JP2003332340A - Manufacturing method of semiconductor device - 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、半導体装置の製造
技術に関し、特に、銅を主成分とする主導体膜を含む埋
込み配線を有する半導体装置の製造方法に適用して有効
な技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device manufacturing technique, and more particularly to a technique effectively applied to a semiconductor device manufacturing method having a buried wiring including a main conductor film containing copper as a main component.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、例えばダマシン(Damascene)と
呼ばれる配線形成技術が検討されている。このダマシン
法は、シングルダマシン(Single-Damascene)法とデュ
アルダマシン(Dual-Damascene)法とに大別できる。シ
ングルダマシン法は、例えば絶縁膜に配線溝を形成した
後、その絶縁膜上および配線溝内に配線形成用の主導電
層を堆積し、さらに、その主導電層を、例えば化学的機
械的研磨法(CMP;Chemical Mechanical Polishin
g)によって配線溝内のみに残されるように研磨するこ
とにより、配線溝内に埋込み配線を形成する方法であ
る。また、デュアルダマシン法は、絶縁膜に配線溝およ
び下層配線との接続を行うための孔を形成した後、その
絶縁膜上、配線溝および孔内に配線形成用の主導電層を
堆積し、さらに、その主導電層をCMP等によって配線
溝および孔内のみに残されるように研磨することによ
り、配線溝および孔内に埋込み配線を形成する方法であ
る。いずれの方法においても、配線の主導体材料として
は、半導体装置の性能を向上させる観点等から、例えば
銅等のような低抵抗な材料が使用される。銅はアルミニ
ウムよりも低抵抗で信頼性における許容電流が2桁以上
大きいという利点を持ち、同じ配線抵抗を得るのに膜を
薄くすることができるので、隣接する配線間の容量も低
減できる。しかし、銅は、例えばアルミニウム等のよう
な金属と比較して絶縁膜中に拡散され易いとされてい
る。このため、銅を配線材料として用いる場合、銅から
なる主導体層の表面(底面および側面)、すなわち、配
線溝の内壁面(側面および底面)に、銅の拡散を防止す
るための薄い導電性バリア膜を形成する必要性があると
されている。また、配線溝が形成された絶縁膜の上面上
の全面に、上記埋め込み配線の上面を覆うように、例え
ば窒化シリコン膜等からなるバリア絶縁膜を形成するこ
とにより、埋め込み配線中の銅が、埋込み配線の上面か
ら絶縁膜中に拡散するのを防止する技術がある。2. Description of the Related Art In recent years, a wiring forming technique called, for example, damascene has been studied. This damascene method can be roughly classified into a single damascene method and a dual damascene method. In the single damascene method, for example, after forming a wiring groove in an insulating film, a main conductive layer for forming a wiring is deposited on the insulating film and in the wiring groove, and the main conductive layer is further polished by, for example, chemical mechanical polishing. Method (CMP; Chemical Mechanical Polishin
This is a method of forming an embedded wiring in the wiring groove by polishing so that it is left only in the wiring groove by g). Further, the dual damascene method, after forming a wiring groove and a hole for connection with the lower layer wiring in the insulating film, deposit a main conductive layer for forming a wiring on the insulating film, in the wiring groove and the hole, Further, the main conductive layer is polished by CMP or the like so as to be left only in the wiring groove and the hole, thereby forming a buried wiring in the wiring groove and the hole. In either method, a low-resistance material such as copper is used as the main conductor material of the wiring from the viewpoint of improving the performance of the semiconductor device. Copper has an advantage that it has a lower resistance than aluminum and an allowable current in reliability is larger by two digits or more. Since the film can be thinned to obtain the same wiring resistance, the capacitance between adjacent wirings can be reduced. However, it is said that copper is more likely to diffuse into the insulating film than a metal such as aluminum. For this reason, when copper is used as a wiring material, a thin conductive layer is formed on the surface (bottom surface and side surface) of the main conductor layer made of copper, that is, on the inner wall surface (side surface and bottom surface) of the wiring groove to prevent copper diffusion. It is said that it is necessary to form a barrier film. Further, by forming a barrier insulating film made of, for example, a silicon nitride film on the entire upper surface of the insulating film in which the wiring trench is formed so as to cover the upper surface of the embedded wiring, copper in the embedded wiring is There is a technique for preventing diffusion from the upper surface of the buried wiring into the insulating film.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、本発明者ら
の検討結果によれば、上記埋込み配線技術においては、
以下の課題があることを見い出した。However, according to the results of studies by the present inventors, in the above-mentioned embedded wiring technique,
We found the following issues.
【0004】近年、このような埋込み配線の間隔は、半
導体装置の高集積化に伴い、減少してきている。これに
より、配線間の寄生容量が増大して信号遅延が生じ、隣
接配線との間にクロストークが発生する。このため、配
線間の寄生容量を低減することが望まれる。配線間の寄
生容量を低減するために、配線間絶縁膜として低誘電率
材料が使用される。In recent years, the distance between such buried wirings has been decreasing with the high integration of semiconductor devices. As a result, the parasitic capacitance between the wirings increases and signal delay occurs, causing crosstalk with the adjacent wirings. Therefore, it is desired to reduce the parasitic capacitance between wirings. In order to reduce the parasitic capacitance between the wirings, a low dielectric constant material is used as the inter-wiring insulating film.
【0005】絶縁膜に低誘電率材料、例えば有機ポリマ
ー系の低誘電率材料、を用いた場合、酸素プラズマを用
いると低誘電率絶縁膜にダメージが入り、その膜厚が減
少してしまうことがある。このため、低誘電率絶縁膜が
露出した状態ではフォトレジストパターンを除去するた
めの酸素系アッシング処理が行えない。従って、低誘電
率絶縁膜をエッチングする際、同時にフォトレジストパ
ターンを除去することが望ましい。本発明者らの検討結
果によれば、NH3プラズマ処理またはN2/H 2プラズ
マ処理によって、低誘電率絶縁膜をエッチングしながら
フォトレジストパターンをアッシングして除去すること
ができる。これにより、低誘電率絶縁膜が酸素プラズマ
によりダメージを受けるのを防止して、低誘電率絶縁膜
のエッチングによる配線溝の形成とフォトレジストパタ
ーンの除去とを同時に行うことが可能になる。また、低
誘電率絶縁膜上に予めキャップ膜(酸化シリコン膜)を
形成しておくことで、CMP処理による低誘電率絶縁膜
のダメージを防止することができる。A low dielectric constant material such as an organic polymer is used for the insulating film.
-When using low-dielectric constant material, oxygen plasma is used
If it is present, the low-dielectric-constant insulating film will be damaged and its thickness will decrease.
It may get a little bit. Therefore, the low dielectric constant insulating film
When exposed, remove the photoresist pattern.
Oxygen-based ashing process cannot be performed. Therefore, low dielectric
When etching the insulating film, the photoresist
It is desirable to eliminate turns. Conclusion by the inventors
According to the results, NH3Plasma treatment or N2/ H 2Plas
While etching the low dielectric constant insulating film
Ashing and removing the photoresist pattern
You can As a result, the low dielectric constant insulating film becomes oxygen plasma.
To prevent damage due to
Of Wiring Groove by Etching and Photoresist Pattern
It becomes possible to simultaneously remove the cords. Also low
A cap film (silicon oxide film) is previously formed on the dielectric constant insulating film.
By forming it, a low dielectric constant insulating film by CMP processing
Can prevent damage.
【0006】しかしながら、低誘電率絶縁膜をエッチン
グしながらフォトレジストパターンを除去する工程で
は、低誘電率絶縁膜を完全に開口しかつフォトレジスト
パターンを完全に除去するためのオーバーエッチングな
どにより、フォトレジストパターンの下の低誘電率絶縁
膜のキャップ膜がスパッタエッチ成分によりエッチング
され、配線溝(開口部)の上端角部(肩部)が削れて丸
くなる現象、すなわち肩削れが生じる恐れがある。However, in the step of removing the photoresist pattern while etching the low dielectric constant insulating film, the photoresist is removed by over-etching for completely opening the low dielectric constant insulating film and completely removing the photoresist pattern. The cap film of the low-dielectric-constant insulating film under the resist pattern may be etched by the sputter etch component, and the upper end corners (shoulders) of the wiring groove (opening) may be scraped and rounded, that is, shoulder scraping may occur. .
【0007】その後のエッチング工程においても、低誘
電率絶縁膜のキャップ膜がエッチングされ、配線溝の上
端角部の削れ(肩削れ)がますますひどくなる。Also in the subsequent etching process, the cap film of the low dielectric constant insulating film is etched, and the upper corners of the wiring groove are abraded (shouldered).
【0008】そのような肩削れが生じると、配線溝に導
体膜を埋め込む際に、配線溝の上端部近傍(肩削れ部)
にも導体が埋め込まれる。肩削れ部に埋め込まれた導体
は、CMP工程によっても除去されずに残存する恐れが
ある。これは、同層配線の隣接配線間の実質的な距離を
短くし、配線間の絶縁破壊耐性を低下させる。When such shoulder scraping occurs, when the conductor film is embedded in the wiring groove, the vicinity of the upper end portion of the wiring groove (shoulder scraping portion)
The conductor is also embedded in. The conductor embedded in the shoulder scraping portion may remain without being removed by the CMP process. This shortens the substantial distance between the adjacent wirings of the same layer wiring and lowers the dielectric breakdown resistance between the wirings.
【0009】特に、銅を配線材料に用いた場合、TDD
B(Time Dependence on Dielectric Breakdown)寿命
が、他の金属材料(例えばアルミニウムやタングステ
ン)に比べて著しく短いという問題がある。その上、配
線ピッチの微細化が進み、実効電界強度が増加する傾向
にあることに加え、誘電率の低い絶縁膜は一般的に絶縁
耐圧も低いことから、TDDB寿命の確保が益々困難に
なる状況にある。しかも、TDDB寿命の劣化の原因と
考えられている銅の拡散の経路は、隣接配線間のCMP
面(CMPで研磨された面)が支配的であり、CMP面
がリークパスとして作用してTDDB寿命の劣化を招
く。このため、銅配線形成において上記肩削れが生じる
と、TDDB寿命または絶縁破壊耐性への悪影響が大き
い。TDDB寿命の劣化原因については、本願発明者に
よる特願平11−226876号、特願2000−10
4015号または特願2000−300853号に開示
がある。In particular, when copper is used as a wiring material, TDD
There is a problem that the B (Time Dependence on Dielectric Breakdown) life is significantly shorter than that of other metal materials (for example, aluminum and tungsten). Moreover, as the wiring pitch becomes finer and the effective electric field strength tends to increase, an insulating film having a low dielectric constant generally has a low withstand voltage as well, so that it becomes more and more difficult to secure the TDDB life. There is a situation. Moreover, the copper diffusion path, which is considered to be the cause of the deterioration of the TDDB life, is the CMP between the adjacent wirings.
The surface (the surface polished by CMP) is dominant, and the CMP surface acts as a leak path and causes deterioration of the TDDB life. For this reason, if the shoulder scraping occurs in the formation of copper wiring, the TDDB life or the dielectric breakdown resistance is adversely affected. Regarding the cause of deterioration of TDDB life, Japanese Patent Application No. 11-226876 and Japanese Patent Application No. 2000-10 filed by the present inventor
No. 4015 or Japanese Patent Application No. 2000-300453.
【0010】なお、特開2000−3961号公報に
は、低い比誘電率を持つ有機ポリマーからなる誘電体層
を用い、デュアルダマシン法によって配線を形成する技
術が開示されている。Japanese Patent Laid-Open No. 2000-3961 discloses a technique of forming a wiring by a dual damascene method using a dielectric layer made of an organic polymer having a low relative dielectric constant.
【0011】しかしながら、上記特開2000−396
1号公報に開示された技術でも、低誘電率誘電体層のエ
ッチング(配線溝の形成)とマスク(フォトレジストパ
ターン)の除去とを同時に行う際に、マスクの除去によ
り露出する低誘電率誘電体層のキャップ膜(第3のスト
ップ層)もエッチングされるので、配線溝の上端角部で
上記肩削れの発生を避けることは困難である。このた
め、配線溝に導体膜を埋め込む際に、この肩削れ部に導
体が埋め込まれ、CMP工程によっても除去されずに残
存する恐れがある。これは、同層配線の隣接配線間の距
離を実質的に短くし、配線間の絶縁破壊耐性を低下させ
る。However, the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 2000-396.
Even in the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-58, when the etching (wiring groove formation) of the low dielectric constant dielectric layer and the removal of the mask (photoresist pattern) are performed simultaneously, the low dielectric constant dielectric exposed by the removal of the mask Since the cap film (third stop layer) of the body layer is also etched, it is difficult to avoid the occurrence of shoulder scraping at the upper corners of the wiring groove. Therefore, when the conductor film is embedded in the wiring groove, the conductor may be embedded in the shoulder scraping portion and may remain without being removed by the CMP process. This substantially shortens the distance between adjacent wirings of the same layer wiring, and lowers the dielectric breakdown resistance between the wirings.
【0012】本発明の目的は、絶縁破壊耐性を向上させ
ることができる半導体装置の製造方法を提供することに
ある。An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of improving dielectric breakdown resistance.
【0013】本発明の他の目的は、配線溝の上端角部が
削れることなく埋込み配線を形成できる半導体装置の製
造方法を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which a buried wiring can be formed without scraping the upper corners of the wiring groove.
【0014】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。Among the inventions disclosed in the present application, a brief description will be given to the outline of typical ones.
It is as follows.
【0016】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板を準備する工程、半導体基板上に第1の絶縁膜を形
成する工程、第1の絶縁膜上に低誘電率材料からなる第
2の絶縁膜を形成する工程、第2の絶縁膜上に第3の絶
縁膜を形成する工程、第3の絶縁膜上に第4の絶縁膜を
形成する工程、第4の絶縁膜上にマスクパターンを形成
する工程、マスクパターンをエッチングマスクとして用
いて第4の絶縁膜を選択的に除去して第1の開口部を形
成する工程、第1の開口部から露出する第3の絶縁膜を
除去する工程、第1の開口部から露出する第2の絶縁膜
とマスクパターンとを除去する工程、第1の開口部内に
配線を形成する工程を有するものである。The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a step of preparing a semiconductor substrate, a step of forming a first insulating film on the semiconductor substrate, and a second step of forming a low dielectric constant material on the first insulating film. Step of forming insulating film, step of forming third insulating film on second insulating film, step of forming fourth insulating film on third insulating film, mask pattern on fourth insulating film Forming the first insulating film, selectively removing the fourth insulating film using the mask pattern as an etching mask to form the first opening, and removing the third insulating film exposed from the first opening And a step of removing the second insulating film and the mask pattern exposed from the first opening, and a step of forming a wiring in the first opening.
【0017】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板を準備する工程、半導体基板上に第1の絶縁
膜を形成する工程、第1の絶縁膜上に低誘電率材料から
なる第2の絶縁膜を形成する工程、第2の絶縁膜上に第
3の絶縁膜を形成する工程、第3の絶縁膜上に第4の絶
縁膜を形成する工程、第4の絶縁膜上に第1のマスクパ
ターンを形成する工程、第1のマスクパターンをエッチ
ングマスクとして用いて第4の絶縁膜を選択的に除去し
て第1の開口部を形成する工程、第1のマスクパターン
を除去する工程、第1の開口部から露出する第3の絶縁
膜を除去する工程、低誘電率材料からなる第5の絶縁膜
を第1の開口部を埋めるように第4の絶縁膜上に形成す
る工程、第5の絶縁膜上に第6の絶縁膜を形成する工
程、第6の絶縁膜上に第7の絶縁膜を形成する工程、第
7の絶縁膜上に第2のマスクパターンを形成する工程、
第2のマスクパターンをエッチングマスクとして用いて
第7の絶縁膜を選択的に除去して第2の開口部を形成す
る工程、第2の開口部から露出する第6の絶縁膜を除去
する工程、第2の開口部から露出する第5の絶縁膜を除
去しかつ第2の開口部の底部において第1の開口部から
露出した第2の絶縁膜を除去するとともに第2のマスク
パターンを除去する工程、第1の開口部および第2の開
口部内に配線を形成する工程を有するものである。The semiconductor device manufacturing method of the present invention is
A step of preparing a semiconductor substrate, a step of forming a first insulating film on the semiconductor substrate, a step of forming a second insulating film made of a low dielectric constant material on the first insulating film, a step of forming the second insulating film Forming a third insulating film, forming a fourth insulating film on the third insulating film, forming a first mask pattern on the fourth insulating film, first mask pattern Forming a first opening by selectively removing the fourth insulating film by using as an etching mask, a step of removing the first mask pattern, a third insulating film exposed from the first opening A step of removing the film, a step of forming a fifth insulating film made of a low dielectric constant material on the fourth insulating film so as to fill the first opening, and a step of forming a sixth insulating film on the fifth insulating film. Forming step, forming a seventh insulating film on the sixth insulating film, forming a second insulating film on the seventh insulating film Forming a mask pattern,
A step of selectively removing the seventh insulating film by using the second mask pattern as an etching mask to form a second opening, and a step of removing the sixth insulating film exposed from the second opening. Removing the fifth insulating film exposed from the second opening and removing the second insulating film exposed from the first opening at the bottom of the second opening and removing the second mask pattern And the step of forming wiring in the first opening and the second opening.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一の機能を有する部材には同
一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。ま
た、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一
または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In all the drawings for explaining the embodiments, members having the same function are designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted. In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.
【0019】(実施の形態1)本実施の形態の半導体装
置およびその製造工程を図面を参照して説明する。図1
は、本発明の一実施の形態である半導体装置、例えばC
MISFET(Complementary Metal Insulator Semico
nductor Field Effect Transistor)、の製造工程中の
要部平面図であり、図2は図1のA−A断面図である。(First Embodiment) A semiconductor device and a manufacturing process thereof according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. Figure 1
Is a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, for example, C
MISFET (Complementary Metal Insulator Semico)
nductor Field Effect Transistor), and FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1.
【0020】図1および2に示すように、例えば1〜1
0Ωcm程度の比抵抗を有するp型の単結晶シリコンな
どからなるウエハまたは半導体基板1は、その主面に素
子分離領域2が形成されている。素子分離領域2は酸化
シリコンなどからなり、例えばSTI(Shallow Trench
Isolation)法またはLOCOS(Local Oxidization
of Silicon )法などにより形成される。As shown in FIGS. 1 and 2, for example, 1-1.
An element isolation region 2 is formed on the main surface of a wafer or semiconductor substrate 1 made of p-type single crystal silicon having a specific resistance of about 0 Ωcm. The element isolation region 2 is made of silicon oxide or the like, and is, for example, STI (Shallow Trench
Isolation) method or LOCOS (Local Oxidization)
of Silicon) method or the like.
【0021】半導体基板1には、その主面から所定の深
さに渡ってp型ウエル3およびn型ウエル4が形成され
ている。p型ウエル3は、例えばホウ素などの不純物を
イオン注入することなどによって形成され、n型ウエル
4は、例えばリンなどの不純物をイオン注入することな
どによって形成される。A p-type well 3 and an n-type well 4 are formed on the semiconductor substrate 1 over a predetermined depth from the main surface thereof. The p-type well 3 is formed, for example, by ion-implanting impurities such as boron, and the n-type well 4 is formed, for example, by ion-implanting impurities such as phosphorus.
【0022】p型ウエル3の領域では、素子分離領域2
で囲まれた活性領域に、nチャネル型のMISFET5
が形成されている。また、n型ウエル4の領域では、素
子分離領域2で囲まれた活性領域に、pチャネル型のM
ISFET6が形成されている。n型MISFET5お
よびp型MISFET6のゲート絶縁膜7は、例えば薄
い酸化シリコン膜などからなり、例えば熱酸化法などに
よって形成される。In the region of the p-type well 3, the element isolation region 2
In the active region surrounded by, n-channel type MISFET5
Are formed. In the region of the n-type well 4, a p-channel type M is formed in the active region surrounded by the element isolation region 2.
ISFET 6 is formed. The gate insulating film 7 of the n-type MISFET 5 and the p-type MISFET 6 is made of, for example, a thin silicon oxide film, and is formed by, for example, a thermal oxidation method.
【0023】n型MISFET5およびp型MISFE
T6のゲート電極8は、例えば、低抵抗の多結晶シリコ
ン膜上にチタンシリサイド(TiSix)層またはコバ
ルトシリサイド(CoSix)層を積層することにより
形成されている。ゲート電極8の側壁上には、例えば酸
化シリコンなどからなる側壁スペーサまたはサイドウォ
ール9が形成されている。N-type MISFET 5 and p-type MISFE
The gate electrode 8 of T6 is formed, for example, by stacking a titanium silicide (TiSi x ) layer or a cobalt silicide (CoSi x ) layer on a low resistance polycrystalline silicon film. Sidewall spacers or sidewalls 9 made of, for example, silicon oxide are formed on the sidewalls of the gate electrode 8.
【0024】n型MISFET5のソースおよびドレイ
ン領域は、n-型の半導体領域10aと、それより不純
物濃度が高いn+型の半導体領域10bとを有するLD
D(Lightly Doped Drain)構造を備えている。n-型の
半導体領域10aは、例えば、サイドウォール9の形成
前に、p型ウエル3のゲート電極8の両側の領域にリン
などの不純物をイオン注入することにより形成される。
n+型の半導体領域10bは、例えば、サイドウォール
9の形成後に、p型ウエル3のゲート電極8およびサイ
ドウォール9の両側の領域にリンなどの不純物をイオン
注入することにより形成される。The source and drain regions of the n - type MISFET 5 are LDs each having an n -- type semiconductor region 10a and an n + -type semiconductor region 10b having a higher impurity concentration.
It has a D (Lightly Doped Drain) structure. The n − type semiconductor region 10 a is formed, for example, by ion-implanting impurities such as phosphorus into regions of the p type well 3 on both sides of the gate electrode 8 before forming the sidewall 9.
The n + type semiconductor region 10b is formed, for example, by ion-implanting impurities such as phosphorus into regions on both sides of the gate electrode 8 and the sidewall 9 of the p-type well 3 after forming the sidewall 9.
【0025】p型MISFET6のソースおよびドレイ
ン領域は、p-型の半導体領域11aと、それより不純
物濃度が高いp+型の半導体領域11bとを有するLD
D構造を備えている。p-型の半導体領域11aは、例
えば、サイドウォール9の形成前に、n型ウエル4のゲ
ート電極8の両側の領域にホウ素などの不純物をイオン
注入することにより形成される。p+型の半導体領域1
1bは、例えば、サイドウォール9の形成後に、n型ウ
エル4のゲート電極8およびサイドウォール9の両側の
領域にホウ素などの不純物をイオン注入することにより
形成される。また、n+型半導体領域10bおよびp+型
の半導体領域11bの上面の一部には、例えばチタンシ
リサイド層またはコバルトシリサイド層などのようなシ
リサイド層が形成されている。The source and drain regions of the p-type MISFET 6 are LDs each having a p − type semiconductor region 11a and ap + type semiconductor region 11b having a higher impurity concentration.
It has a D structure. The p − type semiconductor region 11a is formed, for example, by ion-implanting impurities such as boron into regions on both sides of the gate electrode 8 of the n-type well 4 before forming the sidewall 9. p + type semiconductor region 1
1b is formed, for example, by ion-implanting impurities such as boron into regions of the n-type well 4 on both sides of the gate electrode 8 and the sidewall 9 after the sidewall 9 is formed. Further, a silicide layer such as a titanium silicide layer or a cobalt silicide layer is formed on a part of the upper surfaces of the n + type semiconductor region 10b and the p + type semiconductor region 11b.
【0026】このような半導体基板1上には、ゲート電
極8およびサイドウォール9を覆うように、絶縁膜12
が形成されている。絶縁膜12は、ゲート電極8間の狭
いスペースを埋め込み可能なリフロー性の高い絶縁膜、
例えばBPSG(Boron-doped Phospho Silicate Glas
s)膜などからなる。絶縁膜12には、コンタクトホー
ル13が形成されている。コンタクトホール13の底部
では、半導体基板1の主面の一部、例えばn+型の半導
体領域10bおよびp+型の半導体領域11bの一部、
やゲート電極8の一部などが露出されている。An insulating film 12 is formed on the semiconductor substrate 1 so as to cover the gate electrode 8 and the sidewall 9.
Are formed. The insulating film 12 is a highly reflowable insulating film that can fill a narrow space between the gate electrodes 8.
For example, BPSG (Boron-doped Phospho Silicate Glas
s) Consists of a film. A contact hole 13 is formed in the insulating film 12. At the bottom of the contact hole 13, a part of the main surface of the semiconductor substrate 1, for example, a part of the n + type semiconductor region 10b and a part of the p + type semiconductor region 11b,
Part of the gate electrode 8 and the like are exposed.
【0027】このコンタクトホール13内には、タング
ステン(W)などからなるプラグ14が形成されてい
る。プラグ14は、例えば、コンタクトホール13の内
部を含む絶縁膜12上にバリア膜として例えば窒化チタ
ン膜14aを形成した後、タングステン膜をCVD(Ch
emical Vapor Deposition)法によって窒化チタン膜1
4a上にコンタクトホール13を埋めるように形成し、
絶縁膜12上の不要なタングステン膜および窒化チタン
膜14aをCMP法またはエッチバック法などによって
除去することにより形成される。A plug 14 made of tungsten (W) or the like is formed in the contact hole 13. For the plug 14, for example, after forming a titanium nitride film 14a as a barrier film on the insulating film 12 including the inside of the contact hole 13, a tungsten film is formed by CVD (Ch
Titanium nitride film 1 by emical vapor deposition method
4a is formed so as to fill the contact hole 13,
It is formed by removing the unnecessary tungsten film and titanium nitride film 14a on the insulating film 12 by the CMP method or the etch back method.
【0028】プラグ14が埋め込まれた絶縁膜12上に
は、例えばタングステンなどからなる第1層配線15が
形成されている。第1層配線15は、プラグ14を介し
てn型MISFET5およびp型MISFET6のソー
ス・ドレイン用の半導体領域10bおよび11bやゲー
ト電極8と電気的に接続されている。第1層配線15
は、タングステンに限定されず種々変更可能であり、例
えばアルミニウム(Al)またはアルミニウム合金など
の単体膜あるいはこれらの単体膜の上下層の少なくとも
一方にチタン(Ti)や窒化チタン(TiN)などのよ
うな金属膜を形成した積層金属膜としても良い。A first layer wiring 15 made of, for example, tungsten is formed on the insulating film 12 in which the plug 14 is embedded. The first layer wiring 15 is electrically connected via the plug 14 to the source / drain semiconductor regions 10b and 11b of the n-type MISFET 5 and the p-type MISFET 6 and the gate electrode 8. First layer wiring 15
Is not limited to tungsten, but can be variously changed. For example, titanium (Ti), titanium nitride (TiN), etc. can be used as a simple substance film of aluminum (Al) or an aluminum alloy or at least one of upper and lower layers of these simple substance films. It may be a laminated metal film having a different metal film formed thereon.
【0029】また、絶縁膜12上には、第1層配線15
を覆うように、絶縁膜16が形成されている。絶縁膜1
6は、例えば有機ポリマーまたは有機シリカガラスなど
のような低誘電率材料(いわゆるLow−K絶縁膜、L
ow−K材料)からなる。なお、低誘電率な絶縁膜(L
ow−K絶縁膜)とは、パッシベーション膜に含まれる
酸化シリコン膜(たとえばTEOS(Tetraethoxysilan
e)酸化膜)の誘電率よりも低い誘電率を有する絶縁膜
を例示できる。一般的には、TEOS酸化膜の比誘電率
ε=4.1〜4.2程度以下を低誘電率な絶縁膜と言
う。The first layer wiring 15 is formed on the insulating film 12.
An insulating film 16 is formed so as to cover the. Insulation film 1
6 is a low dielectric constant material such as organic polymer or organic silica glass (so-called Low-K insulating film, L
ow-K material). In addition, a low dielectric constant insulating film (L
An ow-K insulating film is a silicon oxide film (for example, TEOS (Tetraethoxysilan) included in the passivation film.
e) An insulating film having a dielectric constant lower than that of (oxide film) can be exemplified. In general, a TEOS oxide film having a relative dielectric constant ε of about 4.1 to 4.2 or less is called a low dielectric constant insulating film.
【0030】上記低誘電率材料としての有機ポリマーに
は、例えばSiLK(米The Dow Chemical Co.製、比誘
電率=2.7、耐熱温度=490℃以上、絶縁破壊耐圧
=4.0〜5.0MV/Vm)またはポリアリルエーテ
ル(PAE)系材料のFLARE(米Honeywell Electr
onic Materials製、比誘電率=2.8、耐熱温度=40
0℃以上)がある。このPAE系材料は、基本性能が高
く、機械的強度、熱的安定性および低コスト性に優れる
という特徴を有している。上記低誘電率材料としての有
機シリカガラス(SiOC系材料)には、例えばHSG
−R7(日立化成工業製、比誘電率=2.8、耐熱温度
=650℃)、Black Diamond(米Applied
Materials,Inc.製、比誘電率=3.0〜2.4、耐熱
温度=450℃)またはp−MTES(日立開発製、比
誘電率=3.2)がある。この他のSiOC系材料に
は、例えばCORAL(米Novellus Systems, Inc.製、
比誘電率=2.7〜2.4、耐熱温度=500℃)、A
urora2.7(日本エー・エス・エム社製、比誘電
率=2.7、耐熱温度=450℃)がある。The organic polymer as the low dielectric constant material includes, for example, SiLK (manufactured by The Dow Chemical Co., USA, relative permittivity = 2.7, heat resistance temperature = 490 ° C. or higher, dielectric breakdown voltage = 4.0 to 5). .0 MV / Vm) or polyallyl ether (PAE) based material FLARE (Honeywell Electr
Made by onic Materials, relative permittivity = 2.8, heat resistant temperature = 40
0 ° C or higher). This PAE-based material is characterized by high basic performance and excellent mechanical strength, thermal stability, and low cost. The organic silica glass (SiOC-based material) as the low dielectric constant material is, for example, HSG.
-R7 (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., relative permittivity = 2.8, heat resistance temperature = 650 ° C.), Black Diamond (Applied in the US)
Materials, Inc., relative permittivity = 3.0 to 2.4, heat resistance temperature = 450 ° C.) or p-MTES (Hitachi development, relative permittivity = 3.2). Other SiOC materials include, for example, CORAL (manufactured by Novellus Systems, Inc.,
Relative permittivity = 2.7 to 2.4, heat resistant temperature = 500 ° C.), A
urora 2.7 (manufactured by Japan ASM Ltd., relative dielectric constant = 2.7, heat resistance temperature = 450 ° C.).
【0031】また、絶縁膜16の低誘電率材料には、例
えばFSG(SiOF系材料)、HSQ(hydrogen sil
sesquioxane)系材料、MSQ(methyl silsesquioxan
e)系材料、ポーラスHSQ系材料、ポーラスMSQ材
料またはポーラス有機系材料を用いることもできる。上
記HSQ系材料には、例えばOCD T−12(東京応
化工業製、比誘電率=3.4〜2.9、耐熱温度=45
0℃)、FOx(米DowCorning Corp.製、比誘電率=
2.9)またはOCL T−32(東京応化工業製、比
誘電率=2.5、耐熱温度=450℃)などがある。上
記MSQ系材料には、例えばOCD T−9(東京応化
工業製、比誘電率=2.7、耐熱温度=600℃)、L
KD−T200(JSR製、比誘電率=2.7〜2.
5、耐熱温度=450℃)、HOSP(米Honeywell El
ectronic Materials製、比誘電率=2.5、耐熱温度=
550℃)、HSG−RZ25(日立化成工業製、比誘
電率=2.5、耐熱温度=650℃)、OCL T−3
1(東京応化工業製、比誘電率=2.3、耐熱温度=5
00℃)またはLKD−T400(JSR製、比誘電率
=2.2〜2、耐熱温度=450℃)などがある。上記
ポーラスHSQ系材料には、例えばXLK(米Dow Corn
ing Corp.製、比誘電率=2.5〜2)、OCLT−7
2(東京応化工業製、比誘電率=2.2〜1.9、耐熱
温度=450℃)、Nanoglass(米Honeywell
Electronic Materials製、比誘電率=2.2〜1.8、
耐熱温度=500℃以上)またはMesoELK(米Ai
r Productsand Chemicals, Inc.製、比誘電率=2以
下)がある。上記ポーラスMSQ系材料には、例えばH
SG−6211X(日立化成工業製、比誘電率=2.
4、耐熱温度=650℃)、ALCAP−S(旭化成工
業製、比誘電率=2.3〜1.8、耐熱温度=450
℃)、OCL T−77(東京応化工業製、比誘電率=
2.2〜1.9、耐熱温度=600℃)、HSG−62
10X(日立化成工業製、比誘電率=2.1、耐熱温度
=650℃)またはsilica aerogel(神
戸製鋼所製、比誘電率1.4〜1.1)などがある。上
記ポーラス有機系材料には、例えばPolyELK(米
Air Productsand Chemicals, Inc.製、比誘電率=2以
下、耐熱温度=490℃)などがある。上記SiOC系
材料、SiOF系材料は、例えばCVD法によって形成
されている。例えば上記BlackDiamondは、
トリメチルシランと酸素との混合ガスを用いたCVD法
などによって形成される。また、上記p−MTESは、
例えばメチルトリエトキシシランとN2Oとの混合ガス
を用いたCVD法などによって形成される。それ以外の
上記低誘電率の絶縁材料は、例えば塗布法で形成されて
いる。The low dielectric constant material of the insulating film 16 is, for example, FSG (SiOF based material) or HSQ (hydrogen silc).
sesquioxane) material, MSQ (methyl silsesquioxan)
An e) -based material, a porous HSQ-based material, a porous MSQ-based material, or a porous organic-based material can also be used. Examples of the HSQ-based material include OCD T-12 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., relative dielectric constant = 3.4 to 2.9, heat resistance temperature = 45).
0 ° C.), FOx (manufactured by Dow Corning Corp., US, relative permittivity =
2.9) or OCL T-32 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., relative dielectric constant = 2.5, heat resistant temperature = 450 ° C.). Examples of the MSQ-based material include OCD T-9 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo, relative dielectric constant = 2.7, heat resistance temperature = 600 ° C.), L
KD-T200 (manufactured by JSR, relative dielectric constant = 2.7 to 2.
5, heat-resistant temperature = 450 ℃, HOSP (Honeywell El
Made by ectronic Materials, relative permittivity = 2.5, heat resistance =
550 ° C.), HSG-RZ25 (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., relative dielectric constant = 2.5, heat resistance temperature = 650 ° C.), OCL T-3
1 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., relative dielectric constant = 2.3, heat resistance temperature = 5)
00 ° C.) or LKD-T400 (manufactured by JSR, relative dielectric constant = 2.2 to 2, heat resistant temperature = 450 ° C.) and the like. Examples of the porous HSQ materials include XLK (US Dow Corn
ing Corp. Made, relative permittivity = 2.5 to 2), OCLT-7
2 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., relative permittivity = 2.2 to 1.9, heat resistance temperature = 450 ° C.), Nanoglass (Honeywell, USA)
Made by Electronic Materials, relative permittivity = 2.2-1.8,
Heat-resistant temperature = 500 ° C or higher) or MesoELK (US Ai)
r Productsand Chemicals, Inc., dielectric constant = 2 or less). For the porous MSQ-based material, for example, H
SG-6211X (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., relative dielectric constant = 2.
4, heat resistant temperature = 650 ° C.), ALCAP-S (manufactured by Asahi Kasei Corporation, relative dielectric constant = 2.3 to 1.8, heat resistant temperature = 450
° C), OCL T-77 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo, dielectric constant =
2.2-1.9, heat resistant temperature = 600 ° C.), HSG-62
10X (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., relative permittivity = 2.1, heat resistance temperature = 650 ° C.) or silica aerogel (manufactured by Kobe Steel, relative permittivity 1.4 to 1.1). Examples of the porous organic material include PolyELK (rice
Manufactured by Air Productsand Chemicals, Inc., dielectric constant = 2 or less, heat resistance temperature = 490 ° C.). The SiOC-based material and the SiOF-based material are formed by, for example, the CVD method. For example, the above BlackDiamond
It is formed by a CVD method using a mixed gas of trimethylsilane and oxygen. Further, the p-MTES is
For example, it is formed by a CVD method using a mixed gas of methyltriethoxysilane and N 2 O. The other low dielectric constant insulating materials are formed by, for example, a coating method.
【0032】このようなLow−K材料からなる絶縁膜
16上には、Low−Kキャップ用の絶縁膜17が形成
されている。この絶縁膜17は、例えば二酸化シリコン
(SiO2)に代表される酸化シリコン(SiOx)膜か
らなり、例えばCMP処理時における絶縁膜16の機械
的強度の確保、表面保護および耐湿性の確保などのよう
な機能を有している。絶縁膜17の厚さは、絶縁膜16
よりも相対的に薄く、例えば25nm〜100nm程度
である。ただし、絶縁膜17は、酸化シリコン膜に限定
されるものではなく種々変更可能である。絶縁膜17と
して、例えば窒化シリコン(SixNy)膜、炭化シリコ
ン(SiC)膜または炭窒化シリコン(SiCN)膜を
用いても良い。これら窒化シリコン膜、炭化シリコン膜
または炭窒化シリコン膜は、例えばプラズマCVD法に
よって形成することができる。プラズマCVD法で形成
された炭化シリコン膜としては、例えばBLOk(AM
AT社製、比誘電率=4.3)がある。その形成に際し
ては、例えばトリメチルシランとヘリウム(または
N2、NH3)との混合ガスを用いる。このような絶縁膜
16および17には、第1層配線15の一部が露出する
ビアまたはスルーホール18が形成されている。このス
ルーホール18内には、例えばタングステンなどからな
るプラグ19が埋め込まれている。An insulating film 17 for a Low-K cap is formed on the insulating film 16 made of such a Low-K material. The insulating film 17 is made of, for example, a silicon oxide (SiO x ) film typified by silicon dioxide (SiO 2 ). For example, the mechanical strength of the insulating film 16 during CMP processing, surface protection, and moisture resistance are ensured. It has the following functions. The thickness of the insulating film 17 is
It is relatively thinner than the above, for example, about 25 nm to 100 nm. However, the insulating film 17 is not limited to the silicon oxide film and can be variously modified. As the insulating film 17, for example, a silicon nitride (Si x N y ) film, a silicon carbide (SiC) film or a silicon carbonitride (SiCN) film may be used. These silicon nitride film, silicon carbide film or silicon carbonitride film can be formed by, for example, a plasma CVD method. The silicon carbide film formed by the plasma CVD method is, for example, BLOk (AM
There is a dielectric constant = 4.3) manufactured by AT company. At the time of formation, a mixed gas of trimethylsilane and helium (or N 2 , NH 3 ) is used, for example. Vias or through holes 18 through which a part of the first layer wiring 15 is exposed are formed in such insulating films 16 and 17. A plug 19 made of, for example, tungsten is embedded in the through hole 18.
【0033】図3〜5は、図2に続く半導体装置の製造
工程中における要部断面図を示している。なお、理解を
簡単にするために、図3〜5では、図2の絶縁膜17よ
り下の構造に対応する部分は図示を省略している。3 to 5 are sectional views showing the main part of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. Note that, for easy understanding, in FIGS. 3 to 5, portions corresponding to the structure below the insulating film 17 in FIG. 2 are not shown.
【0034】まず、本実施の形態においては、図3に示
されるように、プラグ19が埋め込まれた絶縁膜17上
に絶縁膜20を形成する。絶縁膜20は、例えば上記L
ow−K材料を用いて形成することができる。First, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the insulating film 20 is formed on the insulating film 17 in which the plug 19 is embedded. The insulating film 20 is, for example, L
It can be formed using an ow-K material.
【0035】次に、絶縁膜20上に薄い絶縁膜21を形
成する。絶縁膜21はCVD法、例えばプラズマCVD
法、などを用いて形成することができる。絶縁膜21
は、例えば10〜20nm程度の厚みを有する。絶縁膜
21は、酸素(O2)プラズマなどの酸化性プラズマを
用いることなく形成した絶縁膜であることが好ましく、
例えば窒化シリコン(SixNy)膜からなる。絶縁膜2
1の他の材料として、例えば炭化シリコン(SiC)膜
または炭窒化シリコン(SiCN)膜を用いても良い。
プラズマCVD法で形成された炭化シリコン膜として
は、例えばBLOk(AMAT社製、比誘電率=4.
3)がある。その形成に際しては、例えばトリメチルシ
ランとヘリウム(またはN2、NH3)との混合ガスを用
いる。また、SiCN膜の成膜に際しては、例えばヘリ
ウム(He)と、アンモニア(NH3)と、トリメチル
シラン(3MS)との混合ガスが用いられる。なお、酸
化性雰囲気のプラズマとは、例えば、酸化作用を有する
ラジカル、イオン、原子、分子等の反応種が支配的に存
在するプラズマ環境である。Next, a thin insulating film 21 is formed on the insulating film 20. The insulating film 21 is formed by a CVD method, for example, plasma CVD.
It can be formed by using the method. Insulating film 21
Has a thickness of, for example, about 10 to 20 nm. The insulating film 21 is preferably an insulating film formed without using oxidizing plasma such as oxygen (O 2 ) plasma,
For example, it is made of a silicon nitride (Si x N y ) film. Insulation film 2
For example, a silicon carbide (SiC) film or a silicon carbonitride (SiCN) film may be used as the other material.
As the silicon carbide film formed by the plasma CVD method, for example, BLOk (manufactured by AMAT, relative permittivity = 4.
There is 3). At the time of formation, a mixed gas of trimethylsilane and helium (or N 2 , NH 3 ) is used, for example. Further, in forming the SiCN film, for example, a mixed gas of helium (He), ammonia (NH 3 ) and trimethylsilane (3MS) is used. The plasma in an oxidizing atmosphere is, for example, a plasma environment in which reactive species such as radicals, ions, atoms, and molecules having an oxidizing action are predominantly present.
【0036】次に、絶縁膜21上に絶縁膜22をCVD
法などを用いて形成する。絶縁膜22の厚さは、絶縁膜
20よりも相対的に薄く、例えば25nm〜100nm
程度である。絶縁膜22は、例えば二酸化シリコンに代
表される酸化シリコン膜からなる。絶縁膜22は、後で
形成される第2層配線26の隣接配線間の寄生容量を低
減するため、窒化シリコンより低い誘電率を有する材料
からなることが好ましく、比誘電率が5以下の材料から
なることがより好ましい。絶縁膜22の材料としては酸
化シリコンが好ましいが、他の材料として、例えばSi
OC膜(酸炭化シリコン膜、有機シリカガラス膜)を用
いても良い。あるいは、絶縁膜22の他の材料として、
窒素含有率が10%未満のSiON膜を用いることもで
きる。Next, an insulating film 22 is formed on the insulating film 21 by CVD.
It is formed by using the method. The thickness of the insulating film 22 is relatively smaller than that of the insulating film 20, and is, for example, 25 nm to 100 nm.
It is a degree. The insulating film 22 is made of, for example, a silicon oxide film typified by silicon dioxide. The insulating film 22 is preferably made of a material having a dielectric constant lower than that of silicon nitride in order to reduce the parasitic capacitance between the adjacent wirings of the second layer wiring 26 formed later, and the material having a relative dielectric constant of 5 or less. More preferably, Silicon oxide is preferable as the material of the insulating film 22, but other materials such as Si can be used.
An OC film (silicon oxycarbide film, organic silica glass film) may be used. Alternatively, as another material of the insulating film 22,
A SiON film having a nitrogen content of less than 10% can also be used.
【0037】絶縁膜21は、絶縁膜20と絶縁膜22の
密着性を向上させるよう機能することができる。例え
ば、絶縁膜20上に直接酸化シリコン膜を成膜した場
合、酸化シリコン膜成膜時のN2OまたはO2ガス成分に
よるプラズマで、Low−K材料からなる絶縁膜20の
表面がダメージを受ける恐れがある。絶縁膜20と絶縁
膜22の間に絶縁膜21を形成することで、そのような
不具合を防止することができる。また、絶縁膜21の厚
みは薄いため、後で形成される第2層配線26の隣接配
線間の寄生容量は、絶縁膜21によってほとんど増加し
ない。なお、絶縁膜21の形成を省略することも可能で
ある。また、絶縁膜22は、例えばCMP処理時におけ
る絶縁膜20の機械的強度の確保、表面保護および耐湿
性の確保等のような機能を有している。The insulating film 21 can function to improve the adhesion between the insulating film 20 and the insulating film 22. For example, when a silicon oxide film is directly formed on the insulating film 20, the surface of the insulating film 20 made of the Low-K material is damaged by the plasma of N 2 O or O 2 gas component at the time of forming the silicon oxide film. There is a risk of receiving it. By forming the insulating film 21 between the insulating film 20 and the insulating film 22, such a defect can be prevented. Further, since the insulating film 21 is thin, the parasitic capacitance between adjacent wirings of the second layer wiring 26 formed later is hardly increased by the insulating film 21. The formation of the insulating film 21 may be omitted. Further, the insulating film 22 has functions such as securing mechanical strength of the insulating film 20 during CMP processing, surface protection, and moisture resistance.
【0038】次に、絶縁膜22上に絶縁膜23を形成す
る。絶縁膜23はCVD法、例えばプラズマCVD法、
などを用いて形成することができる。絶縁膜23は、例
えば窒化シリコン膜からなる。絶縁膜23の他の材料と
して、例えば炭化シリコン(SiC)膜、炭窒化シリコ
ン(SiCN)膜または酸窒化シリコン(SiON)膜
を用いても良い。絶縁膜23は、絶縁膜23を除去する
ためのエッチング工程以外のエッチング工程において、
その下層の絶縁膜22がエッチングされて肩削れを生じ
るのを防止するよう機能する。Next, the insulating film 23 is formed on the insulating film 22. The insulating film 23 is formed by a CVD method such as a plasma CVD method,
And the like. The insulating film 23 is made of, for example, a silicon nitride film. As another material for the insulating film 23, for example, a silicon carbide (SiC) film, a silicon carbonitride (SiCN) film, or a silicon oxynitride (SiON) film may be used. The insulating film 23 is formed by an etching process other than the etching process for removing the insulating film 23.
It functions to prevent the underlying insulating film 22 from being etched and causing shoulder scraping.
【0039】次に、絶縁膜23上に反射防止膜24aを
形成する。それから、反射防止膜24a上にフォトレジ
スト膜を形成し、露光によりフォトレジスト膜をパター
ン化してフォトレジストパターン24bを形成する。こ
れにより、図3に示される構造が得られる。Next, an antireflection film 24a is formed on the insulating film 23. Then, a photoresist film is formed on the antireflection film 24a, and the photoresist film is patterned by exposure to form a photoresist pattern 24b. As a result, the structure shown in FIG. 3 is obtained.
【0040】次に、図4に示されるように、フォトレジ
ストパターン24bをエッチングマスクにしたドライエ
ッチング法により、反射防止膜24aを選択的に除去す
る。それから、フォトレジストパターン24bをエッチ
ングマスクにしたドライエッチング法により、絶縁膜2
3を選択的に除去する。そして、フォトレジストパター
ン24bをエッチングマスクにしたドライエッチング法
により、絶縁膜22を選択的に除去する。その後、フォ
トレジストパターン24bをエッチングマスクにしたド
ライエッチング法により、絶縁膜21を選択的に除去す
る。これにより、開口部25が形成されて、開口部25
の底部で絶縁膜20が露出する。Next, as shown in FIG. 4, the antireflection film 24a is selectively removed by a dry etching method using the photoresist pattern 24b as an etching mask. Then, the insulating film 2 is formed by a dry etching method using the photoresist pattern 24b as an etching mask.
Selectively remove 3. Then, the insulating film 22 is selectively removed by a dry etching method using the photoresist pattern 24b as an etching mask. After that, the insulating film 21 is selectively removed by a dry etching method using the photoresist pattern 24b as an etching mask. As a result, the opening 25 is formed and the opening 25
The insulating film 20 is exposed at the bottom of the.
【0041】次に、図5に示されるように、開口部25
から露出する絶縁膜20をNH3プラズマ処理またはN2
/H2プラズマ処理などの還元性プラズマ処理によって
エッチングしながら、フォトレジストパターン24bお
よび反射防止膜24aをアッシングして除去する。な
お、還元性雰囲気のプラズマとは、例えば、還元作用、
すなわち、酸素を引き抜く作用を有するラジカル、イオ
ン、原子、分子等の反応種が支配的に存在するプラズマ
環境である。Next, as shown in FIG.
The insulating film 20 exposed from the NH 3 plasma treatment or N 2
The photoresist pattern 24b and the antireflection film 24a are removed by ashing while being etched by a reducing plasma treatment such as / H 2 plasma treatment. The reducing atmosphere plasma is, for example, a reducing action,
That is, it is a plasma environment in which reactive species such as radicals, ions, atoms, and molecules having an action of extracting oxygen are predominantly present.
【0042】それから、絶縁膜23をエッチングなどに
よって除去する。これにより、絶縁膜20、21および
22に形成された開口部25からなる配線溝が形成さ
れ、その配線溝の底面からはプラグ19の上面が露出さ
れる。また、絶縁膜23を残した状態で後述する導電性
バリア膜26aおよび主導体膜26bを形成し、CMP
処理で不要な導電性バリア膜26aおよび主導体膜26
bを除去する際に、絶縁膜23を除去することもでき
る。Then, the insulating film 23 is removed by etching or the like. As a result, a wiring groove including the opening 25 formed in the insulating films 20, 21 and 22 is formed, and the upper surface of the plug 19 is exposed from the bottom surface of the wiring groove. Further, a conductive barrier film 26a and a main conductor film 26b, which will be described later, are formed with the insulating film 23 left, and CMP is performed.
Conductive barrier film 26a and main conductor film 26 unnecessary for processing
The insulating film 23 can be removed when removing b.
【0043】上記絶縁膜20のエッチング工程では、絶
縁膜20を完全に開口しかつフォトレジストパターン2
4bおよび反射防止膜24aを完全に除去しなければな
らない。このため、ある程度のオーバーエッチングが必
要である。従って、もし絶縁膜23が形成されていなけ
れば、絶縁膜22もエッチングされて、開口部25の上
端角部(肩部)が削れて丸みを帯びる現象、すなわち肩
削れが生じてしまう。そのような肩削れが生じると、後
述する導電性バリア膜26aおよび主導体膜26bの形
成工程で肩削れ部(開口部25の上端近傍)に導体が埋
め込まれ、CMP工程によっても除去されずに残存する
恐れがある。これは、同層配線(ここでは、後で形成さ
れる第2層配線26)の隣接配線間の距離を実質的に小
さくし、配線間の絶縁破壊耐性を低下させる。In the step of etching the insulating film 20, the insulating film 20 is completely opened and the photoresist pattern 2 is formed.
4b and the antireflection film 24a must be completely removed. Therefore, some over-etching is necessary. Therefore, if the insulating film 23 is not formed, the insulating film 22 is also etched, and the upper end corner portion (shoulder portion) of the opening 25 is shaved and rounded, that is, shoulder shading occurs. When such shoulder scraping occurs, the conductor is embedded in the shoulder scraping portion (near the upper end of the opening 25) in the step of forming the conductive barrier film 26a and the main conductor film 26b, which will be described later, and is not removed even by the CMP step. It may remain. This substantially reduces the distance between adjacent wirings of the same layer wiring (here, the second layer wiring 26 to be formed later), and lowers the dielectric breakdown resistance between the wirings.
【0044】本実施の形態では、絶縁膜22上に絶縁膜
23が存在するので、上記絶縁膜20のエッチング工程
では、たとえオーバーエッチングを行ったとしても、絶
縁膜23がエッチングされるだけで、絶縁膜22はほと
んど影響を受けない。また、最終的に絶縁膜22上に絶
縁膜23が若干残存しても悪影響はないので、絶縁膜2
3を除去する工程では、オーバーエッチングを行わなく
ともよい。このため、絶縁膜22はほとんどエッチング
されず、上記肩削れが生じることはない。In this embodiment, since the insulating film 23 is present on the insulating film 22, the insulating film 23 is simply etched in the etching process of the insulating film 20 even if overetching is performed. The insulating film 22 is hardly affected. In addition, even if some insulating film 23 is left on the insulating film 22 finally, there is no adverse effect.
In the step of removing 3, it is not necessary to perform overetching. Therefore, the insulating film 22 is hardly etched, and the shoulder scraping does not occur.
【0045】図6は、図5に続く半導体装置の製造工程
中における図1に対応する領域の要部平面図を示し、図
7は図6のA−A断面図である。なお、図7において
も、図2の絶縁膜17より下の構造に対応する部分は図
示を省略している。FIG. 6 is a plan view of an essential part of a region corresponding to FIG. 1 during the manufacturing process of the semiconductor device following FIG. 5, and FIG. 7 is a sectional view taken along line AA of FIG. Note that, also in FIG. 7, a portion corresponding to the structure below the insulating film 17 in FIG. 2 is omitted.
【0046】開口部25からなる配線溝が形成された
後、基板1の主面上の全面に、例えば窒化チタン(Ti
N)などからなる厚さ50nm程度の薄い導電性バリア
膜(第1導体膜)26aをスパッタリング法などを用い
て形成する。導電性バリア膜26aは、例えば後述の主
導体膜形成用の銅の拡散を抑制または防止する機能およ
び主導体膜のリフロー時に銅の濡れ性を向上させる機能
などを有している。このような導電性バリア膜26aの
材料としては、窒化チタンに代えて、銅と殆ど反応しな
い窒化タングステン(WN)または窒化タンタル(Ta
N)などのような高融点金属窒化物を用いることもでき
る。また、導電性バリア膜26aの材料として、高融点
金属窒化物にシリコン(Si)を添加した材料や、銅と
反応し難いタンタル(Ta)、チタン(Ti)、タング
ステン(W)、チタンタングステン(TiW)合金など
のような高融点金属を用いることもできる。After the wiring groove formed of the opening 25 is formed, for example, titanium nitride (Ti) is formed on the entire main surface of the substrate 1.
A thin conductive barrier film (first conductor film) 26a made of N) or the like and having a thickness of about 50 nm is formed by using a sputtering method or the like. The conductive barrier film 26a has, for example, a function of suppressing or preventing diffusion of copper for forming a main conductor film, which will be described later, and a function of improving wettability of copper during reflow of the main conductor film. As a material of such a conductive barrier film 26a, instead of titanium nitride, tungsten nitride (WN) or tantalum nitride (Ta) which hardly reacts with copper is used.
Refractory metal nitrides such as N) can also be used. Further, as the material of the conductive barrier film 26a, a material obtained by adding silicon (Si) to a refractory metal nitride, tantalum (Ta), titanium (Ti), tungsten (W), titanium tungsten (which is difficult to react with copper). A refractory metal such as a TiW) alloy can also be used.
【0047】続いて、導電性バリア膜26a上に、例え
ば厚さ800〜1600nm程度の相対的に厚い銅から
なる主導体膜(第2導体膜)26bを形成する。主導体
膜26bは、例えばCVD法、スパッタリング法または
めっき法などを用いて形成することができる。その後、
例えば475℃程度の非酸化性雰囲気(例えば水素雰囲
気)中において基板1に対して熱処理を施すことにより
主導体膜26bをリフローさせ、銅を開口部または配線
溝25の内部に隙間なく埋め込む。Then, on the conductive barrier film 26a, a main conductor film (second conductor film) 26b made of, for example, relatively thick copper having a thickness of about 800 to 1600 nm is formed. The main conductor film 26b can be formed by using, for example, a CVD method, a sputtering method, a plating method, or the like. afterwards,
For example, the main conductor film 26b is reflowed by heat-treating the substrate 1 in a non-oxidizing atmosphere (for example, a hydrogen atmosphere) at about 475 ° C., and copper is embedded in the opening or the wiring groove 25 without any space.
【0048】次に、主導体膜26b、導電性バリア膜2
6aをCMP法によって、絶縁膜22の上面が露出する
まで研磨する。これにより、図6および7に示すよう
に、相対的に薄い導電性バリア膜26aと相対的に厚い
主導体膜26bとからなる第2層配線(配線)26を配
線溝(開口部)25内に形成する。第2層配線26は、
プラグ19を介して第1層配線15と電気的に接続され
ている。また、第2層配線26は、その平面形状が、図
6に示すように、例えば帯状に形成されている。Next, the main conductor film 26b and the conductive barrier film 2
6a is polished by CMP until the upper surface of the insulating film 22 is exposed. As a result, as shown in FIGS. 6 and 7, the second layer wiring (wiring) 26 including the relatively thin conductive barrier film 26a and the relatively thick main conductor film 26b is formed in the wiring groove (opening) 25. To form. The second layer wiring 26 is
It is electrically connected to the first layer wiring 15 via the plug 19. Further, the second-layer wiring 26 has a planar shape, for example, in the shape of a band, as shown in FIG.
【0049】次に、半導体基板1をプラズマCVD装置
の処理室内に配置し、アンモニアガスを導入してプラズ
マ電源を印加することにより、基板1(特に第2層配線
26が露出するCMP面)に対して、アンモニア(NH
3)プラズマ処理を施す。あるいは、N2ガスおよびH2
ガスを導入して、N2/H2プラズマ処理を施す。このよ
うな還元性プラズマ処理により、CMPで酸化された銅
配線表面の酸化銅(CuO、CuO2)を銅(Cu)に
還元し、更に、窒化銅(CuN)層が第2層配線26の
表面(ごく薄い領域)に形成される。Next, the semiconductor substrate 1 is placed in a processing chamber of a plasma CVD apparatus, and ammonia gas is introduced to apply a plasma power source to the substrate 1 (especially the CMP surface where the second layer wiring 26 is exposed). In contrast, ammonia (NH
3 ) Perform plasma treatment. Alternatively, N 2 gas and H 2
Gas is introduced to perform N 2 / H 2 plasma treatment. By such a reducing plasma treatment, the copper oxide (CuO, CuO 2 ) on the surface of the copper wiring oxidized by CMP is reduced to copper (Cu), and the copper nitride (CuN) layer forms the second layer wiring 26. Formed on the surface (thin area).
【0050】図8〜16は、図7に続く半導体装置の製
造工程中における要部断面図を示している。なお、図8
〜16においても、図2の絶縁膜17より下の構造に対
応する部分は図示を省略している。8 to 16 are cross-sectional views of essential parts in the manufacturing process of the semiconductor device, following FIG. Note that FIG.
1 to 16, the portions corresponding to the structure below the insulating film 17 in FIG. 2 are not shown.
【0051】必要に応じて洗浄を行った後、図8に示す
ように、半導体基板1の主面の全面上に絶縁膜27をプ
ラズマCVD法などによって形成する。すなわち、第2
層配線26の上面上を含む絶縁膜22上に、絶縁膜27
を形成する。絶縁膜27は、例えば窒化シリコン膜から
なり、銅配線のバリア絶縁膜として機能する。従って、
絶縁膜27は、第2層配線26の主導体膜26b中の銅
が、後で形成される層間絶縁膜28中に拡散するのを抑
制または防止する。絶縁膜27の他の材料として、例え
ば炭化シリコン(SiC)膜、炭窒化シリコン(SiC
N)膜または酸窒化シリコン(SiON)膜の単体膜を
用いても良い。これらの膜を用いた場合、窒化シリコン
膜に比べて誘電率を大幅に下げることができるので、配
線容量を低減することができ、半導体装置の動作速度を
向上させることができる。プラズマCVD法で形成され
た炭化シリコン膜には、例えばBLOk(AMAT社
製)がある。その成膜ガスは、上記した通りである。上
記SiCN膜の成膜に際しては、例えばヘリウム(H
e)と、アンモニア(NH3)と、トリメチルシラン
(3MS)との混合ガスを用いる。また、上記プラズマ
CVD法で形成された酸窒化シリコン膜としては、例え
ばPE−TMS(Canon製、誘電率=3.9)があ
る。上記酸窒化シリコン膜の形成に際しては、例えばト
リメトキシシラン(TMS)ガスと酸化窒素(N2O)
ガスとの混合ガスを用いる。After cleaning as needed, an insulating film 27 is formed on the entire main surface of the semiconductor substrate 1 by plasma CVD or the like, as shown in FIG. That is, the second
The insulating film 27 is formed on the insulating film 22 including the upper surface of the layer wiring 26.
To form. The insulating film 27 is made of, for example, a silicon nitride film and functions as a barrier insulating film for copper wiring. Therefore,
The insulating film 27 suppresses or prevents the copper in the main conductor film 26b of the second layer wiring 26 from diffusing into the interlayer insulating film 28 formed later. Other materials for the insulating film 27 include, for example, a silicon carbide (SiC) film and a silicon carbonitride (SiC).
A single film of N) film or silicon oxynitride (SiON) film may be used. When these films are used, the dielectric constant can be significantly reduced as compared with the silicon nitride film, so that the wiring capacitance can be reduced and the operation speed of the semiconductor device can be improved. The silicon carbide film formed by the plasma CVD method includes, for example, BLOk (manufactured by AMAT). The film forming gas is as described above. When the SiCN film is formed, for example, helium (H
A mixed gas of e), ammonia (NH 3 ) and trimethylsilane (3MS) is used. Further, as the silicon oxynitride film formed by the plasma CVD method, there is, for example, PE-TMS (manufactured by Canon, dielectric constant = 3.9). In forming the silicon oxynitride film, for example, trimethoxysilane (TMS) gas and nitric oxide (N 2 O) are used.
A mixed gas with a gas is used.
【0052】次に、絶縁膜27上に絶縁膜28を形成す
る。上層配線(後述する第3層配線39)と下層配線
(第2層配線26)との間の寄生容量を低減するため
に、絶縁膜28を上記Low−K材料を用いて形成する
ことが好ましい。Next, the insulating film 28 is formed on the insulating film 27. In order to reduce the parasitic capacitance between the upper layer wiring (third layer wiring 39 described later) and the lower layer wiring (second layer wiring 26), the insulating film 28 is preferably formed using the above-mentioned Low-K material. .
【0053】次に、絶縁膜28上に薄い絶縁膜29をC
VD法などを用いて形成する。絶縁膜29は、例えば1
0〜20nm程度の厚みを有する。絶縁膜29は、酸素
プラズマなどの酸化性プラズマを用いることなく形成し
た絶縁膜であることが好ましく、例えば窒化シリコン
(SixNy)膜からなる。絶縁膜29の他の材料とし
て、例えば炭化シリコン(SiC)膜または炭窒化シリ
コン(SiCN)膜を用いても良い。それから、絶縁膜
29上に絶縁膜30をCVD法などを用いて形成する。
絶縁膜30は、例えば酸化シリコン膜からなる。絶縁膜
30の形成後、必要に応じてCMP処理を行い、絶縁膜
30の上面を平坦化する。絶縁膜29は、絶縁膜21と
同様に、絶縁膜28と絶縁膜30との密着性を向上させ
るよう機能することができる。また、絶縁膜29の厚み
は薄いため、配線間容量はほとんど増加しない。Next, a thin insulating film 29 C is formed on the insulating film 28.
It is formed by using the VD method or the like. The insulating film 29 is, for example, 1
It has a thickness of about 0 to 20 nm. The insulating film 29 is preferably an insulating film formed without using oxidizing plasma such as oxygen plasma, and is made of, for example, a silicon nitride (Si x N y ) film. As another material of the insulating film 29, for example, a silicon carbide (SiC) film or a silicon carbonitride (SiCN) film may be used. Then, the insulating film 30 is formed on the insulating film 29 by the CVD method or the like.
The insulating film 30 is made of, for example, a silicon oxide film. After forming the insulating film 30, CMP treatment is performed as necessary to planarize the upper surface of the insulating film 30. Like the insulating film 21, the insulating film 29 can function to improve the adhesion between the insulating film 28 and the insulating film 30. Further, since the insulating film 29 is thin, the inter-wiring capacitance hardly increases.
【0054】次に、絶縁膜30上に反射防止膜31aを
形成する。それから、反射防止膜31a上にフォトレジ
スト膜を形成し、露光によりフォトレジスト膜をパター
ン化してフォトレジストパターン31bを形成する。こ
れにより、図8に示される構造が得られる。Next, an antireflection film 31a is formed on the insulating film 30. Then, a photoresist film is formed on the antireflection film 31a, and the photoresist film is patterned by exposure to form a photoresist pattern 31b. As a result, the structure shown in FIG. 8 is obtained.
【0055】次に、フォトレジストパターン31bをエ
ッチングマスクにしたドライエッチング法により、反射
防止膜31aを選択的に除去する。それから、フォトレ
ジストパターン31bをエッチングマスクにしたドライ
エッチング法により、絶縁膜30を選択的に除去し、開
口部32を形成する。開口部32の形成工程では、絶縁
膜29をエッチングストッパとして機能させる。それか
ら、残存するフォトレジストパターン31bおよび反射
防止膜31aをアッシングにより除去する。これによ
り、図9に示される構造が得られる。この際、Low−
K材料からなる絶縁膜28は絶縁膜29により保護され
ているので、フォトレジストパターン31bおよび反射
防止膜31aは酸素系のアッシング処理によって除去す
ることができる。Next, the antireflection film 31a is selectively removed by a dry etching method using the photoresist pattern 31b as an etching mask. Then, the insulating film 30 is selectively removed by a dry etching method using the photoresist pattern 31b as an etching mask to form an opening 32. In the step of forming the opening 32, the insulating film 29 functions as an etching stopper. Then, the remaining photoresist pattern 31b and antireflection film 31a are removed by ashing. As a result, the structure shown in FIG. 9 is obtained. At this time, Low-
Since the insulating film 28 made of the K material is protected by the insulating film 29, the photoresist pattern 31b and the antireflection film 31a can be removed by oxygen-based ashing treatment.
【0056】次に、必要に応じて洗浄を行った後、図1
0に示されるように、絶縁膜30をエッチングマスクに
したドライエッチング法により、開口部32から露出す
る絶縁膜29を選択的に除去し、開口部32の底部で絶
縁膜28を露出させる。Then, after performing cleaning as necessary, FIG.
0, the insulating film 29 exposed from the opening 32 is selectively removed by a dry etching method using the insulating film 30 as an etching mask, and the insulating film 28 is exposed at the bottom of the opening 32.
【0057】次に、図11に示されるように、開口部3
2内を埋めるように絶縁膜30上に、絶縁膜33を形成
する。絶縁膜33は、絶縁膜28と同様の材料、すなわ
ちLow−K材料からなる。絶縁膜33の材料として、
塗布型のLow−K材料を用いた場合、開口部32によ
る段差に影響されることなく、絶縁膜33の上面は平坦
化される。Next, as shown in FIG. 11, the opening 3
An insulating film 33 is formed on the insulating film 30 so as to fill the inside of 2. The insulating film 33 is made of the same material as the insulating film 28, that is, a Low-K material. As a material of the insulating film 33,
When the coating type Low-K material is used, the upper surface of the insulating film 33 is flattened without being affected by the step due to the opening 32.
【0058】次に、絶縁膜33上に、絶縁膜29と同様
の、薄い絶縁膜34を形成する。絶縁膜34は、例えば
10〜20nm程度の厚みを有する。絶縁膜34は、酸
素プラズマなどの酸化性プラズマを用いることなく形成
した絶縁膜であることが好ましく、例えば窒化シリコン
膜からなる。絶縁膜34の他の材料として、例えば炭化
シリコン(SiC)膜または炭窒化シリコン(SiC
N)膜を用いても良い。Next, a thin insulating film 34 similar to the insulating film 29 is formed on the insulating film 33. The insulating film 34 has a thickness of, for example, about 10 to 20 nm. The insulating film 34 is preferably an insulating film formed without using oxidizing plasma such as oxygen plasma, and is made of, for example, a silicon nitride film. Other materials for the insulating film 34 include, for example, a silicon carbide (SiC) film or a silicon carbonitride (SiC).
N) film may be used.
【0059】次に、絶縁膜34上に絶縁膜35をCVD
法などを用いて形成する。絶縁膜35の厚さは、絶縁膜
33よりも相対的に薄く、例えば25nm〜100nm
程度である。絶縁膜35は、例えば、二酸化シリコンに
代表される酸化シリコン膜からなる。絶縁膜22は、同
層配線の隣接配線間容量を低減するため、窒化シリコン
より低い誘電率を有する材料からなることが好ましく、
比誘電率が5以下の材料からなることがより好ましい。
絶縁膜35の材料は酸化シリコンが好ましいが、絶縁膜
35の他の材料として、例えばSiOC膜を用いても良
い。あるいは、絶縁膜35の他の材料として、窒素含有
率が10%未満のSiON膜を用いることもできる。Next, an insulating film 35 is formed on the insulating film 34 by CVD.
It is formed by using the method. The thickness of the insulating film 35 is relatively smaller than that of the insulating film 33, and is, for example, 25 nm to 100 nm.
It is a degree. The insulating film 35 is made of, for example, a silicon oxide film typified by silicon dioxide. The insulating film 22 is preferably made of a material having a lower dielectric constant than silicon nitride in order to reduce the capacitance between adjacent wirings of the same layer wiring,
More preferably, it is made of a material having a relative dielectric constant of 5 or less.
The material of the insulating film 35 is preferably silicon oxide, but as the other material of the insulating film 35, for example, a SiOC film may be used. Alternatively, as the other material of the insulating film 35, a SiON film having a nitrogen content of less than 10% can be used.
【0060】絶縁膜34は、絶縁膜21および29と同
様に、絶縁膜33と絶縁膜35の密着性を向上させるよ
う機能することができる。絶縁膜35は、例えばCMP
処理時における絶縁膜33の機械的強度の確保、表面保
護および耐湿性の確保等のような機能を有している。な
お、絶縁膜34の形成を省略することも可能である。Like the insulating films 21 and 29, the insulating film 34 can function to improve the adhesion between the insulating film 33 and the insulating film 35. The insulating film 35 is, for example, CMP.
It has functions such as securing the mechanical strength of the insulating film 33 during processing, surface protection, and moisture resistance. The formation of the insulating film 34 can be omitted.
【0061】次に、絶縁膜35上に絶縁膜36を形成す
る。絶縁膜36は、例えば窒化シリコン膜からなる。絶
縁膜36の他の材料として、例えば炭化シリコン(Si
C)膜、炭窒化シリコン(SiCN)膜または酸窒化シ
リコン(SiON)膜を用いても良い。絶縁膜36は、
絶縁膜36を除去するためのエッチング工程以外のエッ
チング工程において、その下層の絶縁膜35がエッチン
グされて肩削れを生じるのを防止するよう機能する。Next, the insulating film 36 is formed on the insulating film 35. The insulating film 36 is made of, for example, a silicon nitride film. As another material of the insulating film 36, for example, silicon carbide (Si
A C) film, a silicon carbonitride (SiCN) film, or a silicon oxynitride (SiON) film may be used. The insulating film 36 is
In an etching process other than the etching process for removing the insulating film 36, it functions to prevent the underlying insulating film 35 from being etched and causing shoulder scraping.
【0062】次に、絶縁膜36上に反射防止膜37aを
形成する。それから、反射防止膜37a上にフォトレジ
スト膜を形成し、露光によりフォトレジスト膜をパター
ン化してフォトレジストパターン37bを形成する。こ
れにより、図11に示される構造が得られる。Next, an antireflection film 37a is formed on the insulating film 36. Then, a photoresist film is formed on the antireflection film 37a, and the photoresist film is patterned by exposure to form a photoresist pattern 37b. As a result, the structure shown in FIG. 11 is obtained.
【0063】次に、図12に示されるように、フォトレ
ジストパターン37bをエッチングマスクにしたドライ
エッチング法により、反射防止膜37aを選択的に除去
する。その後、フォトレジストパターン37bをエッチ
ングマスクにしたドライエッチング法により、絶縁膜3
6を選択的に除去して開口部38を形成する。なお、開
口部32の平面領域は、開口部38の平面領域内に含ま
れる(または重複する)。Next, as shown in FIG. 12, the antireflection film 37a is selectively removed by a dry etching method using the photoresist pattern 37b as an etching mask. After that, the insulating film 3 is formed by a dry etching method using the photoresist pattern 37b as an etching mask.
6 is selectively removed to form the opening 38. The plane area of the opening 32 is included (or overlaps) within the plane area of the opening 38.
【0064】次に、図13に示されるように、フォトレ
ジストパターン37bをエッチングマスクにしたドライ
エッチング法により、開口部38から露出する絶縁膜3
5を選択的に除去する。それから、フォトレジストパタ
ーン37bをエッチングマスクにしたドライエッチング
法により、開口部38から露出する絶縁膜34を選択的
に除去する。これにより、開口部38の底部で絶縁膜3
3が露出する。Next, as shown in FIG. 13, the insulating film 3 exposed from the opening 38 is formed by the dry etching method using the photoresist pattern 37b as an etching mask.
5 is selectively removed. Then, the insulating film 34 exposed from the opening 38 is selectively removed by a dry etching method using the photoresist pattern 37b as an etching mask. As a result, the insulating film 3 is formed at the bottom of the opening 38.
3 is exposed.
【0065】次に、図14に示されるように、開口部3
8から露出した絶縁膜33と開口部32から露出する絶
縁膜28とを、NH3プラズマ処理またはN2/H2プラ
ズマ処理などのような還元性プラズマ処理などによって
エッチングしながら、フォトレジストパターン37bお
よび反射防止膜37aをアッシングして除去する。この
エッチング工程では、絶縁膜27および絶縁膜30はエ
ッチングストッパとして機能する。上述のように、開口
部32の平面領域は開口部38の平面領域内に含まれる
(または重複する)。このため、絶縁膜33をエッチン
グすると、開口部38の底部において、開口部32から
絶縁膜28が露出する。従って、絶縁膜33および絶縁
膜28のエッチングを一度に行い、かつそれと同時にフ
ォトレジストパターン37bおよび反射防止膜37aを
除去することができる。また、エッチングすべき絶縁膜
33および絶縁膜28の厚みが、残存していたフォトレ
ジストパターン37bおよび反射防止膜37aの厚みと
ほぼ同じになるように、フォトレジストパターン37b
および反射防止膜37aの初期形成厚みを設定しておけ
ば、このエッチング工程でのオーバーエッチング量は少
なくてすむ。Next, as shown in FIG. 14, the opening 3
While etching the insulating film 33 exposed from 8 and the insulating film 28 exposed from the opening 32 by reducing plasma treatment such as NH 3 plasma treatment or N 2 / H 2 plasma treatment, the photoresist pattern 37b is formed. And the antireflection film 37a is removed by ashing. In this etching process, the insulating film 27 and the insulating film 30 function as an etching stopper. As mentioned above, the planar area of the opening 32 is contained (or overlaps) within the planar area of the opening 38. Therefore, when the insulating film 33 is etched, the insulating film 28 is exposed from the opening 32 at the bottom of the opening 38. Therefore, the insulating film 33 and the insulating film 28 can be etched at the same time, and at the same time, the photoresist pattern 37b and the antireflection film 37a can be removed. Further, the photoresist pattern 37b is formed so that the thicknesses of the insulating film 33 and the insulating film 28 to be etched are substantially the same as the remaining photoresist pattern 37b and antireflection film 37a.
By setting the initial formation thickness of the antireflection film 37a, the overetching amount in this etching step can be small.
【0066】次に、図15に示されるように、ドライエ
ッチング法により、開口部32の底部で露出する絶縁膜
27を除去して第2層配線26を露出させる。このと
き、絶縁膜36も除去され得る。もし絶縁膜36が形成
されていなければ、上記絶縁膜33および絶縁膜28の
エッチング工程とそれに続く絶縁膜27のエッチング工
程とで、開口部38の上端角部である絶縁膜35の上端
角部がエッチングされ、削れて丸みを帯びてしまう。す
なわち肩削れが生じてしまう。絶縁膜35に肩削れが生
じると、後述する導電性バリア膜39aおよび主導体膜
39bの形成工程で絶縁膜35の肩削れ部(開口部38
の上端近傍)に導体が埋め込まれ、CMP工程によって
も除去されずに残存する恐れがある。これは、同層配線
(ここでは、後で形成される第3層配線39)の隣接配
線間の距離を小さくし、絶縁破壊耐性を低下させる。Next, as shown in FIG. 15, the insulating film 27 exposed at the bottom of the opening 32 is removed by dry etching to expose the second layer wiring 26. At this time, the insulating film 36 can also be removed. If the insulating film 36 is not formed, the upper corner portion of the insulating film 35, which is the upper corner portion of the opening 38, is formed by the etching step of the insulating film 33 and the insulating film 28 and the subsequent etching step of the insulating film 27. Is etched, and it is sharpened and rounded. That is, shoulder scraping occurs. If the insulating film 35 is shaved, a shoulder shaved portion (opening 38) of the insulating film 35 will be formed in a process of forming a conductive barrier film 39a and a main conductor film 39b described later.
The conductor may be embedded in the vicinity of the upper end of) and remain without being removed by the CMP process. This reduces the distance between adjacent wirings of the same layer wiring (here, the third layer wiring 39 to be formed later), and lowers the dielectric breakdown resistance.
【0067】本実施の形態では、絶縁膜35上に絶縁膜
36が存在するので、上記絶縁膜33および絶縁膜28
のエッチング工程とそれに続く絶縁膜27のエッチング
工程とでは、絶縁膜35はほとんど影響を受けない。予
め絶縁膜36を絶縁膜27とほぼ同様の厚みに形成して
おけば、開口部32の底部で第2層配線26が露出した
段階で、絶縁膜35が露出し、絶縁膜35はほとんどエ
ッチングされない。このため、開口部38の端部で、絶
縁膜35に上記肩削れが生じることはない。また、上記
絶縁膜27のエッチング工程は、開口部32の底部で第
2層配線26が露出するまでエッチングを行えばよく、
絶縁膜35上に絶縁膜36が若干残存したとしても特に
悪影響は及ぼさない。In this embodiment, since the insulating film 36 is present on the insulating film 35, the insulating film 33 and the insulating film 28 are formed.
The insulating film 35 is hardly affected by the etching process of 1. and the subsequent etching process of the insulating film 27. If the insulating film 36 is formed to have a thickness substantially similar to that of the insulating film 27, the insulating film 35 is exposed and the insulating film 35 is almost etched when the second layer wiring 26 is exposed at the bottom of the opening 32. Not done. Therefore, the shoulder scraping of the insulating film 35 does not occur at the end of the opening 38. Further, in the step of etching the insulating film 27, etching may be performed until the second layer wiring 26 is exposed at the bottom of the opening 32,
Even if the insulating film 36 slightly remains on the insulating film 35, no particular adverse effect is exerted.
【0068】次に、基板1の主面上の全面に、導電性バ
リア膜26aと同様の材料、例えば窒化チタンからなる
導電性バリア膜39aをスパッタリング法などで形成す
る。それから、導電性バリア膜39a上に、開口部32
および開口部38を埋めるように、銅からなる主導体膜
39bを、主導体膜26bと同様にして形成する。Next, a conductive barrier film 39a made of the same material as the conductive barrier film 26a, for example, titanium nitride is formed on the entire main surface of the substrate 1 by a sputtering method or the like. Then, the opening 32 is formed on the conductive barrier film 39a.
A main conductor film 39b made of copper is formed in the same manner as the main conductor film 26b so as to fill the opening 38.
【0069】次に、主導体膜39b、導電性バリア膜3
9aをCMP法によって、絶縁膜35の上面が露出する
まで研磨する。これにより、図16に示されるように、
開口部32および38内に第3層配線(配線)39を形
成する。第3層配線39は、相対的に薄い導電性バリア
膜39aと、相対的に厚い主導体膜39bとを有してお
り、第2層配線26と電気的に接続されている。なお、
開口部38が配線溝に対応し、開口部32が上層配線
(第3層配線39)と下層配線(第2層配線26)の接
続を行うための孔に対応する。このため、開口部38に
埋め込まれた導体部分が配線部分に対応し、開口部38
に埋め込まれた導体部分がプラグ部分に対応する。Next, the main conductor film 39b and the conductive barrier film 3 are formed.
9a is polished by CMP until the upper surface of the insulating film 35 is exposed. As a result, as shown in FIG.
Third layer wiring (wiring) 39 is formed in the openings 32 and 38. The third-layer wiring 39 has a relatively thin conductive barrier film 39a and a relatively thick main conductor film 39b, and is electrically connected to the second-layer wiring 26. In addition,
The opening 38 corresponds to a wiring groove, and the opening 32 corresponds to a hole for connecting the upper layer wiring (third layer wiring 39) and the lower layer wiring (second layer wiring 26). Therefore, the conductor portion embedded in the opening 38 corresponds to the wiring portion, and the opening 38
The conductor portion embedded in corresponds to the plug portion.
【0070】その後、第2層配線26形成以降の工程
(すなわち図7〜16の工程)と同様の工程を必要に応
じて繰り返して、第4層配線以降の上層配線を形成する
ことができる。例えば、第3層配線39の上面を含む絶
縁膜35上に、絶縁膜27と同様にバリア絶縁膜として
機能する絶縁膜を形成し、その上に、絶縁膜28と同様
にLow−K材料からなる層間絶縁膜を形成する。Thereafter, the same steps as the steps after the formation of the second layer wiring 26 (that is, the steps of FIGS. 7 to 16) can be repeated as necessary to form the upper layer wirings after the fourth layer wiring. For example, an insulating film that functions as a barrier insulating film similarly to the insulating film 27 is formed on the insulating film 35 including the upper surface of the third-layer wiring 39, and a low-K material is formed thereon similarly to the insulating film 28. Forming an interlayer insulating film.
【0071】本実施の形態では、絶縁膜35上に絶縁膜
36を形成している。このため、絶縁膜33および絶縁
膜28のエッチング工程と絶縁膜27のエッチング工程
とでは、絶縁膜35はほとんどエッチングされず、絶縁
膜35に上記した肩削れが生じることはない。従って、
開口部32および38内に導電性バリア膜39aおよび
主導体膜39bを埋め込んだとき、不要な導体部分が開
口部38の上端近傍に埋め込まれず、CMP法による研
磨後に不要な導体部分が残留することもない。これによ
り、同層配線の隣接配線間の絶縁破壊耐性を向上するこ
とができる。また、同層配線の隣接配線間の間隔の設計
値を小さくすることも可能となる。In this embodiment, the insulating film 36 is formed on the insulating film 35. Therefore, the insulating film 35 is hardly etched by the etching process of the insulating film 33 and the insulating film 28 and the etching process of the insulating film 27, so that the above-mentioned shoulder scraping does not occur in the insulating film 35. Therefore,
When the conductive barrier film 39a and the main conductor film 39b are embedded in the openings 32 and 38, unnecessary conductor portions are not embedded in the vicinity of the upper ends of the openings 38, and unnecessary conductor portions remain after polishing by the CMP method. Nor. As a result, the dielectric breakdown resistance between adjacent wirings of the same layer wiring can be improved. It is also possible to reduce the design value of the distance between adjacent wirings of the same layer wiring.
【0072】また、本実施の形態では、絶縁膜20、2
8および33としてLow−K材料を用いたが、酸素
(O2)プラズマ処理などの酸化性プラズマ処理に弱
く、ダメージを受ける低誘電率材料からなる場合に本実
施の形態の半導体装置の製造方法を適用すれば、より好
ましい。酸化性プラズマ処理に弱い低誘電率材料として
は、例えば上記有機ポリマー系の低誘電率材料(SiL
K(米The Dow Chemical Co.製)など)などがある。ま
た、有機ポリマー系の低誘電率材料以外の低誘電率材料
であっても、酸化シリコンに対してエッチング選択比が
大きくかつO2系アッシングなどの酸化性プラズマ処理
に弱い低誘電率材料を用いた場合に、本実施の形態の半
導体装置の製造方法を適用することは、極めて有効であ
る。Further, in this embodiment, the insulating films 20, 2
Although the Low-K material was used as 8 and 33, the method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment is used when the low-k material is weak and is damaged by an oxidizing plasma treatment such as oxygen (O 2 ) plasma treatment and is damaged. Is more preferable. Examples of the low dielectric constant material that is weak against oxidizing plasma treatment include, for example, the above organic polymer-based low dielectric constant material (SiL).
K (manufactured by The Dow Chemical Co., USA) etc. Further, even if a low dielectric constant material other than the organic polymer low dielectric constant material is used, a low dielectric constant material having a large etching selection ratio with respect to silicon oxide and weak against oxidizing plasma treatment such as O 2 ashing is used. In that case, it is extremely effective to apply the method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment.
【0073】また、本実施の形態では、絶縁膜34およ
び35が残存した状態で開口部32および38からなる
配線溝に導電性バリア膜39aおよび主導体膜39bを
埋め込んで第3層配線39を形成した。しかしながら、
絶縁膜34および35は最終的には除去されていてもよ
い。例えば、図15の工程の後、絶縁膜34および35
を除去し、その後、開口部32および38からなる配線
溝に導電性バリア膜39aおよび主導体膜39bを埋め
込んで第3層配線39を形成することもできる。あるい
は、図15の工程の後、導電性バリア膜39aおよび主
導体膜39bを形成し、導電性バリア膜39aおよび主
導体膜39bをCMP法によって研磨する際に、絶縁膜
33が露出するまで(すなわち絶縁膜34および35が
除去されるまで)研磨を行うこともできる。Further, in the present embodiment, the conductive barrier film 39a and the main conductor film 39b are buried in the wiring groove formed of the openings 32 and 38 with the insulating films 34 and 35 remaining, so that the third layer wiring 39 is formed. Formed. However,
The insulating films 34 and 35 may be finally removed. For example, after the process of FIG. 15, the insulating films 34 and 35 are formed.
Can be removed, and thereafter, the conductive barrier film 39a and the main conductor film 39b can be embedded in the wiring groove formed of the openings 32 and 38 to form the third-layer wiring 39. Alternatively, after forming the conductive barrier film 39a and the main conductor film 39b after the step of FIG. 15 and polishing the conductive barrier film 39a and the main conductor film 39b by the CMP method, until the insulating film 33 is exposed ( That is, polishing can be performed until the insulating films 34 and 35 are removed.
【0074】(実施の形態2)図17〜25は、本発明
の他の実施の形態である半導体装置の製造工程中の要部
断面図である。図7までの製造工程は上記実施の形態1
と同様であるので、ここではその説明は省略し、図7に
続く製造工程について説明する。(Embodiment 2) FIGS. 17 to 25 are cross-sectional views of essential parts in the manufacturing process of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. The manufacturing process up to FIG. 7 is the same as in the first embodiment.
The description is omitted here, and the manufacturing process following FIG. 7 will be described.
【0075】図17に示されるように、絶縁膜27、2
8、29および30を順に形成した後、本実施の形態で
は、反射防止膜31aおよびフォトレジストパターン3
1bを形成することなく、絶縁膜30上に絶縁膜33、
34、35および36を順に形成する。絶縁膜27〜3
0および33〜36の材料および機能は上記実施の形態
1とほぼ同様であるので、ここではその説明は省略す
る。また、本実施の形態では、絶縁膜29および30を
単層の絶縁膜、例えば窒化シリコン、炭化シリコンまた
は炭窒化シリコンの単体膜、にすることもできる。As shown in FIG. 17, insulating films 27, 2
After sequentially forming 8, 29 and 30, in the present embodiment, the antireflection film 31a and the photoresist pattern 3 are formed.
The insulating film 33 is formed on the insulating film 30 without forming 1b.
34, 35 and 36 are formed in order. Insulation film 27-3
The materials and functions of Nos. 0 and 33 to 36 are almost the same as those of the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted here. Further, in the present embodiment, the insulating films 29 and 30 may be single-layer insulating films, for example, a single film of silicon nitride, silicon carbide or silicon carbonitride.
【0076】次に、絶縁膜36上に反射防止膜50aを
形成する。それから、反射防止膜50a上にフォトレジ
スト膜を形成し、露光によりフォトレジスト膜をパター
ン化してフォトレジストパターン50bを形成する。こ
れにより、図17に示される構造が得られる。Next, an antireflection film 50a is formed on the insulating film 36. Then, a photoresist film is formed on the antireflection film 50a, and the photoresist film is patterned by exposure to form a photoresist pattern 50b. As a result, the structure shown in FIG. 17 is obtained.
【0077】次に、図18に示されるように、フォトレ
ジストパターン50bをエッチングマスクにしたドライ
エッチング法により、反射防止膜50aを選択的に除去
した後、フォトレジストパターン50bをエッチングマ
スクにしたドライエッチング法により、絶縁膜36を選
択的に除去し、開口部51を形成する。開口部51の形
成工程では、絶縁膜35をエッチングストッパとして機
能させる。その後、残存するフォトレジストパターン5
0bおよび反射防止膜50aをアッシングなどによって
除去する。Next, as shown in FIG. 18, the antireflection film 50a is selectively removed by a dry etching method using the photoresist pattern 50b as an etching mask, and then a dry process using the photoresist pattern 50b as an etching mask is performed. The insulating film 36 is selectively removed by an etching method to form the opening 51. In the step of forming the opening 51, the insulating film 35 functions as an etching stopper. After that, the remaining photoresist pattern 5
0b and the antireflection film 50a are removed by ashing or the like.
【0078】次に、図19に示されるように、開口部5
1内を埋めるように絶縁膜36上に反射防止膜52aを
形成する。それから、反射防止膜52a上にフォトレジ
スト膜を形成し、露光によりフォトレジスト膜をパター
ン化してフォトレジストパターン52bを形成する。Next, as shown in FIG. 19, the opening 5
An antireflection film 52a is formed on the insulating film 36 so as to fill the inside of the film 1. Then, a photoresist film is formed on the antireflection film 52a, and the photoresist film is patterned by exposure to form a photoresist pattern 52b.
【0079】次に、図20に示されるように、フォトレ
ジストパターン52bをエッチングマスクにしたドライ
エッチング法により、反射防止膜52aを選択的に除去
する。それから、フォトレジストパターン52bをエッ
チングマスクにしたドライエッチング法により、絶縁膜
34および35を選択的に除去して開口部53を形成
し、開口部53の底部で絶縁膜33を露出する。なお、
開口部53の平面領域は、開口部51の平面領域内に存
在する。Next, as shown in FIG. 20, the antireflection film 52a is selectively removed by a dry etching method using the photoresist pattern 52b as an etching mask. Then, the insulating films 34 and 35 are selectively removed by dry etching using the photoresist pattern 52b as an etching mask to form an opening 53, and the insulating film 33 is exposed at the bottom of the opening 53. In addition,
The plane area of the opening 53 exists in the plane area of the opening 51.
【0080】次に、図21に示されるように、NH3プ
ラズマ処理またはN2/H2プラズマ処理などによって、
開口部53から露出した絶縁膜33をエッチングしなが
ら、フォトレジストパターン52bおよび反射防止膜5
2aをアッシングして除去する。このとき、絶縁膜30
がエッチングストッパとして機能する。Next, as shown in FIG. 21, by NH 3 plasma treatment or N 2 / H 2 plasma treatment,
While etching the insulating film 33 exposed from the opening 53, the photoresist pattern 52b and the antireflection film 5 are formed.
2a is removed by ashing. At this time, the insulating film 30
Functions as an etching stopper.
【0081】次に、図22に示されるように、開口部5
3の底部で露出する絶縁膜30をドライエッチング法な
どによって除去する。このとき、開口部51から露出す
る絶縁膜35も除去されて、開口部51から絶縁膜34
が露出する。それから、開口部53の底部で露出する絶
縁膜29と開口部51から露出する絶縁膜34とをドラ
イエッチング法などによって除去して、開口部53の底
部で絶縁膜28を露出させ、かつ開口部51から絶縁膜
33を露出させる。この際、絶縁膜36もエッチングさ
れるが、絶縁膜36は絶縁膜29および34よりも厚い
ので、厚みが薄くなるだけで、絶縁膜35上に残存す
る。Next, as shown in FIG. 22, the opening 5
The insulating film 30 exposed at the bottom of 3 is removed by a dry etching method or the like. At this time, the insulating film 35 exposed from the opening 51 is also removed, and the insulating film 34 is removed from the opening 51.
Is exposed. Then, the insulating film 29 exposed at the bottom of the opening 53 and the insulating film 34 exposed at the opening 51 are removed by a dry etching method or the like to expose the insulating film 28 at the bottom of the opening 53, and The insulating film 33 is exposed from 51. At this time, the insulating film 36 is also etched, but since the insulating film 36 is thicker than the insulating films 29 and 34, the insulating film 36 only becomes thin and remains on the insulating film 35.
【0082】次に、図23に示されるように、開口部5
3から露出する絶縁膜28と開口部51から露出する絶
縁膜33とをNH3プラズマ処理またはN2/H2プラズ
マ処理などによってエッチングする。このとき、絶縁膜
36がエッチングマスクとして機能し、かつ絶縁膜27
および30がエッチングストッパとして機能する。Next, as shown in FIG. 23, the opening 5
The insulating film 28 exposed from 3 and the insulating film 33 exposed from the opening 51 are etched by NH 3 plasma treatment or N 2 / H 2 plasma treatment. At this time, the insulating film 36 functions as an etching mask, and the insulating film 27
And 30 function as etching stoppers.
【0083】次に、図24に示されるように、開口部5
3の底部で露出する絶縁膜27をドライエッチング法な
どによって除去して、第2層配線26を開口部53の底
部で露出させる。このとき、絶縁膜36も除去され得
る。Next, as shown in FIG. 24, the opening 5
The insulating film 27 exposed at the bottom of 3 is removed by a dry etching method or the like to expose the second layer wiring 26 at the bottom of the opening 53. At this time, the insulating film 36 can also be removed.
【0084】次に、基板1の主面上の全面に、例えば窒
化チタンからなる導電性バリア膜39aをスパッタリン
グ法などで形成する。それから、導電性バリア膜39a
上に、開口部51および開口部53を埋めるように、銅
からなる主導体膜39bを形成する。Next, a conductive barrier film 39a made of, for example, titanium nitride is formed on the entire main surface of the substrate 1 by a sputtering method or the like. Then, the conductive barrier film 39a
A main conductor film 39b made of copper is formed thereover so as to fill the openings 51 and 53.
【0085】次に、主導体膜39bおよび導電性バリア
膜39aをCMP法によって、絶縁膜35の上面が露出
するまで研磨する。これにより、図25に示されるよう
に、開口部51および53からなる配線溝内に第3層配
線(配線)39を形成する。第3層配線39は、相対的
に薄い導電性バリア膜39aと、相対的に厚い主導体膜
39bとを有しており、第2層配線26と電気的に接続
されている。Next, the main conductor film 39b and the conductive barrier film 39a are polished by CMP until the upper surface of the insulating film 35 is exposed. Thus, as shown in FIG. 25, the third layer wiring (wiring) 39 is formed in the wiring groove formed of the openings 51 and 53. The third-layer wiring 39 has a relatively thin conductive barrier film 39a and a relatively thick main conductor film 39b, and is electrically connected to the second-layer wiring 26.
【0086】これ以降の製造工程は、上記実施の形態1
と同様であるので、その説明を省略する。Subsequent manufacturing steps are the same as those in the first embodiment.
Since it is similar to the above, the description thereof will be omitted.
【0087】本実施の形態では、図21〜24の工程に
かけて、フォトレジストパターンなしにエッチングを行
う。このため、最上層の絶縁膜36はこれらのエッチン
グ工程によってエッチングされて、開口部の上端角部が
削れて丸みを帯びてしまう。すなわち、肩削れを生じて
しまう。しかしながら、肩削れを生じた絶縁膜36は、
絶縁膜27のエッチング工程で除去されるので、露出し
た絶縁膜35の肩削れはかなり小さい。従って、開口部
51および53内に導電性バリア膜39aおよび主導体
膜39bを埋め込んだとき、不要な導体部分が開口部5
1の上端近傍にほとんど埋め込まれず、CMP法による
研磨後に不要な導体部分がほとんど残留しない。これに
より、同層配線の隣接配線間の絶縁破壊耐性を向上する
ことができる。In this embodiment, etching is performed without a photoresist pattern in the steps of FIGS. For this reason, the uppermost insulating film 36 is etched by these etching steps, and the upper corners of the opening are shaved and rounded. That is, shoulder scraping occurs. However, the insulating film 36 in which the shoulder is shaved is
Since the insulating film 27 is removed in the etching step, the shoulder of the exposed insulating film 35 is considerably small. Therefore, when the conductive barrier film 39a and the main conductor film 39b are embedded in the openings 51 and 53, unnecessary conductor portions are left in the openings 5.
Nothing is buried in the vicinity of the upper end of 1 and almost no unnecessary conductor portion remains after polishing by the CMP method. As a result, the dielectric breakdown resistance between adjacent wirings of the same layer wiring can be improved.
【0088】以上、本発明者によってなされた発明をそ
の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前
記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもな
い。Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.
【0089】前記実施の形態では、CMISFETを有
する半導体装置について説明したが、本発明は、これに
限定されるものではなく、銅を主成分とする主導体膜を
含む配線を有する種々の半導体装置に適用することがで
きる。In the above embodiments, the semiconductor device having the CMISFET has been described, but the present invention is not limited to this, and various semiconductor devices having wirings containing a main conductor film containing copper as a main component. Can be applied to.
【0090】[0090]
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下のとおりである。The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
【0091】隣接配線間の絶縁破壊耐性を向上すること
ができる。The dielectric breakdown resistance between adjacent wirings can be improved.
【0092】配線溝の上端角部が削れることなく埋込み
配線を形成することができる。A buried wiring can be formed without scraping the upper corners of the wiring groove.
【図1】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
工程中の要部平面図である。FIG. 1 is a plan view of a principal part during a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1のA−A線の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
【図3】図2に続く半導体装置の製造工程中における要
部断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of essential parts in the process of manufacturing a semiconductor device subsequent to FIG.
【図4】図3に続く半導体装置の製造工程中における要
部断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of essential parts in the process of manufacturing a semiconductor device subsequent to FIG.
【図5】図4に続く半導体装置の製造工程中における要
部断面図である。5 is a cross-sectional view of essential parts in the process of manufacturing a semiconductor device subsequent to FIG.
【図6】図5に続く半導体装置の製造工程中における要
部平面図である。6 is a main-portion plan view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 5; FIG.
【図7】図6のA−A線の断面図である。7 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
【図8】図7に続く半導体装置の製造工程中における要
部断面図である。8 is a cross-sectional view of essential parts in the process of manufacturing a semiconductor device subsequent to FIG.
【図9】図8に続く半導体装置の製造工程中における要
部断面図である。9 is a main-portion cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 8;
【図10】図9に続く半導体装置の製造工程中における
要部断面図である。10 is a main-portion cross-sectional view of the semiconductor device during the manufacturing process thereof, which is subsequent to FIG. 9;
【図11】図10に続く半導体装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。11 is a cross-sectional view of essential parts in the process of manufacturing a semiconductor device subsequent to FIG.
【図12】図11に続く半導体装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。12 is a cross-sectional view of essential parts in the process of manufacturing a semiconductor device subsequent to FIG.
【図13】図12に続く半導体装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。FIG. 13 is a main-portion cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 12;
【図14】図13に続く半導体装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。FIG. 14 is a main-portion cross-sectional view of the semiconductor device during the manufacturing process thereof, which is subsequent to FIG. 13;
【図15】図14に続く半導体装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。15 is a cross-sectional view of essential parts in the process of manufacturing a semiconductor device subsequent to FIG.
【図16】図15に続く半導体装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。16 is a cross-sectional view of essential parts in the process of manufacturing a semiconductor device subsequent to FIG.
【図17】本発明の他の実施の形態である半導体装置の
製造工程中の要部断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view of essential parts in the process of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
【図18】図17に続く半導体装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。FIG. 18 is a main-portion cross-sectional view of the semiconductor device during the manufacturing process thereof, which is subsequent to FIG. 17;
【図19】図18に続く半導体装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。FIG. 19 is a main-portion cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 18;
【図20】図19に続く半導体装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。FIG. 20 is a main-portion cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 19;
【図21】図20に続く半導体装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。FIG. 21 is a main-portion cross-sectional view of the semiconductor device during the manufacturing process thereof, which is subsequent to FIG. 20;
【図22】図21に続く半導体装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。FIG. 22 is a main-portion cross-sectional view of the semiconductor device during the manufacturing process thereof, which is subsequent to FIG. 21;
【図23】図22に続く半導体装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。FIG. 23 is a main-portion cross-sectional view of the semiconductor device during the manufacturing process thereof, which is subsequent to FIG. 22;
【図24】図23に続く半導体装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。FIG. 24 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing step following that of FIG. 23;
【図25】図24に続く半導体装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。25 is a cross-sectional view of essential parts in the process of manufacturing a semiconductor device subsequent to FIG. 24.
1 半導体基板 2 素子分離領域 3 p型ウエル 4 n型ウエル 5 nチャネル型MISFET 6 pチャネル型MISFET 7 ゲート絶縁膜 8 ゲート電極 9 サイドウォール 10a n-型半導体領域 10b n+型半導体領域 11a p-型半導体領域 11b p+型半導体領域 12 絶縁膜 13 コンタクトホール 14 プラグ 14a 窒化チタン膜 15 第1層配線 16,17 絶縁膜 18 スルーホール 19 プラグ 20〜23 絶縁膜 24a 反射防止膜 24b フォトレジストパターン 25 開口部 26 第2層配線 26a 導電性バリア膜 26b 主導体膜 27〜30 絶縁膜 31a 反射防止膜 31b フォトレジストパターン 32 開口部 33〜36 絶縁膜 37a 反射防止膜 37b フォトレジストパターン 38 開口部 39 第3層配線 39a 導電性バリア膜 39b 主導体膜 50a 反射防止膜 50b フォトレジストパターン 51 開口部 52a 反射防止膜 52b フォトレジストパターン 53 開口部1 semiconductor substrate 2 isolation region 3 p-type well 4 n-type well 5 n-channel type MISFET 6 p-channel type MISFET 7 gate insulating film 8 the gate electrode 9 side wall 10a n - -type semiconductor region 10b n + -type semiconductor region 11a p - Type semiconductor region 11b p + type semiconductor region 12 Insulating film 13 Contact hole 14 Plug 14a Titanium nitride film 15 First layer wiring 16, 17 Insulating film 18 Through hole 19 Plug 20-23 Insulating film 24a Antireflection film 24b Photoresist pattern 25 Opening 26 Second layer wiring 26a Conductive barrier film 26b Main conductor film 27-30 Insulating film 31a Antireflection film 31b Photoresist pattern 32 Opening 33-36 Insulation film 37a Antireflection film 37b Photoresist pattern 38 Opening 39th Three-layer wiring 39a Conductive barrier film 39 Main conductive film 50a antireflection film 50b photoresist pattern 51 opening 52a antireflection film 52b photoresist pattern 53 opening
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸山 裕之 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 大橋 直史 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 Fターム(参考) 5F033 HH08 HH09 HH18 HH19 HH33 JJ11 JJ18 JJ19 JJ21 JJ23 JJ32 JJ33 JJ34 KK01 KK08 KK09 KK11 KK18 KK19 KK21 KK23 KK32 KK33 KK34 MM02 MM05 MM12 MM13 NN05 NN06 PP06 QQ00 QQ04 QQ09 QQ28 QQ31 QQ37 QQ48 QQ90 RR01 RR06 RR08 RR11 RR15 RR21 RR25 RR29 SS01 SS03 SS11 SS15 SS21 TT02 TT04 XX24 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Hiroyuki Maruyama 3 shares at 6-16 Shinmachi, Ome City, Tokyo Hitachi Device Development Center (72) Inventor Naofumi Ohashi 3 shares at 6-16 Shinmachi, Ome City, Tokyo Hitachi Device Development Center F term (reference) 5F033 HH08 HH09 HH18 HH19 HH33 JJ11 JJ18 JJ19 JJ21 JJ23 JJ32 JJ33 JJ34 KK01 KK08 KK09 KK11 KK18 KK19 KK21 KK23 KK32 KK33 KK34 MM02 MM05 MM12 MM13 NN05 NN06 PP06 QQ00 QQ04 QQ09 QQ28 QQ31 QQ37 QQ48 QQ90 RR01 RR06 RR08 RR11 RR15 RR21 RR25 RR29 SS01 SS03 SS11 SS15 SS21 TT02 TT04 XX24
Claims (20)
導体装置の製造方法; (a)半導体基板を準備する工程、(b)前記半導体基
板上に第1の絶縁膜を形成する工程、(c)前記第1の
絶縁膜上に、低誘電率材料からなる第2の絶縁膜を形成
する工程、(d)前記第2の絶縁膜上に第3の絶縁膜を
形成する工程、(e)前記第3の絶縁膜上に第4の絶縁
膜を形成する工程、(f)前記第4の絶縁膜上にマスク
パターンを形成する工程、(g)前記マスクパターンを
エッチングマスクとして用いて前記第4の絶縁膜を選択
的に除去して第1の開口部を形成する工程、(h)前記
第1の開口部から露出する前記第3の絶縁膜を除去する
工程、(i)前記第1の開口部から露出する前記第2の
絶縁膜と、前記マスクパターンとを除去する工程、
(j)前記第1の開口部内に配線を形成する工程。1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (a) preparing a semiconductor substrate; (b) forming a first insulating film on the semiconductor substrate; c) a step of forming a second insulating film made of a low dielectric constant material on the first insulating film, (d) a step of forming a third insulating film on the second insulating film, (e) ) Forming a fourth insulating film on the third insulating film, (f) Forming a mask pattern on the fourth insulating film, (g) Using the mask pattern as an etching mask, Selectively removing the fourth insulating film to form a first opening, (h) removing the third insulating film exposed from the first opening, (i) the first insulating film A step of removing the second insulating film exposed from the first opening and the mask pattern;
(J) A step of forming wiring in the first opening.
おいて、 前記(i)工程の後に、 前記第4の絶縁膜を除去する工程、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of removing the fourth insulating film after the step (i).
おいて、 前記(i)工程では、還元性プラズマ処理により、前記
第2の絶縁膜がエッチングされかつ前記マスクパターン
が除去されることを特徴とする半導体装置の製造方法。3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the step (i), the second insulating film is etched and the mask pattern is removed by a reducing plasma treatment. And a method for manufacturing a semiconductor device.
おいて、 前記マスクパターンがフォトレジストパターンを含むこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the mask pattern includes a photoresist pattern.
おいて、 前記第2の絶縁膜が酸化性プラズマ処理に弱い材料から
なることを特徴とする半導体装置の製造方法。5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the second insulating film is made of a material that is weak against an oxidizing plasma treatment.
おいて、 前記第3の絶縁膜は酸化シリコン膜からなることを特徴
とする半導体装置の製造方法。6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the third insulating film is made of a silicon oxide film.
おいて、 前記第4の絶縁膜は、窒化シリコン膜、炭化シリコン
膜、炭窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜からなる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the fourth insulating film is made of a silicon nitride film, a silicon carbide film, a silicon carbonitride film or a silicon oxynitride film. Device manufacturing method.
おいて、 前記(c)工程の後に、 前記第2の絶縁膜上に酸化性プラズマを用いることなく
第5の絶縁膜を形成する工程、 を有し、 前記(d)の工程では、前記第3の絶縁膜は前記第5の
絶縁膜上に形成されることを特徴とする半導体装置の製
造方法。8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein after the step (c), a step of forming a fifth insulating film on the second insulating film without using oxidizing plasma, In the step (d), the third insulating film is formed on the fifth insulating film.
おいて、 前記配線は銅を主成分として含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法。9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the wiring contains copper as a main component.
において、 前記(j)工程は、 前記第1の開口部の底部および側壁上を含む前記半導体
基板の全面上に、銅の拡散を抑制または防止する機能を
有する第1の導体膜を形成する工程、 前記第1の開口部を埋めるように、前記第1の導電体膜
上に銅を主成分として含む第2の導体膜を形成する工
程、 前記第1の開口部内の前記第1および第2の導体膜が残
され、それ以外の前記第1および第2の導体膜が除去さ
れるように、前記第1および第2の導体膜を研磨する工
程、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the step (j), copper diffusion is suppressed over the entire surface of the semiconductor substrate including the bottom and sidewall of the first opening. Or a step of forming a first conductor film having a preventing function, and forming a second conductor film containing copper as a main component on the first conductor film so as to fill the first opening. A step, wherein the first and second conductor films in the first opening are left and the other first and second conductor films are removed so that the first and second conductor films are removed. And a step of polishing the semiconductor device.
半導体装置の製造方法; (a)半導体基板を準備する工程、(b)前記半導体基
板上に第1の絶縁膜を形成する工程、(c)前記第1の
絶縁膜上に、低誘電率材料からなる第2の絶縁膜を形成
する工程、(d)前記第2の絶縁膜上に第3の絶縁膜を
形成する工程、(e)前記第3の絶縁膜上に第4の絶縁
膜を形成する工程、(f)前記第4の絶縁膜上に第1の
マスクパターンを形成する工程、(g)前記第1のマス
クパターンをエッチングマスクとして用いて前記第4の
絶縁膜を選択的に除去して第1の開口部を形成する工
程、(h)前記第1のマスクパターンを除去する工程、
(i)前記第1の開口部から露出する前記第3の絶縁膜
を除去する工程、(j)低誘電率材料からなる第5の絶
縁膜を、前記第1の開口部を埋めるように前記第4の絶
縁膜上に形成する工程、(k)前記第5の絶縁膜上に第
6の絶縁膜を形成する工程、(l)前記第6の絶縁膜上
に第7の絶縁膜を形成する工程、(m)前記第7の絶縁
膜上に第2のマスクパターンを形成する工程、(n)前
記第2のマスクパターンをエッチングマスクとして用い
て前記第7の絶縁膜を選択的に除去して第2の開口部を
形成する工程、(o)前記第2の開口部から露出する前
記第6の絶縁膜を除去する工程、(p)前記第2の開口
部から露出する前記第5の絶縁膜を除去しかつ前記第2
の開口部の底部において前記第1の開口部から露出した
前記第2の絶縁膜を除去するとともに、前記第2のマス
クパターンを除去する工程、(q)前記第1の開口部お
よび前記第2の開口部内に配線を形成する工程。11. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (a) preparing a semiconductor substrate; (b) forming a first insulating film on the semiconductor substrate; c) a step of forming a second insulating film made of a low dielectric constant material on the first insulating film, (d) a step of forming a third insulating film on the second insulating film, (e) ) Forming a fourth insulating film on the third insulating film, (f) Forming a first mask pattern on the fourth insulating film, (g) Forming the first mask pattern Selectively removing the fourth insulating film by using as an etching mask to form a first opening, (h) removing the first mask pattern,
(I) a step of removing the third insulating film exposed from the first opening, and (j) a fifth insulating film made of a low dielectric constant material so as to fill the first opening. Forming a fourth insulating film, (k) forming a sixth insulating film on the fifth insulating film, (l) forming a seventh insulating film on the sixth insulating film And (m) forming a second mask pattern on the seventh insulating film, and (n) selectively removing the seventh insulating film by using the second mask pattern as an etching mask. To form a second opening, (o) removing the sixth insulating film exposed from the second opening, (p) the fifth exposed from the second opening Removing the insulating film of
Removing the second insulating film exposed from the first opening at the bottom of the opening, and removing the second mask pattern, (q) the first opening and the second Forming wiring in the opening of the.
法において、 前記(p)工程の後に、 前記第7の絶縁膜を除去する工程、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, further comprising a step of removing the seventh insulating film after the step (p).
法において、 前記(p)工程の後に、 前記第7の絶縁膜と前記第1の開口部から露出する前記
第1の絶縁膜とを除去する工程、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein after the step (p), the seventh insulating film and the first insulating film exposed from the first opening are removed. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
法において、 前記(p)工程では、還元性プラズマ処理により、前記
第5の絶縁膜と前記第2の絶縁膜とがエッチングされか
つ前記第2のマスクパターンが除去されることを特徴と
する半導体装置の製造方法。14. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein in the step (p), the fifth insulating film and the second insulating film are etched by a reducing plasma treatment and the second insulating film is etched. 2. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the mask pattern 2 is removed.
法において、 前記第1および第2のマスクパターンがフォトレジスト
パターンを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the first and second mask patterns include a photoresist pattern.
法において、 前記第2の絶縁膜と前記第5の絶縁膜とが酸化性プラズ
マ処理に弱い材料からなることを特徴とする半導体装置
の製造方法。16. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the second insulating film and the fifth insulating film are made of a material weak against oxidizing plasma treatment. Method.
法において、 前記(j)工程の後に、 前記第5の絶縁膜上に、酸化性プラズマを用いることな
く第8の絶縁膜を形成する工程、 を有し、 前記(k)の工程では、前記第6の絶縁膜は前記第8の
絶縁膜上に形成されることを特徴とする半導体装置の製
造方法。17. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein after the step (j), an eighth insulating film is formed on the fifth insulating film without using oxidizing plasma. In the step (k), the sixth insulating film is formed on the eighth insulating film.
法において、 前記配線は銅を主成分として含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法。18. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the wiring contains copper as a main component.
半導体装置の製造方法; (a)半導体基板を準備する工程、(b)前記半導体基
板上に第1の絶縁膜を形成する工程、(c)前記第1の
絶縁膜上に、低誘電率材料からなる第2の絶縁膜を形成
する工程、(d)前記第2の絶縁膜上に第3の絶縁膜を
形成する工程、(e)前記第3の絶縁膜上に、低誘電率
材料からなる第4の絶縁膜を形成する工程、(f)前記
第4の絶縁膜上に第5の絶縁膜を形成する工程、(g)
前記第5の絶縁膜上に第6の絶縁膜を形成する工程、
(h)前記第6の絶縁膜上に第1のマスクパターンを形
成する工程、(i)前記第1のマスクパターンをエッチ
ングマスクとして用いて前記第6の絶縁膜を選択的に除
去して第1の開口部を形成する工程、(j)前記第1の
マスクパターンを除去する工程、(k)マスク層を、前
記第1の開口部を埋めるように前記第6の絶縁膜上に形
成する工程、(l)前記マスク層をパターン化して、第
2のマスクパターンを形成する工程、(m)前記第2の
マスクパターンをエッチングマスクとして用い、前記第
1の開口部の底部で露出する前記第5の絶縁膜の一部を
除去して、第2の開口部を前記第1の開口部内に形成す
る工程、(n)前記第2の開口部から露出する前記第4
の絶縁膜と、前記第2のマスクパターンとを除去する工
程、(o)前記第2の開口部から露出する前記第3の絶
縁膜と前記第1の開口部から露出する前記第5の絶縁膜
とを除去する工程、(p)前記第2の開口部から露出す
る前記第2の絶縁膜と前記第1の開口部から露出する前
記第4の絶縁膜とを除去する工程、(q)前記第6の絶
縁膜と前記第2の開口部から露出する前記第1の絶縁膜
とを除去する工程、(r)前記第1の開口部および前記
第2の開口部内に配線を形成する工程。19. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (a) preparing a semiconductor substrate; (b) forming a first insulating film on the semiconductor substrate; c) a step of forming a second insulating film made of a low dielectric constant material on the first insulating film, (d) a step of forming a third insulating film on the second insulating film, (e) ) Forming a fourth insulating film made of a low dielectric constant material on the third insulating film, (f) Forming a fifth insulating film on the fourth insulating film, (g)
Forming a sixth insulating film on the fifth insulating film;
(H) a step of forming a first mask pattern on the sixth insulating film, (i) a step of selectively removing the sixth insulating film using the first mask pattern as an etching mask, and No. 1 opening, (j) removing the first mask pattern, and (k) forming a mask layer on the sixth insulating film so as to fill the first opening. And (l) patterning the mask layer to form a second mask pattern, (m) using the second mask pattern as an etching mask, and exposing the bottom of the first opening. Removing a part of the fifth insulating film to form a second opening in the first opening, (n) the fourth opening exposed from the second opening
Removing the insulating film and the second mask pattern, (o) the third insulating film exposed from the second opening and the fifth insulating exposed from the first opening. And (p) removing the second insulating film exposed from the second opening and the fourth insulating film exposed from the first opening, (p) Removing the sixth insulating film and the first insulating film exposed from the second opening, and (r) forming wiring in the first opening and the second opening. .
法において、 前記(n)工程では、還元性プラズマ処理により、前記
第4の絶縁膜がエッチングされかつ前記第2のマスクパ
ターンが除去されることを特徴とする半導体装置の製造
方法。20. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 19, wherein in the step (n), the fourth insulating film is etched and the second mask pattern is removed by a reducing plasma treatment. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002135301A JP2003332340A (en) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | Manufacturing method of semiconductor device |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2002135301A JP2003332340A (en) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | Manufacturing method of semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003332340A true JP2003332340A (en) | 2003-11-21 |
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ID=29697659
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2002135301A Pending JP2003332340A (en) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | Manufacturing method of semiconductor device |
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|---|---|
| JP (1) | JP2003332340A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005197742A (en) * | 2003-12-31 | 2005-07-21 | Dongbuanam Semiconductor Inc | Method for preventing copper oxidation in dual damascene process |
| JP2005217412A (en) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Samsung Electronics Co Ltd | Semiconductor element wiring method and wiring structure |
| JP2007173795A (en) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | Method for forming an interconnect structure |
| US7338897B2 (en) | 2003-12-22 | 2008-03-04 | Rohm Co., Ltd. | Method of fabricating a semiconductor device having metal wiring |
-
2002
- 2002-05-10 JP JP2002135301A patent/JP2003332340A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2005197742A (en) * | 2003-12-31 | 2005-07-21 | Dongbuanam Semiconductor Inc | Method for preventing copper oxidation in dual damascene process |
| JP2005217412A (en) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Samsung Electronics Co Ltd | Semiconductor element wiring method and wiring structure |
| JP2007173795A (en) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | Method for forming an interconnect structure |
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