JPH11176931A - Method of forming contact between wirings - Google Patents
Method of forming contact between wiringsInfo
- Publication number
- JPH11176931A JPH11176931A JP33710297A JP33710297A JPH11176931A JP H11176931 A JPH11176931 A JP H11176931A JP 33710297 A JP33710297 A JP 33710297A JP 33710297 A JP33710297 A JP 33710297A JP H11176931 A JPH11176931 A JP H11176931A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating film
- wiring
- forming
- offset
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】多層配線の高集積化が可能で、エレクトロマイ
グレーションを悪化させることのない、信頼性を確保し
た配線間コンタクトの形成方法を提供する。
【解決手段】基板に第1配線Aを形成し、第1配線Aの
上層にオフセット絶縁膜21aを形成し、オフセット絶
縁膜21aを被覆し、オフセット絶縁膜21aと異なる
エッチングレートを有する第1絶縁膜24を形成し、オ
フセット絶縁膜21aの表面が露出するまで第1絶縁膜
24を除去する。次に、第1絶縁膜24に対して選択比
を有してオフセット絶縁膜21aの少なくとも一部を除
去して第1配線Aに達するコンタクトホールCHを開口
する。次に、コンタクトホールCHを導電体で埋め込ん
で第1配線Aに接続するプラグ33を形成し、プラグ3
3の上層にプラグ33に接続する第2配線Bを形成す
る。
(57) [Problem] To provide a method for forming a reliable inter-wiring contact which can achieve high integration of multilayer wiring and does not deteriorate electromigration. A first wiring is formed on a substrate, an offset insulating film is formed on an upper layer of the first wiring, the offset insulating film is covered, and a first insulating film having an etching rate different from that of the offset insulating film is provided. A film 24 is formed, and the first insulating film 24 is removed until the surface of the offset insulating film 21a is exposed. Next, at least a part of the offset insulating film 21a is removed with a selectivity with respect to the first insulating film 24, and a contact hole CH reaching the first wiring A is opened. Next, a plug 33 connected to the first wiring A is formed by filling the contact hole CH with a conductor, and the plug 3
A second wiring B connected to the plug 33 is formed in the upper layer of the third wiring 3.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は配線間コンタクトの
製造方法に関し、特に多層配線構造を有する配線間のコ
ンタクトに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an inter-wiring contact, and more particularly to an inter-wiring contact having a multilayer wiring structure.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年のVLSI等に見られるように半導
体装置の高集積化及び高性能化が進展するに伴い、半導
体装置の微細加工が必須の条件となってきている。半導
体装置を微細に加工するために、例えばトランジスタの
ゲート電極のゲート幅やDRAMなどでのキャパシタの
占有面積を狭める一方で、配線部も同様に、多層配線構
造とするなど、微細に加工することが必要になってきて
いる。2. Description of the Related Art As the integration and performance of semiconductor devices have advanced as seen in recent VLSIs and the like, fine processing of semiconductor devices has become an essential condition. In order to finely process a semiconductor device, for example, while reducing the gate width of a gate electrode of a transistor and the area occupied by a capacitor in a DRAM or the like, the wiring portion is also finely processed to have a multilayer wiring structure. Is becoming necessary.
【0003】上記の多層配線構造の配線部として、従来
方法においては加工することが可能な配線の最小寸法に
対して、配線間のコンタクトの開口径の最小寸法を小さ
くすることが困難となっており、一方で下層配線とコン
タクト部分とのアラインメントのずれや寸法のばらつき
がある程度存在していることから、上記の状況を考慮し
て配線構造を設計する必要がある。As the wiring portion of the above-mentioned multilayer wiring structure, it is difficult to reduce the minimum size of the opening diameter of the contact between the wirings with respect to the minimum size of the wiring that can be processed in the conventional method. On the other hand, there is a certain degree of misalignment or dimensional variation between the lower wiring and the contact portion, so it is necessary to design the wiring structure in consideration of the above situation.
【0004】上記のコンタクト部分とのアラインメント
のずれや寸法のばらつき対する耐性を付与するために、
例えば、図7(a)に示すように、下層配線A1〜A3
と上層配線B1、B2のコンタクト部分C1〜C3にお
いて、上層配線B1、B2の配線を局所的に広くする方
法で対応している。[0004] In order to provide resistance to the above-mentioned misalignment of the contact portion and dimensional variation,
For example, as shown in FIG.
In the contact portions C1 to C3 of the upper wirings B1 and B2, the wiring of the upper wirings B1 and B2 is locally widened.
【0005】一方で、図7(b)に示すように、下層配
線A1〜A3と上層配線B1、B2のコンタクト部分C
1〜C3において局所的に広くすることなく形成するボ
ーダーレスコンタクト("ULSI Technology" C.Y.Chang,
S.M.Sze (Edt) p.446)が開発された。On the other hand, as shown in FIG. 7B, contact portions C of lower wirings A1 to A3 and upper wirings B1 and B2 are formed.
Borderless contacts formed locally without widening in 1 to C3 ("ULSI Technology" CYChang,
SMSze (Edt) p.446) was developed.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
図7(a)に示す配線間コンタクトにおいては、コンタ
クト部分の配線を局所的に広くすることから配線の微細
化が難しく、高集積化の阻害要因となっていた。However, in the inter-wiring contact shown in FIG. 7A, since the wiring at the contact portion is locally widened, it is difficult to miniaturize the wiring, which hinders high integration. Was a factor.
【0007】図7(b)に示す配線間コンタクト(ボー
ダーレスコンタクト)においては、配線を局所的に広く
することがないので、図7(a)に示す配線間コンタク
トよりも微細化を進めることが可能となっている。コン
タクト部分とのアラインメントのずれや寸法のばらつき
があった場合、下層配線とプラグの接触面積の減少をも
たらすが、この減少分が問題とならない範囲で設計され
ている。図7(c)はその断面図である。基板ウェハZ
上に例えばアルミニウムからなる下層配線Aが形成され
ており、その上層を被覆して層間絶縁膜Iが形成されて
おり、層間絶縁膜Iに対して下層配線Aに達するコンタ
クトホールCHが開口され、例えばタングステンからな
るプラグPが埋め込まれており、プラグPに接続するよ
うに層間絶縁膜Iの上層に例えばアルミニウムからなる
上層配線Bが形成されている。しかしながら、図7
(c)に示すように、コンタクト部分にボイドが存在す
ると、下層配線AとプラグPの接触面積がコンタクト部
分とのアラインメントのずれや寸法のばらつきによる減
少に加えてさらに小さくなってしまうこととなる。この
場合、下層配線AとプラグPの接触部にかかる電界が大
きくなってエレクトロマイグレーション耐性が低下する
という問題が報告されている("Via Delamination-A No
vel Electromigration Failure Mechanism" Y.-H.Lee,
K.Wu, N.Mielke,L.J.Ma and S.Hui, IEEE/IRPS, pp.206
-210 (1997))。In the inter-wire contact (borderless contact) shown in FIG. 7B, since the wiring is not locally widened, it is necessary to further miniaturize the inter-wire contact shown in FIG. 7A. Is possible. If there is misalignment or dimensional variation with the contact portion, the contact area between the lower-layer wiring and the plug is reduced, but the reduction is designed within a range in which the problem does not matter. FIG. 7C is a cross-sectional view thereof. Substrate wafer Z
A lower wiring A made of, for example, aluminum is formed thereon, and an interlayer insulating film I is formed so as to cover the upper layer. A contact hole CH reaching the lower wiring A with respect to the interlayer insulating film I is opened. For example, a plug P made of tungsten is buried, and an upper wiring B made of, for example, aluminum is formed in an upper layer of the interlayer insulating film I so as to be connected to the plug P. However, FIG.
As shown in (c), if a void is present in the contact portion, the contact area between the lower wiring A and the plug P is further reduced in addition to a decrease due to misalignment of the contact portion and a variation in dimensions. . In this case, a problem has been reported that the electric field applied to the contact portion between the lower wiring A and the plug P becomes large and the electromigration resistance decreases (see “Via Delamination-A No.
vel Electromigration Failure Mechanism "Y.-H. Lee,
K. Wu, N. Mielke, LJMa and S. Hui, IEEE / IRPS, pp. 206
-210 (1997)).
【0008】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、従って、本発明の目的は、多層配線の高集積
化が可能であり、エレクトロマイグレーションを悪化さ
せることのない、信頼性を確保した配線間コンタクトの
形成方法を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is therefore an object of the present invention to provide a multi-layer wiring having a high degree of integration and a high reliability without deteriorating electromigration. An object of the present invention is to provide a method for forming a secured inter-wiring contact.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の配線間コンタクトの形成方法は、基板に第
1配線を形成する工程と、前記第1配線の上層にオフセ
ット絶縁膜を形成する工程と、前記オフセット絶縁膜を
被覆し、前記オフセット絶縁膜と異なるエッチングレー
トを有する第1絶縁膜を形成する工程と、前記オフセッ
ト絶縁膜の表面が露出するまで前記第1絶縁膜を除去す
る工程と、前記第1絶縁膜に対して選択比を有して前記
オフセット絶縁膜の少なくとも一部を除去して前記第1
配線に達するコンタクトホールを開口する工程と、前記
コンタクトホールを導電体で埋め込んで前記第1配線に
接続するプラグを形成する工程と、前記プラグの上層に
前記プラグに接続する第2配線を形成する工程とを有す
る。In order to achieve the above object, a method for forming an inter-wiring contact according to the present invention comprises the steps of forming a first wiring on a substrate, and forming an offset insulating film on an upper layer of the first wiring. Forming, covering the offset insulating film and forming a first insulating film having an etching rate different from that of the offset insulating film, and removing the first insulating film until the surface of the offset insulating film is exposed Removing at least a portion of the offset insulating film with a selectivity to the first insulating film and removing the first insulating film.
A step of opening a contact hole reaching the wiring, a step of filling the contact hole with a conductor to form a plug connected to the first wiring, and forming a second wiring connected to the plug above the plug. And a process.
【0010】上記の本発明の配線間コンタクトの形成方
法は、基板に第1配線を形成し、第1配線の上層にオフ
セット絶縁膜を形成し、オフセット絶縁膜を被覆し、オ
フセット絶縁膜と異なるエッチングレートを有する第1
絶縁膜を形成し、オフセット絶縁膜の表面が露出するま
で第1絶縁膜を除去する。次に、第1絶縁膜に対して選
択比を有してオフセット絶縁膜の少なくとも一部を除去
して第1配線に達するコンタクトホールを開口する。次
に、コンタクトホールを導電体で埋め込んで第1配線に
接続するプラグを形成し、プラグの上層にプラグに接続
する第2配線を形成する。In the method for forming an inter-wire contact according to the present invention, a first wiring is formed on a substrate, an offset insulating film is formed on an upper layer of the first wiring, and the offset insulating film is covered. First with etching rate
An insulating film is formed, and the first insulating film is removed until the surface of the offset insulating film is exposed. Next, a contact hole reaching the first wiring is opened by removing at least a part of the offset insulating film with a selectivity to the first insulating film. Next, a plug connected to the first wiring is formed by filling the contact hole with a conductor, and a second wiring connected to the plug is formed above the plug.
【0011】上記の本発明の配線間コンタクトの形成方
法によれば、第1配線の上層に形成されたオフセット絶
縁膜と第1絶縁膜とが異なるエッチングレートを有して
おり、第1絶縁膜に対して選択比を有してオフセット絶
縁膜の一部を除去して第1配線に達するコンタクトホー
ルを開口することから、第1配線に対して自己整合的に
コンタクトホールを開口することが可能となっており、
コンタクトホールの開口時においてアラインメントのず
れや寸法のばらつきが生じてもコンタクトホールの底部
が第1配線の上面から外れることがなく形成することが
できる。このため、エレクトロマイグレーション耐性を
向上させることができ、また、コンタクト部分の配線を
局所的に広くして形成する必要がないので、高集積化が
可能である。さらに、コンタクトホールの開口時のオー
バーエッチングマージンを大きくとることが可能であ
り、コンタクトの信頼性を向上させることが可能であ
る。According to the method of forming an inter-wiring contact of the present invention, the offset insulating film formed on the first wiring and the first insulating film have different etching rates, and the first insulating film The contact hole reaching the first wiring is opened by removing a part of the offset insulating film with a selectivity to the first wiring, so that the contact hole can be opened in a self-aligned manner with respect to the first wiring. It is,
Even when the alignment is misaligned or the dimensions vary when the contact hole is opened, the bottom of the contact hole can be formed without coming off the upper surface of the first wiring. For this reason, the electromigration resistance can be improved, and it is not necessary to widen the wiring of the contact portion locally so that high integration can be achieved. Further, it is possible to increase the over-etching margin at the time of opening the contact hole, and it is possible to improve the reliability of the contact.
【0012】上記の本発明の配線間コンタクトの形成方
法は、好適には、前記オフセット絶縁膜を窒化シリコン
により形成し、前記第1絶縁膜を酸化シリコンにより形
成する。酸化シリコンと窒化シリコンはエッチングレー
トを異ならせてエッチングすることができ、これによ
り、オフセット絶縁膜と第1絶縁膜のエッチングレート
を異ならせて第1配線に対して自己整合的にコンタクト
ホールを開口することができる。In the method for forming an inter-wiring contact according to the present invention, preferably, the offset insulating film is formed of silicon nitride, and the first insulating film is formed of silicon oxide. Silicon oxide and silicon nitride can be etched at different etching rates, thereby making the etching rates of the offset insulating film and the first insulating film different to open contact holes in a self-aligned manner with the first wiring. can do.
【0013】上記の本発明の配線間コンタクトの形成方
法は、好適には、前記オフセット絶縁膜の表面が露出す
るまで前記第1絶縁膜を除去する工程においては、前記
オフセット絶縁膜の表面が露出するまで全面にエッチバ
ックして前記第1絶縁膜を除去する、あるいは、前記オ
フセット絶縁膜の表面が露出するまで化学的機械研磨法
により研磨して前記第1絶縁膜を除去する。これによ
り、容易にオフセット絶縁膜の表面が露出するまで第1
絶縁膜を除去することができる。In the method for forming an inter-wiring contact according to the present invention, preferably, in the step of removing the first insulating film until the surface of the offset insulating film is exposed, the surface of the offset insulating film is exposed. Then, the first insulating film is removed by etching back the entire surface, or the first insulating film is removed by polishing by a chemical mechanical polishing method until the surface of the offset insulating film is exposed. Thus, the first insulating film is easily exposed until the surface of the offset insulating film is exposed.
The insulating film can be removed.
【0014】上記の本発明の配線間コンタクトの形成方
法は、好適には、前記プラグを形成する工程の後、前記
第2配線を形成する工程の前に、前記プラグの上層に密
着層を形成する工程をさらに有する。これにより、タン
グステンなどの密着性に限界がある配線材料を使用する
ことができる。In the method for forming an inter-wiring contact according to the present invention, preferably, after the step of forming the plug and before the step of forming the second wiring, an adhesion layer is formed on the plug. Further comprising the step of: This allows the use of a wiring material such as tungsten having a limited adhesion.
【0015】上記の本発明の配線間コンタクトの形成方
法は、好適には、前記プラグを形成する工程の後、前記
第2配線を形成する工程の前に、前記プラグの上層にバ
リアメタル層を形成する工程をさらに有する。バリアメ
タル層は、バリアメタル層を挟む層、例えば、プラグと
第2配線などの合金化反応を抑えることができ、コンタ
クトの破壊を抑制することができる。In the method of forming an inter-wiring contact according to the present invention, preferably, after the step of forming the plug and before the step of forming the second wiring, a barrier metal layer is formed above the plug. The method further includes the step of forming. The barrier metal layer can suppress an alloying reaction between layers sandwiching the barrier metal layer, for example, a plug and the second wiring, and can suppress breakage of a contact.
【0016】上記の本発明の配線間コンタクトの形成方
法は、好適には、前記オフセット絶縁膜の表面が露出す
るまで前記第1絶縁膜を除去する工程の後、前記コンタ
クトホールを開口する工程の前に、前記オフセット絶縁
膜の上層に前記第1絶縁膜と異なるエッチングレートを
有するエッチングストッパ膜を形成する工程と、前記エ
ッチングストッパ膜の上層に前記オフセット絶縁膜およ
び前記エッチングストッパ膜と異なるエッチングレート
を有する第2絶縁膜を形成する工程と、前記第2絶縁膜
に前記エッチングストッパ膜を露出させる第2配線用凹
部を形成する工程とをさらに有し、前記コンタクトホー
ルを開口する工程においては、前記第1絶縁膜および前
記第2絶縁膜に対して選択比を有して前記オフセット絶
縁膜および前記エッチングストッパ膜の少なくとも一部
を除去して前記第1配線に達するコンタクトホールを開
口し、前記プラグを形成する工程においては、前記コン
タクトホールおよび前記第2配線用凹部を導電体で埋め
込んで前記第1配線に接続するプラグおよび第2配線を
同時に形成する。エッチングストッパ膜と第2絶縁膜に
第2配線用凹部を形成し、第2配線用凹部内を導電性材
料で埋め込んで第2配線を形成するメタルダマシン法を
組み合わせることで、プラグと第2配線を同時に形成す
ることができる。この場合、第2配線とプラグは一体に
形成することができる。プラグと第2配線との接続部に
おいてプラグと第2配線とが接続していない状態で形成
されたり、エレクトロマイグレーション耐性に問題が発
生することがない。In the method for forming an inter-wiring contact according to the present invention, preferably, after the step of removing the first insulating film until the surface of the offset insulating film is exposed, the step of opening the contact hole is performed. Forming an etching stopper film having an etching rate different from that of the first insulating film above the offset insulating film; and forming an etching rate different from the offset insulating film and the etching stopper film above the etching stopper film. Forming a second insulating film having: and forming a second wiring recess exposing the etching stopper film in the second insulating film; and forming the contact hole in the second insulating film. The offset insulating film and the edge insulating film have a selectivity with respect to the first insulating film and the second insulating film. In the step of removing at least a part of the chucking stopper film to open a contact hole reaching the first wiring and forming the plug, the contact hole and the second wiring recess are filled with a conductor to form the first wiring. A plug connected to one wiring and a second wiring are simultaneously formed. The plug and the second wiring are formed by combining a metal damascene method in which a second wiring recess is formed in the etching stopper film and the second insulating film, and the second wiring is formed by filling the second wiring recess with a conductive material. Can be simultaneously formed. In this case, the second wiring and the plug can be formed integrally. The plug and the second wiring are not formed at the connection portion between the plug and the second wiring in a state where they are not connected, and no problem occurs in the electromigration resistance.
【0017】上記の本発明の配線間コンタクトの形成方
法は、好適には、前記オフセット絶縁膜およびエッチン
グストッパ膜を窒化シリコンにより形成し、前記第1絶
縁膜および第2絶縁膜を酸化シリコンにより形成する。
酸化シリコンと窒化シリコンはエッチングレートを異な
らせてエッチングすることができ、これにより、第1絶
縁膜および第2絶縁膜に対して選択比を有してオフセッ
ト絶縁膜およびエッチングストッパ膜の一部を除去する
ことが可能となり、第1配線に対して自己整合的にコン
タクトホールを開口することができる。In the above method of forming an inter-wire contact according to the present invention, preferably, the offset insulating film and the etching stopper film are formed of silicon nitride, and the first insulating film and the second insulating film are formed of silicon oxide. I do.
Silicon oxide and silicon nitride can be etched at different etching rates, so that the offset insulating film and a part of the etching stopper film have a selectivity with respect to the first insulating film and the second insulating film. Thus, the contact hole can be opened in a self-aligned manner with respect to the first wiring.
【0018】上記の本発明の配線間コンタクトの形成方
法は、好適には、前記オフセット絶縁膜の表面が露出す
るまで前記第1絶縁膜を除去する工程においては、前記
オフセット絶縁膜の表面が露出するまで全面にエッチバ
ックして前記第1絶縁膜を除去する、あるいは、前記オ
フセット絶縁膜の表面が露出するまで化学的機械研磨法
により研磨して前記第1絶縁膜を除去する。これによ
り、容易にオフセット絶縁膜の表面が露出するまで第1
絶縁膜を除去することができる。In the method of forming an inter-wiring contact according to the present invention, preferably, in the step of removing the first insulating film until the surface of the offset insulating film is exposed, the surface of the offset insulating film is exposed. Then, the first insulating film is removed by etching back the entire surface, or the first insulating film is removed by polishing by a chemical mechanical polishing method until the surface of the offset insulating film is exposed. Thus, the first insulating film is easily exposed until the surface of the offset insulating film is exposed.
The insulating film can be removed.
【0019】上記の本発明の配線間コンタクトの形成方
法は、好適には、前記コンタクトホールを形成する工程
の後、前記プラグおよび第2配線を同時に形成する工程
の前に、前記コンタクトホールおよび前記第2配線用凹
部の内壁に密着層を形成する工程をさらに有する。これ
により、タングステンなどの密着性に限界がある配線材
料を使用することができる。In the method for forming an inter-wire contact according to the present invention, preferably, after the step of forming the contact hole and before the step of simultaneously forming the plug and the second wiring, the contact hole and the second wiring are formed. The method further includes the step of forming an adhesion layer on the inner wall of the second wiring recess. This allows the use of a wiring material such as tungsten having a limited adhesion.
【0020】上記の本発明の配線間コンタクトの形成方
法は、好適には、前記コンタクトホールを形成する工程
の後、前記プラグおよび第2配線を同時に形成する工程
の前に、前記コンタクトホールおよび前記第2配線用凹
部の内壁にバリアメタル層を形成する工程をさらに有す
る。これにより、バリアメタル層は、バリアメタル層を
挟む層、例えば、第1配線とプラグ(あるいは第2配
線)などの合金化反応を抑えることができ、コンタクト
の破壊を抑制することができる。Preferably, in the method for forming an inter-wire contact according to the present invention, after the step of forming the contact hole and before the step of simultaneously forming the plug and the second wiring, the contact hole and the second wiring are formed. The method further includes the step of forming a barrier metal layer on the inner wall of the second wiring recess. Accordingly, the barrier metal layer can suppress an alloying reaction between the layers sandwiching the barrier metal layer, for example, the first wiring and the plug (or the second wiring), and can suppress the destruction of the contact.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0022】第1実施形態 本実施形態の配線間コンタクトの断面図を図1に示す。
シリコン半導体基板などの基板10上に例えば酸化シリ
コンからなる下層絶縁膜20が形成されており、その上
層に第1配線Aが形成されている。第1配線Aは、例え
ばTiからなる密着層30a、TiNからなるバリアメ
タル層31a、およびCuを0.5%含有するAlから
なる配線層32aが積層されて形成されている。また、
第1配線Aの上層には例えばプラズマCVD法により形
成した窒化シリコンからなるオフセット絶縁膜21aが
形成されている。上記のオフセット絶縁膜21a付きの
第1配線Aの側部には、TEOS(tetraethylorthosil
icate )を原料とするプラズマCVD(Chemical Vapor
Deposition )法により形成した第1酸化シリコン膜2
2と、O3 およびTEOSを原料とするCVD法により
形成した第2酸化シリコン膜23の2層構造を有する第
1絶縁膜24が形成されており、第1配線同士を絶縁し
ている。 First Embodiment FIG. 1 is a sectional view of a contact between wirings according to the first embodiment .
A lower insulating film 20 made of, for example, silicon oxide is formed on a substrate 10 such as a silicon semiconductor substrate, and a first wiring A is formed thereon. The first wiring A is formed by stacking, for example, an adhesion layer 30a made of Ti, a barrier metal layer 31a made of TiN, and a wiring layer 32a made of Al containing 0.5% of Cu. Also,
On the first wiring A, an offset insulating film 21a made of, for example, silicon nitride formed by a plasma CVD method is formed. TEOS (tetraethylorthosil) is provided on the side of the first wiring A with the offset insulating film 21a.
Plasma CVD (Chemical Vapor) from icate
First silicon oxide film 2 formed by Deposition) method
2 and a first insulating film 24 having a two-layer structure of a second silicon oxide film 23 formed by a CVD method using O 3 and TEOS as raw materials, and insulates the first wires from each other.
【0023】上記のオフセット絶縁膜21aには第1配
線Aに達するコンタクトホールCHが開口されており、
その内部に例えばタングステンからなるプラグ33が形
成され、第1配線Aに接続している。プラグ33の上層
には第2配線Bが形成され、プラグ33に接続してい
る。第2配線Bは、例えばTiからなる密着層34a、
TiNからなるバリアメタル層35a、およびCuを
0.5%含有するAlからなる配線層36aが積層され
て形成されている。第2配線Bを被覆して、全面に例え
ば窒化シリコンからなる保護膜25が形成されている。A contact hole CH reaching the first wiring A is opened in the offset insulating film 21a.
A plug 33 made of, for example, tungsten is formed therein and connected to the first wiring A. A second wiring B is formed above the plug 33 and is connected to the plug 33. The second wiring B includes an adhesion layer 34a made of, for example, Ti,
A barrier metal layer 35a made of TiN and a wiring layer 36a made of Al containing 0.5% of Cu are stacked and formed. A protective film 25 made of, for example, silicon nitride is formed on the entire surface so as to cover the second wiring B.
【0024】上記の本実施形態の配線間コンタクトは、
コンタクトホールの底部が第1配線の上面から外れるこ
とがなく形成されており、エレクトロマイグレーション
耐性を向上させることができ、また、コンタクト部分の
配線を局所的に広くして形成する必要がないので高集積
化することができ、コンタクトの信頼性を向上させるこ
とが可能な配線間コンタクトである。The inter-wiring contact of the present embodiment is
The bottom of the contact hole is formed without deviating from the upper surface of the first wiring, the electromigration resistance can be improved, and the wiring of the contact portion does not need to be locally widened to be formed. This is an inter-wiring contact that can be integrated and that can improve the reliability of the contact.
【0025】かかる構造の配線間コンタクトの形成方法
について説明する。まず、図2(a)に示すように、シ
リコン半導体基板などの基板10上に、例えばCVD法
により酸化シリコンを堆積させ、下層絶縁膜20を形成
し、その上層に例えばスパッタリング法により、Tiを
30nmの膜厚で堆積させて密着層30を形成し、Ti
Nを100nmの膜厚で堆積させてバリアメタル層31
を形成し、Cuを0.5%含有するAlを500nmの
膜厚で堆積させて配線用層32を形成する。その上層
に、例えばプラズマCVD法により窒化シリコンを堆積
させ、オフセット絶縁膜用層21を形成する。A method of forming the inter-wiring contact having such a structure will be described. First, as shown in FIG. 2A, silicon oxide is deposited on a substrate 10 such as a silicon semiconductor substrate by, for example, a CVD method to form a lower insulating film 20, and Ti is formed on the lower insulating film 20 by, for example, a sputtering method. An adhesion layer 30 is formed by depositing a film having a thickness of 30 nm,
N is deposited to a thickness of 100 nm to form a barrier metal layer 31.
Is formed, and Al containing 0.5% of Cu is deposited to a thickness of 500 nm to form the wiring layer 32. Silicon nitride is deposited thereover by, for example, a plasma CVD method to form an offset insulating film layer 21.
【0026】次に、図2(b)に示すように、オフセッ
ト絶縁膜用層21の上層にフォトリソグラフィー工程に
より第1配線パターンを有するレジスト膜R1を形成
し、レジスト膜R1をマスクとするRIE(反応性イオ
ンエッチング)などのエッチングにより、密着層30
a、バリアメタル層31a、配線層32aおよびオフセ
ット絶縁膜21aをパターン加工し、第1配線Aとす
る。このとき、まずオフセット絶縁膜21aをパターン
加工して、その後にレジスト膜R1を除去し、パターン
加工されたオフセット絶縁膜21aをマスクとするエッ
チングにより密着層30a、バリアメタル層31aおよ
び配線層32aをパターン加工することもできる。Next, as shown in FIG. 2B, a resist film R1 having a first wiring pattern is formed on the offset insulating film layer 21 by a photolithography process, and RIE is performed using the resist film R1 as a mask. (Adhesion layer 30) by etching such as (reactive ion etching).
a, the barrier metal layer 31a, the wiring layer 32a, and the offset insulating film 21a are patterned to form a first wiring A. At this time, first, the offset insulating film 21a is patterned, then the resist film R1 is removed, and the adhesion layer 30a, the barrier metal layer 31a, and the wiring layer 32a are etched by using the patterned offset insulating film 21a as a mask. Pattern processing is also possible.
【0027】次に、図2(c)に示すように、オフセッ
ト絶縁膜21aを被覆して全面に例えばTEOSを原料
とするプラズマCVD法により第1酸化シリコン膜22
を形成し、次にその上層にO3 およびTEOSを原料と
するCVD法により第2酸化シリコン膜23を形成して
2層構造を有する第1絶縁膜24を形成する。Next, as shown in FIG. 2C, the first silicon oxide film 22 is coated on the entire surface by a plasma CVD method using TEOS as a raw material, for example, by covering the offset insulating film 21a.
Is formed thereon, and a second silicon oxide film 23 is formed thereover by a CVD method using O 3 and TEOS as raw materials to form a first insulating film 24 having a two-layer structure.
【0028】次に、図3(d)に示すように、CMP
(Chemical Mechanical Polishing )法によりオフセッ
ト絶縁膜21aをストッパとしてオフセット絶縁膜21
aが露出するまで、第1絶縁膜24を除去する。あるい
は、RIEなどのエッチングによりエッチバックするこ
とでオフセット絶縁膜21aが露出するまで、第1絶縁
膜24を除去することもできる。Next, as shown in FIG.
(Chemical Mechanical Polishing) method using the offset insulating film 21a as a stopper to form the offset insulating film 21.
The first insulating film 24 is removed until a is exposed. Alternatively, the first insulating film 24 can be removed by etching back by etching such as RIE until the offset insulating film 21a is exposed.
【0029】次に、図3(e)に示すように、フォトリ
ソグラフィー工程により、上記の第1絶縁膜24および
オフセット絶縁膜21aの上層にコンタクトホール開口
パターンを有するレジスト膜R2を形成する。このと
き、図面上はレジスト膜R2のパターンが所望のコンタ
クトホールの開口位置からΔXずれていることを示して
いる。また、図3(e’)は、図3(e)のY−Y’に
おける第1配線Aの配線方向の断面図であり、図面上は
レジスト膜R2のパターンが所望のコンタクトホールの
開口位置からΔX’ずれていることを示している。ΔX
およびΔX’は、アライナーの位置決め精度および第1
配線Aとコンタクトホールの開口径の寸法のばらつきに
よって決まり、現状では0.10〜0.15μm程度の
大きさで発生する。Next, as shown in FIG. 3E, a resist film R2 having a contact hole opening pattern is formed on the first insulating film 24 and the offset insulating film 21a by a photolithography process. At this time, the drawing shows that the pattern of the resist film R2 is shifted from the desired contact hole opening position by ΔX. FIG. 3E is a cross-sectional view taken along line YY ′ of FIG. 3E in the wiring direction of the first wiring A. In the drawing, the pattern of the resist film R2 indicates a desired contact hole opening position. .DELTA.X '. ΔX
And ΔX ′ are the alignment accuracy of the aligner and the first
It is determined by the variation in the opening diameter of the wiring A and the contact hole, and at present, it is generated in a size of about 0.10 to 0.15 μm.
【0030】次に、レジスト膜R2をマスクとして、酸
化シリコンの第1絶縁膜24と、窒化シリコンのオフセ
ット絶縁膜21aとの選択比が高くなるエッチング条
件、例えばCF4 にArを加えたガスをエッチャントガ
スとしたRIEなどのエッチングを施すことにより、レ
ジスト膜R2のパターン開口部におけるオフセット絶縁
膜21aのみがエッチング除去され、第1配線Aに達す
るコンタクトホールCHを開口する。このとき、レジス
ト膜R2のパターンが所望のコンタクトホールの開口位
置からΔXあるいはΔX’ずれていることに起因して開
口面積が狭くなり、以降の工程で形成するプラグと、第
1配線あるいは第2配線との接触面積が狭くなるが、最
大のずれを生じたときの接触面積の減少分を考慮してエ
レクトロマイグレーション耐性を満足するように流れる
回路の電流値を設定するようにする。Next, using the resist film R2 as a mask, etching conditions for increasing the selectivity between the first insulating film 24 of silicon oxide and the offset insulating film 21a of silicon nitride, for example, a gas obtained by adding Ar to CF 4 are used. By performing etching such as RIE using an etchant gas, only the offset insulating film 21a in the pattern opening of the resist film R2 is removed by etching, and a contact hole CH reaching the first wiring A is opened. At this time, since the pattern of the resist film R2 is deviated from the desired opening position of the contact hole by ΔX or ΔX ′, the opening area is reduced, and the plug formed in the subsequent steps is connected to the first wiring or the second wiring. Although the contact area with the wiring becomes small, the current value of the circuit that flows so as to satisfy the electromigration resistance is set in consideration of the decrease in the contact area when the maximum displacement occurs.
【0031】次に、図4(f)に示すように、レジスト
膜R2を除去した後、例えばCVD法によりコンタクト
ホールCH内を埋め込んで全面にWを堆積させ(ブラン
ケットタングステン膜の形成)、全面にRIEなどのエ
ッチングなどにより全面にエッチバックして、コンタク
トホールの外部に堆積させたWを除去し、プラグ33を
形成する。あるいは、Wの選択成長によるCVD法によ
ってコンタクトホールCH内のみにWを堆積させてプラ
グ33を形成することもできる。Next, as shown in FIG. 4F, after removing the resist film R2, W is deposited on the entire surface by filling the contact hole CH by, for example, a CVD method (formation of a blanket tungsten film). Then, the entire surface is etched back by etching such as RIE to remove the W deposited outside the contact hole, and the plug 33 is formed. Alternatively, the plug 33 can be formed by depositing W only in the contact hole CH by a CVD method by selective growth of W.
【0032】次に、図4(g)に示すように、プラグ3
3の上層に例えばスパッタリング法により、Tiを30
nmの膜厚で堆積させて密着層34を形成し、TiNを
100nmの膜厚で堆積させてバリアメタル層35を形
成し、Cuを0.5%含有するAlを800nmの膜厚
で堆積させて配線用層36を形成する。Next, as shown in FIG.
For example, by sputtering, 30
An adhesion layer 34 is formed by depositing a thickness of 100 nm, a barrier metal layer 35 is formed by depositing TiN to a thickness of 100 nm, and Al containing 0.5% of Cu is deposited to a thickness of 800 nm. Then, a wiring layer 36 is formed.
【0033】次に、フォトリソグラフィー工程により第
2配線パターンを有するマスクを形成してRIEなどの
エッチングを施し、密着層34a、バリアメタル層35
aおよび配線層36aをパターン加工し、第2配線Bと
する。第2配線Bを被覆して、例えばプラズマCVD法
により全面に窒化シリコンを500nmの膜厚で堆積さ
せて保護膜25を形成し、図1に示す配線間コンタクト
を形成する。Next, a mask having a second wiring pattern is formed by a photolithography process, and etching such as RIE is performed to form an adhesion layer 34a and a barrier metal layer 35.
a and the wiring layer 36a are patterned to form a second wiring B. The second wiring B is covered, silicon nitride is deposited to a thickness of 500 nm on the entire surface by, for example, a plasma CVD method to form a protective film 25, and the inter-wiring contact shown in FIG. 1 is formed.
【0034】上記の本実施形態の配線間コンタクトの形
成方法によれば、第1配線Aの上層に形成されたオフセ
ット絶縁膜21aと第1絶縁膜24とが異なるエッチン
グレートを有しており、第1絶縁膜24に対して選択比
を有してオフセット絶縁膜21aの一部を除去して第1
配線Aに達するコンタクトホールCHを開口することか
ら、第1配線Aに対して自己整合的にコンタクトホール
CHを開口することが可能となっており、コンタクトホ
ールCHの開口時においてアラインメントのずれや寸法
のばらつきが生じてもコンタクトホールの底部が第1配
線Aの上面から外れることがなく形成することができ、
エレクトロマイグレーション耐性を向上させることが可
能である。コンタクト部分の配線を局所的に広くして形
成する必要がないので高集積化が可能であり、コンタク
トの信頼性を向上させることが可能な配線間コンタクト
を形成することができる。According to the method of forming the inter-wiring contact of the present embodiment, the offset insulating film 21a and the first insulating film 24 formed on the first wiring A have different etching rates. By removing a part of the offset insulating film 21a with a selectivity to the first insulating film 24, the first
Since the contact hole CH reaching the wiring A is opened, it is possible to open the contact hole CH in a self-aligned manner with respect to the first wiring A. Can be formed without the bottom of the contact hole coming off the upper surface of the first wiring A even if the variation occurs.
Electromigration resistance can be improved. Since there is no need to locally form the wiring in the contact portion, high integration is possible, and an inter-wiring contact capable of improving the reliability of the contact can be formed.
【0035】上記の実施形態において、オフセット絶縁
膜21aは窒化シリコンのほかにポリイミドなどの有機
膜、あるいは感光性の有機膜により形成することができ
る。感光性の有機膜により形成した場合は、この有機膜
に直接露光してパターニング加工できるので、オフセッ
ト絶縁膜をパターニングするために形成するレジスト膜
R1が不要となる。また、有機膜は一般に誘電率が低い
ので、窒化シリコンを用いる場合よりも寄生容量を低減
して形成することが可能である。In the above embodiment, the offset insulating film 21a can be formed of an organic film such as polyimide or a photosensitive organic film in addition to silicon nitride. When the photosensitive layer is formed of a photosensitive organic film, the organic film can be directly exposed and patterned, so that the resist film R1 formed for patterning the offset insulating film becomes unnecessary. In addition, since the organic film generally has a low dielectric constant, it can be formed with a lower parasitic capacitance than when silicon nitride is used.
【0036】第2実施形態 本実施形態の配線間コンタクトの断面図を図5に示す。
本実施形態は、メタルダマシン技術によりプラグと第2
配線を同時に一体成形した配線間コンタクトである。シ
リコン半導体基板などの基板10上に例えば酸化シリコ
ンからなる下層絶縁膜20が形成されており、その上層
に第1配線Aが形成されている。第1配線Aは、例えば
Tiからなる密着層30a、TiNからなるバリアメタ
ル層31a、およびCuを0.5%含有するAlからな
る配線層32aが積層されて形成されている。また、第
1配線Aの上層には例えばプラズマCVD法により形成
した窒化シリコンからなるオフセット絶縁膜21aが形
成されている。上記のオフセット絶縁膜21a付きの第
1配線Aの側部には、TEOS(tetraethylorthosilic
ate )を原料とするプラズマCVD法により形成した第
1酸化シリコン膜22と、O3 およびTEOSを原料と
するCVD法により形成した第2酸化シリコン膜23の
2層構造を有する第1絶縁膜24が形成されており、第
1配線同士を絶縁している。 Second Embodiment FIG. 5 is a sectional view of a contact between wirings according to the second embodiment .
In the present embodiment, the plug and the second
This is an inter-wiring contact in which the wiring is integrally formed at the same time. A lower insulating film 20 made of, for example, silicon oxide is formed on a substrate 10 such as a silicon semiconductor substrate, and a first wiring A is formed thereon. The first wiring A is formed by stacking, for example, an adhesion layer 30a made of Ti, a barrier metal layer 31a made of TiN, and a wiring layer 32a made of Al containing 0.5% of Cu. Further, an offset insulating film 21a made of, for example, silicon nitride formed by a plasma CVD method is formed on the first wiring A. TEOS (tetraethylorthosilic) is provided on the side of the first wiring A with the offset insulating film 21a.
ate) as a raw material, and a first insulating film 24 having a two-layer structure of a second silicon oxide film 23 formed by a CVD method using O 3 and TEOS as a raw material. Are formed to insulate the first wires from each other.
【0037】第1絶縁膜24の上層には例えば窒化シリ
コンからなるエッチングストッパ膜26が形成されてお
り、その上層に例えば酸化シリコンからなる第2絶縁膜
27が形成されている。オフセット絶縁膜21aおよび
エッチングストッパ膜26には第1配線Aに達するコン
タクトホールCHが開口されており、一方で、第2絶縁
膜27には第2配線パターンを有する第2配線用凹部T
が形成されている。コンタクトホールCHの内壁および
第2配線用凹部Tの内壁を被覆して例えばTiからなる
密着層34a、TiNからなるバリアメタル層35a、
およびCuを0.5%含有するAlからなる配線層36
aが積層されて形成されており、コンタクトホールCH
内のプラグPと第2配線用凹部Tを埋め込んで形成され
ている第2配線Bとは一体に形成されている。第2配線
Bを被覆して、全面に例えば窒化シリコンからなる保護
膜25が形成されている。An etching stopper film 26 made of, for example, silicon nitride is formed on the first insulating film 24, and a second insulating film 27 made of, for example, silicon oxide is formed thereon. In the offset insulating film 21a and the etching stopper film 26, a contact hole CH reaching the first wiring A is opened, while in the second insulating film 27, a second wiring recess T having a second wiring pattern is formed.
Are formed. An adhesion layer 34a made of, for example, Ti, a barrier metal layer 35a made of TiN, covering the inner wall of the contact hole CH and the inner wall of the second wiring recess T;
Layer 36 made of Al containing 0.5% of Cu and Cu
a are laminated and formed in a contact hole CH.
The plug P and the second wiring B formed by burying the second wiring recess T are formed integrally. A protective film 25 made of, for example, silicon nitride is formed on the entire surface so as to cover the second wiring B.
【0038】上記の本実施形態の配線間コンタクトは、
コンタクトホールの底部が第1配線の上面から外れるこ
とがなく形成されており、エレクトロマイグレーション
耐性を向上させることができ、また、コンタクト部分の
配線を局所的に広くして形成する必要がないので高集積
化することができ、コンタクトの信頼性を向上させるこ
とが可能な配線間コンタクトである。The inter-wiring contact of the present embodiment is
The bottom of the contact hole is formed without deviating from the upper surface of the first wiring, the electromigration resistance can be improved, and the wiring of the contact portion does not need to be locally widened to be formed. This is an inter-wiring contact that can be integrated and that can improve the reliability of the contact.
【0039】かかる構造の配線間コンタクトの形成方法
について説明する。第1絶縁膜24を形成するまでは第
1実施形態と同様であるので省略する。次に、図6
(a)に示すように、オフセット絶縁膜21aおよび第
1絶縁膜24の上層に、例えばプラズマCVD法により
窒化シリコンを80nmの膜厚で堆積させてエッチング
ストッパ膜26を形成し、その上層に例えばTEOSを
原料とするプラズマCVD法により酸化シリコンを10
00nmの膜厚で堆積させ、第2絶縁膜27を形成す
る。次に、フォトリソグラフィー工程により第2絶縁膜
27の上層に第2配線パターンを有するレジスト膜R3
を形成し、窒化シリコンのエッチングストッパ膜の表面
でエッチングが停止するように酸化シリコンをエッチン
グする条件、例えばCHF3 あるいはCF4 +H2 など
のHを含むガスをエッチャントガスとするRIEなどの
エッチングにより、第2絶縁膜27に第2配線用凹部T
を形成する。A method for forming the inter-wiring contact having such a structure will be described. The steps up to the formation of the first insulating film 24 are the same as those in the first embodiment, and thus will not be described. Next, FIG.
As shown in (a), an etching stopper film 26 is formed on the offset insulating film 21a and the first insulating film 24 by depositing silicon nitride to a thickness of 80 nm by, for example, a plasma CVD method. 10% silicon oxide by plasma CVD using TEOS as raw material
The second insulating film 27 is formed by depositing with a thickness of 00 nm. Next, a resist film R3 having a second wiring pattern is formed on the second insulating film 27 by a photolithography process.
Is formed, and the silicon oxide is etched so that the etching is stopped at the surface of the silicon nitride etching stopper film, for example, by etching such as RIE using a gas containing H such as CHF 3 or CF 4 + H 2 as an etchant gas. , A second wiring recess T in the second insulating film 27.
To form
【0040】次に、図6(b)に示すように、レジスト
膜R3を除去した後、フォトリソグラフィー工程により
第2絶縁膜27の上層に第1配線Aと以降の工程で形成
する第2配線とを接続するためのコンタクトホールのパ
ターンを有するレジスト膜R4を形成する。次に、レジ
スト膜R4をマスクとして、酸化シリコンの第1絶縁膜
24と、窒化シリコンのオフセット絶縁膜21aおよび
エッチングストッパ膜26との選択比が高くなるエッチ
ング条件、例えばCF4 にArを加えたガスをエッチャ
ントガスとしたRIEなどのエッチングを施すことによ
り、レジスト膜R4のコンタクトホールのパターン開口
部におけるオフセット絶縁膜21aおよびエッチングス
トッパ膜26のみがエッチング除去され、第1配線Aに
達するコンタクトホールCHを開口する。Next, as shown in FIG. 6B, after removing the resist film R3, the first wiring A and the second wiring formed in the subsequent steps are formed on the second insulating film 27 by a photolithography step. Then, a resist film R4 having a pattern of a contact hole for connecting the resist film is formed. Next, using the resist film R4 as a mask, Ar was added to the etching conditions under which the selectivity between the first insulating film 24 of silicon oxide, the offset insulating film 21a of silicon nitride, and the etching stopper film 26 was increased, for example, CF 4 By performing etching such as RIE using a gas as an etchant gas, only the offset insulating film 21a and the etching stopper film 26 in the pattern opening of the contact hole of the resist film R4 are removed by etching, and the contact hole CH reaching the first wiring A is removed. Open.
【0041】次に、図6(c)に示すように、レジスト
膜R4を除去した後、コンタクトホールCHの内壁およ
び第2配線用凹部Tの内壁を被覆して全面に、例えばス
パッタリング法あるいはCVD法により、Tiを30n
mの膜厚で堆積させて密着層34を形成し、その上層に
TiNを100nmの膜厚で堆積させてバリアメタル層
35を形成する。次に、例えばスパッタリング法により
コンタクトホールCHの内および第2配線用凹部Tの内
を埋め込んで全面にCuを0.5%含有するAlを10
00nmの膜厚で堆積させて配線用層36を形成する。
配線用層36を堆積後、埋め込み特性を改善するため
に、350〜500℃の温度で加熱し、リフローするこ
ともできる。Next, as shown in FIG. 6C, after removing the resist film R4, the inner wall of the contact hole CH and the inner wall of the second wiring concave portion T are covered to cover the entire surface, for example, by sputtering or CVD. 30n of Ti
An adhesion layer 34 is formed by depositing with a thickness of m, and a barrier metal layer 35 is formed by depositing TiN thereon with a thickness of 100 nm. Next, the inside of the contact hole CH and the inside of the second wiring recess T are buried by, for example, a sputtering method, and Al containing 0.5% Cu
The wiring layer 36 is formed by depositing with a thickness of 00 nm.
After the wiring layer 36 is deposited, it can be heated at a temperature of 350 to 500 ° C. and reflowed in order to improve the filling characteristics.
【0042】次に、CMP法による研磨、あるいは全面
エッチバックにより、第2配線用凹部Tの外部に堆積さ
れた密着層34、バリアメタル層35および配線用層3
6を除去し、プラグPと第2配線Bを同時に一体成形し
た後、例えばプラズマCVD法により全面に窒化シリコ
ンを500nmの膜厚で堆積させ、保護膜25を形成
し、図5に示す配線間コンタクトを形成する。Next, the adhesion layer 34, the barrier metal layer 35, and the wiring layer 3 deposited outside the second wiring concave portion T are polished by the CMP method or etched back on the entire surface.
After removing the plug 6 and simultaneously forming the plug P and the second wiring B integrally, a 500-nm-thick silicon nitride is deposited on the entire surface by, for example, a plasma CVD method to form a protective film 25, and the inter-wiring shown in FIG. Form a contact.
【0043】上記の本実施形態の配線間コンタクトの形
成方法によれば、第1配線Aの上層に形成されたオフセ
ット絶縁膜21aと第1絶縁膜24とが異なるエッチン
グレートを有しており、第1絶縁膜24に対して選択比
を有してオフセット絶縁膜21aの一部を除去して第1
配線Aに達するコンタクトホールCHを開口することか
ら、第1配線Aに対して自己整合的にコンタクトホール
CHを開口することが可能となっており、コンタクトホ
ールCHの開口時においてアラインメントのずれや寸法
のばらつきが生じてもコンタクトホールの底部が第1配
線Aの上面から外れることがなく形成することができ、
エレクトロマイグレーション耐性を向上させることが可
能である。コンタクト部分の配線を局所的に広くして形
成する必要がないので高集積化が可能であり、コンタク
トの信頼性を向上させることが可能な配線間コンタクト
を形成することができる。According to the method of forming the inter-wiring contact of the present embodiment, the offset insulating film 21a and the first insulating film 24 formed on the first wiring A have different etching rates. By removing a part of the offset insulating film 21a with a selectivity to the first insulating film 24, the first
Since the contact hole CH reaching the wiring A is opened, it is possible to open the contact hole CH in a self-aligned manner with respect to the first wiring A. Can be formed without the bottom of the contact hole coming off the upper surface of the first wiring A even if the variation occurs.
Electromigration resistance can be improved. Since there is no need to locally form the wiring in the contact portion, high integration is possible, and an inter-wiring contact capable of improving the reliability of the contact can be formed.
【0044】また、エッチングストッパ膜26と第2絶
縁膜27に第2配線用凹部Tを形成し、第2配線用凹部
T内を導電性材料で埋め込んで第2配線Bを形成するメ
タルダマシン法を組み合わせることで、プラグPと第2
配線Bを同時に形成することができ、第2配線とプラグ
は一体に形成するので、プラグと第2配線との接続部に
おいてはプラグと第2配線とが接続していない状態で形
成されたり、エレクトロマイグレーション耐性に問題が
発生することがない。Further, a metal damascene method in which a second wiring recess T is formed in the etching stopper film 26 and the second insulating film 27 and the second wiring B is formed by filling the second wiring recess T with a conductive material. By combining the plug P with the second
Since the wiring B can be formed at the same time and the second wiring and the plug are integrally formed, at the connection portion between the plug and the second wiring, the plug is not connected to the second wiring, or No problem occurs in the electromigration resistance.
【0045】上記の実施形態において、オフセット絶縁
膜21aは窒化シリコンのほかにポリイミドなどの有機
膜、あるいは感光性の有機膜により形成することができ
る。感光性の有機膜により形成した場合は、この有機膜
に直接露光してパターニング加工できるので、オフセッ
ト絶縁膜をパターニングするために形成するレジスト膜
R1が不要となる。また、有機膜は一般に誘電率が低い
ので、窒化シリコンを用いる場合よりも寄生容量を低減
して形成することが可能である。In the above embodiment, the offset insulating film 21a can be formed of an organic film such as polyimide or a photosensitive organic film in addition to silicon nitride. When the photosensitive layer is formed of a photosensitive organic film, the organic film can be directly exposed and patterned, so that the resist film R1 formed for patterning the offset insulating film becomes unnecessary. In addition, since the organic film generally has a low dielectric constant, it can be formed with a lower parasitic capacitance than when silicon nitride is used.
【0046】本発明は、DRAMなどのMOSトランジ
スタ系の半導体装置や、バイポーラ系の半導体装置、あ
るいはA/Dコンバータなど、配線間コンタクトを有す
る半導体装置であればなんでも適用できる。装置の微細
化、縮小化、小型化が進められた半導体装置に、信頼性
の高い配線間コンタクトを提供することができる。The present invention can be applied to any semiconductor device having a wiring contact, such as a MOS transistor-based semiconductor device such as a DRAM, a bipolar semiconductor device, or an A / D converter. A highly reliable inter-wiring contact can be provided for a semiconductor device that has been miniaturized, miniaturized, and miniaturized.
【0047】本発明は、上記の実施の形態に限定されな
い。例えば、本実施形態においては2層構造の配線層の
配線間コンタクトについて説明しているが、3層以上の
配線構造を有する配線層の配線間コンタクトとしてもよ
いし、3層以上の配線構造の配線層の一部に本発明の配
線間コンタクトを適用することもできる。また、第1絶
縁膜、第2絶縁膜はそれぞれ単層構造でも2層以上の多
層構造としてもよい。また、第1配線、第2配線も多層
構造としてもよい。また、配線層の材料として、Cuを
5%含有するAlを用いているが、Cuなどの他の導電
性材料を用いることもできる。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the present embodiment, the inter-wiring contact of the wiring layer having the two-layer structure is described. However, the inter-wiring contact of the wiring layer having the three or more wiring structure may be used. The inter-wiring contact of the present invention can be applied to a part of the wiring layer. Further, each of the first insulating film and the second insulating film may have a single-layer structure or a multilayer structure of two or more layers. Further, the first wiring and the second wiring may also have a multilayer structure. Although Al containing 5% of Cu is used as the material of the wiring layer, other conductive materials such as Cu may be used. In addition, various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
【0048】[0048]
【発明の効果】本発明の配線間コンタクトの形成方法に
よれば、多層配線の高集積化が可能であり、エレクトロ
マイグレーションを悪化させることのない、信頼性を確
保した配線間コンタクトの形成方法を提供することがで
きる。According to the method for forming an inter-contact according to the present invention, a method for forming a high-reliability inter-wiring contact which can achieve high integration of multilayer wiring and does not deteriorate electromigration is provided. Can be provided.
【図1】図1は本発明の第1実施形態にかかる配線間コ
ンタクトの断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of an inter-wire contact according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図2は本発明の第1実施形態にかかる配線間コ
ンタクトの形成方法の形成工程を示す断面図であり、
(a)はオフセット絶縁膜の形成工程まで、(b)は第
1配線のパターン加工工程まで、(c)は第1絶縁膜の
堆積工程までを示す。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a forming step of a method of forming an inter-wiring contact according to the first embodiment of the present invention;
(A) shows up to the step of forming an offset insulating film, (b) shows up to the step of patterning the first wiring, and (c) shows up to the step of depositing the first insulating film.
【図3】図3は図2の続きの工程を示し、(d)はオフ
セット絶縁膜が露出するまで第1絶縁膜を除去する工程
まで、(e)はコンタクトホールの開口工程までを示
し、(e’)は(e)のY−Y’における断面図を示
す。FIG. 3 shows a step subsequent to that of FIG. 2, (d) shows a step of removing the first insulating film until the offset insulating film is exposed, and (e) shows a step of opening a contact hole; (E ') shows a cross-sectional view taken along YY' of (e).
【図4】図4は図3の続きの工程を示し、(f)はプラ
グの形成工程まで、(g)は第2配線の堆積工程までを
示す。FIG. 4 shows a step subsequent to that of FIG. 3; (f) shows up to a plug forming step; and (g) shows up to a second wiring depositing step.
【図5】図5は本発明の第2実施形態にかかる配線間コ
ンタクトの断面図である。FIG. 5 is a sectional view of an inter-wire contact according to a second embodiment of the present invention.
【図6】図6は本発明の第2実施形態にかかる配線間コ
ンタクトの形成方法の形成工程を示す断面図であり、
(a)は第2配線用凹部の形成工程まで、(b)はコン
タクトホールの開口工程まで、(c)はプラグおよび第
2配線の堆積工程までを示す。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a forming step of a method for forming a wiring contact according to a second embodiment of the present invention;
(A) shows up to the step of forming the second wiring recess, (b) shows the step of opening the contact hole, and (c) shows the step of depositing the plug and the second wiring.
【図7】図7(a)は第1従来例にかかる配線間コンタ
クトの平面図であり、図7(b)は第2従来例にかかる
配線間コンタクトの平面図であり、図7(c)は第2従
来例にかかる配線間コンタクトの断面図である。FIG. 7A is a plan view of an inter-wiring contact according to a first conventional example, and FIG. 7B is a plan view of an inter-wiring contact according to a second conventional example; FIG. () Is a sectional view of an inter-wiring contact according to a second conventional example.
10…基板、20…下層絶縁膜、21,21a…オフセ
ット絶縁膜、22…第1酸化シリコン膜、23…第2酸
化シリコン膜、24…第1絶縁膜、25…保護膜、26
…エッチングストッパ膜、27…第2絶縁膜、30,3
0a,34,34a…密着層、31,31a,35,3
5a…バリアメタル層、32,36…配線用層、32
a,36a…配線層、33,P…プラグ、A,A1〜A
3…第1配線、B,B1,B2…第2配線、CH,C1
〜C3…コンタクトホール、T…第2配線用凹部、Z…
基板ウェハ、I…絶縁膜、V…ボイド。DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Substrate, 20 ... Lower insulating film, 21 and 21a ... Offset insulating film, 22 ... 1st silicon oxide film, 23 ... 2nd silicon oxide film, 24 ... 1st insulating film, 25 ... Protective film, 26
... Etching stopper film, 27 ... Second insulating film, 30, 3
0a, 34, 34a ... adhesion layer, 31, 31a, 35, 3
5a: barrier metal layer, 32, 36: wiring layer, 32
a, 36a: wiring layer, 33, P: plug, A, A1 to A
3: First wiring, B, B1, B2: Second wiring, CH, C1
C3: contact hole, T: recess for the second wiring, Z:
Substrate wafer, I: insulating film, V: void.
Claims (12)
と、 前記オフセット絶縁膜を被覆し、前記オフセット絶縁膜
と異なるエッチングレートを有する第1絶縁膜を形成す
る工程と、 前記オフセット絶縁膜の表面が露出するまで前記第1絶
縁膜を除去する工程と、 前記第1絶縁膜に対して選択比を有して前記オフセット
絶縁膜の少なくとも一部を除去して前記第1配線に達す
るコンタクトホールを開口する工程と、 前記コンタクトホールを導電体で埋め込んで前記第1配
線に接続するプラグを形成する工程と、 前記プラグの上層に前記プラグに接続する第2配線を形
成する工程とを有する配線間コンタクトの形成方法。A step of forming a first wiring on the substrate; a step of forming an offset insulating film on an upper layer of the first wiring; and covering the offset insulating film and having an etching rate different from that of the offset insulating film. Forming a first insulating film, removing the first insulating film until a surface of the offset insulating film is exposed, and forming a first insulating film having a selectivity with respect to the first insulating film. Removing at least a portion to open a contact hole reaching the first wiring; filling the contact hole with a conductor to form a plug connected to the first wiring; Forming a second wiring connected to the plug.
り形成し、前記第1絶縁膜を酸化シリコンにより形成す
る請求項1記載の配線間コンタクトの形成方法。2. The method according to claim 1, wherein said offset insulating film is formed of silicon nitride, and said first insulating film is formed of silicon oxide.
で前記第1絶縁膜を除去する工程においては、前記オフ
セット絶縁膜の表面が露出するまで全面にエッチバック
して前記第1絶縁膜を除去する請求項1記載の配線間コ
ンタクトの形成方法。3. In the step of removing the first insulating film until the surface of the offset insulating film is exposed, the entire surface is etched back until the surface of the offset insulating film is exposed to remove the first insulating film. The method for forming an inter-wiring contact according to claim 1.
で前記第1絶縁膜を除去する工程においては、前記オフ
セット絶縁膜の表面が露出するまで化学的機械研磨法に
より研磨して前記第1絶縁膜を除去する請求項1記載の
配線間コンタクトの形成方法。4. The step of removing the first insulating film until the surface of the offset insulating film is exposed, wherein the first insulating film is polished by a chemical mechanical polishing method until the surface of the offset insulating film is exposed. 2. The method according to claim 1, wherein the film is removed.
配線を形成する工程の前に、前記プラグの上層に密着層
を形成する工程をさらに有する請求項1記載の配線間コ
ンタクトの形成方法。5. The method according to claim 1, further comprising the step of:
2. The method according to claim 1, further comprising a step of forming an adhesion layer above the plug before the step of forming the wiring.
配線を形成する工程の前に、前記プラグの上層にバリア
メタル層を形成する工程をさらに有する請求項1記載の
配線間コンタクトの形成方法。6. The method according to claim 1, further comprising the step of:
2. The method according to claim 1, further comprising a step of forming a barrier metal layer above the plug before the step of forming the wiring.
で前記第1絶縁膜を除去する工程の後、前記コンタクト
ホールを開口する工程の前に、前記オフセット絶縁膜の
上層に前記第1絶縁膜と異なるエッチングレートを有す
るエッチングストッパ膜を形成する工程と、前記エッチ
ングストッパ膜の上層に前記オフセット絶縁膜および前
記エッチングストッパ膜と異なるエッチングレートを有
する第2絶縁膜を形成する工程と、前記第2絶縁膜に前
記エッチングストッパ膜を露出させる第2配線用凹部を
形成する工程とをさらに有し、 前記コンタクトホールを開口する工程においては、前記
第1絶縁膜および前記第2絶縁膜に対して選択比を有し
て前記オフセット絶縁膜および前記エッチングストッパ
膜の少なくとも一部を除去して前記第1配線に達するコ
ンタクトホールを開口し、 前記プラグを形成する工程においては、前記コンタクト
ホールおよび前記第2配線用凹部を導電体で埋め込んで
前記第1配線に接続するプラグおよび第2配線を同時に
形成する請求項1記載の配線間コンタクトの形成方法。7. The method according to claim 1, further comprising: removing the first insulating film until the surface of the offset insulating film is exposed, and before the step of opening the contact hole, the first insulating film is formed on the offset insulating film. Forming an etching stopper film having an etching rate different from that of the etching stopper film, forming a second insulating film having an etching rate different from that of the offset insulating film and the etching stopper film above the etching stopper film, Forming a second wiring recess for exposing the etching stopper film in the insulating film; and, in the step of opening the contact hole, selecting the first insulating film and the second insulating film. And removing at least a part of the offset insulating film and the etching stopper film with a predetermined ratio. In the step of opening a contact hole reaching a line and forming the plug, the contact hole and the recess for the second wiring are buried with a conductor to simultaneously form a plug and a second wiring connected to the first wiring. A method for forming a contact between wirings according to claim 1.
トッパ膜を窒化シリコンにより形成し、前記第1絶縁膜
および第2絶縁膜を酸化シリコンにより形成する請求項
7記載の配線間コンタクトの形成方法。8. The method according to claim 7, wherein said offset insulating film and said etching stopper film are formed of silicon nitride, and said first insulating film and said second insulating film are formed of silicon oxide.
で前記第1絶縁膜を除去する工程においては、前記オフ
セット絶縁膜の表面が露出するまで全面にエッチバック
して前記第1絶縁膜を除去する請求項7記載の配線間コ
ンタクトの形成方法。9. In the step of removing the first insulating film until the surface of the offset insulating film is exposed, the entire surface is etched back until the surface of the offset insulating film is exposed to remove the first insulating film. The method for forming an inter-wiring contact according to claim 7.
まで前記第1絶縁膜を除去する工程においては、前記オ
フセット絶縁膜の表面が露出するまで化学的機械研磨法
により研磨して前記第1絶縁膜を除去する請求項7記載
の配線間コンタクトの形成方法。10. The step of removing the first insulating film until the surface of the offset insulating film is exposed, wherein the first insulating film is polished by a chemical mechanical polishing method until the surface of the offset insulating film is exposed. 8. The method according to claim 7, wherein the film is removed.
後、前記プラグおよび第2配線を同時に形成する工程の
前に、前記コンタクトホールおよび前記第2配線用凹部
の内壁に密着層を形成する工程をさらに有する請求項7
記載の配線間コンタクトの形成方法。11. A step of forming an adhesion layer on the inner wall of the contact hole and the recess for the second wiring after the step of forming the contact hole and before the step of forming the plug and the second wiring at the same time. Claim 7 further comprising
The method for forming a contact between wirings according to the above description.
後、前記プラグおよび第2配線を同時に形成する工程の
前に、前記コンタクトホールおよび前記第2配線用凹部
の内壁にバリアメタル層を形成する工程をさらに有する
請求項7記載の配線間コンタクトの形成方法。12. A step of forming a barrier metal layer on the inner wall of the contact hole and the recess for the second wiring after the step of forming the contact hole and before the step of simultaneously forming the plug and the second wiring. 8. The method for forming an inter-wiring contact according to claim 7, further comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33710297A JPH11176931A (en) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | Method of forming contact between wirings |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33710297A JPH11176931A (en) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | Method of forming contact between wirings |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11176931A true JPH11176931A (en) | 1999-07-02 |
Family
ID=18305461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33710297A Pending JPH11176931A (en) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | Method of forming contact between wirings |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11176931A (en) |
-
1997
- 1997-12-08 JP JP33710297A patent/JPH11176931A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7538005B2 (en) | Semiconductor device and method for fabricating the same | |
| US5798568A (en) | Semiconductor component with multi-level interconnect system and method of manufacture | |
| US9312325B2 (en) | Semiconductor metal insulator metal capacitor device and method of manufacture | |
| US20040207043A1 (en) | Semiconductor device having capacitor formed in multilayer wiring structure | |
| US5543360A (en) | Method of making a semiconductor device with sidewall etch stopper and wide through-hole having multilayered wiring structure | |
| JPH09306988A (en) | Method of forming multilayer wiring | |
| JP2001274340A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP2000040741A (en) | Method of forming metal wiring by dual damascene process using photosensitive polymer | |
| US20040262770A1 (en) | Semiconductor capacitive element, method for manufacturing same and semiconductor device provided with same | |
| US6284619B1 (en) | Integration scheme for multilevel metallization structures | |
| US7169665B2 (en) | Capacitance process by using passivation film scheme | |
| US20050003657A1 (en) | Semiconductor device having multilevel interconnections and method of manufacturing the same | |
| JP3525788B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JPH11274428A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP2003158190A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| US20060054960A1 (en) | Semiconductor device and method for fabricating the same | |
| JPH11176931A (en) | Method of forming contact between wirings | |
| JP2001298154A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| JPH11233624A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP2988943B2 (en) | Method of forming wiring connection holes | |
| KR20020086100A (en) | a forming method of a contact for multi-level interconnects | |
| US6245667B1 (en) | Method of forming via | |
| CN101317270A (en) | High-density high-Q capacitors on top of protective layer | |
| JP2000299377A (en) | Multilayer wiring and method for forming the same | |
| JPH11274297A (en) | Method of forming multilayer wiring layer and multilayer wiring layer |