(57)【要約】【課題】  配線間隔を狭小にすることが可能な配線形成方法及び配線間隔が狭小な配線を含む半導体装置を提供すること。【解決手段】  基板１０上に設けられた第１の絶縁膜５０の所定領域５１上に第２の絶縁膜６０を形成する。次いで、第２の絶縁膜を被覆する第１のレジストマスク７０を形成し、そのレジストマスクを用いて、第１及び第２の絶縁膜をエッチングして第２の絶縁膜にひさし部２１を形成する。次に、第１のレジストマスクを除去した後に、第２の絶縁膜上及び基板上に第２の絶縁膜のエッジによって分離された金属膜８１を形成する。そして、第２の絶縁膜のエッジを横切るパターンを有する第２のレジストマスクを用いて金属膜をエッチングして、第２の絶縁膜上及び基板上それぞれに第１及び第２の配線３０，４０を形成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた第１の絶縁膜の所定領域上に第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記第２の絶縁膜を被覆する第１のレジストマスクを形成する工程と、
前記第１のレジストマスクを用いて、前記第１及び前記第２の絶縁膜をエッチングして前記第２の絶縁膜にひさし部を形成する工程と、
前記第１のレジストマスクを除去した後に、前記第２の絶縁膜上及び前記基板上に前記第２の絶縁膜のエッジで分離された金属膜を形成する工程と、
前記第２の絶縁膜のエッジを横切るパターンを有する第２のレジストマスクを用いて前記金属膜をエッチングして、前記第２の絶縁膜上及び前記基板上それぞれに第１及び第２の配線を形成する工程と
を備えることを特徴とする配線形成方法。
【請求項２】
前記第１のレジストマスクの膜厚は、前記第２の絶縁膜の側面上において４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の配線形成方法。
【請求項３】
前記第１及び前記第２の絶縁膜は、反応性イオンエッチング法を用いてエッチングされることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の配線形成方法。
【請求項４】
基板上に設けられた絶縁領域を備え、前記絶縁領域の端部には、外方に突出しているひさし部が形成されており、
前記ひさし部上に設けられた部分を有する第１の配線を備え、
前記絶縁領域の端部に沿って延びる部分を有しており前記基板上に設けられた第２の配線を備え、前記ひさし部と前記第２の配線との最小間隔が２００ｎｍ以下であることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線形成方法及び半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置に用いられる配線として、例えば、特許文献１に記載の多層配線がある。この多層配線は次のようにして形成される。まず、第１絶縁膜を基板上に形成した後にアルミニウムをスパッタし、それにより形成されたアルミニウム膜上にレジストマスクを形成する。次いで、そのレジストマスクを用いて、アルミニウム膜をドライエッチング法によりエッチングする。そして、レジストマスクを除去した後に、第１絶縁膜上に配線を形成する。その配線を埋め込むように第２絶縁膜を形成する。第２絶縁膜上に、同様に配線が埋め込まれた第３絶縁膜を重ねる。以上の工程により、基板上に第１絶縁膜、第２絶縁膜及び第３絶縁膜が積層された積層体が作製される。
【０００３】
ドライエッチング法により上記積層体をエッチングする。この際、各層の配線がマスクとして機能するため、各配線下に絶縁膜が残る一方、他の部分がエッチングにより除去され、多層配線が形成される。
【特許文献１】特開昭６１−４２９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体装置の小型化に伴い、上記文献に記載された技術では達成できない配線間隔の狭い配線が求められている。しかし、フォトリソグラフィ技術を使った配線加工において、例えば、配線パターンの形成のために波長３６５ｎｍの紫外線(ｉ線)を使った場合、約３５０ｎｍ以下の間隔で配線を形成することは難しい。
【０００５】
そこで、本発明は、配線間隔を狭小にすることが可能な配線形成方法、及び、配線間隔が狭小な配線を含む半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る配線形成方法は、基板上に設けられた第１の絶縁膜の所定領域上に第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜を被覆する第１のレジストマスクを形成する工程と、前記第１のレジストマスクを用いて、前記第１及び前記第２の絶縁膜をエッチングして前記第２の絶縁膜にひさし部を形成する工程と、前記第１のレジストマスクを除去した後に、前記第２の絶縁膜上及び前記基板上に前記第２の絶縁膜のエッジで分離された金属膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜のエッジを横切るパターンを有する第２のレジストマスクを用いて前記金属膜をエッチングして、前記第２の絶縁膜上及び前記基板上それぞれに第１及び第２の配線を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【０００７】
この方法では、第２の絶縁膜を第１のレジストマスクで被覆した後、その第１のレジストマスクを用いて第１及び第２の絶縁膜をエッチングし、第２の絶縁膜にひさし部を形成している。次に、第２の絶縁膜上及び基板上に第２の絶縁膜のエッジで分離された金属膜を形成している。この金属膜を上記第２のレジストマスクを用いてエッチングすることによって第１及び第２の配線を形成しているため、最小間隔が狭小な配線を形成することが可能である。
【０００８】
また、本発明に係る配線形成方法では、前記第１のレジストマスクの膜厚は、前記第２の絶縁膜の側面上において４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。膜厚がこの範囲であれば、第２の絶縁膜にひさし部を形成しやすい。
【０００９】
更に、本発明に係る配線形成方法では、前記第１及び前記第２の絶縁膜は、反応性イオンエッチング法を用いてエッチングされることが好ましい。反応性イオンエッチングは異方性エッチングであり、サイドエッチング量が少ないため、第２の絶縁膜をエッチングする際にひさし部を形成しやすい。
【００１０】
また、本発明に係る半導体装置は、（１）基板上に設けられた絶縁領域を備え、前記絶縁領域の端部には、外方に突出しているひさし部が形成されており、（２）前記ひさし部上に設けられた部分を有する第１の配線を備え、（３）前記絶縁領域の端部に沿って延びる部分を有しており前記基板上に設けられた第２の配線を備え、前記ひさし部と前記第２の配線のとの最小間隔が２００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
上記構成において、ひさし部と第２の配線との最小間隔が２００ｎｍ以下であり、第１の配線はひさし部上に位置している。そのため、上記半導体装置は、第１及び第２の配線の最小間隔は２００ｎｍ以下となり、配線間隔の狭小な半導体装置となっている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、配線間隔を狭小にすることが可能な配線形成方法及び配線間隔が狭小な配線を含む半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、図面と共に本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、同一の要素には同一の符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１４】
図１は、本発明に係る半導体装置の一実施形態の断面構成を示す模式図である。半導体装置１は、基板１０と、絶縁領域２０と、第１の配線３０，３１と、第２の配線４０，４１とを含んで構成される。基板１０は、例えば、半絶縁性基板である。
【００１５】
絶縁領域２０は、基板１０上に設けられている。絶縁領域２０の端部には、ひさし部２１が形成されている。換言すれば、絶縁領域２０は、基板１０上に設けられた第１の領域２２と、その第１の領域２２上に位置する第２の領域２３とから構成されている。そして、その第２の領域２３の周辺部が、第１の領域２２よりも外側（図中の右側）に突出しておりひさし部２１になっている。
【００１６】
第１の配線３０，３１及び第２の配線４０，４１は、基板１０に設けられる半導体素子（図示されていない）に接続される。第１の配線３０，３１は絶縁領域２０上に設けられており、それらの配線の最小間隔がｗ１となるように離れている。また、第１の配線３０の一部は、ひさし部２１上に設けられており、ひさし部２１に沿って（図1の紙面に略垂直な方向に）延びている。
【００１７】
また、第２の配線４０，４１は、基板１０上に設けられており、それらの配線の最小間隔がｗ２となるように離れている。第２の配線４０の上面４０ａは、ひさし部２１の下面２１ａよりも低くなっている。
【００１８】
第２の配線４０は、絶縁領域２０の端部に沿って延びる部分を有している。第２の配線４０とひさし部２１との最小間隔ｗ３は、上記最小間隔ｗ１又は最小間隔ｗ２よりも短く、約２００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。第１の配線３０はひさし部２１上に位置しているため、第１及び第２の配線３０，４０の最小間隔ｗ３は、約２００ｎｍ以下となっている。
【００１９】
上記構成の半導体装置１では、ひさし部２１の下面２１ａの方が第２の配線４０の上面４０ａよりも高いので、第２の配線４０を絶縁領域２０側に近づけて配置していても、第１の配線３０と第２の配線４０とが短絡することが抑制されている。
【００２０】
次に、上記半導体装置１に用いられている配線を形成する工程を、図２（ａ），（ｂ）、図３（ａ），（ｂ）、図４（ａ），（ｂ）、図５、図６及び図７（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００２１】
まず、図２（ａ）に示すように、基板１０上に、第１の絶縁膜５０を形成する。第１の絶縁膜５０の材料としては、ＳｉＯ２が例示される。第１の絶縁膜５０の膜厚ｄ１は、例えば、２００ｎｍである。次に、図２（ｂ）に示すように、第１の絶縁膜５０の上面（主面）の所定領域５１上に第２の絶縁膜６０を形成する。この所定領域５１上には、図１に示す第１の配線３０，３１が後工程において形成される。第２の絶縁膜の膜厚ｄ２は、第１の絶縁膜５０よりも厚い方が好ましく、例えば、６００ｎｍである。第２の絶縁膜６０の材料としては、ＳｉＯ２が例示される。第２の絶縁膜６０は、例えば次のように形成すればよい。まず、第１の絶縁膜５０上に別の絶縁膜を形成する。次に、その絶縁膜上に設けられたマスクを用いて、第１の絶縁膜５０上の絶縁膜をエッチングして第２の絶縁膜６０を形成する。
【００２２】
続いて、図３（ａ）に示すように、第２の絶縁膜６０の上面６１及び側面６２を被覆する第１のレジストマスク７０を形成する。この際、レジストマスク７０において、第２の絶縁膜６０の側面６２上の膜厚ｄ３は、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。レジストマスク７０は、例えば次のようにして形成する。まず、第１及び第２の絶縁膜５０，６０上にレジスト膜を形成する。そして、そのレジスト膜からフォトリソグラフィ技術を用いてレジストマスク７０を形成する。
【００２３】
次に、図３（ｂ）に示すように、反応性イオンエッチング法を用いて第１の絶縁膜５０をエッチングする。これにより、第１の絶縁膜５０のうち第１のレジストマスク７０で覆われていない部分が除去され、基板１０の表面１０ａの一部が露出される。
【００２４】
また、サイドエッチングによって、第１の絶縁膜５０のうち第１のレジストマスク７０で覆われている部分も除去される。その際、第２の絶縁膜６０のサイドエッチングは、第２の絶縁膜６０の側面６２とレジストマスク７０との界面に沿って進む。これにより、第２の絶縁膜６０にひさし部２１が形成される。
【００２５】
言い換えれば、第１のレジストマスク７０を用いて、第１及び第２の絶縁膜５０，６０をエッチングし、第２の絶縁膜６０にひさし部２１を形成する。第１の絶縁膜５０及び第２の絶縁膜６０のエッチング工程が終了すると、図１に示すようなひさし部２１を有する絶縁領域２０が形成される。
【００２６】
次に、図４（ａ）に示すように、第１のレジストマスク７０を除去した後に、金属８０を第２の絶縁膜６０上及び基板１０上に堆積させる。これにより、図４（ｂ）に示すように、第２の絶縁膜６０上及び基板１０上に第２の絶縁膜５０のエッジで分離された金属膜８１が形成される。金属膜８１は、第２の絶縁膜６０上に形成された第１の金属膜８１Ａと、基板１０上に形成された第２の金属膜８１Ｂとから構成される。金属膜８１は、第２の金属膜８１Ｂの膜厚ｔが基板１０の表面１０ａからひさし部２１の下面２１ａまでの距離Ｄよりも短くなるように形成される。また、金属膜８１は、物理蒸着法によって形成されることが好ましい。
【００２７】
上記のように、金属膜８１を形成すると、第２の絶縁膜６０がひさし部２１を有するので、第１及び第２の金属膜８１Ａ，８１Ｂは、１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度離れる。
【００２８】
図５は、図４（ａ）に示すようにひさし部２１を形成した状態の基板１０の電子顕微鏡写真図である。また、図６は、図４（ｂ）に示すように第１及び第２の金属膜８１Ａ，８１Ｂを形成した状態の基板１０の電子顕微鏡写真図である。図６において、「上層配線」が第１の金属膜８１Ａに相当し、「下層配線」が第２の金属膜８１Ｂに相当する。また、図中における「黒部分」が、ひさし部２１のエッジによって金属膜８１が分離されている部分を示している。
【００２９】
続いて、図７（ａ）に示すように、ひさし部２１のエッジを横切るパターン９０を有する第２のレジストマスク９１を形成する。レジストマスク９１は、例えば次のようにして形成する。第１及び第２の金属膜８１Ａ，８１Ｂ上にレジスト膜を成膜する。次いで、そのレジスト膜を、ひさし部２１のエッジを横切るパターンを有するマスクを通して例えば波長３６５ｎｍの紫外線（ｉ線）で露光する。これを現像するとレジストマスク９１が形成される。
【００３０】
次に、第２のレジストマスク９１を用いて第１及び第２の金属膜８１Ａ，８１Ｂをエッチングした後、レジストマスク９１を取り除く。これにより、図７（ｂ）に示すように、図１に示す第１の配線３０，３１が第１の金属膜８１Ａから形成され、図１に示す第２の配線４０，４１が第２の金属膜８１Ｂから形成される。上記工程により、図１に示す半導体装置１が完成する。
【００３１】
上述した配線形成方法では、ひさし部２１を有する第２の絶縁膜６０上及び基板１０上に第１の金属膜８１Ａ及び第２の金属膜８１Ｂを形成しているので、第１及び第２の金属膜８１Ａ，８１Ｂの最小間隔ｗ３（図４（ｂ）参照）を２００ｎｍ以下とすることができている。
【００３２】
第１の金属膜８１Ａ及び第２の金属膜８１Ｂからフォトリソグラフィ技術を用いて第１の配線３０，３１及び第２の配線４０，４１を形成しているので、第１の配線３０，３１の最小間隔ｗ１の値は、フォトリソグラフィ技術で用いる光の波長により制限される。第２の配線４０，４１の最小間隔ｗ２の値についても同様である。
【００３３】
しかしながら、第１の配線３０と第２の配線４０との分離は、第２の絶縁膜６０のひさし部２１を利用しており、フォトリソグラフィ技術を利用していない。そのため、配線間隔の狭い（例えば、１００ｎｍ〜２００ｎｍ）配線を形成することができている。
【００３４】
また、第１及び第２の金属膜８１Ａ，８１Ｂを同時に形成しているため、上記配線形成方法では、第１の配線３０と第２の配線４０とからなる多層配線を一度の配線形成工程で作製することができている。
【００３５】
また、上述した配線形成方法では、第１及び第２の絶縁膜５０，６０を、反応性イオンエッチング法を用いてエッチングしている。異方性エッチングである反応性イオンエッチングは、サイドエッチング量が少ない。そのため、ひさし部２１の大きさを調整しやすくなっている。
【００３６】
上述したようにひさし部２１は、サイドエッチングにより形成しているため、例えば、第１のレジストマスク７０の膜厚ｄ３（図３（ａ）参照）が厚すぎると、ひさし部２１を形成するのにより多くの時間を要する。一方、膜厚ｄ３が薄すぎると第２の絶縁膜５０のエッチングが進行しすぎてひさし部２１が形成されない場合がある。そのため、膜厚ｄ３は、４００ｎｍ〜５００ｎｍが好ましい。
【００３７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、第１及び第２の絶縁膜５０，６０のエッチングは、反応性イオンエッチングに限らない。ただし、異方性エッチングができる手法が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る半導体装置の一実施形態の断面構成を示す模式図である。
【図２】本発明に係る配線形成方法の一実施形態の工程断面図である。
【図３】本発明に係る配線形成方法の一実施形態の工程断面図である。
【図４】本発明に係る配線形成方法の一実施形態の工程断面図である。
【図５】第２の絶縁膜にひさし部が形成されたときの基板の電子顕微鏡写真図である。
【図６】第１及び第２の金属膜が形成されたときの基板の電子顕微鏡写真図である。
【図７】本発明に係る配線形成方法の一実施形態の工程断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…半導体装置、１０…基板、２０…絶縁領域、２１…ひさし部、３０…第１の配線、４０…第２の配線、５０…第１の絶縁膜、５１…所定領域、６０…第２の絶縁膜、６２…第２の絶縁膜の側面、７０…第１のレジストマスク、８１…金属膜、８１Ａ…第１の金属膜、８１Ｂ…第２の金属膜、９１…第２のレジストマスク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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