JP2002198424A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 デュアルダマシンプロセスを用いた配線構造
を有する半導体装置において、容易な設計変更で容量変
更が可能なキャパシタを形成する。
【解決手段】 キャパシタの下部電極18bを第1のC
u膜18を用いて第1のCu配線層18aと同時に形成
する。キャパシタの上部電極24b形成の為の開口部2
0bはビアホール20aと同時に層間絶縁膜19に開口
し、その底部に層間絶縁膜19の最下層膜であるシリコ
ン窒化膜19aを残してキャパシタの誘電体膜25に用
いる。上部電極24bはデュアルダマシン配線である第
2のCu膜24を用いて第2のCu配線層24aと同時
に形成する。このように、デュアルダマシンプロセスを
用いた配線工程で、キャパシタを同時形成する。
(57) Abstract: In a semiconductor device having a wiring structure using a dual damascene process, a capacitor whose capacitance can be changed by an easy design change is formed. SOLUTION: A lower electrode 18b of a capacitor is connected to a first C electrode.
It is formed simultaneously with the first Cu wiring layer 18a using the u film 18. Opening 2 for forming upper electrode 24b of capacitor
Reference numeral 0b denotes an opening in the interlayer insulating film 19 at the same time as the via hole 20a, and the bottom is used as the dielectric film 25 of the capacitor except for the silicon nitride film 19a which is the lowermost film of the interlayer insulating film 19. The upper electrode 24b is formed simultaneously with the second Cu wiring layer 24a using the second Cu film 24 which is a dual damascene wiring. As described above, the capacitor is simultaneously formed in the wiring process using the dual damascene process.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は半導体装置に関
し、特にデュアルダマシンプロセスを用いた多層配線構
造を有する半導体装置に関するものである。The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a multilayer wiring structure using a dual damascene process.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置の配線層形成におけるダマシ
ンプロセスは、金属膜のエッチング加工を使わずに、微
細高密度配線を形成できる。特に、ビアホールと配線を
同時形成するデュアルダマシンプロセスは、今後の多層
配線の微細化と高信頼性化による高性能化と工程削減に
よる低コスト化とを実現する上で、最も期待されるプロ
セスである。また、配線材料として、比抵抗が小さく、
ストレスマイグレーション及びエレクトロマイグレーシ
ョンの耐性が高い銅(Cu)は、エッチング加工による
配線形成に用いるには加工が困難であったが、ダマシン
プロセスを用いた配線材料として、注目され開発が進め
られている。2. Description of the Related Art In a damascene process for forming a wiring layer of a semiconductor device, fine high-density wiring can be formed without using an etching process for a metal film. In particular, the dual damascene process, in which via holes and interconnects are formed simultaneously, is the most promising process for achieving higher performance by miniaturizing and increasing reliability of multilayer interconnects and lowering costs by reducing the number of processes. is there. Also, as a wiring material, the specific resistance is small,
Copper (Cu), which has a high resistance to stress migration and electromigration, has been difficult to process for use in forming wiring by etching. However, copper (Cu) has attracted attention and is being developed as a wiring material using a damascene process.
【0003】一方、配線のカップリングや電荷を蓄える
ためのキャパシタは、上下の電極層間の誘電体膜容量を
利用して形成するが、ある程度の容量を得るために、誘
電体膜の面積の確保と、薄膜化が必要である。図29は
従来の半導体装置の構造を示す断面図であり、ゲート工
程で形成されたキャパシタを配設したものである。図に
おいて、1は半導体基板(以下、基板と称す)、2は素
子分離用のトレンチ型絶縁膜、3は基板1の所定領域に
形成されたN+拡散層、4は基板上1にゲート酸化膜4
aを介して形成されたゲート電極膜、5は層間絶縁膜、
6は層間絶縁膜5に設けられた接続孔を埋め込んだタン
グステンプラグ、7はタングステンプラグ6に接続する
ように層間絶縁膜5上に形成された配線層である。図に
示すように、N+拡散層3とゲート電極膜4とをそれぞ
れキャパシタの下部電極、上部電極として、ゲート酸化
膜4aを誘電体膜としてキャパシタを構成している。こ
のように薄い酸化膜であるゲート酸化膜4aを用い、単
位面積当たりの容量が大きくできるゲート工程でキャパ
シタを形成している。On the other hand, a capacitor for coupling wiring and storing electric charges is formed by using the capacitance of a dielectric film between upper and lower electrode layers. In order to obtain a certain capacitance, the area of the dielectric film must be secured. It is necessary to reduce the thickness. FIG. 29 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional semiconductor device, in which a capacitor formed in a gate step is provided. In the figure, 1 is a semiconductor substrate (hereinafter referred to as a substrate), 2 is a trench type insulating film for element isolation, 3 is an N + diffusion layer formed in a predetermined region of the substrate 1, and 4 is a gate oxide on the substrate 1. Membrane 4
a, a gate electrode film formed via a, 5 an interlayer insulating film,
Reference numeral 6 denotes a tungsten plug in which a connection hole provided in the interlayer insulating film 5 is buried, and 7 denotes a wiring layer formed on the interlayer insulating film 5 so as to connect to the tungsten plug 6. As shown in the figure, a capacitor is constituted by using the N + diffusion layer 3 and the gate electrode film 4 as a lower electrode and an upper electrode of the capacitor, respectively, and using the gate oxide film 4a as a dielectric film. Using the gate oxide film 4a, which is a thin oxide film, a capacitor is formed by a gate process capable of increasing the capacity per unit area.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】半導体装置では個々の
製品毎にキャパシタに要求する容量が設定されるが、上
記のように構成される従来構造のキャパシタでは、製品
対応に容量を変更する際、下部電極がN+拡散層3で構
成されているため、大幅な変更が必要となる。そのため
一般的には、図30の平面図に示すように、予め余分に
キャパシタとなる回路8a〜8dを形成しておき、必要
に応じて配線層9を変更していた。即ち、大きな容量が
必要なときは配線9aを形成してキャパシタ回路8a〜
8dを用い、小さな容量でよいときは配線9bを形成し
てキャパシタ回路8a〜8cを用いる。従って冗長なキ
ャパシタが必要なため、チップ面積が大きくなる問題が
あった。また、想定以上に容量が必要であるときには、
大幅な設計変更が必要であり、その際、ゲート工程でキ
ャパシタを形成しているため、トランジスタ等の能動素
子の配置に制約され、容易に設計変更することはできな
かった。In the semiconductor device, the capacitance required for the capacitor is set for each individual product. However, in the conventional capacitor having the above structure, when the capacitance is changed for each product, Since the lower electrode is composed of the N + diffusion layer 3, a significant change is required. Therefore, generally, as shown in the plan view of FIG. 30, extra circuits 8a to 8d serving as capacitors are formed in advance, and the wiring layer 9 is changed as necessary. That is, when a large capacitance is required, the wiring 9a is formed and the capacitor circuits 8a to 8a are formed.
When a small capacity is sufficient, the wiring 9b is formed and the capacitor circuits 8a to 8c are used. Therefore, since a redundant capacitor is required, there is a problem that the chip area becomes large. If you need more capacity than expected,
Significant design changes are required. At this time, since the capacitors are formed in the gate process, the arrangement of active elements such as transistors is restricted, and the design cannot be easily changed.
【0005】この発明は、上記のような問題点を解消す
るために成されたものであって、微細高密度配線を高性
能、低コストで実現できるデュアルダマシン配線を用い
た半導体装置において、容易な設計変更によって容量の
変更が可能であるキャパシタの構造を提供することを目
的とする。また、これに適した製造方法を提供すること
を目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is intended to provide a semiconductor device using dual damascene wiring which can realize fine high-density wiring at high performance and at low cost. It is an object of the present invention to provide a structure of a capacitor whose capacitance can be changed by a simple design change. Another object of the present invention is to provide a manufacturing method suitable for this.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項1
記載の半導体装置は、半導体基板に形成された第1の配
線層と、該第1の配線層を覆って全面に形成された層間
絶縁膜と、該層間絶縁膜に設けられたビアホールおよび
配線溝を同時に埋め込んで上記第1の配線層に接続形成
されたデュアルダマシン構造の第2の配線層とを備えた
半導体装置であって、上記第1の配線層を構成する第1
の導電膜から成る下部電極と、該下部電極上の上記層間
絶縁膜に設けられた上記配線溝よりも深く上記下部電極
に到達しない開口部に、上記第2の配線層を構成する第
2の導電膜を埋め込んで形成した上部電極と、該上部電
極および上記下部電極に挟まれ上記層間絶縁膜の下層部
分を構成する誘電体膜とによって構成される容量素子を
有するものである。Means for Solving the Problems Claim 1 according to the present invention.
According to the semiconductor device described above, a first wiring layer formed on a semiconductor substrate, an interlayer insulating film formed over the entire surface covering the first wiring layer, a via hole and a wiring groove provided in the interlayer insulating film And a second wiring layer having a dual damascene structure formed to be connected to the first wiring layer by embedding the first wiring layer at the same time.
A second electrode forming the second wiring layer in an opening that is deeper than the wiring groove provided in the interlayer insulating film on the lower electrode and does not reach the lower electrode. The capacitor has a capacitive element composed of an upper electrode formed by embedding a conductive film and a dielectric film sandwiched between the upper electrode and the lower electrode and constituting a lower layer of the interlayer insulating film.
【0007】またこの発明に係る請求項2記載の半導体
装置は、請求項1において、層間絶縁膜がエッチング選
択比の異なる複数の膜から成る積層膜であり、容量素子
の誘電体膜を上記層間絶縁膜の最下層膜で構成したもの
である。According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, the interlayer insulating film is a laminated film including a plurality of films having different etching selectivity, and the dielectric film of the capacitor is formed by the interlayer insulating film. This is constituted by the lowermost film of the insulating film.
【0008】またこの発明に係る請求項3記載の半導体
装置は、請求項2において、第1の導電膜が銅膜であ
り、層間絶縁膜の最下層膜がシリコン窒化膜である。According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the second aspect, the first conductive film is a copper film, and a lowermost film of the interlayer insulating film is a silicon nitride film.
【0009】またこの発明に係る請求項4記載の半導体
装置は、半導体基板に形成された第1の配線層と、該第
1の配線層を覆って全面に形成された層間絶縁膜と、該
層間絶縁膜に設けられたビアホールおよび配線溝を同時
に埋め込んで上記第1の配線層に接続形成されたデュア
ルダマシン構造の第2の配線層とを備えた半導体装置で
あって、上記第1の配線層を構成する第1の導電膜から
成る下部電極と、該下部電極上の上記層間絶縁膜に設け
られた開口部に、上記第2の配線層を構成する第2の導
電膜を埋め込んで形成した上部電極と、上記開口部内壁
に形成されて該開口部底部にて上記上部電極および上記
下部電極に挟まれる誘電体膜とによって構成される容量
素子を有するものである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device, comprising: a first wiring layer formed on a semiconductor substrate; an interlayer insulating film formed on the entire surface to cover the first wiring layer; A second wiring layer having a dual damascene structure connected to the first wiring layer by simultaneously burying a via hole and a wiring groove provided in an interlayer insulating film, wherein the first wiring A lower electrode made of a first conductive film forming a layer, and a second conductive film forming a second wiring layer is buried in an opening provided in the interlayer insulating film on the lower electrode. And a dielectric element formed on the inner wall of the opening and sandwiched between the upper electrode and the lower electrode at the bottom of the opening.
【0010】またこの発明に係る請求項5記載の半導体
装置は、請求項4において、誘電体膜が第2の配線層の
側壁にも形成されたものである。According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the fourth aspect, the dielectric film is formed also on a side wall of the second wiring layer.
【0011】またこの発明に係る請求項6記載の半導体
装置の製造方法は、第1の導電膜が形成された半導体基
板上の全面に層間絶縁膜を形成する工程と、上記層間絶
縁膜を第1のレジストマスクを用いた異方性エッチング
により該層間絶縁膜の下層部分を残して開口し、第2の
導電膜を充填するためのビアホールおよび開口部を形成
すると共に、該開口部下層に残存した上記層間絶縁膜の
下層部分により容量素子の誘電体膜を形成する工程と、
上記ビアホール内および上記開口部内に有機材料を埋め
込み、上記層間絶縁膜を第2のレジストマスクを用いた
異方性エッチングにより開口して配線溝を形成する工程
と、上記開口部を覆う第3のレジストマスクを用いたエ
ッチングにより、上記ビアホール下層に残存した上記層
間絶縁膜の下層部分を除去して該ビアホールを上記第1
の導電膜表面に到達させる工程と、上記配線溝、上記ビ
アホール及び上記開口部に、第2の導電膜をデュアルダ
マシンプロセスにより埋め込んで、上記第1の導電膜に
接続される第2の配線層および上記容量素子の上部電極
を形成する工程とを備えたものである。According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, a step of forming an interlayer insulating film over the entire surface of the semiconductor substrate on which the first conductive film is formed; An opening is formed by anisotropic etching using the first resist mask, leaving a lower layer portion of the interlayer insulating film, a via hole and an opening for filling the second conductive film are formed, and the opening remaining in the lower layer of the opening is formed. Forming a dielectric film of a capacitive element by a lower layer portion of the interlayer insulating film,
A step of forming a wiring groove by burying an organic material in the via hole and the opening and opening the interlayer insulating film by anisotropic etching using a second resist mask; and a third step of covering the opening. By etching using a resist mask, a lower layer portion of the interlayer insulating film remaining in the lower layer of the via hole is removed to remove the via hole from the first layer.
And a second wiring layer connected to the first conductive film by burying a second conductive film in the wiring groove, the via hole, and the opening by a dual damascene process. And forming an upper electrode of the capacitive element.
【0012】またこの発明に係る請求項7記載の半導体
装置の製造方法は、請求項6において、層間絶縁膜を第
1のレジストマスクを用いて異方性エッチングする際、
誘電体膜となる層間絶縁膜の下層部分が、エッチングス
トッパとして機能するものである。According to a seventh aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth aspect, when the anisotropic etching of the interlayer insulating film is performed using the first resist mask,
The lower part of the interlayer insulating film serving as the dielectric film functions as an etching stopper.
【0013】またこの発明に係る請求項8記載の半導体
装置の製造方法は、第1の導電膜が形成された半導体基
板上の全面に層間絶縁膜を形成する工程と、上記層間絶
縁膜を第1のレジストマスクを用いた異方性エッチング
により開口し、第2の導電膜を充填するためのビアホー
ルおよび開口部を形成する工程と、上記ビアホール内お
よび上記開口部内に有機材料を埋め込み、上記層間絶縁
膜を第2のレジストマスクを用いた異方性エッチングに
より開口して配線溝を形成する工程と、上記配線溝、上
記ビアホール及び上記開口部が開口された上記層間絶縁
膜上の全面に誘電体膜を形成した後、該誘電体膜を上記
開口部を覆う第3のレジストマスクを用いたエッチング
により除去して、上記ビアホール底部の上記誘電体膜を
除去すると共に上記開口部内壁に残存させる工程と、上
記配線溝、上記ビアホール及び上記開口部に、第2の導
電膜をデュアルダマシンプロセスにより埋め込んで、上
記第1の導電膜に接続される第2の配線層および容量素
子の上部電極を形成する工程とを備えたものである。According to a eighth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, a step of forming an interlayer insulating film over the entire surface of the semiconductor substrate on which the first conductive film is formed; Forming a via hole and an opening for filling the second conductive film by anisotropic etching using the first resist mask, filling an organic material in the via hole and the opening, Forming a wiring groove by opening the insulating film by anisotropic etching using a second resist mask; and forming a dielectric on the entire surface of the interlayer insulating film where the wiring groove, the via hole and the opening are opened. After forming the body film, the dielectric film is removed by etching using a third resist mask covering the opening, and the dielectric film at the bottom of the via hole is removed and the dielectric film is removed. Leaving a second conductive layer in the wiring groove, the via hole and the opening by a dual damascene process, leaving a second wiring layer connected to the first conductive film; Forming an upper electrode of the capacitive element.
【0014】またこの発明に係る請求項9記載の半導体
装置の製造方法は、請求項8において、第3のレジスト
マスクを用いた誘電体膜のエッチングが、異方性エッチ
ングであり、開口部内壁、ビアホール側壁及び配線溝側
壁に上記誘電体膜を残存させたものである。According to a ninth aspect of the present invention, in the method of the eighth aspect, the etching of the dielectric film using the third resist mask is anisotropic etching, and the inner wall of the opening is formed. The dielectric film is left on the side wall of the via hole and the side wall of the wiring groove.
【0015】またこの発明に係る請求項10記載の半導
体装置の製造方法は、請求項6〜9のいずれかにおい
て、開口部を覆う第3のレジストマスクを、光照射され
た部分のみが硬化するネガタイプのレジストで形成した
ものである。According to a tenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the sixth to ninth aspects, the third resist mask covering the opening is cured only at a portion irradiated with light. It is formed of a negative type resist.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、この発明の
実施の形態1を図について説明する。図1はこの発明の
実施の形態1による半導体装置の構造を示す断面図であ
る。図において、11は半導体基板(以下、基板11と
称す)、12は基板11に形成された絶縁膜、13は絶
縁膜12の所定領域に設けられた接続孔を埋め込んで形
成されたプラグ電極、14はシリコン酸化膜14b/シ
リコン窒化膜14aから成る絶縁膜、15a、15bは
絶縁膜14にそれぞれ設けられた配線溝、18(18
a、18b)は配線溝15a、15bにバリアメタル1
6、メッキの際のシード層17を介してメッキ法により
埋め込まれた第1の導電膜としての第1のCu膜で、特
に18aは第1のCu配線層、18bはキャパシタの下
部電極である。19はシリコン酸化膜19b、19c/
シリコン窒化膜19aから成る層間絶縁膜、20aは層
間絶縁膜19に第1のCu配線層18aに到達するよう
に開口されたビアホール、20bは層間絶縁膜19の下
部電極18b上にシリコン窒化膜19aを残存させて形
成された開口部、21は層間絶縁膜19のシリコン酸化
膜19cに形成された配線溝である。24(24a、2
4b)はビアホール20a、開口部20bおよび配線溝
21にバリアメタル22、メッキの際のシード層23を
介してメッキ法により埋め込まれた第2の導電膜として
の第2のCu膜で、特に24aは第2のCu配線層、2
4bはキャパシタの上部電極である。25はキャパシタ
の両電極間に挟まれたシリコン窒化膜19aから成るキ
ャパシタの誘電体膜である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 11 denotes a semiconductor substrate (hereinafter, referred to as a substrate 11), 12 denotes an insulating film formed on the substrate 11, 13 denotes a plug electrode formed by burying a connection hole provided in a predetermined region of the insulating film 12, 14 is an insulating film composed of a silicon oxide film 14b / silicon nitride film 14a, 15a and 15b are wiring grooves provided in the insulating film 14, respectively.
a, 18b) are the barrier metal 1 in the wiring grooves 15a, 15b.
6. A first Cu film as a first conductive film embedded by a plating method via a seed layer 17 at the time of plating, in particular, 18a is a first Cu wiring layer, and 18b is a lower electrode of a capacitor. . 19 is a silicon oxide film 19b, 19c /
An interlayer insulating film made of a silicon nitride film 19a; 20a, a via hole opened in the interlayer insulating film 19 so as to reach the first Cu wiring layer 18a; 20b, a silicon nitride film 19a on a lower electrode 18b of the interlayer insulating film 19; Are formed in the silicon oxide film 19 c of the interlayer insulating film 19. 24 (24a, 2
4b) a second Cu film as a second conductive film embedded in the via hole 20a, the opening 20b, and the wiring groove 21 via the barrier metal 22 and the seed layer 23 at the time of plating by plating, particularly 24a Is the second Cu wiring layer, 2
4b is an upper electrode of the capacitor. Numeral 25 is a dielectric film of the capacitor formed of the silicon nitride film 19a sandwiched between both electrodes of the capacitor.
【0017】このように構成される半導体装置の製造方
法を、図2〜図23に基づいて以下に示す。まず、トラ
ンジスタ、抵抗素子、容量素子などが形成され素子構成
された基板11上の全面にシリコン酸化膜から成る絶縁
膜12を形成し平坦化した後、所定領域に接続孔を設
け、この接続孔に例えばタングステンを埋め込んでプラ
グ電極13を形成する。この後、全面にシリコン、窒素
及び酸素の組成比を制御して形成したシリコンオキシナ
イトライド14c/シリコン酸化膜14b/シリコン窒
化膜14aから成る絶縁膜14を形成する(図2)。次
に、平坦化された絶縁膜14上の全面にホトレジスト膜
26を形成し、リソグラフィ技術によりパターン化する
(図3)。このレジストパターン26をマスクとしてシ
リコンオキシナイトライド14cおよびシリコン酸化膜
14bを順次、異方性エッチングによりエッチング加工
した後(図4)、ホトレジスト膜26を酸素プラズマを
用いたアッシングにより除去し、ウェット処理によりポ
リマ除去する(図5)。続いてさらに異方性エッチング
により、下地のシリコン窒化膜14aをエッチング加工
すると共に、表面のシリコンオキシナイトライド14c
を除去して、配線溝15a、15bを所望の深さ、例え
ば300nm程度に形成する(図6)。A method of manufacturing a semiconductor device having such a configuration will be described below with reference to FIGS. First, an insulating film 12 made of a silicon oxide film is formed on the entire surface of a substrate 11 on which elements such as a transistor, a resistive element, and a capacitive element are formed and planarized, and then a connection hole is provided in a predetermined region. Then, for example, tungsten is embedded to form the plug electrode 13. Thereafter, an insulating film 14 of silicon oxynitride 14c / silicon oxide film 14b / silicon nitride film 14a formed by controlling the composition ratio of silicon, nitrogen and oxygen is formed on the entire surface (FIG. 2). Next, a photoresist film 26 is formed on the entire surface of the flattened insulating film 14 and patterned by lithography (FIG. 3). After the silicon oxynitride 14c and the silicon oxide film 14b are sequentially etched by anisotropic etching using the resist pattern 26 as a mask (FIG. 4), the photoresist film 26 is removed by ashing using oxygen plasma, and wet processing is performed. To remove the polymer (FIG. 5). Subsequently, the underlying silicon nitride film 14a is etched by anisotropic etching, and the silicon oxynitride 14c on the surface is etched.
To form wiring grooves 15a and 15b to a desired depth, for example, about 300 nm (FIG. 6).
【0018】次に、配線溝15a、15bを埋め込んで
例えばCuから成る配線層を形成する。形成方法は、ス
パッタ法、CVD法、メッキ法等を用いるが、ここでは
メッキ法を用いて形成する例を示す。まず、基板11上
の全面に、絶縁膜(シリコン酸化膜)12中への拡散防
止および密着性向上のためのバリアメタル層16と、メ
ッキの際の電極となるCu膜から成るシード層17とを
スパッタ法により連続して形成する。バリアメタル層1
6の形成は、例えば、窒素雰囲気中で金属をスパッタす
る反応性スパッタ法でタンタル(Ta)をスパッタして
窒化タンタルナイト(TaN)を、約30nm程度の膜
厚で形成する。このバリアメタル層16は、例えばTi
N、Ti、Ta等、Cuに対する阻止能がある導電性材
料であればよく、また、その膜厚はCuに対する熱拡散
の阻止能で決定される。シード層17は、配線溝15
a、15b内のカバレジの悪い部分にも形成されるよ
う、Cu膜を例えば200nm程度の膜厚で形成する
(図7)。Next, a wiring layer made of, for example, Cu is formed by filling the wiring grooves 15a and 15b. As a forming method, a sputtering method, a CVD method, a plating method, or the like is used. Here, an example of forming by using a plating method is described. First, a barrier metal layer 16 for preventing diffusion into an insulating film (silicon oxide film) 12 and improving adhesion, and a seed layer 17 made of a Cu film serving as an electrode during plating are formed on the entire surface of the substrate 11. Are continuously formed by a sputtering method. Barrier metal layer 1
For example, tantalum (TaN) is formed to a thickness of about 30 nm by sputtering tantalum (Ta) by a reactive sputtering method of sputtering metal in a nitrogen atmosphere. The barrier metal layer 16 is made of, for example, Ti
Any conductive material having a stopping power for Cu, such as N, Ti, or Ta, may be used, and its film thickness is determined by the stopping power for thermal diffusion for Cu. The seed layer 17 is formed in the wiring groove 15.
A Cu film is formed to have a thickness of, for example, about 200 nm so as to be formed also in the portions having poor coverage in a and 15b (FIG. 7).
【0019】次に、硫酸銅溶液中でシード層17に電荷
を供給する電解メッキ法でCu膜を成長させ、例えば5
00nmの膜厚で形成した後、例えば400℃を越えな
い低温アニール処理によりCuの結晶性を整えて、第1
のCu膜18を形成する。なお、この膜厚は、後工程で
行う化学機械研磨法(CMP法)による膜削れを考慮し
て決定すればよい(図8)。次に、CMP法により、第
1のCu膜18、シード層17およびバリアメタル層1
6を研磨して、配線溝15a、15b内のみに残存さ
せ、プラグ電極13に接続される第1のCu配線層18
a、およびキャパシタの下部電極18bを形成する(図
9)。Next, a Cu film is grown by an electrolytic plating method for supplying a charge to the seed layer 17 in a copper sulfate solution.
After being formed to a thickness of 00 nm, the crystallinity of Cu is adjusted by, for example, low-temperature annealing not exceeding 400 ° C.
Is formed. Note that this film thickness may be determined in consideration of film removal by a chemical mechanical polishing method (CMP method) performed in a later step (FIG. 8). Next, the first Cu film 18, the seed layer 17, and the barrier metal layer 1 are formed by the CMP method.
6 is polished so as to remain only in the wiring grooves 15a and 15b, and the first Cu wiring layer 18 connected to the plug electrode 13 is formed.
a and the lower electrode 18b of the capacitor are formed (FIG. 9).
【0020】次に、全面に層間絶縁膜19の最下層膜で
あるシリコン窒化膜19aを、例えば、モノシラン(S
iH4)とアンモニア(NH3)を用いたプラズマCVD
法により、2Torr程度の低圧化でウエハ温度を40
0℃程度に制御して、50nm程度の膜厚で成膜する。
このシリコン窒化膜19aを第1のCu膜18の表面に
形成することにより、Cu膜18の酸化を防止できる
(図10)。続いて、配線層間絶縁膜となるシリコン酸
化膜19bとその上に、配線溝を形成するためのシリコ
ン酸化膜19cを形成する。ここでは耐湿性に優れたシ
リコン酸化膜19bをプラズマCVD法で形成後、下層
の第1のCu膜18表面による凸部を平坦化するために
酸化膜CMPを施す。この後、通常のシリコン酸化膜に
フッ素をドープして、低誘電率のシリコン酸化膜19c
を成膜する。ここでは、シリコン酸化膜19bとシリコ
ン酸化膜19cとを異なる膜としたが同一組成でも良
い。これは、SiH4、N2O、CF4を用いたプラズマ
CVD法により、2Torr程度の低圧化でウエハ温度
を400℃程度に制御して、700nm程度の膜厚で成
膜する。これにより層間絶縁膜19が形成される(図1
1)。Next, a silicon nitride film 19a, which is the lowermost film of the interlayer insulating film 19, is coated on the entire surface with, for example, monosilane (S
Plasma CVD using iH 4 ) and ammonia (NH 3 )
The wafer temperature is reduced by about 2 Torr to 40
The film is formed at a thickness of about 50 nm by controlling the temperature to about 0 ° C.
By forming the silicon nitride film 19a on the surface of the first Cu film 18, the oxidation of the Cu film 18 can be prevented (FIG. 10). Subsequently, a silicon oxide film 19b to be a wiring interlayer insulating film and a silicon oxide film 19c for forming a wiring groove are formed thereon. Here, after a silicon oxide film 19b having excellent moisture resistance is formed by a plasma CVD method, an oxide film CMP is applied to flatten a projection formed by the surface of the lower first Cu film 18. Thereafter, the normal silicon oxide film is doped with fluorine to form a low dielectric constant silicon oxide film 19c.
Is formed. Here, the silicon oxide film 19b and the silicon oxide film 19c are different films, but may have the same composition. This is performed by a plasma CVD method using SiH 4 , N 2 O, and CF 4 to form a film with a thickness of about 700 nm while controlling the wafer temperature to about 400 ° C. at a low pressure of about 2 Torr. Thereby, an interlayer insulating film 19 is formed.
1).
【0021】次に、層間絶縁膜19上の全面に反射防止
膜27を形成する。ここではSi、O、Nの組成比を制
御したSiON膜をプラズマCVD法により成膜する。
組成比を変えることで、屈折率と吸収係数を制御でき、
膜厚を合わせ込むことで後工程のリソグラフィで用いる
光の波長に適した反射防止膜27が形成できる(図1
2)。次に、反射防止膜27上の全面にホトレジスト膜
28を形成し、リソグラフィ技術によりパターン化して
第1のレジストパターン28を形成する(図13)。こ
の第1のレジストパターン28をマスクとして下地の反
射防止膜27および層間絶縁膜19を順次、異方性エッ
チングによりエッチング加工する。これにより層間絶縁
膜19に、ビアホール20aとキャパシタの上部電極2
4b形成のための開口部20bとをシリコン窒化膜19
aが残存した状態で開口する。この時シリコン窒化膜1
9aがエッチングストッパとして機能するため、信頼性
良く、シリコン窒化膜19aが残存した状態で開口でき
る(図14)。次に、ホトレジスト膜28を酸素プラズ
マを用いたアッシングにより除去し、ウェット処理によ
りポリマ除去する(図15)。Next, an antireflection film 27 is formed on the entire surface of the interlayer insulating film 19. Here, a SiON film in which the composition ratio of Si, O, and N is controlled is formed by a plasma CVD method.
By changing the composition ratio, the refractive index and absorption coefficient can be controlled,
By adjusting the film thickness, an anti-reflection film 27 suitable for the wavelength of light used in lithography in a later step can be formed.
2). Next, a photoresist film 28 is formed on the entire surface of the antireflection film 27, and is patterned by lithography to form a first resist pattern 28 (FIG. 13). Using the first resist pattern 28 as a mask, the underlying antireflection film 27 and the interlayer insulating film 19 are sequentially etched by anisotropic etching. Thereby, the via hole 20 a and the upper electrode 2 of the capacitor are formed in the interlayer insulating film 19.
The opening 20b for forming the silicon nitride film 19
The opening is made in a state where a remains. At this time, the silicon nitride film 1
Since 9a functions as an etching stopper, opening can be performed with high reliability while the silicon nitride film 19a remains (FIG. 14). Next, the photoresist film 28 is removed by ashing using oxygen plasma, and the polymer is removed by wet processing (FIG. 15).
【0022】次に、基板11上の全面に有機材料として
の有機膜29を塗布する。この有機膜29の材料は、レ
ジストそのものであっても、また感光剤を含まない樹脂
であってもよく、後工程の配線溝21加工の際のエッチ
ング選択比が高く、かつビアホール20a及び開口部2
0bへの埋め込み特性の良好なものであればよい(図1
6)。続いて全面エッチバックにより有機膜29をビア
ホール20a内及び開口部20b内にのみ残存させる
(図17)。次に、全面にホトレジスト膜30を形成
し、リソグラフィ技術によりパターン化して第2のレジ
ストパターン30を形成する(図18)。この第2のレ
ジストパターン30をマスクとして下地の反射防止膜2
7および層間絶縁膜19を順次、異方性エッチングによ
りエッチング加工する。これにより層間絶縁膜19のシ
リコン酸化膜19cに、300nm程度の深さの配線溝
21が形成される。このエッチングの際、ビアホール2
0a及び開口部20bの底部は、有機膜29によってエ
ッチングのダメージから保護される(図19)。次に、
ホトレジスト膜30を酸素プラズマを用いたアッシング
により除去し、ウェット処理によりポリマ除去する(図
20)。Next, an organic film 29 as an organic material is applied to the entire surface of the substrate 11. The material of the organic film 29 may be a resist itself or a resin not containing a photosensitive agent. The material of the organic film 29 has a high etching selectivity at the time of processing the wiring groove 21 in a later step, and the via hole 20a and the opening 2
0b as long as it has good embedding characteristics (see FIG. 1).
6). Subsequently, the organic film 29 is left only in the via hole 20a and the opening 20b by overall etch back (FIG. 17). Next, a photoresist film 30 is formed on the entire surface and patterned by lithography to form a second resist pattern 30 (FIG. 18). Using the second resist pattern 30 as a mask, the underlying anti-reflection film 2
7 and the interlayer insulating film 19 are sequentially etched by anisotropic etching. As a result, a wiring groove 21 having a depth of about 300 nm is formed in the silicon oxide film 19c of the interlayer insulating film 19. In this etching, the via hole 2
0a and the bottom of the opening 20b are protected from damage by etching by the organic film 29 (FIG. 19). next,
The photoresist film 30 is removed by ashing using oxygen plasma, and the polymer is removed by wet processing (FIG. 20).
【0023】次に、全面に光照射された部分のみが硬化
するネガタイプのホトレジスト膜31を形成し、リソグ
ラフィ技術によりパターン化して第3のレジストパター
ン31を形成する。この時、第3のレジストパターン3
1は、キャパシタの上部電極24b形成のための開口部
20bを覆うパターンのみで形成される。(図21)。
続いて、第3のレジストパターン31をマスクとした異
方性エッチングにより、ビアホール20a底部のシリコ
ン窒化膜19aを除去し、さらに反射防止膜27を除去
する。ここでは、ネガタイプのホトレジスト膜31を用
いたため、ビアホール20a内のシリコン窒化膜19a
が完全に除去できる。なお、ポジレジストを用いると、
ビアホールでの光の減衰のため、レジストを残したくな
いビアホール内にレジストが残存してしまう恐れがあ
り、その後のエッチングの信頼性が悪くなる。この後、
ホトレジスト膜31を酸素プラズマを用いたアッシング
により除去し、ウェット処理によりポリマ除去する。こ
れにより、ビアホール20aは底部のシリコン窒化膜1
9aが除去されて第1のCu膜18表面に到達し、開口
部20b底部にはキャパシタの誘電体膜25となるシリ
コン窒化膜19aが残存する(図22)。Next, a negative-type photoresist film 31 is formed on the entire surface, in which only the light-irradiated portions are cured, and is patterned by lithography to form a third resist pattern 31. At this time, the third resist pattern 3
1 is formed only with a pattern covering the opening 20b for forming the upper electrode 24b of the capacitor. (FIG. 21).
Subsequently, the silicon nitride film 19a at the bottom of the via hole 20a is removed by anisotropic etching using the third resist pattern 31 as a mask, and the antireflection film 27 is further removed. Here, since the negative type photoresist film 31 was used, the silicon nitride film 19a in the via hole 20a was used.
Can be completely removed. If a positive resist is used,
Due to the attenuation of light in the via hole, the resist may remain in the via hole where the resist is not desired to be left, and the reliability of the subsequent etching deteriorates. After this,
The photoresist film 31 is removed by ashing using oxygen plasma, and the polymer is removed by wet processing. Thereby, the via hole 20a is formed in the silicon nitride film 1 at the bottom.
9a is removed to reach the surface of the first Cu film 18, and the silicon nitride film 19a to be the dielectric film 25 of the capacitor remains at the bottom of the opening 20b (FIG. 22).
【0024】次に、配線溝21、ビアホール20a及び
開口部20bを同時に埋め込むデュアルダマシン配線
を、例えば上述したメッキ法を用いて次のように形成す
る。まず、基板11上の全面に、バリアメタル層22と
メッキの際の電極となるCu膜から成るシード層23と
をスパッタ法により連続して形成し、硫酸銅溶液中でシ
ード層23に電荷を供給する電解メッキ法でCu膜を成
長させた後、例えば400℃を越えない低温アニール処
理によりCuの結晶性を整えて、第2のCu膜24を形
成する(図23)。次に、CMP法により、第2のCu
膜24、シード層23およびバリアメタル層22を研磨
して、配線溝21、ビアホール20a及び開口部20b
内のみに残存させる。これにより、配線溝21およびビ
アホール20aを同時に埋め込んで第1のCu配線層1
8aに接続される第2のCu配線層24aと、開口部2
0bを埋め込んで、誘電体膜25を介して下部電極18
b上に形成されるキャパシタの上部電極24bとを形成
する(図1参照)。この後、所定の処理を施して半導体
装置を完成する。Next, a dual damascene wiring for simultaneously filling the wiring groove 21, the via hole 20a and the opening 20b is formed as follows using, for example, the plating method described above. First, a barrier metal layer 22 and a seed layer 23 made of a Cu film serving as an electrode during plating are continuously formed on the entire surface of the substrate 11 by a sputtering method, and charges are applied to the seed layer 23 in a copper sulfate solution. After the Cu film is grown by the supplied electrolytic plating method, the crystallinity of Cu is adjusted by, for example, low-temperature annealing not exceeding 400 ° C. to form the second Cu film 24 (FIG. 23). Next, the second Cu
The film 24, the seed layer 23, and the barrier metal layer 22 are polished to form the wiring groove 21, the via hole 20a, and the opening 20b.
Leave only inside. As a result, the wiring groove 21 and the via hole 20a are simultaneously buried and the first Cu wiring layer 1 is formed.
8a, a second Cu wiring layer 24a connected to
0b, and the lower electrode 18 is interposed through the dielectric film 25.
and the upper electrode 24b of the capacitor formed on the substrate b (see FIG. 1). Thereafter, predetermined processing is performed to complete the semiconductor device.
【0025】この実施の形態では、キャパシタの下部電
極18bを第1のCu膜18を用いて第1のCu配線層
18aと同時に形成し、キャパシタの上部電極24b
を、デュアルダマシン配線である第2のCu膜24を用
いて第2のCu配線層24aと同時に形成した。さら
に、上部電極24b形成の為の開口部20bはビアホー
ル20aと同時に開口され、その底部に層間絶縁膜19
の最下層膜であるシリコン窒化膜19aを残し、キャパ
シタの誘電体膜25として用いた。このように、デュア
ルダマシンプロセスを用いた配線工程で、同時にキャパ
シタを形成できる。In this embodiment, the lower electrode 18b of the capacitor is formed simultaneously with the first Cu wiring layer 18a using the first Cu film 18, and the upper electrode 24b of the capacitor is formed.
Was formed simultaneously with the second Cu wiring layer 24a using the second Cu film 24 which is a dual damascene wiring. Further, an opening 20b for forming the upper electrode 24b is opened at the same time as the via hole 20a, and the interlayer insulating film 19
The remaining silicon nitride film 19a, which is the lowermost film, was used as the dielectric film 25 of the capacitor. As described above, the capacitor can be formed simultaneously in the wiring process using the dual damascene process.
【0026】また、図24に示すように、下部電極18
a、シリコン窒化膜19a(25)および上部電極24
bで構成されるキャパシタは配線工程で形成されるた
め、基板11に形成されたN+拡散層33、ゲート酸化
膜34、ゲート電極膜35などが形成されている層より
も絶縁膜36を介して上層に形成されるものである。こ
のため、製品対応にキャパシタの容量を変更する際、ト
ランジスタ等の能動素子の配置に制約されることなく、
独立にキャパシタ領域40の面積を変更して容易に実現
できる。またその際、配線形成のリソグラフィ工程にお
けるマスクの変更のみで、工程を増やすことなく容易に
変更できる。なお、図24において、32は素子分離用
のトレンチ型絶縁膜、37、38は絶縁膜36に設けら
れた接続孔を埋め込んだタングステンプラグ、39はタ
ングステンプラグ37に接続するように形成され、上記
キャパシタの構成には寄与しない配線層である。Further, as shown in FIG.
a, silicon nitride film 19a (25) and upper electrode 24
Since the capacitor composed of b is formed in the wiring step, the N + diffusion layer 33 formed on the substrate 11, the gate oxide film 34, the gate electrode film 35, and the like are formed via the insulating film 36 more than the layer formed thereon. Formed in the upper layer. For this reason, when changing the capacitance of a capacitor for a product, it is not restricted by the arrangement of active elements such as transistors.
It can be easily realized by changing the area of the capacitor region 40 independently. At this time, the change can be easily made only by changing the mask in the lithography step of forming the wiring without increasing the number of steps. In FIG. 24, 32 is a trench-type insulating film for element isolation, 37 and 38 are tungsten plugs embedded in connection holes provided in the insulating film 36, and 39 is formed so as to be connected to the tungsten plug 37. This wiring layer does not contribute to the configuration of the capacitor.
【0027】また、この実施の形態では、第1の導電膜
18にCu膜を用い、キャパシタの誘電体膜25に利用
される層間絶縁膜19の最下層をシリコン窒化膜19a
とした。このため、シリコン窒化膜19aによって、下
地のCu膜18の酸化を防止できると共に、誘電率の高
い(誘電率9)キャパシタの誘電体膜25が得られる。
なお、誘電率は低くなるが、Cu膜の酸化を防止できる
材料であるSiC、C等をシリコン窒化膜19aの替わ
りに用いることもできる。In this embodiment, a Cu film is used for the first conductive film 18, and the lowermost layer of the interlayer insulating film 19 used for the dielectric film 25 of the capacitor is a silicon nitride film 19a.
And For this reason, the silicon nitride film 19a can prevent the underlying Cu film 18 from being oxidized and provide a dielectric film 25 of a capacitor having a high dielectric constant (dielectric constant 9).
Although the dielectric constant is lowered, SiC, C, or the like, which can prevent oxidation of the Cu film, can be used instead of the silicon nitride film 19a.
【0028】また、上記実施の形態では、第1のCu膜
18は、シングルダマシンプロセスを用いて形成した
が、これに限るものではなく、デュアルダマシンプロセ
スを用いても、また、Cu膜を成膜した後レジストマス
クを用いてエッチング加工する方法で形成しても良い。In the above embodiment, the first Cu film 18 is formed by using the single damascene process. However, the present invention is not limited to this, and the Cu film can be formed by using the dual damascene process. After the film is formed, it may be formed by etching using a resist mask.
【0029】実施の形態2.以下、この発明の実施の形
態2を図について説明する。図25はこの発明の実施の
形態2による半導体装置の構造を示す断面図である。図
において、11〜19および21〜24は上記実施の形
態1と同じもの、41aは第1のCu膜18に到達する
ように層間絶縁膜19に設けられたビアホール、41b
は同じく第1のCu膜18に到達するように層間絶縁膜
19に設けられた、キャパシタの上部電極24b形成の
ための開口部、42(42a、42b)はキャパシタの
誘電体膜としてのシリコン窒化膜で、特に42aはビア
ホール41a及び配線溝21の側壁に形成されたシリコ
ン窒化膜、42bは開口部41b内壁に形成され、開口
部41b底部にて下部電極18bと上部電極24bとに
挟まれてキャパシタを構成するシリコン窒化膜である。Embodiment 2 Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 25 is a sectional view showing a structure of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. In the figure, 11 to 19 and 21 to 24 are the same as those in the first embodiment, 41a is a via hole provided in the interlayer insulating film 19 so as to reach the first Cu film 18, 41b
Is an opening for forming the upper electrode 24b of the capacitor, which is also provided in the interlayer insulating film 19 so as to reach the first Cu film 18, and 42 (42a, 42b) are silicon nitride as a dielectric film of the capacitor. In particular, 42a is a silicon nitride film formed on the side wall of the via hole 41a and the wiring groove 21, and 42b is formed on the inner wall of the opening 41b. This is a silicon nitride film constituting a capacitor.
【0030】このように構成される半導体装置の製造方
法を、図26〜図28に基づいて以下に示す。上記実施
の形態1と同様に、第1のCu膜18を形成後、シリコ
ン酸化膜19b、19c/シリコン窒化膜19aから成
る層間絶縁膜19を形成する。さらに反射防止膜27を
形成し、上記実施の形態1と同様に第1のレジストパタ
ーン28を形成する(図2〜図13参照)。次に、第1
のレジストパターン28をマスクとして下地の反射防止
膜27および層間絶縁膜19を順次、異方性エッチング
によりエッチング加工する。これにより層間絶縁膜19
に、第1のCu膜18に到達するビアホール41aおよ
び開口部41bを開口する(図26)。次に、ホトレジ
スト膜28を除去した後、上記実施の形態1と同様に、
有機膜29をビアホール41a内及び開口部41b内に
のみ埋め込み形成して、第2のレジストパターン30を
マスクとした異方性エッチングにより配線溝21を形成
する(図16〜図20参照)。A method of manufacturing a semiconductor device having such a structure will be described below with reference to FIGS. As in the first embodiment, after forming the first Cu film 18, an interlayer insulating film 19 composed of the silicon oxide films 19b and 19c / the silicon nitride film 19a is formed. Further, an anti-reflection film 27 is formed, and a first resist pattern 28 is formed in the same manner as in the first embodiment (see FIGS. 2 to 13). Next, the first
The underlying antireflection film 27 and interlayer insulating film 19 are sequentially etched by anisotropic etching using the resist pattern 28 as a mask. Thereby, the interlayer insulating film 19 is formed.
Then, a via hole 41a and an opening 41b reaching the first Cu film 18 are opened (FIG. 26). Next, after removing the photoresist film 28, as in the first embodiment,
The organic film 29 is buried only in the via hole 41a and the opening 41b, and the wiring groove 21 is formed by anisotropic etching using the second resist pattern 30 as a mask (see FIGS. 16 to 20).
【0031】次に、基板11上の全面にキャパシタの誘
電体膜となるシリコン窒化膜42を形成する。このシリ
コン窒化膜42は、キャパシタの容量が所望の値になる
ように、配線形成とは独立に膜厚を適宜決定する(図2
7)。この後、上記実施の形態1と同様に、全面に光照
射された部分のみが硬化するネガタイプのホトレジスト
膜31を形成し、リソグラフィ技術によりパターン化し
て第3のレジストパターン31を形成する。この時、第
3のレジストパターン31は、キャパシタの上部電極2
4b形成のための開口部20bを覆うパターンのみで形
成される(図21参照)。続いて、第3のレジストパタ
ーン31をマスクとした異方性エッチングによりシリコ
ン窒化膜42を除去した後、さらに反射防止膜27を除
去する。この後、ホトレジスト膜31を酸素プラズマを
用いたアッシングにより除去し、ウェット処理によりポ
リマ除去する。これにより、シリコン窒化膜42(42
a、42b)が、開口部41bの内壁とビアホール42
a及び配線溝21の側壁にのみ残存する(図28)。こ
の後、上記実施の形態1と同様に、デュアルダマシンプ
ロセスにより、バリアメタル層22およびシード層23
を介して第2のCu膜24を形成して、第2のCu配線
層24aとキャパシタの上部電極24を形成する(図2
5参照)。Next, a silicon nitride film 42 to be a dielectric film of the capacitor is formed on the entire surface of the substrate 11. The thickness of the silicon nitride film 42 is appropriately determined independently of the wiring formation so that the capacitance of the capacitor becomes a desired value (FIG. 2).
7). Thereafter, as in the first embodiment, a negative type photoresist film 31 is formed in which only the light-irradiated portions are cured on the entire surface, and is patterned by lithography to form a third resist pattern 31. At this time, the third resist pattern 31 is formed on the upper electrode 2 of the capacitor.
4b is formed only with a pattern covering the opening 20b (see FIG. 21). Subsequently, after the silicon nitride film 42 is removed by anisotropic etching using the third resist pattern 31 as a mask, the antireflection film 27 is further removed. Thereafter, the photoresist film 31 is removed by ashing using oxygen plasma, and the polymer is removed by wet processing. Thereby, the silicon nitride film 42 (42
a, 42b) are the inner wall of the opening 41b and the via hole 42.
a and remains only on the side wall of the wiring groove 21 (FIG. 28). Thereafter, as in the first embodiment, the barrier metal layer 22 and the seed layer 23 are formed by a dual damascene process.
A second Cu film 24 is formed through the substrate, and a second Cu wiring layer 24a and an upper electrode 24 of a capacitor are formed.
5).
【0032】この実施の形態では、キャパシタの下部電
極18bを第1のCu膜18を用いて第1のCu配線層
18aと同時に形成し、キャパシタの上部電極24b
を、デュアルダマシン配線である第2のCu膜24を用
いて第2のCu配線層24aと同時に形成した。さら
に、上部電極24b形成の為の開口部41bはビアホー
ル41aと同時に開口され、キャパシタの誘電体膜とな
るシリコン窒化膜42を全面に形成した後、ビアホール
41a底部のシリコン窒化膜42は除去し、開口部41
b内壁に残存させる。このシリコン窒化膜42bは、開
口部41b底部にてキャパシタの両電極18b、24b
に挟まれてキャパシタを構成する。このように、デュア
ルダマシンプロセスを用いた配線工程で、同時にキャパ
シタを形成できる。また、上記実施の形態1と同様に、
キャパシタの容量は、トランジスタ等の能動素子の配置
に制約されることなく、設計変更により容易に変更でき
る。In this embodiment, the lower electrode 18b of the capacitor is formed simultaneously with the first Cu wiring layer 18a using the first Cu film 18, and the upper electrode 24b of the capacitor is formed.
Was formed simultaneously with the second Cu wiring layer 24a using the second Cu film 24 which is a dual damascene wiring. Further, an opening 41b for forming the upper electrode 24b is opened at the same time as the via hole 41a. After a silicon nitride film 42 serving as a dielectric film of the capacitor is formed on the entire surface, the silicon nitride film 42 at the bottom of the via hole 41a is removed. Opening 41
b Leave on the inner wall. This silicon nitride film 42b is formed at the bottom of the opening 41b at both electrodes 18b and 24b of the capacitor.
To form a capacitor. As described above, the capacitor can be formed simultaneously in the wiring process using the dual damascene process. Further, similarly to the first embodiment,
The capacitance of the capacitor can be easily changed by a design change without being restricted by the arrangement of active elements such as transistors.
【0033】また、この実施の形態では、キャパシタの
誘電体膜42に層間絶縁膜19を利用せず、独立に形成
しているため、材料、膜圧などを独立に決定することが
できる。さらに層間絶縁膜19の最下層膜19aは、誘
電率に関係なく、Cu膜の酸化を防止する絶縁膜であれ
ばよい。また、キャパシタの誘電体膜となるシリコン窒
化膜42は、ビアホール42a及び配線溝21の側壁に
も形成される。即ち、シリコン窒化膜42は、デュアル
ダマシン配線である第2のCu膜24の側壁を被覆する
ように形成され、第2のCu膜24の側壁を保護して層
間絶縁膜19からの脱ガスを抑制する効果も有する。In this embodiment, since the interlayer insulating film 19 is formed independently of the dielectric film 42 of the capacitor without using the same, the material, the film pressure and the like can be determined independently. Further, the lowermost film 19a of the interlayer insulating film 19 may be any insulating film that prevents oxidation of the Cu film regardless of the dielectric constant. The silicon nitride film 42 serving as a dielectric film of the capacitor is also formed on the via holes 42a and the side walls of the wiring grooves 21. That is, the silicon nitride film 42 is formed so as to cover the side wall of the second Cu film 24 which is a dual damascene wiring, protects the side wall of the second Cu film 24, and removes gas from the interlayer insulating film 19. It also has the effect of suppressing.
【0034】また、上記実施の形態1及び2では、配線
層にCuを用いたが、アルミなど他の金属膜を用いるこ
ともでき、その場合、表面に酸化を防止する膜を形成し
なくても良い。In the first and second embodiments, Cu is used for the wiring layer. However, other metal films such as aluminum can be used. In this case, a film for preventing oxidation is not formed on the surface. Is also good.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上のようにこの発明に係る請求項1記
載の半導体装置は、半導体基板に形成された第1の配線
層と、該第1の配線層を覆って全面に形成された層間絶
縁膜と、該層間絶縁膜に設けられたビアホールおよび配
線溝を同時に埋め込んで上記第1の配線層に接続形成さ
れたデュアルダマシン構造の第2の配線層とを備えた半
導体装置であって、上記第1の配線層を構成する第1の
導電膜から成る下部電極と、該下部電極上の上記層間絶
縁膜に設けられた上記配線溝よりも深く上記下部電極に
到達しない開口部に、上記第2の配線層を構成する第2
の導電膜を埋め込んで形成した上部電極と、該上部電極
および上記下部電極に挟まれ上記層間絶縁膜の下層部分
を構成する誘電体膜とによって構成される容量素子を有
するため、デュアルダマシン構造の配線形成時に同時形
成できて、容易な設計変更によって容量の変更が可能で
ある容量素子を備えた半導体装置の構造が提供できる。As described above, in the semiconductor device according to the first aspect of the present invention, a first wiring layer formed on a semiconductor substrate and an interlayer formed over the entire surface covering the first wiring layer are provided. A semiconductor device comprising: an insulating film; and a second wiring layer having a dual damascene structure formed by simultaneously filling a via hole and a wiring groove provided in the interlayer insulating film and connected to the first wiring layer. A lower electrode made of a first conductive film constituting the first wiring layer, and an opening not reaching the lower electrode deeper than the wiring groove provided in the interlayer insulating film on the lower electrode; The second forming the second wiring layer
Having a dual damascene structure because it has a capacitive element composed of an upper electrode formed by embedding a conductive film of the above, and a dielectric film sandwiched between the upper electrode and the lower electrode and constituting a lower layer portion of the interlayer insulating film. It is possible to provide a structure of a semiconductor device including a capacitor element which can be formed at the same time as wiring formation and whose capacitance can be changed by an easy design change.
【0036】またこの発明に係る請求項2記載の半導体
装置は、請求項1において、層間絶縁膜がエッチング選
択比の異なる複数の膜から成る積層膜であり、容量素子
の誘電体膜を上記層間絶縁膜の最下層膜で構成したた
め、該最下層膜を制御性良く容量素子の下部電極上に残
存させることができて容量素子の信頼性が向上する。According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, the interlayer insulating film is a laminated film including a plurality of films having different etching selectivity, and the dielectric film of the capacitor is formed by the interlayer insulating film. Since the lowermost layer of the insulating film is formed, the lowermost layer can be left on the lower electrode of the capacitor with good controllability, and the reliability of the capacitor is improved.
【0037】またこの発明に係る請求項3記載の半導体
装置は、請求項2において、第1の導電膜が銅膜であ
り、層間絶縁膜の最下層膜がシリコン窒化膜であるた
め、第1の導電膜の酸化を防止でき、しかも誘電率の高
い誘電体膜を形成できる。According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the second aspect, the first conductive film is a copper film and the lowermost layer of the interlayer insulating film is a silicon nitride film. Of the conductive film can be prevented, and a dielectric film having a high dielectric constant can be formed.
【0038】またこの発明に係る請求項4記載の半導体
装置は、半導体基板に形成された第1の配線層と、該第
1の配線層を覆って全面に形成された層間絶縁膜と、該
層間絶縁膜に設けられたビアホールおよび配線溝を同時
に埋め込んで上記第1の配線層に接続形成されたデュア
ルダマシン構造の第2の配線層とを備えた半導体装置で
あって、上記第1の配線層を構成する第1の導電膜から
成る下部電極と、該下部電極上の上記層間絶縁膜に設け
られた開口部に、上記第2の配線層を構成する第2の導
電膜を埋め込んで形成した上部電極と、上記開口部内壁
に形成されて該開口部底部にて上記上部電極および上記
下部電極に挟まれる誘電体膜とによって構成される容量
素子を有するため、デュアルダマシン構造の配線形成時
に同時形成できて、容易な設計変更によって容量の変更
が可能である容量素子を備えた半導体装置の構造が提供
できる。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device, comprising: a first wiring layer formed on a semiconductor substrate; an interlayer insulating film formed on the entire surface to cover the first wiring layer; A second wiring layer having a dual damascene structure connected to the first wiring layer by simultaneously burying a via hole and a wiring groove provided in an interlayer insulating film, wherein the first wiring A lower electrode made of a first conductive film forming a layer, and a second conductive film forming a second wiring layer is buried in an opening provided in the interlayer insulating film on the lower electrode. The upper electrode and a dielectric element formed on the inner wall of the opening and formed at the bottom of the opening with a dielectric film sandwiched between the upper electrode and the lower electrode. Can be formed simultaneously Structure of a semiconductor device having a capacitor element can be changed in capacity by facilitating design changes can be provided.
【0039】またこの発明に係る請求項5記載の半導体
装置は、請求項4において、誘電体膜が第2の配線層の
側壁にも形成されたため、第2の配線層の側壁が保護さ
れ層間絶縁膜からの脱ガスが抑制できる。According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the fourth aspect, since the dielectric film is also formed on the side wall of the second wiring layer, the side wall of the second wiring layer is protected and the interlayer is formed. Degassing from the insulating film can be suppressed.
【0040】またこの発明に係る請求項6記載の半導体
装置の製造方法は、第1の導電膜が形成された半導体基
板上の全面に層間絶縁膜を形成する工程と、上記層間絶
縁膜を第1のレジストマスクを用いた異方性エッチング
により該層間絶縁膜の下層部分を残して開口し、第2の
導電膜を充填するためのビアホールおよび開口部を形成
すると共に、該開口部下層に残存した上記層間絶縁膜の
下層部分により容量素子の誘電体膜を形成する工程と、
上記ビアホール内および上記開口部内に有機材料を埋め
込み、上記層間絶縁膜を第2のレジストマスクを用いた
異方性エッチングにより開口して配線溝を形成する工程
と、上記開口部を覆う第3のレジストマスクを用いたエ
ッチングにより、上記ビアホール下層に残存した上記層
間絶縁膜の下層部分を除去して該ビアホールを上記第1
の導電膜表面に到達させる工程と、上記配線溝、上記ビ
アホール及び上記開口部に、第2の導電膜をデュアルダ
マシンプロセスにより埋め込んで、上記第1の導電膜に
接続される第2の配線層および上記容量素子の上部電極
を形成する工程とを備えたため、デュアルダマシン構造
の配線形成時に容量素子が容易に同時形成でき、容易な
設計変更によって容量の変更が可能である容量素子を備
えた半導体装置が得られる。According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, a step of forming an interlayer insulating film over the entire surface of the semiconductor substrate on which the first conductive film is formed; An opening is formed by anisotropic etching using the first resist mask, leaving a lower layer portion of the interlayer insulating film, a via hole and an opening for filling the second conductive film are formed, and the opening remaining in the lower layer of the opening is formed. Forming a dielectric film of a capacitive element by a lower layer portion of the interlayer insulating film,
A step of forming a wiring groove by burying an organic material in the via hole and the opening and opening the interlayer insulating film by anisotropic etching using a second resist mask; and a third step of covering the opening. By etching using a resist mask, a lower layer portion of the interlayer insulating film remaining in the lower layer of the via hole is removed to remove the via hole from the first layer.
And a second wiring layer connected to the first conductive film by burying a second conductive film in the wiring groove, the via hole, and the opening by a dual damascene process. And a step of forming an upper electrode of the capacitive element, the capacitive element can be easily formed at the same time when forming the wiring of the dual damascene structure, and the semiconductor having the capacitive element whose capacitance can be changed by a simple design change. A device is obtained.
【0041】またこの発明に係る請求項7記載の半導体
装置の製造方法は、請求項6において、層間絶縁膜を第
1のレジストマスクを用いて異方性エッチングする際、
誘電体膜となる層間絶縁膜の下層部分が、エッチングス
トッパとして機能するため、誘電体膜を制御性良く残存
することができ、信頼性の高い容量素子が形成できる。According to a seventh aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the sixth aspect, when the anisotropic etching of the interlayer insulating film is performed using the first resist mask,
Since the lower layer portion of the interlayer insulating film serving as the dielectric film functions as an etching stopper, the dielectric film can remain with good controllability, and a highly reliable capacitive element can be formed.
【0042】またこの発明に係る請求項8記載の半導体
装置の製造方法は、第1の導電膜が形成された半導体基
板上の全面に層間絶縁膜を形成する工程と、上記層間絶
縁膜を第1のレジストマスクを用いた異方性エッチング
により開口し、第2の導電膜を充填するためのビアホー
ルおよび開口部を形成する工程と、上記ビアホール内お
よび上記開口部内に有機材料を埋め込み、上記層間絶縁
膜を第2のレジストマスクを用いた異方性エッチングに
より開口して配線溝を形成する工程と、上記配線溝、上
記ビアホール及び上記開口部が開口された上記層間絶縁
膜上の全面に誘電体膜を形成した後、該誘電体膜を上記
開口部を覆う第3のレジストマスクを用いたエッチング
により除去して、上記ビアホール底部の上記誘電体膜を
除去すると共に上記開口部内壁に残存させる工程と、上
記配線溝、上記ビアホール及び上記開口部に、第2の導
電膜をデュアルダマシンプロセスにより埋め込んで、上
記第1の導電膜に接続される第2の配線層および容量素
子の上部電極を形成する工程とを備えたため、デュアル
ダマシン構造の配線形成時に容量素子が同時形成でき、
容易な設計変更によって容量の変更が可能である容量素
子を備えた半導体装置が得られる。According to a eighth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, there is provided a step of forming an interlayer insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate on which the first conductive film is formed; Forming a via hole and an opening for filling the second conductive film by anisotropic etching using the first resist mask, filling an organic material in the via hole and the opening, Forming a wiring groove by opening the insulating film by anisotropic etching using a second resist mask; and forming a dielectric on the entire surface of the interlayer insulating film where the wiring groove, the via hole and the opening are opened. After forming the body film, the dielectric film is removed by etching using a third resist mask covering the opening, and the dielectric film at the bottom of the via hole is removed and the dielectric film is removed. Leaving a second conductive layer in the wiring groove, the via hole and the opening by a dual damascene process, leaving a second wiring layer connected to the first conductive film; Forming the upper electrode of the capacitive element, the capacitive element can be formed simultaneously when forming the wiring of the dual damascene structure,
A semiconductor device having a capacitor whose capacitance can be changed by an easy design change can be obtained.
【0043】またこの発明に係る請求項9記載の半導体
装置の製造方法は、請求項8において、第3のレジスト
マスクを用いた誘電体膜のエッチングが、異方性エッチ
ングであり、開口部内壁、ビアホール側壁及び配線溝側
壁に上記誘電体膜を残存させたため、該誘電体膜により
第2の配線層の側壁を保護でき、層間絶縁膜からの脱ガ
スを抑制できる。According to a ninth aspect of the present invention, in the manufacturing method of the eighth aspect, the etching of the dielectric film using the third resist mask is anisotropic etching, and the inner wall of the opening is formed. Since the dielectric film is left on the side wall of the via hole and the side wall of the wiring groove, the side wall of the second wiring layer can be protected by the dielectric film, and outgassing from the interlayer insulating film can be suppressed.
【0044】またこの発明に係る請求項10記載の半導
体装置の製造方法は、請求項6〜9のいずれかにおい
て、開口部を覆う第3のレジストマスクを、光照射され
た部分のみが硬化するネガタイプのレジストで形成した
ため、ビアホール底部の不要な膜が完全に除去できて、
ビアホールでの安定した接続が可能となり半導体装置の
信頼性が向上する。According to a tenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the sixth to ninth aspects, the third resist mask covering the opening is cured only at a portion irradiated with light. Because it was formed with a negative resist, the unnecessary film at the bottom of the via hole can be completely removed,
A stable connection in the via hole is made possible, and the reliability of the semiconductor device is improved.
【図1】 この発明の実施の形態1による半導体装置の
構造を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention;
【図2】 この発明の実施の形態1による半導体装置の
製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing one step of a method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図3】 この発明の実施の形態1による半導体装置の
製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図4】 この発明の実施の形態1による半導体装置の
製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図5】 この発明の実施の形態1による半導体装置の
製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図6】 この発明の実施の形態1による半導体装置の
製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図7】 この発明の実施の形態1による半導体装置の
製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図8】 この発明の実施の形態1による半導体装置の
製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing one step of a method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図9】 この発明の実施の形態1による半導体装置の
製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図10】 この発明の実施の形態1による半導体装置
の製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing one step of a method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図11】 この発明の実施の形態1による半導体装置
の製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a step of a method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図12】 この発明の実施の形態1による半導体装置
の製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図13】 この発明の実施の形態1による半導体装置
の製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing a step of the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図14】 この発明の実施の形態1による半導体装置
の製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図15】 この発明の実施の形態1による半導体装置
の製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図16】 この発明の実施の形態1による半導体装置
の製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図17】 この発明の実施の形態1による半導体装置
の製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図18】 この発明の実施の形態1による半導体装置
の製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図19】 この発明の実施の形態1による半導体装置
の製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図20】 この発明の実施の形態1による半導体装置
の製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図21】 この発明の実施の形態1による半導体装置
の製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図22】 この発明の実施の形態1による半導体装置
の製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図23】 この発明の実施の形態1による半導体装置
の製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 23 is a cross-sectional view showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図24】 この発明の実施の形態1による半導体装置
の効果を説明する断面図である。FIG. 24 is a cross-sectional view illustrating an effect of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;
【図25】 この発明の実施の形態2による半導体装置
の構造を示す断面図である。FIG. 25 is a sectional view showing a structure of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention;
【図26】 この発明の実施の形態2による半導体装置
の製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 26 is a cross-sectional view showing a step of a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
【図27】 この発明の実施の形態2による半導体装置
の製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 27 is a cross-sectional view showing a step of a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
【図28】 この発明の実施の形態2による半導体装置
の製造方法の一工程を示す断面図である。FIG. 28 is a cross-sectional view showing a step of a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
【図29】 従来の半導体装置の構造を示す断面図であ
る。FIG. 29 is a cross-sectional view illustrating a structure of a conventional semiconductor device.
【図30】 従来のキャパシタの構造を示す平面図であ
る。FIG. 30 is a plan view showing the structure of a conventional capacitor.
11 半導体基板、18 第1の導電膜としての第1の
Cu膜、18a 第1の配線層としての第1のCu配線
層、18b 下部電極、19 層間絶縁膜、19a シ
リコン窒化膜、20a ビアホール、20b 開口部、
21 配線溝、24 第2の導電膜としての第2のCu
膜、24a 第2の配線層としての第2のCu配線層、
24b 上部電極、25 誘電体膜、28 第1のレジ
ストパターン、29 有機材料としての有機膜、30
第2のレジストパターン、31 第3のレジストパター
ン、41a ビアホール、41b 開口部、42,42
a,42b 誘電体膜としてのシリコン窒化膜。Reference Signs List 11 semiconductor substrate, 18 first Cu film as first conductive film, 18a first Cu wiring layer as first wiring layer, 18b lower electrode, 19 interlayer insulating film, 19a silicon nitride film, 20a via hole, 20b opening,
21 wiring groove, 24 second Cu as second conductive film
Film, 24a a second Cu wiring layer as a second wiring layer,
24b upper electrode, 25 dielectric film, 28 first resist pattern, 29 organic film as organic material, 30
Second resist pattern, 31 Third resist pattern, 41a Via hole, 41b opening, 42, 42
a, 42b Silicon nitride film as dielectric film.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/822 H01L 27/04 D V Fターム(参考) 4M104 AA01 BB04 BB14 BB17 BB18 BB30 BB32 CC01 DD04 DD15 DD16 DD17 DD18 DD20 DD22 DD37 DD43 DD52 DD75 DD78 FF13 FF17 FF18 FF22 GG13 GG19 HH01 HH02 HH05 HH11 HH14 HH16 5F033 HH08 HH11 HH18 HH21 HH32 HH33 JJ01 JJ08 JJ11 JJ18 JJ19 JJ21 JJ32 JJ33 KK01 KK08 KK11 KK18 KK21 KK32 KK33 MM01 MM02 MM12 MM13 NN05 NN06 PP06 PP15 PP27 PP33 QQ04 QQ08 QQ09 QQ16 QQ25 QQ31 QQ37 QQ48 QQ73 QQ92 QQ96 RR04 RR06 RR08 RR11 RR21 SS15 TT04 TT07 VV10 XX00 XX03 XX05 XX06 XX08 XX20 XX24 XX33 XX34 5F038 AC05 AC15 AC18 AV12 CD18 EZ11 EZ14 EZ15 EZ17 EZ20──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) H01L 21/822 H01L 27/04 DV VF term (Reference) 4M104 AA01 BB04 BB14 BB17 BB18 BB30 BB32 CC01 DD04 DD15 DD16 DD17 DD18 DD20 DD22 DD37 DD43 DD52 DD75 DD78 FF13 FF17 FF18 FF22 GG13 GG19 HH01 HH02 HH05 HH11 HH14 HH16 5F033 HH08 HH11 HH18 HH21 HH32 HH33 JJ01 JJ08 JJ11 JJ18 KK13 KK18 KK18 PP15 PP27 PP33 QQ04 QQ08 QQ09 QQ16 QQ25 QQ31 QQ37 QQ48 QQ73 QQ92 QQ96 RR04 RR06 RR08 RR11 RR21 SS15 TT04 TT07 VV10 XX00 XX03 XX05 XX06 XX08 XX20 XX24 XX33 XX34 AC18 EZ34 XX34
Claims (10)
と、該第1の配線層を覆って全面に形成された層間絶縁
膜と、該層間絶縁膜に設けられたビアホールおよび配線
溝を同時に埋め込んで上記第1の配線層に接続形成され
たデュアルダマシン構造の第2の配線層とを備えた半導
体装置において、上記第1の配線層を構成する第1の導
電膜から成る下部電極と、該下部電極上の上記層間絶縁
膜に設けられた上記配線溝よりも深く上記下部電極に到
達しない開口部に、上記第2の配線層を構成する第2の
導電膜を埋め込んで形成した上部電極と、該上部電極お
よび上記下部電極に挟まれ上記層間絶縁膜の下層部分を
構成する誘電体膜とによって構成される容量素子を有す
ることを特徴とする半導体装置。1. A semiconductor device comprising: a first wiring layer formed on a semiconductor substrate; an interlayer insulating film formed on the entire surface covering the first wiring layer; and via holes and wiring grooves provided in the interlayer insulating film. In a semiconductor device including a second wiring layer having a dual damascene structure, which is simultaneously buried and connected to the first wiring layer, a lower electrode made of a first conductive film constituting the first wiring layer; An upper portion formed by embedding a second conductive film forming the second wiring layer in an opening that does not reach the lower electrode and is deeper than the wiring groove provided in the interlayer insulating film on the lower electrode. A semiconductor device, comprising: a capacitive element including an electrode and a dielectric film sandwiched between the upper electrode and the lower electrode and constituting a lower layer of the interlayer insulating film.
複数の膜から成る積層膜であり、容量素子の誘電体膜を
上記層間絶縁膜の最下層膜で構成したことを特徴とする
請求項1記載の半導体装置。2. The method according to claim 1, wherein the interlayer insulating film is a laminated film composed of a plurality of films having different etching selectivity, and a dielectric film of the capacitor is constituted by a lowermost film of the interlayer insulating film. 13. The semiconductor device according to claim 1.
の最下層膜がシリコン窒化膜であることを特徴とする請
求項2記載の半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the first conductive film is a copper film, and the lowermost film of the interlayer insulating film is a silicon nitride film.
と、該第1の配線層を覆って全面に形成された層間絶縁
膜と、該層間絶縁膜に設けられたビアホールおよび配線
溝を同時に埋め込んで上記第1の配線層に接続形成され
たデュアルダマシン構造の第2の配線層とを備えた半導
体装置において、上記第1の配線層を構成する第1の導
電膜から成る下部電極と、該下部電極上の上記層間絶縁
膜に設けられた開口部に、上記第2の配線層を構成する
第2の導電膜を埋め込んで形成した上部電極と、上記開
口部内壁に形成されて該開口部底部にて上記上部電極お
よび上記下部電極に挟まれる誘電体膜とによって構成さ
れる容量素子を有することを特徴とする半導体装置。4. A semiconductor device comprising: a first wiring layer formed on a semiconductor substrate; an interlayer insulating film formed on the entire surface covering the first wiring layer; and via holes and wiring grooves provided in the interlayer insulating film. In a semiconductor device including a second wiring layer having a dual damascene structure, which is simultaneously buried and connected to the first wiring layer, a lower electrode made of a first conductive film constituting the first wiring layer; An upper electrode formed by embedding a second conductive film constituting the second wiring layer in an opening provided in the interlayer insulating film on the lower electrode, and an upper electrode formed on an inner wall of the opening. A semiconductor device comprising: a capacitive element formed by a dielectric film sandwiched between the upper electrode and the lower electrode at the bottom of the opening.
されたことを特徴とする請求項4記載の半導体装置。5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the dielectric film is formed also on the side wall of the second wiring layer.
の全面に層間絶縁膜を形成する工程と、上記層間絶縁膜
を第1のレジストマスクを用いた異方性エッチングによ
り該層間絶縁膜の下層部分を残して開口し、第2の導電
膜を充填するためのビアホールおよび開口部を形成する
と共に、該開口部下層に残存した上記層間絶縁膜の下層
部分により容量素子の誘電体膜を形成する工程と、上記
ビアホール内および上記開口部内に有機材料を埋め込
み、上記層間絶縁膜を第2のレジストマスクを用いた異
方性エッチングにより開口して配線溝を形成する工程
と、上記開口部を覆う第3のレジストマスクを用いたエ
ッチングにより、上記ビアホール下層に残存した上記層
間絶縁膜の下層部分を除去して該ビアホールを上記第1
の導電膜表面に到達させる工程と、上記配線溝、上記ビ
アホール及び上記開口部に、第2の導電膜をデュアルダ
マシンプロセスにより埋め込んで、上記第1の導電膜に
接続される第2の配線層および上記容量素子の上部電極
を形成する工程とを備えたことを特徴とする請求項1〜
3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。6. A step of forming an interlayer insulating film over the entire surface of a semiconductor substrate on which a first conductive film is formed, and said interlayer insulating film is anisotropically etched using a first resist mask. An opening is formed leaving a lower layer portion of the film, a via hole for filling the second conductive film and an opening are formed, and a lower layer portion of the interlayer insulating film remaining under the opening forms a dielectric film of a capacitor. Forming a wiring groove by burying an organic material in the via hole and the opening, and opening the interlayer insulating film by anisotropic etching using a second resist mask; The lower portion of the interlayer insulating film remaining under the via hole is removed by etching using a third resist mask covering the portion, and the via hole is removed from the first via hole.
And a second wiring layer connected to the first conductive film by burying a second conductive film in the wiring groove, the via hole, and the opening by a dual damascene process. And forming an upper electrode of the capacitive element.
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 3.
いて異方性エッチングする際、誘電体膜となる層間絶縁
膜の下層部分が、エッチングストッパとして機能するこ
とを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。7. The method according to claim 6, wherein when the interlayer insulating film is anisotropically etched using the first resist mask, a lower layer of the interlayer insulating film serving as a dielectric film functions as an etching stopper. The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
の全面に層間絶縁膜を形成する工程と、上記層間絶縁膜
を第1のレジストマスクを用いた異方性エッチングによ
り開口し、第2の導電膜を充填するためのビアホールお
よび開口部を形成する工程と、上記ビアホール内および
上記開口部内に有機材料を埋め込み、上記層間絶縁膜を
第2のレジストマスクを用いた異方性エッチングにより
開口して配線溝を形成する工程と、上記配線溝、上記ビ
アホール及び上記開口部が開口された上記層間絶縁膜上
の全面に誘電体膜を形成した後、該誘電体膜を上記開口
部を覆う第3のレジストマスクを用いたエッチングによ
り除去して、上記ビアホール底部の上記誘電体膜を除去
すると共に上記開口部内壁に残存させる工程と、上記配
線溝、上記ビアホール及び上記開口部に、第2の導電膜
をデュアルダマシンプロセスにより埋め込んで、上記第
1の導電膜に接続される第2の配線層および容量素子の
上部電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする請
求項4または5記載の半導体装置の製造方法。8. A step of forming an interlayer insulating film over the entire surface of the semiconductor substrate on which the first conductive film is formed, and opening the interlayer insulating film by anisotropic etching using a first resist mask; Forming a via hole and an opening for filling the second conductive film, filling an organic material in the via hole and the opening, and anisotropically etching the interlayer insulating film using a second resist mask Forming a wiring groove by forming a dielectric film over the entire surface of the interlayer insulating film where the wiring groove, the via hole and the opening are opened, and then forming the dielectric film in the opening Removing the dielectric film at the bottom of the via hole and leaving the dielectric film on the inner wall of the opening by etching using a third resist mask covering the wiring groove and the via hole. Forming a second conductive layer in the opening and the opening by a dual damascene process to form a second wiring layer connected to the first conductive film and an upper electrode of the capacitor. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein:
のエッチングが、異方性エッチングであり、開口部内
壁、ビアホール側壁及び配線溝側壁に上記誘電体膜を残
存させたことを特徴とする請求項8記載の半導体装置の
製造方法。9. The etching of the dielectric film using the third resist mask is anisotropic etching, and the dielectric film remains on the inner wall of the opening, the side wall of the via hole, and the side wall of the wiring groove. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8.
を、光照射された部分のみが硬化するネガタイプのレジ
ストで形成したことを特徴とする請求項6〜9のいずれ
かに記載の半導体装置の製造方法。10. The semiconductor device according to claim 6, wherein the third resist mask covering the opening is formed of a negative resist that cures only a portion irradiated with light. Production method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000398252A JP2002198424A (en) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000398252A JP2002198424A (en) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002198424A true JP2002198424A (en) | 2002-07-12 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002198424A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006054433A (en) * | 2004-07-14 | 2006-02-23 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | Dual damascene wiring and method for forming the same |
| WO2013150707A1 (en) * | 2012-04-04 | 2013-10-10 | パナソニック株式会社 | Semiconductor device and method for manufacturing same |
-
2000
- 2000-12-27 JP JP2000398252A patent/JP2002198424A/en not_active Withdrawn
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