JP2000323572A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に係り、詳しくは、デバイス上に絶縁膜を形
成する技術に関する。The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a technique for forming an insulating film on a device.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体集積回路の更なる高集積化
を実現するために、配線の微細化、多層化を進めること
が要求されている。配線を多層化するには、各配線間に
層間絶縁膜を設けるが、その層間絶縁膜の表面が平坦で
ないと、層間絶縁膜の上部に形成された配線に段差が生
じて断線などの故障が引き起こされる。2. Description of the Related Art In recent years, in order to further increase the degree of integration of semiconductor integrated circuits, it has been required to advance wiring miniaturization and multilayering. In order to multi-layer the wiring, an interlayer insulating film is provided between each wiring, but if the surface of the interlayer insulating film is not flat, a step is generated in the wiring formed on the upper part of the interlayer insulating film and a failure such as disconnection may occur. Is caused.
【0003】従って、層間絶縁膜の表面(すなわち、デ
バイスの表面)は可能な限り平坦化されていなければな
らない。このように、デバイスの表面を平坦化する技術
は、平坦化技術と呼ばれ、配線の微細化、多層化に伴っ
てますます重要になっている。Therefore, the surface of the interlayer insulating film (that is, the surface of the device) must be as flat as possible. As described above, a technique for planarizing the surface of a device is called a planarization technique, and has become more and more important with miniaturization and multilayering of wiring.
【0004】平坦化技術において、よく用いられる層間
絶縁膜としてSOG(Spin On Glass)膜があり、特に
層間絶縁膜材料のフロー特性を利用した平坦化技術にお
いて盛んな検討がなされている。[0004] In the planarization technique, there is an SOG (Spin On Glass) film as an interlayer insulating film that is frequently used. In particular, active study has been made on a planarization technique utilizing the flow characteristics of an interlayer insulating film material.
【0005】SOGとは、シリコン化合物を有機溶剤に
溶解した溶液及びその溶液から形成される二酸化シリコ
ンを主成分とする膜の総称である。[0005] SOG is a general term for a solution in which a silicon compound is dissolved in an organic solvent and a film formed from the solution and containing silicon dioxide as a main component.
【0006】SOG膜を形成するには、まず、シリコン
化合物を有機溶剤に溶解した溶液を基板上に滴下して基
板を回転させる。すると、その溶液の被膜は、配線によ
って形成される基板上の段差に対して、その凹部には厚
く、凸部には薄く、段差を緩和するように形成される。
その結果、その溶液の被膜の表面は平坦化される。To form an SOG film, first, a solution in which a silicon compound is dissolved in an organic solvent is dropped on a substrate, and the substrate is rotated. Then, the film of the solution is formed thicker in the concave portion and thinner in the convex portion, so as to relieve the step on the substrate formed by the wiring.
As a result, the surface of the coating of the solution is planarized.
【0007】次に熱処理が施されると、有機溶剤が蒸発
すると共に重合反応が進行して、表面が平坦なSOG膜
が形成される。Next, when a heat treatment is performed, the organic solvent evaporates and the polymerization reaction proceeds to form an SOG film having a flat surface.
【0008】SOG膜には、一般式(1)で表されるよ
うに、シリコン化合物中に有機成分を含まない無機SO
G膜と、一般式(2)で表されるように、シリコン化合
物中に有機成分を含む有機SOG膜とがある。[0008] As shown in the general formula (1), the SOG film includes an inorganic SO containing no organic component in the silicon compound.
There are a G film and an organic SOG film containing an organic component in a silicon compound as represented by the general formula (2).
【0009】[SiO2]n ・・・(1) [RXSiYOZ]n ・・・(2) (n,X,Y,Z:整数、R:アルキル基又はアリール
基) 無機SOG膜や有機SOG膜は、非常に優れた平坦性を
有するが、無機SOG膜は、水分及び水酸基を多量に含
んでいるために、金属配線などに悪影響を与え、電気的
特性の劣化、腐食などの問題が生じる恐れがある。[SiO 2 ] n ··· (1) [R X Si Y O Z ] n ··· (2) (n, X, Y, Z: integer, R: alkyl group or aryl group) Inorganic SOG Films and organic SOG films have very good flatness, but inorganic SOG films contain a large amount of moisture and hydroxyl groups, which adversely affect metal wiring and the like, deteriorating electrical characteristics, corrosion, etc. Problem may occur.
【0010】また、無機SOG膜に比べれば少ないもの
の、有機SOG膜にも水分及び水酸基が含まれているた
め、同様の問題を有する。Although the organic SOG film contains less moisture and hydroxyl groups than the inorganic SOG film, it has the same problem.
【0011】そこで、通常は、SOG膜を層間絶縁膜に
採用する場合において、水分及び水酸基を比較的遮断す
る性質に加えて絶縁性及び機械的強度が高い性質を持
つ、例えばプラズマCVD法によって形成されたシリコ
ン酸化膜などの絶縁膜をSOG膜と金属配線との間に介
在させることが行われている(例えば、特開平5−22
6334号公報(H01L21/3205)参照)。Therefore, usually, when an SOG film is used as an interlayer insulating film, it is formed by, for example, a plasma CVD method which has a property of relatively blocking moisture and hydroxyl groups and a property of high insulation and mechanical strength. An insulating film such as a silicon oxide film is interposed between the SOG film and the metal wiring (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-22).
No. 6334 (H01L21 / 3205).
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】従来例にあっては、S
OG膜に形成されたコンタクトホールやトレンチ内に金
属配線を埋め込んだ場合、コンタクトホールやトレンチ
の内壁面には依然としてSOG膜が露出するため、SO
G膜中の水分及び水酸基の悪影響を防止することはでき
ない。In the conventional example, S
When a metal wiring is buried in a contact hole or a trench formed in an OG film, the SOG film is still exposed on the inner wall surface of the contact hole or the trench.
The adverse effects of water and hydroxyl groups in the G film cannot be prevented.
【0013】本発明は、半導体装置及び半導体装置の製
造方法に関し、斯かる問題点を解消することをその目的
とする。The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device, and an object thereof is to solve such a problem.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】請求項1による半導体装
置は、第1配線と、第1不純物含有領域とを備えてい
る。第1配線は、第1絶縁膜内に実質的にその上面まで
埋め込まれている。第1不純物含有領域は、第1絶縁膜
における第1配線との接触部のみに形成されている。According to a first aspect of the present invention, a semiconductor device includes a first wiring and a first impurity-containing region. The first wiring is substantially buried in the first insulating film up to its upper surface. The first impurity-containing region is formed only in a contact portion of the first insulating film with the first wiring.
【0015】請求項1では、上記のように、第1絶縁膜
に第1不純物含有領域を設けることによって、その第1
不純物含有領域では、不純物の導入により、膜が改質さ
れて、膜に含まれる水分や水酸基が減少し且つ膜が吸水
しにくくなっている。これにより、第1絶縁膜中の水分
が第1配線に悪影響を与えない。この結果、第1配線の
腐食などの不都合を有効に防止することができる。ま
た、第1不純物含有領域を、第1配線との接触部のみに
形成することによって、不純物の導入によりこの部分の
比誘電率が若干増加した場合であっても、第1絶縁膜に
おけるその他の領域の比誘電率は増加しない。したがっ
て、請求項1による半導体装置では、第1配線の腐食な
どの不都合を有効に防止することができるとともに、配
線間容量も極力低い、信頼性の高い第1絶縁膜からなる
層間絶縁膜を得ることができる。In the first aspect, as described above, the first impurity-containing region is provided in the first insulating film, so that the first impurity-containing region is provided.
In the impurity-containing region, the introduction of the impurity modifies the film, thereby reducing the amount of water and hydroxyl groups contained in the film and making the film less likely to absorb water. Thereby, the moisture in the first insulating film does not adversely affect the first wiring. As a result, inconveniences such as corrosion of the first wiring can be effectively prevented. Further, by forming the first impurity-containing region only in the contact portion with the first wiring, even if the relative dielectric constant of this portion is slightly increased due to the introduction of the impurity, other regions in the first insulating film may be formed. The relative permittivity of the region does not increase. Therefore, in the semiconductor device according to the first aspect, an inconvenience such as corrosion of the first wiring can be effectively prevented, and an interlayer insulating film made of a highly reliable first insulating film having a low inter-wiring capacitance is obtained. be able to.
【0016】請求項2による半導体装置は、請求項1の
構成において、第2絶縁膜と、埋込用開口部と、第2配
線とをさらに備えている。第2絶縁膜は、第1配線及び
第1絶縁膜の上に形成されている。埋込用開口部は、第
2絶縁膜に形成され且つ第1配線に通じる。第2配線
は、埋込用開口部内に埋め込まれている。また、第2絶
縁膜における第2配線との接触部のみに、第2不純物含
有領域が形成されている。According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, the semiconductor device further includes a second insulating film, a buried opening, and a second wiring. The second insulating film is formed on the first wiring and the first insulating film. The embedding opening is formed in the second insulating film and communicates with the first wiring. The second wiring is embedded in the embedding opening. Further, the second impurity-containing region is formed only in the contact portion between the second insulating film and the second wiring.
【0017】請求項2では、上記のように、第2絶縁膜
に第2不純物含有領域を設けることによって、その第2
不純物含有領域では、不純物の導入により、膜が改質さ
れて、膜に含まれる水分や水酸基が減少し且つ膜が吸水
しにくくなっている。これにより、第2絶縁膜中の水分
が第2配線に悪影響を与えない。この結果、第2配線の
腐食などの不都合を有効に防止することができる。ま
た、第2不純物含有領域を、第2配線との接触部のみに
形成することによって、不純物導入によりこの部分の比
誘電率が若干増加した場合であっても、第2絶縁膜にお
けるその他の領域の比誘電率は増加しない。したがっ
て、請求項2による半導体装置では、第2配線の腐食な
どの不都合を有効に防止することができるとともに、配
線間容量も極力低い、信頼性の高い第2絶縁膜からなる
層間絶縁膜を得ることができる。In the second aspect, as described above, the second impurity-containing region is provided in the second insulating film, so that the second impurity-containing region is provided.
In the impurity-containing region, the introduction of the impurity modifies the film, thereby reducing the amount of water and hydroxyl groups contained in the film and making the film less likely to absorb water. Thus, moisture in the second insulating film does not adversely affect the second wiring. As a result, inconveniences such as corrosion of the second wiring can be effectively prevented. Further, by forming the second impurity-containing region only in the contact portion with the second wiring, even if the relative dielectric constant of this portion is slightly increased due to the impurity introduction, other regions in the second insulating film are formed. Does not increase. Therefore, in the semiconductor device according to the second aspect, it is possible to effectively prevent inconvenience such as corrosion of the second wiring, and to obtain a highly reliable interlayer insulating film made of the second insulating film having the lowest possible wiring capacitance. be able to.
【0018】請求項3による半導体装置は、請求項2の
構成において、埋込用開口部は、第1配線に通じるコン
タクトホールとこのコンタクトホールに通じるトレンチ
とからなる。According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the second aspect, the embedding opening includes a contact hole communicating with the first wiring and a trench communicating with the contact hole.
【0019】請求項4による半導体装置は、請求項3の
構成において、第2絶縁膜は、コンタクトホールが形成
された第3絶縁膜とトレンチが形成された第4絶縁膜と
からなる。According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the third aspect, the second insulating film includes a third insulating film in which a contact hole is formed and a fourth insulating film in which a trench is formed.
【0020】請求項5による半導体装置は、請求項4の
構成において、第3絶縁膜と第4絶縁膜との間に、コン
タクトホールのエッチング用マスクを有する。請求項5
では、このように、コンタクトホールのエッチング用マ
スクを介在させておくことにより、コンタクトホール
を、トレンチ形成用のエッチング工程に連続してエッチ
ング形成することができ、その結果、製造プロセスを簡
略化することができる。According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the fourth aspect, a mask for etching a contact hole is provided between the third insulating film and the fourth insulating film. Claim 5
By thus interposing the etching mask for the contact hole, the contact hole can be formed by etching continuously to the etching process for forming the trench, thereby simplifying the manufacturing process. be able to.
【0021】請求項6による半導体装置は、第1絶縁膜
と、第2絶縁膜と、第1配線と、第1不純物含有領域と
を備えている。第1絶縁膜は、配線層の上に形成されて
おり、配線層に通じるコンタクトホールを有する。第2
絶縁膜は、第1絶縁膜の上に形成されており、コンタク
トホールに通じるトレンチを有する。第1配線は、コン
タクトホールとトレンチとを埋め込むとともに、配線層
に接触するように形成されている。第1不純物含有領域
は、第1絶縁膜のうち第1配線との接触部のみに形成さ
れている。A semiconductor device according to a sixth aspect includes a first insulating film, a second insulating film, a first wiring, and a first impurity-containing region. The first insulating film is formed on the wiring layer and has a contact hole communicating with the wiring layer. Second
The insulating film is formed on the first insulating film and has a trench leading to the contact hole. The first wiring is formed so as to fill the contact hole and the trench and to make contact with the wiring layer. The first impurity-containing region is formed only in a contact portion of the first insulating film with the first wiring.
【0022】請求項6では、上記のように、第1絶縁膜
に第1不純物含有領域を設けることによって、その第1
不純物含有領域では、不純物の導入により、膜が改質さ
れて、膜に含まれる水分や水酸基が減少し且つ膜が吸水
しにくくなっている。これにより、第1絶縁膜中の水分
が第1配線に悪影響を与えない。この結果、第1配線の
腐食などの不都合を有効に防止することができる。ま
た、第1不純物含有領域を、第1絶縁膜のうち第1配線
との接触部のみに形成することによって、不純物導入に
よりこの部分の比誘電率が若干増加した場合であって
も、第1絶縁膜におけるその他の領域の比誘電率は増加
しない。したがって、請求項6による半導体装置では、
第1配線の腐食などの不都合を有効に防止することがで
きるとともに、配線間容量も極力低い、信頼性の高い第
1絶縁膜からなる層間絶縁膜を得ることができる。According to a sixth aspect of the present invention, as described above, the first impurity-containing region is provided in the first insulating film so that the first impurity-containing region is formed.
In the impurity-containing region, the introduction of the impurity modifies the film, thereby reducing the amount of water and hydroxyl groups contained in the film and making the film less likely to absorb water. Thereby, the moisture in the first insulating film does not adversely affect the first wiring. As a result, inconveniences such as corrosion of the first wiring can be effectively prevented. Further, by forming the first impurity-containing region only in the contact portion between the first insulating film and the first wiring, even if the relative dielectric constant of this portion is slightly increased by the introduction of the impurity, the first impurity-containing region is formed in the first insulating film. The relative permittivity of other regions in the insulating film does not increase. Therefore, in the semiconductor device according to claim 6,
It is possible to effectively prevent inconveniences such as corrosion of the first wiring, and to obtain a highly reliable interlayer insulating film made of the first insulating film, which has as low a capacitance between wirings as possible.
【0023】請求項7による半導体装置は、請求項6の
構成において、第2絶縁膜の誘電率は、3.5以下であ
る。このように、第2絶縁膜として誘電率が3.5以下
の低誘電率の絶縁膜を用いれば、第2絶縁膜からなる層
間絶縁膜の配線間容量を低減することができる。この結
果、請求項6の第1絶縁膜からなる層間絶縁膜と、請求
項7の第2絶縁膜からなる層間絶縁膜とを用いれば、配
線間容量をより低減しながら、第1配線の腐食などの不
都合を有効に防止することができる。According to a seventh aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the sixth aspect, the second insulating film has a dielectric constant of 3.5 or less. As described above, when a low dielectric constant insulating film having a dielectric constant of 3.5 or less is used as the second insulating film, the inter-wiring capacitance of the interlayer insulating film formed of the second insulating film can be reduced. As a result, when the interlayer insulating film made of the first insulating film of claim 6 and the interlayer insulating film made of the second insulating film of claim 7 are used, the corrosion of the first wiring is reduced while the capacitance between the wirings is further reduced. Such inconveniences can be effectively prevented.
【0024】請求項8による半導体装置は、請求項6又
は7の構成において、第1絶縁膜と第2絶縁膜との間
に、コンタクトホールのエッチング用マスクをさらに備
える。このように、コンタクトホールのエッチング用マ
スクを介在させておくことにより、コンタクトホール
を、トレンチ形成用のエッチング工程に連続してエッチ
ング形成することができ、その結果、製造プロセスを簡
略化することができる。The semiconductor device according to claim 8 is the semiconductor device according to claim 6 or 7, further comprising a contact hole etching mask between the first insulating film and the second insulating film. As described above, by interposing the etching mask for the contact hole, the contact hole can be formed by etching successively to the etching process for forming the trench, and as a result, the manufacturing process can be simplified. it can.
【0025】請求項9による半導体装置は、請求項1、
2、6または7のいずれかの構成において、絶縁膜が、
炭素を1atomic%以上含有するシリコン酸化膜を含む。According to the ninth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
In any one of the structures 2, 6, and 7, the insulating film is
Includes a silicon oxide film containing 1 atomic% or more of carbon.
【0026】請求項10による半導体装置は、請求項
1、2、6または7のいずれかの構成において、絶縁膜
は、無機SOG膜を含む。According to a tenth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to any one of the first, second, sixth, and seventh aspects, the insulating film includes an inorganic SOG film.
【0027】請求項11による半導体装置の製造方法
は、基板上に第1絶縁膜を形成する工程と、この第1絶
縁膜の一部に不純物を導入して第1不純物含有領域を形
成する工程と、前記第1絶縁膜における前記第1不純物
含有領域内に、第1埋込用開口部を形成する工程と、前
記第1埋込用開口部内に第1配線を埋め込む工程とを備
える。[0027] In a method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, a step of forming a first insulating film on a substrate, and a step of forming a first impurity-containing region by introducing an impurity into a part of the first insulating film. Forming a first burying opening in the first impurity-containing region in the first insulating film; and burying a first wiring in the first burying opening.
【0028】請求項12による半導体装置の製造方法
は、基板上に第1絶縁膜を形成する工程と、この第1絶
縁膜の上に第1マスクパターンを形成する工程と、この
第1マスクパターンをマスクとして前記第1絶縁膜に不
純物を注入することにより、第1絶縁膜に、第1マスク
パターンの開口部よりも大きな第1不純物含有領域を形
成する工程と、第1マスクパターンをマスクとして、第
1不純物含有領域をエッチングすることにより、側壁に
第1不純物含有領域を有する第1埋込用開口部を形成す
る工程と、第1埋込用開口部内に第1配線を埋め込む工
程とを備える。According to a twelfth aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a first insulating film on a substrate; forming a first mask pattern on the first insulating film; Forming a first impurity-containing region larger than the opening of the first mask pattern in the first insulating film by implanting an impurity into the first insulating film using the first mask pattern as a mask. Forming a first burying opening having a first impurity-containing region on a side wall by etching the first impurity-containing region; and burying a first wiring in the first burying opening. Prepare.
【0029】請求項12では、上記のように、第1絶縁
膜に第1不純物含有領域を形成することによって、その
第1不純物含有領域では、不純物の導入により、膜が改
質されて、膜に含まれる水分や水酸基が減少し且つ膜が
吸水しにくくなっている。これにより、第1絶縁膜中の
水分が第1配線に悪影響を与えない。その結果、第1配
線の腐食などの不都合を有効に防止することができる。
また、第1不純物含有領域を、第1配線との接触部のみ
に形成することによって、不純物導入によりこの部分の
比誘電率が若干増加した場合であっても、第1絶縁膜に
おけるその他の領域の比誘電率は増加しない。したがっ
て、請求項12による半導体装置の製造方法では、第1
配線の腐食などの不都合を有効に防止することができる
とともに、配線間容量も極力低い、信頼性の高い第1絶
縁膜からなる層間絶縁膜を容易に製造することができ
る。In the twelfth aspect, as described above, the first impurity-containing region is formed in the first insulating film. In the first impurity-containing region, the film is modified by the introduction of the impurity, and the film is modified. The amount of water and hydroxyl groups contained in the film is reduced, and the film is less likely to absorb water. Thereby, the moisture in the first insulating film does not adversely affect the first wiring. As a result, inconveniences such as corrosion of the first wiring can be effectively prevented.
Further, by forming the first impurity-containing region only in the contact portion with the first wiring, even if the relative dielectric constant of this portion is slightly increased by the introduction of the impurity, other regions in the first insulating film are formed. Does not increase. Therefore, in the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 12, the first
Inconveniences such as corrosion of the wiring can be effectively prevented, and an interlayer insulating film made of a highly reliable first insulating film having a low inter-wiring capacitance can be easily manufactured.
【0030】また、請求項12では、予め第1絶縁膜に
部分的に第1不純物含有領域を形成し、この第1不純物
含有領域内に第1埋込用開口部を形成することにより、
第1不純物含有領域を第1埋込用開口部の側壁(内壁)
にのみ簡単に形成することができる。In the twelfth aspect, a first impurity-containing region is partially formed in the first insulating film in advance, and a first burying opening is formed in the first impurity-containing region.
The first impurity-containing region is formed as a side wall (inner wall) of the first embedding opening.
Only can be easily formed.
【0031】請求項13による半導体装置の製造方法
は、請求項11または12の構成において、第1配線及
び第1絶縁膜の上に、第2絶縁膜を形成する工程と、こ
の第2絶縁膜に、側壁に第2不純物含有領域を有し且つ
第1配線に通じる第2埋込用開口部を形成する工程と、
第2埋込用開口部内に第2配線を埋め込む工程とを備え
る。According to a thirteenth aspect of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method according to the eleventh or twelfth aspect, a step of forming a second insulating film on the first wiring and the first insulating film; Forming a second buried opening that has a second impurity-containing region on the side wall and communicates with the first wiring;
Embedding a second wiring in the second embedding opening.
【0032】請求項14による半導体装置の製造方法
は、請求項11または12の構成において、第1配線及
び第1絶縁膜の上に、第2絶縁膜を形成する工程と、こ
の第2絶縁膜の一部に不純物を導入して第2不純物含有
領域を形成する工程と、第2絶縁膜における第2不純物
含有領域内に、第1配線に通じる第2埋込用開口部を形
成する工程と、第2埋込用開口部内に第2配線を埋め込
む工程とを備える。According to a fourteenth aspect of the present invention, in the method of the eleventh or twelfth aspect, a step of forming a second insulating film on the first wiring and the first insulating film; Forming a second impurity-containing region by introducing an impurity into a part of the second insulating film; and forming a second buried opening communicating with the first wiring in the second impurity-containing region in the second insulating film. Embedding the second wiring in the second embedding opening.
【0033】請求項14では、上記のように、第2絶縁
膜に第2不純物含有領域を設けることによって、その第
2不純物含有領域では、不純物の導入により、膜が改質
されて、膜に含まれる水分や水酸基が減少し且つ膜が吸
水しにくくなっている。これにより、第2絶縁膜中の水
分が第2配線に悪影響を与えない。その結果、第2配線
の腐食などの不都合を有効に防止することができる。ま
た、第2不純物含有領域を、第2配線との接触部のみに
形成することにより、不純物導入によりこの部分の比誘
電率が若干増加した場合であっても、第2絶縁膜におけ
るその他の領域の比誘電率は増加しない。したがって、
請求項14による半導体装置の製造方法では、第2配線
の腐食などの不都合を有効に防止することができるとと
もに、配線間容量も極力低い、信頼性の高い第2絶縁膜
からなる層間絶縁膜を容易に製造することができる。According to the fourteenth aspect, as described above, by providing the second impurity-containing region in the second insulating film, the film is modified in the second impurity-containing region by the introduction of impurities, and The moisture and hydroxyl groups contained are reduced and the film is less likely to absorb water. Thus, moisture in the second insulating film does not adversely affect the second wiring. As a result, inconveniences such as corrosion of the second wiring can be effectively prevented. Further, by forming the second impurity-containing region only in the contact portion with the second wiring, even if the relative dielectric constant of this portion is slightly increased due to the impurity introduction, other regions in the second insulating film are formed. Does not increase. Therefore,
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourteenth aspect, inconveniences such as corrosion of the second wiring can be effectively prevented, and the interlayer insulating film made of the highly reliable second insulating film having the lowest inter-wiring capacitance can be formed. It can be easily manufactured.
【0034】また、請求項14では、予め第2絶縁膜に
部分的に第2不純物含有領域を形成し、この第2不純物
含有領域内に第2埋込用開口部を形成することにより、
第2不純物含有領域を第2埋込用開口部の側壁(内壁)
にのみ簡単に形成することができる。According to the present invention, the second impurity-containing region is partially formed in the second insulating film in advance, and the second burying opening is formed in the second impurity-containing region.
The second impurity-containing region is formed as a side wall (inner wall) of the second embedding opening.
Only can be easily formed.
【0035】請求項15による半導体装置の製造方法
は、請求項13または14の構成において、第2埋込用
開口部は、第1配線に通じるコンタクトホールとこのコ
ンタクトホールに通じるトレンチとからなる。According to a fifteenth aspect of the present invention, in the configuration of the thirteenth or fourteenth aspect, the second embedding opening comprises a contact hole leading to the first wiring and a trench leading to the contact hole.
【0036】請求項16による半導体装置の製造方法
は、請求項11または12の構成において、第1絶縁膜
及び第1配線の上に第3絶縁膜を形成する第1工程と、
第3絶縁膜の上に、第4絶縁膜を形成する第2工程と、
第4絶縁膜の上に第2マスクパターンを形成する第3工
程と、この第2マスクパターンをマスクとして第3絶縁
膜に不純物を注入することにより、第3絶縁膜に、第2
マスクパターンの開口部よりも大きく且つ第1配線上に
位置する第3不純物含有領域を形成する第4工程と、第
4工程の前又は後に、第2マスクパターンをマスクとし
て、第4絶縁膜をエッチングすることにより、第3絶縁
膜の上に、第4絶縁膜からなるエッチング用マスクを形
成する第5工程と、第2マスクパターンを除去した後、
第3絶縁膜及びエッチング用マスクの上に第5絶縁膜を
形成する工程と、第5絶縁膜の上に前記エッチング用マ
スクよりも大きい開口部を有する第3マスクパターンを
形成する工程と、この第3マスクパターンをマスクとし
て第5絶縁膜に不純物を注入することにより、第5絶縁
膜に、エッチング用マスクの開口部よりも大きく且つ第
3絶縁膜の第3不純物含有領域上に位置する第4不純物
含有領域を形成する工程と、第3マスクパターンに基づ
いて、第4不純物含有領域をエッチングすることによ
り、側壁に第4不純物含有領域を有するトレンチを形成
する工程と、エッチング用マスクに基づいて、第3不純
物含有領域をエッチングすることにより、側壁に第3不
純物含有領域を有するコンタクトホールを形成する工程
と、コンタクトホール及びトレンチ内に第2配線を埋め
込む工程とを備える。According to a sixteenth aspect of the present invention, in the method of the eleventh or twelfth aspect, a first step of forming a third insulating film on the first insulating film and the first wiring is provided.
A second step of forming a fourth insulating film on the third insulating film;
A third step of forming a second mask pattern on the fourth insulating film, and implanting an impurity into the third insulating film using the second mask pattern as a mask,
A fourth step of forming a third impurity-containing region larger than the opening of the mask pattern and located on the first wiring; and before or after the fourth step, using the second mask pattern as a mask, forming a fourth insulating film. A fifth step of forming an etching mask made of a fourth insulating film on the third insulating film by etching, and after removing the second mask pattern,
Forming a fifth insulating film on the third insulating film and the etching mask; forming a third mask pattern having an opening larger than the etching mask on the fifth insulating film; By implanting impurities into the fifth insulating film using the third mask pattern as a mask, the fifth insulating film has a size larger than the opening of the etching mask and located on the third impurity-containing region of the third insulating film. Forming a trench having a fourth impurity-containing region on a side wall by etching the fourth impurity-containing region based on the third mask pattern; Forming a contact hole having a third impurity-containing region on a side wall by etching the third impurity-containing region; And a burying the second wiring in the trench.
【0037】請求項16では、上記のように、第3およ
び第5絶縁膜に第3および第4不純物含有領域を形成す
ることによって、その第3および第4不純物含有領域で
は、不純物の注入により、膜が改質されて、膜に含まれ
る水分や水酸基が減少し且つ膜が吸水しにくくなってい
る。これにより、第3及び第5絶縁膜中の水分が第2配
線に悪影響を与えない。その結果、第2配線の腐食など
の不都合を有効に防止することができる。また、第3及
び第4不純物含有領域を、第2配線との接触部のみに形
成することによって、不純物導入によりこの部分の比誘
電率が若干増加した場合であっても、第3及び第5絶縁
膜におけるその他の領域の比誘電率は増加しない。した
がって、請求項16による半導体装置の製造方法では、
第2配線の腐食などの不都合を有効に防止することがで
きるとともに、配線間容量も極力低い、信頼性の高い第
3および第5絶縁膜からなる層間絶縁膜を容易に製造す
ることができる。According to the sixteenth aspect, as described above, the third and fourth impurity-containing regions are formed in the third and fifth insulating films, and the third and fourth impurity-containing regions are formed by implanting impurities. In addition, the membrane is modified so that the moisture and hydroxyl groups contained in the membrane are reduced, and the membrane is less likely to absorb water. Thus, the moisture in the third and fifth insulating films does not adversely affect the second wiring. As a result, inconveniences such as corrosion of the second wiring can be effectively prevented. Further, by forming the third and fourth impurity-containing regions only in the contact portion with the second wiring, even if the relative dielectric constant of this portion is slightly increased due to the impurity introduction, the third and fifth impurity-containing regions are formed. The relative permittivity of other regions in the insulating film does not increase. Therefore, in the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 16,
Inconveniences such as corrosion of the second wiring can be effectively prevented, and a highly reliable interlayer insulating film composed of the third and fifth insulating films having a low inter-wiring capacitance can be easily manufactured.
【0038】また、請求項16では、予め第3絶縁膜に
部分的に第3不純物含有領域を、第5絶縁膜に部分的に
第4不純物含有領域をそれぞれ形成し、この第3及び第
4不純物含有領域内にトレンチとコンタクトホールとを
形成するので、第3及び第4不純物含有領域をトレンチ
とコンタクトホールとの側壁(内壁)にのみ簡単に形成
することができる。According to a sixteenth aspect, a third impurity-containing region is partially formed in the third insulating film, and a fourth impurity-containing region is partially formed in the fifth insulating film. Since the trench and the contact hole are formed in the impurity-containing region, the third and fourth impurity-containing regions can be easily formed only on the side walls (inner walls) between the trench and the contact hole.
【0039】更に、請求項16では、第3絶縁膜と第5
絶縁膜との間に、第2マスクパターンを介在させておく
ことにより、コンタクトホールとトレンチとを一度のエ
ッチングで形成することができ、その結果、製造プロセ
スを簡略化することができる。Further, in the sixteenth aspect, the third insulating film and the fifth
By interposing the second mask pattern between the insulating film and the insulating film, the contact hole and the trench can be formed by a single etching, and as a result, the manufacturing process can be simplified.
【0040】請求項17による半導体装置の製造方法
は、基板上に形成された配線層を覆うように第1絶縁膜
を形成する工程と、第1絶縁膜の上に第2絶縁膜を形成
する工程と、第2絶縁膜の上に第1マスクパターンを形
成する工程と、第1マスクパターンをマスクとして、第
1絶縁膜に不純物を注入することにより、第1マスクパ
ターンの開口部よりも大きく且つ配線層上に位置する第
1不純物含有領域を形成する工程と、第1マスクパター
ンをマスクとして、第2絶縁膜をエッチングすることに
より、第1絶縁膜の上に、第2絶縁膜からなるエッチン
グ用マスクを形成する工程と、第1マスクパターンを除
去した後、第1絶縁膜及びエッチング用マスクの上に、
誘電率が3.5以下の第3絶縁膜を形成する工程と、第
3絶縁膜の上にエッチング用マスクよりも大きい開口部
を有する第2マスクパターンを形成する工程と、第2マ
スクパターンをマスクとして、第3絶縁膜をエッチング
することにより、トレンチを形成する工程と、エッチン
グ用マスクをマスクとして、第1不純物含有領域をエッ
チングすることにより、側壁に第1不純物含有領域を有
するコンタクトホールを形成する工程と、コンタクトホ
ール及びトレンチ内に第1配線を埋め込む工程とを備え
ている。According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a first insulating film so as to cover a wiring layer formed on a substrate; and forming a second insulating film on the first insulating film. Forming a first mask pattern on the second insulating film, and implanting an impurity into the first insulating film using the first mask pattern as a mask, so that the first mask pattern is larger than the opening of the first mask pattern. And forming a first impurity-containing region located on the wiring layer, and etching the second insulating film using the first mask pattern as a mask, thereby forming the second insulating film on the first insulating film. After the step of forming an etching mask and removing the first mask pattern, on the first insulating film and the etching mask,
Forming a third insulating film having a dielectric constant of 3.5 or less, forming a second mask pattern having an opening larger than the etching mask on the third insulating film, A step of forming a trench by etching the third insulating film as a mask, and a step of forming a contact hole having a first impurity-containing region on a side wall by etching the first impurity-containing region using the etching mask as a mask. Forming and forming a first wiring in the contact hole and the trench.
【0041】請求項17では、上記のように、第1絶縁
膜に第1不純物含有領域を設けることによって、その第
1不純物含有領域では、不純物の注入により、膜が改質
されて、膜に含まれる水分や水酸基が減少し且つ膜が吸
水しにくくなっている。これにより、第1絶縁膜中の水
分が第1配線に悪影響を与えない。その結果、第1配線
の腐食などの不都合を有効に防止することができる。ま
た、第1不純物含有領域を、第1配線との接触部のみに
形成することによって、不純物導入によりこの部分の比
誘電率が若干増加した場合であっても、第1絶縁膜にお
けるその他の領域の比誘電率は増加しない。したがっ
て、請求項17による半導体装置の製造方法では、第1
配線の腐食などの不都合を有効に防止することができる
とともに、配線間容量も極力低い、信頼性の高い第1絶
縁膜からなる層間絶縁膜を容易に製造することができ
る。In the seventeenth aspect, as described above, by providing the first impurity-containing region in the first insulating film, the film is modified in the first impurity-containing region by the implantation of impurities, and The moisture and hydroxyl groups contained are reduced and the film is less likely to absorb water. Thereby, the moisture in the first insulating film does not adversely affect the first wiring. As a result, inconveniences such as corrosion of the first wiring can be effectively prevented. Further, by forming the first impurity-containing region only in the contact portion with the first wiring, even if the relative dielectric constant of this portion is slightly increased by the introduction of the impurity, other regions in the first insulating film are formed. Does not increase. Therefore, in the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 17,
Inconveniences such as corrosion of the wiring can be effectively prevented, and an interlayer insulating film made of a highly reliable first insulating film having a low inter-wiring capacitance can be easily manufactured.
【0042】また、請求項17では、第3絶縁膜として
誘電率が3.5以下の低誘電率の絶縁膜を用いることに
より、第3絶縁膜からなる層間絶縁膜の配線間容量を低
減することができる。この結果、第1絶縁膜からなる層
間絶縁膜と、第3絶縁膜からなる層間絶縁膜とによっ
て、配線間容量をより低減しながら、第1配線の腐食な
どの不都合を有効に防止することができる。According to the seventeenth aspect, by using a low dielectric constant insulating film having a dielectric constant of 3.5 or less as the third insulating film, the capacitance between wirings of the interlayer insulating film made of the third insulating film is reduced. be able to. As a result, the interlayer insulating film made of the first insulating film and the interlayer insulating film made of the third insulating film can effectively prevent inconvenience such as corrosion of the first wiring while further reducing the capacitance between the wirings. it can.
【0043】また、請求項17では、予め第1絶縁膜に
部分的に第1不純物含有領域を形成し、この第1不純物
含有領域内にコンタクトホールを形成することにより、
第1不純物含有領域をコンタクトホールの側壁(内壁)
にのみ簡単に形成することができる。According to the seventeenth aspect, the first impurity-containing region is partially formed in the first insulating film in advance, and a contact hole is formed in the first impurity-containing region.
The first impurity-containing region is formed on the side wall (inner wall) of the contact hole
Only can be easily formed.
【0044】更に、請求項17では、第1絶縁膜と第3
絶縁膜との間に、エッチング用マスクを介在させている
ので、コンタクトホールとトレンチとを一度のエッチン
グで形成することができ、その結果、製造プロセスを簡
略化することができる。Further, in the seventeenth aspect, the first insulating film and the third
Since the etching mask is interposed between the insulating film and the insulating film, the contact hole and the trench can be formed by one etching, and as a result, the manufacturing process can be simplified.
【0045】請求項18による半導体装置の製造方法
は、請求項12、16または17の構成において、絶縁
膜への不純物の注入は、絶縁膜へ斜め方向から不純物を
イオン注入することにより行う。このように、絶縁膜へ
斜め方向から不純物をイオン注入することにより、容易
にマスクパターンの開口部よりも大きい不純物含有領域
を絶縁膜に形成することができる。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the impurity is implanted into the insulating film by obliquely ion-implanting the impurity into the insulating film. As described above, by ion-implanting an impurity into the insulating film obliquely, an impurity-containing region larger than the opening of the mask pattern can be easily formed in the insulating film.
【0046】請求項19による半導体装置の製造方法
は、請求項11〜17のいずれかの構成において、絶縁
膜が、炭素を1atomic%以上含有するシリコン酸化膜を
含む。According to a nineteenth aspect, in the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the eleventh to seventeenth aspects, the insulating film includes a silicon oxide film containing 1 atomic% or more of carbon.
【0047】請求項20による半導体装置の製造方法
は、請求項11〜17のいずれかの構成において、絶縁
膜が、無機SOG膜を含む。According to a twentieth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the eleventh to seventeenth aspects, the insulating film includes an inorganic SOG film.
【0048】[0048]
【発明の実施の形態】(第1実施形態)本発明を具体化
した第1実施形態を図面に基づいて説明する。(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0049】図1は本第1実施形態における半導体装置
の断面図である。図1において、単結晶シリコン基板1
の上には、シリコン酸化膜2が形成されている。シリコ
ン酸化膜2の上には有機SOG膜3が形成され、この有
機SOG膜3内にはダマシン法を用いて金属配線7がそ
の上面まで埋め込まれている。金属配線7が埋め込まれ
たトレンチ6の内壁には改質SOG膜5が形成されてい
る。FIG. 1 is a sectional view of the semiconductor device according to the first embodiment. In FIG. 1, a single crystal silicon substrate 1
On top of this, a silicon oxide film 2 is formed. An organic SOG film 3 is formed on the silicon oxide film 2, and a metal wiring 7 is buried in the organic SOG film 3 up to its upper surface by using a damascene method. A modified SOG film 5 is formed on the inner wall of the trench 6 in which the metal wiring 7 is embedded.
【0050】有機SOG膜3、改質SOG膜5及び金属
配線7の上には、シリコン酸化膜8が形成され、このシ
リコン酸化膜8には、金属配線7に通じるコンタクトホ
ール9が形成され、このコンタクトホール9内には、接
続孔配線10が埋め込み形成されている。シリコン酸化
膜8及び接続孔配線10の上には、有機SOG膜3、改
質SOG膜5及び金属配線7と同様に、有機SOG膜1
1、改質SOG膜12及び接続孔配線10と電気的に接
続する上層金属配線13が形成されている。A silicon oxide film 8 is formed on the organic SOG film 3, the modified SOG film 5, and the metal wiring 7, and a contact hole 9 communicating with the metal wiring 7 is formed in the silicon oxide film 8. In this contact hole 9, a connection hole wiring 10 is buried. On the silicon oxide film 8 and the connection hole wiring 10, the organic SOG film 1 is formed similarly to the organic SOG film 3, the modified SOG film 5, and the metal wiring 7.
1. An upper metal wiring 13 electrically connected to the modified SOG film 12 and the connection hole wiring 10 is formed.
【0051】次に、本実施形態の半導体装置の製造方法
を図1〜図8に従って説明する。Next, a method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
【0052】工程1(図2参照):(100)p型(又
はn型)単結晶シリコン基板1の上にシリコン酸化膜2
(膜厚:約200nm)を形成し、その上に有機SOG
膜3を形成する。有機SOG膜3の組成は[(CH3)
2Si4O7]nで、その膜厚は約600nmである。Step 1 (see FIG. 2): (100) Silicon oxide film 2 on p-type (or n-type) single-crystal silicon substrate 1
(Thickness: about 200 nm), and an organic SOG
The film 3 is formed. The composition of the organic SOG film 3 is [(CH 3 )
2 Si 4 O 7 ] n and its thickness is about 600 nm.
【0053】シリコン酸化膜2は、プラズマCVD法に
より形成する。反応ガスとしては、モノシランと亜酸化
窒素(SiH4+N2O)、モノシランと酸素(SiH4
+O2)、TEOS(Tetra-ethoxy-silane)と酸素(T
EOS+O2)などを用い、成膜温度は約300〜90
0℃である。The silicon oxide film 2 is formed by a plasma CVD method. As reaction gas, monosilane and nitrous oxide (SiH 4 + N 2 O), monosilane and oxygen (SiH 4
+ O 2 ), TEOS (Tetra-ethoxy-silane) and oxygen (T
EOS + O 2 ) or the like, and the film formation temperature is about 300 to 90
0 ° C.
【0054】また、シリコン酸化膜2は、プラズマCV
D法以外の方法(常圧CVD法、減圧CVD法、ECR
プラズマCVD法、光励起CVD法、TEOS−CVD
法、PVD法など)によって形成してもよい。例えば、
常圧CVD法で用いられるガスはモノシランと酸素(S
iH4+O2)であり、成膜温度は約400℃以下であ
る。また、減圧CVD法で用いられるガスはモノシラン
と亜酸化窒素(SiH4+N2O)であり、成膜温度は約
900℃以下である。The silicon oxide film 2 is formed by plasma CV
Methods other than Method D (Normal pressure CVD, Low pressure CVD, ECR
Plasma CVD, photo-excited CVD, TEOS-CVD
Method, a PVD method, etc.). For example,
The gas used in the normal pressure CVD method is monosilane and oxygen (S
iH 4 + O 2 ), and the film formation temperature is about 400 ° C. or less. The gas used in the low pressure CVD method is monosilane and nitrous oxide (SiH 4 + N 2 O), and the film formation temperature is about 900 ° C. or less.
【0055】有機SOG膜3の形成方法は、まず、前記
組成のシリコン化合物のアルコール系溶液(例えば、I
PA+アセトン)を基板1の上に滴下して基板を回転速
度:約2300rpmで約20秒間回転させ、この溶液の
被膜を基板1の上に形成する。このとき、そのアルコー
ル系溶液の被膜は、基板1の上の段差に対して、その凹
部には厚く、その凸部には薄く、段差を緩和するように
形成される。その結果、アルコール系溶液の被膜の表面
は平坦化される。The method of forming the organic SOG film 3 is as follows. First, an alcohol-based solution of a silicon compound having the above composition (for example,
(PA + acetone) is dropped on the substrate 1 and the substrate is rotated at a rotation speed of about 2300 rpm for about 20 seconds to form a film of this solution on the substrate 1. At this time, the film of the alcohol-based solution is formed so as to be thicker in the concave portion and thinner in the convex portion than the step on the substrate 1 so as to reduce the step. As a result, the surface of the film of the alcohol-based solution is flattened.
【0056】次に、窒素雰囲気中において、約100℃
で1分間程度、約200℃で1分間程度、約300℃で
1分間程度、約22℃で1分間程度、約430℃で30
分間程度、順次熱処理を施すと、アルコール系溶媒が蒸
発すると共に重合反応が進行して、表面が平坦な膜厚約
300nmの有機SOG膜が形成される。この被膜形成
〜熱処理作業をもう1回繰り返すことにより、膜厚約6
00nmの有機SOG膜3を得る。尚、この有機SOG
膜3が本発明における「第1絶縁膜」に相当する。Next, at about 100 ° C. in a nitrogen atmosphere.
About 1 minute, about 200 ° C for about 1 minute, about 300 ° C for about 1 minute, about 22 ° C for about 1 minute, about 430 ° C for about 30 minutes.
When the heat treatment is sequentially performed for about a minute, the alcoholic solvent evaporates and the polymerization reaction proceeds to form an organic SOG film having a flat surface and a thickness of about 300 nm. By repeating this film formation-heat treatment operation once more, a film thickness of about 6
A 00 nm organic SOG film 3 is obtained. In addition, this organic SOG
The film 3 corresponds to the “first insulating film” in the present invention.
【0057】この有機SOG膜3は、下地面が平坦なた
め、基板の全面にわたってほぼ均一な膜厚で塗布形成さ
れる。有機SOG膜3は、炭素を1atomic%以上含有す
るシリコン酸化膜である。The organic SOG film 3 is formed with a substantially uniform thickness over the entire surface of the substrate because the underlying surface is flat. The organic SOG film 3 is a silicon oxide film containing 1 atomic% or more of carbon.
【0058】工程2(図3参照):有機SOG膜3の上
に、埋め込み孔形成のためのレジストパターン4を形成
する。尚、このレジストパターン4が本発明における
「第1マスクパターン」に相当する。Step 2 (see FIG. 3): A resist pattern 4 for forming a buried hole is formed on the organic SOG film 3. The resist pattern 4 corresponds to the “first mask pattern” in the present invention.
【0059】工程3(図4参照):レジストパターン4
をマスクとして、有機SOG膜3に対し、斜め方向から
ホウ素(ボロン)イオン(B+)を加速エネルギー:約
140KeV、ドーズ量:約2×1015atoms/cm2の条
件でドープする。このように、有機SOG膜3にホウ素
イオンを導入することで、膜中の有機成分を分解させる
と共に、膜中に含まれる水分及び水酸基を減少させる。Step 3 (see FIG. 4): resist pattern 4
The organic SOG film 3 is doped with boron (boron) ions (B + ) from an oblique direction under the conditions of an acceleration energy of about 140 KeV and a dose of about 2 × 10 15 atoms / cm 2 . As described above, by introducing boron ions into the organic SOG film 3, organic components in the film are decomposed, and moisture and hydroxyl groups contained in the film are reduced.
【0060】その結果、有機SOG膜3は、有機成分が
含まれず、水分及び水酸基が僅かしか含まれないSOG
膜(以下、改質SOG膜という)5に変えられる。この
時、ホウ素イオンは斜め方向から注入されるため、この
改質SOG膜5は、レジストパターン4の開口部よりも
大きな径になる。尚、この改質SOG膜5が、本発明に
おける「第1不純物含有領域」に相当する。As a result, the organic SOG film 3 does not contain any organic components, and contains only a small amount of water and hydroxyl groups.
Film (hereinafter referred to as a modified SOG film) 5. At this time, since the boron ions are implanted obliquely, the diameter of the modified SOG film 5 becomes larger than the opening of the resist pattern 4. The modified SOG film 5 corresponds to the “first impurity-containing region” in the present invention.
【0061】またこの時、改質部分がレジストパターン
4の開口部に対し均等な割合で大きくなるようホウ素イ
オンを注入するためには、基板1が形成されたシリコン
ウェハ(図示略)全体を回転させながら、基板1の表面
に立つ法線から概ね15°〜60°程度の角度でホウ素
イオンを注入することが望ましい。このように、シリコ
ンウェハ全体を回転させながら、シリコンウェハに対し
て所定の角度でイオン注入を行う方法は、一般に回転斜
めイオン注入法と呼ばれる。At this time, in order to implant boron ions so that the modified portion becomes larger at an equal ratio to the opening of the resist pattern 4, the entire silicon wafer (not shown) on which the substrate 1 is formed is rotated. In doing so, it is desirable to implant boron ions at an angle of about 15 ° to 60 ° from a normal standing on the surface of the substrate 1. A method of performing ion implantation at a predetermined angle on a silicon wafer while rotating the entire silicon wafer in this manner is generally called a rotational oblique ion implantation method.
【0062】工程4(図5参照):引き続きレジストパ
ターン4をマスクとして、フロロカーボン系のガスをエ
ッチングガスとして用いる異方性エッチングを行い、改
質SOG膜5に埋め込み孔としてのトレンチ6を形成す
る。この時、工程3において、改質SOG膜5の径がレ
ジストパターン4の開口部の径よりも大きく形成されて
いるため、トレンチ6の内壁は改質SOG膜5で構成さ
れる。従って、このトレンチ6内に後述するように配線
を埋め込んでも、有機SOG膜3に含まれる水分や水酸
基が配線に悪影響を与えない。尚、このトレンチ6が本
発明における「埋込用開口部又は第1埋込用開口部」に
相当する。Step 4 (see FIG. 5): Subsequently, using the resist pattern 4 as a mask, anisotropic etching is performed using a fluorocarbon-based gas as an etching gas to form a trench 6 as a buried hole in the modified SOG film 5. . At this time, in step 3, since the diameter of the modified SOG film 5 is larger than the diameter of the opening of the resist pattern 4, the inner wall of the trench 6 is formed of the modified SOG film 5. Therefore, even if a wiring is buried in the trench 6 as described later, moisture and a hydroxyl group contained in the organic SOG film 3 do not adversely affect the wiring. The trench 6 corresponds to the “embedding opening or the first embedding opening” in the present invention.
【0063】また、改質SOG膜5の比誘電率は3.5
で、有機SOG膜3の比誘電率(2.9)に対し、若干
高いが、本実施形態では、改質SOG膜5は、トレンチ
6の内壁にのみ存在し、それ以外の個所は有機SOG膜
3のままであるため、膜全体の比誘電率が大幅に増加
し、配線間容量が大きくなって信号遅延が発生すること
も極力防止できる。The relative dielectric constant of the modified SOG film 5 is 3.5
Although the relative dielectric constant (2.9) of the organic SOG film 3 is slightly higher than that of the organic SOG film 3, in the present embodiment, the modified SOG film 5 exists only on the inner wall of the trench 6, and other portions are the organic SOG film. Since the film 3 remains as it is, the relative dielectric constant of the whole film is greatly increased, and the capacitance between the wires is increased, so that the occurrence of signal delay can be prevented as much as possible.
【0064】工程5(図6参照):レジストパターンを
除去し、必要に応じて、不活性ガス(例えばAr)を用
いたスパッタエッチングによって、トレンチ6内をクリ
ーニングした後、トレンチ6内、改質SOG膜5及び有
機SOG膜3の上に、マグネトロンスパッタ法やCVD
法を用いて、密着層及びバリヤ層としてのTiN膜を形
成し、更に、その上に、CVD法又はメッキ法を用い
て、Cu膜を形成し、さらに、CMP(Chemical Mecha
nical Polishing)法を用いて、Cu膜の表面を研磨
し、最終的にトレンチ6内にのみTiNとCuからなる
金属配線7を埋め込み形成する。この金属配線の埋め込
み技術は、一般にはダマシン(damascene)法と呼ばれ
ている。尚、この金属配線7が本発明における「第1配
線」に相当する。Step 5 (see FIG. 6): The resist pattern is removed, and if necessary, the inside of the trench 6 is cleaned by sputter etching using an inert gas (eg, Ar). On the SOG film 5 and the organic SOG film 3, a magnetron sputtering method or CVD
A TiN film as an adhesion layer and a barrier layer is formed by using a method, a Cu film is formed thereon by using a CVD method or a plating method, and further, a CMP (Chemical Mecha)
Then, the surface of the Cu film is polished by using the nical polishing method, and finally a metal wiring 7 made of TiN and Cu is buried only in the trench 6. This technique of embedding metal wiring is generally called a damascene method. The metal wiring 7 corresponds to the “first wiring” in the present invention.
【0065】工程6(図7参照):有機SOG膜3、改
質SOG膜5及び金属配線7の上に、膜厚約600nm
のシリコン酸化膜8を形成する。このシリコン酸化膜8
の形成方法は上記シリコン酸化膜2と同様である。Step 6 (see FIG. 7): On the organic SOG film 3, the modified SOG film 5, and the metal wiring 7, a film thickness of about 600 nm
Of silicon oxide film 8 is formed. This silicon oxide film 8
Is the same as that of the silicon oxide film 2 described above.
【0066】工程7(図8参照):図示しないレジスト
パターンをマスクとして、フロロカーボン系のガスをエ
ッチングガスとして用いる異方性エッチングを行い、シ
リコン酸化膜8に金属配線7に通じるコンタクトホール
9を形成する。Step 7 (see FIG. 8): Using a resist pattern (not shown) as a mask, anisotropic etching is performed using a fluorocarbon-based gas as an etching gas to form a contact hole 9 communicating with the metal wiring 7 in the silicon oxide film 8. I do.
【0067】次に、不活性ガス(例えばAr)を用いた
スパッタエッチングによって、コンタクトホール9内を
クリーニングした後、コンタクトホール9内を含むシリ
コン酸化膜8の上に、マグネトロンスパッタ法やCVD
法を用いて、密着層及びバリヤ層としてのTiN膜を形
成し、その上に、CVD法又はメッキ法を用いて、Cu
膜を形成し、更に、CMP法を用いて、Cu膜の表面を
研磨し、最終的にコンタクトホール9内にTiNとCu
からなる接続孔配線10を埋め込み形成する。Next, after the inside of the contact hole 9 is cleaned by sputter etching using an inert gas (for example, Ar), a magnetron sputtering method or a CVD method is performed on the silicon oxide film 8 including the inside of the contact hole 9.
A TiN film as an adhesion layer and a barrier layer is formed by using the CVD method, and Cu or Cu is formed thereon by using the CVD method or the plating method.
A film is formed, and the surface of the Cu film is polished by using the CMP method. Finally, TiN and Cu
Is buried.
【0068】尚、この工程6及び工程7においても、工
程1〜5と同様、シリコン酸化膜8に代えて有機SOG
膜を用い、イオン注入により部分的に改質した後、この
改質部分にコンタクトホール9を形成し、このコンタク
トホール9内に接続孔配線10を埋め込み形成するよう
にしても良い。In steps 6 and 7, as in steps 1 to 5, an organic SOG film is used instead of silicon oxide film 8.
After the film is partially modified by ion implantation using a film, a contact hole 9 may be formed in the modified portion, and a contact hole wiring 10 may be buried in the contact hole 9.
【0069】工程8(図1参照):工程1〜工程5と同
様の手法を用いて、有機SOG膜11、改質SOG膜1
2を形成し、更に、接続孔配線10と電気的に接続する
上層金属配線13(TiNとCuとの積層)を形成す
る。Step 8 (see FIG. 1): The organic SOG film 11, the modified SOG film 1
2 and an upper metal wiring 13 (lamination of TiN and Cu) electrically connected to the connection hole wiring 10 is formed.
【0070】ここで、図9は有機SOG膜(未処理)及
び改質SOG膜(Arイオン注入処理)のそれぞれに窒
素雰囲気で30分間の熱処理を施し、TDS法(Thermal
Desorption Spectroscopy)を用いて評価した結果を示
している。尚、イオン注入条件は、加速エネルギー:1
40KeV、ドーズ量:1×1015atoms/cm2である。Here, FIG. 9 shows that the organic SOG film (untreated) and the modified SOG film (Ar ion implantation treatment) are each subjected to a heat treatment for 30 minutes in a nitrogen atmosphere, and the TDS method (Thermal
The result of evaluation using Desorption Spectroscopy) is shown. The ion implantation conditions were as follows: acceleration energy: 1
40 KeV, dose amount: 1 × 10 15 atoms / cm 2 .
【0071】この図9は、H2O(m/e=18)に関
する脱離量を表したものであり、図9から明らかなよう
に、改質SOG膜はH2O(m/e=18)に関する脱
離が少ないことが分かる。このことは、有機SOG膜に
イオン注入を行って、改質SOG膜とすることにより、
有機SOG膜に含まれる水分及び水酸基が減少すること
を示している。FIG. 9 shows the amount of desorption with respect to H 2 O (m / e = 18). As is clear from FIG. 9, the modified SOG film has H 2 O (m / e = 18). It can be seen that the desorption related to 18) is small. This is achieved by performing ion implantation on the organic SOG film to obtain a modified SOG film.
This shows that water and hydroxyl groups contained in the organic SOG film are reduced.
【0072】図10は有機SOG膜及び改質SOG膜の
吸湿性を調べる目的で、有機SOG膜(未処理)、有機
SOG膜を酸素プラズマに晒したもの(酸素プラズマ処
理)及び改質SOG膜(Arイオン注入)をクリーンル
ーム内で大気中に放置し、膜中の水分を評価した結果を
示している。膜中の水分量は、FT−IR法(FourierTr
ansform Infrared Spectroscopy)を用いて、赤外吸収ス
ペクトルのO−H基に関する吸収(3500cm-1付近)
の面積強度を指標とした。イオン注入条件は、加速エネ
ルギー:140KeV、ドーズ量:1×1015atoms/cm2で
ある。FIG. 10 shows an organic SOG film (untreated), an organic SOG film exposed to oxygen plasma (oxygen plasma treatment), and a modified SOG film for the purpose of examining the hygroscopicity of the organic SOG film and the modified SOG film. (Ar ion implantation) is left in the air in a clean room, and the result of evaluating the moisture in the film is shown. The amount of water in the film was determined by the FT-IR method (FourierTr
Using ansform Infrared Spectroscopy), the absorption of the O-H group in the infrared absorption spectrum (around 3500 cm -1 )
Was used as an index. The ion implantation conditions are acceleration energy: 140 KeV and dose: 1 × 10 15 atoms / cm 2 .
【0073】図10を参照して、酸素プラズマに晒した
場合、処理前後での水分増加だけでなく、1日後でも水
分が増加していることが分かる。一方、改質SOG膜
は、イオン注入後に増加していないだけでなく、クリー
ンルーム内で大気に放置しても、有機SOG膜に比べて
水分の増加は小さい。Referring to FIG. 10, it can be seen that when exposed to oxygen plasma, not only the water before and after the treatment increased, but also after one day. On the other hand, the modified SOG film not only has not increased after ion implantation, but also has a smaller increase in moisture than the organic SOG film even when left in the air in a clean room.
【0074】即ち、改質SOG膜は、有機SOG膜に比
べて吸湿性が低いことが分かる。That is, it is understood that the modified SOG film has lower hygroscopicity than the organic SOG film.
【0075】図11は改質SOG膜及び有機SOG膜の
水分の透過性を調べる目的で、プレッシャー・クッカー
試験(PCT)(加湿試験のことで、本実施形態では、
条件として、120℃、2気圧の飽和水蒸気雰囲気で行
った)した結果を示している。FT−IR法を用いて、
有機SOG膜中のO−Hに関する吸収ピーク(3500
cm-1付近)の面積強度を求め、PCT時間との関係をプ
ロットした。FIG. 11 shows a pressure cooker test (PCT) (humidification test) in order to examine the moisture permeability of the modified SOG film and the organic SOG film.
As a condition, the measurement was carried out in a saturated steam atmosphere at 120 ° C. and 2 atm). Using the FT-IR method,
Absorption peak for O—H in the organic SOG film (3500
The area intensity (in the vicinity of cm −1 ) was determined, and the relationship with the PCT time was plotted.
【0076】イオン注入法を用いて表面だけを改質した
試料(Arイオン注入:20KeV)を作製し、膜全体を
改質したもの(Arイオン注入:140KeV)や改質し
なかったもの(有機SOG膜:未処理)と比較した結
果、以下のことが分かった。A sample (Ar ion implantation: 20 KeV) in which only the surface was modified by ion implantation was prepared, and a sample in which the whole film was modified (Ar ion implantation: 140 KeV) and a sample in which the film was not modified (organic) SOG film: untreated), the following was found.
【0077】(イ)改質していない有機SOG膜をPC
Tした場合、3500cm-1付近(O−H基に関する吸
収)の吸収強度が劇的な増加を示す。(A) Unmodified organic SOG film is converted to PC
In the case of T, the absorption intensity around 3500 cm -1 (absorption for the OH group) shows a dramatic increase.
【0078】(ロ)改質SOG膜では、3500cm-1付
近(O−H基に関する吸収)の吸収強度の増加は小さ
い。膜表面だけを改質した試料でも、膜全体を改質した
ものと同程度である。(B) In the modified SOG film, the increase in the absorption intensity around 3500 cm -1 (absorption related to the OH group) is small. A sample in which only the film surface was modified is comparable to a sample in which the entire film has been modified.
【0079】以上の結果から、イオンを注入すること
で、水分の透過性を抑制する層を形成できることが分か
る。From the above results, it can be seen that a layer that suppresses moisture permeability can be formed by implanting ions.
【0080】尚、上記図9〜図11に示した実験におい
て、アルゴンイオンを上記第1実施形態と同様のホウ素
イオンに置き換えても同様の傾向を示す。In the experiments shown in FIGS. 9 to 11, the same tendency is exhibited even when the argon ions are replaced with the same boron ions as in the first embodiment.
【0081】上記図9〜図11に関する記述を含め、有
機SOG膜にホウ素等のイオンを導入することで、膜中
の有機成分を分解させると共に、膜中に含まれる水分及
び水酸基を減少させ、その結果、金属配線の腐食を防止
したり、エッチングにより形成したビアホールの側壁に
リセスが発生することを防止することは、本出願人にお
いて提案済みである(例えば、特開平9−312339
号公報参照)。Including ions such as boron in the organic SOG film, including the description relating to FIGS. 9 to 11, the organic components in the film are decomposed and the moisture and hydroxyl groups contained in the film are reduced. As a result, the applicant has already proposed to prevent corrosion of the metal wiring and to prevent a recess from occurring on the side wall of the via hole formed by etching (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-313339).
Reference).
【0082】以上、本第1実施形態にあっては、有機S
OG膜3において、トレンチ6の内壁にのみ耐水性の高
い改質SOG膜5を形成することで、金属配線7の腐食
を防止し、且つ配線間容量も極力低い、信頼性の高い層
間絶縁膜を得ることができる。As described above, in the first embodiment, the organic S
By forming the modified SOG film 5 having high water resistance only on the inner wall of the trench 6 in the OG film 3, corrosion of the metal wiring 7 is prevented, and the capacitance between wirings is as low as possible. Can be obtained.
【0083】しかも、各金属配線7の間には、横方向に
有機SOG膜3(改質SOG膜5)のみが存在するた
め、更なる微細化にも対応できる。Further, since only the organic SOG film 3 (modified SOG film 5) exists in the lateral direction between the metal wirings 7, it is possible to cope with further miniaturization.
【0084】(第2実施形態)本発明を具体化した第2
実施形態を図面に基づいて説明する。尚、本第2実施形
態において、第1実施形態と同様の構成には同じ符号を
用い、その詳細な説明を省略する。(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention
An embodiment will be described with reference to the drawings. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.
【0085】図12は本第2実施形態における半導体装
置の断面図であり、いわゆるデュアルダマシン(dual-d
amascene)法を用いて形成された多層配線構造を示して
いる。FIG. 12 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the second embodiment, which is a so-called dual damascene (dual-d
2 shows a multilayer wiring structure formed by using the amascene method.
【0086】図12において、有機SOG膜3、改質S
OG膜5及び金属配線7の上には、有機SOG膜20が
形成されている。この有機SOG膜20には、金属配線
7に通じるコンタクトホール21が形成されている。有
機SOG膜20の上にはコンタクトホール21を形成す
るためのエッチングマスクとしてのシリコン窒化膜マス
ク22aが形成され、更にその上に有機SOG膜23が
形成され、この有機SOG膜23には、コンタクトホー
ル21に通じるトレンチ24が形成されている。有機S
OG膜20におけるコンタクトホール21の内壁には改
質SOG膜25が、有機SOG膜23におけるトレンチ
24の内壁には改質SOG膜26が形成されている。In FIG. 12, the organic SOG film 3 and the modified S
An organic SOG film 20 is formed on the OG film 5 and the metal wiring 7. In the organic SOG film 20, a contact hole 21 communicating with the metal wiring 7 is formed. A silicon nitride film mask 22a as an etching mask for forming a contact hole 21 is formed on the organic SOG film 20, and an organic SOG film 23 is further formed thereon. A trench 24 leading to the hole 21 is formed. Organic S
A modified SOG film 25 is formed on the inner wall of the contact hole 21 in the OG film 20, and a modified SOG film 26 is formed on the inner wall of the trench 24 in the organic SOG film 23.
【0087】そして、コンタクトホール21内及びトレ
ンチ24内には、金属配線7と電気的に接続する上層金
属配線27が形成されている。なお、この上層金属配線
27が本発明における「第2配線」に相当する。An upper metal interconnection 27 electrically connected to the metal interconnection 7 is formed in the contact hole 21 and the trench 24. The upper metal wiring 27 corresponds to the “second wiring” in the present invention.
【0088】次に、本第2実施形態の半導体装置の製造
方法を図12〜図20に従って説明する。尚、第1実施
形態における工程1〜工程6(図1〜図6)について
は、本第2実施形態も同様であるので、説明を省略し、
ここでは、それ以降の工程につき説明する。Next, a method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. Steps 1 to 6 (FIGS. 1 to 6) in the first embodiment are the same as those in the second embodiment, and thus description thereof is omitted.
Here, the subsequent steps will be described.
【0089】工程10(図13参照):有機SOG膜
3、改質SOG膜5及び金属配線7の上に、膜厚約60
0nmの有機SOG膜20を形成する。この有機SOG
膜20の組成及び形成方法は上記有機SOG膜3と同様
である。尚、この有機SOG膜20が本発明における
「第2絶縁膜又は第3絶縁膜」に相当する。Step 10 (see FIG. 13): A film thickness of about 60 is formed on the organic SOG film 3, the modified SOG film 5, and the metal wiring 7.
An organic SOG film 20 having a thickness of 0 nm is formed. This organic SOG
The composition and forming method of the film 20 are the same as those of the organic SOG film 3. The organic SOG film 20 corresponds to the “second insulating film or the third insulating film” in the present invention.
【0090】工程11(図14参照):有機SOG膜2
0の上にシリコン窒化膜22を形成する。尚、このシリ
コン窒化膜22が、本発明の「第4絶縁膜」に相当す
る。Step 11 (see FIG. 14): Organic SOG film 2
Then, a silicon nitride film 22 is formed on 0. The silicon nitride film 22 corresponds to the “fourth insulating film” of the present invention.
【0091】工程12(図15参照):シリコン窒化膜
22の上に、レジストパターン28を形成する。尚、こ
のレジストパターン28が、本発明の「第2マスクパタ
ーン」に相当する。Step 12 (see FIG. 15): A resist pattern 28 is formed on the silicon nitride film 22. The resist pattern 28 corresponds to the “second mask pattern” of the present invention.
【0092】工程13(図16参照):レジストパター
ン28をマスクとして、上記工程3と同様の回転斜めイ
オン注入法を用い、有機SOG膜20に対し、ホウ素
(ボロン)イオン(B+)を加速エネルギー:約140K
eV、ドーズ量:約2×1015atoms/cm2の条件でドー
プする。このように、有機SOG膜20にホウ素イオン
を導入することで、膜中の有機成分を分解させると共
に、膜中に含まれる水分及び水酸基を減少させる。Step 13 (see FIG. 16): Using the resist pattern 28 as a mask, boron (boron) ions (B + ) are accelerated with respect to the organic SOG film 20 using the same oblique ion implantation method as in Step 3 described above. Energy: about 140K
Doping is performed under conditions of eV and a dose amount of about 2 × 10 15 atoms / cm 2 . As described above, by introducing boron ions into the organic SOG film 20, organic components in the film are decomposed, and moisture and hydroxyl groups contained in the film are reduced.
【0093】その結果、有機SOG膜20は、有機成分
が含まれず、水分及び水酸基が僅かしか含まれない改質
SOG膜25に変えられる。この時、ホウ素イオンは斜
め方向から注入されるため、この改質SOG膜25は、
レジストパターン28の開口部よりも大きな径になる。
尚、この改質SOG膜25が、本発明における「第2不
純物含有領域又は第3不純物含有領域」に相当する。As a result, the organic SOG film 20 is changed to a modified SOG film 25 containing no organic components and containing only a small amount of water and hydroxyl groups. At this time, since the boron ions are implanted obliquely, the modified SOG film 25
The diameter becomes larger than the opening of the resist pattern 28.
The modified SOG film 25 corresponds to the “second impurity-containing region or the third impurity-containing region” in the present invention.
【0094】工程14(図17参照):RIE法によ
り、レジストパターン28をマスクとしてシリコン窒化
膜22をエッチングすることにより、シリコン窒化膜マ
スク22aを形成する。尚、このシリコン窒化膜マスク
22aが、本発明の「エッチング用マスク」に相当す
る。Step 14 (see FIG. 17): The silicon nitride film 22 is etched by RIE using the resist pattern 28 as a mask to form a silicon nitride film mask 22a. The silicon nitride film mask 22a corresponds to the "mask for etching" of the present invention.
【0095】工程15(図18参照):レジストパター
ン28を除去した後、改質SOG膜25及びシリコン窒
化膜マスク22aの上に、膜厚約600nmの有機SO
G膜23を形成する。この有機SOG膜23の組成及び
形成方法は上記有機SOG膜3と同様である。尚、この
有機SOG膜23は、本発明における「第2絶縁膜又は
第5絶縁膜」に相当する。Step 15 (see FIG. 18): After removing the resist pattern 28, an organic SO having a thickness of about 600 nm is formed on the modified SOG film 25 and the silicon nitride film mask 22a.
A G film 23 is formed. The composition and forming method of the organic SOG film 23 are the same as those of the organic SOG film 3. Note that the organic SOG film 23 corresponds to the “second insulating film or the fifth insulating film” in the present invention.
【0096】工程16(図19参照):有機SOG膜2
3の上に、ストライプ状のレジストパターン29を形成
する。このレジストパターン29の開口部は、シリコン
窒化膜マスク22aの開口部を含み、その面積も、シリ
コン窒化膜マスク22aのそれよりも大きい。尚、この
レジストパターン29が、本発明における「第3マスク
パターン」に相当する。Step 16 (see FIG. 19): Organic SOG film 2
A resist pattern 29 having a stripe shape is formed on the resist pattern 3. The opening of the resist pattern 29 includes the opening of the silicon nitride film mask 22a, and has an area larger than that of the silicon nitride film mask 22a. The resist pattern 29 corresponds to the “third mask pattern” in the present invention.
【0097】次に、レジストパターン29をマスクとし
て、上記工程3と同様の回転斜めイオン注入法を用い、
有機SOG膜23に対し、ホウ素(ボロン)イオン(B
+)を加速エネルギー:約140KeV、ドーズ量:約2×
1015atoms/cm2の条件でドープする。このように、
有機SOG膜23にホウ素イオンを導入することで、膜
中の有機成分を分解させると共に、膜中に含まれる水分
及び水酸基を減少させる。Next, using the resist pattern 29 as a mask, the same oblique ion implantation method as in the above step 3 was used.
For the organic SOG film 23, boron (boron) ions (B
+ ) Acceleration energy: about 140 KeV, dose amount: about 2 ×
Doping is performed under the condition of 10 15 atoms / cm 2 . in this way,
By introducing boron ions into the organic SOG film 23, the organic components in the film are decomposed and the moisture and hydroxyl groups contained in the film are reduced.
【0098】その結果、有機SOG膜23は、有機成分
が含まれず、水分及び水酸基が僅かしか含まれない改質
SOG膜26に変えられる。この時、ホウ素イオンは斜
め方向から注入されるため、この改質SOG膜26は、
レジストパターン29の開口部よりも大きな幅になる。
尚、この改質SOG膜26が、本発明における「第2不
純物含有領域又は第4不純物含有領域」に相当する。As a result, the organic SOG film 23 is changed to a modified SOG film 26 containing no organic components and containing only a small amount of water and hydroxyl groups. At this time, since the boron ions are implanted obliquely, the modified SOG film 26
The width becomes larger than the opening of the resist pattern 29.
The modified SOG film 26 corresponds to the “second impurity-containing region or the fourth impurity-containing region” in the present invention.
【0099】工程17(図20参照):レジストパター
ン29及びシリコン窒化膜マスク22aをマスクとし
て、フロロカーボン系のガスをエッチングガスとして用
いる異方性エッチングを行い、改質SOG膜25及び改
質SOG膜26をエッチングする。この場合、まずレジ
ストパターン29と同じ開口幅で改質SOG膜26がエ
ッチングされ、シリコン窒化膜マスク22aに到達した
時点で改質SOG膜26のエッチングが終了し、まず、
改質SOG膜26にトレンチ24が形成される。続い
て、シリコン窒化膜マスク22aをマスクとして、この
マスクと同じ開口径で改質SOG膜25がエッチングさ
れ、改質SOG膜25に、金属配線7に通じるコンタク
トホール21を形成する。Step 17 (see FIG. 20): Using the resist pattern 29 and the silicon nitride film mask 22a as a mask, anisotropic etching using a fluorocarbon-based gas as an etching gas is performed to form the modified SOG film 25 and the modified SOG film. 26 is etched. In this case, first, the modified SOG film 26 is etched with the same opening width as the resist pattern 29, and the etching of the modified SOG film 26 is completed when the modified SOG film 26 reaches the silicon nitride film mask 22a.
A trench 24 is formed in the modified SOG film 26. Subsequently, using the silicon nitride film mask 22a as a mask, the modified SOG film 25 is etched with the same opening diameter as this mask, and a contact hole 21 leading to the metal wiring 7 is formed in the modified SOG film 25.
【0100】このように、シリコン窒化膜マスク22a
をエッチングストッパとして利用することにより、トレ
ンチ24とコンタクトホール21とを一度のエッチング
で形成することができる。As described above, the silicon nitride film mask 22a
Is used as an etching stopper, the trench 24 and the contact hole 21 can be formed by a single etching.
【0101】しかも、まず開口幅の広いトレンチ24を
形成してから、その後にコンタクトホール21を形成す
るので、コンタクトホール21を先に形成する手法に比
べてアスペクト比が高くならず、エッチング制御が簡単
である。Moreover, since the trench 24 having a large opening width is formed first, and then the contact hole 21 is formed, the aspect ratio is not increased as compared with the method in which the contact hole 21 is formed first, and etching control is not performed. Easy.
【0102】この時、工程13において、改質SOG膜
25の径がシリコン窒化膜マスク22aの開口部の径よ
りも大きく形成され、工程16において、改質SOG膜
26の幅がレジストパターン29の開口幅よりも大きく
形成されているため、コンタクトホール21の内壁は改
質SOG膜25で構成され、トレンチ24の内壁は改質
SOG膜26で構成される。従って、このコンタクトホ
ール21及びトレンチ24内に後述するように配線を埋
め込んでも、有機SOG膜20,23に含まれる水分や
水酸基が配線に悪影響を与えない。At this time, in step 13, the diameter of the modified SOG film 25 is formed to be larger than the diameter of the opening of the silicon nitride film mask 22a, and in step 16, the width of the modified SOG film 26 is Since the contact hole 21 is formed larger than the opening width, the inner wall of the contact hole 21 is formed of the modified SOG film 25, and the inner wall of the trench 24 is formed of the modified SOG film 26. Therefore, even if a wiring is buried in the contact hole 21 and the trench 24 as described later, moisture and hydroxyl groups contained in the organic SOG films 20 and 23 do not adversely affect the wiring.
【0103】また、改質SOG膜25,26の比誘電率
はそれぞれ3.5で、有機SOG膜20,23の各比誘
電率(2.9)に対し、若干高いが、本第2実施形態で
は、改質SOG膜25はコンタクトホール21の内壁に
のみ存在し、改質SOG膜26はトレンチ21の内壁に
のみ存在し、それ以外の個所は有機SOG膜20又は有
機SOG膜23のままであるため、膜全体の比誘電率が
大幅に増加し、配線間容量が大きくなって信号遅延が発
生することも極力防止できる。The relative dielectric constant of each of the modified SOG films 25 and 26 is 3.5, which is slightly higher than the relative dielectric constant (2.9) of each of the organic SOG films 20 and 23. In the embodiment, the modified SOG film 25 exists only on the inner wall of the contact hole 21, the modified SOG film 26 exists only on the inner wall of the trench 21, and the other portions remain the organic SOG film 20 or the organic SOG film 23. Therefore, the relative dielectric constant of the entire film is greatly increased, and the capacitance between wirings is increased, so that occurrence of signal delay can be prevented as much as possible.
【0104】工程18(図12参照):不活性ガス(例
えばAr)を用いたスパッタエッチングによって、トレ
ンチ24及びコンタクトホール21内をクリーニングし
た後、トレンチ24及びコンタクトホール21内を含む
有機SOG膜23及び改質SOG膜26の上に、マグネ
トロンスパッタ法やCVD法を用いて、密着層及びバリ
ヤ層としてのTiN膜を形成し、その上に、CVD法又
はメッキ法を用いて、Cu膜を形成し、更に、CMP法
を用いて、Cu膜の表面を研磨し、最終的にトレンチ2
4及びコンタクトホール21内にTiNとCuからなる
上層金属配線27を埋め込み形成する。尚、この上層金
属配線27が、本発明における「第2配線」に相当す
る。Step 18 (see FIG. 12): After cleaning the inside of the trench 24 and the contact hole 21 by sputter etching using an inert gas (for example, Ar), the organic SOG film 23 including the inside of the trench 24 and the contact hole 21 is removed. And a TiN film as an adhesion layer and a barrier layer is formed on the modified SOG film 26 using a magnetron sputtering method or a CVD method, and a Cu film is formed thereon using a CVD method or a plating method. Then, the surface of the Cu film is polished by using the CMP method, and finally the trench 2 is polished.
4 and the contact hole 21 are buried with an upper metal wiring 27 made of TiN and Cu. The upper metal wiring 27 corresponds to the “second wiring” in the present invention.
【0105】以上、本第2実施形態にあっては、いわゆ
るデュアルダマシン法を用いて形成された多層配線構造
においても第1実施形態と同様の作用効果を享受するこ
とができる。As described above, in the second embodiment, the same function and effect as in the first embodiment can be enjoyed even in a multilayer wiring structure formed by using a so-called dual damascene method.
【0106】(第3実施形態)本発明を具体化した第3
実施形態を図面に基づいて説明する。尚、本第3実施形
態において、第1実施形態又は第2実施形態と同様の構
成には同じ符号を用い、その詳細な説明を省略する。(Third Embodiment) A third embodiment of the present invention
An embodiment will be described with reference to the drawings. In the third embodiment, the same components as those in the first embodiment or the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0107】図21は本第3実施形態における半導体装
置の断面図であり、第2実施形態と同様、デュアルダマ
シン法を用いて形成された多層配線構造を示している。FIG. 21 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to the third embodiment, and shows a multi-layer wiring structure formed by using a dual damascene method as in the second embodiment.
【0108】図21において、有機SOG膜3、改質S
OG膜5及び金属配線7の上には、有機SOG膜30が
形成されている。この有機SOG膜30には、金属配線
7に通じるコンタクトホール21及びこのコンタクトホ
ール21に通じるトレンチ24が形成されている。コン
タクトホール21及びトレンチ24の内壁には改質SO
G膜31が形成されている。In FIG. 21, the organic SOG film 3 and the modified S
An organic SOG film 30 is formed on the OG film 5 and the metal wiring 7. In the organic SOG film 30, a contact hole 21 leading to the metal wiring 7 and a trench 24 leading to the contact hole 21 are formed. Modified SO is formed on the inner walls of the contact hole 21 and the trench 24.
A G film 31 is formed.
【0109】そして、コンタクトホール21内及びトレ
ンチ24内には、金属配線7と電気的に接続する上層金
属配線27が形成されている。In the contact hole 21 and the trench 24, an upper metal wiring 27 electrically connected to the metal wiring 7 is formed.
【0110】次に、本実施形態の半導体装置の製造方法
を図21〜図28に従って説明する。尚、第1実施形態
における工程1〜工程6(図1〜図6)については、本
第3実施形態も同様であるので、説明を省略し、ここで
は、それ以降の工程につき説明する。Next, a method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. Steps 1 to 6 (FIGS. 1 to 6) in the first embodiment are the same as those in the third embodiment, and thus description thereof will be omitted, and the subsequent steps will be described here.
【0111】工程20(図22参照):有機SOG膜
3、改質SOG膜5及び金属配線7の上に、膜厚約90
0nmの有機SOG膜30を形成する。この有機SOG
膜30の組成及び形成方法は上記有機SOG膜3と同様
であるが、ぞの膜厚は、上述の被膜形成〜熱処理作業を
合計3回繰り返して所定の値としている。尚、この有機
SOG膜30が、本発明における「第2絶縁膜」に相当
する。Step 20 (see FIG. 22): On the organic SOG film 3, the modified SOG film 5, and the metal wiring 7, a film thickness of about 90
An organic SOG film 30 having a thickness of 0 nm is formed. This organic SOG
The composition and the formation method of the film 30 are the same as those of the organic SOG film 3, but the thickness of each film is set to a predetermined value by repeating the above-described film formation to heat treatment three times in total. The organic SOG film 30 corresponds to the “second insulating film” in the present invention.
【0112】工程21(図23参照):有機SOG膜3
0の上に、ストライプ状のレジストパターン29を形成
する。Step 21 (see FIG. 23): Organic SOG film 3
A resist pattern 29 in the form of a stripe is formed on 0.
【0113】工程22(図24参照):レジストパター
ン29をマスクとして、上記工程3と同様の回転斜めイ
オン注入法を用い、有機SOG膜30に対し、ホウ素
(ボロン)イオン(B+)を加速エネルギー:約160K
eV、ドーズ量:約2×1015atoms/cm2の条件でドー
プする。このように、有機SOG膜30にホウ素イオン
を導入することで、膜中の有機成分を分解させると共
に、膜中に含まれる水分及び水酸基を減少させる。Step 22 (see FIG. 24): Using the resist pattern 29 as a mask, boron (boron) ions (B + ) are accelerated with respect to the organic SOG film 30 using the same oblique ion implantation method as in the above step 3. Energy: about 160K
Doping is performed under conditions of eV and a dose amount of about 2 × 10 15 atoms / cm 2 . As described above, by introducing boron ions into the organic SOG film 30, organic components in the film are decomposed, and moisture and hydroxyl groups contained in the film are reduced.
【0114】その結果、有機SOG膜30は、有機成分
が含まれず、水分及び水酸基が僅かしか含まれない改質
SOG膜31に変えられる。この時、ホウ素イオンは斜
め方向から注入されるため、この改質SOG膜31は、
レジストパターン29の開口部よりも大きな幅になる。
尚、この改質SOG膜31が、本発明における「第2不
純物含有領域」に相当する。As a result, the organic SOG film 30 is changed to a modified SOG film 31 containing no organic components and containing only a small amount of water and hydroxyl groups. At this time, since the boron ions are implanted obliquely, the modified SOG film 31
The width becomes larger than the opening of the resist pattern 29.
The modified SOG film 31 corresponds to the “second impurity-containing region” in the present invention.
【0115】工程23(図25参照):レジストパター
ン29をマスクとして、フロロカーボン系のガスをエッ
チングガスとして用いる異方性エッチングを行い、改質
SOG膜31を、その膜厚が約450nmになるまでエ
ッチングし、この改質SOG膜31にトレンチ24を形
成する。Step 23 (see FIG. 25): Using the resist pattern 29 as a mask, anisotropic etching using a fluorocarbon-based gas as an etching gas is performed until the modified SOG film 31 has a thickness of about 450 nm. Etching is performed to form a trench 24 in the modified SOG film 31.
【0116】工程24(図26参照):レジストパター
ン29を除去した後、再び改質SOG膜31の上に、レ
ジストパターン32を形成する。このレジストパターン
32の開口部32aは、トレンチ24内に位置する。Step 24 (see FIG. 26): After removing the resist pattern 29, a resist pattern 32 is formed on the modified SOG film 31 again. The opening 32 a of the resist pattern 32 is located in the trench 24.
【0117】工程25(図27参照):レジストパター
ン32をマスクとして、フロロカーボン系のガスをエッ
チングガスとして用いる異方性エッチングを行い、改質
SOG膜31をエッチングする。Step 25 (see FIG. 27): Using the resist pattern 32 as a mask, anisotropic etching using a fluorocarbon gas as an etching gas is performed to etch the modified SOG film 31.
【0118】工程26(図28参照):レジストパター
ン32を除去することにより、改質SOG膜31に、金
属配線7に通じるトレンチ24及びコンタクトホール2
1を形成する。Step 26 (see FIG. 28): By removing the resist pattern 32, the modified SOG film 31 is provided with a trench 24 and a contact hole 2 which communicate with the metal wiring 7.
Form one.
【0119】この時、工程22において、改質SOG膜
31の寸法がレジストパターン29の開口幅よりも大き
く形成されているため、コンタクトホール21及びトレ
ンチ24の内壁は改質SOG膜31で構成される。従っ
て、このコンタクトホール21及びトレンチ24内に後
述するように配線を埋め込んでも、有機SOG膜30に
含まれる水分や水酸基が配線に悪影響を与えない。At this time, in step 22, since the dimensions of the modified SOG film 31 are formed larger than the opening width of the resist pattern 29, the inner walls of the contact holes 21 and the trenches 24 are formed of the modified SOG film 31. You. Therefore, even if a wiring is buried in the contact hole 21 and the trench 24 as described later, moisture and a hydroxyl group contained in the organic SOG film 30 do not adversely affect the wiring.
【0120】また、改質SOG膜31の比誘電率は3.
5で、有機SOG膜30の比誘電率(2.9)に対し、
若干高いが、本第3実施形態では、改質SOG膜31は
コンタクトホール21及びトレンチ24の内壁にのみ存
在し、それ以外の個所は有機SOG膜30のままである
ため、膜全体の比誘電率が大幅に増加し、配線間容量が
大きくなって信号遅延が発生することも極力防止でき
る。The relative permittivity of the modified SOG film 31 is 3.
5, the relative dielectric constant of the organic SOG film 30 (2.9)
Although slightly higher, in the third embodiment, the modified SOG film 31 exists only on the inner wall of the contact hole 21 and the trench 24, and the other portions remain as the organic SOG film 30. The rate is greatly increased, and the occurrence of signal delay due to an increase in the capacitance between wirings can be prevented as much as possible.
【0121】工程27(図21参照):不活性ガス(例
えばAr)を用いたスパッタエッチングによって、トレ
ンチ24及びコンタクトホール21内をクリーニングし
た後、トレンチ24及びコンタクトホール21内を含む
有機SOG膜30及び改質SOG膜31の上に、マグネ
トロンスパッタ法やCVD法を用いて、密着層及びバリ
ヤ層としてのTiN膜を形成し、その上に、CVD法又
はメッキ法を用いて、Cu膜を形成し、更に、CMP法
を用いて、Cu膜の表面を研磨し、最終的にコンタクト
ホール21及びトレンチ24内にTiNとCuからなる
上層金属配線27を埋め込み形成する。Step 27 (see FIG. 21): After cleaning the inside of the trench 24 and the contact hole 21 by sputter etching using an inert gas (for example, Ar), the organic SOG film 30 including the inside of the trench 24 and the contact hole 21 is removed. And a TiN film as an adhesion layer and a barrier layer is formed on the modified SOG film 31 by using a magnetron sputtering method or a CVD method, and a Cu film is formed thereon by using a CVD method or a plating method. Further, the surface of the Cu film is polished by using the CMP method, and finally, an upper metal wiring 27 made of TiN and Cu is buried in the contact hole 21 and the trench 24.
【0122】本第3実施形態から把握できる技術的思想
について、以下にその効果と共に記載する。The technical idea that can be grasped from the third embodiment will be described below together with its effects.
【0123】:基板上に第1絶縁膜(有機SOG膜3)
を形成する工程と、この第1絶縁膜の一部に不純物を導
入して不純物含有領域(改質SOG膜5)を形成する工
程と、前記第1絶縁膜における前記不純物含有領域内
に、第1埋込用開口部(トレンチ6)を形成する工程
と、前記第1埋込用開口部内に第1配線(金属配線7)
を埋め込む工程と、前記第1絶縁膜及び第1配線の上に
第6絶縁膜(有機SOG膜30)を形成する工程と、前
記第6絶縁膜の上に第5マスクパターン(レジストパタ
ーン29)を形成する工程と、この第5マスクパターン
をマスクとして前記第6絶縁膜に斜め方向から不純物を
注入することにより、前記第6絶縁膜に、前記第5マス
クパターンの開口部よりも大きく且つ前記第1配線上に
位置する第5不純物含有領域(改質SOG膜31)を形
成する工程と、前記第5マスクパターンに基づいて、第
5不純物含有領域を部分的に薄膜化する工程と、この薄
膜化した領域の上に第6マスクパターン(レジストパタ
ーン32)を形成する工程と、この第6マスクパターン
に基づいて、前記第5不純物含有領域に、前記第1配線
に通じるコンタクトホールを形成する工程と、少なくと
も前記コンタクトホール内に、前記第1配線に電気的に
接続される第2配線を形成する工程と、を含むことを特
徴とした半導体装置の製造方法。A first insulating film (organic SOG film 3) on a substrate
Forming an impurity-containing region (modified SOG film 5) by introducing an impurity into a part of the first insulating film; and forming a second region in the impurity-containing region in the first insulating film. (1) forming an embedding opening (trench 6); and forming a first wiring (metal wiring 7) in the first embedding opening.
, A step of forming a sixth insulating film (organic SOG film 30) on the first insulating film and the first wiring, and a fifth mask pattern (resist pattern 29) on the sixth insulating film. Forming a fifth mask pattern and using the fifth mask pattern as a mask to inject impurities into the sixth insulating film in an oblique direction, so that the sixth insulating film is larger than the opening of the fifth mask pattern and Forming a fifth impurity-containing region (modified SOG film 31) located on the first wiring, and partially thinning the fifth impurity-containing region based on the fifth mask pattern; Forming a sixth mask pattern (resist pattern 32) on the thinned region; and contacting the fifth impurity-containing region with the first wiring based on the sixth mask pattern. Forming a hole, at least in the contact hole, a manufacturing method of a semiconductor device comprising a step of forming a second wiring which is electrically connected to the first wiring.
【0124】本第3実施形態にあっては、コンタクトホ
ール21及びトレンチ24の内壁にそれぞれ改質SOG
膜31を形成する工程を、上記第2実施形態のように2
度に分けて行う必要がない。しかも、シリコン窒化膜マ
スク22を設ける必要がない。その結果、製造工程を第
2実施形態に比べて簡略化することができる。In the third embodiment, the modified SOG is formed on the inner walls of the contact hole 21 and the trench 24, respectively.
The step of forming the film 31 is performed in two steps as in the second embodiment.
There is no need to do it separately. Moreover, there is no need to provide the silicon nitride film mask 22. As a result, the manufacturing process can be simplified as compared with the second embodiment.
【0125】また、まず開口幅の広いトレンチ24を形
成してから、その後にコンタクトホール21を形成する
ので、コンタクトホール21を先に形成する手法に比べ
てアスペクト比が高くならず、エッチング制御が簡単で
ある。Further, since the trench 24 having a large opening width is formed first, and then the contact hole 21 is formed, the aspect ratio is not increased as compared with the method of forming the contact hole 21 first, and the etching control is reduced. Easy.
【0126】(第4実施形態)本発明を具体化した第4
実施形態を図面に基づいて説明する。尚、第4実施形態
において、第1実施形態〜第3実施形態と同様の構成に
は同じ符号を用い、その詳細な説明を省略する。(Fourth Embodiment) A fourth embodiment of the present invention will be described.
An embodiment will be described with reference to the drawings. In the fourth embodiment, the same components as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0127】図29は、第4実施形態における半導体装
置の断面図である。この第4実施形態では、第2および
第3実施形態と同様、デュアルダマシン法を用いて形成
された多層配線構造を有している。ただし、この第4実
施形態では、第2および第3実施形態と異なり、改質S
OG膜は、コンタクトホール21の内壁にのみ形成され
ており、トレンチ24の内壁には形成されていない。以
下、第4実施形態の構造について詳細に説明する。FIG. 29 is a sectional view of a semiconductor device according to the fourth embodiment. The fourth embodiment has a multilayer wiring structure formed by using a dual damascene method as in the second and third embodiments. However, in the fourth embodiment, unlike the second and third embodiments, the modified S
The OG film is formed only on the inner wall of the contact hole 21, and is not formed on the inner wall of the trench 24. Hereinafter, the structure of the fourth embodiment will be described in detail.
【0128】図29を参照して、単結晶シリコン基板1
の上には、300nm〜500nm程度の膜厚を有する
配線層42が形成されている。配線層42の上には、9
00nm〜1100nm程度の膜厚を有する有機SOG
膜43が形成されている。この有機SOG膜43には、
配線層42に通じるコンタクトホール(ビアホール)2
1が形成されている。有機SOG膜43の上にはコンタ
クトホール21を形成するためのエッチングマスクとし
てのシリコン窒化膜マスク44aが20nm〜40nm
程度の膜厚で形成されている。このシリコン窒化膜マス
ク44aは、有機SOG膜43よりもエッチング速度が
遅い。また、シリコン窒化膜マスク44a上には、誘電
率が3.5以下の低誘電率絶縁膜48が300nm〜5
00nm程度の膜厚で形成されている。Referring to FIG. 29, single crystal silicon substrate 1
A wiring layer 42 having a thickness of about 300 nm to 500 nm is formed thereon. On the wiring layer 42, 9
Organic SOG having a thickness of about 00 nm to 1100 nm
A film 43 is formed. The organic SOG film 43 includes
Contact hole (via hole) 2 leading to wiring layer 42
1 is formed. On the organic SOG film 43, a silicon nitride film mask 44a as an etching mask for forming the contact hole 21 is 20 nm to 40 nm.
It is formed with a film thickness of about. This silicon nitride film mask 44a has a lower etching rate than the organic SOG film 43. A low dielectric constant insulating film 48 having a dielectric constant of 3.5 or less is formed on the silicon nitride film
It is formed with a thickness of about 00 nm.
【0129】この低誘電率絶縁膜48としては、たとえ
ば、有機SOG膜(誘電率2.9)またはアモルファス
カーボン膜(誘電率2.0〜2.5)などが用いられ
る。また、この低誘電率絶縁膜48としては、シリコン
窒化膜マスク44aよりもエッチング速度が速い材料を
用いる。なお、この低誘電率絶縁膜48には、コンタク
トホール21に通じるトレンチ24が形成されている。
有機SOG膜43におけるコンタクトホール21の内壁
には改質SOG膜45が形成されている。As the low dielectric constant insulating film 48, for example, an organic SOG film (dielectric constant 2.9) or an amorphous carbon film (dielectric constant 2.0 to 2.5) is used. As the low dielectric constant insulating film 48, a material having an etching rate higher than that of the silicon nitride film mask 44a is used. Note that the low-dielectric-constant insulating film 48 has a trench 24 that is connected to the contact hole 21.
On the inner wall of the contact hole 21 in the organic SOG film 43, a modified SOG film 45 is formed.
【0130】また、コンタクトホール21内及びトレン
チ24内には、デュアルダマシン法を用いて、配線層4
2と電気的に接続する上層金属配線27が埋め込まれて
いる。なお、この上層金属配線27が本発明(請求項
6,17)における「第1配線」に相当する。In the contact hole 21 and the trench 24, the wiring layer 4 is formed using a dual damascene method.
An upper metal wiring 27 electrically connected to the semiconductor device 2 is buried. The upper metal wiring 27 corresponds to the "first wiring" in the present invention (claims 6 and 17).
【0131】ここで、第4実施形態では、上記のよう
に、有機SOG膜43に不純物が導入された改質SOG
膜45を設けることによって、その改質SOG膜45で
は、不純物の導入により、膜が改質されて、膜に含まれ
る水分や水酸基が減少し且つ膜が吸水しにくくなってい
る。これにより、有機SOG膜43中の水分が上層金属
配線27に悪影響を与えない。この結果、上層金属配線
27のコンタクトホール21部分における腐食などの不
都合を有効に防止することができる。Here, in the fourth embodiment, as described above, the modified SOG in which impurities are introduced into the organic SOG film 43 is used.
By providing the film 45, in the modified SOG film 45, the film is reformed by the introduction of impurities, so that moisture and hydroxyl groups contained in the film are reduced and the film is less likely to absorb water. Thus, moisture in the organic SOG film 43 does not adversely affect the upper metal wiring 27. As a result, it is possible to effectively prevent inconvenience such as corrosion at the contact hole 21 portion of the upper metal wiring 27.
【0132】また、改質SOG膜45を、有機SOG膜
43のうち上層金属配線27との接触部のみに形成する
ことによって、不純物の導入によりこの部分の比誘電率
が若干増加した場合であっても、有機SOG膜43にお
けるその他の領域の比誘電率は増加しない。したがっ
て、第4実施形態では、上記した第2および第3実施形
態と同様、上層金属配線27のコンタクトホール21部
分における腐食などの不都合を有効に防止することがで
きるとともに、配線間容量も極力低い、信頼性の高い有
機SOG膜43(改質SOG膜45)からなる層間絶縁
膜を得ることができる。Further, by forming the modified SOG film 45 only in the contact portion of the organic SOG film 43 with the upper metal wiring 27, the relative permittivity of this portion is slightly increased by the introduction of impurities. However, the relative dielectric constant of other regions in the organic SOG film 43 does not increase. Therefore, in the fourth embodiment, similarly to the above-described second and third embodiments, inconveniences such as corrosion in the contact hole 21 of the upper metal wiring 27 can be effectively prevented, and the capacitance between the wirings is as low as possible. Thus, an interlayer insulating film composed of the organic SOG film 43 (modified SOG film 45) having high reliability can be obtained.
【0133】さらに、この第4実施形態では、上層の絶
縁膜として誘電率が3.5以下の低誘電率絶縁膜48を
用いることにより、低誘電率絶縁膜48からなる層間絶
縁膜の配線間容量を低減することができる。この結果、
有機SOG膜43(改質SOG膜45)からなる層間絶
縁膜と、低誘電率絶縁膜48からなる層間絶縁膜との組
み合わせにより、配線間容量をより低減しながら、コン
タクトホール21部分における上層金属配線27の腐食
などの不都合を有効に防止することができる。Further, in the fourth embodiment, the low-dielectric-constant insulating film 48 having a dielectric constant of 3.5 or less is used as the upper insulating film, so that the wiring between the interlayer insulating films formed of the low-dielectric-constant insulating film 48 can be reduced. The capacity can be reduced. As a result,
By combining an interlayer insulating film made of the organic SOG film 43 (modified SOG film 45) and an interlayer insulating film made of the low dielectric constant insulating film 48, the upper layer metal in the contact hole 21 can be reduced while the inter-wiring capacitance is further reduced. Problems such as corrosion of the wiring 27 can be effectively prevented.
【0134】なお、コンタクトホール(ビアホール)2
1のエッチング時に生じるリセスやポイズンドビアなど
の不都合は、主にコンタクトホール(ビアホール)21
で発生する問題であるので、コンタクトホール(ビアホ
ール)21の内壁に改質SOG膜45が形成されていれ
ば、これらの不都合は解消でき、有機SOG膜などから
なる低誘電率絶縁膜48のトレンチ24の内壁に改質S
OG膜が形成されていなくても問題はないと考えられ
る。The contact hole (via hole) 2
Inconveniences such as recesses and poisoned vias that occur during the etching process 1 are mainly caused by contact holes (via holes) 21.
Therefore, if the modified SOG film 45 is formed on the inner wall of the contact hole (via hole) 21, these disadvantages can be solved, and the trench of the low dielectric constant insulating film 48 made of an organic SOG film or the like can be solved. 24 on the inner wall
It is considered that there is no problem even if the OG film is not formed.
【0135】次に、第4実施形態の半導体装置の製造方
法を図29〜図36に従って説明する。Next, a method of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS.
【0136】工程30(図30参照):(100)p型
(又はn型)単結晶シリコン基板1の上に配線層42を
300nm〜500nm程度の膜厚で形成する。その配
線層42上に有機SOG膜43を900nm〜1100
nm程度の膜厚で形成する。この有機SOG膜43の組
成及び形成方法は、上記実施の形態1の有機SOG膜3
と同様である。尚、この有機SOG膜43が本発明(請
求項6,17)における「第1絶縁膜」に相当する。ま
た、有機SOG膜43の上にシリコン窒化膜44を20
nm〜40nm程度の膜厚で形成する。尚、このシリコ
ン窒化膜44が、本発明(請求項17)の「第2絶縁
膜」に相当する。Step 30 (see FIG. 30): A wiring layer 42 is formed on the (100) p-type (or n-type) single-crystal silicon substrate 1 to a thickness of about 300 nm to 500 nm. An organic SOG film 43 having a thickness of 900 nm to 1100
It is formed with a thickness of about nm. The composition and forming method of the organic SOG film 43 are the same as those of the organic SOG film 3 of the first embodiment.
Is the same as The organic SOG film 43 corresponds to the “first insulating film” in the present invention (claims 6 and 17). Further, a silicon nitride film 44 is formed on the organic SOG film 43 by 20.
It is formed with a thickness of about nm to 40 nm. The silicon nitride film 44 corresponds to the "second insulating film" of the present invention (claim 17).
【0137】工程31(図31参照):シリコン窒化膜
44の上に、レジストパターン46を500nm〜80
0nm程度の膜厚で形成する。尚、このレジストパター
ン46が、本発明(請求項17)の「第1マスクパター
ン」に相当する。Step 31 (see FIG. 31): A resist pattern 46 is formed on the silicon nitride
It is formed with a thickness of about 0 nm. The resist pattern 46 corresponds to the “first mask pattern” of the present invention (claim 17).
【0138】工程32(図32参照):レジストパター
ン46をマスクとして、上記実施の形態1の工程3と同
様の回転斜めイオン注入法を用い、有機SOG膜43に
対し、ホウ素(ボロン)イオン(B+)を加速エネルギ
ー:約300〜500KeV、ドーズ量:1×1015ato
ms/cm2程度以上の条件でドープする。このように、有
機SOG膜43にホウ素イオンを導入することで、膜中
の有機成分を分解させると共に、膜中に含まれる水分及
び水酸基を減少させる。Step 32 (see FIG. 32): Using the resist pattern 46 as a mask, the same rotation oblique ion implantation method as in step 3 of the first embodiment is used to implant boron (boron) ions ( B + ) acceleration energy: about 300 to 500 KeV, dose amount: 1 × 10 15 ato
Doping is performed under conditions of about ms / cm 2 or more. As described above, by introducing boron ions into the organic SOG film 43, organic components in the film are decomposed, and moisture and hydroxyl groups contained in the film are reduced.
【0139】その結果、有機SOG膜43のイオン注入
された領域は、有機成分が含まれず、水分及び水酸基が
僅かしか含まれない改質SOG膜45に変えられる。こ
の時、ホウ素イオンは斜め方向から注入されるため、こ
の改質SOG膜45は、レジストパターン46の開口部
よりも大きな径になる。尚、この改質SOG膜45が、
本発明(請求項6,17)における「第1不純物含有領
域」に相当する。As a result, the ion-implanted region of the organic SOG film 43 is changed to a modified SOG film 45 containing no organic components and containing only a small amount of water and hydroxyl groups. At this time, since the boron ions are implanted obliquely, the diameter of the modified SOG film 45 becomes larger than the opening of the resist pattern 46. Note that this modified SOG film 45
This corresponds to the “first impurity-containing region” in the present invention (claims 6 and 17).
【0140】工程33(図33参照):RIE法によ
り、レジストパターン46をマスクとしてシリコン窒化
膜44を異方性エッチングすることにより、開口部47
を有するシリコン窒化膜マスク44aを形成する。尚、
このシリコン窒化膜マスク44aが、本発明(請求項
8,17)の「エッチング用マスク」に相当する。Step 33 (see FIG. 33): The silicon nitride film 44 is anisotropically etched by the RIE method using the resist pattern 46 as a mask, so that the opening 47 is formed.
Is formed. still,
This silicon nitride film mask 44a corresponds to the "etching mask" of the present invention (claims 8 and 17).
【0141】工程34(図34参照):レジストパター
ン46を除去した後、改質SOG膜45及びシリコン窒
化膜マスク44aの上に、300nm〜500nm程度
の膜厚を有する低誘電率絶縁膜48を形成する。この低
誘電率絶縁膜48として有機SOG膜を用いる場合は、
上記有機SOG膜3と同様の組成および形成方法により
形成する。また、低誘電率絶縁膜48としてアモルファ
スカーボンを用いる場合は、CVD法により堆積する。
尚、この低誘電率絶縁膜48は、本発明における「第2
絶縁膜(請求項6,7)または第3絶縁膜(請求項1
7)」に相当する。Step 34 (see FIG. 34): After removing the resist pattern 46, a low dielectric constant insulating film 48 having a thickness of about 300 nm to 500 nm is formed on the modified SOG film 45 and the silicon nitride film mask 44a. Form. When an organic SOG film is used as the low dielectric constant insulating film 48,
The organic SOG film 3 is formed by the same composition and formation method as those of the organic SOG film 3. When amorphous carbon is used as the low dielectric constant insulating film 48, it is deposited by a CVD method.
The low dielectric constant insulating film 48 is referred to as the “second
Insulating film (Claims 6 and 7) or third insulating film (Claim 1)
7)).
【0142】工程35(図35参照):低誘電率絶縁膜
48の上に、レジストパターン49を形成する。このレ
ジストパターン49の開口部は、シリコン窒化膜マスク
44aの開口部を含み、その面積も、シリコン窒化膜マ
スク44aのそれよりも大きい。尚、このレジストパタ
ーン49が、本発明(請求項17)における「第2マス
クパターン」に相当する。Step 35 (see FIG. 35): A resist pattern 49 is formed on the low dielectric constant insulating film 48. The opening of the resist pattern 49 includes the opening of the silicon nitride film mask 44a, and has an area larger than that of the silicon nitride film mask 44a. The resist pattern 49 corresponds to the “second mask pattern” in the present invention (claim 17).
【0143】工程36(図36参照):レジストパター
ン49及びシリコン窒化膜マスク44aをマスクとし
て、フロロカーボン系のガスをエッチングガスとして用
いる異方性エッチングを行い、低誘電率絶縁膜48及び
改質SOG膜45をエッチングする。この場合、まずレ
ジストパターン49と同じ開口幅で低誘電率絶縁膜48
がエッチングされ、シリコン窒化膜マスク44aに到達
した時点で低誘電率絶縁膜48のエッチングが終了す
る。これにより、低誘電率絶縁膜48にトレンチ24が
形成される。続いて、シリコン窒化膜マスク44aをマ
スクとして、このマスクと同じ開口径で改質SOG膜4
5がエッチングされ、改質SOG膜45に、配線層42
に通じるコンタクトホール21を形成する。Step 36 (see FIG. 36): Using the resist pattern 49 and the silicon nitride film mask 44a as a mask, anisotropic etching using a fluorocarbon-based gas as an etching gas is performed to form the low dielectric constant insulating film 48 and the modified SOG. The film 45 is etched. In this case, first, the low dielectric constant insulating film 48 has the same opening width as the resist pattern 49.
Is etched to reach the silicon nitride film mask 44a, the etching of the low dielectric constant insulating film 48 ends. As a result, the trench 24 is formed in the low dielectric constant insulating film 48. Subsequently, using the silicon nitride film mask 44a as a mask, the modified SOG film 4 has the same opening diameter as this mask.
5 is etched, and the modified SOG film 45 is
Is formed.
【0144】このように、シリコン窒化膜マスク44a
をエッチングストッパとして利用することにより、トレ
ンチ24とコンタクトホール21とを一度のエッチング
で形成することができ、その結果、製造工程を簡略化す
ることができる。As described above, the silicon nitride film mask 44a
Is used as an etching stopper, the trench 24 and the contact hole 21 can be formed by one etching, and as a result, the manufacturing process can be simplified.
【0145】しかも、まず開口幅の広いトレンチ24を
形成してから、その後にコンタクトホール21を形成す
るので、コンタクトホール21を先に形成する手法に比
べてアスペクト比が高くならず、エッチング制御が簡単
である。In addition, since the trench 24 having a large opening width is formed first, and then the contact hole 21 is formed, the aspect ratio is not increased as compared with the method in which the contact hole 21 is formed first, and etching control is not performed. Easy.
【0146】ここで、工程32において、改質SOG膜
45の径がシリコン窒化膜マスク44aの開口部の径よ
りも大きく形成されているため、工程36において形成
されるコンタクトホール21の内壁は改質SOG膜45
で構成される。従って、このコンタクトホール21内に
後述するように配線を埋め込んでも、有機SOG膜43
に含まれる水分や水酸基が配線に悪影響を与えない。Since the diameter of the modified SOG film 45 in step 32 is larger than the diameter of the opening of the silicon nitride film mask 44a, the inner wall of the contact hole 21 formed in step 36 is modified. Quality SOG film 45
It consists of. Therefore, even if wiring is buried in the contact hole 21 as described later, the organic SOG film 43
Does not adversely affect the wiring.
【0147】また、改質SOG膜45の比誘電率は3.
5で、有機SOG膜43の比誘電率(2.9)に対し、
若干高いが、この第4実施形態では、改質SOG膜45
はコンタクトホール21の内壁にのみ存在し、それ以外
の個所は有機SOG膜43のままであるため、膜全体の
比誘電率が大幅に増加することにより配線間容量が大き
くなって信号遅延が発生するのを有効に防止することが
できる。The relative dielectric constant of the modified SOG film 45 is 3.
5, the relative dielectric constant of the organic SOG film 43 (2.9)
Although slightly higher, in the fourth embodiment, the modified SOG film 45
Is present only on the inner wall of the contact hole 21, and the other portions remain as the organic SOG film 43. Therefore, the relative dielectric constant of the entire film is greatly increased, so that the capacitance between wirings is increased and signal delay occurs. Can be effectively prevented.
【0148】工程37(図29参照):不活性ガス(例
えばAr)を用いたスパッタエッチングによって、トレ
ンチ24及びコンタクトホール21内をクリーニングし
た後、トレンチ24及びコンタクトホール21内を含む
低誘電率絶縁膜48の上に、マグネトロンスパッタ法や
CVD法を用いて、密着層及びバリヤ層としてのTiN
膜を形成し、その上に、CVD法又はメッキ法を用い
て、Cu膜を形成し、更に、CMP法を用いて、Cu膜
の表面を研磨し、最終的にトレンチ24及びコンタクト
ホール21内にTiNとCuからなる上層金属配線27
を埋め込み形成する。尚、この上層金属配線27が、本
発明(請求項6,17)における「第1配線」に相当す
る。Step 37 (see FIG. 29): After cleaning the inside of the trench 24 and the contact hole 21 by sputter etching using an inert gas (eg, Ar), a low dielectric constant insulating film including the inside of the trench 24 and the contact hole 21 is formed. On the film 48, TiN as an adhesion layer and a barrier layer is formed by magnetron sputtering or CVD.
A Cu film is formed thereon by using a CVD method or a plating method, and the surface of the Cu film is polished by using a CMP method. Upper metal wiring 27 made of TiN and Cu
Is buried. The upper metal wiring 27 corresponds to the "first wiring" in the present invention (claims 6 and 17).
【0149】このように、第4実施形態では、いわゆる
デュアルダマシン法を用いて形成された多層配線構造に
おいて第1実施形態と同様の作用効果を得ることができ
る。As described above, in the fourth embodiment, the same function and effect as in the first embodiment can be obtained in a multilayer wiring structure formed by using a so-called dual damascene method.
【0150】なお、今回開示された実施形態は、すべて
の点で例示であって制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明
ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請
求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が
含まれる。It should be noted that the embodiment disclosed this time is an example in all respects and should not be construed as limiting. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description of the embodiments, and further includes all modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
【0151】たとえば、以下のように実施しても上記し
た実施形態と同様の作用効果を得ることができる。For example, the same operation and effect as those of the above-described embodiment can be obtained even when the present invention is implemented as follows.
【0152】(1)有機SOG膜に代えて、フロロカー
ボン膜やポリイミドやシロキサン編成されたポリイミド
などを用いる。(1) Instead of the organic SOG film, a fluorocarbon film, polyimide, or siloxane-knitted polyimide is used.
【0153】(2)配線材料としてのCuに代えて、ア
ルミ、金、銀、シリサイド、高融点金属、ドープドポリ
シリコン、窒化チタン(TiN)、タングステンチタン
(TiW)又はそれらの積層構造で形成する。(2) In place of Cu as the wiring material, formed by aluminum, gold, silver, silicide, high melting point metal, doped polysilicon, titanium nitride (TiN), tungsten titanium (TiW) or a laminated structure thereof I do.
【0154】(3)密着層及びバリヤ層としてのTiN
を、Ti,TaN,Ta等との積層構造にする。又は、
TiNに代えて、Ti,TaN,Ta等を用いる。(3) TiN as adhesion layer and barrier layer
Has a laminated structure with Ti, TaN, Ta and the like. Or
Instead of TiN, Ti, TaN, Ta or the like is used.
【0155】(4)改質SOG膜に熱処理を施す。この
場合、改質SOG膜中のダングリングボンドが少なくな
るため、吸湿性が更に小さくなり、水分の透過も更に少
なくなる。(4) Heat treatment is performed on the modified SOG film. In this case, since the number of dangling bonds in the modified SOG film is reduced, the hygroscopicity is further reduced, and the permeation of moisture is further reduced.
【0156】(5)有機SOG膜の組成を一般式(1)
で表される無機SOG膜に置き代え、その無機SOG膜
にイオン注入を行う。この場合には、無機SOG膜に含
まれる水分及び水酸基を減少させることができる。(5) The composition of the organic SOG film is represented by the general formula (1)
Is replaced with an inorganic SOG film, and ion implantation is performed on the inorganic SOG film. In this case, moisture and hydroxyl groups contained in the inorganic SOG film can be reduced.
【0157】(6)上記実施形態では、有機SOG膜に
注入するイオンとしてホウ素イオンを用いたが、結果と
して有機SOG膜を改質するものであればどのようなイ
オンを用いてもよい。(6) In the above embodiment, boron ions are used as ions to be implanted into the organic SOG film. However, any ions may be used as long as they result in modification of the organic SOG film.
【0158】具体的には、アルゴンイオン、ホウ素イオ
ン、窒素イオンなどの質量の比較的小さいイオンが適し
ており、中でもホウ素イオンがもっとも適しているが、
これら以外にも以下に示すイオンも十分に効果が期待で
きる。Specifically, ions having relatively small mass such as argon ion, boron ion and nitrogen ion are suitable, and among them, boron ion is most suitable.
In addition to these, the following ions can be expected to have a sufficient effect.
【0159】アルゴン以外の不活性ガスイオン(ヘリウ
ムイオン、ネオンイオン、クリプトンイオン、キセノン
イオン、ラドンイオン)。不活性ガスは有機SOG膜と
反応しないため、イオン注入によって悪影響が生じる恐
れが全くない。Inert gas ions other than argon (helium ion, neon ion, krypton ion, xenon ion, radon ion). Since the inert gas does not react with the organic SOG film, there is no possibility that an adverse effect is caused by the ion implantation.
【0160】ホウ素及び窒素以外のIII b,IV b,V b,VI
b,VII bの各族の元素単体イオン及びそれらの化合物イ
オン。特に、酸素、アルミ、イオウ、塩素、ガリウム、
ゲルマニウム、ヒ素、セレン、臭素、アンチモン、ヨウ
素、インジウム、スズ、テルル、鉛、ビスマスの元素単
体イオン及びそれらの化合物イオン。IIIb, IVb, Vb, VI other than boron and nitrogen
b, VIIb Elemental simple ions of each group and their compound ions. In particular, oxygen, aluminum, sulfur, chlorine, gallium,
Elemental elemental ions of germanium, arsenic, selenium, bromine, antimony, iodine, indium, tin, tellurium, lead, bismuth and their compound ions.
【0161】IVa族,Va族の元素単体イオン及びそれら
の化合物イオン。特に、チタン、バナジウム、ニオブ、
ハフニウム、タンタルの元素単体イオン及びそれらの化
合物イオン。Group IVa and Va element simple ions and their compound ions. In particular, titanium, vanadium, niobium,
Elemental ions of hafnium and tantalum and their compound ions.
【0162】各イオンを複数種類組み合わせて用いる。
この場合、各イオンの相乗作用により更に優れた効果を
得ることができる。Each ion is used in combination of a plurality of types.
In this case, a more excellent effect can be obtained by the synergistic action of each ion.
【0163】(7)上記実施形態では、有機SOG膜に
イオンを注入しているが、イオンに限らず、原子、分
子、粒子であればよい(本発明ではこれらを総称して不
純物とする)。(7) In the above embodiment, ions are implanted into the organic SOG film. However, the ions are not limited to ions, but may be atoms, molecules, or particles (in the present invention, these are collectively referred to as impurities). .
【0164】(8)スパッタリングの方法として、マグ
ネトロンスパッタリング以外に、ダイオードスパッタリ
ング、高周波スパッタリング、四極スパッタリング等の
ようなものであってもよい。(8) As a sputtering method, other than magnetron sputtering, a method such as diode sputtering, high frequency sputtering, quadrupole sputtering or the like may be used.
【0165】(9)スパッタエッチングの方法として、
不活性ガスを用いる以外に、反応性ガス(例えばCCl
4、SF6)を用いた反応性イオンビームエッチング(R
IBE、反応性イオンミリングとも呼ばれる)を用いて
もよい。(9) As a method of sputter etching,
In addition to using an inert gas, a reactive gas (for example, CCl
4 , reactive ion beam etching (R 6 ) using SF 6 )
IBE, also called reactive ion milling).
【0166】(10)上記第2実施形態において、工程
14を工程13の前に行う。(10) In the second embodiment, Step 14 is performed before Step 13.
【0167】(11)単結晶シリコン基板(半導体基
板)に代えて、導電性基板やガラス等の絶縁性基板を用
いる。すなわち、以上の実施形態にあっては、単結晶シ
リコン基板上に層間絶縁膜を形成する例を示している
が、例えばLCDのように絶縁性基板上の半導体層の上
に層間絶縁膜を形成するデバイスに対しても十分に適用
が可能であり、このような絶縁性基板上に絶縁膜を形成
したものであっても本発明における「半導体装置」の概
念に属するものとする。(11) Instead of a single crystal silicon substrate (semiconductor substrate), a conductive substrate or an insulating substrate such as glass is used. That is, in the above embodiment, an example in which an interlayer insulating film is formed on a single crystal silicon substrate is shown. However, for example, an interlayer insulating film is formed on a semiconductor layer on an insulating substrate such as an LCD. The present invention can be sufficiently applied to a device having such a structure, and even a device having an insulating film formed on such an insulating substrate belongs to the concept of “semiconductor device” in the present invention.
【0168】(12)金属配線7又は上層金属配線27
は、それぞれ分離していても、端部で接続されていても
良く、任意の場所に置いて、配線間に絶縁膜が介在する
ものであれば良い。(12) Metal wiring 7 or upper metal wiring 27
May be separated from each other or connected at an end, and may be placed at any place as long as an insulating film is interposed between wirings.
【0169】(13)以上の実施形態にあっては、トレ
ンチ6,24に金属配線7を埋め込む例を用いて説明し
たが、その他コンタクトホールやビアホールも「埋め込
み孔」の概念に属する。また、以上の実施形態におい
て、コンタクトホールとビアホールとは同義とする。(13) In the above embodiment, the example in which the metal wiring 7 is buried in the trenches 6 and 24 has been described. However, other contact holes and via holes also belong to the concept of “buried hole”. In the above embodiments, a contact hole and a via hole are synonymous.
【0170】(14)第4実施形態の低誘電率絶縁膜と
して、有機SOG膜またはアモルファスカーボンを示し
たが、誘電率が3.5以下であれば他の絶縁膜であって
もよい。たとえば、HSQ(水素シルセスオキサン:誘
電率3.0)やアモルファスフッ素樹脂(誘電率2.
1)なども採用可能である。(14) Although an organic SOG film or amorphous carbon is shown as the low dielectric constant insulating film of the fourth embodiment, another insulating film may be used as long as the dielectric constant is 3.5 or less. For example, HSQ (hydrogen silsesoxane: dielectric constant 3.0) or amorphous fluororesin (dielectric constant 2.
1) can also be adopted.
【0171】[0171]
【発明の効果】以上のように、本発明にあっては、配線
の腐食を防止し且つ比誘電率の増加も極力防止された層
間絶縁膜を得ることで、信頼性の高い半導体装置を提供
することができる。As described above, according to the present invention, a highly reliable semiconductor device is provided by obtaining an interlayer insulating film in which wiring corrosion is prevented and an increase in relative dielectric constant is prevented as much as possible. can do.
【図1】本発明を具体化した第1実施形態に係る半導体
装置の概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the invention.
【図2】本発明を具体化した第1実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment which embodies the present invention;
【図3】本発明を具体化した第1実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 3 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment which embodies the present invention;
【図4】本発明を具体化した第1実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment, which embodies the present invention;
【図5】本発明を具体化した第1実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 5 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment which embodies the present invention;
【図6】本発明を具体化した第1実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment, which embodies the present invention;
【図7】本発明を具体化した第1実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment which embodies the present invention;
【図8】本発明を具体化した第1実施形態に係る半導体
装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment that embodies the present invention;
【図9】本発明の実施形態を説明するための特性図であ
る。FIG. 9 is a characteristic diagram for explaining the embodiment of the present invention.
【図10】本発明の実施形態を説明するための特性図で
ある。FIG. 10 is a characteristic diagram for explaining the embodiment of the present invention.
【図11】本発明の実施形態を説明するための特性図で
ある。FIG. 11 is a characteristic diagram for explaining the embodiment of the present invention.
【図12】本発明を具体化した第2実施形態に係る半導
体装置の概略断面図である。FIG. 12 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the invention.
【図13】本発明を具体化した第2実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 13 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to a second embodiment of the invention.
【図14】本発明を具体化した第2実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to a second embodiment of the invention.
【図15】本発明を具体化した第2実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 15 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment which embodies the present invention;
【図16】本発明を具体化した第2実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment which embodies the present invention;
【図17】本発明を具体化した第2実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 17 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment which embodies the present invention;
【図18】本発明を具体化した第2実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 18 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment which embodies the present invention;
【図19】本発明を具体化した第2実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment which embodies the present invention;
【図20】本発明を具体化した第2実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment which embodies the present invention;
【図21】本発明を具体化した第3実施形態に係る半導
体装置の概略断面図である。FIG. 21 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment of the invention;
【図22】本発明を具体化した第3実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 22 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment which embodies the present invention;
【図23】本発明を具体化した第3実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 23 is a schematic sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment which embodies the present invention;
【図24】本発明を具体化した第3実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 24 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment which embodies the present invention;
【図25】本発明を具体化した第3実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 25 is a schematic sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment which embodies the present invention;
【図26】本発明を具体化した第3実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 26 is a schematic sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment which embodies the present invention;
【図27】本発明を具体化した第3実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 27 is a schematic sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment which embodies the present invention;
【図28】本発明を具体化した第3実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 28 is a schematic sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment which embodies the present invention;
【図29】本発明を具体化した第4実施形態に係る半導
体装置の概略断面図である。FIG. 29 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the invention;
【図30】本発明を具体化した第4実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 30 is a schematic sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the invention;
【図31】本発明を具体化した第4実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 31 is a schematic sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the fourth embodiment which embodies the present invention;
【図32】本発明を具体化した第4実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 32 is a schematic sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the fourth embodiment which embodies the present invention;
【図33】本発明を具体化した第4実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 33 is a schematic sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the invention;
【図34】本発明を具体化した第4実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 34 is a schematic sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the fourth embodiment which embodies the present invention;
【図35】本発明を具体化した第4実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 35 is a schematic sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the invention;
【図36】本発明を具体化した第4実施形態に係る半導
体装置の製造過程を示す概略断面図である。FIG. 36 is a schematic sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the invention;
1 シリコン基板 3,20,23,30,43 有機SOG膜 4,28,29,32,46,49 レジストパターン 5,25,26,31,45 改質SOG膜 6,24 トレンチ 7 金属配線 21 コンタクトホール 22a,44a シリコン窒化膜マスク 27 上層金属配線 42 配線層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 3,20,23,30,43 Organic SOG film 4,28,29,32,46,49 Resist pattern 5,25,26,31,45 Modified SOG film 6,24 Trench 7 Metal wiring 21 Contact Hole 22a, 44a Silicon nitride film mask 27 Upper metal wiring 42 Wiring layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西田 篤弘 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 井上 恭典 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 水原 秀樹 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 5F033 GG04 HH04 HH08 HH11 HH13 HH14 HH17 HH18 HH21 HH23 HH25 HH33 JJ04 JJ08 JJ11 JJ13 JJ14 JJ17 JJ18 JJ21 JJ23 JJ25 JJ33 KK04 KK08 KK11 KK13 KK14 KK17 KK18 KK21 KK25 KK33 MM01 MM02 MM12 MM13 NN06 NN07 PP06 PP15 PP27 PP28 QQ09 QQ13 QQ14 QQ16 QQ25 QQ28 QQ37 QQ48 QQ60 QQ61 QQ62 QQ63 QQ64 QQ65 QQ66 QQ91 QQ92 RR01 RR04 RR06 RR09 RR12 RR21 RR22 RR24 RR25 SS01 SS02 SS04 SS07 SS11 SS12 SS13 SS14 SS15 SS22 TT04 TT06 TT07 WW04 XX18 XX24 XX27 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Atsuhiro Nishida 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Yasunori Inoue 2-chome, Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka No. 5 Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Hideki Mizuhara 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka F-term (reference) 5F033 GG04 HH04 HH08 HH11 HH13 HH14 HH17 HH18 HH21 HH23 HH25 HH33 JJ04 JJ08 JJ11 JJ13 JJ14 JJ17 JJ18 JJ21 JJ23 JJ25 JJ33 KK04 KK08 KK11 KK13 KK14 KK17 KK18 KK21 KK25 KK33 MM01 MM02 MM12 MM13 NN06 NN07 Q12 Q16 Q16 Q28 Q28 QQ92 RR01 RR04 RR06 RR09 RR12 RR21 RR22 RR24 RR25 SS01 SS02 SS04 SS07 SS11 SS12 SS13 SS14 SS15 SS22 TT04 TT06 TT07 WW04 XX18 XX24 XX27
Claims (20)
め込まれた第1配線と、 前記第1絶縁膜における前記第1配線との接触部のみに
形成された第1不純物含有領域とを備えた、半導体装
置。A first wiring which is substantially buried in the first insulating film up to its upper surface; and a first impurity-containing region formed only in a contact portion of the first insulating film with the first wiring. A semiconductor device comprising:
形成された第2絶縁膜と、この第2絶縁膜に形成され且
つ前記第1配線に通じる埋込用開口部と、この埋込用開
口部内に埋め込まれた第2配線とを備え、前記第2絶縁
膜における前記第2配線との接触部のみに、第2不純物
含有領域を形成したことを特徴とする請求項1に記載の
半導体装置。A second insulating film formed on the first wiring and the first insulating film; an embedding opening formed in the second insulating film and communicating with the first wiring; 2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a second wiring buried in the burying opening, wherein a second impurity-containing region is formed only in a contact portion of the second insulating film with the second wiring. 13. The semiconductor device according to claim 1.
じるコンタクトホールとこのコンタクトホールに通じる
トレンチとからなることを特徴とした請求項2に記載の
半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 2, wherein said burying opening comprises a contact hole communicating with said first wiring and a trench communicating with said contact hole.
ルが形成された第3絶縁膜と前記トレンチが形成された
第4絶縁膜とからなることを特徴とした請求項3に記載
の半導体装置。4. The semiconductor device according to claim 3, wherein said second insulating film comprises a third insulating film in which said contact hole is formed and a fourth insulating film in which said trench is formed. .
前記コンタクトホールのエッチング用マスクを有するこ
とを特徴とした請求項4に記載の半導体装置。5. Between the third insulating film and the fourth insulating film,
The semiconductor device according to claim 4, further comprising a mask for etching the contact hole.
じるコンタクトホールを有する第1絶縁膜と、 前記第1絶縁膜の上に形成され、前記コンタクトホール
に通じるトレンチを有する第2絶縁膜と、 前記コンタクトホールと前記トレンチとを埋め込むとと
もに、前記配線層に接触するように形成された第1配線
と、 前記第1絶縁膜のうち前記第1配線との接触部のみに形
成された第1不純物含有領域とを備えた、半導体装置。6. A first insulating film formed on a wiring layer and having a contact hole communicating with the wiring layer, and a second insulating film formed on the first insulating film and having a trench communicating with the contact hole. A film, a first wiring buried in the contact hole and the trench, and formed to be in contact with the wiring layer, and formed only in a contact portion of the first insulating film with the first wiring. A semiconductor device comprising: a first impurity-containing region.
ある、請求項6に記載の半導体装置。7. The semiconductor device according to claim 6, wherein said second insulating film has a dielectric constant of 3.5 or less.
に、前記コンタクトホールのエッチング用マスクをさら
に備える、請求項6又は7に記載の半導体装置。8. The semiconductor device according to claim 6, further comprising a mask for etching said contact hole between said first insulating film and said second insulating film.
有するシリコン酸化膜を含むことを特徴とした請求項
1、2、4、6又は7に記載の半導体装置。9. The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating film includes a silicon oxide film containing 1 atomic% or more of carbon.
とを特徴とした請求項1、2、4、6又は7に記載の半
導体装置。10. The semiconductor device according to claim 1, wherein said insulating film includes an inorganic SOG film.
と、 この第1絶縁膜の一部に不純物を導入して第1不純物含
有領域を形成する工程と、 前記第1絶縁膜における前記第1不純物含有領域内に、
第1埋込用開口部を形成する工程と、 前記第1埋込用開口部内に第1配線を埋め込む工程と、
を含むことを特徴とした半導体装置の製造方法。11. A step of forming a first insulating film on a substrate; a step of introducing an impurity into a part of the first insulating film to form a first impurity-containing region; In the first impurity-containing region,
Forming a first embedding opening; embedding a first wiring in the first embedding opening;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
と、 この第1絶縁膜の上に第1マスクパターンを形成する工
程と、 この第1マスクパターンをマスクとして前記第1絶縁膜
に不純物を注入することにより、前記第1絶縁膜に、前
記第1マスクパターンの開口部よりも大きな第1不純物
含有領域を形成する工程と、 前記第1マスクパターンをマスクとして、前記第1不純
物含有領域をエッチングすることにより、側壁に第1不
純物含有領域を有する第1埋込用開口部を形成する工程
と、 前記第1埋込用開口部内に第1配線を埋め込む工程と、
を含むことを特徴とした半導体装置の製造方法。12. A step of forming a first insulating film on a substrate, a step of forming a first mask pattern on the first insulating film, and forming the first insulating film on the first insulating film by using the first mask pattern as a mask. Forming a first impurity-containing region larger than the opening of the first mask pattern in the first insulating film by implanting an impurity; and forming the first impurity-containing region using the first mask pattern as a mask. Forming a first burying opening having a first impurity-containing region on a side wall by etching the region; burying a first wiring in the first burying opening;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
に、第2絶縁膜を形成する工程と、 この第2絶縁膜に、側壁に第2不純物含有領域を有し且
つ前記第1配線に通じる第2埋込用開口部を形成する工
程と、 前記第2埋込用開口部内に第2配線を埋め込む工程と、
を含むことを特徴とした請求項11又は12に記載の半
導体装置の製造方法。13. A step of forming a second insulating film on the first wiring and the first insulating film, wherein the second insulating film has a second impurity-containing region on a side wall, and Forming a second embedding opening communicating with the wiring; embedding a second wiring in the second embedding opening;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, further comprising:
に、第2絶縁膜を形成する工程と、 この第2絶縁膜の一部に不純物を導入して第2不純物含
有領域を形成する工程と、 前記第2絶縁膜における前記第2不純物含有領域内に、
前記第1配線に通じる第2埋込用開口部を形成する工程
と、 前記第2埋込用開口部内に第2配線を埋め込む工程と、
を含むことを特徴とした請求項11又は12に記載の半
導体装置の製造方法。14. A step of forming a second insulating film on the first wiring and the first insulating film, and forming a second impurity-containing region by introducing an impurity into a part of the second insulating film. And in the second impurity-containing region of the second insulating film,
Forming a second embedding opening communicating with the first wiring, embedding a second wiring in the second embedding opening,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, further comprising:
線に通じるコンタクトホールとこのコンタクトホールに
通じるトレンチとからなることを特徴とした請求項13
又は14に記載の半導体装置の製造方法。15. The semiconductor device according to claim 13, wherein the second embedding opening includes a contact hole communicating with the first wiring and a trench communicating with the contact hole.
15. A method for manufacturing a semiconductor device according to item 14.
3絶縁膜を形成する第1工程と、 前記第3絶縁膜の上に、第4絶縁膜を形成する第2工程
と、 前記第4絶縁膜の上に第2マスクパターンを形成する第
3工程と、 この第2マスクパターンをマスクとして前記第3絶縁膜
に不純物を注入することにより、前記第3絶縁膜に、前
記第2マスクパターンの開口部よりも大きく且つ前記第
1配線上に位置する第3不純物含有領域を形成する第4
工程と、 第4工程の前又は後に、前記第2マスクパターンをマス
クとして、前記第4絶縁膜をエッチングすることによ
り、前記第3絶縁膜の上に、前記第4絶縁膜からなるエ
ッチング用マスクを形成する第5工程と、 前記第2マスクパターンを除去した後、前記第3絶縁膜
及びエッチング用マスクの上に第5絶縁膜を形成する工
程と、 前記第5絶縁膜の上に前記エッチング用マスクよりも大
きい開口部を有する第3マスクパターンを形成する工程
と、 この第3マスクパターンをマスクとして前記第5絶縁膜
に不純物を注入することにより、前記第5絶縁膜に、前
記エッチング用マスクの開口部よりも大きく且つ前記第
3絶縁膜の第3不純物含有領域上に位置する第4不純物
含有領域を形成する工程と、 前記第3マスクパターンに基づいて、前記第4不純物含
有領域をエッチングすることにより、側壁に第4不純物
含有領域を有するトレンチを形成する工程と、 前記エッチング用マスクに基づいて、前記第3不純物含
有領域をエッチングすることにより、側壁に第3不純物
含有領域を有するコンタクトホールを形成する工程と、 前記コンタクトホール及びトレンチ内に第2配線を埋め
込む工程と、を含むことを特徴とした請求項11又は1
2に記載の半導体装置の製造方法。16. A first step of forming a third insulating film on the first insulating film and the first wiring, a second step of forming a fourth insulating film on the third insulating film, A third step of forming a second mask pattern on the fourth insulating film; and implanting impurities into the third insulating film using the second mask pattern as a mask, so that the third Fourth forming a third impurity-containing region larger than the opening of the second mask pattern and located on the first wiring.
An etching mask made of the fourth insulating film on the third insulating film by etching the fourth insulating film using the second mask pattern as a mask before or after the fourth step. Forming a fifth insulating film on the third insulating film and the etching mask after removing the second mask pattern; and performing the etching on the fifth insulating film. Forming a third mask pattern having an opening that is larger than the mask for the etching, and implanting an impurity into the fifth insulating film using the third mask pattern as a mask, thereby forming the etching film in the fifth insulating film. Forming a fourth impurity-containing region larger than the opening of the mask and located on the third impurity-containing region of the third insulating film; Forming a trench having a fourth impurity-containing region on the side wall by etching the fourth impurity-containing region; and etching the third impurity-containing region on the side wall based on the etching mask. 12. The method according to claim 11, further comprising: forming a contact hole having a third impurity-containing region; and burying a second wiring in the contact hole and the trench.
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 2.
第1絶縁膜を形成する工程と、 前記第1絶縁膜の上に第2絶縁膜を形成する工程と、 前記第2絶縁膜の上に第1マスクパターンを形成する工
程と、 前記第1マスクパターンをマスクとして、前記第1絶縁
膜に不純物を注入することにより、前記第1マスクパタ
ーンの開口部よりも大きく且つ前記配線層上に位置する
第1不純物含有領域を形成する工程と、 前記第1マスクパターンをマスクとして、前記第2絶縁
膜をエッチングすることにより、前記第1絶縁膜の上
に、前記第2絶縁膜からなるエッチング用マスクを形成
する工程と、 前記第1マスクパターンを除去した後、前記第1絶縁膜
及び前記エッチング用マスクの上に、誘電率が3.5以
下の第3絶縁膜を形成する工程と、 前記第3絶縁膜の上に前記エッチング用マスクよりも大
きい開口部を有する第2マスクパターンを形成する工程
と、 前記第2マスクパターンをマスクとして、前記第3絶縁
膜をエッチングすることにより、トレンチを形成する工
程と、 前記エッチング用マスクをマスクとして、前記第1不純
物含有領域をエッチングすることにより、側壁に第1不
純物含有領域を有するコンタクトホールを形成する工程
と、 前記コンタクトホール及びトレンチ内に第1配線を埋め
込む工程とを備えた、半導体装置の製造方法。17. A step of forming a first insulating film so as to cover a wiring layer formed on a substrate; a step of forming a second insulating film on the first insulating film; and a step of forming the second insulating film. Forming a first mask pattern thereon, and using the first mask pattern as a mask, injecting impurities into the first insulating film, so as to be larger than the opening of the first mask pattern and to form the wiring layer. Forming a first impurity-containing region located above; and etching the second insulating film using the first mask pattern as a mask, so that the second insulating film is formed on the first insulating film. Forming a third insulating film having a dielectric constant of 3.5 or less on the first insulating film and the etching mask after removing the first mask pattern. And before Forming a second mask pattern having an opening larger than the etching mask on the third insulating film; and etching the third insulating film using the second mask pattern as a mask, thereby forming a trench. Forming a contact hole having a first impurity-containing region on a side wall by etching the first impurity-containing region using the etching mask as a mask; and forming a contact hole in the contact hole and the trench. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of embedding one wiring.
縁膜へ斜め方向から不純物をイオン注入することにより
行う、請求項12、16または17に記載の半導体装置
の製造方法。18. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 12, wherein the impurity is implanted into the insulating film by ion-implanting the impurity into the insulating film obliquely.
含有するシリコン酸化膜を含むことを特徴とした請求項
11乃至17のいずれか1項に記載の半導体装置の製造
方法。19. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein said insulating film includes a silicon oxide film containing 1 atomic% or more of carbon.
とを特徴とした請求項11乃至17のいずれか1項に記
載の半導体装置の製造方法。20. The method according to claim 11, wherein the insulating film includes an inorganic SOG film.
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|---|---|---|---|
| JP11251316A JP2000323572A (en) | 1998-09-24 | 1999-09-06 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (5)
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|---|---|---|---|
| JP26959898 | 1998-09-24 | ||
| JP11-63569 | 1999-03-10 | ||
| JP10-269598 | 1999-03-10 | ||
| JP6356999 | 1999-03-10 | ||
| JP11251316A JP2000323572A (en) | 1998-09-24 | 1999-09-06 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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ID=27298216
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP11251316A Pending JP2000323572A (en) | 1998-09-24 | 1999-09-06 | Semiconductor device and manufacture thereof |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000323572A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005041280A1 (en) * | 2003-10-28 | 2005-05-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device |
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-
1999
- 1999-09-06 JP JP11251316A patent/JP2000323572A/en active Pending
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