のパターン３Ｂとにより凸字状に構成され、第２のパターン３Ｂには第１のパターン３Ａから張り出したテラス部３Ｔが形成されている。
【００１７】つぎにこのテラス部３Ｔの機能について説明する。図２（ｂ）は本発明の多層配線構造による複数の下層配線３が、あるスペース間隔をもって平行に形成され、この複数の下層配線の臨む複数の接続孔（ヴァイアホール）６を開口した状態を示す。接続孔６は、本来、第１のパターン３Ａの直上に開口されるべきものである。しかし図２（ｂ）においては、接続孔形成用のマスク露光時のアライメント合わせずれにより、接続孔６は第１のパターン３Ａから部分的にずれて開口されている。この場合、下層配線３パターンが単なる矩形形状であれば接続孔６開口時のオーバーエッチングにより下地の絶縁層２が掘られ、損傷を受ける場合がある。しかし本発明の多層配線構造による下層配線３の構造であれば、第２のパターン３Ａから張り出したテラス部３Ｔの存在により、これがエッチングストッパとなりこのような不都合を回避できるのである。
【００１８】さらに、テラス部３Ｔは昇華性側壁により、その幅はセルフアラインで形成される。すなわち、第２のパターン３Ｂ間のスペース間隔も自己整合的に決定される。このため、複数の第１のパターン３Ａ間のスペース間隔をリソグラフィ時の解像限界あるいは解像限界に近い値に設定した場合であっても、第２のパターン３Ｂ間のスペース間隔は解像限界を超える微細幅にセルフアラインで形成され、高集積化に寄与する。
【００１９】通常、このような側壁を形成する場合には、第１のパターン３Ａを形成後ＳｉＯ2 のような絶縁膜をコンフォーマルに形成後、エッチバックにより残留形成することがおこなわれる。しかしこのように残留形成した側壁をもマスクとして第２のパターン３Ｂをエッチングする場合には、第１のパターン３Ａを保護するマスクを新たに形成する必要があり、プロセスが煩雑となる。他の方法として、第１のパターン３Ａ形成後、カーボン系ポリマを側壁に付着形成してこれをマスク層として用いれば工程は単純化する。しかしこの場合には、余剰のカーボン系ポリマがエッチングチャンバ内壁等にも付着し、パーティクルレベルの悪化等プロセスのクリーン化に新たな問題が生じる。
【００２０】本発明は上記の問題点をいずれも解決し、スループットを低下することなく、クリーンなプロセスを達成することが可能である。すなわち、イオウ系材料層は昇華点以下に温度制御された被エッチング基板上に気相中から堆積することが可能である。この温度はイオウでは約９０℃以下、ポリチアジルであれば約１５０℃以下である。またエッチング終了後には、被エッチング基板を加熱すればこれらイオウ系材料層は昇華除去され、何ら汚染を残すことはない。昇華除去温度は、イオウ層は約９０℃、ポリチアジル層では１５０℃を超える温度である。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき図面を参照しながら説明する。
【００２２】実施例１本実施例は、高融点金属層上に形成されたＡｌ系金属層を含む下層配線層をパターニングする際に、イオウ層からなる昇華性側壁を用いた例であり、これを図１（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。なお同図では、図２および図３中と同じ構成部分には同一の参照符号を付すものとする。
【００２３】まず、Ｓｉ等の半導体基板１上にＳｉＯ2 等からなる絶縁層２を形成する。半導体基板１は多結晶シリコンやＡｌ系金属からなる配線層であってもよい。また絶縁層２には図示しない接続孔が開口されていてもよい。次にＴｉおよびＴｉＯＮをこの順に３０ｎｍと７０ｎｍの厚さにスパッタリングにより形成し、密着層兼バリアメタル層３１とする。続けてブランケットＣＶＤによりＷからなる高融点金属層３２を２００ｎｍ、スパッタリングによるＴｉ層３３を５０ｎｍ、Ａｌ−１％ＳｉからなるＡｌ系金属層３４を５００ｎｍ、そしてＴｉＯＮからなる反射防止層７を２５ｎｍの厚さに形成する。密着層兼バリアメタル層３１からＡｌ系金属層３４迄の各層は、下層配線を構成する層である。なお各層の厚さや層構成は代表的な例を示すものであり、これに限定されることはない。次に、例えば化学増幅型レジストとＫｒＦエキシマレーザリソグラフィにより、０．３５μｍ幅の複数のマスク８を形成する。マスク８間のスペースも０．３５ｎｍとする。ここまで形成した図１（ａ）に示す試料を被エッチング基板とする。
【００２４】この被エッチング基板をＲＦバイアス印加型ヘリコン波プラズマエッチング装置を用いて、一例として下記条件により反射防止層７とＡｌ系金属層３４およびＴｉ層３３をエッチングして第１のパターン３Ａを形成する。
ＢＣｌ3 ８０ ｓｃｃｍ Ｃｌ2 １２０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ０．１３ Ｐａ ヘリコン波電源パワー ２５００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
ＲＦバイアスパワー １００ Ｗ（２ＭＨｚ）
基板温度 ０ ℃Ｃｌ系ガスによる本エッチング工程では、高融点金属層３２が露出した時点でエッチングはストップして第１のパターンが形成される。
【００２５】次に同じエッチング装置内でガスを切り替え、下記条件によりイオウ層からなる昇華性側壁９を形成する。
Ｓ2 Ｆ2 ４０ ｓｃｃｍ Ｈ2 １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ０．１３ Ｐａ ヘリコン波電源パワー ２５００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
ＲＦバイアスパワー ３０ Ｗ（２ＭＨｚ）
基板温度 ０ ℃本工程では、プラズマ中に解離生成するＳ* （Ｓラジカル）は遊離のイオウとなって被エッチング基板上全面に堆積するが、弱いＲＦバイアスを印加しているので、マスク８および第１のパターン側壁にのみ昇華性側壁９が形成される。昇華性側壁９の厚さは一例として７５ｎｍである。この状態を図１（ｂ）に示す。ＲＦバイアスは印加しなくても良いが、この場合にはイオウは被エッチング基板上にコンフォーマルに形成される。なおＨ2 ガスの添加は、Ｆ* （Ｆラジカル）を補足してイオウの堆積を助長する効果を担うが、必ずしも添加する必要はない。このようにハロゲンラジカルを補足する効果のあるガスとしてＳｉＨ4 等、他のＨ系ガスを用いてもよい。
【００２６】引き続き同じエッチング装置により、ガスを切り替えて一例として下記条件により高融点金属層３２と密着層兼バリアメタル層３１をエッチングし、第２のパターン３Ｂを形成する。
Ｓ2 Ｆ2 ３０ ｓｃｃｍ Ｃｌ2 ２０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ０．１３ Ｐａ ヘリコン波電源パワー ２５００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
ＲＦバイアスパワー １００ Ｗ（２ＭＨｚ）
基板温度 ０ ℃本エッチング工程では、マスク８および昇華性側壁９とを共にエッチングマスクとしてエッチングが進行する結果、第１のパターンより幅広の第２のパターン３Ｂが形成される。エッチング終了後、被エッチング基板を約９０℃以上に加熱すると昇華性側壁９は昇華除去される。昇華性薄膜９の除去は、マスク８のアッシング時に同時に酸化除去してもよい。この状態を図１（ｃ）に示す。第２のパターン３Ｂにはテラス部３Ｔが自己整合的に形成されるが、この幅は昇華性側壁９の厚さに相当する約７５ｎｍである。また隣り合う第２のパターン間のスペースは約２００ｎｍに縮小される。
【００２７】マスク９をアッシングまたウエット剥離して凸字型の断面形状を有する下層配線３が完成する。以下、図２（ｂ）で示したように層間絶縁膜５を形成し、下層配線３に臨む接続孔６を開口し、さらに図示しない上層配線ないしはコンタクトプラグを形成して多層配線構造が完成する。本実施例によれば、イオウの昇華性側壁の利用により、オーバラップ部なしでアライメントマージンを有する多層配線構造を実現することが可能である。
【００２８】実施例２本実施例は高融点金属層上に形成されたＡｌ系金属層を含む下層配線層をパターニングする際に、ポリチアジル層からなる昇華性側壁を用いた例であり、これを再び図１（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。ただし本実施例は基本的には実施例１と同じであり、昇華性側壁９としてイオウ層をポリチアジル層に変更した点が異なるのみであるので、この特徴部分のみを説明する。
【００２９】Ｃｌ系ガスにより第１のパターン３Ａを形成した後、同じヘリコン波プラズマエッチング装置内でガスを切り替え、下記条件によりポリチアジル層からなる昇華性側壁９を形成する。
Ｓ2 Ｆ2 ４０ ｓｃｃｍ Ｎ2 １０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ０．１３ Ｐａ ヘリコン波電源パワー ２５００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
ＲＦバイアスパワー ３０ Ｗ（２ＭＨｚ）
基板温度 ０ ℃本工程では、プラズマ中に解離生成するＳ* （Ｓラジカル）はＮ原子と反応し、まずチアジル（Ｓ≡Ｎ）が形成される。チアジルは、分子中に不対電子を持っているので容易に重合し、（ＳＮ）2 を形成する。さらにこの（ＳＮ）2 は重合を繰り返し、ポリマ状の（ＳＮ）n となる。ポリチアジルは安定な物質であり、１５０℃程度迄は分解しない。本実施例では基板温度を０℃に制御しているのでポリチアジルを被エッチング基板上に堆積できるのである。また弱いＲＦバイアスの印加により、マスク８および第１のパターン３Ａ側壁にのみ昇華性側壁９が形成される。昇華性側壁９の厚さは一例として７５ｎｍである。この状態を図１（ｂ）に示す。ＲＦバイアスは印加しなくても良いが、この場合にはポリチアジル層は被エッチング基板上にコンフォーマルに形成される。なおＮ2 以外のＮ系ガスとして、ＮＦ3 、Ｎ2 Ｆ4 またはＮ2 Ｈ4 を使用してもよい。
【００３０】以下の工程は実施例１と同じであり、重複する記述を省略する。ポリチアジルからなる昇華性薄膜もアッシングで除去してもよい。本実施例によれば、エッチングマスクとして、イオウ層よりさらにイオン照射耐性の強いポリチアジルからなる昇華性側壁をもマスクの１部として用いることにより、第２のパターンのテラス部３２１の幅の制御性を向上することができる。これにより、オーバラップ部なしでアライメントマージンを有する多層配線構造を安定に実現することが可能である。
【００３１】以上、本発明を２種類の実施例をもって説明したが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
【００３２】下層配線の層構成として、高融点金属層上にＡｌ系金属層が積層された構造を例示したが、多結晶シリコン上に高融点金属シリサイド層が積層されたポリサイド層や、多結晶シリコン層、Ａｌ系金属層等の単層であってもよい。これらの材料層により形成される、微細な線幅とスペース幅を有する下層配線上の層間絶縁膜に、この下層配線に臨む接続孔を開口する場合に、本発明はアライメントマージンを自己整合的に導入することが可能である。
【００３３】層間絶縁膜としてＳｉＯ2 を例示したが、不純物を含むＳｉＯ2 、すなわちＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧ、ＡｓＳＧやＳｉＯＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 であってもよい。Ｆ等のハロゲン元素を含むＳｉＯＦ、ＳｉＯＮＦは一般に比誘電率が小さく、本発明のように配線間隔を極限まで狭めた多層配線構造においては、配線間容量の低減、信号伝送遅延の低減に有用である。これらのＦ含有層間絶縁膜は、Ｃ2 Ｆ6、ＮＦ3 等のＦ系ガスを併用したＣＶＤやスパッタリングにより成膜することができる。
【００３４】エッチング装置としてヘリコン波プラズマエッチング装置を用いたが、より一般的な平行平板型ＲＩＥやＥＣＲプラズマエッチング装置、さらにはＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）エッチング装置、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）エッチング装置等を適宜用いてよい。これらのエッチング装置に基板ＲＦバイアス印加手段と基板ステージ温度制御手段を組み込み使用することができる。
【００３５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明によれば接続孔開口部の下層配線にオーバラップ部を形成することなく、たとえ接続孔形成用のリソグラフィ時のマスク合わせずれが生じたとしても、下地絶縁層を損傷することがない。このため、配線レイアウトの設計段階から無駄なスペースを排除でき、高密度に下層配線群を配置できる。
【００３６】下層配線上部、すなわち第１のパターン間のスペースをリソグラフィの解像限界、あるいはそれに近い値に設計しても、下層配線下部すなわち第２のパターン間隔はセルフアラインで決定されるので高集積化に寄与するとともに、配線間短絡等の事故が生じることがない。また凸字型の配線断面により、断面積はむしろ増加するので、配線抵抗の低減にも役立つ。
【００３７】イオウ系材料からなる昇華性側壁は、エッチング終了後の基板加熱あるいはアッシングにより基板汚染を残すことなく除去できる。エッチングチャンバ内壁に付着したイオウ系材料についても同様に加熱除去できる。このためパーティクル汚染のないクリーンなプロセスが可能である。
【００３８】以上の効果により、接続孔開口時のマスク合わせ対策を含む多層配線構造およびその形成方法を自己整合で信頼性高く提供することが可能となった。本発明による多層配線構造および形成方法は、特に０．５μｍ以下の微細な配線幅を有する半導体装置の下層配線に用いて効力を発揮するものであり、本発明が奏する効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多層配線形成方法を適用した実施例１および２における下層配線のドライエッチング工程を示す概略断面図であり、（ａ）は下地絶縁層上に積層構造の下層配線層およびマスクを形成した状態、（ｂ）は下層配線層の厚さ方向の１部をパターニングして第１のパターンを形成し、さらに昇華性側壁を形成した状態、（ｃ）は続けて下層配線層の厚さ方向の残部をパターニングして第２のパターンを形成し、昇華性側壁を除去した状態である。
【図２】本発明の多層配線構造の原理を示す概略断面図であり、（ａ）は下層配線の断面形状、（ｂ）は下層配線に臨む接続孔を開口した状態である。
【図３】従来の多層配線におけるオーバラップ部を示す概略図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
１ 半導体基板
２ 絶縁層
３ 下層配線
３１ 密着層兼バリアメタル層
３２ 高融点金属層
３３ Ｔｉ層
３４ Ａｌ系金属層
３Ａ 第１のパターン
３Ｂ 第２のパターン
３Ｔ テラス部
４ オーバラップ部
５ 層間絶縁膜
６ 接続孔
７ 反射防止層
８ マスク
９ 昇華性側壁
【特許請求の範囲】
【請求項１】 下層配線上の層間絶縁膜に、該下層配線に臨む接続孔を開口する工程を有する多層配線の形成方法であって、該下層配線の形成工程は、マスク層をマスクとして下層配線層の厚さ方向の１部をパターニングして第１のパターンを形成する工程、前記マスク層および第１のパターン側面に昇華性側壁を形成する工程、前記マスク層および前記昇華性側壁をマスクとして上記下層配線層の厚さ方向の残部をパターニングして第２のパターンを形成する工程、を含んでなることを特徴とする、多層配線形成方法。
【請求項２】 昇華性側壁は、イオウ層およびポリチアジル層のうちのいずれか１種により形成することを特徴とする、請求項１記載の多層配線形成方法。
【請求項３】 イオウ層は、放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを生成しうるガスを用いて形成することを特徴とする、請求項２記載の多層配線形成方法。
【請求項４】 ポリチアジル層は、放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを生成しうるガスとＮ系ガスとを用いて形成することを特徴とする、請求項２記載の多層配線形成方法。
【請求項５】 放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを生成しうるガスは、Ｓ2 Ｆ2 、ＳＦ2 、ＳＦ4 、Ｓ2 Ｆ10、Ｓ2 Ｃｌ2 、Ｓ3 Ｃｌ2 、ＳＣｌ2、Ｓ2 Ｂｒ2 、Ｓ3 Ｂｒ2 、ＳＢｒ2 およびＨ2 Ｓからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする、請求項３および４記載の多層配線系方法。
【請求項６】 Ｎ系ガスは、Ｎ2 、ＮＦ3 、Ｎ2 Ｆ4 およびＮ2 Ｈ4 からなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする、請求項４記載の多層配線系方法。
【請求項７】 下層配線上の層間絶縁膜に、該下層配線に臨む接続孔を有する多層配線構造であって、該下層配線は、幅の狭い第１のパターンと、前記第１のパターンの下部に接し、かつ前記第１のパターン幅より広い幅の第２のパターンとからなり、断面凸字状に形成されていることを特徴とする、多層配線配線構造。
【請求項８】 第１のパターンはＡｌ系金属層を含み、第２のパターンは高融点金属層を含むことを特徴とする、請求項７記載の多層配線構造。
【請求項９】 第１のパターン幅は、０．５μｍ以下であることを特徴とする、請求項７記載の多層配線構造。
【請求項１】 下層配線上の層間絶縁膜に、該下層配線に臨む接続孔を開口する工程を有する多層配線の形成方法であって、該下層配線の形成工程は、マスク層をマスクとして下層配線層の厚さ方向の１部をパターニングして第１のパターンを形成する工程、前記マスク層および第１のパターン側面に昇華性側壁を形成する工程、前記マスク層および前記昇華性側壁をマスクとして上記下層配線層の厚さ方向の残部をパターニングして第２のパターンを形成する工程、を含んでなることを特徴とする、多層配線形成方法。
【請求項２】 昇華性側壁は、イオウ層およびポリチアジル層のうちのいずれか１種により形成することを特徴とする、請求項１記載の多層配線形成方法。
【請求項３】 イオウ層は、放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを生成しうるガスを用いて形成することを特徴とする、請求項２記載の多層配線形成方法。
【請求項４】 ポリチアジル層は、放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを生成しうるガスとＮ系ガスとを用いて形成することを特徴とする、請求項２記載の多層配線形成方法。
【請求項５】 放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを生成しうるガスは、Ｓ2 Ｆ2 、ＳＦ2 、ＳＦ4 、Ｓ2 Ｆ10、Ｓ2 Ｃｌ2 、Ｓ3 Ｃｌ2 、ＳＣｌ2、Ｓ2 Ｂｒ2 、Ｓ3 Ｂｒ2 、ＳＢｒ2 およびＨ2 Ｓからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする、請求項３および４記載の多層配線系方法。
【請求項６】 Ｎ系ガスは、Ｎ2 、ＮＦ3 、Ｎ2 Ｆ4 およびＮ2 Ｈ4 からなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする、請求項４記載の多層配線系方法。
【請求項７】 下層配線上の層間絶縁膜に、該下層配線に臨む接続孔を有する多層配線構造であって、該下層配線は、幅の狭い第１のパターンと、前記第１のパターンの下部に接し、かつ前記第１のパターン幅より広い幅の第２のパターンとからなり、断面凸字状に形成されていることを特徴とする、多層配線配線構造。
【請求項８】 第１のパターンはＡｌ系金属層を含み、第２のパターンは高融点金属層を含むことを特徴とする、請求項７記載の多層配線構造。
【請求項９】 第１のパターン幅は、０．５μｍ以下であることを特徴とする、請求項７記載の多層配線構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開平８−１７９２４
【公開日】平成８年（１９９６）１月１９日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平６−１５２４７３
【出願日】平成６年（１９９４）７月４日
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【公開日】平成８年（１９９６）１月１９日
【国際特許分類】
【出願日】平成６年（１９９４）７月４日
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
[ Back to top ]