JPH08186174A - Wiring structure and method for forming the same - Google Patents
Wiring structure and method for forming the sameInfo
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- JPH08186174A JPH08186174A JP33705594A JP33705594A JPH08186174A JP H08186174 A JPH08186174 A JP H08186174A JP 33705594 A JP33705594 A JP 33705594A JP 33705594 A JP33705594 A JP 33705594A JP H08186174 A JPH08186174 A JP H08186174A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】この発明の目的は、従来の半導体製造プロセス
を僅かに変更することにより、金属配線間のコンタクト
抵抗を低減できる配線構造およびその形成方法を提供す
ることにある。
【構成】半導体装置1は、半導体素子を形成したシリコ
ン基板11を備えている。シリコン基板11の表面上には層
間絶縁膜12が形成され、層間絶縁膜12の表面上には第1
金属配線層13が形成されている。第1金属配線層13を含
む層間絶縁膜12上には層間絶縁膜14が形成され、層間絶
縁膜14には第1金属配線層13のMVIA領域を露出する
コンタクトビアホール14a が形成されている。そして、
層間絶縁膜14の表面上には第2金属配線層15が形成さ
れ、第1および第2金属配線層13、15が電気的に導通さ
れている。第1金属配線層13の表面上(コンタクト部
5)には、コンタクト抵抗を低減するための凹部が形成
されている。
(57) [Summary] [Object] An object of the present invention is to provide a wiring structure capable of reducing contact resistance between metal wirings and a method for forming the same by slightly modifying the conventional semiconductor manufacturing process. [Structure] A semiconductor device 1 includes a silicon substrate 11 on which a semiconductor element is formed. An interlayer insulating film 12 is formed on the surface of the silicon substrate 11, and a first insulating film 12 is formed on the surface of the interlayer insulating film 12.
A metal wiring layer 13 is formed. An interlayer insulating film 14 is formed on the interlayer insulating film 12 including the first metal wiring layer 13, and a contact via hole 14a exposing the MVIA region of the first metal wiring layer 13 is formed in the interlayer insulating film 14. And
A second metal wiring layer 15 is formed on the surface of the interlayer insulating film 14, and the first and second metal wiring layers 13 and 15 are electrically connected. On the surface of the first metal wiring layer 13 (contact portion 5), a concave portion for reducing the contact resistance is formed.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の配線構
造およびその形成方法に関し、特に、2つの配線層がコ
ンタクトホールを介して接合される配線構造およびその
形成方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wiring structure of a semiconductor device and a method of forming the same, and more particularly to a wiring structure in which two wiring layers are joined via a contact hole and a method of forming the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の半導体装置の配線構造について説
明する。2. Description of the Related Art A wiring structure of a conventional semiconductor device will be described.
【0003】例えば、ボロンリン酸ケイ素ガラス(BP
SG)膜等の平坦化された表面上にコンタクトホールや
バリヤメタル等を形成し、その上に第1層目の金属配線
材料(例えばスパッタリング法によるAl/Si/C
u)を約4000〜5000オングストローム(以下A
と記す)堆積する。そして、フォトリソグラフィーによ
り配線パターンを焼き付けた後、ドライエッチング(B
C13/C12/8mtorr/130W)を実施して
第1の金属配線パターンを形成する。For example, boron silicon phosphate glass (BP
A contact hole, a barrier metal, etc. are formed on the flattened surface of the (SG) film or the like, and a metal wiring material for the first layer (for example, Al / Si / C formed by the sputtering method)
u) about 4000-5000 angstroms (hereinafter A
Will be deposited). Then, after the wiring pattern is baked by photolithography, dry etching (B
C13 / C12 / 8 mtorr / 130 W) to form a first metal wiring pattern.
【0004】次に、第1の金属配線パターン上に層間酸
化膜(IMOX)を堆積し、平坦化工程を経て約1μm
の層間絶縁膜を形成する。そして、この層間絶縁膜の所
定位置にメタルビアホール(MVIA)を形成し、その
上に、第2層目の金属配線材料を堆積する。これによ
り、第1および第2の金属配線が相互に接合される。Next, an interlayer oxide film (IMOX) is deposited on the first metal wiring pattern, and a planarization process is performed to obtain about 1 μm.
Forming an interlayer insulating film. Then, a metal via hole (MVIA) is formed at a predetermined position of this interlayer insulating film, and a second-layer metal wiring material is deposited thereon. As a result, the first and second metal wirings are joined together.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】近年では、半導体装置
の高集積化および微細化が著しく、これに伴いMVIA
の寸法も縮小化される傾向にある。このMVIAは、製
造技術水準に応じたデザインルールによる制約を受けて
おり、現在のところ0.8μm程度が最小のサイズとさ
れている。しかしながら、このサイズは、技術水準の進
歩に伴いより縮小化されるものと推測され、また、半導
体装置のレイアウト上このサイズは縮小化されることが
望ましい。In recent years, the degree of integration and miniaturization of semiconductor devices has been remarkably increased.
The size of the product also tends to be reduced. This MVIA is restricted by design rules according to the manufacturing technology level, and the minimum size is about 0.8 μm at present. However, it is presumed that this size will be further reduced with the progress of the technical level, and it is desirable to reduce this size in view of the layout of the semiconductor device.
【0006】しかしながら、このようなMVIAサイズ
の縮小化に伴い、金属配線間の接触面積が低下し、コン
タクト抵抗を上昇させるという問題がある。However, as the size of the MVIA is reduced, the contact area between the metal wirings is reduced, and the contact resistance is increased.
【0007】この発明は、以上の点に鑑みなされたもの
で、その目的は、従来の半導体製造プロセスを僅かに変
更することにより、金属配線間のコンタクト抵抗を低減
できる配線構造およびその形成方法を提供することにあ
る。The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a wiring structure capable of reducing the contact resistance between metal wirings and a method for forming the same by slightly changing the conventional semiconductor manufacturing process. To provide.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係る配線構造は、最小幅が設定された第
1の配線層と、上記第1の配線層の一部をコンタクト領
域として露出するコンタクトホールを有し、このコンタ
クト領域を除いて上記第1の配線層を覆う絶縁膜と、上
記コンタクトホールを介して上記コンタクト領域に接合
して上記絶縁膜上に形成される第2の配線層と、を備
え、上記コンタクト領域は上記第1の配線層の厚さより
も小さな値に設定された深さの凹部を有している。In order to achieve the above object, the wiring structure according to the present invention has a first wiring layer having a minimum width and a part of the first wiring layer as a contact region. An insulating film having an exposed contact hole and covering the first wiring layer except for this contact region, and a second film formed on the insulating film by being joined to the contact region through the contact hole. A wiring layer, and the contact region has a recess having a depth set to a value smaller than the thickness of the first wiring layer.
【0009】また、この発明に係る配線構造によると、
上記凹部は、上記第1の配線層の最小幅よりも小さな開
口サイズに設定された開口を有している。According to the wiring structure of the present invention,
The recess has an opening set to have an opening size smaller than the minimum width of the first wiring layer.
【0010】この発明に係る配線構造の形成方法は、最
小幅が設定された第1の配線層を形成する工程と、上記
第1の配線層の一部をコンタクト領域として露出するコ
ンタクトホールを有し、このコンタクト領域を除いて上
記第1の配線層を覆う絶縁膜を形成する工程と、上記コ
ンタクトホールを介して上記コンタクト領域に接合して
上記絶縁膜上に第2の配線層を形成する工程と、を備
え、上記第1の配線層の形成工程は、上記コンタクト領
域に上記第1の配線層の厚さよりも小さな値に設定され
る凹部を形成する工程を含んでいる。A method of forming a wiring structure according to the present invention includes a step of forming a first wiring layer having a minimum width and a contact hole exposing a part of the first wiring layer as a contact region. Then, a step of forming an insulating film covering the first wiring layer except the contact region, and forming a second wiring layer on the insulating film by joining to the contact region through the contact hole. And the step of forming the first wiring layer includes the step of forming a concave portion having a value smaller than the thickness of the first wiring layer in the contact region.
【0011】また、この発明に係る配線構造の形成方法
によると、上記凹部の形成工程は、露光波長の解像度よ
りも小さなサイズの開口を持つマスクを用いたフォトリ
ソグラフィーにより上記第1の配線層の一部を除去する
工程を含んでいる。Further, according to the wiring structure forming method of the present invention, in the step of forming the recess, the first wiring layer is formed by photolithography using a mask having an opening having a size smaller than the resolution of the exposure wavelength. The step of removing a part is included.
【0012】[0012]
【作用】この発明に係る配線構造およびその形成方法に
よれば、まず、最小幅が設定された第1の配線層を形成
する。次に、この第1の配線層の表面上にコンタクトホ
ールを有する絶縁膜を形成する。このコンタクトホール
は、第1の配線層の一部に設けられたコンタクト領域を
露出する。そして、絶縁膜は、コンタクト領域以外の第
1の配線層を覆う。更に、絶縁膜上に第2の配線層を形
成し、第2の配線層をコンタクトホールを介してコンタ
クト領域に接合する。コンタクト領域には、第1の配線
層の厚さよりも小さな値に設定された深さの凹部が形成
されている。According to the wiring structure and the forming method thereof according to the present invention, first, the first wiring layer having the minimum width is formed. Next, an insulating film having a contact hole is formed on the surface of the first wiring layer. The contact hole exposes a contact region provided in a part of the first wiring layer. Then, the insulating film covers the first wiring layer other than the contact region. Further, a second wiring layer is formed on the insulating film, and the second wiring layer is bonded to the contact region via the contact hole. In the contact region, a recess having a depth smaller than the thickness of the first wiring layer is formed.
【0013】尚、上述した凹部は、以下のように形成さ
れる。まず、第1の配線層の表面上にレジスト層を形成
する。次に、露光波長の解像度より小さいサイズの開口
を有するマスクを用意し、このマスクをレジスト層の表
面上に配置する。続いて、このマスクを用いてレジスト
層を露光および現像し、レジストパターンを形成する。
この場合、解像度より小さいサイズの開口を通過した光
により露光されるレジスト層の部分は、十分に露光され
ない。このため、現像されたレジストパターンの表面上
には、この開口の位置に一致した穴が形成される。そし
て、このレジストパターンを用いて第1の配線層をエッ
チングし、配線パターンを形成する。これにより、第1
の配線層の表面上のコンタクト領域に凹部が形成され
る。The above-mentioned recess is formed as follows. First, a resist layer is formed on the surface of the first wiring layer. Next, a mask having an opening having a size smaller than the resolution of the exposure wavelength is prepared, and this mask is arranged on the surface of the resist layer. Then, the resist layer is exposed and developed using this mask to form a resist pattern.
In this case, the part of the resist layer that is exposed by the light passing through the opening having a size smaller than the resolution is not sufficiently exposed. Therefore, holes are formed on the surface of the developed resist pattern so as to correspond to the positions of the openings. Then, the first wiring layer is etched using this resist pattern to form a wiring pattern. Thereby, the first
A recess is formed in the contact region on the surface of the wiring layer.
【0014】従って、第1および第2の配線層間の接触
面積が増大され、両者の間のコンタクト抵抗が低減され
る。Therefore, the contact area between the first and second wiring layers is increased, and the contact resistance between them is reduced.
【0015】[0015]
【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の実施例
について詳細に説明する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
【0016】図1は、この発明の実施例に係る配線構造
における金属配線間のコンタクト領域5を概略的に示す
断面図である。FIG. 1 is a sectional view schematically showing a contact region 5 between metal wirings in a wiring structure according to an embodiment of the present invention.
【0017】図1に示すように、半導体装置1は、図示
しない半導体素子がその表面内に形成されたシリコン基
板11を備える。シリコン基板11の表面は、ボロンリ
ン酸ケイ素ガラス(BPSG)からなる層間絶縁膜12
により覆われる。層間絶縁膜12の表面上には、第1金
属配線層13が所定の最小幅を規定するデザインルール
に従って形成され、この第1金属配線層13は、図示し
ない位置で前述の半導体素子に接続される。この第1金
属配線層13の一部はコンタクト領域として用いられ、
この領域は第1金属配線層13の厚さよりも小さな値に
設定された深さの凹部を有する。As shown in FIG. 1, the semiconductor device 1 includes a silicon substrate 11 having a semiconductor element (not shown) formed on its surface. The surface of the silicon substrate 11 is an interlayer insulating film 12 made of boron silicon phosphate glass (BPSG).
Covered by A first metal wiring layer 13 is formed on the surface of the interlayer insulating film 12 according to a design rule that defines a predetermined minimum width, and the first metal wiring layer 13 is connected to the above-described semiconductor element at a position not shown. It A part of the first metal wiring layer 13 is used as a contact region,
This region has a recess having a depth smaller than the thickness of the first metal wiring layer 13.
【0018】この第1金属配線層13および層間絶縁膜
12は、金属酸化物からなる層間絶縁膜14で覆われ
る。層間絶縁膜14は第1金属配線層13のコンタクト
領域5を露出するコンタクトビアホール14aを有す
る。層間絶縁膜14の表面上には、第2金属配線層15
がコンタクトビアホール14aを介してコンタクト領域
に接合して形成される。すなわち、これら金属配線層1
3および15は、コンタクトビアホール14aを介して
電気的に接続される。The first metal wiring layer 13 and the interlayer insulating film 12 are covered with an interlayer insulating film 14 made of a metal oxide. The interlayer insulating film 14 has a contact via hole 14a exposing the contact region 5 of the first metal wiring layer 13. The second metal wiring layer 15 is formed on the surface of the interlayer insulating film 14.
Are joined to the contact region via the contact via hole 14a. That is, these metal wiring layers 1
3 and 15 are electrically connected via a contact via hole 14a.
【0019】上述の第1金属配線層13において、コン
タクト領域5の凹部は、MVIAのサイズが比較的小さ
い場合であっても、第1金属配線層13と第2金属配線
層15との間の実効接触面積を増大することができる。
その結果、第1および第2金属配線層13、15の間の
コンタクト抵抗を低減することができる。尚、MVIA
領域内にオーバーラップするように上述した凹部が位置
すれば第1および第2金属配線層13、15間のコンタ
クト抵抗を低減する効果を得ることができるが、なるべ
く多くの凹部をこのMVIA領域内に設けることによ
り、コンタクト抵抗をより一層低減することができる。In the above-mentioned first metal wiring layer 13, the concave portion of the contact region 5 is formed between the first metal wiring layer 13 and the second metal wiring layer 15 even when the size of the MVIA is relatively small. The effective contact area can be increased.
As a result, the contact resistance between the first and second metal wiring layers 13 and 15 can be reduced. In addition, MVIA
If the above-mentioned recesses are positioned so as to overlap in the region, the effect of reducing the contact resistance between the first and second metal wiring layers 13 and 15 can be obtained, but as many recesses as possible are formed in this MVIA region. The contact resistance can be further reduced by arranging the contact resistance.
【0020】次に、上述のような半導体装置の配線構造
の形成方法について詳細に説明する。Next, a method of forming the wiring structure of the semiconductor device as described above will be described in detail.
【0021】まず、図2(A)に示すように、シリコン
基板11上に設けられ、平坦化された層間絶縁膜12の
表面上に約5000Aの第1金属配線層13を形成す
る。続いて、その上に約1.5μmのフォトレジスト層
20(以下、単にレジスト層20と称する)を塗布す
る。そして、このレジスト層20上の所定位置に図3
(B)に示すようなフォトマスク25(以下、単にマス
ク25と称する)を配置し、レジスト層20の露光およ
び現像処理を行なう。この場合、マスク25上に仮想線
により示した領域が第1金属配線層13の所定のMVI
A領域に一致するように、マスク25がレジスト層20
上に配置される。First, as shown in FIG. 2A, a first metal wiring layer 13 of about 5000 A is formed on the surface of the planarized interlayer insulating film 12 provided on the silicon substrate 11. Then, a photoresist layer 20 (hereinafter, simply referred to as resist layer 20) having a thickness of about 1.5 μm is applied thereon. Then, at a predetermined position on the resist layer 20, the
A photomask 25 (hereinafter, simply referred to as a mask 25) as shown in (B) is arranged, and the resist layer 20 is exposed and developed. In this case, the area indicated by the imaginary line on the mask 25 is a predetermined MVI of the first metal wiring layer 13.
The mask 25 is formed on the resist layer 20 so as to match the area A.
Placed on top.
【0022】レジスト層20上に配置されたマスク25
は、第1金属配線層13のデザインルール(L/S=
0.7/0.6)に基づいて設計されており、本実施例
においては、図3(A)に示すように、MVIA領域の
一辺が0.8μmの方形とされ、このMVIA領域の各
辺からマスク25の縁までの距離が0.4μmとされて
いる。そして、図3(B)に示すように、マスク25上
に仮想線により示したMVIA領域内にオーバーラップ
する部分に一辺が0.2μmの方形の孔25aが格子状
に複数個形成されている。A mask 25 arranged on the resist layer 20.
Is a design rule for the first metal wiring layer 13 (L / S =
0.7 / 0.6), and in this embodiment, as shown in FIG. 3 (A), one side of the MVIA region is a square of 0.8 μm, and each MVIA region has a square shape. The distance from the side to the edge of the mask 25 is 0.4 μm. Then, as shown in FIG. 3B, a plurality of square holes 25 a each having a side of 0.2 μm are formed in a lattice pattern on the mask 25 in a portion overlapping with the MVIA region shown by an imaginary line. .
【0023】上述のようなマスク25を用いてレジスト
層20の露光および現像処理を行なうと、図2(B)に
示すレジストパターン20´を得ることができる。この
レジストパターン20´は、マスク25の開口25aに
対応する位置に穴20bを有する。マスク25の開口2
5aは、露光波長の解像度よりも小さなサイズ(一辺が
0.2μmの方形)を有し、マスク25の開口25aの
通過光が照射されたレジスト層20の部分は十分に露光
されない。このため、マスク25を用いて露光されたレ
ジスト層20を現像すると、マスク25の開口25aに
対応したレジスト層20の表面部分が上述した深さの穴
20bとなる。When the resist layer 20 is exposed and developed using the mask 25 as described above, a resist pattern 20 'shown in FIG. 2B can be obtained. The resist pattern 20 'has a hole 20b at a position corresponding to the opening 25a of the mask 25. Opening 2 of mask 25
5a has a size smaller than the resolution of the exposure wavelength (a square having a side of 0.2 μm), and the portion of the resist layer 20 irradiated with the light passing through the opening 25a of the mask 25 is not sufficiently exposed. Therefore, when the resist layer 20 exposed using the mask 25 is developed, the surface portion of the resist layer 20 corresponding to the opening 25a of the mask 25 becomes the hole 20b having the above-described depth.
【0024】また、図3(B)に示したマスク25の代
りに図4に示すようなマスク30を用いることも可能で
ある。マスク30には、マスク25の円形の開口25a
の代りにスリット状の開口30aが形成されており、各
開口30aの幅は、露光波長の解像度よりも小さく設定
される。従って、この場合においても、レジストパター
ン20´の表面上にスリット状の開口30aに対応した
穴を形成することができる。尚、マスクの開口形状は、
上述した円形やスリットに限らない。露光波長の解像度
より小さなサイズの開口であればいかなる形状であって
も良い。また、レジストパターン20´の表面上に形成
される穴20bの深さは、マスクの開口サイズを変更す
ることにより調整可能である。It is also possible to use a mask 30 as shown in FIG. 4 instead of the mask 25 shown in FIG. 3 (B). The mask 30 has a circular opening 25a of the mask 25.
Instead of the above, a slit-shaped opening 30a is formed, and the width of each opening 30a is set smaller than the resolution of the exposure wavelength. Therefore, also in this case, holes corresponding to the slit-shaped openings 30a can be formed on the surface of the resist pattern 20 '. The opening shape of the mask is
The shape is not limited to the above-mentioned circle or slit. Any shape may be used as long as the opening has a size smaller than the resolution of the exposure wavelength. Further, the depth of the hole 20b formed on the surface of the resist pattern 20 'can be adjusted by changing the opening size of the mask.
【0025】このようにレジストパターン20´が形成
されると、続いて、メタルドライエッチング(BC13
/C12/8mtorr/130W)が実施される。こ
のメタルドライエッチングのエッチング条件は、例えば
次のように決定されている。つまり、オーバーエッチン
グは、第1金属配線層13のエッチング時間の100
%、つまり第1金属配線層13が全てエッチングされた
後更に同じ時間だけエッチングするようにエッチング時
間が決定され、第1金属配線層13の対レジスト選択比
は、1.5〜1.8となるように決定されている。When the resist pattern 20 'is formed in this manner, subsequently, metal dry etching (BC13
/ C12 / 8 mtorr / 130W). The etching conditions for this metal dry etching are determined as follows, for example. That is, the over-etching is 100 times the etching time of the first metal wiring layer 13.
%, That is, the etching time is determined such that the first metal wiring layer 13 is completely etched and then the same time is further etched, and the selection ratio of the first metal wiring layer 13 to the resist is 1.5 to 1.8. Has been decided to be.
【0026】上述の条件でメタルドライエッチングが実
施されると、図2(C)に示すように、第1金属配線層
13がエッチングされる。この場合、オーバーエッチン
グおよび対レジスト選択比が上述のように決定されてい
ることから、第1金属配線層13がエッチングされると
ともにレジストパターン20´も同時にエッチングされ
る。そして、レジストパターン20´の穴20b部分
は、エッチングの途中で全て消失し、その下の金属配線
層13が更にエッチングされる。従って、第1金属配線
層13のエッチングが完了した時点において、第1金属
配線層13の表面上には、レジストパターン20´の穴
20bに対応した穴13aが形成されることになる。When the metal dry etching is carried out under the above-mentioned conditions, the first metal wiring layer 13 is etched as shown in FIG. 2 (C). In this case, since the over-etching and the resist selectivity ratio are determined as described above, the first metal wiring layer 13 is etched and the resist pattern 20 'is simultaneously etched. Then, the hole 20b portion of the resist pattern 20 'disappears entirely during the etching, and the metal wiring layer 13 thereunder is further etched. Therefore, when the etching of the first metal wiring layer 13 is completed, the holes 13a corresponding to the holes 20b of the resist pattern 20 'are formed on the surface of the first metal wiring layer 13.
【0027】次に、第1金属配線層13上に僅かに残っ
たレジスト材が除去され、その上に、常法に従って層間
酸化膜が堆積され、層間酸化膜の平坦化工程を経て、約
1μmの層間絶縁膜14が形成される。そして、この層
間絶縁膜14の所定位置、つまり第1金属配線層13の
コンタクト領域に一致した位置にコンタクトビアホール
14aが形成される。続いて、層間絶縁膜14上に第2
金属配線層15が堆積され、第1および第2金属配線層
13、15が電気的に接続され、図1に示すような配線
構造の半導体装置1が形成される。尚、MVIAを所定
のサイズより小さく設計する場合には、コンタクトビア
ホール14aにタングステン等のplug材料を挿入し
てコンタクト領域5を形成するようにしても良い。Next, the resist material slightly left on the first metal wiring layer 13 is removed, and an interlayer oxide film is deposited on the first metal wiring layer 13 according to a conventional method, and the interlayer oxide film is planarized. The interlayer insulating film 14 is formed. Then, a contact via hole 14a is formed at a predetermined position of the interlayer insulating film 14, that is, at a position corresponding to the contact region of the first metal wiring layer 13. Then, a second film is formed on the interlayer insulating film 14.
The metal wiring layer 15 is deposited, the first and second metal wiring layers 13 and 15 are electrically connected, and the semiconductor device 1 having the wiring structure as shown in FIG. 1 is formed. When the MVIA is designed to be smaller than a predetermined size, the contact region 5 may be formed by inserting a plug material such as tungsten into the contact via hole 14a.
【0028】次に、上述のように第1および第2金属配
線層13、15間の改善されたコンタクト抵抗を得るた
めにレジストパターン20´の表面上に形成される穴2
0bの深さのマージンについて説明する。Next, the holes 2 formed on the surface of the resist pattern 20 'to obtain the improved contact resistance between the first and second metal wiring layers 13 and 15 as described above.
The 0b depth margin will be described.
【0029】図5(A)に示すように、第1金属配線層
13の表面上に形成されたレジストパターン20´の表
面上には、穴20bが形成されている。尚、第1金属配
線層13は5000Aの層厚を有し、レジストパターン
20´は1.5μmの層厚を有している。また、第1金
属配線層13の対レジスト選択比は1.5〜1.6とな
っている。As shown in FIG. 5A, a hole 20b is formed on the surface of the resist pattern 20 'formed on the surface of the first metal wiring layer 13. The first metal wiring layer 13 has a layer thickness of 5000 A, and the resist pattern 20 'has a layer thickness of 1.5 μm. The selection ratio of the first metal wiring layer 13 to the resist is 1.5 to 1.6.
【0030】このようにレジストパターン20´を表面
上に有する第1金属配線層13を例えば100%オーバ
ーエッチング量(第1金属配線層13全てをエッチング
する時間の2倍のエッチング時間)でエッチングする
と、図5(B)に示すように、レジストパターン20´
と第1金属配線層13との間の選択比に応じてレジスト
パターン20´もエッチングされる。すると、レジスト
パターン20´の穴20bが形成された比較的層厚の薄
い位置(レジスト層の残り厚さa)のレジスト材料は、
エッチングの途中で全て消失し、エッチングの終りでは
その下の第1金属配線層13のエッチングが開始され
る。従って、上述のようなエッチング条件を考慮する
と、第1金属配線層13の表面上に形成された穴13a
の深さbと、レジストパターン20´の表面上の穴20
bの底からレジスト下端までのレジスト残厚aと、の関
係は、a×k+b=t×2(k=対レジスト選択比、t
=第1金属配線層の厚さ)で表される。As described above, when the first metal wiring layer 13 having the resist pattern 20 'on its surface is etched by, for example, 100% over-etching amount (etching time which is twice the etching time of the entire first metal wiring layer 13). As shown in FIG. 5B, the resist pattern 20 '
The resist pattern 20 'is also etched according to the selection ratio between the first metal wiring layer 13 and the first metal wiring layer 13. Then, the resist material at the position where the hole 20b of the resist pattern 20 'is formed and which is relatively thin (resist layer remaining thickness a) is
All disappear during the etching, and at the end of the etching, the etching of the underlying first metal wiring layer 13 is started. Therefore, in consideration of the above etching conditions, the holes 13a formed on the surface of the first metal wiring layer 13 are formed.
Depth b and holes 20 on the surface of the resist pattern 20 '
The relationship between the resist residual thickness a from the bottom of b to the resist lower end is a × k + b = t × 2 (k = resist selection ratio, t
= Thickness of the first metal wiring layer).
【0031】レジストパターン20´の表面上の穴20
bの深さのマージンは、レジスト残厚aのマージンによ
り決定され、レジスト残厚aのマージンは、上記の式か
ら、第1金属配線層13の表面上の穴13aの深さbの
マージンにより決定される。第1金属配線層13の穴1
3aの深さbのマージンは、第1金属配線層13の層厚
が5000Aであることから、0<b<5000(A)
であることが必要とされる。Holes 20 on the surface of the resist pattern 20 '
The margin of the depth of b is determined by the margin of the resist residual thickness a, and the margin of the resist residual thickness a is determined by the margin of the depth b of the hole 13a on the surface of the first metal wiring layer 13 from the above formula. It is determined. Hole 1 in first metal wiring layer 13
The margin of the depth b of 3a is 0 <b <5000 (A) because the layer thickness of the first metal wiring layer 13 is 5000A.
Is required to be.
【0032】上記の式に基づいてaおよびbの関係をグ
ラフで表わすと、図6に示すようになる。これによる
と、レジスト残厚aは、3000<a<6000(A)
でなければならず、特に、穴13aの最適な深さbを得
るためのレジスト残厚aのマージンは、3750≦a≦
5600(A)であることが望ましい。FIG. 6 is a graph showing the relationship between a and b based on the above equation. According to this, the resist residual thickness a is 3000 <a <6000 (A)
In particular, the margin of the resist residual thickness a for obtaining the optimum depth b of the hole 13a is 3750 ≦ a ≦
It is preferably 5600 (A).
【0033】一方、レジスト残厚aを決定する穴20b
の深さは、レジスト層20を露光する際のマスク25に
形成された孔25aの開口サイズおよびレジスト層20
の露光エネルギーによって決定される。図7は、435
mjの露光エネルギーによりレジスト層20を露光した
場合のマスク25の孔25aの開口サイズに対するレジ
スト残厚aの関係を示している。このグラフによると、
最適なレジスト残厚aを得るためのマスク25の孔25
aの開口サイズは、0.2μm±0.05μmであるこ
とがわかる。On the other hand, the hole 20b for determining the resist residual thickness a
The depth of the holes is the opening size of the holes 25a formed in the mask 25 when exposing the resist layer 20 and the resist layer 20.
Is determined by the exposure energy of. FIG. 7 shows 435.
The relationship between the resist residual thickness a and the opening size of the hole 25a of the mask 25 when the resist layer 20 is exposed with the exposure energy of mj is shown. According to this graph,
Hole 25 in mask 25 for obtaining optimum resist residual thickness a
It can be seen that the opening size of a is 0.2 μm ± 0.05 μm.
【0034】また、図8には、マスク25の孔25aの
開口サイズを種々変更した場合の結果的に得られる半導
体装置1のコンタクト部5のコンタクト抵抗を示してお
り、これによると、開口サイズを0.2μmとした場合
に最小のコンタクト抵抗が得られることがわかる。Further, FIG. 8 shows the contact resistance of the contact portion 5 of the semiconductor device 1 obtained as a result of variously changing the opening size of the hole 25a of the mask 25. It can be seen that the minimum contact resistance is obtained when is 0.2 μm.
【0035】以上のように、レジスト層20の露光に用
いるマスク25に露光波長の解像度以下のサイズの開口
25aを形成し、このマスク25を用いてレジスト層2
0を露光および現像処理すると、現像されたレジストパ
ターン20´の表面上に開口サイズに起因した穴20b
が形成される。このような穴20bを有するレジストパ
ターン20´を用いて第1金属配線層13をエッチング
すると、第1金属配線層13のコンタクト領域内のレジ
ストパターンの穴20bに一致した位置に穴13aが形
成される。このように第1金属配線層13のコンタクト
領域に穴13aが形成されると、第1および第2金属配
線層間13、15の接触面積が増大され、結果として第
1および第2金属配線層間13、15間のコンタクト抵
抗が低減される。As described above, the opening 25a having a size equal to or smaller than the resolution of the exposure wavelength is formed in the mask 25 used for exposing the resist layer 20, and the resist layer 2 is formed using this mask 25.
When 0 is exposed and developed, holes 20b due to the opening size are formed on the surface of the developed resist pattern 20 '.
Is formed. When the first metal wiring layer 13 is etched using the resist pattern 20 ′ having such holes 20 b, holes 13 a are formed in the contact regions of the first metal wiring layer 13 at positions corresponding to the holes 20 b of the resist pattern. It When the hole 13a is formed in the contact region of the first metal wiring layer 13 as described above, the contact area between the first and second metal wiring layers 13 and 15 is increased, and as a result, the first and second metal wiring layer 13 is formed. , 15 is reduced.
【0036】尚、この発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、この発明の範囲内で種々変形可能で
ある。技術の進歩に伴い露光波長の解像度が改良された
場合であっても、解像度以下のサイズの開口を有するマ
スクを用いてレジストパターンを形成すれば良い。ま
た、第1の金属配線層の表面に形成された穴の深さは、
オーバーエッチングの度合い、金属配線層の対レジスト
比、または他のエッチング環境等を変更することによ
り、調整可能である。更に、上述の実施例においては、
マスクの開口を露光波長の解像度より小さくしたが、解
像度より大きい開口とすることも可能であり、この場
合、第1金属配線層に形成される凹部の深さは配線層の
層厚と同じになる。The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be variously modified within the scope of the present invention. Even if the resolution of the exposure wavelength is improved with the progress of technology, the resist pattern may be formed using a mask having an opening having a size equal to or smaller than the resolution. The depth of the hole formed on the surface of the first metal wiring layer is
It can be adjusted by changing the degree of over-etching, the resist ratio of the metal wiring layer, or other etching environment. Furthermore, in the above embodiment,
Although the opening of the mask is smaller than the resolution of the exposure wavelength, it is possible to make it larger than the resolution. In this case, the depth of the recess formed in the first metal wiring layer is the same as the layer thickness of the wiring layer. Become.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、この発明の配線構
造は、上記のような構成および作用を有しているので、
従来の半導体製造プロセスのフローを変更することなく
プロセスの一部を僅かに変更することにより、金属配線
間のコンタクト抵抗を低減できる。As described above, since the wiring structure of the present invention has the above-mentioned structure and operation,
The contact resistance between the metal wirings can be reduced by slightly changing a part of the process without changing the flow of the conventional semiconductor manufacturing process.
【図1】図1は、この発明の配線構造を概略的に示す断
面図。FIG. 1 is a sectional view schematically showing a wiring structure of the present invention.
【図2】図2(A)〜(C)は、図1の配線構造の形成
方法の各工程を示す工程図。2A to 2C are process diagrams showing each step of the method for forming the wiring structure in FIG.
【図3】図3は、図2の工程に用いるフォトマスクの第
1の実施例を示す概略図。FIG. 3 is a schematic view showing a first embodiment of a photomask used in the step of FIG.
【図4】図4は、図2の工程に用いるフォトマスクの第
2の実施例を示す概略図。FIG. 4 is a schematic view showing a second embodiment of the photomask used in the step of FIG.
【図5】図5(A)および(B)は、メタルエッチング
時におけるレジストおよび第1金属配線層のエッチング
状態を示す断面図。5A and 5B are cross-sectional views showing etching states of a resist and a first metal wiring layer during metal etching.
【図6】図6は、図5におけるレジスト残厚aと第1金
属配線層の穴の深さbとの関係を示すグラフ。6 is a graph showing the relationship between the resist residual thickness a and the hole depth b of the first metal wiring layer in FIG.
【図7】図7は、図5におけるレジスト残厚aとマスク
の穴の開口サイズとの関係を示すグラフ。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the resist residual thickness a and the opening size of a mask hole in FIG.
【図8】図8は、マスクの穴の開口サイズとコンタクト
部のコンタクト抵抗との関係を示すグラフ。FIG. 8 is a graph showing the relationship between the opening size of a mask hole and the contact resistance of a contact portion.
1…半導体装置、5…コンタクト部、11…シリコン基
板、12、14…層間絶縁膜、13…第1金属配線層、
14a…コンタクトビアホール、15…第2金属配線
層。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor device, 5 ... Contact part, 11 ... Silicon substrate, 12, 14 ... Interlayer insulating film, 13 ... 1st metal wiring layer,
14a ... Contact via hole, 15 ... Second metal wiring layer.
Claims (4)
るコンタクトホールを有し、このコンタクト領域を除い
て上記第1の配線層を覆う絶縁膜と、 上記コンタクトホールを介して上記コンタクト領域に接
合して上記絶縁膜上に形成される第2の配線層と、を備
え、 上記コンタクト領域は上記第1の配線層の厚さよりも小
さな値に設定された深さの凹部を有することを特徴とす
る配線構造。1. A first wiring layer having a minimum width set, and a contact hole exposing a part of the first wiring layer as a contact region, and the first wiring except the contact region. An insulating film covering the layer, and a second wiring layer formed on the insulating film by being joined to the contact region through the contact hole, the contact region having a thickness of the first wiring layer. A wiring structure having a recess having a depth set to a value smaller than the above.
よりも小さな開口サイズに設定された開口を有すること
を特徴とする請求項1に記載の配線構造。2. The wiring structure according to claim 1, wherein the recess has an opening having an opening size smaller than the minimum width of the first wiring layer.
する工程と、 上記第1の配線層の一部をコンタクト領域として露出す
るコンタクトホールを有し、このコンタクト領域を除い
て上記第1の配線層を覆う絶縁膜を形成する工程と、 上記コンタクトホールを介して上記コンタクト領域に接
合して上記絶縁膜上に第2の配線層を形成する工程と、
を備え、 上記第1の配線層の形成工程は、上記コンタクト領域に
上記第1の配線層の厚さよりも小さな値に設定される凹
部を形成する工程を含むことを特徴とする配線構造の形
成方法。3. A step of forming a first wiring layer in which a minimum width is set, and a contact hole exposing a part of the first wiring layer as a contact region, wherein the contact region is excluded. A step of forming an insulating film covering the first wiring layer, a step of forming a second wiring layer on the insulating film by joining to the contact region through the contact hole,
And a step of forming the first wiring layer, the step of forming a concave portion having a value smaller than a thickness of the first wiring layer in the contact region. Method.
度よりも小さなサイズの開口を持つマスクを用いたフォ
トリソグラフィーにより上記第1の配線層の一部を除去
する工程を含むことを特徴とする請求項3に記載の配線
構造の形成方法。4. The step of forming the recess includes a step of removing a part of the first wiring layer by photolithography using a mask having an opening having a size smaller than the resolution of the exposure wavelength. The method for forming a wiring structure according to claim 3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33705594A JPH08186174A (en) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | Wiring structure and method for forming the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33705594A JPH08186174A (en) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | Wiring structure and method for forming the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08186174A true JPH08186174A (en) | 1996-07-16 |
Family
ID=18305012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33705594A Pending JPH08186174A (en) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | Wiring structure and method for forming the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08186174A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005019784A (en) * | 2003-06-27 | 2005-01-20 | Elpida Memory Inc | Memory array area layout method for miniaturization |
| JP2009182343A (en) * | 2001-04-26 | 2009-08-13 | Samsung Electronics Co Ltd | Wiring contact structure and manufacturing method thereof |
| JP2011008095A (en) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Mitsubishi Electric Corp | Image display element and method for manufacturing the same |
-
1994
- 1994-12-27 JP JP33705594A patent/JPH08186174A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009182343A (en) * | 2001-04-26 | 2009-08-13 | Samsung Electronics Co Ltd | Wiring contact structure and manufacturing method thereof |
| JP2005019784A (en) * | 2003-06-27 | 2005-01-20 | Elpida Memory Inc | Memory array area layout method for miniaturization |
| JP2011008095A (en) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Mitsubishi Electric Corp | Image display element and method for manufacturing the same |
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