JP2000299377A - Multilayer wiring and forming method - Google Patents

Multilayer wiring and forming method

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JP2000299377A
JP2000299377A JP11106531A JP10653199A JP2000299377A JP 2000299377 A JP2000299377 A JP 2000299377A JP 11106531 A JP11106531 A JP 11106531A JP 10653199 A JP10653199 A JP 10653199A JP 2000299377 A JP2000299377 A JP 2000299377A
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insulating film
wiring
opening
forming
silicon oxide
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JP11106531A
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Japanese (ja)
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Mitsuru Taguchi
充 田口
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Sony Corp
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the opening diameter of a contact hole from diminishing, even when errors in alignment are caused between the contact hole and a wiring groove in a dual damascene method. SOLUTION: A first insulating film 21, with a first opening part (P) for exposing an upper face of a first wiring 30, is formed as an upper layer of the first wiring 30 on a substrate 10. A second insulating film 22 having etching selective ratio with respect to the first insulating film 21 is formed in the first opening part (P) and on the first insulating film 21. A second opening part (T), having a width smaller than that of the first opening part (P) and formed in a groove shape, in which a pair of counterposed inner wall faces both pass the upper part of the first opening part (P), and a third opening part (CH) jointed with the second opening part (T), having substantially the same width as the second opening part (T) and exposing at least the upper face of the first wiring 30 are formed in the second insulating film 22. A plug 32 is embedded in the third opening part (CH), and a second wiring 32b is embedded in the second opening (T).

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は多層配線およびその
形成方法に関し、特に複数の配線をコンタクトにより接
続している多層配線およびその形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multilayer wiring and a method of forming the same, and more particularly to a multilayer wiring connecting a plurality of wirings by contacts and a method of forming the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のVLSIなどの半導体装置におい
ては、微細化や高速化に対する要求がさらに高まりつつ
ある。例えば、MOS(Metal-Oxide-Semiconductor )
トランジスタにおけるゲート電極のゲート幅や、DRA
M(Dynamic Random Access Memory)などでのキャパシ
タの占有面積はますます狭められている。一方で、配線
部においても同様に多層配線構造とするなど、微細加工
するとともに、配線間容量の低減、配線抵抗の低減や配
線の信頼性の向上などが求められている。
2. Description of the Related Art In semiconductor devices such as VLSIs in recent years, demands for miniaturization and high speed operation are increasing. For example, MOS (Metal-Oxide-Semiconductor)
The gate width of the gate electrode in a transistor, DRA
The area occupied by a capacitor in an M (Dynamic Random Access Memory) or the like is becoming increasingly smaller. On the other hand, there is also a demand for fine processing such as a multilayer wiring structure in the wiring section as well as a reduction in the capacitance between wirings, a reduction in wiring resistance and an improvement in wiring reliability.

【0003】上記の配線間容量の低減のためには、配線
間に形成される層間絶縁膜の材料として、従来用いられ
ている酸化シリコン(比誘電率4.3)よりも比誘電率
の低い絶縁性材料により形成する方法が研究されてい
る。酸化シリコンよりも比誘電率の低い絶縁性材料とし
ては、ポリアリールエーテルなどの有機系材料とSiO
Fなどの無機系材料に大別される。
In order to reduce the above-mentioned capacitance between wirings, as a material of an interlayer insulating film formed between wirings, the relative dielectric constant is lower than that of conventionally used silicon oxide (relative dielectric constant: 4.3). Research is being conducted on a method of forming the insulating layer using an insulating material. Examples of the insulating material having a lower relative dielectric constant than silicon oxide include organic materials such as polyarylether and SiO.
It is roughly classified into inorganic materials such as F.

【0004】一方、配線抵抗の低減と配線の信頼性の向
上のためには、従来より広く用いられてきたアルミニウ
ム合金系配線よりも低抵抗であり、かつエレクトロマイ
グレーション耐性に優れている銅配線が注目を集めてい
る。
On the other hand, in order to reduce the wiring resistance and improve the reliability of the wiring, a copper wiring having a lower resistance and an excellent electromigration resistance than an aluminum alloy based wiring which has been widely used in the past has been required. Attracting attention.

【0005】銅配線を形成する方法としては、銅のドラ
イエッチングが一般に容易ではないことから、ダマシン
プロセスと呼ばれる溝配線法により形成する方法が有望
視されている。また、従来のアルミニウム合金系配線に
おいても、配線の微細化が進むにつれて微細なアルミニ
ウム合金配線をエッチング加工することが困難となり、
狭い配線間を絶縁性材料で埋め込むことも困難となって
くるため、溝配線法により形成することが有利となって
くると考えられている。
[0005] As a method of forming a copper wiring, a method of forming by a trench wiring method called a damascene process is considered to be promising, since dry etching of copper is generally not easy. Also, in conventional aluminum alloy-based wiring, it becomes difficult to etch fine aluminum alloy wiring as the wiring becomes finer,
It is also difficult to embed the insulating material between the narrow wirings, and it is considered that the formation by the groove wiring method is advantageous.

【0006】上記の溝配線法としては、コンタクトホー
ル内に埋め込まれる接続プラグと溝に埋め込まれる配線
をそれぞれ別々に形成する、いわゆるシングルダマシン
法と、予めコンタクトホールと配線用溝を開口してお
き、これらを配線材料で同時に埋め込むことにより、コ
ンタクトホール内に埋め込まれる接続プラグと溝に埋め
込まれる配線を同時に形成する、いわゆるデュアルダマ
シン法とが検討されている。通常、シングルダマシン法
よりもデュアルダマシン法の方が工程数が少なくなる点
で有利である。
As the above-mentioned trench wiring method, a so-called single damascene method in which a connection plug buried in a contact hole and a wiring buried in a groove are separately formed, or a contact hole and a wiring groove are previously opened. A so-called dual damascene method has been studied in which a connection plug buried in a contact hole and a wiring buried in a groove are simultaneously formed by burying them simultaneously in a wiring material. Usually, the dual damascene method is advantageous in that the number of steps is smaller than the single damascene method.

【0007】上記のデュアルダマシン法によりコンタク
トホール内に埋め込まれる接続プラグと溝に埋め込まれ
る配線を形成する方法として、様々な方法が提案されて
いる。最も簡単な方法としては、コンタクトホールを開
口した後に、配線用の溝を開口し、形成されたコンタク
トホールと配線用の溝を配線材料で同時に埋め込む方法
がある。また、コンタクトホールを開口する工程と配線
用の溝を開口する工程の順番を入れ替えこともできる。
Various methods have been proposed as a method of forming a connection plug buried in a contact hole and a wiring buried in a trench by the dual damascene method. The simplest method is to open a groove for wiring after opening a contact hole, and to simultaneously fill the formed contact hole and the groove for wiring with a wiring material. Also, the order of the step of opening a contact hole and the step of opening a groove for wiring can be interchanged.

【0008】しかし、上記の方法においては、いずれの
方法においても、先に形成されたコンタクトホールある
いは配線用の溝などの深い段差が形成された絶縁膜の上
層に後から形成する配線用の溝あるいはコンタクトホー
ルなどを形成するためのマスクとなるレジスト膜を形成
する必要がある。このため、形成されるレジスト膜のパ
ターンの形状不良などの問題が生じやすい。
However, in any of the above-mentioned methods, a wiring groove to be formed later is formed in an upper layer of an insulating film having a deep step such as a contact hole or a wiring groove formed earlier. Alternatively, it is necessary to form a resist film serving as a mask for forming a contact hole or the like. For this reason, problems such as a defective shape of the pattern of the formed resist film are likely to occur.

【0009】上記の問題を解決する方法の一つとして、
予めコンタクトホールの開口パターンが転写されたエッ
チングストッパを埋め込んでおき、後工程で配線用の溝
を形成する際にエッチングストッパを利用して自己整合
的にコンタクトホールを開口する方法が開発されてい
る。
One of the methods for solving the above problem is as follows.
A method has been developed in which an etching stopper to which an opening pattern of a contact hole is transferred in advance is buried, and a contact hole is opened in a self-aligned manner by using the etching stopper when forming a wiring groove in a later process. .

【0010】上記の方法について、図面を参照して以下
に説明する。図8(a)は、上記の方法により形成され
た半導体装置の多層配線部分の平面図であり、(b)は
(a)中のX−X’における断面図、(c)は(a)中
のY−Y’における断面図である。基板10にアルミニ
ウム合金などからなる第1配線30が形成されており、
その上層を被覆して例えば酸化シリコンからなる第1層
間絶縁膜20が形成され、その上層に例えば窒化シリコ
ンからなり、エッチングストッパとなる第2層間絶縁膜
21が形成されており、その上層を被覆して例えば酸化
シリコンからなる第3層間絶縁膜22が形成されてい
る。第1層間絶縁膜20および第2層間絶縁膜21を貫
通して、第1配線30に達するコンタクトホールCHが
開口されており、また、第3層間絶縁膜には、配線用の
溝TがコンタクトホールCHと連通して開口されてい
る。上記のコンタクトホールCHおよび配線用の溝Tの
内壁を被覆して、例えばチタン/窒化チタンの積層体な
どからなる密着層31が形成されており、その上層に、
コンタクトホールCHおよび配線用の溝Tを埋め込んで
例えばタングステンからなるプラグ32aと第2配線3
2bが一体に形成されている。
The above method will be described below with reference to the drawings. 8A is a plan view of a multilayer wiring portion of a semiconductor device formed by the above method, FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line XX ′ in FIG. 8A, and FIG. It is sectional drawing in YY 'of a middle. A first wiring 30 made of an aluminum alloy or the like is formed on the substrate 10,
A first interlayer insulating film 20 made of, for example, silicon oxide is formed so as to cover the upper layer, and a second interlayer insulating film 21 made of, for example, silicon nitride and serving as an etching stopper is formed thereover. Then, a third interlayer insulating film 22 made of, for example, silicon oxide is formed. A contact hole CH penetrating the first interlayer insulating film 20 and the second interlayer insulating film 21 and reaching the first wiring 30 is opened, and a wiring groove T is formed in the third interlayer insulating film. It is opened in communication with the hole CH. An adhesion layer 31 made of, for example, a laminate of titanium / titanium nitride or the like is formed so as to cover the inner wall of the contact hole CH and the trench T for wiring.
The plug 32 a made of, for example, tungsten and the second wiring 3 are buried in the contact hole CH and the wiring trench T.
2b are integrally formed.

【0011】上記の半導体装置における多層配線の形成
方法について説明する。まず、図9((a)は図8
(a)の中のX−X’における断面図、(b)は図8
(a)中のY−Y’における断面図に相当する)に示す
ように、基板10にアルミニウム合金などからなる第1
配線30を形成する。次に、例えばCVD(Chemical V
apor Deposition )法により第1配線30を被覆して全
面に酸化シリコンを堆積させ、第1層間絶縁膜20を形
成する。次に、例えばCVD法により第1層間絶縁膜2
0を被覆して全面に窒化シリコンを堆積させ、第2層間
絶縁膜21を形成する。
A method for forming a multilayer wiring in the above semiconductor device will be described. First, FIG.
FIG. 8A is a cross-sectional view taken along line XX ′, and FIG.
(Corresponding to a cross-sectional view taken along line YY ′ in (a)) of FIG.
The wiring 30 is formed. Next, for example, CVD (Chemical V
A first interlayer insulating film 20 is formed by covering the first wiring 30 and depositing silicon oxide on the entire surface by an apor deposition method. Next, the first interlayer insulating film 2 is formed by, for example, a CVD method.
0, silicon nitride is deposited on the entire surface, and a second interlayer insulating film 21 is formed.

【0012】次に、図10((a)は図8(a)の中の
X−X’における断面図、(b)は図8(a)中のY−
Y’における断面図に相当する)に示すように、第2層
間絶縁膜21の上層に、フォトリソグラフィー工程によ
り、コンタクトホールの開口パターンPCHのレジスト膜
R1を形成する。次に、レジスト膜R1をマスクとして
RIE(反応性イオンエッチング)などのエッチングを
施し、第2層間絶縁膜21にコンタクトホールの開口パ
ターンPCHを転写する。
Next, FIG. 10 (a) is a cross-sectional view taken along line XX 'in FIG. 8 (a), and FIG.
As shown in a cross-sectional view) in the Y ', the upper layer of the second interlayer insulating film 21, by a photolithography process, a resist film R1 of the opening pattern P CH contact hole. Next, etched, such as RIE (reactive ion etching) using the resist film R1 as a mask, to transfer the aperture pattern P CH contact hole in the second interlayer insulating film 21.

【0013】次に、図11((a)は図8(a)の中の
X−X’における断面図、(b)は図8(a)中のY−
Y’における断面図に相当する)に示すように、アッシ
ング処理などによりレジスト膜R1を除去した後、例え
ばCVD法により第2層間絶縁膜21の上層に全面に酸
化シリコンを堆積させ、第3層間絶縁膜22を形成す
る。
Next, FIG. 11 (a) is a sectional view taken along line XX 'in FIG. 8 (a), and FIG.
(Corresponding to the cross-sectional view at Y ′), after removing the resist film R1 by ashing or the like, silicon oxide is deposited on the entire surface of the second interlayer insulating film 21 by, for example, a CVD method, An insulating film 22 is formed.

【0014】次に、図12((a)は図8(a)の中の
X−X’における断面図、(b)は図8(a)中のY−
Y’における断面図に相当する)に示すように、第3層
間絶縁膜22の上層に、フォトリソグラフィー工程によ
り、第2配線用の溝の開口パターンPT のレジスト膜R
2を形成する。
Next, FIG. 12A is a sectional view taken along line XX 'in FIG. 8A, and FIG.
(Corresponding to the cross-sectional view taken along the line Y ′), a resist film R of the opening pattern PT of the second wiring groove is formed on the third interlayer insulating film 22 by a photolithography process.
Form 2

【0015】次に、図13((a)は図8(a)の中の
X−X’における断面図、(b)は図8(a)中のY−
Y’における断面図に相当する)に示すように、レジス
ト膜R2をマスクとしてRIE(反応性イオンエッチン
グ)などのエッチングを施して第3層間絶縁膜22に第
2配線用の溝Tを形成し、さらに連続的にエッチング処
理を施して、第2層間絶縁膜21をエッチングストッパ
として自己整合的に、第2配線用の溝Tと連通するコン
タクトホールCHを開口する。
Next, FIG. 13A is a cross-sectional view taken along line XX ′ in FIG. 8A, and FIG.
(Corresponding to the cross-sectional view at Y ′), etching such as RIE (reactive ion etching) is performed using the resist film R2 as a mask to form a trench T for a second wiring in the third interlayer insulating film 22. Then, a contact hole CH communicating with the trench T for the second wiring is opened in a self-aligned manner with the second interlayer insulating film 21 as an etching stopper by further continuously performing an etching process.

【0016】以降の工程としては、例えばコンタクトホ
ールCHおよび配線用の溝Tの内壁を被覆して、例えば
スパッタリング法によりチタン/窒化チタンを積層させ
て密着層31を形成し、さらにその上層に例えばCVD
法によりコンタクトホールCHおよび配線用の溝Tを埋
め込んでタングステンなどの導電性材料を堆積させ、次
に、例えばCMP(Chemical Mechanical Polishing )
法あるいはドライエッチングによるエッチバックなどに
より第2配線用の溝Tの外部に堆積されたチタン/窒化
チタンとタングステンなどの導電性材料を除去し、プラ
グ32aと第2配線32bを一体に形成する。以上で、
図8に示す多層配線を有する半導体装置を形成すること
ができる。
In the subsequent steps, for example, the contact hole CH and the inner wall of the trench T for wiring are covered, and titanium / titanium nitride is laminated by, for example, a sputtering method to form an adhesion layer 31. CVD
A conductive material such as tungsten is deposited by filling the contact hole CH and the trench T for wiring by a method, and then, for example, CMP (Chemical Mechanical Polishing).
The conductive material such as titanium / titanium nitride and tungsten deposited outside the trench T for the second wiring is removed by a method or etchback by dry etching, and the plug 32a and the second wiring 32b are integrally formed. Above,
A semiconductor device having the multilayer wiring shown in FIG. 8 can be formed.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
多層配線の形成方法によると、図14(a)に示すよう
に、第3層間絶縁膜22の上層に第2配線用の溝の開口
パターンPT のレジスト膜R2を形成する工程におい
て、合わせずれが発生し、第2配線用の溝の開口パター
ンPT の開口部の側壁がコンタクトホールの開口パター
ンPCHの内部に入り込んでしまった場合、図14(b)
に示すように、第2配線用の溝とそれに連通するコンタ
クトホールを開口したときに、コンタクトホールの開口
径φCHが小さくなってしまうという問題が生じる。上記
のようにコンタクトホールの開口径が小さくなると、コ
ンタクトホールの実質的なアスペクト比が増大し、コン
タクトホール内への配線材料の埋め込みが困難となっ
て、接続不良が発生するなどの問題を引き起こす。
However, according to the above-described method for forming a multilayer wiring, as shown in FIG. 14A, the opening pattern P of the second wiring groove is formed on the third interlayer insulating film 22. in the step of forming a resist film R2 T, then if misalignment occurs, the sidewall of the opening of the aperture pattern P T of the grooves for the second wiring had entered the inside of the opening pattern P CH contact hole, FIG. 14 (b)
As shown in, when a contact hole communicating with the groove and that of a second wiring, a problem that the opening diameter phi CH of the contact hole becomes smaller occurs. When the opening diameter of the contact hole is reduced as described above, the substantial aspect ratio of the contact hole increases, and it becomes difficult to embed a wiring material in the contact hole, causing problems such as poor connection. .

【0018】近年においては、配線の微細化に伴い、コ
ンタクトホールの開口径と配線用の溝の幅の合わせ余裕
はさらに小さくなってきており、あるいは、合わせ余裕
は全く無くしてコンタクトホールの開口径と配線用の溝
の幅を等しくする傾向にあり、上記の合わせずれの問題
はますます深刻になってきている。
In recent years, with the miniaturization of the wiring, the margin for matching the opening diameter of the contact hole and the width of the groove for the wiring has been further reduced, or the margin for the opening of the contact hole has been completely eliminated. And the width of the wiring groove tends to be equal, and the problem of misalignment described above is becoming more and more serious.

【0019】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、コンタクト接続と
溝配線を同時に形成するデュアルダマシン法において、
コンタクトホールと配線用の溝の合わせずれにより生じ
るコンタクトホールの開口径が小さくなることを防止す
ることができる多層配線およびそ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 accordingly, an object of the present invention is to provide a dual damascene method for simultaneously forming a contact connection and a trench wiring.
An object of the present invention is to provide a multilayer wiring and a method for forming the same, which can prevent the opening diameter of the contact hole from being reduced due to misalignment between the contact hole and the wiring groove.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の多層配線は、基板と、前記基板に形成され
た第1配線と、前記第1配線の上層に形成された第1絶
縁膜と、少なくとも前記第1配線の上面を露出するよう
に前記第1絶縁膜に形成された第1開口部と、少なくと
も前記第1絶縁膜の表層部分に対してエッチング選択比
を有する絶縁性材料により、前記第1開口部の内部と前
記第1絶縁膜の上層に形成された第2絶縁膜と、前記第
2絶縁膜に形成され、前記第1開口部の幅よりも狭い幅
を有し、対向する1対の内壁面がともに前記第1開口部
の領域の上方を通過する溝状の第2開口部と、前記第2
開口部と連通し、前記第2開口部と実質的に同じ幅を有
し、少なくとも前記第1配線の上面を露出するように前
記第1開口部内の前記第2絶縁膜に形成された第3開口
部と、前記第3開口部内に埋め込まれて形成されたプラ
グと、前記第2開口部内に埋め込まれて前記プラグと一
体に形成された第2配線とを有する。
In order to achieve the above object, a multilayer wiring according to the present invention comprises a substrate, a first wiring formed on the substrate, and a first wiring formed on the first wiring. An insulating film, a first opening formed in the first insulating film so as to expose at least an upper surface of the first wiring, and an insulating film having an etching selectivity with respect to at least a surface portion of the first insulating film. A second insulating film formed in the first opening and an upper layer of the first insulating film, and formed in the second insulating film and having a width smaller than the width of the first opening. A pair of opposed inner wall surfaces both of which pass above the region of the first opening;
A third opening communicating with the opening, having substantially the same width as the second opening, and formed on the second insulating film in the first opening so as to expose at least an upper surface of the first wiring; An opening, a plug embedded in the third opening, and a second wiring embedded in the second opening and integrated with the plug;

【0021】上記の本発明の多層配線は、好適には、前
記第2開口部が、前記第1絶縁膜の上面を露出させるよ
うに前記第2絶縁膜に形成された溝状の開口部である。
In the above-described multilayer wiring according to the present invention, preferably, the second opening is a groove-shaped opening formed in the second insulating film so as to expose an upper surface of the first insulating film. is there.

【0022】上記の本発明の多層配線は、好適には、前
記第1絶縁膜の少なくとも第1開口部の深さに相当する
膜厚の部分が、発泡酸化シリコン(ナノポーラスシリ
カ)、酸化シリコン、シリコン含有フッ素樹脂、あるい
は、炭素含有酸化シリコンのいずれかを含有する絶縁膜
である。
In the above-described multilayer wiring according to the present invention, preferably, at least a portion of the first insulating film having a thickness corresponding to the depth of the first opening is formed of foamed silicon oxide (nanoporous silica), silicon oxide, It is an insulating film containing either silicon-containing fluororesin or carbon-containing silicon oxide.

【0023】上記の本発明の多層配線は、好適には、前
記第2絶縁膜が、ポリアリールエーテル系樹脂、環状フ
ッ素樹脂・シロキサン共重合体、フッ化ポリアリールエ
ーテル系樹脂、ポリペンタフルオロスチレン系樹脂、ポ
リテトラフルオロエチレン系樹脂、フッ化ポリイミド樹
脂、ポリフッ化ナフタレン系樹脂、あるいは、ポリイミ
ド樹脂のいずれかを含有する絶縁膜である。
In the above-mentioned multilayer wiring according to the present invention, preferably, the second insulating film is made of a polyarylether resin, a cyclic fluororesin / siloxane copolymer, a fluorinated polyarylether resin, or polypentafluorostyrene. An insulating film containing any of a series resin, a polytetrafluoroethylene series resin, a fluorinated polyimide resin, a polyfluorinated naphthalene series resin, or a polyimide resin.

【0024】上記の本発明の多層配線は、好適には、前
記プラグと前記第2配線が、銅あるいはアルミニウムを
含有する導電性材料により形成されている。
In the above-described multilayer wiring of the present invention, preferably, the plug and the second wiring are formed of a conductive material containing copper or aluminum.

【0025】上記の本発明の多層配線は、好適には、前
記第2絶縁膜の上層に、前記第2絶縁膜に対してエッチ
ング選択比を有する絶縁性材料により第3絶縁膜がさら
に形成されており、前記第2開口部が、前記第3絶縁膜
を貫通して形成されている。さらに好適には、前記第3
絶縁膜が、発泡酸化シリコン(ナノポーラスシリカ)、
酸化シリコン、シリコン含有フッ素樹脂、あるいは、炭
素含有酸化シリコンのいずれかを含有する絶縁膜であ
る。
In the above-described multilayer wiring according to the present invention, preferably, a third insulating film is further formed on the second insulating film with an insulating material having an etching selectivity with respect to the second insulating film. And the second opening is formed through the third insulating film. More preferably, the third
The insulating film is foamed silicon oxide (nanoporous silica),
The insulating film contains any of silicon oxide, silicon-containing fluororesin, and carbon-containing silicon oxide.

【0026】上記の本発明の多層配線は、好適には、前
記第1絶縁膜が、前記第1配線の上面と実質的に同じ高
さを有し、前記第1配線の側面を被覆する下層第1絶縁
膜と、前記第1配線の上面を被覆して、前記第1配線お
よび前記下層第1絶縁膜の上層に形成された上層第1絶
縁膜との積層絶縁膜であり、前記第2絶縁膜は、前記上
層第1絶縁膜に対してエッチング選択比を有する。
In the above-mentioned multilayer wiring according to the present invention, preferably, the first insulating film has substantially the same height as the upper surface of the first wiring, and the lower layer covers the side surface of the first wiring. A stacked insulating film of a first insulating film and an upper first insulating film formed on an upper layer of the first wiring and the lower first insulating film to cover an upper surface of the first wiring; The insulating film has an etching selectivity with respect to the upper first insulating film.

【0027】上記の本発明の多層配線によれば、第1開
口部が形成された第1絶縁膜の表層部分に対して、エッ
チング選択比を有する絶縁性材料により第2絶縁膜が形
成されており、第2絶縁膜に形成された溝状の第2開口
部(配線用の溝)の1対の内壁面がともに第1開口部の
領域の上方を通過し、この第2開口部と実質的に同じ幅
で連通して第3開口部(コンタクトホール)が形成され
ているので、第2開口部を形成するためのマスクとなる
層の合わせずれが生じても、コンタクトホールの開口径
が小さくなることを防止することができる。
According to the above-described multilayer wiring of the present invention, the second insulating film is formed of an insulating material having an etching selectivity with respect to the surface portion of the first insulating film in which the first opening is formed. The pair of inner wall surfaces of the groove-like second opening (groove for wiring) formed in the second insulating film both pass over the region of the first opening, and the second opening and the second opening substantially overlap each other. Since the third openings (contact holes) are formed so as to communicate with each other with the same width, even if misalignment of a layer serving as a mask for forming the second openings occurs, the opening diameter of the contact holes is reduced. It can be prevented from becoming smaller.

【0028】また、上記の目的を達成するため、本発明
の多層配線の形成方法は、基板に第1配線を形成する工
程と、前記第1配線を被覆する第1絶縁膜を形成する工
程と、前記第1絶縁膜に、少なくとも前記第1配線の上
面を露出させる第1開口部を形成する工程と、前記第1
開口部の内部および前記第1絶縁膜の上層に、少なくと
も前記第1絶縁膜の表層部分に対してエッチング選択比
を有する絶縁性材料により、第2絶縁膜を形成する工程
と、前記第2絶縁膜に、前記第1開口部の幅よりも狭い
幅を有し、対向する1対の内壁面がともに前記第1開口
部の領域の上方を通過する溝状の第2開口部を形成する
工程と、前記第1開口部内の前記第2絶縁膜に、前記第
2開口部と連通し、前記第2開口部と実質的に同じ幅を
有し、少なくとも前記第1配線の上面を露出させる第3
開口部を形成する工程と、前記第3開口部内を導電性材
料で埋め込んでプラグを形成する工程と、前記第2開口
部内を前記導電性材料で埋め込んで、前記プラグと一体
に第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 a multilayer wiring according to the present invention comprises the steps of forming a first wiring on a substrate, and forming a first insulating film covering the first wiring. Forming a first opening in the first insulating film to expose at least an upper surface of the first wiring;
Forming a second insulating film inside the opening and on the first insulating film using an insulating material having an etching selectivity with respect to at least a surface portion of the first insulating film; Forming a groove-shaped second opening in the film having a width smaller than the width of the first opening and having a pair of opposed inner wall surfaces both passing above the region of the first opening; And a second insulating film in the first opening that communicates with the second opening, has substantially the same width as the second opening, and exposes at least an upper surface of the first wiring. 3
Forming an opening, filling the third opening with a conductive material to form a plug, and filling the second opening with the conductive material to form a second wiring integrally with the plug. Forming.

【0029】上記の本発明の多層配線の形成方法は、好
適には、前記第1開口部を形成する工程においては、前
記第2開口部の開口工程においてマスクとなる層の合わ
せずれが最大となったときにおいても、溝状の前記第2
開口部の対向する1対の内壁面がともに前記第1開口部
の領域の上方を通過するような配置となるように形成す
る。
In the method for forming a multilayer wiring according to the present invention, preferably, in the step of forming the first opening, the misalignment of a layer serving as a mask in the step of opening the second opening is maximized. The second groove-shaped second
The pair of inner walls facing each other in the opening are formed so as to be arranged so as to pass above the region of the first opening.

【0030】上記の本発明の多層配線の形成方法は、好
適には、前記第2開口部を形成する工程においては、前
記第1絶縁膜をエッチングストッパとして前記第1絶縁
膜の上面を露出させるように前記第2絶縁膜に溝状に形
成する。
In the method of forming a multilayer wiring according to the present invention, preferably, in the step of forming the second opening, the upper surface of the first insulating film is exposed using the first insulating film as an etching stopper. Thus, a groove is formed in the second insulating film.

【0031】上記の本発明の多層配線の形成方法は、好
適には、前記第1絶縁膜の少なくとも第1開口部の深さ
に相当する膜厚の部分を、発泡酸化シリコン(ナノポー
ラスシリカ)、酸化シリコン、シリコン含有フッ素樹
脂、あるいは、炭素含有酸化シリコンのいずれかを含有
する絶縁膜により形成する。
In the method of forming a multilayer wiring according to the present invention, preferably, at least a portion of the first insulating film having a thickness corresponding to a depth of the first opening is formed by using expanded silicon oxide (nanoporous silica). It is formed of an insulating film containing any of silicon oxide, silicon-containing fluororesin, and carbon-containing silicon oxide.

【0032】上記の本発明の多層配線の形成方法は、好
適には、前記第2絶縁膜を、ポリアリールエーテル系樹
脂、環状フッ素樹脂・シロキサン共重合体、フッ化ポリ
アリールエーテル系樹脂、ポリペンタフルオロスチレン
系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン系樹脂、フッ化ポ
リイミド樹脂、ポリフッ化ナフタレン系樹脂、あるい
は、ポリイミド樹脂のいずれかを含有する絶縁膜により
形成する。
In the method of forming a multilayer wiring according to the present invention, preferably, the second insulating film is formed of a polyaryl ether resin, a cyclic fluororesin / siloxane copolymer, a fluorinated polyaryl ether resin, It is formed of an insulating film containing any of a pentafluorostyrene-based resin, a polytetrafluoroethylene-based resin, a fluorinated polyimide resin, a polyfluorinated naphthalene-based resin, and a polyimide resin.

【0033】上記の本発明の多層配線の形成方法は、好
適には、前記プラグと前記第2配線を、銅あるいはアル
ミニウムを含有する導電性材料により形成する。
In the above-described method for forming a multilayer wiring according to the present invention, preferably, the plug and the second wiring are formed of a conductive material containing copper or aluminum.

【0034】上記の本発明の多層配線の形成方法は、好
適には、前記第2絶縁膜を形成する工程の後、前記第2
開口部を形成する工程の前に、前記第2絶縁膜の上層に
前記第2絶縁膜に対してエッチング選択比を有する絶縁
性材料により第3絶縁膜を形成する工程をさらに有し、
前記第2開口部を形成する工程においては、前記第3絶
縁膜を貫通して形成する。さらに好適には、前記第3絶
縁膜を、発泡酸化シリコン(ナノポーラスシリカ)、酸
化シリコン、シリコン含有フッ素樹脂、あるいは、炭素
含有酸化シリコンのいずれかを含有する絶縁膜により形
成する。
Preferably, in the method of forming a multilayer wiring according to the present invention, after the step of forming the second insulating film,
Prior to the step of forming an opening, the method further comprises the step of forming a third insulating film on the second insulating film using an insulating material having an etching selectivity with respect to the second insulating film;
In the step of forming the second opening, the second opening is formed to penetrate the third insulating film. More preferably, the third insulating film is formed of an insulating film containing any of foamed silicon oxide (nanoporous silica), silicon oxide, silicon-containing fluororesin, or carbon-containing silicon oxide.

【0035】上記の本発明の多層配線の形成方法は、好
適には、前記第1絶縁膜を形成する工程においては、前
記第1配線の上面と実質的に同じ高さを有し、前記第1
配線の側面を被覆する下層第1絶縁膜と、前記第1配線
の上面を被覆して、前記第1配線および前記下層第1絶
縁膜の上層に形成された上層第1絶縁膜との積層絶縁膜
を形成し、前記第2絶縁膜を、前記上層第1絶縁膜に対
してエッチング選択比を有する絶縁性材料により形成す
る。
In the method of forming a multilayer wiring according to the present invention, preferably, the step of forming the first insulating film has substantially the same height as the upper surface of the first wiring. 1
Multilayer insulation between a lower first insulating film covering a side surface of a wiring and an upper first insulating film covering an upper surface of the first wiring and formed on the first wiring and the lower first insulating film. A film is formed, and the second insulating film is formed of an insulating material having an etching selectivity with respect to the upper first insulating film.

【0036】上記の本発明の多層配線の形成方法は、好
適には、前記第1配線を形成する工程の前に、前記基板
の下層第1絶縁膜を形成する工程と、前記下層第1絶縁
膜に溝状の第1配線用開口部を形成する工程をさらに有
し、前記第1配線を形成する工程においては、前記第1
配線用開口部を導電性材料により埋め込んで形成し、前
記第1配線を形成する工程の後、前記第2絶縁膜を形成
する工程の前に、前記第1配線および前記下層第1絶縁
膜の上層に上層第1絶縁膜を形成する工程をさらに有
し、前記第2絶縁膜を、前記上層第1絶縁膜に対してエ
ッチング選択比を有する絶縁性材料により形成する。
Preferably, in the method of forming a multilayer wiring according to the present invention, a step of forming a lower first insulating film of the substrate before the step of forming the first wiring; Forming a groove-shaped first wiring opening in the film; and forming the first wiring in the film.
After the step of forming the first wiring and before the step of forming the second insulating film, the wiring opening is formed by filling the opening for wiring with a conductive material. The method further includes forming an upper first insulating film in the upper layer, wherein the second insulating film is formed of an insulating material having an etching selectivity with respect to the upper first insulating film.

【0037】上記の本発明の多層配線の形成方法は、基
板に第1配線を形成し、第1配線を被覆する第1絶縁膜
を形成し、第1絶縁膜に、少なくとも第1配線の上面を
露出させる第1開口部を形成する。次に、第1開口部の
内部および第1絶縁膜の上層に、少なくとも第1絶縁膜
の表層部分に対してエッチング選択比を有する絶縁性材
料により、第2絶縁膜を形成する。次に、第2絶縁膜
に、第1開口部の幅よりも狭い幅を有し、対向する1対
の内壁面がともに第1開口部の領域の上方を通過する溝
状の第2開口部を形成し、第1開口部内の第2絶縁膜
に、第2開口部と連通し、第2開口部と実質的に同じ幅
を有し、少なくとも第1配線の上面を露出させる第3開
口部を形成する。次に、第3開口部内を導電性材料で埋
め込んでプラグを形成し、第2開口部内を導電性材料で
埋め込んで、プラグと一体に第2配線を形成する。
In the method of forming a multilayer wiring according to the present invention, a first wiring is formed on a substrate, a first insulating film covering the first wiring is formed, and at least an upper surface of the first wiring is formed on the first insulating film. The first opening for exposing is formed. Next, a second insulating film is formed in the first opening and in an upper layer of the first insulating film using an insulating material having an etching selectivity with respect to at least a surface portion of the first insulating film. Next, in the second insulating film, a groove-shaped second opening having a width smaller than the width of the first opening and having a pair of opposed inner wall surfaces both passing above the region of the first opening. And a third opening communicating with the second opening in the second insulating film in the first opening, having substantially the same width as the second opening, and exposing at least an upper surface of the first wiring. To form Next, a plug is formed by filling the inside of the third opening with a conductive material, and a second wiring is formed integrally with the plug by filling the inside of the second opening with a conductive material.

【0038】上記の本発明の多層配線の形成方法によれ
ば、第1開口部が形成された第1絶縁膜の表層部分に対
して、エッチング選択比を有する絶縁性材料により第2
絶縁膜を形成し、第2絶縁膜に形成する溝状の第2開口
部(配線用の溝)を1対の内壁面がともに第1開口部の
領域の上方を通過するように形成し、この第2開口部と
実質的に同じ幅で連通して第3開口部(コンタクトホー
ル)を形成するので、第2開口部を形成するためのマス
クとなる層の合わせずれが生じても、コンタクトホール
の開口径が小さくなることを防止することができる。
According to the above-described method for forming a multilayer wiring of the present invention, the second layer is formed of an insulating material having an etching selectivity with respect to the surface layer of the first insulating film in which the first opening is formed.
Forming an insulating film, forming a groove-shaped second opening (wiring groove) formed in the second insulating film such that a pair of inner wall surfaces both pass over the region of the first opening; Since the third opening (contact hole) is formed so as to communicate with the second opening at substantially the same width, even if misalignment of a layer serving as a mask for forming the second opening occurs, the contact can be formed. It is possible to prevent the opening diameter of the hole from becoming small.

【0039】[0039]

【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.

【0040】図1(a)は、本実施形態に係る多層配線
の形成方法により形成した半導体装置の多層配線部分の
平面図であり、(b)は(a)中のX−X’における断
面図、(c)は(a)中のY−Y’における断面図であ
る。基板10に例えばアルミニウム合金などからなる第
1配線30が形成されている。第1配線30の側面を被
覆して、例えばポリアリールエーテルなどからなり、第
1配線30の上面とほぼ実質的に同じ高さを有する第1
層間絶縁膜20が形成されている。第1配線30の上面
を被覆して、第1配線および第1層間絶縁膜の上層に、
例えばナノポーラスシリカ(発泡酸化シリコン)などか
らなり、エッチングストッパとなる第2層間絶縁膜21
が形成されている。
FIG. 1A is a plan view of a multilayer wiring portion of a semiconductor device formed by the method of forming a multilayer wiring according to the present embodiment, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line XX ′ in FIG. FIG. 3C is a sectional view taken along line YY ′ in FIG. A first wiring 30 made of, for example, an aluminum alloy is formed on the substrate 10. A first side surface of the first wiring 30 is covered and is made of, for example, polyarylether and has a height substantially equal to the upper surface of the first wiring 30.
An interlayer insulating film 20 is formed. The upper surface of the first wiring 30 is covered, and is formed on the first wiring and the first interlayer insulating film.
For example, the second interlayer insulating film 21 made of nanoporous silica (foamed silicon oxide) and serving as an etching stopper
Are formed.

【0041】第2層間絶縁膜21には、後工程でコンタ
クトホールを形成する領域となり、少なくとも第1配線
30の上面を露出させるパターン開口部Pが形成されて
いる。上記のパターン開口部P内を埋め込み、第2層間
絶縁膜21の上層に、例えばポリアリールエーテルなど
からなる第3絶縁膜22が形成されている。第3層間絶
縁膜22は、第2層間絶縁膜21に対して、エッチング
選択比を有する絶縁性材料によりが形成されている。第
3絶縁膜22の上層に、例えばナノポーラスシリカ(発
泡酸化シリコン)などからなる第4層間絶縁膜23が形
成されている。
In the second interlayer insulating film 21, a pattern opening P for forming a contact hole in a later step and exposing at least the upper surface of the first wiring 30 is formed. A third insulating film 22 made of, for example, polyarylether is formed on the second interlayer insulating film 21 so as to fill the pattern opening P. The third interlayer insulating film 22 is formed of an insulating material having an etching selectivity with respect to the second interlayer insulating film 21. A fourth interlayer insulating film 23 made of, for example, nanoporous silica (foamed silicon oxide) is formed on the third insulating film 22.

【0042】第4層間絶縁膜23および第3層間絶縁膜
22を貫通して、第2層間絶縁膜21の上面を底面とす
る第2配線用の溝Tが形成されており、さらに第2配線
用の溝Tと連通して、第2層間絶縁膜21を貫通し、第
1配線30の上面を露出させるコンタクトホールCHが
開口されている。上記のコンタクトホールCHおよび第
2配線用の溝Tの内壁を被覆して、例えば窒化タンタル
と銅の積層体などからなる密着層31が形成されてお
り、その上層に、コンタクトホールCHおよび配線用の
溝Tを埋め込んで例えば銅からなるプラグ32aと第2
配線32bが一体に形成されている。
A trench T for a second wiring having the upper surface of the second interlayer insulating film 21 as a bottom surface is formed through the fourth interlayer insulating film 23 and the third interlayer insulating film 22. A contact hole CH is formed, which communicates with the groove T and penetrates the second interlayer insulating film 21 and exposes the upper surface of the first wiring 30. An adhesion layer 31 made of, for example, a laminate of tantalum nitride and copper is formed so as to cover the inner wall of the contact hole CH and the trench T for the second wiring. The contact layer CH and the wiring Of the plug 32a made of, for example, copper and
The wiring 32b is formed integrally.

【0043】ここで、上記の第2配線用の溝Tの対向す
る1対の内壁面が、ともにパターン開口部Pの領域の上
方を通過するように形成されている。例えば、第1配線
30および第2配線用の溝Tの幅はl2 =0.3μmで
あり、コンタクトホールCHの開口径はl2 =l4
0.3μmである。これに対して、第2配線用の溝Tの
延伸方向と直交する側のパターン開口部Pの辺は、l1
(0.1μm)+l2 (0.3μm)+l3 (0.1μ
m)=0.5μmである。このように、パターン開口部
Pに対する第2配線用の溝Tの合わせ余裕を0.1μm
とることにより、最大に合わせずれをおこしても、第2
配線用の溝Tの対向する1対の内壁面が、ともにパター
ン開口部Pの領域の上方を通過する設計となる。
Here, a pair of inner wall surfaces of the second wiring groove T facing each other are formed so as to pass above the area of the pattern opening P. For example, the width of the groove T for the first wiring 30 and the second wiring is l 2 = 0.3 μm, and the opening diameter of the contact hole CH is l 2 = l 4 =
0.3 μm. On the other hand, the side of the pattern opening P on the side orthogonal to the extending direction of the second wiring groove T is l 1
(0.1 μm) + l 2 (0.3 μm) + l 3 (0.1 μm
m) = 0.5 μm. As described above, the allowance for the alignment of the groove T for the second wiring with the pattern opening P is 0.1 μm.
Even if the maximum misalignment occurs, the second
The design is such that a pair of inner wall surfaces of the wiring groove T facing each other pass above the region of the pattern opening P.

【0044】上記の多層配線においては、第1層間絶縁
膜20、第3層間絶縁膜22として、ポリアリールエー
テルの他に、環状フッ素樹脂・シロキサン共重合体、フ
ッ化ポリアリールエーテル系樹脂、ポリペンタフルオロ
スチレン系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン系樹脂、
フッ化ポリイミド樹脂、ポリフッ化ナフタレン系樹脂、
あるいは、ポリイミド樹脂などの低誘電率絶縁性材料を
好ましく用いることができる。また、第2層間絶縁膜2
1、第4層間絶縁膜23としては、ナノポーラスシリカ
(発泡酸化シリコン)の他に、酸化シリコン、シリコン
含有フッ素樹脂、あるいは、炭素含有酸化シリコンなど
の絶縁性材料を好ましく用いることができる。
In the above-described multilayer wiring, as the first interlayer insulating film 20 and the third interlayer insulating film 22, in addition to the polyaryl ether, a cyclic fluororesin / siloxane copolymer, a fluorinated polyarylether-based resin, Pentafluorostyrene resin, polytetrafluoroethylene resin,
Fluorinated polyimide resin, polyfluorinated naphthalene resin,
Alternatively, a low dielectric constant insulating material such as a polyimide resin can be preferably used. Also, the second interlayer insulating film 2
As the first and fourth interlayer insulating films 23, in addition to nanoporous silica (foamed silicon oxide), an insulating material such as silicon oxide, silicon-containing fluorine resin, or carbon-containing silicon oxide can be preferably used.

【0045】上記の本実施形態の多層配線によれば、後
工程でコンタクトホールを形成する領域となるパターン
開口部が形成された第2層間絶縁膜に対して、エッチン
グ選択比を有する絶縁性材料により第3層間絶縁膜が形
成されており、第2配線用の溝を形成するためのマスク
となる層の合わせずれが最大に生じても、第3層間絶縁
膜に形成された第2配線用の溝の1対の内壁面が、とも
に上記のパターン開口部の領域の上方を通過し、この第
2配線用の溝と実質的に同じ幅で連通してコンタクトホ
ールが形成されているので、第2配線用の溝を形成する
ためのマスクとなる層の合わせずれが生じてもコンタク
トホールの開口径が小さくなることを防止することがで
きる。
According to the above-described multilayer wiring of the present embodiment, the insulating material having an etching selectivity with respect to the second interlayer insulating film in which the pattern opening to be a region where a contact hole is formed in a later step is formed. To form a third interlayer insulating film, and even if the misalignment of a layer serving as a mask for forming a groove for the second wiring occurs to a maximum extent, the second interlayer insulating film formed in the third interlayer insulating film is formed. A pair of inner wall surfaces pass above the pattern opening region, and a contact hole is formed to communicate with the second wiring groove at substantially the same width. Even if misalignment of a layer serving as a mask for forming the groove for the second wiring occurs, it is possible to prevent the opening diameter of the contact hole from being reduced.

【0046】上記の半導体装置における多層配線の形成
方法について説明する。まず、図2((a)は図1
(a)の中のX−X’における断面図、(b)は図1
(a)中のY−Y’における断面図に相当する)に示す
ように、基板10に例えばダマシン法により第1配線を
形成する。すなわち、基板10にスピンコーターなどを
用いて、ポリアリールエーテルなどの絶縁性材料を堆積
させ、キュア工程により固化させ、第1層間絶縁膜20
を形成する。さらに、第1層間絶縁膜20に第1配線用
の溝を形成し、溝内をアルミニウム合金などの導電性材
料で埋め込んで第1配線30を形成する。あるいは、基
板10上に第1配線30をパターン形成した後、第1層
間絶縁膜30を成膜し、エッチバックあるいはCMP
(Chemical Mechanical Polishing)法などの研磨処理
により第1配線30が露出するまで第1層間絶縁膜20
を除去することもできる。
A method for forming a multilayer wiring in the above semiconductor device will be described. First, FIG.
FIG. 1A is a cross-sectional view taken along line XX ′, and FIG.
As shown in (a), a first wiring is formed on the substrate 10 by, for example, a damascene method. That is, an insulating material such as polyarylether is deposited on the substrate 10 using a spin coater or the like, and is solidified by a curing process.
To form Further, a groove for the first wiring is formed in the first interlayer insulating film 20, and the groove is filled with a conductive material such as an aluminum alloy to form the first wiring 30. Alternatively, after patterning the first wiring 30 on the substrate 10, the first interlayer insulating film 30 is formed and etched back or CMP.
The first interlayer insulating film 20 is exposed until the first wiring 30 is exposed by a polishing process such as a (Chemical Mechanical Polishing) method.
Can also be removed.

【0047】次に、図3((a)は図1(a)の中のX
−X’における断面図、(b)は図1(a)中のY−
Y’における断面図に相当する)に示すように、上記の
第1配線30の上面を被覆して、第1層間絶縁膜20の
上層に、スピンコーターなどを用いる方法あるいはCV
D(Chemical Vapor Deposition )法などにより、ナノ
ポーラスシリカ(発泡酸化シリコン)などの絶縁性材料
を800nmの膜厚で堆積させ、100℃の温度でエー
ジング処理を施し、さらに100℃の温度でウェハ乾燥
を行い、続いて300℃の温度でアニール処理を施し、
第2層間絶縁膜21を形成する。
Next, FIG. 3 (a) shows X in FIG. 1 (a).
FIG. 1B is a cross-sectional view taken along a line X- ′, and FIG.
(Corresponding to the cross-sectional view taken along the line Y ′), a method using a spin coater or the like or a method using a spin coater or the like to cover the upper surface of the first wiring 30 and form an upper layer on the first interlayer insulating film 20.
An insulating material such as nanoporous silica (foamed silicon oxide) is deposited in a thickness of 800 nm by a D (Chemical Vapor Deposition) method or the like, subjected to an aging treatment at a temperature of 100 ° C., and further dried at a temperature of 100 ° C. And then annealing at a temperature of 300 ° C.
A second interlayer insulating film 21 is formed.

【0048】次に、図4((a)は図1(a)の中のX
−X’における断面図、(b)は図1(a)中のY−
Y’における断面図に相当する)に示すように、フォト
リソグラフィー工程によりレジスト膜R1をパターン形
成し、酸化シリコン系材料のエッチング条件と同様の条
件のRIE(反応性イオンエッチング)などのエッチン
グ処理を施し、後工程でコンタクトホールを形成する領
域となり、少なくとも第1配線30の上面を露出させる
パターン開口部Pを第2層間絶縁膜21に形成する。
Next, FIG. 4 (a) shows X in FIG. 1 (a).
FIG. 1B is a cross-sectional view taken along a line X- ′, and FIG.
As shown in the sectional view at Y ′), a resist film R1 is patterned by a photolithography process, and an etching process such as RIE (reactive ion etching) is performed under the same conditions as the etching conditions of the silicon oxide-based material. Then, a pattern opening P for exposing at least the upper surface of the first wiring 30 is formed in the second interlayer insulating film 21 as a region where a contact hole is to be formed in a later step.

【0049】次に、図5((a)は図1(a)の中のX
−X’における断面図、(b)は図1(a)中のY−
Y’における断面図に相当する)に示すように、アッシ
ング処理によりレジスト膜R1を除去した後、例えばス
ピンコーターなどを用いて、ポリアリールエーテルなど
の絶縁性材料をパターン開口部P内および第2層間絶縁
膜21上に400nmの膜厚で堆積させ、400℃のキ
ュア工程により固化して、第3層間絶縁膜22を形成す
る。
Next, FIG. 5 (a) shows X in FIG. 1 (a).
FIG. 1B is a cross-sectional view taken along a line X- ′, and FIG.
(Corresponding to a cross-sectional view taken along line Y ′), after removing the resist film R1 by an ashing process, an insulating material such as polyarylether is applied to the inside of the pattern opening P and to the second A third interlayer insulating film 22 is formed by depositing a 400 nm thick film on the interlayer insulating film 21 and solidifying it by a curing process at 400 ° C.

【0050】次に、第3層間絶縁膜22の上層に、スピ
ンコーターなどを用いる方法あるいはCVD(Chemical
Vapor Deposition )法などにより、ナノポーラスシリ
カ(発泡酸化シリコン)などの絶縁性材料を100nm
の膜厚で堆積させ、アニール処理などを施して第4層間
絶縁膜23を形成する。
Next, a method using a spin coater or the like or CVD (Chemical) is applied to the upper layer of the third interlayer insulating film 22.
Insulation material such as nanoporous silica (foamed silicon oxide) is deposited to 100 nm by Vapor Deposition method.
Then, the fourth interlayer insulating film 23 is formed by performing an annealing process or the like.

【0051】次に、図6((a)は図1(a)の中のX
−X’における断面図、(b)は図1(a)中のY−
Y’における断面図に相当する)に示すように、第4層
間絶縁膜23の上層に、フォトリソグラフィー工程によ
り、第2配線用の溝の開口パターンPT のレジスト膜R
2を形成する。
Next, FIG. 6 (a) shows X in FIG. 1 (a).
FIG. 1B is a cross-sectional view taken along a line X- ′, and FIG.
(Corresponding to the cross-sectional view taken along the line Y ′), a resist film R of the opening pattern PT of the second wiring groove is formed on the fourth interlayer insulating film 23 by a photolithography process.
Form 2

【0052】次に、RIEなどのエッチング処理を施し
て、第2配線用の溝の開口パターンPT に沿って第4絶
縁膜23を加工する。
Next, an etching process such as RIE is performed to process the fourth insulating film 23 along the opening pattern PT of the second wiring groove.

【0053】次に、図7((a)は図1(a)の中のX
−X’における断面図、(b)は図1(a)中のY−
Y’における断面図に相当する)に示すように、例えば
ECR(Electron Cyclotron Resonance)型のプラズマ
エッチング装置を用いて、(エッチングガスおよび流
量:N2/He=40/165sccm、圧力:0.8Pa、マイクロ波
パワー:500W(2.45GHz)、RFパワー:1
00W、基板温度:−50℃)という条件のエッチング
処理により、第3層間絶縁膜22に第2配線用の溝Tを
形成する。第2配線用の溝Tは、第3層間絶縁膜22を
貫通して、第2層間絶縁膜21の上面を底面とする溝で
ある。レジスト膜R2はポリアリールエーテルの被エッ
チング特性と似ているため、上記のエッチング処理にお
いて短時間でレジスト膜R2も除去され、ナノポーラス
シリカ(発泡酸化シリコン)からなる第4層間絶縁膜2
3がエッチングマスクとして機能する。
Next, FIG. 7 ((a) shows X in FIG. 1 (a).
FIG. 1B is a cross-sectional view taken along a line X- ′, and FIG.
As shown in a sectional view of Y ′, for example, using an ECR (Electron Cyclotron Resonance) type plasma etching apparatus (etching gas and flow rate: N 2 / He = 40/165 sccm, pressure: 0.8 Pa) , Microwave power: 500 W (2.45 GHz), RF power: 1
The trench T for the second wiring is formed in the third interlayer insulating film 22 by an etching process under the conditions of (00 W, substrate temperature: −50 ° C.). The groove T for the second wiring is a groove penetrating the third interlayer insulating film 22 and having the upper surface of the second interlayer insulating film 21 as a bottom surface. Since the resist film R2 is similar to the characteristics of the polyarylether to be etched, the resist film R2 is also removed in a short time in the above-described etching process, and the fourth interlayer insulating film 2 made of nanoporous silica (foamed silicon oxide) is formed.
3 functions as an etching mask.

【0054】次に、パターン開口部P内において第1配
線30が露出するまで、上記のエッチング処理をさらに
続けて、第2層間絶縁膜21をエッチングストッパとし
て自己整合的に、第2配線用の溝Tと連通するコンタク
トホールCHを開口する。
Next, the above etching process is further continued until the first wiring 30 is exposed in the pattern opening P, and the second wiring for the second wiring is self-aligned with the second interlayer insulating film 21 as an etching stopper. A contact hole CH communicating with the trench T is opened.

【0055】以降の工程としては、例えばコンタクトホ
ールCHおよび配線用の溝Tの内壁を被覆して、例えば
DCマグネトロンスパッタリング法により窒化タンタル
を30nm、銅を150nの膜厚で積層させて密着層3
1を形成し、さらにその上層に例えば電解メッキ法によ
りコンタクトホールCHおよび配線用の溝Tを埋め込ん
で銅などの導電性材料を1.5μmの膜厚で堆積させ、
次に、例えばCMP法などにより第2配線用の溝Tの外
部に堆積された窒化タンタルと銅などの導電性材料を除
去し、プラグ32aと第2配線32bを一体に形成す
る。以上で、図1に示す多層配線を有する半導体装置を
形成することができる。
In the subsequent steps, for example, the inner wall of the contact hole CH and the trench T for wiring is coated, and tantalum nitride is deposited to a thickness of 30 nm and copper is deposited to a thickness of 150 n by a DC magnetron sputtering method.
1 and a conductive material such as copper is deposited in a thickness of 1.5 μm on the upper layer by filling the contact hole CH and the trench T for wiring by electrolytic plating, for example.
Next, the conductive material such as tantalum nitride and copper deposited outside the trench T for the second wiring is removed by, for example, the CMP method, and the plug 32a and the second wiring 32b are formed integrally. Thus, the semiconductor device having the multilayer wiring shown in FIG. 1 can be formed.

【0056】上記の多層配線の形成方法においては、第
2配線用の溝Tの対向する1対の内壁面が、ともにパタ
ーン開口部Pの領域の上方を通過するように形成する。
例えば、第1配線30および第2配線用の溝Tの幅をl
2 =0.3μmとして、コンタクトホールCHの開口径
をl2 =l4 =0.3μmとする。これに対して、第2
配線用の溝Tの延伸方向と直交する側のパターン開口部
Pの辺を、l1(0.1μm)+l2 (0.3μm)+
3 (0.1μm)=0.5μmとする。このように、
パターン開口部Pに対する第2配線用の溝Tの合わせ余
裕を0.1μmとることにより、最大に合わせずれをお
こしても、第2配線用の溝Tの対向する1対の内壁面
が、ともにパターン開口部Pの領域の上方を通過する設
計となる。
In the above-described method for forming the multilayer wiring, the pair of inner wall surfaces of the second wiring groove T are formed so as to pass over the area of the pattern opening P.
For example, the width of the groove T for the first wiring 30 and the second wiring is l
Assuming that 2 = 0.3 μm, the opening diameter of the contact hole CH is l 2 = l 4 = 0.3 μm. In contrast, the second
The side of the pattern opening P on the side orthogonal to the extending direction of the wiring groove T is defined as l 1 (0.1 μm) + l 2 (0.3 μm) +
l 3 (0.1 μm) = 0.5 μm. in this way,
By making the alignment margin of the second wiring groove T with respect to the pattern opening P 0.1 μm, even if the maximum misalignment occurs, the pair of opposed inner wall surfaces of the second wiring groove T both It is designed to pass above the area of the pattern opening P.

【0057】上記の多層配線の形成方法においては、第
1層間絶縁膜20、第3層間絶縁膜22として、ポリア
リールエーテルの他に、環状フッ素樹脂・シロキサン共
重合体、フッ化ポリアリールエーテル系樹脂、ポリペン
タフルオロスチレン系樹脂、ポリテトラフルオロエチレ
ン系樹脂、フッ化ポリイミド樹脂、ポリフッ化ナフタレ
ン系樹脂、あるいは、ポリイミド樹脂などの低誘電率絶
縁性材料を好ましく用いることができる。また、第2層
間絶縁膜21、第4層間絶縁膜23としては、ナノポー
ラスシリカ(発泡酸化シリコン)の他に、酸化シリコ
ン、シリコン含有フッ素樹脂、あるいは、炭素含有酸化
シリコンなどの絶縁性材料を好ましく用いることができ
る。
In the above-described method for forming the multilayer wiring, the first interlayer insulating film 20 and the third interlayer insulating film 22 are not limited to polyaryl ethers, but are not limited to cyclic fluororesin / siloxane copolymers and fluorinated polyarylethers. A low dielectric constant insulating material such as a resin, a polypentafluorostyrene-based resin, a polytetrafluoroethylene-based resin, a fluorinated polyimide resin, a polyfluorinated naphthalene-based resin, or a polyimide resin can be preferably used. In addition, as the second interlayer insulating film 21 and the fourth interlayer insulating film 23, in addition to nanoporous silica (foamed silicon oxide), insulating materials such as silicon oxide, silicon-containing fluorine resin, or carbon-containing silicon oxide are preferably used. Can be used.

【0058】上記の本実施形態の多層配線の形成方法に
よれば、後工程でコンタクトホールを形成する領域とな
るパターン開口部が形成された第2層間絶縁膜に対し
て、エッチング選択比を有する絶縁性材料により第3層
間絶縁膜を形成しており、第2配線用の溝を形成するた
めのマスクとなる層の合わせずれが最大に生じても、第
3層間絶縁膜に形成された第2配線用の溝の1対の内壁
面が、ともに上記のパターン開口部の領域の上方を通過
するように設計しており、この第2配線用の溝と実質的
に同じ幅で連通してコンタクトホールを形成するので、
第2配線用の溝を形成するためのマスクとなる層の合わ
せずれが生じてもコンタクトホールの開口径が小さくな
ることを防止することができる。
According to the above-described method for forming a multilayer wiring of the present embodiment, the etching selectivity is obtained with respect to the second interlayer insulating film in which a pattern opening to be a region where a contact hole is formed in a later step is formed. Since the third interlayer insulating film is formed of an insulating material, even if the misalignment of a layer serving as a mask for forming a groove for the second wiring occurs to a maximum, the third interlayer insulating film formed on the third interlayer insulating film is formed. The pair of inner wall surfaces of the two wiring grooves are designed so as to pass above the pattern opening area, and communicate with each other with substantially the same width as the second wiring groove. Since a contact hole is formed,
Even if misalignment of a layer serving as a mask for forming the groove for the second wiring occurs, it is possible to prevent the opening diameter of the contact hole from being reduced.

【0059】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、多層配線を有する半導体
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、信頼性の高い多
層配線を提供することができる。
The present invention can be applied to any semiconductor device having multilayer wiring, such as a MOS transistor semiconductor device such as a DRAM, a bipolar semiconductor device, or an A / D converter. A highly reliable multilayer wiring can be provided for a semiconductor device which has been miniaturized, miniaturized, and miniaturized.

【0060】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
多層配線について説明しているが、3層以上の配線構造
を有する配線層の多層配線としてもよいし、3層以上の
配線構造の配線層の一部に本発明の多層配線を適用する
こともできる。また、第1層間絶縁膜〜第4層間絶縁膜
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配線および第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、銅の他にアルミニウ
ム合金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, a multi-layer wiring of a wiring layer having a two-layer structure is described, but a multi-layer wiring of a wiring layer having a wiring structure of three or more layers may be used, or a wiring layer having a wiring structure of three or more layers may be used. The multilayer wiring of the present invention can be applied to a part of them. Each of the first to fourth interlayer insulating films 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. Further, as a material of the wiring layer, other conductive materials such as an aluminum alloy can be used in addition to copper. In addition, various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0061】[0061]

【発明の効果】本発明の多層配線によれば、コンタクト
接続と溝配線を同時に形成するデュアルダマシン法によ
り形成される多層配線において、コンタクトホールと配
線用の溝の合わせずれにより生じるコンタクトホールの
開口径が小さくなることを防止することができる。
According to the multilayer wiring of the present invention, in the multilayer wiring formed by the dual damascene method for simultaneously forming the contact connection and the groove wiring, the opening of the contact hole caused by misalignment between the contact hole and the wiring groove. It is possible to prevent the aperture from becoming small.

【0062】本発明の多層配線の形成方法によれば、本
発明の多層配線を容易に形成でき、コンタクト接続と溝
配線を同時に形成するデュアルダマシン法において、コ
ンタクトホールと配線用の溝の合わせずれにより生じる
コンタクトホールの開口径が小さくなることを防止して
多層配線を形成することができる。
According to the method of forming the multilayer wiring of the present invention, the multilayer wiring of the present invention can be easily formed, and in the dual damascene method for simultaneously forming the contact connection and the groove wiring, the misalignment of the contact hole and the wiring groove is performed. Therefore, it is possible to form a multilayer wiring by preventing the opening diameter of the contact hole from being reduced due to the above.

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

【図1】図1は本発明の実施形態に係る多層配線の
(a)は平面図、(b)は(a)中のX−X’における
断面図、(c)は(a)中のY−Y’における断面図で
ある。
FIG. 1A is a plan view of a multilayer wiring according to an embodiment of the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line XX ′ in FIG. 1A, and FIG. It is sectional drawing in YY '.

【図2】図2は本発明の実施形態に係る多層配線の形成
方法の形成工程における第1配線の形成工程までを示す
(a)は図1(a)中のX−X’における断面図、
(b)は図1(a)中のY−Y’における断面図であ
る。
FIGS. 2A and 2B show the steps up to the step of forming a first wiring in the forming step of the method of forming a multilayer wiring according to the embodiment of the present invention. FIG. ,
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along a line YY ′ in FIG.

【図3】図3は図2の続きの工程の第2層間絶縁膜の形
成工程までを示す(a)は図1(a)中のX−X’にお
ける断面図、(b)は図1(a)中のY−Y’における
断面図である。
3A and 3B show a process subsequent to FIG. 2 up to a process of forming a second interlayer insulating film. FIG. 3A is a cross-sectional view taken along line XX ′ in FIG. 1A, and FIG. It is sectional drawing in YY 'in (a).

【図4】図4は図3の続きの工程の第2層間絶縁膜への
パターン開口部の形成工程までを示す(a)は図1
(a)中のX−X’における断面図、(b)は図1
(a)中のY−Y’における断面図である。
4A and 4B show a process subsequent to that of FIG. 3 up to a process of forming a pattern opening in a second interlayer insulating film.
FIG. 1A is a cross-sectional view taken along line XX ′, and FIG.
It is sectional drawing in YY 'in (a).

【図5】図5は図4の続きの工程の第4層間絶縁膜の形
成工程までを示す(a)は図1(a)中のX−X’にお
ける断面図、(b)は図1(a)中のY−Y’における
断面図である。
FIGS. 5A and 5B show a process following the process shown in FIG. 4 up to the step of forming a fourth interlayer insulating film. FIG. 5A is a cross-sectional view taken along line XX ′ in FIG. 1A, and FIG. It is sectional drawing in YY 'in (a).

【図6】図6は図5の続きの工程の第4層間絶縁膜の第
2配線用の溝パターン加工工程までを示す(a)は図1
(a)中のX−X’における断面図、(b)は図1
(a)中のY−Y’における断面図である。
FIGS. 6A and 6B show a process subsequent to that of FIG. 5 up to a process of forming a groove pattern for a second wiring of the fourth interlayer insulating film.
FIG. 1A is a cross-sectional view taken along line XX ′, and FIG.
It is sectional drawing in YY 'in (a).

【図7】図7は図6の続きの工程の第2配線用の溝およ
びコンタクトホールの形成工程までを示す(a)は図1
(a)中のX−X’における断面図、(b)は図1
(a)中のY−Y’における断面図である。
FIGS. 7A and 7B show up to a step of forming a second wiring groove and a contact hole in a step subsequent to FIG. 6; FIG.
FIG. 1A is a cross-sectional view taken along line XX ′, and FIG.
It is sectional drawing in YY 'in (a).

【図8】図8は従来例に係る多層配線の(a)は平面
図、(b)は(a)中のX−X’における断面図、
(c)は(a)中のY−Y’における断面図である。
8A is a plan view, FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line XX ′ in FIG. 8A, and FIG.
(C) is a sectional view taken along line YY 'in (a).

【図9】図9は従来例に係る多層配線の形成方法の形成
工程における第2層間絶縁膜の形成工程までを示す
(a)は図1(a)中のX−X’における断面図、
(b)は図1(a)中のY−Y’における断面図であ
る。
9A and 9B are cross-sectional views taken along the line XX ′ in FIG. 1A, showing up to a step of forming a second interlayer insulating film in a forming step of a method of forming a multilayer wiring according to a conventional example.
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along a line YY ′ in FIG.

【図10】図10は図9の続きの工程の第2層間絶縁膜
へのコンタクトホールのパターン開口部の形成工程まで
を示す(a)は図1(a)中のX−X’における断面
図、(b)は図1(a)中のY−Y’における断面図で
ある。
10A and 10B show up to a step of forming a pattern opening of a contact hole in the second interlayer insulating film in a step subsequent to that of FIG. 9; FIG. 10A is a cross section taken along line XX ′ in FIG. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line YY ′ in FIG.

【図11】図11は図10の続きの工程の第3層間絶縁
膜の形成工程までを示す(a)は図1(a)中のX−
X’における断面図、(b)は図1(a)中のY−Y’
における断面図である。
FIGS. 11A and 11B show a process subsequent to that of FIG. 10 up to a process of forming a third interlayer insulating film.
FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line X ′, and FIG.
FIG.

【図12】図12は図11の続きの工程の第2配線用の
溝の開口パターンのレジスト膜の形成工程までを示す
(a)は図1(a)中のX−X’における断面図、
(b)は図1(a)中のY−Y’における断面図であ
る。
FIGS. 12A and 12B are cross-sectional views taken along line XX 'in FIG. 1A, up to a step of forming a resist film of an opening pattern of a second wiring groove in a step subsequent to that of FIG. ,
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along a line YY ′ in FIG.

【図13】図13は図12の続きの工程の第2配線用の
溝およびコンタクトホールの形成工程までを示す(a)
は図1(a)中のX−X’における断面図、(b)は図
1(a)中のY−Y’における断面図である。
FIG. 13 shows a process up to a process of forming a second wiring groove and a contact hole in a process subsequent to that of FIG. 12 (a).
1A is a sectional view taken along line XX ′ in FIG. 1A, and FIG. 1B is a sectional view taken along line YY ′ in FIG.

【図14】図14は従来例における問題点を説明する断
面図であり、(a)第2配線用の溝の開口パターンのレ
ジスト膜の形成工程まで、(b)は第2配線用の溝およ
びコンタクトホールの形成工程までを示す。
FIGS. 14A and 14B are cross-sectional views for explaining a problem in the conventional example, in which FIG. 14A shows a step of forming a resist film of an opening pattern of a second wiring groove, and FIG. 14B shows a second wiring groove. And the steps up to the step of forming a contact hole.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…基板、20…第1層間絶縁膜、21…第2層間絶
縁膜、22…第3層間絶縁膜、23…第4層間絶縁膜、
30…第1配線、31…密着層、32a…プラグ、32
b…第2配線、P…パターン開口部、T…第2配線用の
溝、CH…コンタクトホール。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... board | substrate, 20 ... 1st interlayer insulation film, 21 ... 2nd interlayer insulation film, 22 ... 3rd interlayer insulation film, 23 ... 4th interlayer insulation film,
Reference numeral 30: first wiring, 31: adhesion layer, 32a: plug, 32
b: second wiring, P: pattern opening, T: groove for second wiring, CH: contact hole.

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板と、 前記基板に形成された第1配線と、 前記第1配線の上層に形成された第1絶縁膜と、 少なくとも前記第1配線の上面を露出するように前記第
1絶縁膜に形成された第1開口部と、 少なくとも前記第1絶縁膜の表層部分に対してエッチン
グ選択比を有する絶縁性材料により、前記第1開口部の
内部と前記第1絶縁膜の上層に形成された第2絶縁膜
と、 前記第2絶縁膜に形成され、前記第1開口部の幅よりも
狭い幅を有し、対向する1対の内壁面がともに前記第1
開口部の領域の上方を通過する溝状の第2開口部と、 前記第2開口部と連通し、前記第2開口部と実質的に同
じ幅を有し、少なくとも前記第1配線の上面を露出する
ように前記第1開口部内の前記第2絶縁膜に形成された
第3開口部と、 前記第3開口部内に埋め込まれて形成されたプラグと、 前記第2開口部内に埋め込まれて前記プラグと一体に形
成された第2配線とを有する多層配線。
A first wiring formed on the substrate; a first insulating film formed on an upper layer of the first wiring; and a first insulating film exposing at least an upper surface of the first wiring. A first opening formed in the insulating film, and an insulating material having an etching selectivity with respect to at least a surface layer portion of the first insulating film, the inside of the first opening and the upper layer of the first insulating film. A second insulating film formed on the second insulating film, the second insulating film having a width smaller than a width of the first opening, and a pair of opposing inner wall surfaces both of the first insulating film;
A groove-shaped second opening passing above the region of the opening, communicating with the second opening, having substantially the same width as the second opening, and forming at least an upper surface of the first wiring; A third opening formed in the second insulating film in the first opening so as to be exposed; a plug embedded in the third opening; and a plug embedded in the second opening. A multilayer wiring having a plug and a second wiring integrally formed.
【請求項2】前記第2開口部が、前記第1絶縁膜の上面
を露出させるように前記第2絶縁膜に形成された溝状の
開口部である請求項1記載の多層配線。
2. The multilayer wiring according to claim 1, wherein the second opening is a groove-shaped opening formed in the second insulating film so as to expose an upper surface of the first insulating film.
【請求項3】前記第1絶縁膜の少なくとも第1開口部の
深さに相当する膜厚の部分が、発泡酸化シリコン(ナノ
ポーラスシリカ)、酸化シリコン、シリコン含有フッ素
樹脂、あるいは、炭素含有酸化シリコンのいずれかを含
有する絶縁膜である請求項1記載の多層配線。
3. A first insulating film having a thickness corresponding to at least the depth of the first opening is formed of expanded silicon oxide (nanoporous silica), silicon oxide, silicon-containing fluororesin, or carbon-containing silicon oxide. 2. The multilayer wiring according to claim 1, wherein the multilayer wiring is an insulating film containing any of the following.
【請求項4】前記第2絶縁膜が、ポリアリールエーテル
系樹脂、環状フッ素樹脂・シロキサン共重合体、フッ化
ポリアリールエーテル系樹脂、ポリペンタフルオロスチ
レン系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン系樹脂、フッ
化ポリイミド樹脂、ポリフッ化ナフタレン系樹脂、ある
いは、ポリイミド樹脂のいずれかを含有する絶縁膜であ
る請求項1記載の多層配線。
4. The method according to claim 1, wherein the second insulating film is formed of a polyarylether resin, a cyclic fluororesin / siloxane copolymer, a fluorinated polyarylether resin, a polypentafluorostyrene resin, a polytetrafluoroethylene resin, or a fluorine-containing resin. The multilayer wiring according to claim 1, wherein the multilayer wiring is an insulating film containing any one of a polyimide resin, a polyfluorinated naphthalene resin, and a polyimide resin.
【請求項5】前記プラグと前記第2配線が、銅あるいは
アルミニウムを含有する導電性材料により形成されてい
る請求項1記載の多層配線。
5. The multilayer wiring according to claim 1, wherein said plug and said second wiring are formed of a conductive material containing copper or aluminum.
【請求項6】前記第2絶縁膜の上層に、前記第2絶縁膜
に対してエッチング選択比を有する絶縁性材料により第
3絶縁膜がさらに形成されており、前記第2開口部が、
前記第3絶縁膜を貫通して形成されている請求項1記載
の多層配線。
6. A third insulating film made of an insulating material having an etching selectivity with respect to the second insulating film is further formed on the second insulating film, wherein the second opening is formed by:
2. The multilayer wiring according to claim 1, wherein the multilayer wiring is formed so as to penetrate the third insulating film.
【請求項7】前記第3絶縁膜が、発泡酸化シリコン(ナ
ノポーラスシリカ)、酸化シリコン、シリコン含有フッ
素樹脂、あるいは、炭素含有酸化シリコンのいずれかを
含有する絶縁膜である請求項6記載の多層配線。
7. The multilayer according to claim 6, wherein the third insulating film is an insulating film containing any of foamed silicon oxide (nanoporous silica), silicon oxide, silicon-containing fluororesin, and carbon-containing silicon oxide. wiring.
【請求項8】前記第1絶縁膜が、前記第1配線の上面と
実質的に同じ高さを有し、前記第1配線の側面を被覆す
る下層第1絶縁膜と、前記第1配線の上面を被覆して、
前記第1配線および前記下層第1絶縁膜の上層に形成さ
れた上層第1絶縁膜との積層絶縁膜であり、 前記第2絶縁膜は、前記上層第1絶縁膜に対してエッチ
ング選択比を有する請求項1記載の多層配線。
8. A lower first insulating film having substantially the same height as the upper surface of the first wiring, covering a side surface of the first wiring, and a first insulating film for the first wiring. Cover the top surface,
An upper layer first insulating film formed on the first wiring and the lower layer first insulating film, wherein the second insulating film has an etching selectivity with respect to the upper layer first insulating film. 2. The multilayer wiring according to claim 1, comprising:
【請求項9】基板に第1配線を形成する工程と、 前記第1配線を被覆する第1絶縁膜を形成する工程と、 前記第1絶縁膜に、少なくとも前記第1配線の上面を露
出させる第1開口部を形成する工程と、 前記第1開口部の内部および前記第1絶縁膜の上層に、
少なくとも前記第1絶縁膜の表層部分に対してエッチン
グ選択比を有する絶縁性材料により、第2絶縁膜を形成
する工程と、 前記第2絶縁膜に、前記第1開口部の幅よりも狭い幅を
有し、対向する1対の内壁面がともに前記第1開口部の
領域の上方を通過する溝状の第2開口部を形成する工程
と、 前記第1開口部内の前記第2絶縁膜に、前記第2開口部
と連通し、前記第2開口部と実質的に同じ幅を有し、少
なくとも前記第1配線の上面を露出させる第3開口部を
形成する工程と、 前記第3開口部内を導電性材料で埋め込んでプラグを形
成する工程と、 前記第2開口部内を前記導電性材料で埋め込んで、前記
プラグと一体に第2配線を形成する工程とを有する多層
配線の形成方法。
9. A step of forming a first wiring on a substrate, a step of forming a first insulating film covering the first wiring, and exposing at least an upper surface of the first wiring to the first insulating film. Forming a first opening, inside the first opening and above the first insulating film,
A step of forming a second insulating film by using an insulating material having an etching selectivity with respect to at least a surface layer portion of the first insulating film; a width of the second insulating film smaller than a width of the first opening; Forming a groove-shaped second opening in which a pair of opposed inner wall surfaces both pass over the region of the first opening; and forming a second insulating film in the first opening. Forming a third opening communicating with the second opening, having substantially the same width as the second opening, and exposing at least an upper surface of the first wiring; Forming a plug by filling the second opening with the conductive material, and forming a second wiring integrally with the plug by filling the second opening with the conductive material.
【請求項10】前記第1開口部を形成する工程において
は、前記第2開口部の開口工程においてマスクとなる層
の合わせずれが最大となったときにおいても、溝状の前
記第2開口部の対向する1対の内壁面がともに前記第1
開口部の領域の上方を通過するような配置となるように
形成する請求項9記載の多層配線の形成方法。
10. The step of forming the first opening, wherein the groove-shaped second opening is formed even when the misalignment of a layer serving as a mask is maximized in the step of opening the second opening. The pair of inner wall surfaces facing each other
10. The method for forming a multilayer wiring according to claim 9, wherein the wiring is formed so as to pass above the region of the opening.
【請求項11】前記第2開口部を形成する工程において
は、前記第1絶縁膜をエッチングストッパとして前記第
1絶縁膜の上面を露出させるように前記第2絶縁膜に溝
状に形成する請求項9記載の多層配線の形成方法。
11. The step of forming the second opening, wherein the second insulating film is formed in a groove shape so that an upper surface of the first insulating film is exposed using the first insulating film as an etching stopper. Item 10. The method for forming a multilayer wiring according to Item 9.
【請求項12】前記第1絶縁膜の少なくとも第1開口部
の深さに相当する膜厚の部分を、発泡酸化シリコン(ナ
ノポーラスシリカ)、酸化シリコン、シリコン含有フッ
素樹脂、あるいは、炭素含有酸化シリコンのいずれかを
含有する絶縁膜により形成する請求項9記載の多層配線
の形成方法。
12. A method in which a portion of the first insulating film having a thickness corresponding to at least the depth of the first opening is formed by using foamed silicon oxide (nanoporous silica), silicon oxide, silicon-containing fluororesin, or carbon-containing silicon oxide. The method for forming a multilayer wiring according to claim 9, wherein the method is formed using an insulating film containing any of the above.
【請求項13】前記第2絶縁膜を、ポリアリールエーテ
ル系樹脂、環状フッ素樹脂・シロキサン共重合体、フッ
化ポリアリールエーテル系樹脂、ポリペンタフルオロス
チレン系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン系樹脂、フ
ッ化ポリイミド樹脂、ポリフッ化ナフタレン系樹脂、あ
るいは、ポリイミド樹脂のいずれかを含有する絶縁膜に
より形成する請求項9記載の多層配線の形成方法。
13. The second insulating film is formed of a polyaryl ether resin, a cyclic fluororesin / siloxane copolymer, a fluorinated polyaryl ether resin, a polypentafluorostyrene resin, a polytetrafluoroethylene resin, or a fluorine-containing resin. The method for forming a multilayer wiring according to claim 9, wherein the multi-layer wiring is formed by an insulating film containing any of a fluorinated polyimide resin, a polyfluorinated naphthalene-based resin, and a polyimide resin.
【請求項14】前記プラグと前記第2配線を、銅あるい
はアルミニウムを含有する導電性材料により形成する請
求項9記載の多層配線の形成方法。
14. The method according to claim 9, wherein the plug and the second wiring are formed of a conductive material containing copper or aluminum.
【請求項15】前記第2絶縁膜を形成する工程の後、前
記第2開口部を形成する工程の前に、前記第2絶縁膜の
上層に前記第2絶縁膜に対してエッチング選択比を有す
る絶縁性材料により第3絶縁膜を形成する工程をさらに
有し、前記第2開口部を形成する工程においては、前記
第3絶縁膜を貫通して形成する請求項9記載の多層配線
の形成方法。
15. After the step of forming the second insulating film and before the step of forming the second opening, an etching selectivity on the second insulating film is formed above the second insulating film. 10. The formation of the multilayer wiring according to claim 9, further comprising the step of forming a third insulating film using an insulating material having the third insulating film, wherein the step of forming the second opening is formed through the third insulating film. Method.
【請求項16】前記第3絶縁膜を、発泡酸化シリコン
(ナノポーラスシリカ)、酸化シリコン、シリコン含有
フッ素樹脂、あるいは、炭素含有酸化シリコンのいずれ
かを含有する絶縁膜により形成する請求項15記載の多
層配線。
16. The third insulating film according to claim 15, wherein said third insulating film is formed of an insulating film containing any of foamed silicon oxide (nanoporous silica), silicon oxide, silicon-containing fluororesin, or carbon-containing silicon oxide. Multi-layer wiring.
【請求項17】前記第1絶縁膜を形成する工程において
は、前記第1配線の上面と実質的に同じ高さを有し、前
記第1配線の側面を被覆する下層第1絶縁膜と、前記第
1配線の上面を被覆して、前記第1配線および前記下層
第1絶縁膜の上層に形成された上層第1絶縁膜との積層
絶縁膜を形成し、 前記第2絶縁膜を、前記上層第1絶縁膜に対してエッチ
ング選択比を有する絶縁性材料により形成する請求項9
記載の多層配線の形成方法。
17. A step of forming the first insulating film, the lower first insulating film having substantially the same height as the upper surface of the first wiring and covering a side surface of the first wiring; Forming a laminated insulating film of the first wiring and an upper first insulating film formed on the first wiring and the lower first insulating film by covering an upper surface of the first wiring; 10. An insulating material having an etching selectivity with respect to the upper first insulating film.
The method for forming a multilayer wiring according to the above.
【請求項18】前記第1配線を形成する工程の前に、前
記基板の下層第1絶縁膜を形成する工程と、前記下層第
1絶縁膜に溝状の第1配線用開口部を形成する工程をさ
らに有し、 前記第1配線を形成する工程においては、前記第1配線
用開口部を導電性材料により埋め込んで形成し、 前記第1配線を形成する工程の後、前記第2絶縁膜を形
成する工程の前に、前記第1配線および前記下層第1絶
縁膜の上層に上層第1絶縁膜を形成する工程をさらに有
し、 前記第2絶縁膜を、前記上層第1絶縁膜に対してエッチ
ング選択比を有する絶縁性材料により形成する請求項9
記載の多層配線の形成方法。
18. A step of forming a lower first insulating film of the substrate before the step of forming the first wiring, and forming a groove-shaped first wiring opening in the lower first insulating film. The step of forming the first wiring includes forming the first wiring opening by filling the opening with a conductive material; and forming the second wiring after the step of forming the first wiring. Forming an upper first insulating film on the first wiring and the lower first insulating film before forming the second insulating film, wherein the second insulating film is formed on the upper first insulating film. 10. An insulating material having an etching selectivity with respect to an insulating material.
The method for forming a multilayer wiring according to the above.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2002063676A3 (en) * 2001-02-06 2003-03-13 Advanced Micro Devices Inc A slot via filled dual damascene structure without middle stop layer and method for making the same
US6603206B2 (en) 2001-02-06 2003-08-05 Advanced Micro Devices, Inc. Slot via filled dual damascene interconnect structure without middle etch stop layer
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WO2011074175A1 (en) * 2009-12-16 2011-06-23 シャープ株式会社 Display device and production method therefor

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