JP2007220998A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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誠 筒江
Takashi Yano
尚 矢野
Kinya Goto
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a semiconductor device with a highly reliable interconnection structure by restraining generation of resist poisoning due to a reaction blocking material of a chemical amplification type resist. <P>SOLUTION: The method of manufacturing a semiconductor device has a step of depositing a first insulating film 21 on a substrate, a step of forming a first interconnection 22 by burying a conductive material in a formed groove after the groove is formed in the first insulating film 21, a step of forming a second insulating film 23 on the first insulating film 21, a step of casting ultraviolet rays in heating state to the second insulating film 23, a step of forming a third insulating film 25 on the second insulating film 23, and a step of forming a resist pattern 31 on the third insulating film 25. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にダマシン構造を有する半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device having a damascene structure.

近年、半導体集積回路は、配線構造の微細化及び多層化によりますます高集積化が進められている。高密度な配線パターンや多層配線構造を形成する方法として、配線材料に銅(Cu)を用い、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法により平坦化して配線を形成するダマシンプロセスが一般的に用いられている。また、配線パターンの高密度化にともない、配線間に生じる寄生容量を低減する必要が生じており、配線間絶縁膜及び層間絶縁膜として低誘電率膜の利用が進められている。   In recent years, higher integration of semiconductor integrated circuits has been promoted by miniaturization and multilayering of wiring structures. As a method for forming a high-density wiring pattern or a multilayer wiring structure, a damascene process is generally used in which copper (Cu) is used as a wiring material and the wiring is formed by flattening by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method. . Further, with the increase in the density of wiring patterns, it is necessary to reduce the parasitic capacitance generated between the wirings, and the use of a low dielectric constant film is being promoted as an inter-wiring insulating film and an interlayer insulating film.

ダマシンプロセスにおいては、ビアホールと接続する配線パターンを形成する必要があり、層間絶縁膜及びエッチングストッパ膜の堆積と配線パターンの形成とを繰り返し行う必要がある。配線パターンの形成の際にはフォトレジストによるマスクの形成が必要となり、フォトレジストには化学増幅型レジストが一般に用いられている。化学増幅型レジストは感光により水素イオンを発生し、これを触媒としてレジスト樹脂を化学反応させてパターンを解像させる仕組みを持つ。従って、わずかな光によって連鎖的にレジスト樹脂の化学反応が進行するため極めて高い感度が得られる。   In the damascene process, it is necessary to form a wiring pattern connected to the via hole, and it is necessary to repeatedly deposit the interlayer insulating film and the etching stopper film and form the wiring pattern. When forming the wiring pattern, it is necessary to form a mask with a photoresist, and a chemically amplified resist is generally used as the photoresist. The chemically amplified resist has a mechanism for generating a hydrogen ion by photosensitivity and using this as a catalyst to chemically react the resist resin to resolve the pattern. Therefore, a very high sensitivity can be obtained because the chemical reaction of the resist resin proceeds in a chain manner with a slight amount of light.

一方、ダマシンプロセスにおいて、層間絶縁膜及びエッチングストッパ膜がプラズマに曝された際等に、化学反応型レジストの化学反応を阻害する物質が生成する。生成した阻害物質は、層間絶縁膜とエッチングストッパ膜との界面等に滞留してしまう。滞留した反応阻害物質が上層の層間絶縁膜等の上に塗布した化学増幅型レジスト中に拡散すると、配線パターンが正常に解像しないレジストポイゾニング現象が発生する。特に、配線間の寄生容量を低減するために配線間絶縁膜及び層間絶縁膜の低誘電率化が進むと、これら膜の密度が低下し、化学増幅型レジストの反応阻害物質が膜中を透過しやすくなり、レジストポイゾニングがますます発生しやすくなるものと予想される。   On the other hand, in the damascene process, when the interlayer insulating film and the etching stopper film are exposed to plasma, a substance that inhibits the chemical reaction of the chemically reactive resist is generated. The generated inhibitor stays at the interface between the interlayer insulating film and the etching stopper film. When the staying reaction inhibiting substance diffuses into the chemically amplified resist applied on the upper interlayer insulating film or the like, a resist poisoning phenomenon in which the wiring pattern is not normally resolved occurs. In particular, when the dielectric constant of the inter-wiring insulating film and the interlayer insulating film is lowered in order to reduce the parasitic capacitance between the wirings, the density of these films decreases, and the reaction inhibitor of the chemically amplified resist permeates the film. It is expected that resist poisoning will become more likely to occur.

レジストポイゾニング現象に対する解決方法として、ダマシンプロセスにおいて、ビアホールパターンを形成後に熱処理を行うことにより、レジストの化学反応を妨害する反応阻害物質を除去してレジストポイゾニングの発生を防止する例が開示されている(例えば、特許文献1を参照。)。
特開2003−229481号
As a solution to the resist poisoning phenomenon, an example is disclosed in which, in the damascene process, by performing a heat treatment after forming a via hole pattern, a reaction inhibitor that interferes with the chemical reaction of the resist is removed to prevent the occurrence of resist poisoning. (For example, see Patent Document 1).
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-229481

しかしながら、前記従来のレジストポイゾニングの発生を防止する方法においては、エッチングストッパ膜の上に低誘電率膜及びビアホールパターンを形成した後に熱処理を行っている。レジストポイゾニングが発生する主な原因は、低誘電率膜とエッチングストッパ膜との界面に滞留した反応阻害物質又はエッチングストッパ膜自身から発生する反応阻害物質である。従来の反応阻害物質の除去方法のように、エッチングストッパ膜の上に低誘電率膜及びビアホールパターンを形成した後に単純に熱処理を行う方法の場合には、反応阻害物質が発生源から低誘電率膜の表面まで長い距離を拡散しなければ積層された絶縁膜の外に放出されない。また、ビアホールパターンの密度によって反応阻害物質の抜け易さが変化する。その結果、レジストポイゾニングによる配線の信頼性不良の発生を十分に防止することができないという問題が生じる。   However, in the conventional method for preventing the occurrence of resist poisoning, the heat treatment is performed after the low dielectric constant film and the via hole pattern are formed on the etching stopper film. The main cause of resist poisoning is a reaction inhibitor that stays at the interface between the low dielectric constant film and the etching stopper film or a reaction inhibitor that occurs from the etching stopper film itself. In the case of a method of simply performing a heat treatment after forming a low dielectric constant film and a via hole pattern on the etching stopper film as in the conventional method for removing reaction inhibitory substances, the reaction inhibitor is generated from the source with a low dielectric constant. If it does not diffuse a long distance to the surface of the film, it will not be released out of the laminated insulating film. Further, the ease of removal of the reaction inhibiting substance varies depending on the density of the via hole pattern. As a result, there arises a problem that it is not possible to sufficiently prevent the occurrence of poor wiring reliability due to resist poisoning.

本発明は、前記従来の問題を解決し、化学増幅型レジストの反応阻害物質によるレジストポイゾニングの発生を抑え、信頼性が高い配線構造を有する半導体装置を実現できるようにすることを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, to suppress the occurrence of resist poisoning due to a reaction inhibitor of a chemically amplified resist, and to realize a semiconductor device having a highly reliable wiring structure.

前記の目的を達成するため、本発明は半導体装置の製造方法を、エッチングストッパ膜を形成した後に紫外線等を照射することにより化学増幅型レジストの反応を阻害する物質を除去する処理を備える構成とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device comprising a process for removing a substance that inhibits a reaction of a chemically amplified resist by irradiating ultraviolet rays or the like after forming an etching stopper film. To do.

具体的に本発明に係る第1の半導体装置の製造方法は、基板の上に第1の絶縁膜を堆積する工程(a)と、第1の絶縁膜に溝部を形成した後、形成した溝部に導電性材料を埋め込むことにより第1の配線を形成する工程(b)と、工程(b)よりも後で第1の絶縁膜の上に第2の絶縁膜を形成する工程(c)と、第2の絶縁膜に対して加熱状態で紫外線を照射する工程(d)と、第2の絶縁膜の上に第3の絶縁膜を形成する工程(e)と、第3の絶縁膜の上にレジストパターンを形成する工程(f)とを備えていることを特徴とする。   Specifically, in the first method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step (a) of depositing a first insulating film on a substrate, and a groove portion formed after forming a groove portion in the first insulating film. A step (b) of forming a first wiring by embedding a conductive material in the step, and a step (c) of forming a second insulating film on the first insulating film after the step (b). Irradiating the second insulating film with ultraviolet rays in a heated state (d); forming a third insulating film on the second insulating film (e); and And a step (f) of forming a resist pattern thereon.

第1の半導体装置の製造方法によれば、第2の絶縁膜に対して加熱状態で紫外線を照射する工程を備えているため、第2の絶縁膜中等に滞留した化学増幅型レジストの反応阻害物質を効率よく積層された絶縁膜から放出させることができる。従って、第2の絶縁膜の上側に形成された絶縁膜の上にレジストパターンを形成する際に、レジストポイゾニングが発生することを抑えることができるので、信頼性が高い配線構造を有する半導体装置を実現することが可能となる。   According to the first method for manufacturing a semiconductor device, since there is a step of irradiating the second insulating film with ultraviolet rays in a heated state, reaction inhibition of the chemically amplified resist staying in the second insulating film or the like is provided. The substance can be efficiently released from the stacked insulating films. Therefore, when the resist pattern is formed on the insulating film formed on the upper side of the second insulating film, it is possible to suppress the occurrence of resist poisoning. Therefore, a semiconductor device having a highly reliable wiring structure can be obtained. It can be realized.

本発明に係る第2の半導体装置の製造方法は、基板の上に第1の絶縁膜を堆積する工程(a)と、第1の絶縁膜に溝部を形成した後、形成した溝部に導電性材料を埋め込むことにより第1の配線を形成する工程(b)と、工程(b)よりも後で第1の絶縁膜の上に第2の絶縁膜を形成する工程(c)と、第2の絶縁膜に対して加熱状態で電子線を照射する工程(d)と、第2の絶縁膜の上に第3の絶縁膜を形成する工程(e)と、第3の絶縁膜の上にレジストパターンを形成する工程(f)とを備えていることを特徴とする。   The second method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step (a) of depositing a first insulating film on a substrate, a groove portion formed in the first insulating film, and a conductive property in the formed groove portion. A step (b) of forming a first wiring by embedding a material, a step (c) of forming a second insulating film on the first insulating film after the step (b), and a second Irradiating the insulating film with an electron beam in a heated state (d), forming a third insulating film on the second insulating film (e), and on the third insulating film And a step (f) of forming a resist pattern.

第2の半導体装置の製造方法によれば、第2の絶縁膜に対して加熱状態で電子線を照射する工程を備えているため、第2の絶縁膜中等に滞留した化学増幅型レジストの反応阻害物質を効率よく積層された絶縁膜から放出させることができる。従って、第2の絶縁膜の上側に形成された絶縁膜の上にレジストパターンを形成する際に、レジストポイゾニングが発生することを抑えることができるので、信頼性が高い配線構造を有する半導体装置を実現することが可能となる。   According to the second method for manufacturing a semiconductor device, since the step of irradiating the second insulating film with an electron beam in a heated state is provided, the reaction of the chemically amplified resist staying in the second insulating film or the like The inhibitory substance can be efficiently released from the laminated insulating film. Therefore, when the resist pattern is formed on the insulating film formed on the upper side of the second insulating film, it is possible to suppress the occurrence of resist poisoning. Therefore, a semiconductor device having a highly reliable wiring structure can be obtained. It can be realized.

第1及び第2の半導体装置の製造方法において工程(d)は、工程(c)よりも後で且つ工程(e)よりも前に行うことが好ましい。このような構成とすることにより、阻害物質の放出が第3の絶縁膜によって阻害されることがなく、阻害物質の除去効率を向上させるとができる。   In the first and second semiconductor device manufacturing methods, the step (d) is preferably performed after the step (c) and before the step (e). With such a structure, the release of the inhibitor is not inhibited by the third insulating film, and the removal efficiency of the inhibitor can be improved.

また、工程(d)は工程(e)よりも後で且つ工程(f)よりも前に行ってもよい。紫外線又は電子線照射は絶縁膜を透過するため、第2の絶縁膜の上に第3の絶縁膜が堆積されている場合にも、効率よく阻害物質を放出させることが可能である。   Further, the step (d) may be performed after the step (e) and before the step (f). Since ultraviolet or electron beam irradiation passes through the insulating film, even when the third insulating film is deposited on the second insulating film, the inhibitory substance can be efficiently released.

第1及び第2の半導体装置の製造方法において、第1の絶縁膜及び第3の絶縁膜のうちの少なくとも一方は比誘電率が3以下であることが好ましい。   In the first and second semiconductor device manufacturing methods, it is preferable that at least one of the first insulating film and the third insulating film has a relative dielectric constant of 3 or less.

第1及び第2の半導体装置の製造方法において、第2の絶縁膜は、窒素を含有する膜であることが好ましい。   In the first and second semiconductor device manufacturing methods, the second insulating film is preferably a film containing nitrogen.

本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、化学増幅型レジストの反応阻害物質によるレジストポイゾニングの発生を抑え、信頼性が高い配線構造を有する半導体装置を実現できる。   According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is possible to realize a semiconductor device having a highly reliable wiring structure by suppressing the occurrence of resist poisoning due to a reaction inhibitor of a chemically amplified resist.

本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。図1は一実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示している。図1においては、配線部分についてのみ示している。   A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment in the order of steps. In FIG. 1, only the wiring portion is shown.

まず、図1(a)に示すように、基板(図示せず)の上に比誘電率が3以下の炭素含有シリコン酸化膜(SiOC)からなる第1の絶縁膜21を形成した後、第1の絶縁膜21の上にレジストを塗布し、リソグラフィ法を用いて配線溝のレジストパターン(図示せず)を形成する。次に、このレジストパターンをマスクとしてドライエッチングを行い溝部を形成した後、アッシングによりレジストを除去して、第1の絶縁膜21に配線溝を形成する。続いて、配線溝に窒化タンタル(TaN)からなるバリアメタル22aをスパッタリングにより形成し、Cuからなる導電膜22bを電気メッキ法により埋め込む。その後、配線溝からはみ出した余分のバリアメタル22a及び導電膜22bを化学的機械的研磨(CMP)法により除去し、バリアメタル22aと導電膜22bとからなる第1の金属配線22を形成する。   First, as shown in FIG. 1A, after forming a first insulating film 21 made of a carbon-containing silicon oxide film (SiOC) having a relative dielectric constant of 3 or less on a substrate (not shown), A resist is applied on the insulating film 21, and a resist pattern (not shown) for wiring trenches is formed by lithography. Next, using this resist pattern as a mask, dry etching is performed to form a groove, and then the resist is removed by ashing to form a wiring groove in the first insulating film 21. Subsequently, a barrier metal 22a made of tantalum nitride (TaN) is formed in the wiring trench by sputtering, and a conductive film 22b made of Cu is embedded by electroplating. Thereafter, excess barrier metal 22a and conductive film 22b protruding from the wiring trench are removed by a chemical mechanical polishing (CMP) method to form a first metal wiring 22 composed of the barrier metal 22a and the conductive film 22b.

次に、図1(b)に示すように、第1の絶縁膜21の上に第1の金属配線22を覆うように、炭素と窒素を含有するSiCNからなる第2の絶縁膜23を化学気相堆積(CVD)法を用いて形成する。第2の絶縁膜23は、第1の金属配線22からの金属拡散を防止する金属拡散防止膜として機能する。また、後述するビアホールを形成する工程においては、エッチングストッパ膜として機能する。   Next, as shown in FIG. 1B, a second insulating film 23 made of SiCN containing carbon and nitrogen is chemically formed so as to cover the first metal wiring 22 on the first insulating film 21. It is formed using a vapor deposition (CVD) method. The second insulating film 23 functions as a metal diffusion preventing film that prevents metal diffusion from the first metal wiring 22. Further, it functions as an etching stopper film in a step of forming a via hole described later.

第2の絶縁膜23を形成した後、図1(c)に示すように加熱状態で紫外線(UV)を照射するUV照射熱処理を行う。これにより、例えば、第1の絶縁膜21のSi−O−CH3結合及びSi−CH3結合が第2の絶縁膜23を形成する際にプラズマにより破壊されて形成されたOH-及びCH3 -等の塩基及び第2の絶縁膜中の窒素と大気中の水分とが反応して形成されたNH3 -等の塩基が、積層された絶縁膜から効率よく排出される。従って、第1の絶縁膜21と第2の絶縁膜23との界面及び第2の絶縁膜23中にレジストポイゾニングが発生する原因となる化学増幅型レジストの反応阻害物質が滞留することを防止できる。UV照射熱処理は、例えば圧力が2.6Pa(0.02Torr)〜常圧の雰囲気において10mW/cm2〜200mW/cm2程度の照度でUV照射を行いつつ、350℃〜450℃の温度に加熱する処理を行えばよい。 After forming the second insulating film 23, as shown in FIG. 1C, a UV irradiation heat treatment for irradiating ultraviolet rays (UV) in a heated state is performed. Thereby, for example, the OH and CH 3 formed by destroying the Si—O—CH 3 bond and the Si—CH 3 bond of the first insulating film 21 by the plasma when the second insulating film 23 is formed. A base such as NH 3 formed by a reaction between a base such as and nitrogen in the second insulating film and moisture in the atmosphere is efficiently discharged from the laminated insulating film. Accordingly, it is possible to prevent the reaction-inhibiting substance of the chemically amplified resist that causes the resist poisoning from occurring in the interface between the first insulating film 21 and the second insulating film 23 and in the second insulating film 23. . UV irradiation heat treatment, while performing UV irradiation at 10mW / cm 2 ~200mW / cm 2 of about illuminance example a pressure in an atmosphere of 2.6 Pa (0.02 Torr) ~ normal pressure, heated to a temperature of 350 ° C. to 450 ° C. The processing to be performed may be performed.

次に、図1(d)に示すように第2の絶縁膜23の上に、比誘電率が3以下のSiOCからなる第3の絶縁膜25をCVD法により形成する。続いて、第3の絶縁膜25の上に、Si酸化膜からなる第4の絶縁膜26を、同じくCVD法を用いて形成する。続いて、第4の絶縁膜26の表面にレジストを塗布し、リソグラフィ法を用いてビアホールのレジストパターン31を形成する。   Next, as shown in FIG. 1D, a third insulating film 25 made of SiOC having a relative dielectric constant of 3 or less is formed on the second insulating film 23 by the CVD method. Subsequently, a fourth insulating film 26 made of a Si oxide film is formed on the third insulating film 25 by using the CVD method. Subsequently, a resist is applied to the surface of the fourth insulating film 26, and a via hole resist pattern 31 is formed by lithography.

次に、図1(e)に示すようにレジストパターン31をマスクとして用いてドライエッチングを行った後、アッシングを行い、第3の絶縁膜25及び第4の絶縁膜26を貫通するビアホール28aを形成する。第2の絶縁膜23はビアホール28aを形成する際のエッチングストッパ膜としても機能する。さらに、再度第4の絶縁膜26の表面にレジストを塗布し、リソグラフィ法を用いて配線溝のレジストパターン32を形成する。本実施形態においては、UV照射熱処理を行っているため、第2の絶縁膜中に化学増幅型レジストの反応阻害物質がほとんど滞留していない。従って、レジストパターン31及びレジストパターン32を形成する際にレジストポイゾニングが発生することがない。   Next, as shown in FIG. 1E, dry etching is performed using the resist pattern 31 as a mask, and then ashing is performed. Via holes 28a penetrating the third insulating film 25 and the fourth insulating film 26 are formed. Form. The second insulating film 23 also functions as an etching stopper film when forming the via hole 28a. Further, a resist is again applied to the surface of the fourth insulating film 26, and a resist pattern 32 for wiring trenches is formed by using a lithography method. In this embodiment, since the UV irradiation heat treatment is performed, the reaction inhibitor of the chemically amplified resist hardly stays in the second insulating film. Therefore, resist poisoning does not occur when the resist pattern 31 and the resist pattern 32 are formed.

次に、図1(f)に示すようレジストパターン32をマスクとして用いてドライエッチを行った後、アッシングを行い、第3の絶縁膜25及び第4の絶縁膜26に配線溝を形成し、さらに第2の絶縁膜23のビアホール28aから露出した部分を除去して第1の金属配線22を露出させる。その後、配線溝にTaNからなるバリアメタル27aをスパッタリングにより形成した後、Cuからなる導電膜27bを電気メッキ法により形成する。続いて、配線溝からはみ出した余分なバリアメタル27a及び導電膜27bをCMP法により除去し、バリアメタル27a及び導電膜27bからなる第2の金属配線27及びビア28を形成する。第1の金属配線22と第2の金属配線27とは、ビア28を介して電気的に接続される。   Next, as shown in FIG. 1F, dry etching is performed using the resist pattern 32 as a mask, and then ashing is performed to form wiring grooves in the third insulating film 25 and the fourth insulating film 26, Further, the exposed portion of the second insulating film 23 from the via hole 28a is removed to expose the first metal wiring 22. Thereafter, a barrier metal 27a made of TaN is formed by sputtering in the wiring groove, and then a conductive film 27b made of Cu is formed by electroplating. Subsequently, the excess barrier metal 27a and the conductive film 27b protruding from the wiring trench are removed by CMP to form the second metal wiring 27 and the via 28 made of the barrier metal 27a and the conductive film 27b. The first metal wiring 22 and the second metal wiring 27 are electrically connected through a via 28.

以下に、加熱状態で第2の絶縁膜23の表面にUV照射を行う処理の効果について説明する。   Below, the effect of the process which irradiates UV to the surface of the 2nd insulating film 23 in a heating state is demonstrated.

図2(a)及び(b)は先に述べたようにして形成した第2の絶縁膜23から脱離する反応阻害物質の量であり、(a)はUV照射熱処理を行った後のサンプルからの反応阻害物質の脱離量を示し、(b)はUV照射熱処理を行う前のサンプルからの反応阻害物質の脱離量を示している。図2においてサンプルには、先に述べた方法により第2の絶縁膜23の堆積を行った後、加熱状態でUV照射を行う前後で、形成した絶縁膜の積層構造を所定の大きさに切り出したものを用いた。反応阻害物質の脱離量は、サンプルからのアンモニア(NH3)の脱離量をTDS(Thermal Desorption Spectroscpy)法により測定した。図2において縦軸はTDS装置の信号強度を示している。 2 (a) and 2 (b) show the amount of the reaction inhibitor desorbed from the second insulating film 23 formed as described above, and FIG. 2 (a) shows a sample after performing the UV irradiation heat treatment. (B) shows the desorption amount of the reaction inhibitory substance from the sample before performing the UV irradiation heat treatment. In FIG. 2, after the second insulating film 23 is deposited by the method described above, the laminated structure of the formed insulating film is cut out to a predetermined size before and after UV irradiation in a heated state. Used. The amount of desorption of the reaction inhibitor was determined by measuring the amount of ammonia (NH 3 ) desorption from the sample by the TDS (Thermal Desorption Spectroscpy) method. In FIG. 2, the vertical axis represents the signal strength of the TDS apparatus.

図2(b)に示すようにUV照射熱処理を行う前のサンプルからはNH3が大量に脱離している。一方、図2(a)に示すようにUV照射熱処理を行った後のサンプルからはわずかな量のNH3しか脱離しておらず、UV照射熱処理を行うことにより第2の絶縁膜23に滞留するNH3等の塩基の量を大幅に低減できることが明らかである。 As shown in FIG. 2B, a large amount of NH 3 is desorbed from the sample before the UV irradiation heat treatment. On the other hand, as shown in FIG. 2A, only a small amount of NH 3 is desorbed from the sample after the UV irradiation heat treatment, and the sample stays in the second insulating film 23 by the UV irradiation heat treatment. It is clear that the amount of base such as NH 3 can be greatly reduced.

これは、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜との界面及び第2の絶縁膜中に滞留したNH3等の反応阻害物質が、UV照射を行うことにより分解され、絶縁膜中から効率よく放出されることによると考えられる。すなわち、UV光の持つ高いエネルギーは反応阻害物質と絶縁膜材料との結合を切断したり、絶縁膜表面に吸着している反応阻害物質を脱離したりする効果を有している。このため、UV光の照射により反応阻害物質が絶縁膜中において移動しやすくなり、熱エネルギーによって絶縁膜中から容易に排出することが可能となる。従って、効率のよい反応阻害物質の除去効果が得られる。 This is because reaction inhibiting substances such as NH 3 staying in the interface between the first insulating film and the second insulating film and in the second insulating film are decomposed by performing UV irradiation, and the efficiency of the insulating film is increased. It is thought that it is due to being released well. That is, the high energy of UV light has the effect of breaking the bond between the reaction inhibitor and the insulating film material or desorbing the reaction inhibitor adsorbed on the surface of the insulating film. For this reason, the reaction-inhibiting substance is easily moved in the insulating film by UV light irradiation, and can be easily discharged from the insulating film by thermal energy. Therefore, an efficient removal effect of the reaction inhibitor can be obtained.

本実施形態において、UV照射熱処理を第3の絶縁膜25の成膜前に行ったが、第3の絶縁膜25の成膜後に行ってもよい。UV光は第3の絶縁膜25を透過し、その下の第2の絶縁膜23に作用するので、第3の絶縁膜25の成膜前にUV照射熱処理を行った場合と同様な効果が得られる。   In this embodiment, the UV irradiation heat treatment is performed before the third insulating film 25 is formed, but may be performed after the third insulating film 25 is formed. Since the UV light is transmitted through the third insulating film 25 and acts on the second insulating film 23 under the third insulating film 25, the same effect as that obtained when the UV irradiation heat treatment is performed before the third insulating film 25 is formed. can get.

また、UV光に代えて同様なエネルギー帯域を持つEB(Electron Beam)を照射しても同様な効果が得られる。EB照射を行う場合には例えば、圧力が26000Pa〜2.6Paの圧力で加速電圧を10kV〜20kVとしてEB照射を行いつつ350℃〜450℃の温度で熱処理を行えばよい。   The same effect can be obtained by irradiating EB (Electron Beam) having a similar energy band instead of UV light. When performing EB irradiation, for example, heat treatment may be performed at a temperature of 350 ° C. to 450 ° C. while performing EB irradiation with a pressure of 26000 Pa to 2.6 Pa and an acceleration voltage of 10 kV to 20 kV.

また、第2の絶縁膜を少なくとも一つの膜が窒素を含有する2つ以上の膜の積層膜としてもよい。例えば、図3に示すように第2の絶縁膜として炭素及び窒素を含有するSiOCNからなる下層膜23a及び上層膜23bをCVD法を用いて順次形成する。下層膜23aは、膜中の酸素原子(O)の原子百分率の値が窒素原子(N)の原子百分率の値と比べて低いSiOCNからなる膜であり、上層膜23bは、膜中のOの原子百分率の値がNの原子百分率の値と比べて高いSiOCNからなる膜又はSiNからなる膜とする。このような構成とすることにより、金属配線22からの金属原子の拡散を防止し且つ第1の絶縁膜21と第2の絶縁膜23との界面において剥離が生じることを抑えることができる。   The second insulating film may be a stacked film of two or more films in which at least one film contains nitrogen. For example, as shown in FIG. 3, a lower film 23a and an upper film 23b made of SiOCN containing carbon and nitrogen are sequentially formed as the second insulating film using a CVD method. The lower layer film 23a is a film made of SiOCN in which the atomic percentage value of oxygen atoms (O) in the film is lower than the atomic percentage value of nitrogen atoms (N), and the upper layer film 23b is formed of O in the film. A film made of SiOCN or a film made of SiN has a higher atomic percentage value than the atomic percentage value of N. With such a configuration, diffusion of metal atoms from the metal wiring 22 can be prevented, and occurrence of peeling at the interface between the first insulating film 21 and the second insulating film 23 can be suppressed.

また、第1の絶縁膜21及び第3の絶縁膜25は共に低誘電率の絶縁膜としたが、シリコン酸化膜等の通常の絶縁膜の場合にも同様の効果が得られる。   Further, although both the first insulating film 21 and the third insulating film 25 are low dielectric constant insulating films, the same effect can be obtained in the case of a normal insulating film such as a silicon oxide film.

本発明に係る半導体装置の製造方法は、化学増幅型レジストの反応阻害物質によるレジストポイゾニングの発生を抑え、信頼性が高い配線構造を有する半導体装置を実現でき、半導体装置の製造方法、特にダマシン構造を有する半導体装置の製造方法等として有用である。   The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention suppresses the occurrence of resist poisoning due to a reaction inhibitor of a chemically amplified resist, and can realize a semiconductor device having a highly reliable wiring structure. A method for manufacturing a semiconductor device, particularly a damascene structure It is useful as a method for manufacturing a semiconductor device having

本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on one Embodiment of this invention to process order. (a)及び(b)は本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるUV照射熱処理の効果を示し、(a)はUV照射熱処理を行った後のサンプルからの反応阻害物質の脱離量を示すグラフであり、(b)はUV照射熱処理を行う前のサンプルからの反応阻害物質の脱離量を示すグラフである。(A) and (b) show the effect of the UV irradiation heat treatment in the method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention, and (a) shows the removal of the reaction inhibitor from the sample after the UV irradiation heat treatment. It is a graph which shows separation amount, (b) is a graph which shows the desorption amount of the reaction inhibitory substance from the sample before performing UV irradiation heat processing. 本発明の一実施形態に係る半導体装置の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the semiconductor device which concerns on one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

21 第1の絶縁膜
22 第1の金属配線
22a バリアメタル
22b 導電膜
23 第2の絶縁膜
25 第3の絶縁膜
26 第4の絶縁膜
27 第2の金属配線
27a バリアメタル
27b 導電膜
28 ビア
28a ビアホール
31 レジストパターン
32 レジストパターン
21 1st insulating film 22 1st metal wiring 22a Barrier metal 22b Conductive film 23 2nd insulating film 25 3rd insulating film 26 4th insulating film 27 2nd metal wiring 27a Barrier metal 27b Conductive film 28 Via 28a Via hole 31 Resist pattern 32 Resist pattern

Claims (6)

基板の上に第1の絶縁膜を形成する工程(a)と、
前記第1の絶縁膜に溝部を形成した後、形成した溝部に導電性材料を埋め込むことにより配線を形成する工程(b)と、
前記工程(b)よりも後で前記第1の絶縁膜の上に第2の絶縁膜を形成する工程(c)と、
前記第2の絶縁膜に対して加熱状態で紫外線を照射する工程(d)と、
前記第2の絶縁膜の上に第3の絶縁膜を形成する工程(e)と、
前記第3の絶縁膜の上にレジストパターンを形成する工程(f)とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first insulating film on the substrate (a);
(B) forming a wiring by embedding a conductive material in the formed groove after forming the groove in the first insulating film;
A step (c) of forming a second insulating film on the first insulating film after the step (b);
Irradiating the second insulating film with ultraviolet rays in a heated state (d);
Forming a third insulating film on the second insulating film (e);
And a step (f) of forming a resist pattern on the third insulating film.
基板の上に第1の絶縁膜を堆積する工程(a)と、
前記第1の絶縁膜に溝部を形成した後、形成した溝部に導電性材料を埋め込むことにより第1の配線を形成する工程(b)と、
前記工程(b)よりも後で前記第1の絶縁膜の上に第2の絶縁膜を形成する工程(c)と、
前記第2の絶縁膜に対して加熱状態で電子線を照射する工程(d)と、
前記第2の絶縁膜の上に第3の絶縁膜を形成する工程(e)と、
前記第3の絶縁膜の上にレジストパターンを形成する工程(f)とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Depositing a first insulating film on the substrate (a);
(B) forming a first wiring by embedding a conductive material in the formed groove after forming a groove in the first insulating film;
A step (c) of forming a second insulating film on the first insulating film after the step (b);
Irradiating the second insulating film with an electron beam in a heated state (d);
Forming a third insulating film on the second insulating film (e);
And a step (f) of forming a resist pattern on the third insulating film.
前記工程(d)は、前記工程(c)よりも後で且つ前記工程(e)よりも前に行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step (d) is performed after the step (c) and before the step (e). 前記工程(d)は、前記工程(e)よりも後で且つ前記工程(f)よりも前に行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step (d) is performed after the step (e) and before the step (f). 前記第1の絶縁膜及び第3の絶縁膜のうちの少なくとも一方は、比誘電率が3以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein at least one of the first insulating film and the third insulating film has a relative dielectric constant of 3 or less. . 前記第2の絶縁膜は、窒素を含有する膜であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the second insulating film is a film containing nitrogen.
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