(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された下部導電層パターンの上面に、第１絶縁膜、第１食刻終了膜、第２絶縁膜及び第２食刻終了膜を順に形成する工程と、
第１感光膜パターンを用いて、前記第２食刻終了膜、前記第２絶縁膜及び前記第１食刻終了膜をエッチングすることにより、底部に前記第１絶縁膜が露出したトレンチを形成する工程と、
前記第１感光膜パターンを除去した後、前記トレンチの底部からの厚さが８５０〜１０５０ｎｍになるように、前記第２食刻終了膜の上面及び前記トレンチの内部を含む全面に第２感光膜を形成する工程と、
前記トレンチ部における前記第２感光膜の厚さ８５０〜１０５０ｎｍの中間地点に焦点を合わせて露光し、前記第２感光膜をエッチングすることにより、ビアホールエッチング用の楕円形の開放部を有し、前記第１絶縁膜の上面を露出させた第２感光膜パターンを形成する工程と、
前記第２感光膜パターンを用いて、露出された前記第１絶縁膜をエッチングすることにより、前記下部導電層パターンの一部を露出させたビアホールを形成する工程と、
前記第２感光膜パターンを除去した後、前記ビアホール及び前記トレンチ内に導電性物質を充填することにより、上部導電層パターン、及び前記下部導電層パターンと前記上部導電層パターンとの連結部を形成する工程と、
を順に行うことを特徴とする半導体素子の多層配線構造の製造方法。
【請求項２】
前記楕円形の開放部の長軸が前記トレンチの長手方向に直交し、長軸の長さが前記ビアホールの直径よりも長くなるように形成することにより、前記第２食刻終了膜の上面の少なくとも一部を露出させることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の多層配線構造の製造方法。
【請求項３】
前記第１絶縁膜及び第２絶縁膜は、シリコン酸化膜又はＴＥＯＳ膜の何れかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体素子の多層配線構造の製造方法。
【請求項４】
前記第１食刻終了膜及び第２食刻終了膜は、シリコン窒化膜であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の半導体素子の多層配線構造の製造方法。
【請求項５】
前記第２食刻終了膜上の前記第２感光膜を、１００〜３００ｎｍの厚さに形成することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の半導体素子の多層配線構造の製造方法。
【請求項６】
前記第２感光膜は、粘度が２ｃｐである感光性樹脂を、前記半導体基板を３０００ｒｐｍ以上で回転させながら塗布することにより形成することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の半導体素子の多層配線構造の製造方法。
【請求項７】
前記第２感光膜は、粘度が５ｃｐである感光性樹脂を、前記半導体基板を６０００ｒｐｍ以上で回転させながら塗布することにより形成することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の半導体素子の多層配線構造の製造方法。
【請求項８】
前記導電層パターンを、アルミニウム又は銅を用いて形成することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の半導体素子の多層配線構造の製造方法。
【請求項９】
前記ビアホール及び前記トレンチ内に充填する導電性物質として、アルミニウム又は銅を用いることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の半導体素子の多層配線構造の製造方法。
【請求項１０】
前記上部導電層パターン、及び下部導電層パターンと前記上部導電層パターンとの連結部を形成する工程において、前記第２感光膜パターンを除去した後、
前記ビアホール及び前記トレンチ内を含む前記第２食刻終了膜の上面に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜に対して、前記第２絶縁膜の表面が露出するまで化学的機械研磨を施す工程と、
を行うことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の半導体素子の多層配線構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子の多層配線構造の製造方法に係るもので、詳しくは、二重象嵌法（dual damascene process）を利用した半導体素子の多層配線構造の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体素子の高集積化に伴い、半導体素子の配線構造として３層又はそれ以上の多層配線構造が広用されている。
【０００３】
このような従来の多層配線構造の製造方法においては、半導体基板上に下部導電層パターンを形成し、該下部導電層パターン上に絶縁層を形成した後、前記絶縁層を選択的にエッチングして前記下部導電層パターンと前記上部導電層パターン間を連結するためのビアホールを形成し、前記ビアホール及び前記絶縁層の上面に導電層を形成した後、パターニングして上部導電層パターンを形成する工程を反復して行っていた。
【０００４】
しかし、このような従来の半導体素子の多層配線構造の製造方法においては、２層以下の配線構造を製造するときは差し支えないが、３層及びそれ以上の多層配線構造を製造するときは、配線の層数が増加されるほど、半導体基板上に形成された構造物の段差が甚だしくなって、上部導電層パターンと下部導電層パターン間に短絡（short）及び断線現象が発生していた。
【０００５】
そこで、前述の問題点を解決するため、象嵌法を利用した半導体素子の多層配線構造の製造方法が採用されていた。その製造方法では、下部導電層パターン上に絶縁膜を形成し、該絶縁膜をエッチングして上部導電層パターンに相応する形状のトレンチを形成し、上部導電層パターンと下部導電層パターンとを連結する連結部（interconnect）に相応する部位にビアホールを形成した後、前記トレンチ及びビアホール内に導電膜をそれぞれ充填していた。
【０００６】
このような方法によれば、形成された前記上部導電層パターンの最上面が平坦であるため、多層配線を形成しても配線間の短絡及び断線現象が発生せず、半導体素子の信頼性が向上される。
【０００７】
このような象嵌法を利用した半導体素子の多層配線構造の製造方法の一例が、米国特許４，７８９，６４８号に開示されており、その方法を説明すると次のようである。
【０００８】
先ず、図１０（Ａ）に示したように、半導体基板１１上に下部導電層パターン１２を形成し、前記下部導電層パターン１２を包含した前記半導体基板１１の上面に、絶縁膜としての第１酸化膜１３を形成する。その後、前記酸化膜１３の上面に食刻終了膜１４の窒化膜を形成し、前記食刻終了膜１４の上面に、絶縁膜としての第２酸化膜１５を形成する。このとき、前記食刻終了膜１４の厚さｄ１は、約１５０ｎｍに形成され、前記第２酸化膜１５の厚さｄ２は、約５００ｎｍに形成される。
【０００９】
その後、図１０（Ｂ）に示したように、前記第２酸化膜１５及び食刻終了膜１４を部分的にエッチングして、上部導電層パターンに相応する形状のトレンチ１６を形成する。このとき、前記トレンチ１６の深さｄ３は、前記食刻終了膜１４の厚さｄ１と前記第２酸化膜１５の厚さｄ２とを加算した約６５０ｎｍになる。
【００１０】
その後、前記半導体基板１１の全構造物上に感光膜を形成する。このとき、前記第２酸化膜１５の上面の前記感光膜の厚さｄ４が約８００〜１０００ｎｍになるように形成する。前記第２酸化膜１５の上面の感光膜の厚さが８００ｎｍより少ないと、後述するビアホールを形成するためのエッチングが施される間、前記感光膜の下の第２酸化膜１５までエッチングされるおそれがある。従って、前記第２酸化膜１５がエッチングされないように、該第２酸化膜１５の上面の感光膜を８００ｎｍ以上に充分に厚く形成する。
【００１１】
このように、前記第２酸化膜１５上の感光膜の厚さを約８００〜１０００ｎｍに形成するためには、約８ｃｐの粘度を有する感光性樹脂を用い、半導体基板１１を約２０００〜３０００ｒｐｍで回転しながら塗布して形成させる。
【００１２】
前記粘度を表す単位ｃｐは、centi-poiseの略称であり、水の粘度を１ｃｐとするときの溶液の相対的な粘度を表す単位である。
前記感光膜は粘度が極めて低く、回転被覆法で形成するため、第２酸化膜１５上の感光膜の上面の高さとトレンチ１６内の感光膜の上面の高さとは、ほぼ同じになる。従って、前記トレンチ１６内に形成される感光膜の厚さｄ５は、トレンチ１６の深さｄ３と前記第２酸化膜１５上の感光膜の厚さｄ４とを加算した値、即ち、約１４５０〜１６５０ｎｍになる。
【００１３】
次に、図１０（Ｃ）に示したように、ビアホールを形成するため、前記トレンチ１６内の感光膜の所定部位にフォトリソグラフィを施して開放部１８を形成し、該開放部１８を有する感光膜パターン（以下、ビアホールマスクという）１７を形成する。
【００１４】
その後、前記ビアホールマスク１７をマスクとして前記開放部１８を介して第１酸化膜１３をエッチングし、図１１（Ｄ）に示したように、ビアホール１９を形成し、前記ビアホールマスク１７を除去する。
【００１５】
そして、前記ビアホール１９及びトレンチ１６が充填されるように、前記基板上の全構造物上に導電層（図示されず）を形成した後、化学機械研磨工程を施して、図１１（Ｅ）に示したように、上部導電層パターン２０及び上部導電層パターン２０と下部導電層パターン１２間を連結する連結部２１を同時に形成する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このような従来の半導体素子の多層配線構造の製造方法においては、ビアホール１９を形成するとき、トレンチ１６内の感光膜が約１４５０〜１６５０ｎｍに厚く形成されているため、パターニングが難しく、解像限界が低くなるという問題点があった。
【００１７】
即ち、図１２に示したように、感光膜の厚さが６９０ｎｍである場合、得られる解像限界パターンの最小幅は０．１８μｍであるが、感光膜の厚さが１０４０ｎｍ及び１１８０ｎｍである場合は、それぞれ０．２２μｍ及び０．２６μｍであり、解像限界パターンの幅が広くなる。即ち、感光膜の厚さが厚くなると、微細なパターンの形成が難しくなる。
【００１８】
また、近来、２５６Ｍbytes及びそれ以上のメモリ容量を有するＤＲＡＭの製造の際には、０．１８μｍ以下の設計ルールを必要とするが、上述した従来の半導体素子の多層配線構造の製造方法では達成することができない。
【００１９】
さらに、従来の多層配線構造技術では感光膜が１４００ｎｍ以上の厚さで形成されるのに対して、現在開発されているフォトリソグラフィ工程における通常の焦点深度の限界は約０．４〜０．６μｍである。即ち、焦点深度の限界を考慮しても、感光膜の厚さは焦点深度の限界の２倍（約１２００ｎｍ）以上であって焦点深度の限界を超えるため、感光膜の解像度が悪い。特に、ビアホール１９を約０．３μｍ以下の微細な大きさに形成する場合は、ビアホールマスク１７間のブリッジ（bridge）現象が発生し、ビアホール１９が形成されない。
【００２０】
また、トレンチ１６内の所定部位にビアホールマスク１７を形成するとき、ビアホール１９の大きさに相応する開放部１８を形成しているが、図１３に示すように、トレンチ１６とビアホールマスク１７との位置が不整合であると、実際に形成されるビアホール１９の大きさが設計上のビアホールより小さくなり、上下層配線間の接触抵抗の増加又は接触不良などを招来する。
【００２１】
そこで、本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、解像度を向上させ、ビアホールマスク形成時の上下層配線間の接触不良及び接触抵抗の増加を抑制し、信頼性の高い半導体素子を製造し得る半導体素子の多層配線構造の製造方法を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明の請求項１に係る半導体素子の多層配線構造の製造方法においては、半導体基板上に形成された下部導電層パターンの上面に、第１絶縁膜、第１食刻終了膜、第２絶縁膜及び第２食刻終了膜を順に形成する工程と、第１感光膜パターンを用いて、前記第２食刻終了膜、前記第２絶縁膜及び前記第１食刻終了膜をエッチングすることにより、底部に前記第１絶縁膜が露出したトレンチを形成する工程と、前記第１感光膜パターンを除去した後、前記トレンチの底部からの厚さが８５０〜１０５０ｎｍになるように、前記第２食刻終了膜の上面及び前記トレンチの内部を含む全面に第２感光膜を形成する工程と、前記トレンチ部における前記第２感光膜の厚さ８５０〜１０５０ｎｍの中間地点に焦点を合わせて露光し、前記第２感光膜をエッチングすることにより、ビアホールエッチング用の楕円形の開放部を有し、前記第１絶縁膜の上面を露出させた第２感光膜パターンを形成する工程と、前記第２感光膜パターンを用いて、露出された前記第１絶縁膜をエッチングすることにより、前記下部導電層パターンの一部を露出させたビアホールを形成する工程と、前記第２感光膜パターンを除去した後、前記ビアホール及び前記トレンチ内に導電性物質を充填することにより、上部導電層パターン、及び前記下部導電層パターンと前記上部導電層パターンとの連結部を形成する工程とを順に行う。
【００２３】
請求項２に記載の発明では、前記楕円形の開放部の長軸が前記トレンチの長手方向に直交し、長軸の長さが前記ビアホールの直径よりも長くなるように形成することにより、前記第２食刻終了膜の上面の少なくとも一部を露出させる。
【００２６】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、前記第１絶縁膜及び第２絶縁膜は、シリコン酸化膜又はＴＥＯＳ膜の何れかである。請求項４に記載の発明では、請求項１〜３に記載のいずれかの発明において、前記第１食刻終了膜及び第２食刻終了膜は、シリコン窒化膜である。
【００２７】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜４に記載のいずれかの発明において、前記第２食刻終了膜上の前記第２感光膜を、１００〜３００ｎｍの厚さに形成する。請求項６に記載の発明では、請求項１〜５に記載のいずれかの発明において、前記第２感光膜は、粘度が２ｃｐである感光性樹脂を、前記半導体基板を３０００ｒｐｍ以上で回転させながら塗布することにより形成する。
【００２８】
請求項７に記載の発明では、請求項１〜５に記載のいずれかの発明において、前記第２感光膜は、粘度が５ｃｐである感光性樹脂を、前記半導体基板を６０００ｒｐｍ以上で回転させながら塗布することにより形成する。
【００２９】
請求項８に記載の発明では、請求項１〜７に記載のいずれかの発明において、前記導電層パターンを、アルミニウム又は銅を用いて形成する。請求項９に記載の発明では、請求項１〜８に記載のいずれかの発明において、前記ビアホール及び前記トレンチ内に充填する導電性物質として、アルミニウム又は銅を用いる。
【００３０】
請求項１０に記載の発明では、請求項１〜９に記載のいずれかの発明において、前記上部導電層パターン、及び前記下部導電層パターンと前記上部導電層パターンとの連結部を形成する工程において、前記第２感光膜パターンを除去した後、前記ビアホール及び前記トレンチ内を含む前記第２食刻終了膜の上面に金属膜を形成する工程と、前記金属膜に対して、前記第２絶縁膜の表面が露出するまで化学的機械研磨を施す工程とを行う。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１〜図８は、本発明に係る半導体素子の多層配線構造の製造方法の一実施形態の各工程における構造を示す上面図及び断面図である。図１（Ａ）〜図８（Ａ）は、半導体素子の多層配線構造の上面図であり、図１（Ｂ）〜図８（Ｂ）は、図１（Ａ）〜図８（Ａ）のI−I’線〜VIII〜VIII’線における縦断面である。尚、図１〜図８において一致する構成要素は、同一の符号で示されている。
【００３２】
先ず、図１に示したように、半導体基板（図示されず）の上面に下部導電層パターン３１を形成する。このとき、下部導電層パターン３１は、アルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）を用いて形成することが好ましい。
【００３３】
その後、前記下部導電層パターン３１を包含する半導体基板（図示されず）の上面に、約５００ｎｍの厚さの第１絶縁膜３２を形成した後、該第１絶縁膜３２上に、厚さＤ１が約１５０ｎｍの第１食刻終了膜３３、厚さＤ２が約５００ｎｍの第２絶縁膜３４及び厚さＤ３が約１００ｎｍの第２食刻終了膜３５を順次形成する。このとき、前記第１絶縁膜３２及び第２絶縁膜３４は、シリコン酸化膜又はプラズマ強化化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ；plasma enhanced chemical vapor Deposition）により形成されたtetra-ethyl-ortho-silicate（以下、ＴＥＯＳという）膜で形成することが好ましい。また、前記第１，第２食刻終了膜３３，３５には、前記第１，第２絶縁膜３２，３４の材料のシリコン酸化膜又はＴＥＯＳ膜に比べて食刻選択比の高いシリコン窒化膜（SixNy）を用いることが好ましい。
【００３４】
その後、前記第２食刻終了膜３５の上面に、厚さＤ４が約５００ｎｍの第１感光膜パターンを形成する。このとき、該第１感光膜パターンは、トレンチを形成するためのマスクとしての機能を有するため、以下、トレンチマスク３６と称する。
【００３５】
次に、図２に示したように、前記トレンチマスク３６を用いて前記第２食刻終了膜３５，第２絶縁膜３４及び第１食刻終了膜３３を順次エッチングして、後述する上部導電層パターンに相応する形状のトレンチ３７を形成した後、前記トレンチマスク３６を除去する。従って、前記トレンチ３７の底面は第１絶縁膜３２の上面になり、前記トレンチ３７の深さは、第２絶縁膜３４の厚さＤ２と第１，第２食刻終了膜３３，３５の厚さＤ１，Ｄ３とを加算した約７５０ｎｍになる。
【００３６】
次に、図３に示したように、半導体基板上の全構造物上に、前記第２食刻終了膜３５上の厚さＤ４が約１００〜３００ｎｍになるように、第２感光膜を形成する。このとき、前記トレンチ３７の深さ約７５０ｎｍと前記第２感光膜の厚さＤ４約１００〜３００ｎｍとを加算した値は約８５０〜１０５０ｎｍとなる。
【００３７】
その後、前記第２感光膜に対してフォトリソグラフィを施してエッチングし、トレンチ３７内にビアホールを形成するための開放部３８が形成された第２感光膜パターンを形成する。該第２感光膜パターンはビアホールを形成するときマスクとして用いられるため、以下、ビアホールマスク３９と称する。
【００３８】
尚、ビアホールマスク３９の形成の際、上述したように、前記トレンチ３７部における第１絶縁膜３２上の第２感光膜の厚さ（トレンチ３７の深さと及び第２絶縁膜上の第２感光膜の厚さの和）は約８５０〜１０５０ｎｍであり、従来の感光膜の厚さである約１４５０〜１６５０ｎｍに比べて薄いため、図１２に示したように、感光膜を露光する際の解像度が向上する。従って、本発明は、半導体素子の小型化に伴うパターンの微細化への対応が可能となる。
【００３９】
また、一般のフォトリソグラフィ工程では、焦点深度の限界が０．４〜０．６μｍであり、約８５０〜１０５０ｎｍの第２感光膜の中間地点に焦点を合わせると、第２感光膜の上面から底面まで充分な露光が行われるため、微細なビアホールの形成時に発生するブリッジ現象が解消される。
【００４０】
ここで、上述したように、従来よりも相対的に薄い感光膜（フォトレジスト膜）によりビアホールマスク３９を形成する方法について説明する。
従来は、約８００ｎｍの厚さの感光膜を形成するため、約８ｃｐの粘度を有した感光性樹脂を、半導体基板を３０００ｒｐｍで回転させながら塗布して感光膜を形成していた。
【００４１】
これに対して、本実施形態では、感光性樹脂の組成成分中の溶媒の含有量を増加させて、感光性樹脂の粘度を低下させる。例えば、図９に示したように、感光性樹脂の粘度を約２ｃｐに低下させたときには、半導体基板の回転数を３０００ｒｐｍ以上に維持しながら前記感光性樹脂を塗布することにより、約３００ｎｍ以下の厚さの第２感光膜を形成できる。
【００４２】
また、図９に示したように、粘度が約５ｃｐの感光性樹脂を用いる場合には、約６０００ｒｐｍ以上の回転数を維持しながら前記感光性樹脂を塗布して第２感光膜を形成することにより、感光性樹脂の厚さを約３００ｎｍ以下に形成できる。
【００４３】
尚、約５ｃｐの粘度を有する感光性樹脂であれば、その溶媒の含有量は約８０％であるため、粘度を低下させるときは、溶媒の含有量を９０〜９５％に増加させることが好ましい。
【００４４】
このように、感光性樹脂の粘度を低下させたり、感光性樹脂の塗布時に、半導体基板の回転数を増加させたりすることによって、第２感光膜パターンであるビアホールマスク３９の厚さを調節することができる。
【００４５】
前記ビアホールマスク３９の開放部３８の断面形状は、前記トレンチ３７の長手方向と直交する方向の長さが、所望のビアホールの直径よりも長くなるように形成することが好ましい。また、第２食刻終了膜３５の上面の少なくとも一部を露出するように形成する。
【００４６】
図４に示したように、前記開放部３８の断面形状が楕円形状である場合には、トレンチ３７の長手方向に直交する長軸ａが、所望のビアホールの直径よりも長く、短軸ｂは所望のビアホールの直径と同じ長さとなるように形成する。
【００４７】
また、前記開放部３８は、図５に示したように、断面形状は長方形状であってもよく、この場合には、トレンチ３７の長手方向に直交する長辺が、所望のビアホールの直径よりも長くなるように形成する。
【００４８】
図３に示すように、開放部３８の直径とトレンチ３７の幅方向の長さとを同じにする場合には、ビアホールマスク３９の形成時には、開放部３８と、既に形成されたトレンチ３７との位置整合を正確に行う必要がある。例えば、図１３に示したように、開放部１８が左側（又は右側）に偏って形成され、開放部１８とトレンチとの位置が不整合であると、前記開放部１８を介して露出されるべきトレンチと開放部１８との重複部分である領域１９（図中、塗りつぶされた部分）だけに開放部１８が縮小される。従って、後述するビアホール形成工程時に、ビアホールの大きさが所望の大きさより縮小されることとなる。これにより、上層配線と下層配線間の接続抵抗が増加したり、又は、接続不良が発生したりする。
【００４９】
しかし、図４，５に示したように、開放部３８を所望のビアホールの大きさより大きく形成すると、ビアホールマスク３９の形成時に、開放部３８とトレンチ３７との位置整合に歪みが発生しても、ビアホールの大きさは縮小されない。
【００５０】
このように、ビアホール形成用の開放部３８を所望のビアホールより大きく形成することを可能とするのは、第２絶縁膜の上面に第２食刻終了膜が形成されているためである。即ち、開放部３８の大きさを所望のビアホールより大きく形成しても、ビアホールのエッチング工程の際、第２絶縁膜のエッチングが防止されて、トレンチ３７の形状がそのまま維持される。
【００５１】
但し、前記開放部３８の大きさをトレンチ３７の長手方向に沿って増加させることは望ましくない。これは、トレンチ３７の底面には第１食刻終了膜が形成されていないため、開放部３８の大きさがトレンチ３７の長手方向に増加されると、第１絶縁膜３２が開放部３８の大きさだけエッチングされて、所望のビアホールの大きさより大きくなるためである。
【００５２】
このようにして、ビアホールマスク３９が形成されると、ビアホールマスク３９を用いてトレンチ３７の底面の第１絶縁膜３２をエッチングして、図６に示したようなビアホール４０を形成する。このエッチング処理としては、Ｃ2Ｆ6ガスとＣ4Ｆ8ガスとの混合ガスを利用した高密度プラズマ反応性イオンエッチング（high density plasma reactive ion etching：ＨＤＰＲＩＥ）を施すことが好ましい。
【００５３】
その後、前記ビアホールマスク３９を除去し、半導体基板の全構造物上に導電性物質を蒸着する。このとき、該導電性物質としては、アルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）を用いることが好ましい。該導電性物質を、図７に示したように、ビアホール４０及びトレンチ３７に完全に充填し、第２食刻終了膜３５の上面まで充分な厚さに蒸着して金属膜を形成する。
【００５４】
その後、形成された金属膜に対して、第２絶縁膜３４が露出するまで化学的機械研磨を施す。これにより、図８に示したように、トレンチ３７に導電性物質が充填されて形成された上部導電層パターン４１ａと、ビアホール４０に導電性物質が充填されて形成された、上部導電層パターン４１ａと下部導電層パターン３１とを連結する連結部４１ｂとが形成される。このようにして、半導体素子の多層配線構造の製造を終了する。
【００５５】
以上のように、本実施形態の半導体素子の多層配線構造の製造方法によれば、第２絶縁膜３４の上面に第２食刻終了膜３５を形成した後、二重象嵌法により多層配線構造を製造することにより、トレンチ３７部における第１絶縁膜３２上のビアホールマスク３９形成用の第２感光膜の厚さが従来よりも薄くなるため、第２感光膜を露光する際の解像度が向上し、信頼性の高い半導体素子を製造することができる。
【００５６】
かつ、トレンチ３７の長手方向と直交する方向の開放部３８の長さを、トレンチ３７の直径よりも長くなるようにビアホールマスク３９を形成して、ビアホールマスク３９とトレンチ３７との位置を整合させることにより、ビアホールマスク３９とトレンチ３７との位置が不整合であることにより発生するビアホール４０の大きさの減少を抑えることができるので、上下層配線間の接触不良及び接触抵抗の増加を抑制して、信頼性の高い半導体素子を製造し得る。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る半導体素子の多層配線構造の製造方法によれば、多層の絶縁膜の最上面に食刻終了膜を形成した後、二重象嵌法により多層配線構造を製造することにより、トレンチ内の感光膜の厚さが従来よりも薄くなるため、解像度を向上させて、信頼性の高い半導体素子を製造し得るという効果がある。
【００５８】
かつ、ビアホール形成時に使用するビアホールマスクの開放部の大きさをトレンチの幅よりも大きく形成でき、ビアホールマスクとトレンチとの位置が不整合であることにより発生するビアホールの大きさの減少を抑えることができるので、上下層配線間の接触不良及び接触抵抗の増加を抑制して、信頼性の高い半導体素子を製造し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明に係る半導体素子の多層配線構造の製造方法の一実施形態を示した上面図及び断面図である。
【図２】は、本発明に係る半導体素子の多層配線構造の製造方法を示した上面図及び断面図である。
【図３】は、本発明に係る半導体素子の多層配線構造の製造方法を示した上面図及び断面図である。
【図４】は、本発明に係る半導体素子の多層配線構造の製造方法を示した上面図及び断面図である。
【図５】は、本発明に係る半導体素子の多層配線構造の製造方法を示した上面図及び断面図である。
【図６】は、本発明に係る半導体素子の多層配線構造の製造方法を示した上面図及び断面図である。
【図７】は、本発明に係る半導体素子の多層配線構造の製造方法を示した上面図及び断面図である。
【図８】は、本発明に係る半導体素子の多層配線構造の製造方法を示した上面図及び断面図である。
【図９】感光膜の粘度の変化に応じた、半導体基板の回転数と感光膜の厚さとの関係を示したグラフである。
【図１０】従来の半導体素子の多層配線構造の製造方法の一例を示した断面図である。
【図１１】従来の半導体素子の多層配線構造の製造方法の一例を示した断面図である。
【図１２】感光膜の厚さの変化による設計上の線幅と実際解像後の線幅間の関係を示したグラフである。
【図１３】トレンチとビアホールマスクとが不整合の状態を示した上面図である。
【符号の説明】
３１：下部導電層パターン
３２：第１絶縁膜
３３：第１食刻終了膜
３４：第２絶縁膜
３５：第２食刻終了膜
３６：トレンチマスク
３７：トレンチ
３８：開放部
３９：ビアホールマスク
４０：ビアホール
４１ａ：上部導電層パターン
４１ｂ：連結部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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