JPH06334048A - Formation of multilayer wiring for semiconductor element - Google Patents
Formation of multilayer wiring for semiconductor elementInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子の多層配線
形成方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a multi-layer wiring of a semiconductor device.
【0002】[0002]
【従来の技術】図2は従来の半導体素子の多層配線形成
工程断面図である。以下、従来の半導体素子の多層配線
形成方法について説明する。 (1)まず、図2(a)に示すように、半導体基板21
上に絶縁膜22を形成する。その後、公知の技術のホト
リソグラフィ、エッチングを順に施すことによって、絶
縁膜22に第1のコンタクトホール23を形成する。2. Description of the Related Art FIG. 2 is a sectional view of a conventional process for forming a multi-layer wiring of a semiconductor device. Hereinafter, a conventional method for forming a multilayer wiring of a semiconductor device will be described. (1) First, as shown in FIG.
An insulating film 22 is formed on top. After that, a first contact hole 23 is formed in the insulating film 22 by sequentially performing photolithography and etching of a known technique.
【0003】(2)次いで、図2(b)に示すように、
バリヤ金属膜24、第1金属配線層25を蒸着法もしく
はCVD法により順に形成する。 (3)その後、図2(c)に示すように、公知の技術に
より、第1金属配線層25とバリヤ金属膜24をパター
ニングする。その後、絶縁膜26をCVD法により形成
する。そして、公知の技術のホトリソグラフィとエッチ
ングを順に施すことにより、第2のコンタクトホール2
7が形成される。(2) Next, as shown in FIG.
The barrier metal film 24 and the first metal wiring layer 25 are sequentially formed by the vapor deposition method or the CVD method. (3) After that, as shown in FIG. 2C, the first metal wiring layer 25 and the barrier metal film 24 are patterned by a known technique. After that, the insulating film 26 is formed by the CVD method. Then, the second contact hole 2 is formed by sequentially performing photolithography and etching of a known technique.
7 is formed.
【0004】(4)その後、図2(d)に示すように、
第2金属配線層28を蒸着法もしくはCVD法により形
成した後、公知の技術により第2金属配線層28をパタ
ーニングすることによって、多層配線の形成を行ってい
た。(4) Then, as shown in FIG.
After forming the second metal wiring layer 28 by the vapor deposition method or the CVD method, the second metal wiring layer 28 is patterned by a known technique to form the multilayer wiring.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上述
べた従来の半導体素子の多層配線形成方法では、コンタ
クトホールの形成時にデポ膜(堆積膜)残りが発生し、
導通不良が起きたり、配線パターンのコンタクトホール
における被覆性の悪さによって断線、短絡が発生しやす
くなるという問題があった。However, in the conventional method for forming a multilayer wiring of a semiconductor element described above, a deposit film (deposited film) remains when forming a contact hole,
There is a problem that a conduction failure occurs, and a disconnection and a short circuit are likely to occur due to poor coverage of the contact hole of the wiring pattern.
【0006】なお、ここで、デポ膜とは、金属配線層上
に第2のコンタクトホールを形成する時、ドライエッチ
ング技術を用いると、絶縁膜のエッチングが終わった後
のオーバエッチング時に、下地のアルミニウムがエッチ
ングガスであるArでスパッタされ、コンタクトホール
側面あるいはコンタクトホールエッチング時に用いるホ
トレジスト孔の側面に付着し形成される膜のことをい
う。Here, the term "deposited film" means that when a second contact hole is formed on a metal wiring layer, if a dry etching technique is used, a base film is formed at the time of over-etching after etching of an insulating film. This is a film formed by aluminum being sputtered with Ar, which is an etching gas, and attached to the side surface of the contact hole or the side surface of the photoresist hole used for etching the contact hole.
【0007】本発明は、以上述べた導通不良と被覆性の
悪さによる断線、短絡の問題を除去し、バリア金属膜を
全面CVD法により、第1のコンタクトホールに埋め込
み、第2のコンタクトホールはピラー形成法により形成
することにより、スルーホールエッチング時の堆積膜残
りによる導通不良が少なくなると同時に被覆性の良い配
線パターンを形成することができる半導体素子の多層配
線形成方法を提供することを目的とする。The present invention eliminates the above-mentioned problems of disconnection and short circuit due to poor conduction and poor coverage, and a barrier metal film is buried in the first contact hole by the full-scale CVD method, and the second contact hole is An object of the present invention is to provide a method for forming a multi-layer wiring of a semiconductor element, which can form a wiring pattern with good coverage while reducing conduction defects due to a deposited film remaining during through-hole etching by forming the pillar by a pillar formation method. To do.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、半導体素子の多層配線形成方法におい
て、半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する工程と、該
第1の絶縁膜上に第1金属配線層を形成する工程と、前
記第1の絶縁膜及び第1金属配線層を貫通する第1のコ
ンタクトホールを形成する工程と、下層のバリヤ金属層
を堆積する工程と、高融点金属層からなる上層のバリヤ
金属層を堆積し、前記第1のコンタクトホールを埋める
とともに第1金属配線層上に所定厚みに形成する工程
と、前記上層のバリヤ金属層を選択的にエッチングし
て、前記第1のコンタクトホール内に接続用プラグを形
成するとともに、前記第1金属配線層の上方に延びる接
続柱を形成する工程と、該接続柱が露出するように、第
2の絶縁膜を形成する工程と、前記接続柱に接続される
第2金属配線層を形成する工程とを施すようにしたもの
である。In order to achieve the above object, the present invention provides a method for forming a multilayer wiring of a semiconductor device, which comprises a step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate, and a step of forming the first insulating film. A step of forming a first metal wiring layer on the film, a step of forming a first contact hole penetrating the first insulating film and the first metal wiring layer, and a step of depositing a lower barrier metal layer. A step of depositing an upper barrier metal layer made of a refractory metal layer, filling the first contact hole and forming a predetermined thickness on the first metal wiring layer, and selectively forming the upper barrier metal layer. A step of etching to form a connection plug in the first contact hole and a connection pillar extending above the first metal wiring layer; and a second step of exposing the connection pillar. Insulation film forming process When is obtained by so applying and forming a second metal interconnection layer connected to said connection post.
【0009】[0009]
【作用】本発明によれば、上記したように、第1金属配
線層と第2金属配線層を、接続柱により接続するように
したので、従来のように、第2のコンタクトホール形成
のためのエッチングを行う必要がなくなり、デポ膜の発
生がなくなり、導通不良を防止することができる。According to the present invention, as described above, the first metal wiring layer and the second metal wiring layer are connected to each other by the connecting pillars. It is not necessary to carry out the etching, and the deposition film is not generated, so that the conduction failure can be prevented.
【0010】更に、第1のコンタクトホールは、埋め込
みプラグとし、第1金属配線層と第2金属配線層の配線
間は接続柱としているので、被覆性の向上、及び平坦度
の向上を図ることができる。Further, since the first contact hole is a buried plug and the wiring between the first metal wiring layer and the second metal wiring layer is a connection pillar, the coverage and the flatness are improved. You can
【0011】[0011]
【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照しな
がら詳細に説明する。図1は本発明の実施例を示す半導
体素子の多層配線形成工程断面図である。以下、本発明
の実施例を示す半導体素子の多層配線を図1を用い説明
する。 (1)まず、図1(a)に示すように、半導体基板11
に第1絶縁膜12をCVD法により、第1金属配線層1
3を蒸着もしくはCVD法により順に形成する。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a multi-layer wiring forming process of a semiconductor device showing an embodiment of the present invention. Hereinafter, a multilayer wiring of a semiconductor device showing an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. (1) First, as shown in FIG.
Then, the first insulating film 12 is formed on the first metal wiring layer 1 by the CVD method.
3 are sequentially formed by vapor deposition or a CVD method.
【0012】(2)次いで、図1(b)に示すように、
公知の技術のホトリソグラフィとエッチングにより、コ
ンタクトホール14を形成する。その後、第1バリア金
属膜15、例えば、Ti又はTiN膜を1000Å、第
2バリア金属膜16、例えば、W膜を8000ÅをCV
D法により全面に成長させる。この時、第2バリア金属
膜16は、接続柱(後述)として使うので、膜厚を第2
絶縁膜(後述)の所望の膜厚以上にする。(2) Next, as shown in FIG.
The contact hole 14 is formed by photolithography and etching using known techniques. After that, the first barrier metal film 15, for example, a Ti or TiN film is 1000 Å, and the second barrier metal film 16, for example, a W film is 8000 Å for CV.
The entire surface is grown by the D method. At this time, since the second barrier metal film 16 is used as a connection pillar (described later), the thickness of the second barrier metal film 16 is set to the second value.
The insulating film (described later) has a desired film thickness or more.
【0013】(3)次いで、図1(c)に示すように、
接続柱18の形成のためのホトリソグラフィとエッチン
グを順に施す。ここでエッチングは、第1バリア金属膜
15が露出するところまで行うので、コンタクトホール
14には、接続用プラグ17が形成される。 (4)次に、図1(d)に示すようにな、公知の技術に
より、第1金属配線層13をパターニングする。その
後、第2絶縁膜19をCVD法により形成し、次に、第
2絶縁膜19をエッチバック法によりエッチングし、接
続柱18の上部を第2絶縁膜19の表面から露出させ
る。その後、第2金属配線層20を蒸着もしくはCVD
法により形成する。そして公知の技術により、第2金属
配線層20をパターニングすることにより、多層配線構
造が得られる。(3) Next, as shown in FIG.
Photolithography and etching for forming the connection pillar 18 are sequentially performed. Here, since the etching is performed until the first barrier metal film 15 is exposed, the connection plug 17 is formed in the contact hole 14. (4) Next, as shown in FIG. 1D, the first metal wiring layer 13 is patterned by a known technique. After that, the second insulating film 19 is formed by the CVD method, and then the second insulating film 19 is etched by the etch back method to expose the upper portion of the connection pillar 18 from the surface of the second insulating film 19. Then, the second metal wiring layer 20 is deposited or CVD.
It is formed by the method. Then, by patterning the second metal wiring layer 20 by a known technique, a multilayer wiring structure is obtained.
【0014】なお、上記実施例では第2絶縁膜の形成を
エッチバック法により行っているが、勿論ホトリソ・エ
ッチング技術を用いても可能であり、この場合、第2絶
縁膜の厚さと接続性の高さを任意に設定可能である。こ
の際、接続性は形成されているため、第2金属配線層と
の接続は従来法よりも簡単に、かつ安定して行うことが
できることは言うまでもない。Although the second insulating film is formed by the etch-back method in the above embodiment, it is of course possible to use the photolithography / etching technique. In this case, the thickness of the second insulating film and the connectivity can be improved. The height of can be set arbitrarily. At this time, since the connectivity is formed, it goes without saying that the connection with the second metal wiring layer can be made more easily and more stably than the conventional method.
【0015】また、第1金属配線層、第2金属配線層の
接続にて説明したが、これに限定されるものではなく、
第2金属配線層以上の接続に適用しても同様の効果が期
待できる。更に、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であ
り、それらを本発明の範囲から排除するものではない。Although the connection of the first metal wiring layer and the second metal wiring layer has been described, the invention is not limited to this.
The same effect can be expected when applied to the connection of the second metal wiring layer and above. Furthermore, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and these modifications are not excluded from the scope of the present invention.
【0016】[0016]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、第1金属配線層と第2金属配線層を接続柱によ
り、接続するようにしたので、従来のように、第2のコ
ンタクトホール形成のためのエッチングを行う必要がな
くなり、デポ膜の発生がなくなり、導通不良を防止する
ことができる。As described above in detail, according to the present invention, the first metal wiring layer and the second metal wiring layer are connected by the connecting pillars. It is no longer necessary to perform etching for forming the contact hole, the deposition film is not generated, and conduction failure can be prevented.
【0017】更に、第1のコンタクトホールは埋め込み
プラグとし、第1金属配線層と第2金属配線層の配線間
は接続柱としているので、被覆性の向上、及び平坦度の
向上を図ることができる。Further, since the first contact hole is a buried plug and the wiring between the first metal wiring layer and the second metal wiring layer is a connection pillar, it is possible to improve the coverage and the flatness. it can.
【図1】本発明の実施例を示す半導体素子の多層配線形
成工程断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a multilayer wiring forming process of a semiconductor device showing an embodiment of the present invention.
【図2】従来の半導体素子の多層配線形成工程断面図で
ある。FIG. 2 is a sectional view of a conventional multi-layer wiring forming process for a semiconductor device.
11 半導体基板 12 第1絶縁膜 13 第1金属配線層 14 コンタクトホール 15 第1バリア金属膜 16 第2バリア金属膜 17 接続用プラグ 18 接続柱 19 第2絶縁膜 20 第2金属配線層 11 semiconductor substrate 12 first insulating film 13 first metal wiring layer 14 contact hole 15 first barrier metal film 16 second barrier metal film 17 connection plug 18 connection pillar 19 second insulating film 20 second metal wiring layer
Claims (2)
する工程と、 (b)該第1の絶縁膜上に第1金属配線層を形成する工
程と、 (c)前記第1の絶縁膜及び第1金属配線層を貫通する
第1のコンタクトホールを形成する工程と、 (d)下層のバリヤ金属層を堆積する工程と、 (e)高融点金属層からなる上層のバリヤ金属層を堆積
し、前記第1のコンタクトホールを埋めるとともに第1
金属配線層上に所定厚みに形成する工程と、 (f)前記上層のバリヤ金属層を選択的にエッチングし
て、前記第1のコンタクトホール内に接続用プラグを形
成するとともに、前記第1金属配線層の上方に延びる接
続柱を形成する工程と、 (g)該接続柱が露出するように、第2の絶縁膜を形成
する工程と、 (h)前記接続柱に接続される第2金属配線層を形成す
る工程とを施すことを特徴とする半導体素子の多層配線
形成方法。1. A step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate, a step of forming a first metal wiring layer on the first insulating film, and a step of forming the first metal wiring layer on the first insulating film. Forming a first contact hole penetrating the first insulating film and the first metal wiring layer; (d) depositing a lower barrier metal layer; and (e) an upper barrier layer made of a refractory metal layer. Depositing a metal layer to fill the first contact hole and
Forming a predetermined thickness on the metal wiring layer, and (f) selectively etching the upper barrier metal layer to form a connection plug in the first contact hole and to form the first metal. A step of forming a connection pillar extending above the wiring layer; (g) a step of forming a second insulating film so that the connection pillar is exposed; and (h) a second metal connected to the connection pillar. And a step of forming a wiring layer, the method for forming a multilayer wiring of a semiconductor element.
形成は、まず全面に絶縁膜を形成し、この絶縁膜を全面
エッチバックし、接続柱の上面を露出する工程を有する
ことを特徴とする請求項1記載の半導体素子の多層配線
形成方法。2. The formation of the second insulating film in the step (g) has a step of first forming an insulating film on the entire surface and then etching back the entire insulating film to expose the upper surface of the connection pillar. The method for forming a multilayer wiring of a semiconductor device according to claim 1, which is characterized in that.
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JP11668793A JPH06334048A (en) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | Formation of multilayer wiring for semiconductor element |
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JP11668793A JPH06334048A (en) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | Formation of multilayer wiring for semiconductor element |
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JPH06334048A true JPH06334048A (en) | 1994-12-02 |
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JP11668793A Withdrawn JPH06334048A (en) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | Formation of multilayer wiring for semiconductor element |
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JP (1) | JPH06334048A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100351892B1 (en) * | 1999-09-14 | 2002-09-12 | 주식회사 하이닉스반도체 | Forming method for multilayer interconnection |
-
1993
- 1993-05-19 JP JP11668793A patent/JPH06334048A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100351892B1 (en) * | 1999-09-14 | 2002-09-12 | 주식회사 하이닉스반도체 | Forming method for multilayer interconnection |
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