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JP2000208628A - Production of semiconductor device - Google Patents

Production of semiconductor device

Info

Publication number
JP2000208628A
JP2000208628A JP11010360A JP1036099A JP2000208628A JP 2000208628 A JP2000208628 A JP 2000208628A JP 11010360 A JP11010360 A JP 11010360A JP 1036099 A JP1036099 A JP 1036099A JP 2000208628 A JP2000208628 A JP 2000208628A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring layer
metal wiring
insulating film
film
interlayer film
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
JP11010360A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Oikawa
洋一 及川
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC 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 NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP11010360A priority Critical patent/JP2000208628A/en
Publication of JP2000208628A publication Critical patent/JP2000208628A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a satisfactory contact property without degrading an organic interlayer film. SOLUTION: A lower metal wiring layer 2 is formed in a prescribed region on a semiconductor substrate 1. A contact metal 3 is formed on this lower metal wiring layer 2, While using a photoresist 4A. After the photoresist 4A is removed, an organic inter layer film 5 is formed on that removed surface. In this case, the organic inter layer film 5 is provided so as to cover only the lower part of the contact metal 3, and a second insulating film 6 is formed on the surfaces of the organic inter layer film 5 and the contact metal 3. The second insulating film 6 on the contact metal 3 is removed, and an upper metal wiring layer 7 is formed on the contact metal 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、上,下層金属配線層がコンタクトメ
タルで接続され、その周囲に有機層間膜が配設される半
導体装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor device in which upper and lower metal wiring layers are connected by a contact metal, and an organic interlayer film is provided therearound. .

【0002】[0002]

【従来の技術】GaAsなどを用いた化合物半導体装置
は、移動体通信用MMIC(マイクロ波モノリシックl
C)に用いられている。移動体通信用MMICは、携帯
電話機に代表されるように、小型軽量化等が重要視され
ており、さらなる小型化、多機能化が要求されている。
小型化のためには、配線の多層化が必須技術となってい
る。配線の多層化において、配線間がうまく遮断される
ためには、層間容量を低くしなければならないが、この
ためには、低誘電率を有する厚い膜厚(2μm以上)の
層間膜にする必要がある。
2. Description of the Related Art A compound semiconductor device using GaAs or the like is a mobile communication MMIC (microwave monolithic semiconductor).
C). As for the MMIC for mobile communication, as typified by a mobile phone, reduction in size and weight is regarded as important, and further miniaturization and multifunctionality are required.
For miniaturization, multilayer wiring is an essential technology. In order to achieve a good insulation between wirings in a multi-layered wiring, the interlayer capacitance must be reduced. For this purpose, a thick (2 μm or more) interlayer film having a low dielectric constant must be used. There is.

【0003】また、シリコン基板を主に用いるLSIで
は、微細化が進むにつれ、配線間容量の影響が顕著にな
る。このため、配線間及び層間膜に低誘電率膜を用い、
配線間の電界の広がりを抑制し、配線間容量を低減する
試みが行われている。層間膜の材料としては、フッ素を
有する低誘電率有機膜があり、その比誘電率が3未満と
いう最も低い値を有することから、実用性が有望視され
ている。
Further, in LSIs mainly using a silicon substrate, the influence of the capacitance between wirings becomes remarkable as miniaturization progresses. For this reason, a low dielectric constant film is used between wirings and between layers,
Attempts have been made to suppress the spread of an electric field between wirings and reduce the capacitance between wirings. As a material of the interlayer film, there is a low dielectric constant organic film containing fluorine, and its relative dielectric constant has the lowest value of less than 3, and therefore, its practicality is considered promising.

【0004】図4は従来の半導体装置の製造方法を示
す。以下においては、有機膜を層間膜として用いた多層
配線の製造方法について説明する。図4の(a)に示す
ように、半導体基板10上に、シリコン酸化膜による第
1の絶縁膜1を成膜した後、リソグラフィおよびドライ
エッチングを用いて下層金属配線層2を形成する。下層
金属配線層2には、Au、A1、W、WSiなどの金属
材料を用いることができる。ついで、下層金属配線層2
の全面にベンゾシクロブテン(BCB)を用いて有機層
間膜5を2μmに塗布する。この後、300°Cで20
分のキュアを施し、有機層間膜5を形成する。次に、リ
ソグラフィおよびドライエッチングを用いて、有機層間
膜5上にハードマスク9を形成する。このハードマスク
9には、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜などの絶縁
膜、またはチタン、窒化チタンなどのメタル膜または絶
縁膜とメタル膜の積層膜を用いる。なお、ハードマスク
9をドライエッチングする際に用いたフォトレジスト
(不図示)は、ドライエッチング後、そのまま残してお
いて構わない。
FIG. 4 shows a conventional method for manufacturing a semiconductor device. Hereinafter, a method of manufacturing a multilayer wiring using an organic film as an interlayer film will be described. As shown in FIG. 4A, after a first insulating film 1 of a silicon oxide film is formed on a semiconductor substrate 10, a lower metal wiring layer 2 is formed using lithography and dry etching. For the lower metal wiring layer 2, a metal material such as Au, A1, W, or WSi can be used. Then, the lower metal wiring layer 2
An organic interlayer film 5 is coated to a thickness of 2 μm using benzocyclobutene (BCB) on the entire surface of the substrate. Then, at 300 ° C, 20
Then, the organic interlayer film 5 is formed. Next, a hard mask 9 is formed on the organic interlayer film 5 by using lithography and dry etching. As the hard mask 9, an insulating film such as a silicon nitride film or a silicon oxide film, a metal film such as titanium or titanium nitride, or a laminated film of an insulating film and a metal film is used. Note that the photoresist (not shown) used for dry etching the hard mask 9 may be left as it is after the dry etching.

【0005】次に、ハードマスク9を用い、図4の
(b)に示すように、フレオン(CF )と0ガスを
用いたRIE(Reactive Ion Etching:反応性イオンエ
ッチング)を用いて、有機層間膜5を異方的にドライエ
ッチングし、下層金属配線層2に連通したコンタクトホ
ール11を形成する(なお、フォトレジストとハードマ
スク9を用いて有機層間膜5をドライエッチングし、ド
ライエッチング中にフォトレジストが除去され、ドライ
エッチング後にはハードマスクが露出される様にしても
よい)。
Next, using a hard mask 9,
As shown in (b), freon (CF4 ) And 02Gas
RIE (Reactive Ion Etching: Reactive ion etching)
Etching) to dry the organic interlayer film 5 anisotropically.
Contact hole connected to the lower metal wiring layer 2
Forming a mask 11 (a photoresist and a hard mask).
The organic interlayer film 5 is dry-etched using the
The photoresist is removed during the dry etching
Even after the hard mask is exposed after etching
Good).

【0006】このドライエッチングの際、ドライエッチ
ングガスや被エッチング物、有機層間膜5から排出され
るカーボンなどからなるエッチング付着物8が、コンタ
クトホール11内の側壁面に付着する。このように、エ
ッチング付着物8がが存在する開口内に、図4の(c)
に示すように、上層金属配線層7をメッキまたはスパッ
タにより形成する。以上により、多層配線が完成する。
At the time of this dry etching, an etching deposit 8 made of a dry etching gas, an object to be etched, carbon discharged from the organic interlayer film 5 and the like adheres to the side wall surface in the contact hole 11. As described above, in the opening where the etching deposit 8 exists, FIG.
As shown in (1), the upper metal wiring layer 7 is formed by plating or sputtering. As described above, the multilayer wiring is completed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の半導体
装置の製造方法によると、有機層間膜5を形成する際に
生じたエッチング付着物8には、プラズマにより重合さ
れたものを含むため、有機層間膜5が耐えられるアルコ
ールやケトン類などでは完全に除去することができな
い。このため、下地金属配線層2と上層金属配線層7の
間にエッチング付着物8が残留し、導通不良や接触抵抗
の増加を招く場合がある。このエッチング付着物8を除
去するために、酸素プラズマ処理または高温による有機
溶剤処理を実施した場合、この処理に対する耐性を有機
層間膜5が有しないため、図5に示すように、有機層間
膜5が浸食するという問題を生じる。
However, according to the conventional method of manufacturing a semiconductor device, the etching deposits 8 generated when forming the organic interlayer film 5 include those polymerized by plasma. Alcohol, ketones, and the like that can withstand the interlayer film 5 cannot be completely removed. For this reason, the etching adhering substance 8 remains between the base metal wiring layer 2 and the upper metal wiring layer 7, which may lead to poor conduction and increase in contact resistance. When an oxygen plasma treatment or an organic solvent treatment at a high temperature is performed to remove the etching deposits 8, the organic interlayer film 5 does not have resistance to this treatment. Causes a problem of erosion.

【0008】図5の(a),(b)までの処理は図4の
(a),(b)と同じであるので説明を省略する。図5
の(b)の処理の後、酸素プラズマ処理または高温によ
る有機溶剤処理を実施すると、図5の(c)の様にコン
タクトホール11内が浸食により劣化し、図5の(d)
の様に上層金属配線層7との間に空隙12が生じるとい
う不具合がある。
The processing up to (a) and (b) of FIG. 5 is the same as that of (a) and (b) of FIG. FIG.
When the oxygen plasma treatment or the high temperature organic solvent treatment is performed after the treatment (b), the inside of the contact hole 11 is deteriorated by erosion as shown in FIG.
As described above, there is a problem that a gap 12 is generated between the upper metal wiring layer 7 and the upper layer.

【0009】したがって、本発明の目的は、有機層間膜
を劣化させることなく、良好なコンタクト性を得ること
のできる多層配線の製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a multilayer wiring capable of obtaining good contact properties without deteriorating an organic interlayer film.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、第1の特徴として、半導体基板上に形成
された第1の絶縁膜上に下層金属配線層を形成し、前記
下層金属配線層上にコンタクトメタルを形成し、前記下
層金属配線層と前記コンタクトメタルの下部を覆うよう
に有機層間膜を形成し、前記有機層間膜および前記コン
タクトメタルの表面に第2の絶縁膜を形成し、 前記コ
ンタクトメタル上の前記第2の絶縁膜を除去し、前記コ
ンタクトメタル上に上層金属配線層を形成することを特
徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
According to the present invention, as a first feature, a lower metal wiring layer is formed on a first insulating film formed on a semiconductor substrate. Forming a contact metal on the lower metal wiring layer, forming an organic interlayer film so as to cover the lower metal wiring layer and a lower portion of the contact metal, and forming a second insulating film on the surface of the organic interlayer film and the contact metal; And forming an upper metal wiring layer on the contact metal by removing the second insulating film on the contact metal.

【0011】また、本発明は、上記の目的を達成するた
め、第2の特徴として、半導体基板上に形成された第1
の絶縁膜上に下層金属配線層を形成し、前記下層金属配
線層上にコンタクトメタルを形成し、前記下層金属配線
層と前記コンタクトメタルの下部を覆うように有機層間
膜を形成し、前記有機層間膜および前記コンタクトメタ
ルの表面に第2の絶縁膜を形成し、前記第2の絶縁膜上
に第2のフォトレジストを施し、前記コンタクトメタル
上の前記第2の絶縁膜と前記第2のフォトレジストを除
去し、前記コンタクトメタル上に上層金属配線層を形成
することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供す
る。
In order to achieve the above object, the present invention has, as a second feature, a first structure formed on a semiconductor substrate.
Forming a lower metal wiring layer on the insulating film, forming a contact metal on the lower metal wiring layer, forming an organic interlayer film so as to cover the lower metal wiring layer and a lower portion of the contact metal, Forming a second insulating film on the surface of the interlayer film and the contact metal, applying a second photoresist on the second insulating film, and forming the second insulating film on the contact metal and the second insulating film on the contact metal; A method of manufacturing a semiconductor device, comprising removing a photoresist and forming an upper metal wiring layer on the contact metal.

【0012】以上の各製造方法によれば、下層金属配線
層にコンタクトメタルを接続した後、下層金属配線層の
周囲およびコンタクトメタルの所定部分に有機層間膜が
設けられるため、下層金属配線層とコンタクトメタルの
接続部に有機層間膜が介在しない。したがって、有機層
間膜のエッチングを行っても、下層金属配線層とコンタ
クトメタルの接続部および該接続部の周辺にエッチング
付着物を生じることがなく、コンタクトホール内の有機
層間膜の浸食を防止でき、接続不良を生じないようにす
ることができる。
According to each of the above-described manufacturing methods, after the contact metal is connected to the lower metal wiring layer, the organic interlayer film is provided around the lower metal wiring layer and a predetermined portion of the contact metal. The organic interlayer film does not intervene at the connection part of the contact metal. Therefore, even when the organic interlayer film is etched, no erosion of the organic interlayer film in the contact hole can be prevented without generating any etching deposits at the connection between the lower metal wiring layer and the contact metal and around the connection. In addition, a connection failure can be prevented.

【0013】さらに、本発明は、上記の目的を達成する
ため、第3の特徴として、半導体基板上に形成された第
1の絶縁膜上に下層金属配線層を形成し、前記下層金属
配線層の表面および前記第1の絶縁膜の表面に有機層間
膜を形成し、前記有機層間膜に前記下層金属配線層に連
通する開口を形成し、前記開口内の内周面および底面に
第2の絶縁膜を形成し、前記下層金属配線層上の前記第
2の絶縁膜を除去して前記下層金属配線層を露出し、前
記下層金属配線層の露出面上に上層金属配線層を形成す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention has a third feature that a lower metal wiring layer is formed on a first insulating film formed on a semiconductor substrate, and the lower metal wiring layer is formed on the first insulating film. Forming an organic interlayer film on the surface of the first insulating film, forming an opening communicating with the lower metal wiring layer in the organic interlayer film, and forming a second opening on an inner peripheral surface and a bottom surface in the opening. Forming an insulating film, removing the second insulating film on the lower metal wiring layer to expose the lower metal wiring layer, and forming an upper metal wiring layer on an exposed surface of the lower metal wiring layer; The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that:

【0014】この方法によれば、半導体基板上に設けら
れた第1の絶縁膜および該第1の絶縁膜上に設けられた
下層金属配線を覆うように有機層間膜が形成され、この
有機層間膜内にコンタクトホールを形成し、該コンタク
トホールの内面に第2の絶縁膜を施し、この第2の絶縁
膜にエッチングを施して下層金属配線を露出および清浄
化し、この清浄化面にコンタクトメタルが設けられる。
これにより、有機層間膜のエッチングを行っても、下層
金属配線層とコンタクトメタルの接続部および該接続部
の周辺にエッチング付着物を生じることがなく、コンタ
クトホール内の有機層間膜の浸食を防止でき、接続不良
を生じないようにすることができる。
According to this method, an organic interlayer film is formed so as to cover the first insulating film provided on the semiconductor substrate and the lower metal wiring provided on the first insulating film. A contact hole is formed in the film, a second insulating film is formed on the inner surface of the contact hole, and the second insulating film is etched to expose and clean the lower metal wiring. Is provided.
As a result, even when the organic interlayer film is etched, there is no formation of etching deposits at the connection portion between the lower metal wiring layer and the contact metal and around the connection portion, thereby preventing erosion of the organic interlayer film in the contact hole. It is possible to prevent poor connection.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を基に説明する。 (第1の実施の形態)図1は本発明による半導体装置の
製造方法を示す。まず、図1の(a)に示すように、半
導体基板10上に、シリコン酸化膜からなる第1の絶縁
膜1を成膜し、リソグラフィおよびドライエッチングを
用いて、絶縁膜1の表面の所定領域に下層金属配線層2
を形成する。下層金属配線層2の材料には、金(A
u)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、タ
ングステンシリサイド(WSi)などを用いることがで
きる。次に、厚さ4μm、逆テーパ形状のフォトレジス
ト4Aを形成した後、下層金属配線層2をメッキパスに
して、選択的にAuメッキを3μm厚に形成し、コンタ
クトメタル3を形成する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 shows a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention. First, as shown in FIG. 1A, a first insulating film 1 made of a silicon oxide film is formed on a semiconductor substrate 10, and a predetermined surface of the insulating film 1 is formed by lithography and dry etching. Lower metal wiring layer 2 in the region
To form The material of the lower metal wiring layer 2 is gold (A
u), aluminum (Al), tungsten (W), tungsten silicide (WSi), or the like. Next, after forming a photoresist 4A having a thickness of 4 μm and a reverse taper shape, the lower metal wiring layer 2 is used as a plating pass, and Au plating is selectively formed to a thickness of 3 μm to form a contact metal 3.

【0016】次に、フォトレジスト4Aを剥離した後、
全面に有機層間膜5としてのベンゾシクロブテン(BC
B)をコンタクトメタル3よりも薄い膜厚、例えば2μ
mに塗布した後、300°C、20分の雰囲気でキュア
する。このとき、コンタクトメタル3の外周面の全てを
有機塗布膜5で覆わないようにする。つまり、図1の
(b)に示すように、コンタクトメタル3の一部を露出
させた状態で有機層間膜5を形成する。この場合、Au
とBCBの密着性が良くないため、コンタクトメタル3
よりも薄い膜厚でBCBを塗布すれば、コンタクトメタ
ル3を全て覆うことなく有機層間膜を形成することが可
能である。13は有機層間膜5を設けた時に、コンタク
トメタル3上に残留した付着物である。
Next, after removing the photoresist 4A,
Benzocyclobutene (BC) as an organic interlayer film 5 is formed on the entire surface.
B) is thinner than the contact metal 3, for example, 2 μm.
m, and cured at 300 ° C. for 20 minutes. At this time, the entire outer peripheral surface of the contact metal 3 is not covered with the organic coating film 5. That is, as shown in FIG. 1B, the organic interlayer film 5 is formed with a part of the contact metal 3 exposed. In this case, Au
The contact metal 3
If BCB is applied with a smaller thickness, an organic interlayer film can be formed without covering the entire contact metal 3. Reference numeral 13 denotes deposits remaining on the contact metal 3 when the organic interlayer film 5 is provided.

【0017】次に、図1の(c)に示すように、コンタ
クトメタル3および有機層間膜5の全面にシリコン窒化
膜を形成し、第2の絶縁膜6を設ける。ついで、フォト
レジストマスクを形成し、第2の絶縁膜6とコンタクト
メタル3上の有機層間膜5をCHF/CF/Arガ
スを用い、RIEによりエッチングする。そして、酸素
ガスにより、フォトレジストマスク、コンタクトメタル
上の有機層間膜5、エッチングにより生じた付着物をプ
ラズマ除去する。これにより、図1の(d)に示すよう
に、有機塗布膜5上は第2の絶縁膜6でカバーされ、一
方、露出した清浄な上面を持つコンタクトメタル3が得
られる。
Next, as shown in FIG. 1C, a silicon nitride film is formed on the entire surface of the contact metal 3 and the organic interlayer film 5, and a second insulating film 6 is provided. Next, a photoresist mask is formed, and the second insulating film 6 and the organic interlayer film 5 on the contact metal 3 are etched by RIE using CHF 3 / CF 4 / Ar gas. The photoresist mask, the organic interlayer film 5 on the contact metal, and the deposits generated by the etching are removed by plasma using oxygen gas. Thereby, as shown in FIG. 1D, the contact metal 3 having an exposed and clean upper surface is obtained while the organic coating film 5 is covered with the second insulating film 6.

【0018】フォトレジストの除去においては、上記酸
素プラズマ処理以外に、高温有機溶剤による剥離方法を
用いることができる。例えば、120°C程度のジクロ
ル・ベンゼン・フェノールとアルキル・ベンゼン・スル
フォン酸との混合液に浸した後、メチルエチルケトン及
びアルコールに順次浸す方法がある。なお、酸素プラズ
マでも、高温有機溶剤による方法でも、露出した有機塗
布膜は除去されるために、コンタクトメタル3上の有機
層間膜5は除去されるが、第2の絶縁膜6でカバーされ
た有機層間膜5は損傷を受けない。最後に、図1の
(e)に示すように、上層金属配線層7をメッキまたは
スパッタにより形成し、多層配線を得る。
In removing the photoresist, a stripping method using a high-temperature organic solvent can be used in addition to the oxygen plasma treatment. For example, there is a method of dipping in a mixed solution of dichloro-benzene-phenol and alkyl-benzene-sulfonic acid at about 120 ° C., and then dipping in methyl ethyl ketone and alcohol sequentially. Note that the exposed organic coating film is removed by the oxygen plasma or the method using a high-temperature organic solvent, so that the organic interlayer film 5 on the contact metal 3 is removed, but is covered by the second insulating film 6. The organic interlayer film 5 is not damaged. Finally, as shown in FIG. 1E, the upper metal wiring layer 7 is formed by plating or sputtering to obtain a multilayer wiring.

【0019】以上説明した半導体装置の製造方法では、
有機層間膜5をコンタクトメタル3よりも薄い膜厚で、
かつコンタクトメタル3の一部が露出するように成膜し
てから、全面に第2の絶縁膜6を形成しているため、有
機層間膜5が露出していないので、フォトレジスト除去
などで使用する酸素プラズマ処理または高温有機溶剤処
理を実施しても、有機層間膜5を劣化させることがな
い。酸素プラズマ処理や高温有機溶媒処理を実施できる
ので、コンタクトメタル3(上層金属配線層)および下
層金属配線層2にエッチング付着物が残留せず、良好な
コンタクト特性を得ることができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above,
The organic interlayer film 5 is thinner than the contact metal 3,
In addition, since the second insulating film 6 is formed on the entire surface after the film is formed so that a part of the contact metal 3 is exposed, the organic interlayer film 5 is not exposed. Even if the oxygen plasma treatment or the high-temperature organic solvent treatment is performed, the organic interlayer film 5 does not deteriorate. Since oxygen plasma treatment and high-temperature organic solvent treatment can be performed, no etching deposits remain on the contact metal 3 (upper metal wiring layer) and the lower metal wiring layer 2, and good contact characteristics can be obtained.

【0020】上記実施の形態においては、多層層間膜5
として、塗布により有機層間膜を用いたが、CVD(Ch
emical Vapor Deposition )で有機層間膜を形成しても
構わない。また、BCBを用いたが、有機膜であればど
のような材質でもよい。
In the above embodiment, the multilayer interlayer film 5
Used an organic interlayer film by coating, but CVD (Ch
An organic interlayer film may be formed by emical vapor deposition. Although BCB was used, any material may be used as long as it is an organic film.

【0021】コンタクトメタル3の形成方法としては、
コンタクトメタル3を全面にスパッタした後、リソグラ
フィ技術とドライエッチング技術を用いて下層金属配線
層2上に形成しても構わない。
The method of forming the contact metal 3 is as follows.
After the contact metal 3 is sputtered over the entire surface, the contact metal 3 may be formed on the lower metal wiring layer 2 by using a lithography technique and a dry etching technique.

【0022】図2は図1の製造方法の変形例を示す。図
2の(a),(b)は、図1の(a),(b)と同じで
あるので説明を省略する。図2の(c)に示すように、
有機層間膜5およびコンタクトメタル3の露出面に第2
の絶縁膜6が設けられ、さらに第2の絶縁膜6の表面に
フォトレジスト4Bを成膜する。ついで、酸素プラズマ
または高温有機溶剤によりフォトレジスト4Bを除去す
る。さらに、CF/0ガスでエッチバックし、図2
の(d)に示すように、コンタクトメタル3上の第2の
絶縁膜6のみを除去し、清浄な表面を持つコンタクトメ
タル3を露出させる。この後、図2の(e)に示すよう
に、コンタクトメタル3の露出面上に上層金属配線層7
をメッキまたはスパッタにより形成する。この方法によ
っても、図1の場合と同様に、コンタクトメタル3およ
び下層金属配線層2にエッチング付着物が残留せず、良
好なコンタクト特性を得ることができる。
FIG. 2 shows a modification of the manufacturing method of FIG. FIGS. 2A and 2B are the same as FIGS. 1A and 1B, and therefore will not be described. As shown in FIG.
A second layer is formed on the exposed surface of the organic interlayer film 5 and the contact metal 3.
Is provided, and a photoresist 4B is formed on the surface of the second insulating film 6. Next, the photoresist 4B is removed by oxygen plasma or a high-temperature organic solvent. Further, etched back with CF 4/0 2 gas, 2
2D, only the second insulating film 6 on the contact metal 3 is removed to expose the contact metal 3 having a clean surface. Thereafter, as shown in FIG. 2E, the upper metal wiring layer 7 is formed on the exposed surface of the contact metal 3.
Is formed by plating or sputtering. According to this method, as in the case of FIG. 1, no etching deposit remains on the contact metal 3 and the lower metal wiring layer 2, and good contact characteristics can be obtained.

【0023】(第2の実施の形態)図3は本発明による
半導体装置の製造方法の他の実施の形態を示す。まず、
図3の(a)のように、半導体基板10上に、シリコン
酸化膜からなる第1の絶縁膜1を成膜する。ついで、リ
ソグラフィおよびドライエッチングを用いて、絶縁膜1
の表面の所定領域にAu、Al、W、WSiなどを用い
た下層金属配線層2を形成する。ついで、第1の絶縁膜
1および下層金属配線層2の表面に有機層間膜5を膜厚
2μmに形成し、更に、有機層間膜5上の所定位置にリ
ソグラフィおよびドライエッチングによりハードマスク
9を形成する。このハードマスク9は、シリコン窒化
膜、シリコン酸化膜などの絶縁膜、またはチタン、窒化
チタンなどのメタル膜または絶縁膜とメタル膜の積層膜
からなる。なお、ハードマスク9をドライエッチングす
る際に用いたフォトレジストは図示していないが、ドラ
イエッチング後そのまま残しておいて構わない。
(Second Embodiment) FIG. 3 shows another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention. First,
As shown in FIG. 3A, a first insulating film 1 made of a silicon oxide film is formed on a semiconductor substrate 10. Next, the insulating film 1 is formed by using lithography and dry etching.
The lower metal wiring layer 2 using Au, Al, W, WSi or the like is formed in a predetermined region on the surface of the substrate. Next, an organic interlayer film 5 is formed to a thickness of 2 μm on the surfaces of the first insulating film 1 and the lower metal wiring layer 2, and a hard mask 9 is formed at a predetermined position on the organic interlayer film 5 by lithography and dry etching. I do. The hard mask 9 is made of an insulating film such as a silicon nitride film or a silicon oxide film, a metal film such as titanium or titanium nitride, or a laminated film of an insulating film and a metal film. Although the photoresist used for dry etching the hard mask 9 is not shown, it may be left as it is after the dry etching.

【0024】次に、図3の(b)のように、ハードマス
ク9を用い、CFと0ガスを用いてRIEにより、
有機層間膜5を異方的にドライエッチングする。このと
き、有機層間膜5内に形成された開口内壁および底面に
はエッチング付着物8が付着する。なお、有機層間膜5
のドライエッチング中にフォトレジストを除去し、ドラ
イエッチング後にハードマスク9が露出されるようにし
てもよい。このようなドライエッチング方法に関して
は、例えば、Robert D. Tacitoらの“Patterningof Ben
zocyclobutene by Reactive Ion Etching", J.Electro
chem. SOC., Vol.143,No,8,1996に記載がある。
Next, as shown in FIG. 3B, the hard mask 9 is used to perform RIE using CF 4 and O 2 gas.
The organic interlayer film 5 is anisotropically dry-etched. At this time, the etching deposit 8 adheres to the inner wall and the bottom surface of the opening formed in the organic interlayer film 5. The organic interlayer film 5
The photoresist may be removed during the dry etching, and the hard mask 9 may be exposed after the dry etching. Regarding such a dry etching method, for example, Robert D. Tacito et al., “Patterning of Ben
zocyclobutene by Reactive Ion Etching ", J. Electro
chem. SOC., Vol. 143, No. 8, 1996.

【0025】次に、図3の(c)に示すように、有機層
間膜5のホール内およびハードマスク9上に、シリコン
窒化膜からなる第2の絶縁膜6を成長させる。ついで、
CFとHガスによるRIEにより第2の絶縁膜6の
全面をドライエッチングし、図3の(d)に示すよう
に、有機層間膜5によるホール内側面にのみ、第2の絶
縁膜6による側壁保護膜を形成する。その後、酸素プラ
ズマ処理または高温有機溶媒による処理を施し、ドライ
エッチング中に生じたエッチング付着物8を除去する。
これにより、下層金属配線層2の表面は清浄になる。さ
らに、図3の(e)に示すように、メッキまたはスパッ
タを用いて、コンタクトメタル3と上層金属配線層7を
ホール内に順次形成し、多層配線を形成する。
Next, as shown in FIG. 3C, a second insulating film 6 made of a silicon nitride film is grown in the holes of the organic interlayer film 5 and on the hard mask 9. Then
The entire surface of the second insulating film 6 is dry-etched by RIE using CF 4 and H 2 gas, and the second insulating film 6 is formed only on the inner side surface of the hole by the organic interlayer film 5 as shown in FIG. To form a sidewall protective film. Thereafter, an oxygen plasma treatment or a treatment with a high-temperature organic solvent is performed to remove the etching deposit 8 generated during the dry etching.
Thereby, the surface of lower metal wiring layer 2 is cleaned. Further, as shown in FIG. 3E, the contact metal 3 and the upper metal wiring layer 7 are sequentially formed in the holes by plating or sputtering to form a multilayer wiring.

【0026】図3の製造方法によれば、有機層間膜5を
ドライエッチングしてから直ぐに第2の絶縁膜6による
側壁保護膜を形成し、その後、酸素プラズマ処理または
高温有機溶媒処理を実施してエッチング付着物8を除去
しているので、第1の実施の形態に示した製造方法と同
一の効果を得ることができる。
According to the manufacturing method of FIG. 3, immediately after the organic interlayer film 5 is dry-etched, a side wall protective film of the second insulating film 6 is formed, and thereafter, oxygen plasma processing or high-temperature organic solvent processing is performed. Since the etching deposits 8 are removed by the etching, the same effects as those of the manufacturing method shown in the first embodiment can be obtained.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の半導体装置
の製造方法によれば、下層金属配線層にコンタクトメタ
ルを接続した後、下層金属配線層の周囲およびコンタク
トメタルの所定部分に有機層間膜を設け、下層金属配線
層とコンタクトメタルの接続部に有機層間膜が介在しな
いようにしたので、有機層間膜のエッチングを行って
も、下層金属配線層とコンタクトメタルの接続部および
該接続部の周辺にエッチング付着物を生じることがな
く、コンタクトホール内の有機層間膜の浸食を防止で
き、接続不良を生じないようにすることができる。
As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, after a contact metal is connected to a lower metal wiring layer, an organic interlayer film is formed around the lower metal wiring layer and a predetermined portion of the contact metal. Is provided so that the organic interlayer film does not intervene at the connection portion between the lower metal wiring layer and the contact metal. Therefore, even when the organic interlayer film is etched, the connection portion between the lower metal wiring layer and the contact metal and the connection portion It is possible to prevent erosion of the organic interlayer film in the contact hole without generating an etching deposit on the periphery, and to prevent connection failure.

【0028】また、本発明の他の製造方法によれば、下
層金属配線層の表面および第1の絶縁膜の表面に有機層
間膜を形成し、この有機層間膜内に前記下層金属配線層
に連通する開口を形成し、前記開口の内面に第2の絶縁
膜を形成し、前記下層金属配線層上の前記第2の絶縁膜
を除去し、前記下層金属配線層の露出面上に上層金属配
線層を設けるようにしたので、有機層間膜のエッチング
を行っても、この有機層間膜は第2の絶縁膜で被膜さ
れ、下層金属配線層とコンタクトメタルの接続部および
該接続部の周辺にエッチング付着物を生じることがなく
なり、コンタクトホール内の有機層間膜の浸食を防止で
き、接続不良を生じないようにすることができる。
According to another manufacturing method of the present invention, an organic interlayer film is formed on the surface of the lower metal wiring layer and the surface of the first insulating film, and the lower metal wiring layer is formed in the organic interlayer film. Forming an opening for communication, forming a second insulating film on an inner surface of the opening, removing the second insulating film on the lower metal wiring layer, and forming an upper metal layer on an exposed surface of the lower metal wiring layer; Since the wiring layer is provided, even if the organic interlayer film is etched, the organic interlayer film is covered with the second insulating film, and the connection portion between the lower metal wiring layer and the contact metal and the periphery of the connection portion are formed. No etching deposits are generated, erosion of the organic interlayer film in the contact hole can be prevented, and connection failure can be prevented.

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

【図1】本発明による半導体装置の製造方法を説明する
工程図である。
FIG. 1 is a process diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図2】図1の製造方法の変形例を説明する工程図であ
る。
FIG. 2 is a process chart illustrating a modification of the manufacturing method of FIG. 1;

【図3】本発明による半導体装置の他の製造方法を説明
する工程図である。
FIG. 3 is a process diagram illustrating another method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図4】従来の半導体装置の製造方法を説明する工程図
である。
FIG. 4 is a process chart illustrating a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図5】有機層間膜にの劣化が生じる過程を説明する工
程図である。
FIG. 5 is a process diagram illustrating a process in which the organic interlayer film is deteriorated.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の絶縁膜 2 下層金属配線層 3 コンタクトメタル 4A,4B フォトレジスト 5 有機層間膜 6 第2の絶縁膜 7 上層金属配線層 8 エッチング付着物 11 コンタクトホール 12 空隙 REFERENCE SIGNS LIST 1 first insulating film 2 lower metal wiring layer 3 contact metal 4A, 4B photoresist 5 organic interlayer film 6 second insulating film 7 upper metal wiring layer 8 etching deposit 11 contact hole 12 void

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M104 BB02 BB09 BB18 BB28 DD37 DD65 DD66 EE08 EE17 EE18 FF07 GG13 5F004 AA09 BA20 DA01 DA16 DA23 DA24 DA26 DB07 EA06 EA07 EB01 EB03 5F033 JJ13 KK08 KK13 KK19 KK28 NN15 PP15 QQ09 QQ12 QQ13 QQ16 QQ31 RR06 RR21 SS11 SS22 XX18 XX25 5F058 AA10 AC10 AF04 AG01 AH02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page F term (reference) 4M104 BB02 BB09 BB18 BB28 DD37 DD65 DD66 EE08 EE17 EE18 FF07 GG13 5F004 AA09 BA20 DA01 DA16 DA23 DA24 DA26 DB07 EA06 EA07 EB01 EB03 5F033 JJ13 KK13 Q15 Q15 QQ31 RR06 RR21 SS11 SS22 XX18 XX25 5F058 AA10 AC10 AF04 AG01 AH02

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成された第1の絶縁膜
上に下層金属配線層を形成し、 前記下層金属配線層上にコンタクトメタルを形成し、 前記下層金属配線層と前記コンタクトメタルの下部を覆
うように有機層間膜を形成し、 前記有機層間膜および前記コンタクトメタルの表面に第
2の絶縁膜を形成し、 前記コンタクトメタル上の前記第2の絶縁膜を除去し、 前記コンタクトメタル上に上層金属配線層を形成するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A lower metal wiring layer is formed on a first insulating film formed on a semiconductor substrate, a contact metal is formed on the lower metal wiring layer, and a contact metal is formed on the lower metal wiring layer. Forming an organic interlayer film so as to cover a lower portion, forming a second insulating film on the surface of the organic interlayer film and the contact metal, removing the second insulating film on the contact metal, A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming an upper metal wiring layer thereon.
【請求項2】 前記第2の絶縁膜を除去するステップ
は、前記コンタクトメタル上の残留物を除去することを
特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the step of removing the second insulating film removes a residue on the contact metal.
【請求項3】 半導体基板上に形成された第1の絶縁膜
上に下層金属配線層を形成し、 前記下層金属配線層上にコンタクトメタルを形成し、 前記下層金属配線層と前記コンタクトメタルの下部を覆
うように有機層間膜を形成し、 前記有機層間膜および前記コンタクトメタルの表面に第
2の絶縁膜を形成し、 前記第2の絶縁膜上に第2のフォトレジストを施し、 前記コンタクトメタル上の前記第2の絶縁膜と前記第2
のフォトレジストを除去し、 前記コンタクトメタル上に上層金属配線層を形成するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. A lower metal wiring layer is formed on a first insulating film formed on a semiconductor substrate; a contact metal is formed on the lower metal wiring layer; Forming an organic interlayer film so as to cover a lower portion; forming a second insulating film on the surface of the organic interlayer film and the contact metal; applying a second photoresist on the second insulating film; The second insulating film on metal and the second
Removing the photoresist, and forming an upper metal wiring layer on the contact metal.
【請求項4】 前記第2の絶縁膜と前記第2のフォトレ
ジストを除去するステップは、前記コンタクトメタル上
の残留物を除去することを特徴とする請求項3記載の半
導体装置の製造方法。
4. The method according to claim 3, wherein the step of removing the second insulating film and the second photoresist removes a residue on the contact metal.
【請求項5】 半導体基板上に形成された第1の絶縁膜
上に下層金属配線層を形成し、 前記下層金属配線層の表面および前記第1の絶縁膜の表
面に有機層間膜を形成し、 前記有機層間膜に前記下層金属配線層に連通する開口を
形成し、 前記開口内の内周面および底面に第2の絶縁膜を形成
し、 前記下層金属配線層上の前記第2の絶縁膜を除去して前
記下層金属配線層を露出し、 前記下層金属配線層の露出面上に上層金属配線層を形成
することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A lower metal wiring layer is formed on a first insulating film formed on a semiconductor substrate, and an organic interlayer film is formed on a surface of the lower metal wiring layer and a surface of the first insulating film. Forming an opening communicating with the lower metal wiring layer in the organic interlayer film, forming a second insulating film on an inner peripheral surface and a bottom surface in the opening, and forming the second insulating film on the lower metal wiring layer; A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: removing a film to expose the lower metal wiring layer; and forming an upper metal wiring layer on an exposed surface of the lower metal wiring layer.
【請求項6】 前記第2の絶縁膜を除去するステップ
は、前記下層金属配線層上のエッチング付着物を除去す
ることを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方
法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein said step of removing said second insulating film removes an etching deposit on said lower metal wiring layer.
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