專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法，特別涉及配有用于連接多層布線的上層和下層的連接栓塞的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
在有多層布線的半導(dǎo)體器件中，在連接上層和下層布線的部分中，通常形成栓塞。以往的栓塞制作方法是在形成如圖21所示的下層布線圖形223后，疊置層間絕緣膜211，通過通常的曝光法和各向異性腐蝕開口直至下層布線的通孔221，通過化學(xué)汽相法等在通孔221內(nèi)形成埋入鎢、鋁等金屬的栓塞224。
在該方法中，在通孔221開口的曝光工序中，當(dāng)相對于下層布線圖形223發(fā)生位置錯(cuò)位時(shí)，在開口如圖24所示的通孔221的各向異性腐蝕時(shí)，腐蝕直至布線圖形223的下層絕緣膜202和下層布線或Si基片201，成為發(fā)生布線短路等缺陷的原因。因此，以往相對于與通孔連接的布線部分的刻度錯(cuò)位維持較寬的余量。但是，在近年來微細(xì)化的半導(dǎo)體集成電路器件中，為了使布線圖形高集成化，有消除相對于與布線圖形的通孔接觸部分的刻度錯(cuò)位余量的傾向。此外，在特開平7-326670號公報(bào)中披露了特別是以使布線間電容的降低為目的，在布線間設(shè)有空洞的結(jié)構(gòu)，但這種情況下，對于如圖23所示的刻度錯(cuò)位，在連結(jié)通孔221和形成在布線間的空洞230，在栓塞的埋入上采用化學(xué)汽相法時(shí)，埋入材料埋入布線間的空洞230前，存在因埋入不良產(chǎn)生斷線和短路。
在特開昭60-198846號公報(bào)中披露了防止因這種刻度錯(cuò)位造成不良的連接栓塞的形成方法。在該例中，疊置如圖25、圖26所示的由鋁構(gòu)成的布線金屬層304后，連接的疊置鎢層306，利用通常的曝光法和各向異性腐蝕形成布線圖形323。接著，再次曝光在其上使用的光刻膠，僅殘留栓塞部的光刻膠310，通過鎢的有選擇的各向異性腐蝕形成栓塞324。按照該方法，不會發(fā)生因下層布線圖形和栓塞圖形曝光時(shí)的刻度錯(cuò)位造成的不良，使進(jìn)行下層布線和上層布線連接的栓塞的形成成為可能。
但是，如該例所示，在栓塞上使用鎢、鉬和鈦等的方法中，栓塞部分的電阻變大，特別是如果作為微細(xì)的栓塞，那么會成為電路動作的高速化的障礙。此外，在這種結(jié)構(gòu)中，與布線材料和栓塞材料都使用鋁的情況相比，抗電遷移性也變得劣化。
本發(fā)明的目的在于提供改善上述以往技術(shù)的缺點(diǎn)，特別是在低電阻下帶有可靠性高的高密度多層布線的半導(dǎo)體器件和其制造方法。本發(fā)明的另一目的在于提供使布線圖形間的電容小的半導(dǎo)體器件和其制造方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明基本上采用如下所述的技術(shù)結(jié)構(gòu)。
也就是說，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第一方案是在半導(dǎo)體器件中，其中形成至少兩層以上的鋁布線層，用連接栓塞連接上層布線層和下層布線層，用鋁或鋁合金形成所述連接栓塞，在所述連接栓塞的側(cè)壁上形成氧化層。
此外，第二方案是在半導(dǎo)體器件中，在覆蓋布線間的絕緣膜內(nèi)形成用于降低布線間電容的氣隙，在疊置所述絕緣膜時(shí)，疊置部分剖面的縱橫比至少在1.5以上。
此外，第三方案是在半導(dǎo)體器件中，在覆蓋布線間的絕緣膜內(nèi)形成用于降低布線間電容的氣隙，在所述布線上沿該布線形成絕緣膜，并且，所述絕緣膜的膜厚為所述鋁膜膜厚的30％至60％。
此外，本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制造方法的第一方案的特征在于在該半導(dǎo)體器件中形成至少兩層以上的布線層，用連接栓塞連接上層布線層和下層布線層，在形成所述連接栓塞后，按自對準(zhǔn)形成所述下層布線和所述連接栓塞的接合。
此外，第二方案的特征在于在該半導(dǎo)體器件中形成至少兩層以上的多層布線，該方法包括
第一工序，形成覆蓋半導(dǎo)體基片上的第一絕緣膜，第二工序，在所述第一絕緣膜上疊置由高熔點(diǎn)金屬或其化合物構(gòu)成的第一金屬層，第三工序，在所述第一金屬層上疊置由鋁或鋁合金構(gòu)成的第二金屬層，第四工序，在所述第二金屬層上疊置第三金屬層，第五工序，在所述第三金屬層上疊置由鋁或鋁合金構(gòu)成的第四金屬層，第六工序，在所述第四金屬層上疊置第五金屬層，第七工序，在所述第五金屬層上疊置第二絕緣膜，第八工序，在所述第二絕緣膜上形成光刻膠圖形，利用該光刻膠圖形構(gòu)圖所述第二絕緣膜，第九工序，以所述已構(gòu)圖的第二絕緣膜作掩模，腐蝕連接栓塞部分以外的所述第五金屬層和第四金屬層，形成使第三金屬層露出的連接栓塞，第十工序，氧化已構(gòu)圖的所述第四金屬層的側(cè)壁，第十一工序，形成用于大致覆蓋所述第四金屬層的期望布線圖形的光刻膠圖形，第十二工序，根據(jù)所述光刻膠圖形腐蝕所述第三金屬層、第二金屬層、第一金屬層，形成布線圖形，第十三工序，在除去所述光刻膠圖形后，將第二絕緣膜疊置在整個(gè)表面上，和第十四工序，拋光所述第二絕緣膜的表面，使所述第五金屬層露出。
此外，第三方案的特征在于該半導(dǎo)體器件中形成至少兩層以上的多層布線，該方法包括第一工序，形成覆蓋半導(dǎo)體基片上的第一絕緣膜，第二工序，在所述第一絕緣膜上疊置第二絕緣膜，第三工序，在所述第一金屬層上疊置第二絕緣膜，第四工序，在所述第二絕緣膜上疊置第三絕緣膜，第五工序，在將用于連接下部布線層和上部布線層的連接孔形成在第二絕緣膜和第三絕緣膜上后，在該連接孔中埋設(shè)金屬，第六工序，在包括所述第三絕緣膜上的所述連接孔的金屬上形成光刻膠，使用該光刻膠，有選擇地腐蝕第三絕緣膜和所述第二絕緣膜，第七工序，以所述連接孔內(nèi)的金屬和已腐蝕的第三絕緣膜、第二絕緣膜作掩模，構(gòu)圖第一金屬層，第八工序，在整個(gè)表面上疊置第四絕緣膜，同時(shí)在所述第四絕緣膜內(nèi)形成空洞部分，和第九工序，拋光所述第四絕緣膜，使所述第三絕緣膜露出。
此外，第四方案的特征在于在疊置所述第四絕緣膜時(shí)，疊置部分的縱橫比至少在1.5以上。
此外，第五方案的特征在于在半導(dǎo)體器件中為了降低布線間電容在覆蓋布線間的絕緣膜內(nèi)形成氣隙，該方法包括第一工序，在半導(dǎo)體基片上形成層間絕緣膜，第二工序，在所述層間絕緣膜上形成鋁膜，第三工序，在所述鋁膜上形成硅氧化膜，第四工序，在所述硅氧化膜上形成光刻膠，構(gòu)圖所述硅氧化膜，第五工序，以所述硅氧化膜作掩模，構(gòu)圖所述鋁膜，和第六工序，在整個(gè)表面上疊置絕緣膜，同時(shí)在所述絕緣膜內(nèi)形成空氣隙。
此外，第六方案的特征在于在該半導(dǎo)體器件中為了降低布線間電容在覆蓋布線間的絕緣膜內(nèi)形成氣隙，所述絕緣膜的膜厚為所述鋁膜膜厚的30％至60％。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，在該半導(dǎo)體器件中形成至少兩層以上的鋁布線層，用連接栓塞連接上層布線和下層布線，由于用鋁或鋁合金形成所述連接栓塞，在所述連接栓塞的側(cè)壁上形成氧化層，所以相對于刻度錯(cuò)位的余量不增加，使高集成度的多層布線成為可能，而且，能夠防止布線圖形和栓塞的刻度錯(cuò)位不良，此外，由于在栓塞上能夠使用鋁或鋁合金，所以在低電阻下能夠?qū)崿F(xiàn)有高可靠性的半導(dǎo)體器件。
此外，在覆蓋布線間的絕緣膜內(nèi)形成用于降低布線間電容的氣隙的半導(dǎo)體器件中，在疊置所述絕緣膜時(shí)，由于疊置部分剖面的縱橫比至少在1.5以上，即相對于布線間隔的絕緣膜的膜厚比例在1.5以上，所以能夠形成大的氣隙，其結(jié)果，確實(shí)能夠降低布線間電容。
再有，在覆蓋布線間的絕緣膜內(nèi)形成用于降低布線間電容氣隙的半導(dǎo)體器件中，由于在所述布線上形成沿該布線的絕緣膜，并且所述絕緣膜的膜厚是所述鋁膜膜厚的30％至60％，所以能夠形成大的氣隙，其結(jié)果，確實(shí)能夠降低布線間電容。


圖1是表示本發(fā)明半導(dǎo)體器件的第一具體例的工序圖。
圖2是表示接續(xù)圖1工序的圖。
圖3是表示接續(xù)圖2工序的圖。
圖4是表示接續(xù)圖3工序的圖。
圖5是表示接續(xù)圖4工序的圖。
圖6是表示接續(xù)圖5工序的圖。
圖7是表示接續(xù)圖6工序的圖。
圖8是表示本發(fā)明半導(dǎo)體器件第二具體例工序的圖。
圖9是表示接續(xù)圖8工序的圖。
圖10是表示接續(xù)圖9工序的圖。
圖11是表示接續(xù)圖10工序的圖。
圖12是表示接續(xù)圖11工序的圖。
圖13是表示接續(xù)圖12工序的圖。
圖14是表示接續(xù)圖13工序的圖。
圖15是表示接續(xù)圖14工序的圖。
圖16是表示接續(xù)圖15工序的圖。
圖17是表示接續(xù)圖16工序的圖。
圖18是表示第二具體例中使用的偏壓CR-CVD裝置的剖面圖。
圖19是表示本發(fā)明半導(dǎo)體器件的第三具體例工序的圖。
圖20是表示接續(xù)圖19工序的圖。
圖21是表示接續(xù)圖20工序的圖。
圖22是表示接續(xù)圖21工序的圖。
圖23是表示接續(xù)圖22工序的圖。
圖24是表示接續(xù)圖23工序的圖。
圖25是表示接續(xù)圖24工序的圖。
圖26是表示接續(xù)圖25工序的圖。
圖27是表示比較本發(fā)明和已有技術(shù)的曲線圖。下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件及其制造方法的具體例。
圖1至圖7是表示本發(fā)明第一具體例的圖，具體地說，在半導(dǎo)體器件中，其中形成至少兩層以上的鋁布線層，用連接栓塞連接上層布線和下層布線，用鋁或鋁合金形成所述連接栓塞24，在所述連接栓塞24的側(cè)壁上形成氧化層9的半導(dǎo)體器件。
此外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法中，在該半導(dǎo)體器件中形成至少兩層以上的多層布線，用連接栓塞連接上層的布線層和下層，在形成所述連接栓塞后，按自對準(zhǔn)形成所述下層布線和所述連接栓塞接合的半導(dǎo)體器件，而且在該半導(dǎo)體器件中形成至少兩層以上的多層布線，該方法包括第一工序，形成覆蓋半導(dǎo)體基片1上的第一絕緣膜2，第二工序，在所述第一絕緣膜2上疊置由高熔點(diǎn)金屬或其化合物構(gòu)成的第一金屬層3，第三工序，在所述第一金屬層3上疊置由鋁或鋁合金構(gòu)成的第二金屬層4，第四工序，在所述第二金屬層4上疊置第三金屬層5，第五工序，在所述第三金屬層5上疊置由鋁或鋁合金構(gòu)成的第四金屬層6，第六工序，在所述第四金屬層6上疊置第五金屬層7，第七工序，在所述第五金屬層7上疊置第二絕緣膜21，第八工序，在所述第二絕緣膜21上形成光刻膠圖形8，利用該光刻膠圖形8構(gòu)圖所述第二絕緣膜21，第九工序，以所述已構(gòu)圖的第二絕緣膜21作掩模，腐蝕連接栓塞部分以外的所述第五金屬層7和第四金屬層6，形成使第三金屬層5露出的連接栓塞24，第十工序，氧化已構(gòu)圖的所述第四金屬層6的側(cè)壁，第十一工序，形成用于大致覆蓋所述第四金屬層6的期望布線圖形23的光刻膠圖形10，第十二工序，根據(jù)所述光刻膠圖形10腐蝕所述第三金屬層5、第二金屬層4、第一金屬層3，形成布線圖形23，第十三工序，在除去所述光刻膠圖形10后，將第二絕緣膜11疊置在整個(gè)表面上，和第十四工序，拋光所述第二絕緣膜11的表面，使所述第五金屬層7露出。
如果更具體地說明本發(fā)明，那么在帶有MOS晶體管等元件區(qū)的半導(dǎo)體基片上，按膜厚約0.8～1μm形成覆蓋元件區(qū)的第一絕緣膜2。在進(jìn)行測量元件和布線層連接的連接口和栓塞形成后，依次形成膜厚50nm的氮化鈦等構(gòu)成的第一金屬層3，膜厚500nm的鋁或鋁合金構(gòu)成的第二金屬層4，膜厚100nm的氮化鈦等構(gòu)成的第三金屬層5，膜厚1000nm的鋁或鋁合金構(gòu)成的第四金屬層6，膜厚50nm的氮化鈦等構(gòu)成的第五金屬層7,200nm的掩模氧化膜21(圖1)。接著，實(shí)施光刻膠工序，在形成栓塞的部分留存光刻膠8，通過各向異性腐蝕進(jìn)行掩模氧化膜21的腐蝕。在該腐蝕中，例如使用主要成分為CHF3的腐蝕劑，在第五金屬層7上停止腐蝕。以該掩模氧化膜21作掩模，由各向異性干式腐蝕方式腐蝕第五金屬層7和第四金屬層6，形成栓塞24(圖2)。在腐蝕中，使用主要成分為Cl2的腐蝕劑，在第三金屬層5上停止腐蝕。接著，利用陽極氧化方式氧化栓塞24，形成氧化膜，形成鋁層9(圖3)。隨后，通過光刻膠工序，形成布線圖形的光刻膠掩模10(圖4)，利用各向異性干式腐蝕方式腐蝕第三、第二、第一金屬層，形成布線圖形(圖5)。再有，這種情況下，相對于栓塞24，光刻膠10產(chǎn)生刻度錯(cuò)位L。腐蝕的條件與栓塞腐蝕的條件相同，但通過形成在栓塞24側(cè)壁上的鋁層9，在布線圖形的腐蝕時(shí)，會阻擋從側(cè)壁腐蝕栓塞24。隨后，在除去光刻膠10后，將第二絕緣膜11疊置在整個(gè)表面上(圖6)，通過化學(xué)的機(jī)械的拋光，拋光第二絕緣膜11，直至栓塞24的上部露出(圖7)。
在圖29的左側(cè)，表示在下層布線上形成凸?fàn)畹逆u栓塞的以往的栓塞的電阻值(用黑圈表示)和良品率(用白圈表示)，此外，在中央，表示由埋入鋁栓塞形成的以往的栓塞的電阻值和良品率，再有，在右側(cè)，表示本發(fā)明栓塞的電阻值和良品率。
由該圖可知，未增加相對于刻度錯(cuò)位的邊緣，可防止因布線圖形與栓塞的刻度錯(cuò)位產(chǎn)生的不良情況，在低電阻下實(shí)現(xiàn)可靠性高的布線結(jié)構(gòu)。
圖8至圖18表示本發(fā)明第二具體例的圖，圖中，表示半導(dǎo)體器件的制造方法，在該半導(dǎo)體器件中形成至少兩層以上的多層布線，該方法包括第一工序，形成覆蓋半導(dǎo)體基片31上的第一絕緣膜32，
第二工序，在所述第一絕緣膜32上疊置第一金屬層33，第三工序，在所述第一金屬層33上疊置第二絕緣膜34，第四工序，在所述第二絕緣膜34上疊置第三絕緣膜35，第五工序，在將用于連接下部布線層和上部布線層的連接孔36形成在第二絕緣膜34和第三絕緣膜35上后，在該連接孔36中埋設(shè)金屬37，第六工序，在包括所述第三絕緣膜35上的所述連接孔36的金屬37上形成光刻膠圖形38，使用該光刻膠圖形38，有選擇地腐蝕第三絕緣膜35和所述第二絕緣膜34，第七工序，以所述連接孔36內(nèi)的金屬37和已腐蝕的第三絕緣膜35、第二絕緣膜34作為掩模，構(gòu)圖第一金屬層33，第八工序，在整個(gè)表面上疊置第四絕緣膜39，同時(shí)在所述第四絕緣膜39內(nèi)形成空洞部分40，和第九工序，拋光所述第四絕緣膜39的表面，使所述第三絕緣膜35露出。
如果更具體地說明第二具體例，那么如圖8所示，在基片31上通過絕緣膜32形成作為下部布線的金屬層33，而且在該金屬層33上形成硅氧化膜34(絕緣膜)，并且在該硅氧化膜34上形成氮化硅35(圖9)接著，使用蝕刻法和干式腐蝕法，形成電連接下部布線和上部布線的連接孔36(圖10)，埋設(shè)鎢等金屬形成金屬柱37(圖11)。
由此，利用金屬柱37電連接下部布線33和上部布線41。
接著，使用蝕刻法和干式腐蝕法，形成下部布線光刻膠圖形38(圖12)，有選擇地除去硅氧化膜34和氮化硅膜35(圖13)。此時(shí)，由于蝕刻法的限制，光刻膠圖形38從金屬柱37脫落(L為刻度錯(cuò)位量)，即使金屬柱37暴露在腐蝕環(huán)境中，鎢等金屬在腐蝕硅氧化膜34和氮化硅膜35的碳氟化合物系的氣體中也不會被腐蝕。
隨后，以被腐蝕的硅氧化膜34和氮化硅膜35及金屬柱37作掩模，使用干式腐蝕法使金屬層33形成布線圖形(圖14)。此時(shí)，在腐蝕金屬層33的鹵素氣體中，不會腐蝕硅氧化膜34、氮化硅膜35、鎢等金屬37。
而且，在下部布線形成后，使用在基片上施加高頻電場的等離子體的化學(xué)汽相生長(以下，簡稱CVD)法之一的偏壓ECR-CVD法，形成硅氧化膜39。
圖18是表示偏壓ECR-CVD裝置的示意結(jié)構(gòu)的剖面圖。如圖所示，在等離子體室6的上部，設(shè)有微波導(dǎo)入口62，從該口送入微波。在等離子體室61中，設(shè)有氣體導(dǎo)入口59(a)、59(b)和排氣口63，通過這些口供給反應(yīng)氣體等，并且排出不需要的氣體。在等離子體室61中設(shè)有基座60，在其上裝載被加工物。在基座60上連接RF偏壓高頻電源64。此外，配有主線圈65和輔助線圈66，利用這些線圈形成磁場。其中，從氣體供給口59(a)供給氧氣(O2)，同時(shí)通過附加微波產(chǎn)生等離子體。在這種狀態(tài)下，從氣體供給口59(b)供給氬氣同時(shí)供給硅烷氣體，進(jìn)行硅氧化膜39的成膜，同時(shí)通過在基座60上施加高頻電場，同時(shí)進(jìn)行在氬氣的等離子體下的腐蝕。這時(shí)的具體成膜條件是硅烷流量為50sccm，氧流量為75sccm，氬流量為70sccm，微波輸出為2000W,RF偏壓輸出為1400W，生長溫度約為350℃。
在該條件下形成的硅氧化膜39，其布線間隔的縱橫比(相對于布線間隔的絕緣膜膜厚的比例)為1.5以上，能夠形成大的空洞部分40。
接著，利用化學(xué)的機(jī)械的拋光法(以下簡稱為CMP法)使硅氧化膜39平坦化。此時(shí)，氮化硅膜35利用CMP的制動作用，能夠形成均勻平坦化的表面。而且在平坦化后，形成上部布線41，通過反復(fù)這些工序，能夠形成兩層以上的多層布線結(jié)構(gòu)。
如上所述，首先在下部布線形成之前形成用于連接的金屬柱，通過形成自對準(zhǔn)的下部布線，可防止下部布線和金屬柱的刻度錯(cuò)位，并且通過在布線間形成氣隙40，能夠降低布線間的電容。此外，由于用于連接的金屬柱一定在下部布線上，所以不會引起與氣隙的接觸，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性高的多層布線結(jié)構(gòu)。
以上，本發(fā)明的實(shí)施例說明了金屬布線為兩層的情況，但兩層以上的情況也可以。而且，作為在布線間的形成物以空洞為例，但構(gòu)成有機(jī)膜和多孔的硅氧化膜、添加氟的硅氧化膜等也可以。
圖19、圖20是表示本發(fā)明第三具體例的圖，圖中表示半導(dǎo)體器件的制造方法，在半導(dǎo)體器件中為了降低布線間電容在覆蓋布線間的絕緣膜內(nèi)形成氣隙，該方法包括第一工序，在半導(dǎo)體基片71上形成層間絕緣膜72，第二工序，在所述層間絕緣膜72上形成鋁膜73，第三工序，在所述鋁膜73上形成硅氧化膜74，第四工序，在所述硅氧化膜74上形成光刻膠膜75，構(gòu)圖所述硅氧化膜74，第五工序，以所述硅氧化膜74作掩模，構(gòu)圖所述鋁膜73，和第六工序，在整個(gè)表面上疊置絕緣膜76，同時(shí)在所述絕緣膜76內(nèi)形成氣隙77。
下面，參照圖19、圖20說明本發(fā)明的第三具體例。
如果參照附圖，那么在P型硅基片71上形成MOS晶體管。然后，作為層間絕緣膜，按CVD法形成包含磷、硼的硅氧化膜72(BPSG膜)。在開口接觸孔后，按形成第一層布線的濺射法形成膜厚600nm的包含0.5％的銅的鋁膜73。作為進(jìn)行鋁布線構(gòu)圖的硬掩模，通過等離子體CVD將硅氧化膜74形成在整個(gè)表面上。接著，通過蝕刻用光刻膠75形成布線圖形，使用CF4、CHF3等氣體，通過反應(yīng)性離子腐蝕(RIE)等干式腐蝕，腐蝕硅氧化膜74形成硬掩模91(圖19(C))。在由氧等離子體作用除去光刻膠75后，使用BCl3等氣體和硬掩模91，通過反應(yīng)性離子腐蝕(RIE)等干式腐蝕，構(gòu)圖鋁膜73形成第一層布線81(圖20(a))。接著，作為如圖20(b)所示的布線層間膜，由等離子體CVD法形成氧化膜76。通過在此時(shí)敷層的最佳條件下進(jìn)行成膜，在布線間隔的窄小部分用氧化膜填充鄰接布線間的溝之前，使布線上的硬掩模上部的氧化膜之間接觸，形成介電常數(shù)為1的氣隙77，能夠降低鄰接布線間的電容。在未使用硬掩模的以往方法中，氣隙的形狀依賴于布線金屬膜厚和布線間隔，在布線金屬上部，不能使空隙的體積充分大。在本發(fā)明的情況下，通過使硬掩模91的膜厚達(dá)到布線金屬81膜厚的30～60％，在布線的側(cè)壁上形成氣隙，能夠使電容降低效果增大。再有，在30％以下時(shí)，不能充分形成氣隙，而如果超過60％，那么會發(fā)生布線粗細(xì)不等的不良情況。
接著，利用化學(xué)的機(jī)械的拋光(CMP)進(jìn)行層間氧化膜76的平坦化后，通過RIE等干式腐蝕在氧化膜76上開口通孔，在通孔內(nèi)形成由鎢等構(gòu)成的栓塞。然后，按濺射法成膜鋁膜，與第一層布線一樣，利用蝕刻、干式腐蝕形成第二層鋁布線。
下面，參照附圖具體說明本發(fā)明的第三具體例。
在P型硅基片71上形成MOS晶體管。然后，作為層間絕緣膜，通過CVD法形成包含磷、硼的硅氧化膜72(BPSG膜)。在開口接觸孔后，按形成第一層布線的濺射法成膜600nm的鋁膜73。作為進(jìn)行鋁布線構(gòu)圖的硬掩模，通過等離子體CVD將硅氧化膜74形成在整個(gè)表面上。接著，利用蝕刻用光刻膠75形成布線圖形，通過反應(yīng)性離子腐蝕等干式腐蝕，腐蝕硅氧化膜74形成硬掩模91。在通過氧等離子態(tài)除去光刻膠75后，使用BCl3等氣體，通過反應(yīng)性離子腐蝕等干式腐蝕，構(gòu)圖鋁膜73形成第一層布線81。接著，如圖20(b)所示，利用等離子體CVD法等成膜層間絕緣膜76。作為絕緣膜76，與硅氧化膜相比，使用低介電常數(shù)膜的含有氟的氧化膜(SiOF)或添加氟的非晶化碳。通過在此時(shí)敷層的最佳條件下成膜，在布線間隔窄小的部分用氧化膜填充鄰接布線間的溝之前，使鄰接布線間上硬掩模上部的氧化膜之間接觸，形成氣隙77。接著，通過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)進(jìn)行層間氧化膜76的平坦化后，利用RIE等干式腐蝕在氧化膜上開口通孔，在通孔內(nèi)形成鎢等構(gòu)成的栓塞。然后，利用濺射法成膜鋁膜，與第一層布線一樣，通過蝕刻、干式腐蝕形成第二層鋁布線。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件及其制造方法，在半導(dǎo)體器件中，形成至少兩層以上的鋁布線層，用連接栓塞連接上層的布線層和下層的布線層，由于用鋁或鋁合金形成所述連接栓塞，在所述連接栓塞的側(cè)壁上形成氧化層，所以使不增加相對于刻度錯(cuò)位的邊緣，形成高集成度的多層布線成為可能。
而且，能夠防止布線圖形與栓塞的刻度錯(cuò)位不良，此外，由于在栓塞上可使用鋁或鋁合金，所以能夠?qū)崿F(xiàn)在低電阻下有高可靠性的半導(dǎo)體器件。
再有，在半導(dǎo)體器件中，在覆蓋用于降低布線間電容由鋁膜構(gòu)成的布線間的絕緣膜內(nèi)形成氣隙，在疊置所述絕緣膜時(shí)，由于疊置部分剖面的縱橫比至少在1.5以上，即相對于布線間隔的絕緣膜的膜厚比例在1.5以上，所以能夠形成大的氣隙，其結(jié)果，確實(shí)能夠降低布線間電容。
還有，在半導(dǎo)體器件中，在覆蓋用于降低布線間電容由鋁膜構(gòu)成的布線間的絕緣膜內(nèi)形成氣隙，由于在所述布線上沿該布線形成絕緣膜，并且所述絕緣膜的膜厚為所述鋁膜膜厚的30％至60％，所以能夠形成大的氣隙，其結(jié)果，確實(shí)能夠降低布線間電容。
權(quán)利要求
1．一種半導(dǎo)體器件，其中形成至少兩層以上的鋁布線層，用連接栓塞連接上層布線層和下層布線層，其特征在于，用鋁或鋁合金形成所述連接栓塞，在所述連接栓塞的側(cè)壁上形成氧化層。
2．一種半導(dǎo)體器件，其中在覆蓋布線間的絕緣膜內(nèi)形成用于降低布線間電容的氣隙，其特征在于，在疊置所述絕緣膜時(shí)，疊置部分剖面的縱橫比至少在1.5以上。
3．一種半導(dǎo)體器件，其中在覆蓋布線間的絕緣膜內(nèi)形成用于降低布線間電容的氣隙，其特征在于，在所述布線上沿該布線形成絕緣膜，并且，所述絕緣膜的膜厚為所述鋁膜膜厚的30％至60％。
4．一種半導(dǎo)體器件的制造方法，在該半導(dǎo)體器件中形成至少兩層以上的布線層，用連接栓塞連接上層布線層和下層布線層的布線膜，其特征在于，在形成所述連接栓塞后，按自對準(zhǔn)形成所述下層布線和所述連接栓塞的接合。
5．一種半導(dǎo)體器件的制造方法，在該半導(dǎo)體器件中形成至少兩層以上的多層布線，其特征在于該方法包括第一工序，形成覆蓋半導(dǎo)體基片上的第一絕緣膜，第二工序，在所述第一絕緣膜上疊置由高熔點(diǎn)金屬或其化合物構(gòu)成的第一金屬層，第三工序，在所述第一金屬層上疊置由鋁或鋁合金構(gòu)成的第二金屬層，第四工序，在所述第二金屬層上疊置第三金屬層，第五工序，在所述第三金屬層上疊置由鋁或鋁合金構(gòu)成的第四金屬層，第六工序，在所述第四金屬層上疊置第五金屬層，第七工序，在所述第五金屬層上疊置第二絕緣膜，第八工序，在所述第二絕緣膜上形成光刻膠圖形，利用該光刻膠圖形構(gòu)圖所述第二絕緣膜，第九工序，以所述已構(gòu)圖的第二絕緣膜作掩模，腐蝕連接栓塞部分以外的所述第五金屬層和第四金屬層，形成使第三金屬層露出的連接栓塞，第十工序，氧化已構(gòu)圖的所述第四金屬層的側(cè)壁，第十一工序，形成用于大致覆蓋所述第四金屬層的期望布線圖形的光刻膠圖形，第十二工序，根據(jù)所述光刻膠圖形腐蝕所述第三金屬層、第二金屬層、第一金屬層，形成布線圖形，第十三工序，在除去所述光刻膠圖形后，將第二絕緣膜疊置在整個(gè)表面上，和第十四工序，拋光所述第二絕緣膜的表面，使所述第五金屬層露出。
6．一種半導(dǎo)體器件的制造方法，該半導(dǎo)體器件中形成至少兩層以上的多層布線，其特征在于該方法包括第一工序，形成覆蓋半導(dǎo)體基片上的第一絕緣膜，第二工序，在所述第一絕緣膜上疊置第一金屬層，第三工序，在所述第一金屬層上疊置第二絕緣膜，第四工序，在所述第二絕緣膜上疊置第三絕緣膜，第五工序，在將用于連接下部布線層和上部布線層的連接孔形成在第二絕緣膜和第三絕緣膜上后，在該連接孔中埋設(shè)金屬，第六工序，在包括所述第三絕緣膜上的所述連接孔的金屬上形成光刻膠圖形，使用該光刻膠圖形，有選擇地腐蝕第三絕緣膜和所述第二絕緣膜，第七工序，以所述連接孔內(nèi)的金屬和已腐蝕的第三絕緣膜、第二絕緣膜作掩模，構(gòu)圖第一金屬層，第八工序，在整個(gè)表面上疊置第四絕緣膜，同時(shí)在所述第四絕緣膜內(nèi)形成空洞部分，和第九工序，拋光所述第四絕緣膜的表面，使所述第三絕緣膜露出。
7．如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，在疊置所述第四絕緣膜時(shí)，疊置部分的縱橫比至少在1.5以上。
8．一種半導(dǎo)體器件的制造方法，在半導(dǎo)體器件中為了降低布線間電容在覆蓋布線間的絕緣膜內(nèi)形成氣隙，其特征在于該方法包括第一工序，在半導(dǎo)體基片上形成層間絕緣膜，第二工序，在所述層間絕緣膜上形成鋁膜，第三工序，在所述鋁膜上形成硅氧化膜，第四工序，在所述硅氧化膜上形成光刻膠膜，構(gòu)圖所述硅氧化膜，第五工序，以所述硅氧化膜作掩模，構(gòu)圖所述鋁膜，和第六工序，在整個(gè)表面上疊置絕緣膜，同時(shí)在所述絕緣膜內(nèi)形成氣隙。
9．一種半導(dǎo)體器件的制造方法，在該半導(dǎo)體器件中為了降低布線間電容在覆蓋布線間的絕緣膜內(nèi)形成氣隙，其特征在于，所述絕緣膜的膜厚為所述鋁膜膜厚的30％至60％。
全文摘要
提供高集成度并且在低電阻下有高可靠性的多層布線的半導(dǎo)體器件的制造方法。在下層布線和上層布線的連接栓塞24上,使用與下層布線相同材料的鋁或鋁合金,將該栓塞的形成作為在下層布線和上層布線間的絕緣膜的疊置前下層布線上的凸形圖形的栓塞24來形成。接著,在使栓塞24的側(cè)壁經(jīng)陽極氧化進(jìn)行鋁化9后,進(jìn)行下層布線23的形成。
文檔編號H01L21/302GK1218286SQ9812268
公開日1999年6月2日 申請日期1998年11月20日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月20日
發(fā)明者石上隆司, 松本明, 石川拓 申請人:日本電氣株式會社