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JPH06333928A - Formation of multilayer interconnection - Google Patents

Formation of multilayer interconnection

Info

Publication number
JPH06333928A
JPH06333928A JP12431193A JP12431193A JPH06333928A JP H06333928 A JPH06333928 A JP H06333928A JP 12431193 A JP12431193 A JP 12431193A JP 12431193 A JP12431193 A JP 12431193A JP H06333928 A JPH06333928 A JP H06333928A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring
wiring layer
dummy
layer
pattern density
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP12431193A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shoji Sakamura
正二 坂村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP12431193A priority Critical patent/JPH06333928A/en
Publication of JPH06333928A publication Critical patent/JPH06333928A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the variation of the shapes and dimensions of wiring layers caused by the roughness and fineness of a pattern and, at the same time, to restore the flatness of the wiring layers lost by the roughness and fineness at the time of forming multilayer interconnections. CONSTITUTION:At the time of patterning polysilicon wiring on a semiconductor substrate 11, a polysilicon wiring layer 12 to be used as actual wiring and dummy polysilicon wiring layer 121 are simultaneously patterned. Similarly, a first and second Al wiring layers 14 and 16 are simultaneously formed with a dummy first and second Al wiring layers 141 and 161, respectively, on an upper wiring layer.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、多層配線の形成方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming multi-layer wiring.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、LSIの高速化及び高集積化の要
請から、2層Alや3層Alプロセス等の多層配線が採
用されている。従来の多層配線の形成方法は、例えば図
2に示すように、半導体基板(1)上にポリシリコン配
線層(2)を形成し、第1層間絶縁膜(3)を介して第
1層のAl配線層(4)を形成し、さらに第2層間絶縁
膜(5)を介して第2層のAl配線層(6)を形成し、
その上を被覆するように保護膜(7)を形成することに
よって為されていた。これらの配線層は、いづれもLS
Iの動作に必要なものであり、MOSトランジスタ等の
半導体素子間の接続のために形成されている。
2. Description of the Related Art In recent years, multi-layer wiring such as a two-layer Al or three-layer Al process has been adopted due to the demand for higher speed and higher integration of LSI. As shown in FIG. 2, for example, a conventional method of forming a multi-layer wiring is to form a polysilicon wiring layer (2) on a semiconductor substrate (1), and to dispose a first layer via a first interlayer insulating film (3). An Al wiring layer (4) is formed, and a second Al wiring layer (6) is further formed via a second interlayer insulating film (5),
This is done by forming a protective film (7) so as to cover it. All of these wiring layers are LS
It is necessary for the operation of I and is formed for connection between semiconductor elements such as MOS transistors.

【0003】しかし、このような多層配線が採用され、
ポリシリコン配線層が上層のAl配線によって置き換え
られるようになった結果、各層の配線層のパターン密度
が下がるとともに、パターン密度に場所によって疎密を
生じるようになった。このため二つの問題点を生じた。
第1に、パターンの疎密に起因して配線層の形状や加工
寸法のばらつきが大きくなった点である。
However, such multilayer wiring is adopted,
As a result of replacing the polysilicon wiring layer by the upper Al wiring, the pattern density of each wiring layer is lowered, and the pattern density becomes uneven depending on the place. This caused two problems.
First, there is a large variation in the shape and processing dimensions of the wiring layer due to the density of the patterns.

【0004】これは、例えば図3に示すように、RIE
やECRエッチングに見られる現象であるが、パターン
密度が密の場所では配線層(8A)は垂直な断面形状と
なるが、パターン密度が疎の場所では、配線層(8B)
は台形状になる。これは、ホトレジスト(9)がチャー
ジアップすることによるイオンの屈折が、パターンの疎
密によって影響されるためと考えられる。また、プラズ
マモードのエッチングの場合には、逆にパターン密度が
密の場所の配線層(10A)では台形状となり、疎の場
所の配線層(10B)は垂直になることが観察されてい
る。
For example, as shown in FIG.
The wiring layer (8A) has a vertical cross-sectional shape where the pattern density is high, but the wiring layer (8B) is low when the pattern density is low.
Has a trapezoidal shape. This is presumably because the ion refraction due to the charge up of the photoresist (9) is affected by the density of the pattern. Further, in the case of plasma mode etching, it has been observed that the wiring layer (10A) where the pattern density is dense has a trapezoidal shape and the wiring layer (10B) where the pattern density is sparse is vertical.

【0005】いずれにせよ、従来の多層配線の形成方法
では、パターンの疎密によって形状や寸法に差が生じる
ため、工程管理が非常に難しく、また配線のショートや
断線等の不良を招きやすいという問題点があった。第2
に、パターンの疎密によって、平坦性が失われ多層配線
化が困難になる点である。これは、図2を見れば明らか
であるが、例えばDRAM等のメモリーの場合、パター
ンが密であるメモリセル領域と、パターン密度の低い周
辺回路領域やチップの最周辺領域との間では、相当の絶
対段差(H)が生じる。このため、配線層のステップカバ
レージが悪化する等により、多層配線化が難しくなる。
In any case, in the conventional method for forming a multi-layered wiring, since the shape and the dimension are different due to the density of the patterns, it is very difficult to control the process, and a defect such as a short circuit or a disconnection of the wiring is easily caused. There was a point. Second
In addition, the unevenness of the pattern causes a loss of flatness, which makes it difficult to form a multilayer wiring. This is apparent from FIG. 2, but in the case of a memory such as a DRAM, for example, a memory cell region having a dense pattern and a peripheral circuit region having a low pattern density or a peripheral region of a chip have a considerable amount. Absolute level difference (H) occurs. Therefore, the step coverage of the wiring layer is deteriorated, which makes it difficult to form a multilayer wiring.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した二
つの問題点に鑑みて創作されたものであり、第1にパタ
ーンの疎密に起因する配線層の形状や加工寸法のばらつ
きを小さくすることを目的としている。また、第2に、
パターンの疎密によって失われた平坦性を回復し、さら
なる多層配線化を進めることを目的としている。
The present invention has been made in view of the above-mentioned two problems, and firstly, the variation of the shape and the processing dimension of the wiring layer due to the density of the pattern is reduced. Is intended. Secondly,
The purpose is to recover the flatness lost due to the sparse and dense patterns and to promote further multilayer wiring.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
の多層配線の形成方法において、n層目の配線層をパタ
ーニングするに際して、該配線層のパターン密度がある
一定値以上となるように、半導体素子間を接続しないダ
ミーの配線層を同時にパターニングすることを特徴とし
ている。
According to the present invention, in a method for forming a multilayer wiring on a semiconductor substrate, when patterning an n-th wiring layer, the pattern density of the wiring layer is set to a certain value or more. It is characterized in that a dummy wiring layer which does not connect semiconductor elements is simultaneously patterned.

【0008】[0008]

【作用】本発明によれば、ダミーの配線層を設けたこと
により、ドライエッチングの際に、堆積物の供給源とな
るレジスト量が一定値以上に保たれる。これにより、L
SIチップ内での線幅のばらつきおよび断面形状のばら
つきを小さくすることができる。また、ダミーの配線層
はパターン密度が低い場所に配置されるので、パターン
の疎密によって失われた平坦性を回復することができ
る。
According to the present invention, since the dummy wiring layer is provided, the amount of the resist serving as the supply source of the deposit can be maintained at a certain value or more during the dry etching. This gives L
It is possible to reduce variations in line width and variations in cross-sectional shape within the SI chip. Further, since the dummy wiring layer is arranged in a place where the pattern density is low, it is possible to recover the flatness lost due to the density of the pattern.

【0009】[0009]

【実施例】次に、本発明の多層配線の形成方法に係る一
実施例を図1を参照しながら説明する。まず、半導体基
板(11)上にポリシリコン配線をパターニングする際
に、実際の配線として使用するポリシリコン配線層(1
2)に加えて、ダミーのポリシリコン配線層(121)
を同時にパターニングする。ダミーのポリシリコン配線
(121)は、素子間の接続等に使用されないものであ
って、パターン密度の低い場所に配置している(以下、
同様である)。そして、ポリシリコン配線層(12,1
21)を被覆するようにBPSG膜等の第1の層間絶縁
膜(13)を形成し、同様に、第1層のAl配線層(1
4)とダミーの第1層のAl配線層(141)を形成す
る。さらに、第1層のAl配線層(14,141)を被
覆するように、SiO2膜等の第2の層間絶縁膜(1
5)を形成し、同様に、第2層のAl配線層(16)と
ダミーの第2層のAl配線層(161)を形成する。最
後に、第2層のAl配線層(16,161)を被覆する
ように、SiN膜等の保護膜(17)を形成している。
EXAMPLE An example of the method for forming a multi-layer wiring according to the present invention will be described with reference to FIG. First, when patterning a polysilicon wiring on a semiconductor substrate (11), a polysilicon wiring layer (1
In addition to 2), dummy polysilicon wiring layer (121)
Are simultaneously patterned. The dummy polysilicon wiring (121) is not used for connection between elements or the like, and is arranged at a place where the pattern density is low (hereinafter,
The same). Then, the polysilicon wiring layer (12, 1
21), a first interlayer insulating film (13) such as a BPSG film is formed, and similarly, the first Al wiring layer (1) is formed.
4) and a dummy first Al wiring layer (141) are formed. Further, a second interlayer insulating film (1) such as a SiO 2 film is formed so as to cover the first Al wiring layer (14, 141).
5) is formed, and similarly, a second Al wiring layer (16) and a dummy second Al wiring layer (161) are formed. Finally, a protective film (17) such as a SiN film is formed so as to cover the second Al wiring layer (16, 161).

【0010】次に、ダミー配線層の有無について、Al
配線層の線幅のLSIチップ内でのばらつきを比較実験
した結果を以下に示す。なお、パターン密度は、LSI
チップ内の平均密度を示している。またレジスト線幅
は、いずれも1.2μである。 パターン密度 Al線幅(平均) Al線幅(3σ) ダミー無し 約15% 1.4μ ±0.15μ ダミー有リ 約30% 1.25μ ±0.08μ このように、ダミーのAl配線層を有する場合、線幅の
ばらつきを示す3σの値は、±0.08μと小さくなっ
ており、また、断面形状についてもほぼ一定の形状が得
られた。これは、パターン密度が高くなったことによ
り、エッチングの際の堆積物の供給源たるレジスト量が
確保されたためと考えられる。一般に、ドライエッチン
グプロセスでは、ポリマー等の堆積物が配線層の側壁に
付着されることにより、エッチングの安定化が実現され
る訳であるが、そのためには一定量の供給源が必要とさ
れるからである。以上はAl配線層の例であるが、ポリ
シリコン配線についても、ダミー配線層を導入すること
で、パターン密度を25%か45%に増やしたところ十
分な効果が得られた。したがって、配線層の形状および
線幅を安定化するためには、相当量のダミー配線層を設
ける必要があるが、上記の実験結果からすれば、全体と
して略30%以上を目安とすればよいと考えられる。ま
た、ダミー配線層は、パターン密度の低い場所に挿入す
るようにし、LSIチップ全体としてパターンの疎密を
なくすようにする。
Next, regarding the presence or absence of the dummy wiring layer, Al
The results of a comparative experiment of variations in the line width of the wiring layer within the LSI chip are shown below. The pattern density is LSI
The average density in the chip is shown. The resist line width is 1.2 μ in each case. Pattern density Al line width (average) Al line width (3σ) Without dummy About 15% 1.4μ ± 0.15μ With dummy About 30% 1.25μ ± 0.08μ In this way, the dummy Al wiring layer is provided. In this case, the value of 3σ showing the variation of the line width was as small as ± 0.08 μ, and the cross-sectional shape was almost constant. It is considered that this is because the increased pattern density ensures the amount of resist that is a supply source of deposits during etching. Generally, in the dry etching process, deposition of a polymer or the like is attached to the side wall of the wiring layer to stabilize the etching, but a certain amount of supply source is required for this purpose. Because. The above is an example of the Al wiring layer, but also for the polysilicon wiring, a sufficient effect was obtained when the pattern density was increased to 25% or 45% by introducing the dummy wiring layer. Therefore, in order to stabilize the shape and line width of the wiring layers, it is necessary to provide a considerable amount of dummy wiring layers, but from the above experimental results, it is sufficient to set approximately 30% or more as a standard. it is conceivable that. Further, the dummy wiring layer is inserted in a place where the pattern density is low, so that the pattern density of the entire LSI chip is eliminated.

【0011】さらに、本発明によれば、図1に示す様
に、各層において、ダミーのポリシリコン配線層(12
1)、第1のAl配線層(141)および第2のAl配
線層(161)を形成した結果、チップ内のあらゆる場
所でより平坦性が確保されるようになる。これにより、
多層配線構造を採用したLSIを安定して製造すること
が可能となる。
Further, according to the present invention, as shown in FIG. 1, in each layer, a dummy polysilicon wiring layer (12
1), as a result of forming the first Al wiring layer (141) and the second Al wiring layer (161), the flatness can be secured more anywhere in the chip. This allows
It is possible to stably manufacture an LSI adopting a multilayer wiring structure.

【0012】[0012]

【発明の効果】本発明によれば、ダミーの配線層を設け
たことにより、ドライエッチングの際に、堆積物の供給
源となるレジスト量が一定値以上に保たれる。これによ
り、LSIチップ内での線幅のばらつきおよび断面形状
のばらつきを小さくすることができる。
According to the present invention, since the dummy wiring layer is provided, the amount of the resist serving as the supply source of the deposit can be maintained at a certain value or more during the dry etching. As a result, it is possible to reduce variations in line width and variations in cross-sectional shape within the LSI chip.

【0013】また、ダミーの配線層はパターン密度が低
い場所に配置されるので、パターンの疎密によって失わ
れた平坦性を回復し、さらなる多層配線化を進めること
が可能となる。さらにまた、本発明によれば、パターン
設計上でダミーの配線層を挿入するだけでよいので、製
造工程を変更する必要がないという利点を有している。
Further, since the dummy wiring layer is arranged in the place where the pattern density is low, it is possible to recover the flatness lost due to the sparse and dense patterns and to further advance the multilayer wiring. Furthermore, according to the present invention, since it is only necessary to insert a dummy wiring layer in pattern design, there is an advantage that it is not necessary to change the manufacturing process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の多層配線の形成方法を説明する断面図
である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a method for forming a multilayer wiring according to the present invention.

【図2】従来例の多層配線の形成方法を説明する断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a conventional method of forming a multilayer wiring.

【図3】従来例の多層配線の形成方法を説明する断面図
である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a conventional method of forming a multilayer wiring.

【図4】従来例の多層配線の形成方法を説明する断面図
である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a conventional method of forming a multilayer wiring.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上の多層配線の形成方法にお
いて、n層目の配線層をパターニングするに際して、該
配線層のパターン密度がある一定値以上となるように、
半導体素子間を接続しないダミーの配線層を同時にパタ
ーニングすることを特徴とした多層配線の形成方法。
1. A method for forming a multilayer wiring on a semiconductor substrate, wherein when patterning an n-th wiring layer, a pattern density of the wiring layer is set to a certain value or more,
A method for forming a multi-layer wiring, which comprises simultaneously patterning a dummy wiring layer which does not connect semiconductor elements.
【請求項2】配線層の半導体基板に占めるパターン密度
が略30%以上となるように前記ダミーの配線層を設け
ることを特徴とした請求項1記載の多層配線の形成方
法。
2. The method for forming a multilayer wiring according to claim 1, wherein the dummy wiring layer is provided so that the pattern density of the wiring layer on the semiconductor substrate is about 30% or more.
JP12431193A 1993-05-26 1993-05-26 Formation of multilayer interconnection Pending JPH06333928A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12431193A JPH06333928A (en) 1993-05-26 1993-05-26 Formation of multilayer interconnection

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JP (1) JPH06333928A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997047035A1 (en) * 1996-06-05 1997-12-11 Advanced Micro Devices, Inc. Mask generation technique for producing an integrated circuit with optimal interconnect layout for achieving global planarization
KR20010009385A (en) * 1999-07-09 2001-02-05 김영환 Manufacturing method for metal line in semiconductor device
US9130061B2 (en) 2010-08-05 2015-09-08 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device

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