多層配線構造の形成方法

【目的】スルーホールのアライメントズレを生じた場合にも、その下層の基板等に影響を及ぼすことなく、しかも配線密度を向上させることにある。
【構成】まず、基板１上に形成されたボロンリンガラス４上に、下層Ａｌ配線５をパターン形成する。次に、この上に、この下層Ａｌ配線４及びボロンリンガラス４とは異なるエッチャントによって浸蝕されるシリコン窒化膜６を形成する。次に、シリコン窒化膜６上に、このシリコン窒化膜６とは異なるエッチャントによって浸蝕されるプラズマ酸化膜７膜を形成する。次に、レジスト膜８を形成した後、ＣＨＦ₃ガスを用いてスルーホールパターン９を形成する。次に、スルーホールパターン９の底部に露出したシリコン窒化膜６を、ＣＦ₄＋０₂系のガスを用いて除去する。この後、この上層部に上層配線層１０を堆積させる。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スルーホールによって配線を多層化する多層配線構造の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、このような多層配線構造では、スルーホールを介して上層配線と下層配線とを接続する構造がとられている。このスルーホールを形成するには、まず、下層Ａｌ配線５上にレジスト膜８を堆積させた後、この下層Ａｌ配線５にスルーホール９をパターン形成する。このパターン形成の際、図３（ａ）に示すように、下層Ａｌ配線５とスルーホール９とのアライメントズレを生じることが多い。この状態でエッチングを施すと、下層Ａｌ配線５の領域外の部分は浸蝕が進み、その下層の層間絶縁膜４、或いはさらにその下の基板１等を損傷させることになる（図３（ｂ））。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この防止策として、図４（ａ），（ｂ）に示すように、下層Ａｌ配線５には、ドッグボーン５ａと呼ばれる幅の広い領域を予め形成しておき、この領域にスルーホール９を形成する方法が採用されている。しかし、このように下層Ａｌ配線５にドッグボーン５ａを形成すると、隣合う配線間の最小スペースは、このドッグボーン５ａの幅によって制約を受けることとなり、配線密度の低下を引き起こしていた。
【０００４】本発明は、このような課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、このようなスルーホールのアライメントズレを生じた場合にも、その下層の基板等に影響を及ぼすことなく、しかも配線密度を向上させる多層配線構造の形成方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明にかかる多層配線構造の形成方法は、まず、第１工程として、基板上に形成された第１層間絶縁膜上に、下層配線をパターン形成する。次に、第２工程として、この下層配線を含む前記第１層間絶縁膜の上に、この下層配線及び第１層間絶縁膜とは異なるエッチャントによって浸蝕されるエッチング保護膜を形成する。続いて、第３工程として、このエッチング保護膜上に、このエッチング保護膜とは異なるエッチャントによって浸蝕される第２層間絶縁膜を形成する。次に、第４工程として、第１エッチャントと用いて第２層間絶縁膜にスルーホールを形成し、このスルーホールの底部にエッチング保護膜を露出させる。そして、第５工程として、このスルーホールの底部に露出したエッチング保護膜を、第２エッチャントを用いて除去した後、このスルーホール内部に上層配線金属を堆積させるものである。
【０００６】
【作用】下層配線層を含む第１層間絶縁膜をエッチング保護膜で覆うことにより、第４工程でスルーホールを形成する際のエッチングが、このエッチング保護膜で阻止される。したがって、スルーホールのパターン形成の際にアライメントズレを生じた場合にも、このエッチング保護膜の下層部にエッチングが進むことはない。このため、従来のように、下層配線におけるドッグボーンが不要となる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づき、工程順に説明する。
【０００８】まず、図１（ａ）を参照して、基板１上に、素子間を分離するＬＯＣＯＳ部２を形成する。膜厚は、６００ｎｍ程度である。次いで、この上にＷポリサイド膜を形成した後、ＳＦ₆ガスを用いてこのＷポリサイド膜をパターン形成し、４００ｎｍ程度のゲート電極３を形成する。次に、この上を覆うように、第１層間膜としてのボロンリンガラス４を、ＣＶＤ法によって６００ｎｍの膜厚に形成する。そして、ここで、ドライエッチングによってボロンリンガラス膜にコンタクト穴を開口しておく。
【０００９】次に、スパッター法を用いて、ボロンリンガラス４上に下層配線層としてのＡｌ膜を５００ｎｍ程度の膜厚に形成する。そして、このＡｌ膜にパターンニングを施し、下層Ａｌ配線５を形成する（図１（ｂ））。
【００１０】次に、プラズマＣＶＤ法によって、エッチング保護膜としてのシリコン窒化膜６を１００ｎｍの膜厚に堆積させる。この後、この上層に、第２層間膜としてのプラズマ酸化膜７を８００ｎｍ程度の膜厚に形成する（図１（ｃ））。
【００１１】次に、この上層にレジスト膜８を形成した後、このレジスト膜８にスルーホールパターン９を形成する（図２（ｄ））。具体的には、レジスト膜８上にマスク材をパターン形成した後、第１エッチャントとしてのＣＨＦ₃ガスを用いて、ドライエッチングを施す。このＣＨＦ₃は、プラズマ酸化膜７に対して浸蝕性を示し、その下層のシリコン窒化膜６に対しては、非侵食性を示すエッチャントである。このため、図２（ｄ）に示すように、スルーホールパターン９が下層Ａｌ配線５に対して、アライメントズレを生じて穿設された場合にも、この下層のシリコン窒化膜６がエッチングを阻止するエッチングストッパ層として機能し、さらにこの下層部にエッチングが進むことはない。
【００１２】次に、スルーホールパターン９の底部に露出したシリコン窒化膜６を、第２エッチャントとしてのＣＦ₄＋０₂系のガスを用いて除去する。このガスは、シリコン窒化膜６に対して浸蝕性を示し、その下の下層Ａｌ配線５及びボロンリンガラス４に対しては非浸蝕性を示すエッチャントである。このため、スルーホールパターン９の底部に露出したシリコン窒化膜６のみを除去することができる。この後、レジスト膜８を除去する（図２（ｅ））。
【００１３】次に、スルーホールパターン９内部を含むプラズマ酸化膜７上に、スパッター法によって、上層配線層としてのＡｌ膜（参照番号１０）を１．０μｍ程度の膜厚に形成した後（図２（ｆ））、この上層配線層にパターンニングを施し、上層Ａｌ配線１０を形成する。これによって、ゲート電極５上に、Ａｌ配線の二層構造が形成できる。
【００１４】本実施例では、エッチング保護膜としてシリコン窒化膜を用いた例を示したが、この代わりにチタニウムオキサイド膜を用いることもできる。この場合にも、前述した図１（ｃ）までの製造工程は同一であり、この場合にはエッチング保護膜としてチタニウムオキサイド膜を形成する。次に、シリコン窒化膜を用いた場合と同様に、第２層間膜としてのプラズマ酸化膜７を形成し、さらにこの上層にレジスト膜８を形成した後、スルーホールパターン９を形成する（図２（ｄ）参照）。そして、このスルーホールパターン９の底部に露出したチタニウムオキサイド膜を、ＮＦ₃＋Ａｒガスを用いて除去する。以降の製造工程は、前述の実施例と同様である。
【００１５】なお、エッチング保護膜としては、この他にも、タンタルオキサイド膜、アルミナ膜等の絶縁性の膜が使用可能のであり、この場合のエッチャントとしては、ＣＦ₄＋Ｏ₂ガスなどが使用可能である。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる多層配線構造の形成方法によれば、下層配線層を含む第１層間絶縁膜をエッチング保護膜で覆うこととしたので、スルーホールのパターン形成の際にアライメントズレを生じた場合にも、このエッチング保護膜の下層部にエッチングが進むことはない。従って、従来のように、下層配線におけるドッグボーンが不要となるため、配線同士をより接近させて形成することができ、配線密度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本実施例にかかる多層配線構造の形成方法を順に示す工程図である。
【図２】（ｄ）〜（ｆ）は、図１に続き、多層配線構造の形成方法を順に示す工程図である。
【図３】（ａ）は、下層配線とスルーホールパターンとの位置関係を示す説明図、（ｂ）は、アライメントズレを生じた状態でスルーホルのパターンニングを実施した状態を示す半導体装置の断面図である。
【図４】（ａ）は、下層配線にドッグボーンを形成した場合における、下層配線とスルーホールパターンとの位置関係を示す説明図、（ｂ）は、スルーホールのパターンニングを実施した状態を示す半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
１…基板、３…ゲート電極、４…ボロンリンガラス（第１層間絶縁膜）、５…下層Ａｌ配線（下層配線）、６…シリコン窒化膜（エッチング保護膜）、７…プラズマ酸化膜（第２層間絶縁膜）、９…スルーホールパターン。１０…上層Ａｌ配線（上層配線金属）。

【特許請求の範囲】
【請求項１】基板上に形成された第１層間絶縁膜上に、下層配線をパターン形成する第１工程と、この下層配線を含む前記第１層間絶縁膜の上に、この下層配線及び第１層間絶縁膜とは異なるエッチャントによって浸蝕されるエッチング保護膜を形成する第２工程と、前記エッチング保護膜上に、このエッチング保護膜とは異なるエッチャントによって浸蝕される第２層間絶縁膜を形成する第３工程と、第１エッチャントと用いて前記第２層間絶縁膜にスルーホールを形成し、このスルーホールの底部に前記エッチング保護膜を露出させる第４工程と、前記スルーホールの底部に露出したエッチング保護膜を、第２エッチャントを用いて除去した後、このスルーホール内部に上層配線金属を堆積させる第５工程と、を含むことを特徴とする多層配線構造の形成方法。

【図３】