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JPH0685075A - Formation of multilayer interconnection - Google Patents

Formation of multilayer interconnection

Info

Publication number
JPH0685075A
JPH0685075A JP19888993A JP19888993A JPH0685075A JP H0685075 A JPH0685075 A JP H0685075A JP 19888993 A JP19888993 A JP 19888993A JP 19888993 A JP19888993 A JP 19888993A JP H0685075 A JPH0685075 A JP H0685075A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
insulating film
forming
film
wiring
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
JP19888993A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiko Matsumoto
康彦 松本
Atsuo Hattori
敦夫 服部
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.)
Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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 Yamaha Corp filed Critical Yamaha Corp
Priority to JP19888993A priority Critical patent/JPH0685075A/en
Publication of JPH0685075A publication Critical patent/JPH0685075A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To accurately form a resist pattern for forming a connecting hole in a layer insulating film in a multilayer interconnection forming method. CONSTITUTION:After forming a wiring layer 18 made of aluminum or an aluminum alloy on an insulating film 16 covering the upper surface of a semiconductor substrate 10, the wiring layer 18 is covered and a layer insulating film 20 such as silicon oxide is formed, and then a reflection preventive film of TiN, etc., is formed on the surface of the insulating film 20. After forming a resist layer on the reflection prevented film, an opening corresponding to a desired connection hole is formed by applying an exposure and developing treatment to this resist layer. And a connecting hole 28 is formed by selectively the insulating film 20 with the resist layer having the opening as mask. After removing the resist layer, a wiring layer 30 is formed on the upper surface of the substrate, but a remaining portion 22A of the reflection preventive film may be used as part of the wiring layer 30.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、LSI等の集積回路
装置の製造に用いられる多層配線形成法に関し、特に層
間絶縁膜の上にTiN等の反射防止膜を形成することに
より接続孔形成用のレジストパターンを精度良く形成可
能としたものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a multi-layer wiring used in the manufacture of integrated circuit devices such as LSI, and more particularly to forming a contact hole by forming an antireflection film such as TiN on an interlayer insulating film. The resist pattern can be formed with high precision.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、層間絶縁膜に接続孔を形成するた
めのレジストパターンを精度良く形成する方法として
は、下方配線層を覆って層間絶縁膜を形成する前に下方
配線層の表面にTiN等の反射防止膜を形成する方法が
知られている(例えば特開平1−266746号公報参
照)。図8,9は、この種の方法を用いた従来の多層配
線形成法の一例を示すものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of accurately forming a resist pattern for forming a connection hole in an interlayer insulating film, TiN is formed on the surface of the lower wiring layer before the interlayer insulating film is formed so as to cover the lower wiring layer. There is known a method of forming an antireflection film such as the above (see, for example, JP-A-1-266746). 8 and 9 show an example of a conventional multilayer wiring forming method using this type of method.

【0003】図8の工程では、半導体基板1の表面を覆
う絶縁膜2の上にTiN、Al合金(例えばAl−C
u)、TiNを順次に被着してパターニングすることに
よりTiN層3a、Al合金層3b、TiN層3cから
なる配線層3を形成する。TiN層3aは、バリアメタ
ル層として用いられるものであり、TiN層3cは、反
射防止膜として用いられるものである。
In the process shown in FIG. 8, TiN, Al alloy (eg, Al-C) is formed on the insulating film 2 covering the surface of the semiconductor substrate 1.
u) and TiN are sequentially deposited and patterned to form the wiring layer 3 including the TiN layer 3a, the Al alloy layer 3b, and the TiN layer 3c. The TiN layer 3a is used as a barrier metal layer, and the TiN layer 3c is used as an antireflection film.

【0004】次に、絶縁膜2の上に配線層3を覆って、
平滑化処理を施した層間絶縁膜4を形成した後、絶縁膜
4の上にレジスト層5を形成する。そして、レジスト層
5に露光・現像処理を施すことにより所望の接続孔に対
応した開口部を形成し、この開口部を有するレジスト層
5をマスクとする選択エッチング処理により接続孔6を
絶縁膜4に形成する。このとき、TiN層3cにおいて
接続孔6の直下に位置する部分をエッチ除去すると、コ
ンタクト抵抗の増大を回避することができる。
Next, the wiring layer 3 is covered on the insulating film 2,
After forming the interlayer insulating film 4 that has been smoothed, a resist layer 5 is formed on the insulating film 4. Then, the resist layer 5 is exposed and developed to form an opening corresponding to a desired connection hole, and the connection hole 6 is formed into the insulating film 4 by a selective etching process using the resist layer 5 having the opening as a mask. To form. At this time, if the portion of the TiN layer 3c located directly below the connection hole 6 is removed by etching, an increase in contact resistance can be avoided.

【0005】Al合金層3b又はAl層等の反射率の高
い配線材層の表面をTiN層3c等の反射防止膜で被覆
しておくと、露光処理の際に配線表面からの光反射が反
射防止膜により抑制されるので、配線表面からの光反射
に起因してレジスト層5の開口パターンがゆがんだり、
拡大したりするのを防止することができる。配線層3が
平坦面に形成される場合、TiN層3cの膜厚は、露光
用の光の反射を抑制するためには、30〜50[nm]
で十分である。この程度の膜厚であると、絶縁膜4とT
iN層3cとの界面で反射した光は、その下方の層3c
と3bとの界面で反射した光と干渉しあって反射防止作
用をする。
When the surface of the wiring material layer having a high reflectance such as the Al alloy layer 3b or the Al layer is covered with the antireflection film such as the TiN layer 3c, the light reflection from the wiring surface is reflected during the exposure process. Since it is suppressed by the prevention film, the opening pattern of the resist layer 5 is distorted due to light reflection from the wiring surface,
It can be prevented from expanding. When the wiring layer 3 is formed on a flat surface, the film thickness of the TiN layer 3c is 30 to 50 [nm] in order to suppress reflection of light for exposure.
Is enough. With this thickness, the insulating film 4 and the T
The light reflected at the interface with the iN layer 3c is not reflected by the layer 3c below it.
And 3b interfere with the light reflected at the interface between them and serve as an antireflection function.

【0006】図9の工程では、レジスト層5を除去した
後、基板上面にAl又はAl合金等の配線材を被着して
パターニングすることにより配線層7を形成する。配線
層7は、接続孔6を介して配線層3に接続される。
In the step of FIG. 9, after removing the resist layer 5, a wiring material such as Al or Al alloy is deposited on the upper surface of the substrate and patterned to form the wiring layer 7. The wiring layer 7 is connected to the wiring layer 3 via the connection hole 6.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記した従来法による
と、図8の工程で配線層3をパターニングする際に、レ
ジスト層をマスクとしてTiN層3a、Al合金層3b
及びTiN層3cの積層をエッチングすると、Al合金
層3bにサイドエッチが入りやすい。このため、Al合
金層3bの線幅が細くなり、配線抵抗の増大、エレクト
ロマイグレーション耐性やストレスマイグレーション耐
性の低下等を招く不都合がある。
According to the above-mentioned conventional method, when patterning the wiring layer 3 in the step of FIG. 8, the TiN layer 3a and the Al alloy layer 3b are used with the resist layer as a mask.
When the stack of the TiN layer 3c and the TiN layer 3c is etched, side etching easily occurs in the Al alloy layer 3b. For this reason, the line width of the Al alloy layer 3b becomes thin, and there is an inconvenience that the wiring resistance increases and electromigration resistance and stress migration resistance decrease.

【0008】また、従来から使用していた配線に反射防
止を目的としてTiN等の膜を直接堆積すると、配線の
特性が変化することが予想され、長い時間を要する信頼
性の評価テストが必要となる不都合もある。
Further, if a film of TiN or the like is directly deposited on a conventionally used wiring for the purpose of preventing reflection, the characteristics of the wiring are expected to change, and a reliability evaluation test requiring a long time is required. There is also an inconvenience.

【0009】この発明の目的は、上記のような不都合を
伴うことなく反射防止膜を使用して接続孔形成用のレジ
ストパターンを精度良く形成することができる新規な多
層配線形成法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a novel method for forming a multi-layer wiring which can form a resist pattern for forming a connection hole with high precision by using an antireflection film without causing the above inconvenience. It is in.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明による多層配線
形成法は、(a)基板の絶縁性表面の上に第1の配線層
を形成する工程と、(b)前記絶縁性表面の上に前記第
1の配線層を覆って層間絶縁膜を形成する工程と、
(c)前記層間絶縁膜の上に反射防止膜を形成する工程
と、(d)前記反射防止膜の上にレジスト層を形成した
後該レジスト層に露光・現像処理を施すことにより所望
の接続孔に対応した開口部を形成する工程と、(e)前
記レジスト層をマスクとして前記反射防止膜及び前記層
間絶縁膜の積層を選択的にエッチングして該積層に前記
第1の配線層に達するように接続孔を形成する工程と、
(f)前記接続孔の形成後に残存するレジスト層及び反
射防止膜のうち少なくとも該レジスト層を除去する工程
と、(g)前記接続孔を介して前記第1の配線層に接続
されるように第2の配線層を前記層間絶縁膜の上に形成
する工程とを含むものである。
A multilayer wiring forming method according to the present invention comprises: (a) a step of forming a first wiring layer on an insulating surface of a substrate; and (b) forming a first wiring layer on the insulating surface. A step of forming an interlayer insulating film to cover the first wiring layer,
(C) a step of forming an antireflection film on the interlayer insulating film, and (d) a desired connection by forming a resist layer on the antireflection film and then subjecting the resist layer to an exposure / development process. Forming an opening corresponding to the hole; and (e) selectively stacking the antireflection film and the interlayer insulating film by using the resist layer as a mask to reach the first wiring layer. To form the connection hole,
(F) a step of removing at least the resist layer of the resist layer and the antireflection film remaining after the formation of the connection hole, and (g) connecting to the first wiring layer through the connection hole. And a step of forming a second wiring layer on the interlayer insulating film.

【0011】このような多層配線形成法にあっては、前
記接続孔の形成後に残存する反射防止膜を前記第2の配
線層の一部として使用するようにしてもよい。
In such a multilayer wiring forming method, the antireflection film remaining after the formation of the connection hole may be used as a part of the second wiring layer.

【0012】[0012]

【作用】この発明の方法によれば、層間絶縁膜の上に反
射防止膜を形成したので、レジスト層に露光処理を施す
際に層間絶縁膜や第1の配線層からの光反射が抑制され
る。また、第1の配線層の表面には反射防止膜を設けな
くてよいので、第1の配線層にパターニングの際にサイ
ドエッチが入ることもない。
According to the method of the present invention, since the antireflection film is formed on the interlayer insulating film, the light reflection from the interlayer insulating film and the first wiring layer is suppressed when the resist layer is exposed. It Further, since it is not necessary to provide an antireflection film on the surface of the first wiring layer, side etching does not occur in the first wiring layer during patterning.

【0013】上記したように残存する反射防止膜を第2
の配線層の一部として用いると、第2の配線層は、例え
ばAl合金層の下にTiN層を配置した2層構造の配線
層にすることができる。
As described above, the remaining antireflection film is formed into a second film.
When used as a part of the wiring layer, the second wiring layer can be a wiring layer having a two-layer structure in which a TiN layer is arranged under an Al alloy layer, for example.

【0014】[0014]

【実施例】図1,2は、この発明の一実施例による多層
配線形成法を示すもので、各々の図に対応する工程
(1),(2)を順次に説明する。
1 and 2 show a method of forming a multi-layer wiring according to an embodiment of the present invention. Steps (1) and (2) corresponding to the respective figures will be sequentially described.

【0015】(1)例えばシリコンからなる半導体基板
10の表面には、選択酸化処理によりシリコンオキサイ
ドからなるフィールド絶縁膜12を形成した後、熱酸化
法によりシリコンオキサイドからなるゲート絶縁膜12
Gを形成する。そして、基板上面には、CVD法等によ
りポリシリコン等の電極材を400[nm]程度の厚さ
に被着してパターニングすることにより配線層14及び
ゲート電極層14Gを形成する。
(1) A field insulating film 12 made of silicon oxide is formed on the surface of a semiconductor substrate 10 made of, for example, silicon by a selective oxidation process, and then a gate insulating film 12 made of silicon oxide is formed by a thermal oxidation method.
G is formed. Then, the wiring layer 14 and the gate electrode layer 14G are formed on the upper surface of the substrate by depositing an electrode material such as polysilicon to a thickness of about 400 nm by the CVD method or the like and patterning the electrode material.

【0016】次に、基板上面には、CVD法により配線
層14及びゲート電極層14Gを覆ってBPSG(ボロ
ン・リンケイ酸ガラス)からなる層間絶縁膜16を形成
する。そして、絶縁膜16を900℃程度の熱処理によ
りフローさせることにより下方の配線層等による段差の
軽減を図る。このように段差軽減処理を行なっても、図
1に示したように配線層の膜厚に相当するうねりが残
る。
Next, an interlayer insulating film 16 made of BPSG (boron phosphosilicate glass) is formed on the upper surface of the substrate by CVD to cover the wiring layer 14 and the gate electrode layer 14G. Then, the insulating film 16 is subjected to a heat treatment at about 900 ° C. so as to be flowed to reduce a step due to a wiring layer and the like below. Even when the step reducing process is performed in this manner, undulations corresponding to the film thickness of the wiring layer remain as shown in FIG.

【0017】次に、絶縁膜16の上にスパッタ法等によ
りAl−Cu等のAl合金を被着してパターニングする
ことにより配線層18を形成する。図1に示したように
配線層18を絶縁膜16の段差に重ねて形成した個所で
は、特にレジスト露光時に光反射が広がり易いので、反
射防止対策の必要性が高い。
Next, the wiring layer 18 is formed by depositing and patterning an Al alloy such as Al-Cu on the insulating film 16 by a sputtering method or the like. As shown in FIG. 1, at the location where the wiring layer 18 is formed so as to overlap the step of the insulating film 16, the light reflection is likely to spread particularly during resist exposure, so that anti-reflection measures are highly necessary.

【0018】次に、絶縁膜16の上に配線層18を覆っ
て、プラズマCVD法によるSiO2 とSOG(スピン
・オン・ガラス)とからなる層間絶縁膜20を形成す
る。そして、絶縁膜20の上には、反射防止膜22とし
て例えば20〜200[nm]の厚さのTiN膜を形成
する。TiN膜の形成方法としては、Tiターゲットを
用いるArとN2 による反応性スパッタリングやTiC
4 ガスを用いるECRプラズマCVDを使用可能であ
る。
Next, an interlayer insulating film 20 made of SiO 2 and SOG (spin on glass) is formed on the insulating film 16 by covering the wiring layer 18 by plasma CVD. Then, a TiN film having a thickness of, for example, 20 to 200 [nm] is formed as the antireflection film 22 on the insulating film 20. The TiN film may be formed by reactive sputtering with Ar and N 2 using a Ti target or TiC.
ECR plasma CVD with l 4 gas can be used.

【0019】次に、基板上面に回転塗布法等によりレジ
スト層24を形成する。そして、接続孔形成のための露
光処理をレジスト層24に施す。すなわち、露光マスク
26において所望の接続孔に対応した透光部26Aを介
して紫外光UVをレジスト層24に照射し、レジスト層
24に接続孔パターンを焼き付ける。この後、レジスト
層24に現像処理を施すと、レジスト層24には、露光
マスク26の透光部26Aに対応した開口部が形成され
る。
Next, a resist layer 24 is formed on the upper surface of the substrate by a spin coating method or the like. Then, the resist layer 24 is subjected to an exposure process for forming a connection hole. That is, in the exposure mask 26, the resist layer 24 is irradiated with the ultraviolet light UV through the transparent portion 26A corresponding to the desired connection hole, and the connection hole pattern is printed on the resist layer 24. After that, when the resist layer 24 is subjected to a development process, an opening portion corresponding to the light transmitting portion 26A of the exposure mask 26 is formed in the resist layer 24.

【0020】(2)次に、開口部を有するレジスト層2
4をマスクとするドライエッチング処理により絶縁膜2
0及び反射防止膜22に接続孔28を形成する。絶縁膜
20の上に反射防止膜22を形成しておいたので、レジ
スト露光時に絶縁膜20や配線層18からの光反射が抑
制され、現像処理後のレジスト層24には設計通りの開
口部が形成され、この後の選択エッチング処理では設計
通りの接続孔28が得られる。従って、レジストの開口
パターンのゆがみや広がりを考慮して配線層18の幅を
大きくとっておく必要がないので、集積度の向上が可能
となる。
(2) Next, the resist layer 2 having openings
Insulating film 2 by dry etching process using 4 as a mask
0 and the antireflection film 22 are formed with connection holes 28. Since the antireflection film 22 is formed on the insulating film 20, light reflection from the insulating film 20 and the wiring layer 18 during resist exposure is suppressed, and the resist layer 24 after the development process has an opening as designed. Are formed, and the connection hole 28 as designed is obtained in the subsequent selective etching process. Therefore, it is not necessary to take the width of the wiring layer 18 into consideration in consideration of the distortion and spread of the resist opening pattern, so that the degree of integration can be improved.

【0021】次に、レジスト層24を除去する。そし
て、基板上面にAl又はAl合金等の配線材を被着して
パターニングすることにより配線層30を形成する。こ
のときのパターニングでは、反射防止膜22の残存部2
2Aも同時にパターニングされ、該残存部22Aは、配
線層30の一部として用いられる。このようにして得ら
れる配線層30は、Al又はAl合金層とその下のTi
N層との2層構造であるため、エレクトロマイグレーシ
ョンやストレスマイグレーションに強く、信頼性が高い
ものである。
Next, the resist layer 24 is removed. Then, a wiring material such as Al or Al alloy is deposited on the upper surface of the substrate and patterned to form the wiring layer 30. In patterning at this time, the remaining portion 2 of the antireflection film 22
2A is also patterned at the same time, and the remaining portion 22A is used as a part of the wiring layer 30. The wiring layer 30 thus obtained is composed of an Al or Al alloy layer and a Ti layer thereunder.
Since it has a two-layer structure with an N layer, it is highly resistant to electromigration and stress migration and highly reliable.

【0022】上記実施例において、反射防止膜22の材
料としては、TiNに限らず、TiON,TiW等を用
いてもよい。また、配線層30は、CVD法で形成した
W(タングステン)で構成してもよく、この場合には、
TiN等の反射防止膜がCVD法によるWの密着強化層
として働く。さらに、配線層18の材料としては、Al
合金に限らず、Al等を用いてもよい。さらにまた、レ
ジスト層24を除去した後、反射防止膜の残存部22A
も除去し、配線層30の下に存在しないようにしてもよ
い。
In the above embodiment, the material of the antireflection film 22 is not limited to TiN, but TiON, TiW or the like may be used. The wiring layer 30 may be made of W (tungsten) formed by the CVD method. In this case,
An antireflection film such as TiN works as a W adhesion enhancing layer by the CVD method. Further, as the material of the wiring layer 18, Al
Not limited to alloys, Al or the like may be used. Furthermore, after removing the resist layer 24, the remaining portion 22A of the antireflection film is formed.
It may also be removed so that it does not exist below the wiring layer 30.

【0023】図3は、この発明の他の実施例を説明する
ための2層配線構造を示すもので、図1と同様の部分に
は同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
FIG. 3 shows a two-layer wiring structure for explaining another embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0024】図3に示すように、配線層18を配線層1
4等に基づく絶縁膜16の段差のように平坦でない所に
形成した場合には、レジスト露光時に露光用の光は、配
線層18により垂直方向だけでなく、斜め方向にも反射
されるため、レジストのパターニング精度が相当に低下
する。従って、このような場合には、配線層18を覆う
絶縁膜20の上に形成する反射防止膜22に関して特別
の注意を払う必要がある。
As shown in FIG. 3, the wiring layer 18 is connected to the wiring layer 1.
When the insulating film 16 is formed on a non-planar portion such as a step due to 4 or the like, the light for exposure is reflected by the wiring layer 18 not only in the vertical direction but also in the oblique direction when the resist is exposed. The patterning accuracy of the resist is considerably reduced. Therefore, in such a case, it is necessary to pay special attention to the antireflection film 22 formed on the insulating film 20 covering the wiring layer 18.

【0025】図3において、SiO2 からなる絶縁膜2
0、TiN膜22及びポジ型レジスト層24の屈折率
は、それぞれ1.45〜1.5、2.3、1.67であ
る。このように絶縁膜20とTiN膜22との間で屈折
率が大きく異なると共に、TiN膜22とレジスト層2
4との間で屈折率が大きく異なるため、これらの層を光
が通過した場合には、各層間の界面で光が反射する。特
に、TiN膜22の膜厚が薄いと、レジスト層24を介
して入射した光は、多重反射を起こす。
[0025] In FIG. 3, made of SiO 2 insulating films 2
0, the TiN film 22 and the positive resist layer 24 have refractive indices of 1.45 to 1.5, 2.3 and 1.67, respectively. As described above, the refractive index between the insulating film 20 and the TiN film 22 is greatly different, and the TiN film 22 and the resist layer 2 are different from each other.
Since the refractive index greatly differs from that of No. 4, when light passes through these layers, the light is reflected at the interface between the layers. In particular, when the TiN film 22 is thin, the light incident through the resist layer 24 undergoes multiple reflection.

【0026】すなわち、レジスト層24に入射した光
は、レジスト層24中を進行してTiN膜22とレジス
ト層24との界面に達し、この界面にて光の一部が反射
されるが、残りの光は、減衰しながらTiN膜22中を
進行してTiN膜22と絶縁膜20との界面に達する。
TiN膜22と絶縁膜20との界面に達した光の一部
は、該界面でTiN側に反射し、残りの光は、絶縁膜2
0中に入射する。絶縁膜20に入射した光は、絶縁膜2
0中を進行し、Al合金からなる配線層18で上方に反
射される。このとき上方に反射された光は、絶縁膜20
とTiN膜22との界面で下方に反射され、残りの光は
上方に進行する。上方に進行した光の一部は、TiN膜
22とレジスト層24との界面で下方に反射され、残り
の光は、レジスト層24中に進行する。このように多く
の反射が重なったものが多重反射である。
That is, the light incident on the resist layer 24 travels through the resist layer 24 and reaches the interface between the TiN film 22 and the resist layer 24, and a part of the light is reflected at this interface, but the rest. Light propagates through the TiN film 22 while being attenuated, and reaches the interface between the TiN film 22 and the insulating film 20.
A part of the light reaching the interface between the TiN film 22 and the insulating film 20 is reflected to the TiN side at the interface, and the rest of the light is the insulating film 2.
It is incident at 0. The light incident on the insulating film 20 receives the insulating film 2
0, and is reflected upward by the wiring layer 18 made of Al alloy. At this time, the light reflected upward is the insulating film 20.
Is reflected downward at the interface between the TiN film 22 and the TiN film 22, and the remaining light travels upward. Part of the light that travels upward is reflected downward at the interface between the TiN film 22 and the resist layer 24, and the remaining light travels into the resist layer 24. In this way, many reflections are overlapped, which is the multiple reflection.

【0027】そこで、光がTiN膜22を通過しないよ
うにTiN膜22の厚さを制御する必要がある。図4〜
7は、露光用の紫外光としてg線(波長436nm)を
図3に示すように垂直入射した場合において、TiN膜
22の厚さ(TiN膜厚)aと反射率Ir/Ioとの関
係を絶縁膜20の厚さ(層間膜厚)dをパラメータとし
て計算した結果を示すものである。ここで、Ioは、入
力光量であり、Irは、反射光量(表面反射、下面反
射、多重反射等により表面から出てくる光の量)であ
る。
Therefore, it is necessary to control the thickness of the TiN film 22 so that light does not pass through the TiN film 22. Figure 4-
7 shows the relationship between the thickness a of the TiN film 22 (TiN film thickness) a and the reflectance Ir / Io when the g-line (wavelength 436 nm) as the ultraviolet light for exposure is vertically incident as shown in FIG. The result of calculation using the thickness (interlayer film thickness) d of the insulating film 20 as a parameter is shown. Here, Io is the amount of input light, and Ir is the amount of reflected light (the amount of light that emerges from the surface due to surface reflection, lower surface reflection, multiple reflection, etc.).

【0028】本願の発明者は、この計算結果から、Ti
N膜厚を80[nm]以上とすれば、g線使用時に反射
によるレジストパターニング精度の低下を十分に抑制で
きることを見出した。
The inventor of the present application, from this calculation result, Ti
It has been found that when the N film thickness is 80 [nm] or more, the deterioration of the resist patterning accuracy due to reflection can be sufficiently suppressed when the g-line is used.

【0029】この結論を導くためには、次の(イ)、
(ロ)の事項が条件として挙げられる。
In order to reach this conclusion, the following (a),
The item (b) is mentioned as a condition.

【0030】(イ)層間膜厚がばらついても反射率が大
きく変化しないこと 絶縁膜20は、CVD法で堆積したり、スピンコーティ
ングした後に熱硬化させたりして得られるため、その厚
さを制御するのは困難である。また、多層配線構造にあ
っては、2層目の配線層18が平坦状でない場合が殆ど
であり、その上に形成される絶縁膜20も平坦状になら
ないことが多い。従って、露光用の光に関しては、入射
方向に対する層間膜厚が場所によってばらつくことにな
るが、反射率Ir/Ioがあまり変化しなければパター
ニング精度の変動も少ない。
(B) The reflectivity does not change significantly even if the interlayer film thickness varies. The insulating film 20 is obtained by depositing by the CVD method or by spin-coating and then thermosetting. It is difficult to control. In the multi-layer wiring structure, the second wiring layer 18 is not flat in most cases, and the insulating film 20 formed thereon is not flat in many cases. Therefore, with respect to the light for exposure, the interlayer film thickness with respect to the incident direction varies depending on the location, but if the reflectance Ir / Io does not change so much, the patterning accuracy does not change much.

【0031】(ロ)反射率が0.3以下であること レジスト層24としてポジ型レジストを使用しており、
照射される光量が少ないほど好都合であるが、実用上、
反射率Ir/Ioが0.3以下であれば十分である。I
r/Ioが0.5を越えると、レジスト層24がマスク
された部分で不所望に感光してしまうおそれが大きくな
る。
(B) Reflectance is 0.3 or less A positive resist is used as the resist layer 24,
The smaller the amount of light that is irradiated, the more convenient it is, but in practice,
It is sufficient if the reflectance Ir / Io is 0.3 or less. I
If r / Io exceeds 0.5, there is a high possibility that the resist layer 24 will be exposed undesirably to the masked portion.

【0032】TiN膜厚を80[nm]以上とすれば、
これら(イ)及び(ロ)の条件が満足されることは、図
4〜7から明らかである。図4〜7において、カーブS
1 、S2 、S3 、S4 、S5 、S6 、S7 、S8 は、層
間膜厚dが800[nm]、825[nm]、850
[nm]、875[nm]、900[nm]、925
[nm]、950[nm]、975[nm]の場合をそ
れぞれ示している。
If the TiN film thickness is 80 nm or more,
It is clear from FIGS. 4 to 7 that these conditions (a) and (b) are satisfied. 4 to 7, the curve S
1 , S 2 , S 3 , S 4 , S 5 , S 6 , S 7 , and S 8 have an interlayer film thickness d of 800 [nm], 825 [nm], and 850.
[Nm], 875 [nm], 900 [nm], 925
[Nm], 950 [nm], and 975 [nm] are shown respectively.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、層間
絶縁膜の上に反射防止膜を設けてレジスト露光時に下方
からの光反射を抑制するようにしたので、接続孔形成用
のレジストパターンを精度良く形成することができる。
また、下方の配線層にはパターニング時にサイドエッチ
が入らないから、線幅の細りによる配線抵抗の増大、信
頼性の低下等の問題を回避することができる。また、従
来より使用している配線をそのまま使うことができるの
で、配線の信頼性評価テストが不要である。
As described above, according to the present invention, the antireflection film is provided on the interlayer insulating film to suppress the light reflection from the lower side during the resist exposure. The pattern can be accurately formed.
Further, since side etching does not enter the lower wiring layer at the time of patterning, it is possible to avoid problems such as an increase in wiring resistance and a decrease in reliability due to a thin line width. Further, since the wiring which has been used conventionally can be used as it is, the reliability evaluation test of the wiring is unnecessary.

【0034】TiN等の導電性の反射防止膜を接続孔形
成後も残存させて上方の配線層の一部として使用する
と、エレクトロマイグレーションやストレスマイグレー
ションに強い高信頼の配線を工程の追加なしに簡単に形
成することができる。
If a conductive antireflection film such as TiN is left as it is after forming the contact hole and is used as a part of the upper wiring layer, a highly reliable wiring resistant to electromigration and stress migration can be easily formed without additional steps. Can be formed.

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

【図1】 この発明の一実施例に係る多層配線形成法に
おけるレジスト加工工程を示す基板断面図である。
FIG. 1 is a substrate cross-sectional view showing a resist processing step in a multilayer wiring forming method according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1の工程に続く配線形成工程を示す基板断
面図である。
FIG. 2 is a substrate cross-sectional view showing a wiring forming process following the process of FIG.

【図3】 この発明の他の実施例を説明するための2層
配線構造を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a two-layer wiring structure for explaining another embodiment of the present invention.

【図4】 層間膜厚dが800[nm]及び825[n
m]のときのTiN膜厚aと反射率Ir/Ioとの関係
を示すグラフである。
FIG. 4 shows an interlayer film thickness d of 800 [nm] and 825 [n]
3] A graph showing the relationship between the TiN film thickness a and the reflectance Ir / Io when [m].

【図5】 dが850[nm]及び875[nm]のと
きのaとIr/Ioとの関係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between a and Ir / Io when d is 850 [nm] and 875 [nm].

【図6】 dが900[nm]及び925[nm]のと
きのaとIr/Ioとの関係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between a and Ir / Io when d is 900 [nm] and 925 [nm].

【図7】 dが950[nm]及び975[nm]のと
きのaとIr/Ioとの関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between a and Ir / Io when d is 950 [nm] and 975 [nm].

【図8】 従来の多層配線形成法における接続孔形成工
程を示す基板断面図である。
FIG. 8 is a substrate cross-sectional view showing a connection hole forming step in a conventional multilayer wiring forming method.

【図9】 図8の工程に続く配線形成工程を示す基板断
面図である。
9 is a substrate cross-sectional view showing a wiring forming process following the process of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:半導体基板、12,16,20:絶縁膜、14,
18,30:配線層、22:反射防止膜、24:レジス
ト層、26:露光マスク。
10: semiconductor substrate, 12, 16, 20: insulating film, 14,
18, 30: wiring layer, 22: antireflection film, 24: resist layer, 26: exposure mask.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(a)基板の絶縁性表面の上に第1の配線
層を形成する工程と、 (b)前記絶縁性表面の上に前記第1の配線層を覆って
層間絶縁膜を形成する工程と、 (c)前記層間絶縁膜の上に反射防止膜を形成する工程
と、 (d)前記反射防止膜の上にレジスト層を形成した後該
レジスト層に露光・現像処理を施すことにより所望の接
続孔に対応した開口部を形成する工程と、 (e)前記レジスト層をマスクとして前記反射防止膜及
び前記層間絶縁膜の積層を選択的にエッチングして該積
層に前記第1の配線層に達するように接続孔を形成する
工程と、 (f)前記接続孔の形成後に残存するレジスト層及び反
射防止膜のうち少なくとも該レジスト層を除去する工程
と、 (g)前記接続孔を介して前記第1の配線層に接続され
るように第2の配線層を前記層間絶縁膜の上に形成する
工程とを含む多層配線形成法。
1. A step of (a) forming a first wiring layer on an insulating surface of a substrate, and (b) an interlayer insulating film covering the first wiring layer on the insulating surface. Forming step, (c) forming an antireflection film on the interlayer insulating film, and (d) forming a resist layer on the antireflection film, and then subjecting the resist layer to exposure / development treatment. Thereby forming an opening corresponding to a desired connection hole, and (e) selectively using the resist layer as a mask to selectively etch the laminate of the antireflection film and the interlayer insulating film to form the first layer in the laminate. Forming a connection hole so as to reach the wiring layer of (f), (f) removing at least the resist layer of the resist layer and the antireflection film remaining after the formation of the connection hole, (g) the connection hole To be connected to the first wiring layer via Multilayer wiring formation method comprising the steps of a wiring layer formed on the interlayer insulating film.
【請求項2】 前記接続孔の形成後に残存する反射防止
膜を前記第2の配線層の一部として使用することを特徴
とする請求項1記載の多層配線形成法。
2. The method for forming a multilayer wiring according to claim 1, wherein an antireflection film remaining after forming the connection hole is used as a part of the second wiring layer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0697723A3 (en) * 1994-08-15 1997-04-16 Ibm A process for metallization of an insulator layer
US6372630B1 (en) 1997-04-18 2002-04-16 Nippon Steel Corporation Semiconductor device and fabrication method thereof

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