JP2000058649A - Manufacture of semiconductor device comprising multilayer interconnection - Google Patents

Manufacture of semiconductor device comprising multilayer interconnection

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JP2000058649A
JP2000058649A JP10314398A JP31439898A JP2000058649A JP 2000058649 A JP2000058649 A JP 2000058649A JP 10314398 A JP10314398 A JP 10314398A JP 31439898 A JP31439898 A JP 31439898A JP 2000058649 A JP2000058649 A JP 2000058649A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce capacitance between adjoining wirings, corresponding to a minute multilayer interconnection, and to connect with sure an interlayer connection metal to the wiring of upper and lower layers for preventing short failures. SOLUTION: After an insulating film 202, a first metal layer 203, and a first interlayer insulating film 204 are sequentially formed on a semiconductor substrate 201, an opening part is formed at the first interlayer insulating film 204, while an interlayer connection metal 208 is formed at the opening part. After a first wiring is formed by selectively removing a part of the first interlayer insulating film 204, the first metal layer 203, and the insulating film 202 by photolithography and dry- etching, a second interlayer insulating film 212 is formed using a plasma CVD apparatus. After the second interlayer insulating film 212 is flattened, its surface is partially etched. After that, a third interlayer insulating film 214 is deposited. The third interlayer insulating film 214 is so flattened by a CMP method that the surface of the third interlayer insulating film 214 is in the same plane of the upper surface of the interlayer connection metal 208 and the surface of the first interlayer insulating film 204. A second wiring 216 is so formed as to connect to the interlayer connection metal 208.

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、多層配線構造を有
する半導体装置およびその製造方法に関するものであ
る。
The present invention relates to a semiconductor device having a multilayer wiring structure and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年めざましく進歩した半導体プロセス
技術によって配線や素子の超微細化及び高集積化が可能
になったので、ULSIの高性能化が進んできた。しか
し、配線の集積化に伴い、配線における信号の遅延がデ
バイスのスピードを律するようになっている。そのた
め、いわゆる0.25μm世代以降のULSIにおいて
は、層間絶縁膜の材料として、従来のSiO2 (比誘電
率ε=4.3)に代わって比誘電率が低い材料、例えば
比誘電率が低いフッ素をドーピングしたSiOF(ε=
3.5)や有機物を含んだSiO:C(ε=2.8から
3.2)が使用されようとしている。しかし、これらの
材料には吸湿性や耐熱性の点で問題があるので、該材料
を使用したプロセスを構築することが難しい。
2. Description of the Related Art A remarkable progress in semiconductor processing technology in recent years has made it possible to make wirings and devices ultra-fine and highly integrated, so that the performance of ULSI has been improved. However, with the integration of wiring, the delay of a signal in the wiring determines the speed of the device. Therefore, in the ULSI of the so-called 0.25 μm generation or later, as the material of the interlayer insulating film, a material having a low relative dielectric constant, for example, a material having a low relative dielectric constant instead of the conventional SiO 2 (relative dielectric constant ε = 4.3) is used. SiOF doped with fluorine (ε =
3.5) and SiO: C (ε = 2.8 to 3.2) containing organic substances are being used. However, these materials have problems in terms of hygroscopicity and heat resistance, so that it is difficult to construct a process using the materials.

【0003】また、特に影響が大きい遅延である配線間
における遅延を低減するために、配線間の絶縁性物質に
空気(ε=1.0)によって形成される空孔を意図的に
設けることによって、配線間における比誘電率を下げる
技術が提案されている(特開昭62−5643号公
報)。以下、この技術を図20を参照して説明する。図
20は、従来の半導体装置の構造を示す断面図である。
図20において、半導体装置が有する半導体基板1の上
に設けられた絶縁性物質2における、配線3、4間に空
孔6を、配線4、5間に空孔7をそれぞれ設ける。該絶
縁性物質2の材料としては、SiO2 が用いられる。配
線3と配線4との間の容量は、配線3から空孔6間の容
量と、空孔6それ自体の容量と、空孔6から配線4間の
容量とが直列接続された容量に等しいとみなすことがで
きる。空孔以外の部分である絶縁性物質2の材料SiO
2 の比誘電率に比べて、空気によって形成された空孔に
おける比誘電率は約1/4である。したがって、空孔を
設けることによって隣接する配線間の容量を低減でき
る。このことにより、隣接する配線間における信号の遅
延を抑制できるので、動作マージンが広く誤動作しにく
い半導体装置を実現でき、かつ、新規材料を使う必要が
ないので低コストなプロセスになり得る。
Further, in order to reduce a delay between wirings, which is a particularly large delay, a hole formed by air (ε = 1.0) is intentionally provided in an insulating material between wirings. A technique for lowering the relative dielectric constant between wirings has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-5643). Hereinafter, this technique will be described with reference to FIG. FIG. 20 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional semiconductor device.
In FIG. 20, a hole 6 is provided between the wirings 3 and 4 and a hole 7 is provided between the wirings 4 and 5 in the insulating substance 2 provided on the semiconductor substrate 1 of the semiconductor device. As a material of the insulating substance 2, SiO 2 is used. The capacitance between the wiring 3 and the wiring 4 is equal to the capacitance between the wiring 3 and the hole 6, the capacitance of the hole 6 itself, and the capacitance between the hole 6 and the wiring 4 connected in series. Can be considered. Material of insulating substance 2 which is a portion other than the holes SiO
Compared to the relative dielectric constant of 2, the relative dielectric constant of the void formed by air is about 1/4. Therefore, by providing the holes, the capacitance between adjacent wirings can be reduced. As a result, a signal delay between adjacent wirings can be suppressed, so that a semiconductor device having a wide operation margin and hardly malfunctioning can be realized, and a low-cost process can be achieved because there is no need to use a new material.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成によれば、配線と層間接続孔とがボーダーレ
ス、つまり配線幅と層間接続孔の直径とが同一寸法を有
するように設計され、かつ、フォトリソグラフィー工程
においてアライメントずれが生じた場合には、以下のよ
うな問題が発生する。第1に、層間接続孔を開口する際
に該層間接続孔と空孔とが一体となるので、層間接続用
金属が該一体となった領域に入ることによって配線のシ
ョート不良が発生する。第2に、層間接続孔内の層間接
続用金属と配線との接続面積が小さいので、接続不良が
発生する。
However, according to the above conventional structure, the wiring and the interlayer connection hole are designed so as to be borderless, that is, designed so that the wiring width and the diameter of the interlayer connection hole have the same dimensions, and When the misalignment occurs in the photolithography process, the following problem occurs. First, since the interlayer connection hole and the hole are integrated when the interlayer connection hole is opened, a short circuit failure of the wiring occurs due to the metal for interlayer connection entering the integrated region. Second, the connection area between the metal for interlayer connection in the interlayer connection hole and the wiring is small, so that a connection failure occurs.

【0005】これらの不良を、図21と図22とを参照
して説明する。図21(a)、図21(b)及び図22
(a)から(c)は、半導体装置が有する多層配線の従
来の製造方法を示すプロセスフロー図である。まず、図
21(a)に示すように、半導体基板11の上に絶縁膜
12、第1の配線13、層間絶縁膜14を順次形成す
る。層間絶縁膜14としてプラズマCVD法によって堆
積されたSiO2 を使用するので、ステップカバレッジ
が悪い。すなわち、平坦な部分における堆積膜厚に対す
る、第1の配線13間の領域である配線間隙15におけ
る堆積膜厚の比率が低い。このことにより、配線間隙1
5における層間絶縁膜14に空孔16が形成される。し
かし、ステップカバレッジは0%にはならないので、配
線間隙15はそのすべてが空孔にはならず、配線間には
層間絶縁膜14が存在する。したがって、配線間におけ
る比誘電率を低減するという目的に対しては、配線間隙
15において層間絶縁膜14の堆積率をさらに低下させ
て比誘電率を下げる方法が考えられる。この場合には、
空孔16はさらに大きい領域を占める。次に、図21
(b)に示すように、レジストエッチバック法、化学的
機械研磨(CMP)法等を使用して層間絶縁膜14の一
部を除去することにより、該層間絶縁膜14を平坦化す
る。
[0005] These defects will be described with reference to FIGS. 21 and 22. 21 (a), 21 (b) and 22
(A) to (c) are process flow diagrams showing a conventional method for manufacturing a multilayer wiring included in a semiconductor device. First, as shown in FIG. 21A, an insulating film 12, a first wiring 13, and an interlayer insulating film 14 are sequentially formed on a semiconductor substrate 11. Since SiO 2 deposited by the plasma CVD method is used as the interlayer insulating film 14, the step coverage is poor. That is, the ratio of the deposited film thickness in the wiring gap 15 which is a region between the first wirings 13 to the deposited film thickness in the flat portion is low. As a result, the wiring gap 1
5, holes 16 are formed in the interlayer insulating film 14. However, since the step coverage does not become 0%, not all of the wiring gaps 15 become voids, and the interlayer insulating film 14 exists between the wirings. Therefore, for the purpose of reducing the relative dielectric constant between the wirings, a method of further lowering the deposition rate of the interlayer insulating film 14 in the wiring gap 15 to lower the relative dielectric constant can be considered. In this case,
The holes 16 occupy a larger area. Next, FIG.
As shown in (b), the interlayer insulating film 14 is planarized by removing a part of the interlayer insulating film 14 by using a resist etch back method, a chemical mechanical polishing (CMP) method, or the like.

【0006】次に、図22(a)に示すように、フォト
リソグラフィーとドライエッチングとを使用して層間接
続孔17を形成する。ここで、第1の配線の配線幅18
と層間接続孔の直径19とが同じ寸法であって、かつ、
フォトリソグラフィーにおいてずれ寸法20だけのアラ
イメントずれが発生した場合を考える。この場合には、
該アライメントずれによって第1の配線13の上面から
ずれた部分の層間接続孔17は、該上面の位置よりも深
く形成される。したがって、層間接続孔17は空孔16
と一体化する。次に、図22(b)に示すように、層間
接続孔17の内部へ、CVD法を使用してタングステン
よりなる層間接続用金属21を形成する。該CVD法に
よるタングステン21はステップカバレッジが良いの
で、図22(a)における層間接続孔17だけではな
く、空孔16をも埋める。このことにより、空孔16で
あった部分へ形成された層間接続用金属21を介して、
隣接する第1の配線13同士が接続されるショート不良
が発生する。配線間隙15における比誘電率を下げよう
とすると空孔16はさらに大きい領域を占めるので、シ
ョート不良がいっそう発生しやすくなる。一方、図22
(a)におけるずれ寸法20がさらに大きくなった場合
には、第1の配線13と層間接続孔17へ埋め込まれた
層間接続用金属21との接続面積が小さくなるので、第
1の配線13と層間接続用金属21との接続不良が発生
する。特に、層間絶縁膜14の材料として有機系の材料
を使用した場合には、該接続不良が発生しやすい。ま
た、層間接続孔17においてより深くエッチングされた
場合には、形成された層間接続用金属21によって第1
の配線13と半導体基板11とが接続されるショート不
良が発生する。次に、図22(c)に示すように、層間
接続用金属21を介して第1の配線13に接続されるた
めの第2の配線22を、該層間接続用金属21と層間絶
縁膜14との上に形成する。
Next, as shown in FIG. 22A, an interlayer connection hole 17 is formed by using photolithography and dry etching. Here, the wiring width of the first wiring 18
And the diameter 19 of the interlayer connection hole are the same size, and
Consider a case where an alignment shift of only the shift size 20 occurs in photolithography. In this case,
The interlayer connection hole 17 at a position shifted from the upper surface of the first wiring 13 due to the alignment shift is formed deeper than the position of the upper surface. Therefore, the interlayer connection hole 17 is
Integrate with Next, as shown in FIG. 22B, an interlayer connection metal 21 made of tungsten is formed in the interlayer connection hole 17 by using a CVD method. Since the tungsten 21 formed by the CVD method has good step coverage, it fills not only the interlayer connection holes 17 in FIG. As a result, via the interlayer connection metal 21 formed in the portion that was the hole 16,
Short-circuit failure in which adjacent first wirings 13 are connected to each other occurs. If an attempt is made to lower the relative dielectric constant in the wiring gap 15, the holes 16 occupy a larger area, so that short-circuit defects are more likely to occur. On the other hand, FIG.
If the deviation dimension 20 in (a) is further increased, the connection area between the first wiring 13 and the metal 21 for interlayer connection buried in the interlayer connection hole 17 becomes smaller. A connection failure with the metal for interlayer connection 21 occurs. In particular, when an organic material is used as the material of the interlayer insulating film 14, the connection failure easily occurs. When the etching is performed deeper in the interlayer connection hole 17, the first metal 21 for interlayer connection is formed.
Short-circuit failure in which the wiring 13 and the semiconductor substrate 11 are connected to each other occurs. Next, as shown in FIG. 22C, a second wiring 22 to be connected to the first wiring 13 via the metal 21 for interlayer connection is formed by the metal 21 for interlayer connection and the interlayer insulating film 14. Formed on

【0007】本発明は、上記従来の問題に鑑み、配線間
容量を最小限に抑え、かつ、アライメントずれが発生し
てもショート不良や接続不良が発生しにくい半導体装置
及びその製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and provides a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which minimizes inter-wiring capacitance and hardly causes short-circuit failure or connection failure even when an alignment shift occurs. The purpose is to:

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、多層配線を有する半導体装置の製造方法であ
って、基板の表面を絶縁膜で覆う工程と、前記絶縁膜上
に導電膜を堆積する工程と、前記導電膜上に第1の層間
絶縁膜を形成する工程と、前記導電膜に達する層間接続
孔を前記第1の層間絶縁膜に形成する工程と、前記層間
接続孔内に層間接続用金属を埋め込む工程と、第1の配
線層パターンを規定するマスキング層を前記層間接続用
金属の少なくとも一部を覆うようにして前記第1の層間
絶縁膜上に形成する工程と、前記マスキング層をマスク
にして前記第1の層間絶縁膜をエッチングし、前記マス
キング層および前記層間接続金属をマスクにして前記導
電膜をエッチングし、それによって前記導電膜から第1
の配線層を形成する工程と、前記マスキング層を除去す
る工程と、前記層間接続金属および第1の配線層を覆う
よう第2の層間絶縁膜を前記基板上に堆積する工程と、
前記第2の層間絶縁膜を平坦化することによって、前記
層間接続用金属の少なくとも一部を露出させる工程と工
程と、前記層間接続用金属の上部と電気的に接続する第
2の配線層を形成する工程とを包含する。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device having a multi-layer wiring, comprising the steps of: covering a surface of a substrate with an insulating film; Depositing, forming a first interlayer insulating film on the conductive film, forming an interlayer connection hole reaching the conductive film in the first interlayer insulating film, Embedding a metal for interlayer connection into the first wiring layer; and forming a masking layer defining a first wiring layer pattern on the first interlayer insulating film so as to cover at least a part of the metal for interlayer connection. The first interlayer insulating film is etched using the masking layer as a mask, and the conductive film is etched using the masking layer and the interlayer connection metal as a mask.
Forming a wiring layer, removing the masking layer, and depositing a second interlayer insulating film on the substrate to cover the interlayer connection metal and a first wiring layer;
Exposing at least a portion of the metal for interlayer connection by flattening the second interlayer insulating film; and forming a second wiring layer electrically connected to an upper portion of the metal for interlayer connection. Forming.

【0009】本発明の半導体装置の他の製造方法は、基
板の表面を絶縁膜で覆う工程と、前記絶縁膜上に導電膜
を堆積する工程と、前記導電膜上に第1の層間絶縁膜を
形成する工程と、前記導電膜に達する層間接続孔を前記
第1の層間絶縁膜に形成する工程と、前記層間接続孔内
に層間接続用金属を埋め込む工程と、前記第1の層間絶
縁膜をその表面から部分的にエッチングし、前記層間接
続用金属の上端部分を前記第1の層間絶縁膜よりも突出
させる工程と、第1の配線層パターンを規定するマスキ
ング層を前記層間接続用金属の少なくとも一部を覆うよ
うにして前記第1の層間絶縁膜上に形成する工程と、前
記マスキング層をマスクにして前記第1の層間絶縁膜を
エッチングし、前記マスキング層および前記層間接続金
属をマスクにして前記導電膜をエッチングし、それによ
って前記導電膜から第1の配線層を形成する工程と、前
記マスキング層を除去する工程と、前記層間接続金属お
よび第1の配線層を覆うよう第2の層間絶縁膜を前記基
板上に堆積する工程と、前記第2の層間絶縁膜を平坦化
することによって、前記層間接続用金属の少なくとも一
部を露出させる工程と工程と、前記層間接続用金属の上
部と電気的に接続する第2の配線層を形成する工程とを
包含する。
According to another method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of covering the surface of a substrate with an insulating film, a step of depositing a conductive film on the insulating film, and a step of forming a first interlayer insulating film on the conductive film Forming an interlayer connection hole reaching the conductive film in the first interlayer insulating film; embedding a metal for interlayer connection in the interlayer connection hole; Partially etching the upper surface of the metal for interlayer connection from the first interlayer insulating film, and forming a masking layer for defining a first wiring layer pattern with the metal for interlayer connection. Forming on the first interlayer insulating film so as to cover at least a part of the first interlayer insulating film; and etching the first interlayer insulating film using the masking layer as a mask to remove the masking layer and the interlayer connecting metal. Make a mask Etching the conductive film, thereby forming a first wiring layer from the conductive film, removing the masking layer, and forming a second interlayer so as to cover the interlayer connection metal and the first wiring layer. Depositing an insulating film on the substrate, flattening the second interlayer insulating film to expose at least a part of the metal for interlayer connection, and an upper portion of the metal for interlayer connection. Forming a second wiring layer electrically connected to the second wiring layer.

【0010】前記導電膜のエッチングは、前記層間接続
金属を実質的にエッチングしないように行うことが好ま
しい。
It is preferable that the etching of the conductive film is performed so that the interlayer connection metal is not substantially etched.

【0011】前記第2の層間絶縁膜を形成する工程は、
前記第1の配線相互間の配線間隙において前記第2の層
間絶縁膜が存在しない閉領域よりなる空孔を併せて形成
することが好ましい。
The step of forming the second interlayer insulating film includes:
It is preferable that voids formed of a closed region where the second interlayer insulating film does not exist are also formed in the wiring gap between the first wirings.

【0012】前記第2の層間絶縁膜を平坦化する工程に
おいて、前記空孔を露出させないことが好ましい。
In the step of flattening the second interlayer insulating film, it is preferable that the holes are not exposed.

【0013】前記第1の層間絶縁膜に使用する材料の誘
電率より前記第2の層間絶縁膜に使用する材料の誘電率
の方が小さいことが好ましい。
It is preferable that the dielectric constant of the material used for the second interlayer insulating film is smaller than the dielectric constant of the material used for the first interlayer insulating film.

【0014】前記第2の層間絶縁膜を形成する工程は、
前記第2の層間絶縁膜の一部を構成する第1層間絶縁層
を形成する工程と、前記第2の層間絶縁膜の他の一部を
構成する第2層間絶縁層を前記第1層間絶縁層上に形成
する工程とを包含し、前記第1層間絶縁層を形成する工
程において、前記第1の配線層が形成する隙間のうち間
隔が0.5μm以下の隙間に空孔を形成するように前記
第1層間絶縁層によって前記間隔が0.5μm以下の隙
間の上を実質的に覆い、前記第2層間絶縁層を形成する
工程においては、前記第1の配線層が形成する隙間のう
ち、前記第1層間絶縁層によって実質的に覆われていな
い隙間の内部に前記第2層間絶縁層の一部を進入させる
ようにしてもよい。
The step of forming the second interlayer insulating film includes:
Forming a first interlayer insulating layer forming a part of the second interlayer insulating film, and forming a second interlayer insulating layer forming another part of the second interlayer insulating film into the first interlayer insulating film; Forming the first interlayer insulating layer, wherein in the step of forming the first interlayer insulating layer, voids are formed in a gap of 0.5 μm or less among gaps formed by the first wiring layer. In the step of substantially covering the gap of 0.5 μm or less with the first interlayer insulating layer and forming the second interlayer insulating layer, the step of forming the second interlayer insulating layer may include: A part of the second interlayer insulating layer may enter a gap that is not substantially covered by the first interlayer insulating layer.

【0015】前記第1層間絶縁層として、シラン/N2
O系ガスのプラズマを用いて形成した第1プラズマCV
D膜を使用することができる。
As the first interlayer insulating layer, silane / N 2
First plasma CV formed using O-based gas plasma
D membranes can be used.

【0016】前記第2層間絶縁層として、基板バイアス
電圧を印可した高密度プラズマを用いて形成した第2プ
ラズマCVD膜を使用することができる。
As the second interlayer insulating layer, a second plasma CVD film formed by using high-density plasma to which a substrate bias voltage is applied can be used.

【0017】前記第1の配線層を形成する工程は、前記
マスキング層をマスクにして前記第1の層間絶縁膜およ
び前記導電膜をエッチングした後、前記導電膜の下地絶
縁膜の一部をエッチングすることによって溝を前記絶縁
膜の表面に形成する工程を包含してもよい。
In the step of forming the first wiring layer, the first interlayer insulating film and the conductive film are etched using the masking layer as a mask, and then a part of a base insulating film of the conductive film is etched. And forming a groove on the surface of the insulating film.

【0018】前記第2の配線層を形成する工程は、溝作
製用パターンをマスクにして少なくとも前記第1の層間
絶縁膜をエッチングすることにより、前記第1の層間絶
縁膜の表面に溝を作成する工程と、前記層間接続用金属
と第1の層間絶縁膜と第2の層間絶縁膜との上に第2の
金属層を形成する工程と、前記第2の金属層のうち前記
溝の内部以外に存在する部分を除去することによって第
2の配線を形成する工程とを包含するようしてもよい。
In the step of forming the second wiring layer, a groove is formed on the surface of the first interlayer insulating film by etching at least the first interlayer insulating film using the groove forming pattern as a mask. Forming a second metal layer on the metal for interlayer connection, the first interlayer insulating film, and the second interlayer insulating film; and forming a second metal layer inside the trench in the second metal layer. Forming a second wiring by removing a portion other than the above.

【0019】本発明の更に他の半導体装置の製造方法
は、同一絶縁膜上に形成された複数の配線から構成され
る下層配線層であって、前記複数の配線が第1配線と、
前記第1配線から第1の間隙をおいて隣接する第2配線
と、前記第1配線から前記第1の間隙より広い第2の間
隙をおいて隣接する第3配線とを含む下層配線層と、前
記第1配線、前記第2配線および前記第3配線の上に形
成された第1の層間絶縁膜とを備えた構造を形成する工
程と、前記第1の間隙の上方を実質的に塞ぎ、前記第1
の間隙内に空孔を形成するように、第2の層間絶縁膜の
下部を構成する第1層間絶縁層を堆積する工程と、前記
第2の層間絶縁膜の上部を構成する、前記第1層間絶縁
層よりもカバレッジの良い第2層間絶縁層を堆積するこ
とによって前記第2の間隙を埋め込み、かつ前記空孔を
完全に覆う工程とを包含する。
According to still another method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, there is provided a lower wiring layer including a plurality of wirings formed on the same insulating film, wherein the plurality of wirings include a first wiring,
A lower wiring layer including a second wiring adjacent to the first wiring at a first gap and a third wiring adjacent to the first wiring at a second gap wider than the first gap; Forming a structure having a first interlayer insulating film formed on the first wiring, the second wiring, and the third wiring; and substantially blocking the space above the first gap. , The first
Depositing a first interlayer insulating layer forming a lower portion of the second interlayer insulating film so as to form a hole in the gap between the first interlayer insulating film, and forming an upper portion of the second interlayer insulating film. Depositing a second interlayer insulating layer having better coverage than the interlayer insulating layer to fill the second gap and completely cover the holes.

【0020】前記空孔を露出させないように前記第2の
層間絶縁膜を平坦化する工程を更に包含することが好ま
しい。
Preferably, the method further includes a step of flattening the second interlayer insulating film so as not to expose the holes.

【0021】前記第2層間絶縁層を前記第1層間絶縁層
よりも誘電率の低い有機膜から形成することが好まし
い。
It is preferable that the second interlayer insulating layer is formed of an organic film having a lower dielectric constant than the first interlayer insulating layer.

【0022】本発明の半導体装置は、同一絶縁膜上に形
成された複数の配線から構成される下層配線層であっ
て、前記複数の配線が第1配線と、前記第1配線から第
1の間隙をおいて隣接する第2配線と、前記第1配線か
ら第2の間隙をおいて隣接する第3配線とを含む下層配
線層と、前記第1配線、前記第2配線および前記第3配
線の上に形成された第1の層間絶縁膜と、前記第1の層
間絶縁膜中に形成され、前記第1配線の上面に接触する
接続用金属と、前記第1の間隙および前記第2の間隙の
上方に形成され、前記第1の間隙および前記第2の間隙
の各々に空孔を形成する第2の層間絶縁膜と、前記第2
の層間絶縁膜上に形成され、前記層間接続用金属と電気
的に接続される上層配線層とを備えている。
The semiconductor device according to the present invention is a lower wiring layer comprising a plurality of wirings formed on the same insulating film, wherein the plurality of wirings are a first wiring and a first wiring from the first wiring. A lower wiring layer including a second wiring adjacent with a gap therebetween, and a third wiring adjacent with a second gap from the first wiring, the first wiring, the second wiring, and the third wiring A first interlayer insulating film formed on the first wiring, a connection metal formed in the first interlayer insulating film and in contact with an upper surface of the first wiring, the first gap and the second gap. A second interlayer insulating film formed above the gap and forming a hole in each of the first gap and the second gap;
And an upper wiring layer electrically connected to the metal for interlayer connection.

【0023】前記上層配線層は埋込構造を持つ配線であ
り、前記上層配線層は前記第2の層間絶縁膜中に形成さ
れているようにしてもよい。
The upper wiring layer may be a wiring having a buried structure, and the upper wiring layer may be formed in the second interlayer insulating film.

【0024】前記下層配線層の前記下地絶縁膜は、前記
第1の間隙および第2の間隙の下部に形成された溝を有
しており、前記溝内には、前記下地絶縁膜の上面よりも
上に突出しない高さを有する前記第2の層間絶縁膜の一
部が存在しているようにしてもよい。
The lower insulating film of the lower wiring layer has a groove formed below the first gap and the second gap, and a groove is formed in the groove from an upper surface of the lower insulating film. And a part of the second interlayer insulating film having a height that does not protrude upward.

【0025】前記層間接続用金属の上端部分は前記第1
の層間絶縁膜の上面よりも上に突出していることが好ま
しい。
The upper end portion of the metal for interlayer connection is the first
It is preferable to project above the upper surface of the interlayer insulating film.

【0026】前記第1配線は、前記第2配線および/ま
たは前記第3配線に向かって局所的に突出する側面部を
有しており、前記側面部の上面は、前記層間接続用金属
によって覆われていてもよい。また、前記第1配線の前
記側面部は、前記層間接続用金属に対して自己整合的に
形成されていることが好ましい。
The first wiring has a side surface portion locally protruding toward the second wiring and / or the third wiring, and the upper surface of the side surface portion is covered with the metal for interlayer connection. It may be. Further, it is preferable that the side surface portion of the first wiring is formed in a self-aligned manner with respect to the metal for interlayer connection.

【0027】本発明の半導体装置は、同一絶縁膜上に形
成された複数の配線から構成される下層配線層であっ
て、前記複数の配線が第1配線と、前記第1配線から第
1の間隙をおいて隣接する第2配線と、前記第1配線か
ら第2の間隙をおいて隣接する第3配線とを含む下層配
線層と、前記第1配線、前記第2配線および前記第3配
線の上に形成された第1の層間絶縁膜と、前記下層配線
層を覆い、上面が平坦化された第2の層間絶縁膜とを備
え、前記第2の間隙は前記第1の間隙よりも広く、前記
第2の層間絶縁膜は、第1層間絶縁層と、前記第1層間
絶縁層上に形成された第2層間絶縁層を含み、前記第2
の層間絶縁膜の上面は平坦化され、前記第1層間絶縁層
および前記第2層間絶縁層は前記第1の間隙の上方を塞
ぎ、前記第1の間隙内に空孔が形成されており、前記第
2の間隙は、前記第1層間絶縁層および前記第2層間絶
縁層によって埋め込まれている。
A semiconductor device according to the present invention is a lower wiring layer composed of a plurality of wirings formed on the same insulating film, wherein the plurality of wirings are a first wiring and a first wiring from the first wiring. A lower wiring layer including a second wiring adjacent with a gap therebetween, and a third wiring adjacent with a second gap from the first wiring, the first wiring, the second wiring, and the third wiring A first interlayer insulating film formed thereon and a second interlayer insulating film covering the lower wiring layer and having an upper surface planarized, wherein the second gap is larger than the first gap. Broadly, the second interlayer insulating film includes a first interlayer insulating layer and a second interlayer insulating layer formed on the first interlayer insulating layer.
The first interlayer insulating layer and the second interlayer insulating layer block the upper part of the first gap, and a hole is formed in the first gap, The second gap is filled with the first interlayer insulating layer and the second interlayer insulating layer.

【0028】前記第2層間絶縁層は、前記第1層間絶縁
層よりもカバレッジが良いことが好ましい。
It is preferable that the second interlayer insulating layer has better coverage than the first interlayer insulating layer.

【0029】前記第1層間絶縁層はシリコン酸化膜から
形成されており、前記第2層間絶縁層は、前記第1層間
絶縁層の誘電率よりも低い誘電率を有する有機塗布膜か
ら形成されていることが好ましい。
The first interlayer insulating layer is formed from a silicon oxide film, and the second interlayer insulating layer is formed from an organic coating film having a dielectric constant lower than that of the first interlayer insulating layer. Is preferred.

【0030】本発明による半導体装置の製造方法は、多
層配線を有する半導体装置の製造方法であって、第1の
配線層の上に第1の層間絶縁膜を形成し、該形成された
第1の層間絶縁膜に層間接続孔を開口し、該開口された
層間接続孔へ層間接続用金属を埋め込む工程と、第1の
配線用パターンをマスクにして前記第1の層間絶縁膜と
第1の配線層とを順次エッチングすることにより、第1
の配線を形成する工程と、前記第1の層間絶縁膜と第1
の配線とが形成された半導体基板上に第2の層間絶縁膜
を形成する工程と、前記第1の層間絶縁膜の表面が露出
するまで前記第2の層間絶縁膜を除去することによっ
て、該第2の層間絶縁膜と前記第1の層間絶縁膜と層間
接続用金属とが各々有する表面を同一平面になるように
平坦化する工程と、前記同一平面の上に第2の金属層を
形成し、第2の配線用パターンをマスクにして該第2の
金属層をエッチングすることにより第2の配線を形成す
る工程とを備えている。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device having a multi-layer wiring, comprising: forming a first interlayer insulating film on a first wiring layer; Forming an interlayer connection hole in the interlayer insulating film, embedding an interlayer connection metal in the opened interlayer connection hole, and using the first wiring pattern as a mask to form the first interlayer insulating film and the first interlayer insulating film. By sequentially etching the wiring layer, the first
Forming the first wiring, and forming the first interlayer insulating film and the first
Forming a second interlayer insulating film on the semiconductor substrate on which the wiring is formed, and removing the second interlayer insulating film until the surface of the first interlayer insulating film is exposed. Flattening the surfaces of the second interlayer insulating film, the first interlayer insulating film, and the metal for interlayer connection so as to be on the same plane, and forming a second metal layer on the same plane Forming a second wiring by etching the second metal layer using the second wiring pattern as a mask.

【0031】本発明による他の半導体装置の製造方法
は、多層配線を有する半導体装置の製造方法であって、
第1の配線層の上に第1の層間絶縁膜を形成し、該形
成された第1の層間絶縁膜に層間接続孔を開口し、該開
口された層間接続孔へ層間接続用金属を埋め込む工程
と、第1の配線用パターンをマスクにして前記第1の層
間絶縁膜と第1の配線層とを順次エッチングすることに
より、第1の配線を形成する工程と、前記第1の層間絶
縁膜と第1の配線とが形成された半導体基板上に第2の
層間絶縁膜を形成する工程と、前記第1の層間絶縁膜の
表面が露出するまで前記第2の層間絶縁膜を除去するこ
とによって、該第2の層間絶縁膜と前記第1の層間絶縁
膜と層間接続用金属とが各々有する表面を同一平面にな
るように平坦化する工程と、溝作製用パターンをマスク
にして少なくとも前記第1の層間絶縁膜をエッチングす
ることにより、該第1の層間絶縁膜の表面から所定の深
さを有する溝を作成する工程と、前記層間接続用金属と
第1の層間絶縁膜と第2の層間絶縁膜との上に第2の金
属層を形成し、該第2の金属層のうち前記溝の内部以外
に存在する部分を除去することによって第2の配線を形
成する工程とを備えている。
Another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring,
A first interlayer insulating film is formed on the first wiring layer, an interlayer connection hole is opened in the formed first interlayer insulating film, and an interlayer connection metal is buried in the opened interlayer connection hole. Forming a first wiring by sequentially etching the first interlayer insulating film and the first wiring layer using the first wiring pattern as a mask; and forming the first interlayer insulating film. Forming a second interlayer insulating film on the semiconductor substrate on which the film and the first wiring are formed; and removing the second interlayer insulating film until the surface of the first interlayer insulating film is exposed Thereby, a step of flattening the surfaces of the second interlayer insulating film, the first interlayer insulating film, and the metal for interlayer connection so as to be flush with each other, and at least using the groove forming pattern as a mask The first interlayer insulating film is etched to form the first interlayer insulating film. Forming a groove having a predetermined depth from the surface of the interlayer insulating film; and forming a second metal layer on the metal for interlayer connection, the first interlayer insulating film, and the second interlayer insulating film. Forming a second wiring by removing a portion of the second metal layer other than inside the trench.

【0032】本発明による更に他の半導体装置の製造方
法は、多層配線を有する半導体装置の製造方法であっ
て、絶縁膜の上に形成された第1の配線層の上に第1の
層間絶縁膜を形成し、該形成された第1の層間絶縁膜に
層間接続孔を開口し、該開口された層間接続孔へ層間接
続用金属を埋め込む工程と、第1の配線用レジストパタ
ーンをマスキングに使用して前記第1の層間絶縁膜と第
1の配線層と前記絶縁膜の少なくとも一部とを順次エッ
チングすることにより、第1の配線を形成する工程と、
第1の配線が形成された半導体基板上に第2の層間絶縁
膜を形成する工程と、前記層間接続用金属の表面が露出
するまで前記第2の層間絶縁膜を除去することによっ
て、該第2の層間絶縁膜と層間接続用金属とが各々有す
る表面を同一平面になるように平坦化する工程と、前記
同一平面の上に第2の金属層を形成し、第2の配線用レ
ジストパターンをマスキングに使用して該第2の金属層
をエッチングすることにより第2の配線を形成する工程
とを備えている。
Still another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device having a multi-layer wiring, wherein a first interlayer insulating film is formed on a first wiring layer formed on an insulating film. Forming a film, forming an interlayer connection hole in the formed first interlayer insulating film, embedding a metal for interlayer connection in the opened interlayer connection hole, and masking the first wiring resist pattern. Forming a first wiring by sequentially etching the first interlayer insulating film, the first wiring layer, and at least a part of the insulating film using the first interlayer insulating film;
Forming a second interlayer insulating film on the semiconductor substrate on which the first wiring is formed, and removing the second interlayer insulating film until the surface of the metal for interlayer connection is exposed; Flattening the surfaces of the two interlayer insulating films and the metal for interlayer connection so as to be on the same plane, forming a second metal layer on the same plane, and forming a second wiring resist pattern. Forming a second wiring by etching the second metal layer using masking for masking.

【0033】本発明による更に他の半導体装置の製造方
法は、多層配線を有する半導体装置の製造方法であっ
て、絶縁膜の上に形成された第1の配線層の上に第1の
層間絶縁膜を形成し、該形成された第1の層間絶縁膜に
層間接続孔を開口し、該開口された層間接続孔へ層間接
続用金属を埋め込む工程と、前記第1の層間絶縁膜の表
面から一部をエッチングする工程と、第1の配線用レジ
ストパターンをマスキングに使用して前記第1の層間絶
縁膜と第1の配線層とを順次エッチングすることによ
り、第1の配線を形成する工程と、第1の配線が形成さ
れた半導体基板上に第2の層間絶縁膜を形成する工程
と、前記層間接続用金属の表面が露出するまで前記第2
の層間絶縁膜を除去することによって、該第2の層間絶
縁膜と層間接続用金属とが各々有する表面を同一平面に
なるように平坦化する工程と、前記同一平面の上に第2
の金属層を形成し、第2の配線用レジストパターンをマ
スキングに使用して該第2の金属層をエッチングするこ
とにより第2の配線を形成する工程とを備えている。
Still another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device having a multi-layer wiring, wherein a first interlayer insulating film is formed on a first wiring layer formed on an insulating film. Forming a film, opening an interlayer connection hole in the formed first interlayer insulating film, and embedding a metal for interlayer connection in the opened interlayer connection hole; and forming a film from the surface of the first interlayer insulating film. Forming a first wiring by etching a part of the first interlayer insulating film and the first wiring layer sequentially using a first wiring resist pattern for masking; Forming a second interlayer insulating film on the semiconductor substrate on which the first wiring has been formed; and forming the second interlayer insulating film on the semiconductor substrate until the surface of the metal for interlayer connection is exposed.
Removing the interlayer insulating film to planarize the surfaces of the second interlayer insulating film and the metal for interlayer connection so as to be flush with each other;
Forming a second wiring by etching the second metal layer using the second wiring resist pattern for masking.

【0034】本発明による更に他の半導体装置の製造方
法は、多層配線を有する半導体装置の製造方法であっ
て、絶縁膜の上に形成された第1の配線層の上に第1の
層間絶縁膜を形成し、該形成された第1の層間絶縁膜に
層間接続孔を開口し、該開口された層間接続孔へ層間接
続用金属を埋め込む工程と、第1の配線用レジストパタ
ーンをマスキングに使用して前記第1の層間絶縁膜と第
1の配線層と前記絶縁膜とを順次エッチングすることに
より、第1の配線を形成する工程と、第1の配線が形成
された半導体基板上に第2の層間絶縁膜を形成する工程
と、前記第1の層間絶縁膜の表面が露出するまで前記第
2の層間絶縁膜を除去することによって、該第2の層間
絶縁膜と前記第1の層間絶縁膜とが各々有する表面を同
一平面になるように平坦化する工程と、前記第2の層間
絶縁膜の表面を選択的にエッチングした後、第3の層間
絶縁膜を堆積する工程と、前記第1の層間絶縁膜の表面
が露出するまで前記第3の層間絶縁膜を除去することに
よって、該第3の層間絶縁膜と前記第1の層間絶縁膜と
層間接続金属とが各々有する表面を同一平面になるよう
に平坦化する工程と、前記同一平面の上に第2の金属層
を形成し、第2の配線用レジストパターンをマスキング
に使用して該第2の金属層をエッチングすることにより
第2の配線を形成する工程とを備えている。
Still another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device having a multi-layer wiring, wherein a first interlayer insulating film is formed on a first wiring layer formed on an insulating film. Forming a film, forming an interlayer connection hole in the formed first interlayer insulating film, embedding a metal for interlayer connection in the opened interlayer connection hole, and masking the first wiring resist pattern. Forming a first wiring by sequentially etching the first interlayer insulating film, the first wiring layer, and the insulating film using the first wiring, and forming the first wiring on the semiconductor substrate on which the first wiring is formed. Forming the second interlayer insulating film and removing the second interlayer insulating film until the surface of the first interlayer insulating film is exposed, thereby forming the second interlayer insulating film and the first interlayer insulating film. So that the surfaces of the interlayer insulating film and the surface of each have the same plane Carrying out the step of supporting, selectively etching the surface of the second interlayer insulating film, and then depositing a third interlayer insulating film; and forming the third interlayer insulating film until the surface of the first interlayer insulating film is exposed. Removing the third interlayer insulating film to flatten the surfaces of the third interlayer insulating film, the first interlayer insulating film, and the interlayer connection metal so as to be flush with each other. Forming a second metal layer on the flat surface and forming the second wiring by etching the second metal layer using the second wiring resist pattern for masking. .

【0035】前記第1の配線相互間の配線間隙において
前記第2の層間絶縁膜が存在しない閉領域よりなる空孔
を更に備えていることが好ましい。
It is preferable that the semiconductor device further includes a void formed of a closed region where the second interlayer insulating film does not exist in the wiring gap between the first wirings.

【0036】前記第1の層間絶縁膜の誘電率より前記第
2の層間絶縁膜の誘電率の方が小さいことが好ましい。
It is preferable that the dielectric constant of the second interlayer insulating film is smaller than the dielectric constant of the first interlayer insulating film.

【0037】前記第1の配線を形成する工程の前に、前
記第1の層間絶縁膜の表面から一部をエッチングする工
程を更に備えていてもよい。
[0037] Before the step of forming the first wiring, the method may further include a step of partially etching the surface of the first interlayer insulating film.

【0038】前記第2の層間絶縁膜を形成する方法とし
て、高密度プラズマCVDを使用すてもよい。
As a method of forming the second interlayer insulating film, high-density plasma CVD may be used.

【0039】前記第2の層間絶縁膜を形成する方法とし
て、基板にバイアス電圧を印可した高密度プラズマCV
Dを使用してもよい。
As a method of forming the second interlayer insulating film, a high-density plasma CV with a bias voltage applied to a substrate is used.
D may be used.

【0040】前記第1の層間絶縁膜に使用する材料の誘
電率より前記第2の層間絶縁膜に使用する材料の誘電率
の方が小さいことが好ましい。
It is preferable that the dielectric constant of the material used for the second interlayer insulating film is smaller than the dielectric constant of the material used for the first interlayer insulating film.

【0041】前記第2の層間絶縁膜を平坦化する工程に
おいて、化学的機械研磨を用いることが好ましい。
In the step of flattening the second interlayer insulating film, it is preferable to use chemical mechanical polishing.

【0042】前記第2の層間絶縁膜を形成する工程は、
前記第2の層間絶縁膜の一部を構成する第1層間絶縁層
を形成する工程と、前記第2の層間絶縁膜の他の一部を
構成する第2層間絶縁層を前記第1層間絶縁層上に形成
する工程と包含していてもよい。
The step of forming the second interlayer insulating film includes:
Forming a first interlayer insulating layer forming a part of the second interlayer insulating film, and forming a second interlayer insulating layer forming another part of the second interlayer insulating film into the first interlayer insulating film; A step of forming on a layer may be included.

【0043】前記第1層間絶縁層を形成する工程におい
て、前記第1の配線層が形成する隙間のうち間隔が0.
5μm以下の隙間に空孔を形成するように前記第1層間
絶縁層によって前記間隔が0.5μm以下の隙間の上を
実質的に覆い、前記第2層間絶縁層を形成する工程にお
いては、前記第1の配線層が形成する隙間のうち、前記
第1層間絶縁層によって実質的に覆われていない隙間の
内部に前記第2層間絶縁層の一部を進入させてもよい。
In the step of forming the first interlayer insulating layer, an interval of the gap formed by the first wiring layer is set to 0.
In the step of forming the second interlayer insulating layer, the first interlayer insulating layer substantially covers the gap of 0.5 μm or less by the first interlayer insulating layer so as to form a hole in the gap of 5 μm or less. In the gap formed by the first wiring layer, a part of the second interlayer insulating layer may enter a gap that is not substantially covered by the first interlayer insulating layer.

【0044】前記第1層間絶縁層として、シラン/N2
O系ガスのプラズマを用いて形成した第1プラズマCV
D膜を使用してもよい。
As the first interlayer insulating layer, silane / N 2
First plasma CV formed using O-based gas plasma
A D film may be used.

【0045】前記第2層間絶縁層として、基板バイアス
電圧を印可した高密度プラズマを用いて形成した第2プ
ラズマCVD膜を使用してもよい。
As the second interlayer insulating layer, a second plasma CVD film formed using high-density plasma to which a substrate bias voltage is applied may be used.

【0046】前記第2の層間絶縁膜を平坦化する工程
は、前記第1層間絶縁層を除去しないようにして前記第
2層間絶縁層を除去してもよい。
In the step of flattening the second interlayer insulating film, the second interlayer insulating layer may be removed without removing the first interlayer insulating layer.

【0047】前記第2の層間絶縁膜を形成する工程は、
前記第1の配線の上面から計測した前記空孔の上端の高
さを500nm以下にすることが好ましい。
The step of forming the second interlayer insulating film includes:
It is preferable that the height of the upper end of the hole measured from the upper surface of the first wiring be 500 nm or less.

【0048】前記第2の層間絶縁膜を形成する工程は、
前記第1の配線層が形成する隙間のうち間隔が0.8μ
m以下の隙間に空孔を形成することが好ましい。
The step of forming the second interlayer insulating film includes:
The gap formed by the first wiring layer is 0.8 μm.
It is preferable to form holes in gaps of m or less.

【0049】前記第2の層間絶縁膜を形成する工程は、
前記第1の配線層が形成する隙間のうち間隔が0.5μ
m以下の隙間に空孔率が0.5以上の空孔を形成するこ
とが好ましい。
The step of forming the second interlayer insulating film includes:
The gap formed by the first wiring layer is 0.5 μm.
It is preferable to form pores having a porosity of 0.5 or more in gaps of m or less.

【0050】前記第2の層間絶縁膜を平坦化する工程
は、前記第1層間絶縁層を除去しないようにして前記第
2層間絶縁層を除去してもよい。
In the step of flattening the second interlayer insulating film, the second interlayer insulating layer may be removed without removing the first interlayer insulating layer.

【0051】本発明による半導体装置は、多層配線を有
する半導体装置であって、半導体基板の上に形成された
第1の配線と、前記第1の配線と他層の配線とを接続す
るために該第1の配線上へ形成された層間接続用金属
と、前記層間接続用金属が存在する部分以外の前記第1
の配線におけるすべての領域において形成された第1の
層間絶縁膜と、前記半導体基板を平面視した場合におい
て、前記第1の配線以外の領域のすべてにおいて形成さ
れた第2の層間絶縁膜と、少なくとも前記層間接続用金
属の上に形成され、かつ、該層間接続用金属を介して前
記第1の配線に接続された第2の配線とを備えている。
A semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device having a multi-layer wiring, which is used for connecting a first wiring formed on a semiconductor substrate to the first wiring and a wiring of another layer. A metal for interlayer connection formed on the first wiring, and the first metal other than the portion where the metal for interlayer connection is present;
A first interlayer insulating film formed in all regions of the wiring, and a second interlayer insulating film formed in all regions other than the first wiring when the semiconductor substrate is viewed in a plan view; A second wiring formed at least on the metal for interlayer connection and connected to the first wiring via the metal for interlayer connection.

【0052】本発明による他の半導体装置は、多層配線
を有する半導体装置であって、絶縁膜上に配列された複
数の第1の配線層と、前記複数の第1の配線層の各々の
上に形成された第1の層間絶縁膜と、前記第1の層間絶
縁膜中に開口され、前記複数の第1の配線層上に位置す
る層間接続孔と、前記層間接続孔に埋め込まれ、前記第
1の配線層に接触する層間接続用金属と、前記複数の第
1の配線層を覆うように形成された第2の層間絶縁膜
と、前記複数の第1の配線層の間において、前記絶縁膜
の表面に形成された凹部とを備えている。
Another semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device having a multi-layer wiring, and comprises a plurality of first wiring layers arranged on an insulating film, and a plurality of first wiring layers on each of the plurality of first wiring layers. A first interlayer insulating film formed in the first interlayer insulating film, an interlayer connecting hole opened in the first interlayer insulating film and located on the plurality of first wiring layers, and embedded in the interlayer connecting hole; A metal for interlayer connection in contact with a first wiring layer, a second interlayer insulating film formed so as to cover the plurality of first wiring layers, and the plurality of first wiring layers; A concave portion formed on the surface of the insulating film.

【0053】本発明による更に他の半導体装置は、多層
配線を有する半導体装置であって、絶縁膜上に配列され
た複数の第1の配線層と、前記複数の第1の配線層の各
々の上に形成された第1の層間絶縁膜と、前記第1の層
間絶縁膜中に開口され、前記複数の第1の配線層上に位
置する層間接続孔と、前記層間接続孔に埋め込まれ、前
記第1の配線層に接触する層間接続用金属と、前記第1
の配線層が形成されていない領域上に設けられた第2の
層間絶縁膜とを備え、前記層間接続用金属の上面が前記
第1の層間絶縁膜の上面よりも上に突出している。前記
第2の層間絶縁膜は、前記複数の第1の配線層と、前記
第2の層間絶縁膜の一部を構成する第1層間絶縁層と、
前記第2の層間絶縁膜の他の一部を構成する第2層間絶
縁層とを備え、前記第1層間絶縁層は、前記第1の配線
層が形成する隙間のうち間隔が0.5μm以下の隙間に
空孔を形成するように前記間隔が0.5μm以下の隙間
の上を実質的に覆い、前記第2層間絶縁層の一部は、前
記第1の配線層が形成する隙間のうち、前記第1層間絶
縁層によって実質的に覆われていない隙間の内部に進入
していることが好ましい。
Still another semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device having a multi-layer wiring, and comprises a plurality of first wiring layers arranged on an insulating film, and each of the plurality of first wiring layers. A first interlayer insulating film formed thereon, an interlayer connection hole opened in the first interlayer insulating film, located on the plurality of first wiring layers, and buried in the interlayer connection hole; A metal for interlayer connection in contact with the first wiring layer;
And a second interlayer insulating film provided on a region where the wiring layer is not formed, wherein the upper surface of the metal for interlayer connection protrudes above the upper surface of the first interlayer insulating film. The second interlayer insulating film includes: the plurality of first wiring layers; a first interlayer insulating layer forming a part of the second interlayer insulating film;
A second interlayer insulating layer forming another part of the second interlayer insulating film, wherein the first interlayer insulating layer has a gap of 0.5 μm or less in a gap formed by the first wiring layer. The gap substantially covers the gap of 0.5 μm or less so as to form a hole in the gap, and a part of the second interlayer insulating layer is formed of the gap formed by the first wiring layer. It is preferable that the semiconductor device enters the gap substantially not covered by the first interlayer insulating layer.

【0054】前記第1の配線の上面から計測した前記空
孔の上端の高さは500nm以下であることことが好ま
しい。
It is preferable that the height of the upper end of the hole measured from the upper surface of the first wiring is 500 nm or less.

【0055】前記第1の配線層が形成する隙間のうち間
隔が0.8μm以下の隙間に空孔が形成されていること
が好ましい。
It is preferable that voids are formed in gaps formed by the first wiring layer with a gap of 0.8 μm or less.

【0056】前記第1の配線層が形成する隙間のうち間
隔が0.5μm以下の隙間に空孔率が0.5以上の空孔
が形成されていることが好ましい。
It is preferable that voids having a porosity of 0.5 or more are formed in gaps having an interval of 0.5 μm or less among the gaps formed by the first wiring layer.

【0057】[0057]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)本発明の第1
の実施形態を、図1〜図3を参照して説明する。図1
(a)〜(d)及び図2(a)〜(c)は、本実施形態
に係る半導体装置の製造方法を示すプロセスフロー図で
ある。まず、図1(a)に示すように、予め半導体能動
素子(図示せず)を形成した半導体基板101の上に、
絶縁膜102(厚さ0.8μm)、アルミニウムとチタ
ン合金との積層構造からなる第1金属層103(厚さ
0.5μm)、第1の層間絶縁膜104(厚さ1.0μ
m)を順次堆積させる。その後に層間接続用レジストパ
ターン105を形成し、ドライエッチングによって層間
接続孔106を開口する。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention.
Will be described with reference to FIGS. FIG.
FIGS. 2A to 2D and FIGS. 2A to 2C are process flow charts showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment. First, as shown in FIG. 1A, a semiconductor substrate 101 on which a semiconductor active element (not shown) is formed in advance,
An insulating film 102 (0.8 μm in thickness), a first metal layer 103 (0.5 μm in thickness) having a laminated structure of aluminum and a titanium alloy, and a first interlayer insulating film 104 (1.0 μm in thickness)
m) are sequentially deposited. Thereafter, an interlayer connection resist pattern 105 is formed, and an interlayer connection hole 106 is opened by dry etching.

【0058】次に、図1(b)に示すように、層間接続
用レジストパターン105をはく離した後における層間
接続孔106を有する面へ、例えばTiN/Tiよりな
るアドヒージョンレイヤー107を堆積させ、更にブラ
ンケットW−CVD法によってタングステンよりなる層
間接続材料108を堆積させる。ドライエッチング又は
CMP法によって、層間接続孔106の内部以外に存在
するアドヒージョンレイヤー107及び層間接続材料1
08を除去する。層間接続孔106の内部にのみ存在す
るアドヒージョン107と層間接続材料108とは、併
せて層間接続用金属109を構成する。
Next, as shown in FIG. 1B, an adhesion layer 107 made of, for example, TiN / Ti is deposited on the surface having the interlayer connection holes 106 after the interlayer connection resist pattern 105 is peeled off. Then, an interlayer connection material 108 made of tungsten is deposited by blanket W-CVD. The adhesion layer 107 and the interlayer connection material 1 existing outside the interlayer connection hole 106 by dry etching or CMP.
08 is removed. The adhesion 107 and the interlayer connection material 108 that exist only inside the interlayer connection hole 106 together form a metal 109 for interlayer connection.

【0059】次に、図1(c)に示すように、第1の層
間絶縁膜104及び層間接続用金属109の上に、第1
の配線用レジストパターン(第1の配線層パターンを規
定するマスキング層)110を形成する。該第1の配線
用レジストパターン110が、ずれ寸法111だけアラ
イメントずれして形成される場合を考える。例えば、層
間接続孔106の直径を0.3μm、第1の配線用レジ
ストパターン110の幅を0.3μmとした場合には、
該層間接続孔106へ埋め込まれた層間接続用金属10
9と第1の配線用レジストパターン110との許容され
るずれ寸法111は、最大で0.1μmとなる。
Next, as shown in FIG. 1C, the first interlayer insulating film 104 and the metal
The wiring resist pattern (masking layer defining the first wiring layer pattern) 110 is formed. Consider a case where the first wiring resist pattern 110 is formed with a misalignment by a misalignment dimension 111. For example, when the diameter of the interlayer connection hole 106 is 0.3 μm and the width of the first wiring resist pattern 110 is 0.3 μm,
Metal 10 for interlayer connection buried in interlayer connection hole 106
The allowable deviation dimension 111 between the first wiring pattern 9 and the first wiring resist pattern 110 is 0.1 μm at the maximum.

【0060】図3(a)は、第1の配線用レジストパタ
ーン110のずれと層間接続用金属109との関係を示
す平面図である。図3(a)の波線下側には、第1の配
線用レジストパターン110の位置が層間接続用金属1
09の位置からずれている場合が示されており、波線上
側には、第1の配線用レジストパターン110の位置と
層間接続用金属109の位置とが整合している場合が示
されている。
FIG. 3A is a plan view showing a relationship between the displacement of the first wiring resist pattern 110 and the metal 109 for interlayer connection. The position of the first wiring resist pattern 110 is located below the wavy line in FIG.
The position of the first wiring resist pattern 110 and the position of the interlayer connection metal 109 match on the upper side of the wavy line.

【0061】次に、図1(d)に示すように、酸化膜を
パターニングするためのCF系エッチングガスと、アル
ミニウム膜をパターニングするためのCl系エッチング
ガスとを使用して、第1の配線用レジストパターン11
0を有する面から、第1の配線用レジストパターン11
0をマスクとして順次ドライエッチングする。まず、低
温においてCF系エッチングガスを使用したドライエッ
チングにより、第1の配線用レジストパターン110の
開口部における第1の層間絶縁膜104を除去する。こ
の場合には、アライメントずれ部分112における層間
接続用金属109は、CF系エッチングガスによっては
ほとんどエッチングされない。更に、Cl系エッチング
ガスを使用したドライエッチングによって、絶縁膜10
2が露出するまで第1の配線用レジストパターン110
の開口部における第1の金属層103を除去する。この
ことによって、第1の配線113Aを形成する。この場
合にも、アライメントずれ部分112における層間接続
用金属109は、Cl系エッチングガスによってはエッ
チングされない。第1の配線113Aを形成するエッチ
ングは、第1の配線用レジストパターン110および層
間接続用金属109の両方がエッチングマスクとして機
能している。
Next, as shown in FIG. 1D, a first wiring is formed by using a CF-based etching gas for patterning an oxide film and a Cl-based etching gas for patterning an aluminum film. Resist pattern 11
0, the first wiring resist pattern 11
Dry etching is sequentially performed using 0 as a mask. First, the first interlayer insulating film 104 in the opening of the first wiring resist pattern 110 is removed by dry etching using a CF-based etching gas at a low temperature. In this case, the metal 109 for interlayer connection in the misaligned portion 112 is hardly etched by the CF-based etching gas. Further, the insulating film 10 is formed by dry etching using a Cl-based etching gas.
2 until the first wiring resist pattern 110 is exposed.
The first metal layer 103 in the opening is removed. Thus, a first wiring 113A is formed. Also in this case, the metal 109 for interlayer connection in the misaligned portion 112 is not etched by the Cl-based etching gas. In the etching for forming the first wiring 113A, both the first wiring resist pattern 110 and the interlayer connection metal 109 function as an etching mask.

【0062】図3(b)は、アライメントずれの有無に
対応した第1の配線113と層間接続用金属109との
位置関係を示す斜視図である。まず、第1の金属層10
3から、ドライエッチングにより、アライメントずれせ
ず形成された配線113Bの場合を考える。この場合に
は、配線113Bの上面に、該配線113Bの幅と同一
の直径を有する層間接続用金属109が形成される。一
方、第1の金属層から、ドライエッチングにより、アラ
イメントずれして形成された配線113Cの場合を考え
る。この場合には、該ドライエッチングの際に層間接続
用金属109の下に位置する第1の金属層がエッチング
されない。したがって、図8(a)におけるアライメン
トずれ部分112において、層間接続用金属109の下
に位置する第1の金属層がセルフアライメントによって
エッチングされずに残るので、図3(b)に示すような
形状を持った配線113Cが形成される。このことによ
り、層間接続用金属109が有する下面の全面に対し
て、配線113B又は配線113Cからなる第1の配線
113Aが必ず形成される。また、図8(a)における
第1の配線用レジストパターン110の下の部分はエッ
チングされないので、第1の配線113Aの上であって
層間接続用金属109が存在しない部分においては、第
1の層間絶縁膜104がそのまま残る。このことによ
り、第1の配線113Aの上には、第1の層間絶縁膜1
04又は層間接続用金属109のいずれかが必ず存在す
る。したがって、層間接続用金属109又は第1の配線
用レジストパターン110の下に存在する第1の金属層
103が、第1の配線113Aを形成する。第1の金属
層103から形成された第1の配線113Aと、第1の
層間絶縁膜104との膜厚の合計は1.5μmである。
したがって、隣接する第1の配線113A間の領域であ
る配線間隙114における、最小幅0.3μmの部分に
形成された溝115のアスペクトレシオは約5となる。
なお、第1の配線が存在しないフィールド部分116
へ、配線のダミーパターンを形成してもよい。
FIG. 3B is a perspective view showing the positional relationship between the first wiring 113 and the metal for interlayer connection 109 corresponding to the presence or absence of misalignment. First, the first metal layer 10
From 3, the case of the wiring 113B formed by dry etching without any misalignment will be considered. In this case, an interlayer connection metal 109 having the same diameter as the width of the wiring 113B is formed on the upper surface of the wiring 113B. On the other hand, consider the case of the wiring 113C formed out of alignment with the first metal layer by dry etching. In this case, the first metal layer located below the interlayer connection metal 109 is not etched during the dry etching. Therefore, in the misaligned portion 112 in FIG. 8A, the first metal layer located under the interlayer connection metal 109 remains without being etched by self-alignment, and thus has a shape as shown in FIG. Is formed. Accordingly, the first wiring 113A including the wiring 113B or the wiring 113C is always formed on the entire lower surface of the interlayer connection metal 109. In addition, since the portion below the first wiring resist pattern 110 in FIG. 8A is not etched, the portion above the first wiring 113A where the interlayer connection metal 109 does not exist is the first portion. The interlayer insulating film 104 remains. As a result, the first interlayer insulating film 1 is formed on the first wiring 113A.
04 or the metal 109 for interlayer connection is always present. Therefore, the first metal layer 103 under the interlayer connection metal 109 or the first wiring resist pattern 110 forms the first wiring 113A. The total thickness of the first wiring 113A formed from the first metal layer 103 and the first interlayer insulating film 104 is 1.5 μm.
Therefore, the aspect ratio of the groove 115 formed in the portion having the minimum width of 0.3 μm in the wiring gap 114 which is a region between the adjacent first wirings 113A is about 5.
Note that the field portion 116 where the first wiring does not exist is provided.
Alternatively, a wiring dummy pattern may be formed.

【0063】このように本実施形態によれば、第1の層
間絶縁膜104および層間接続用金属109の両方の平
面パターンが第1の配線113Aの平面パターンを規定
する。
As described above, according to this embodiment, the plane pattern of both the first interlayer insulating film 104 and the metal for interlayer connection 109 defines the plane pattern of the first wiring 113A.

【0064】次に、図2(a)に示すように、第1の配
線用レジストパターン110をはく離した後の、半導体
基板101が有する絶縁膜102、第1の層間絶縁膜1
04、層間接続用金属109の上に、プラズマCVD装
置を使用して第2の層間絶縁膜117をそれぞれ堆積す
る。配線間隙114において形成された溝における該配
線間隙114の領域の一部又は全部が、第2の層間絶縁
膜117によっては埋め込まれずに空孔118となる。
特に、高アスペクトレシオを有する溝においては、配線
間隙114の領域の全部が空孔118となる。
Next, as shown in FIG. 2A, the insulating film 102 and the first interlayer insulating film 1 of the semiconductor substrate 101 after the first wiring resist pattern 110 is released.
04, a second interlayer insulating film 117 is deposited on the interlayer connection metal 109 using a plasma CVD apparatus. Part or all of the region of the wiring gap 114 in the groove formed in the wiring gap 114 becomes a hole 118 without being filled with the second interlayer insulating film 117.
In particular, in a groove having a high aspect ratio, the entire area of the wiring gap 114 becomes a hole 118.

【0065】次に、図2(b)に示すように、CMP法
を使用して、第1の層間絶縁膜104と層間接続用金属
109と第2の層間絶縁膜117との表面がほぼ同一平
面になるように、該第2の層間絶縁膜117を平坦化す
る。第1の層間絶縁膜104と第2の層間絶縁膜117
とを異なる材料にして、第1の層間絶縁膜104のCM
Pにおけるエッチングレートが、第2の層間絶縁膜11
7のエッチングレートよりも小さくなるように設定す
る。このことにより、第1の層間絶縁膜104をエッチ
ングストッパーとして利用する。第2の層間絶縁膜11
7は、高アスペクトレシオを有する溝の上部においてそ
の内部へもある程度埋め込まれるので、CMPの後に第
2の層間絶縁膜117の表面において空孔118が開口
部を形成することはない。
Next, as shown in FIG. 2B, the surfaces of the first interlayer insulating film 104, the metal 109 for interlayer connection, and the second interlayer insulating film 117 are substantially the same by using the CMP method. The second interlayer insulating film 117 is planarized so as to be flat. First interlayer insulating film 104 and second interlayer insulating film 117
Are made of different materials, and the CM of the first interlayer insulating film 104 is
The etching rate at P is lower than the second interlayer insulating film 11.
7 is set to be smaller than the etching rate. Thus, the first interlayer insulating film 104 is used as an etching stopper. Second interlayer insulating film 11
7 is buried to some extent in the upper part of the groove having a high aspect ratio, so that the hole 118 does not form an opening in the surface of the second interlayer insulating film 117 after the CMP.

【0066】次に、図2(c)に示すように、アルミニ
ウムとチタン合金との積層構造からなる金属層を堆積さ
せ、フォトリソグラフィーとドライエッチングとを使用
して第2の配線119を形成する。
Next, as shown in FIG. 2C, a metal layer having a laminated structure of aluminum and a titanium alloy is deposited, and a second wiring 119 is formed using photolithography and dry etching. .

【0067】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、配線間隙114の領域の一部又は全部が空気よりな
る空孔118になるので、該配線間隙114をはさむ第
1の配線113A間における比誘電率を低減できる。特
に配線間隙114へ形成される溝115が高アスペクト
レシオを有する場合には、該配線間隙114の領域の全
部が空孔118になるので、第1の配線113A間にお
ける比誘電率を最小値にすることができる。
As described above, according to the present embodiment, a part or the whole of the region of the wiring gap 114 becomes the air hole 118 made of air, so that the space between the first wirings 113A sandwiching the wiring gap 114 is formed. The relative dielectric constant can be reduced. In particular, when the groove 115 formed in the wiring gap 114 has a high aspect ratio, the entire area of the wiring gap 114 becomes a hole 118, so that the relative dielectric constant between the first wirings 113A is minimized. can do.

【0068】また、層間接続用金属109を形成した後
に第1の配線113Aを形成するので、層間接続用金属
109が有する下面の全面に対して必ず第1の配線11
3Aが形成される。したがって、第1の配線113Aと
層間接続用金属109との接続不良を防止できる。
Also, since the first wiring 113A is formed after the formation of the interlayer connection metal 109, the first wiring 11A must be formed over the entire lower surface of the interlayer connection metal 109.
3A is formed. Therefore, poor connection between the first wiring 113A and the metal for interlayer connection 109 can be prevented.

【0069】また、第1の層間絶縁膜104の層間接続
孔106に層間接続用金属109を形成した後に、第1
の配線113Aと第2の層間絶縁膜117とを順次形成
する。このことによって、第1の配線形成時にアライメ
ントずれが発生しても、第1の配線113Aの上面には
層間接続用金属109又は第1の層間絶縁膜104のい
ずれかが必ず存在し、かつ、第2の層間絶縁膜117と
同時に形成される空孔118へ層間接続用金属109が
埋め込まれることはない。したがって、層間接続用金属
109を介した、第1の配線113A同士のショート不
良及び配線と半導体基板101とのショート不良を防止
できる。
After the metal 109 for interlayer connection is formed in the interlayer connection hole 106 of the first interlayer insulating film 104, the first
Of the wiring 113A and the second interlayer insulating film 117 are sequentially formed. As a result, even if the misalignment occurs during the formation of the first wiring, either the metal 109 for interlayer connection or the first interlayer insulating film 104 always exists on the upper surface of the first wiring 113A, and The metal for interlayer connection 109 is not buried in the hole 118 formed simultaneously with the second interlayer insulating film 117. Therefore, short-circuit failure between the first wirings 113A and short-circuit failure between the wiring and the semiconductor substrate 101 via the interlayer connection metal 109 can be prevented.

【0070】(第2の実施形態)本発明の第2の実施形
態を、図4を参照して説明する。図4(a)〜(c)
は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すプロ
セスフロー図である。図(a)に至るまでの工程は図1
(a)〜(d)と同一なので、第1の実施形態における
構成要素と同一のものには同一の符号を付して、その説
明を省略する。本実施形態は、第1の実施形態において
プラズマCVD装置により第2の層間絶縁膜117を堆
積することに代えて、塗布法によって第2の層間絶縁膜
217を形成するものである。第2の層間絶縁膜217
としては、例えば有機ポリシロキサン、フッ素を含んだ
有機物等の材料からなる有機膜や無機のポーラス膜等が
考えられる。これらの材料は、その多くが流動性を有す
る。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4 (a) to 4 (c)
FIG. 2 is a process flow chart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment. The steps leading up to FIG.
Since these are the same as (a) to (d), the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the present embodiment, the second interlayer insulating film 217 is formed by a coating method instead of depositing the second interlayer insulating film 117 by the plasma CVD apparatus in the first embodiment. Second interlayer insulating film 217
For example, an organic film made of a material such as an organic polysiloxane or an organic material containing fluorine, an inorganic porous film, or the like can be considered. Many of these materials have fluidity.

【0071】まず、図4(a)に示すように、第1の層
間絶縁膜104、層間接続用金属109、配線間隙21
4の上に上記材料を塗布する。このことにより、配線間
隙214における溝へ、空孔を生ずることなく該流動性
を有する材料を埋め込んで、第2の層間絶縁膜217を
形成できる。第2の層間絶縁膜217の材料として、第
1の層間絶縁膜104よりも比誘電率が低い材料を選
ぶ。したがって、配線間隙214をはさむ第1の配線1
13A間における比誘電率を低減できる。次に、図4
(b)に示すように、CMP法を使用して、第1の層間
絶縁膜104と層間接続用金属109と第2の層間絶縁
膜217との表面が同一平面になるように、該第2の層
間絶縁膜217を平坦化する。第1の層間絶縁膜104
と第2の層間絶縁膜217とを異なる材料にして、第1
の層間絶縁膜104のCMPにおけるエッチングレート
が、第2の層間絶縁膜217のエッチングレートよりも
小さくなるように設定する。このことにより、第1の層
間絶縁膜104をエッチングストッパーとして利用す
る。次に、図4(c)に示すように、アルミニウムとチ
タン合金との積層構造からなる金属層を堆積させ、フォ
トリソグラフィーとドライエッチングとを使用して第2
の配線219を形成する。
First, as shown in FIG. 4A, the first interlayer insulating film 104, the metal for interlayer connection 109, the wiring gap 21
4 is coated with the above material. Accordingly, the second interlayer insulating film 217 can be formed by filling the material having the fluidity into the groove in the wiring gap 214 without generating a hole. As a material of the second interlayer insulating film 217, a material having a lower relative dielectric constant than that of the first interlayer insulating film 104 is selected. Therefore, the first wiring 1 sandwiching the wiring gap 214
The relative dielectric constant between 13A can be reduced. Next, FIG.
As shown in (b), the second interlayer insulating film 104, the metal for interlayer connection 109, and the second interlayer insulating film 217 are formed using the CMP method so that the surfaces of the second interlayer insulating film 104 and the second interlayer insulating film 217 are flush with each other. Is flattened. First interlayer insulating film 104
And the second interlayer insulating film 217 are made of different materials,
Is set such that the etching rate of the interlayer insulating film 104 in CMP is lower than the etching rate of the second interlayer insulating film 217. Thus, the first interlayer insulating film 104 is used as an etching stopper. Next, as shown in FIG. 4C, a metal layer having a laminated structure of aluminum and a titanium alloy is deposited, and a second layer is formed using photolithography and dry etching.
Is formed.

【0072】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、第1の層間絶縁膜104よりも比誘電率が低い材料
を使用した第2の層間絶縁膜217によって、配線間隙
214の領域の全部を埋め込む。したがって、該配線間
隙214をはさむ第1の配線113A間における比誘電
率を低減でき、かつ、第2の層間絶縁膜217の材料に
よって該比誘電率を決定できる。
As described above, according to the present embodiment, the entire area of the wiring gap 214 is formed by the second interlayer insulating film 217 using a material having a lower relative dielectric constant than the first interlayer insulating film 104. Embed Therefore, the relative dielectric constant between the first wirings 113A sandwiching the wiring gap 214 can be reduced, and the relative dielectric constant can be determined by the material of the second interlayer insulating film 217.

【0073】また、層間接続用金属109を形成した後
に第1の配線113Aを形成するので、層間接続用金属
109が有する下面の全面に対して必ず第1の配線11
3Aが形成される。したがって、第1の配線113Aと
層間接続用金属109との接続不良を防止できる。
Further, since the first wiring 113A is formed after the formation of the metal for interlayer connection 109, the first wiring 11A must be formed over the entire lower surface of the metal for interlayer connection 109.
3A is formed. Therefore, poor connection between the first wiring 113A and the metal for interlayer connection 109 can be prevented.

【0074】また、第1の層間絶縁膜104の層間接続
孔に層間接続用金属109を形成した後に、第1の配線
113Aと第2の層間絶縁膜217とを順次形成する。
このことによって、第1の配線形成時にアライメントず
れが発生しても、第1の配線113Aの上面には層間接
続用金属109又は第1の層間絶縁膜104のいずれか
が必ず存在し、かつ配線間隙214には第2の層間絶縁
膜217が必ず存在する。したがって、層間接続用金属
109を介した、第1の配線113A同士のショート不
良及び配線と半導体基板101とのショート不良を防止
できる。
After the metal 109 for interlayer connection is formed in the interlayer connection hole of the first interlayer insulating film 104, the first wiring 113A and the second interlayer insulating film 217 are sequentially formed.
As a result, even if misalignment occurs during the formation of the first wiring, either the metal 109 for interlayer connection or the first interlayer insulating film 104 must be present on the upper surface of the first wiring 113A, and The second interlayer insulating film 217 always exists in the gap 214. Therefore, short-circuit failure between the first wirings 113A and short-circuit failure between the wiring and the semiconductor substrate 101 via the interlayer connection metal 109 can be prevented.

【0075】(第3の実施形態)本発明の第3の実施形
態を、図5と図6とを参照して説明する。図5(a)〜
(d)は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示
すプロセスフロー図である。図5(a)に至るまでの工
程は、第1の層間絶縁膜304の膜厚(2.5μm)を
厚くした以外は第1の実施形態、すなわち図1(a)〜
(d)及び図2(a)、(b)と同一なので、第1の実
施形態における構成要素と同一のものには同一の符号を
付して、その説明を省略する。
(Third Embodiment) A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG.
FIG. 4D is a process flow chart illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment. Steps up to FIG. 5A are the same as those of the first embodiment, that is, FIGS. 1A to 1A, except that the thickness (2.5 μm) of the first interlayer insulating film 304 is increased.
2D and FIGS. 2A and 2B, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0076】まず、図5(a)に示すように、第1の層
間絶縁膜304、層間接続用金属309、第2の層間絶
縁膜317の上に、第2の配線用反転レジストパターン
320をフォトリソグラフィーによって形成する。該第
2の配線用反転レジストパターン320が、ずれ寸法3
11だけアライメントずれして形成される場合を考え
る。例えば、層間接続孔の直径を0.3μm、第2の配
線用反転レジストパターン320が有する溝の幅を0.
3μmとした場合には、該層間接続孔へ埋め込まれた層
間接続用金属309と第2の配線用反転レジストパター
ン320が有する溝との許容されるずれ寸法311は、
最大で0.1μmとなる。次に、図5(b)に示すよう
に、第1の層間絶縁膜304と第2の層間絶縁膜317
とをエッチングして、深さ0.5μmを有する配線溝3
21Aを形成する。次に、図5(c)に示すように、チ
タン合金よりなるアドヒージョンレイヤー(図示せず)
を堆積した後に、アルミニウム、アルミニウムと銅との
合金、または銅等なる第2の金属層322を形成する。
該第2の金属層322を形成するには、真空蒸着法やC
VD法等が用いられる。次に、図5(d)に示すよう
に、配線溝以外に存在する第2の金属層をCMP法で除
去することによって、第2の配線323を形成する。
First, as shown in FIG. 5A, a second wiring inversion resist pattern 320 is formed on the first interlayer insulating film 304, the metal 309 for interlayer connection, and the second interlayer insulating film 317. It is formed by photolithography. The second wiring inversion resist pattern 320 has a displacement dimension 3
A case where the alignment is formed by 11 is considered. For example, the diameter of the interlayer connection hole is 0.3 μm, and the width of the groove of the second wiring inversion resist pattern 320 is 0.1 μm.
In the case of 3 μm, the allowable deviation 311 between the interlayer connection metal 309 buried in the interlayer connection hole and the groove of the second wiring inverted resist pattern 320 is:
The maximum is 0.1 μm. Next, as shown in FIG. 5B, the first interlayer insulating film 304 and the second interlayer insulating film 317 are formed.
To form a wiring groove 3 having a depth of 0.5 μm.
21A is formed. Next, as shown in FIG. 5C, an adhesion layer (not shown) made of a titanium alloy
Is deposited, a second metal layer 322 made of aluminum, an alloy of aluminum and copper, copper, or the like is formed.
In order to form the second metal layer 322, a vacuum evaporation method or C
The VD method or the like is used. Next, as shown in FIG. 5D, the second metal layer existing outside the wiring groove is removed by a CMP method to form a second wiring 323.

【0077】第2の配線用反転レジストパターン320
のずれによる第2の配線323のずれと、層間接続用金
属309との関係を、図6と図5(b)〜(d)とを参
照して説明する。図6は、アライメントずれの有無に対
応し、かつ第2の配線が形成されるべき配線溝と、層間
接続用金属との位置関係を示す斜視図である。図6にお
いて、ドライエッチングにより、アライメントずれせず
形成された配線溝321Bの場合を考える。この場合に
は、層間接続用金属309の直径と同一の幅を有する配
線溝321Bが形成される。第2の配線は該配線溝32
1Bの内部へ形成されるので、層間接続用金属309の
側面のほぼ全面において該層間接続用金属309と第2
の配線とが接触する。一方、ドライエッチングにより、
アライメントずれして形成された配線溝321Cの場合
を考える。この場合には、層間接続用金属309の直径
と同一の幅を有する配線溝321Cが、図5(b)にお
けるずれ寸法311だけずれて形成される。層間接続用
金属309はエッチングされないので、該層間接続用金
属309の側面のうちずれ寸法111だけ第1の層間絶
縁膜304へ食い込んだ部分以外は、配線溝321Cに
対して露出する。したがって、層間接続用金属309の
側面の大部分は、図5(c)における第2の金属層32
2に接触し、更にCMP後の図5(d)において第2の
配線323に接触する。
The second wiring inversion resist pattern 320
The relationship between the displacement of the second wiring 323 due to the displacement and the metal 309 for interlayer connection will be described with reference to FIGS. 6 and 5B to 5D. FIG. 6 is a perspective view showing the positional relationship between the wiring groove in which the second wiring is to be formed and the metal for interlayer connection, corresponding to the presence or absence of misalignment. In FIG. 6, the case of a wiring groove 321B formed without a misalignment by dry etching will be considered. In this case, a wiring groove 321B having the same width as the diameter of the interlayer connection metal 309 is formed. The second wiring is the wiring groove 32
1B, the interlayer connection metal 309 and the second metal 309 are almost entirely formed on the side surfaces of the interlayer connection metal 309.
Contacts with other wiring. On the other hand, by dry etching,
Consider the case of a wiring groove 321C formed with misalignment. In this case, the wiring groove 321C having the same width as the diameter of the interlayer connection metal 309 is formed shifted by the shift dimension 311 in FIG. 5B. Since the metal 309 for interlayer connection is not etched, the portion of the side surface of the metal 309 for interlayer connection other than the portion that has been cut into the first interlayer insulating film 304 by the deviation dimension 111 is exposed to the wiring groove 321C. Therefore, most of the side surfaces of the metal 309 for interlayer connection correspond to the second metal layer 32 in FIG.
2 and also contacts the second wiring 323 in FIG. 5D after the CMP.

【0078】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、第2の配線323を形成するための第2の配線用反
転レジストパターン320がアライメントずれした場合
でも、層間接続用金属309の側面の大部分が第2の配
線323に接触する。したがって、第1の実施形態と同
様の効果に加えて、第2の配線用反転レジストパターン
320がアライメントずれした場合においても、層間接
続用金属309と第2の配線323との接続における信
頼性を向上できる。
As described above, according to the present embodiment, even if the second wiring inversion resist pattern 320 for forming the second wiring 323 is misaligned, the side surface of the interlayer connection metal 309 can be removed. Most contacts the second wiring 323. Therefore, in addition to the same effects as in the first embodiment, even when the second wiring inversion resist pattern 320 is misaligned, the reliability of the connection between the interlayer connection metal 309 and the second wiring 323 is improved. Can be improved.

【0079】(第4の実施形態)図7(a)から
(d)、図8(a)から(c)ならびに図9(a)およ
び(b)を参照しながら、本実施形態に係る半導体装置
の製造方法を説明する。
(Fourth Embodiment) A semiconductor according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 7A to 7D, FIGS. 8A to 8C and FIGS. 9A and 9B. A method for manufacturing the device will be described.

【0080】まず、図7(a)に示すように、予め半導
体能動素子(図示せず)を形成した半導体基板101の
上に、絶縁膜102(厚さ0.8μm)、アルミニウム
とチタン合金との積層構造からなる第1の金属層103
(厚さ0.5μm)、第1の層間絶縁膜104(厚さ
1.0μm)を順次堆積させる。その後に層間接続用レ
ジストパターン105を形成し、ドライエッチングによ
って層間接続孔106を開口する。
First, as shown in FIG. 7A, an insulating film 102 (thickness 0.8 μm), an aluminum alloy and a titanium alloy are formed on a semiconductor substrate 101 on which a semiconductor active element (not shown) is formed in advance. Metal layer 103 having a laminated structure of
(Thickness: 0.5 μm) and a first interlayer insulating film 104 (thickness: 1.0 μm) are sequentially deposited. Thereafter, an interlayer connection resist pattern 105 is formed, and an interlayer connection hole 106 is opened by dry etching.

【0081】次に、図7(b)に示すように、層間接続
用レジストパターン105をはく離した後における層間
接続孔106を有する面へ、例えばTiN/Tiよりな
るアドヒージョンレイヤー107を堆積させ、更にブラ
ンケットW−CVD法によってタングステンよりなる層
間接続材料108を堆積させる。ドライエッチング又は
CMP法によって、層間接続孔106の内部以外に存在
するアドヒージョンレイヤー107及び層間接続材料1
08を除去する。層間接続孔106の内部にのみ存在す
るアドヒージョン107と層間接続材料108とは、併
せて層間接続用金属109を構成する。
Next, as shown in FIG. 7B, an adhesion layer 107 made of, for example, TiN / Ti is deposited on the surface having the interlayer connection holes 106 after the interlayer connection resist pattern 105 has been peeled off. Then, an interlayer connection material 108 made of tungsten is deposited by blanket W-CVD. The adhesion layer 107 and the interlayer connection material 1 existing outside the interlayer connection hole 106 by dry etching or CMP.
08 is removed. The adhesion 107 and the interlayer connection material 108 that exist only inside the interlayer connection hole 106 together form a metal 109 for interlayer connection.

【0082】次に、図7(c)に示すように、第1の層
間絶縁膜104を0.5μm程度エッチバックし、第1
の層間絶縁膜104の残りの膜厚を0.5μmに調整す
る。このとき、層間接続用金属109は第1の層間絶縁
膜104の表面から上方に凸状に突出する。
Next, as shown in FIG. 7C, the first interlayer insulating film 104 is etched back by about 0.5 μm,
The remaining film thickness of the interlayer insulating film 104 is adjusted to 0.5 μm. At this time, the metal for interlayer connection 109 protrudes upward from the surface of the first interlayer insulating film 104.

【0083】次に、図7(d)に示すように、第1の層
間絶縁膜104及び層間接続用金属109の上に、第1
の配線用レジストパターン110を形成する。該第1の
配線用レジストパターン110が、ずれ寸法111だけ
アライメントずれして形成される場合を考える。例え
ば、層間接続孔106の直径を0.3μm、第1の配線
用レジストパターン110の幅を0.3μmとした場合
には、該層間接続孔106へ埋め込まれた層間接続用金
属109と第1の配線用レジストパターン110との許
容されるずれ寸法111は、最大で0.1μmとなる。
Next, as shown in FIG. 7D, the first interlayer insulating film 104 and the metal
The wiring resist pattern 110 is formed. Consider a case where the first wiring resist pattern 110 is formed with a misalignment by a misalignment dimension 111. For example, when the diameter of the interlayer connection hole 106 is 0.3 μm and the width of the first wiring resist pattern 110 is 0.3 μm, the first metal 110 for the interlayer connection embedded in the interlayer connection hole 106 and the first The allowable deviation dimension 111 from the wiring resist pattern 110 is 0.1 μm at the maximum.

【0084】図3(a)は、第1の配線用レジストパタ
ーン110のずれと層間接続用金属109との関係を示
す平面図である。図3(a)の波線下側には、第1の配
線用レジストパターン110の位置が層間接続用金属1
09の位置からずれている場合が示されており、波線上
側には、第1の配線用レジストパターン110の位置と
層間接続用金属109の位置とが整合している場合が示
されている。
FIG. 3A is a plan view showing the relationship between the displacement of the first wiring resist pattern 110 and the metal 109 for interlayer connection. The position of the first wiring resist pattern 110 is located below the wavy line in FIG.
The position of the first wiring resist pattern 110 and the position of the interlayer connection metal 109 match on the upper side of the wavy line.

【0085】次に、図8(a)に示すように、酸化膜を
除去するためのCF系エッチングガスと、アルミニウム
を除去するためのCl系エッチングガスとを使用して、
第1の配線用レジストパターン110を有する面を順次
ドライエッチングする。まず、低温においてCF系エッ
チングガスを使用したドライエッチングにより、第1の
配線用レジストパターン110の開口部における第1の
層間絶縁膜104を除去する。この場合には、アライメ
ントずれ部分112における層間接続用金属109は、
CF系エッチングガスによってはエッチングされない。
更に、Cl系エッチングガスを使用したドライエッチン
グによって、絶縁膜102が露出するまで第1の配線用
レジストパターン110の開口部における第1の金属層
103を除去する。このことによって、第1の配線11
3Aを形成する。この場合にも、アライメントずれ部分
112における層間接続用金属109は、Cl系エッチ
ングガスによってはエッチングされない。
Next, as shown in FIG. 8A, a CF-based etching gas for removing an oxide film and a Cl-based etching gas for removing aluminum are used.
The surface having the first wiring resist pattern 110 is sequentially dry-etched. First, the first interlayer insulating film 104 in the opening of the first wiring resist pattern 110 is removed by dry etching using a CF-based etching gas at a low temperature. In this case, the interlayer connection metal 109 in the misaligned portion 112 is
It is not etched by the CF-based etching gas.
Further, the first metal layer 103 in the opening of the first wiring resist pattern 110 is removed by dry etching using a Cl-based etching gas until the insulating film 102 is exposed. As a result, the first wiring 11
Form 3A. Also in this case, the metal 109 for interlayer connection in the misaligned portion 112 is not etched by the Cl-based etching gas.

【0086】図3(b)は、アライメントずれの有無に
対応した第1の配線113と層間接続用金属109との
位置関係を示す斜視図である。まず、第1の金属層10
3から、ドライエッチングにより、アライメントずれせ
ず形成された配線113Bの場合を考える。この場合に
は、配線113Bの上面に、該配線113Bの幅と同一
の直径を有する層間接続用金属109が形成される。一
方、第1の金属層から、ドライエッチングにより、アラ
イメントずれして形成された配線113Cの場合を考え
る。この場合には、該ドライエッチングの際に層間接続
用金属109の下に位置する第1の金属層がエッチング
されない。したがって、図8(a)におけるアライメン
トずれ部分112において、層間接続用金属109の下
に位置する第1の金属層がセルフアライメントによって
エッチングされずに残るので、図3(b)に示すような
形状を持った配線113Cが形成される。このことによ
り、層間接続用金属109が有する下面の全面に対し
て、配線113B又は配線113Cからなる第1の配線
113Aが必ず形成される。また、図8(a)における
第1の配線用レジストパターン110の下の部分はエッ
チングされないので、第1の配線113Aの上であって
層間接続用金属109が存在しない部分においては、第
1の層間絶縁膜104がそのまま残る。このことによ
り、第1の配線113Aの上には、第1の層間絶縁膜1
04又は層間接続用金属109のいずれかが必ず存在す
る。
FIG. 3B is a perspective view showing the positional relationship between the first wiring 113 and the metal 109 for interlayer connection corresponding to the presence or absence of misalignment. First, the first metal layer 10
From 3, the case of the wiring 113B formed by dry etching without any misalignment will be considered. In this case, an interlayer connection metal 109 having the same diameter as the width of the wiring 113B is formed on the upper surface of the wiring 113B. On the other hand, consider the case of the wiring 113C formed out of alignment with the first metal layer by dry etching. In this case, the first metal layer located below the interlayer connection metal 109 is not etched during the dry etching. Therefore, in the misaligned portion 112 in FIG. 8A, the first metal layer located under the interlayer connection metal 109 remains without being etched by self-alignment, and thus has a shape as shown in FIG. Is formed. Accordingly, the first wiring 113A including the wiring 113B or the wiring 113C is always formed on the entire lower surface of the interlayer connection metal 109. In addition, since the portion below the first wiring resist pattern 110 in FIG. 8A is not etched, the portion above the first wiring 113A where the interlayer connection metal 109 does not exist is the first portion. The interlayer insulating film 104 remains. As a result, the first interlayer insulating film 1 is formed on the first wiring 113A.
04 or the metal 109 for interlayer connection is always present.

【0087】次に、図8(b)に示すように、CF系エ
ッチングガスを使用したドライエッチングにより、絶縁
膜102を約0.5μm程度彫り込む。このことによっ
て、上下を絶縁膜で挟まれた形の第1の配線113Aを
形成する。第1の配線113A直下の彫り込まれてない
絶縁膜を112Aとする。したがって、層間接続用金属
109又は第1の配線用レジストパターン110の下に
存在する第1の金属層103が、第1の配線113Aを
形成する。
Next, as shown in FIG. 8B, the insulating film 102 is carved by about 0.5 μm by dry etching using a CF-based etching gas. As a result, the first wiring 113A having a shape sandwiched between the upper and lower insulating films is formed. The non-engraved insulating film immediately below the first wiring 113A is referred to as 112A. Therefore, the first metal layer 103 under the interlayer connection metal 109 or the first wiring resist pattern 110 forms the first wiring 113A.

【0088】第1の金属層103から形成された第1の
配線113Aと、第1の層間絶縁膜104および絶縁膜
112Aとの膜厚の合計は1.5μmである。したがっ
て、隣接する第1の配線113A間の領域である配線間
隙114における、最小幅0.3μmの部分に形成され
た溝115のアスペクトレシオは約5となる。なお、第
1の配線が存在しないフィールド部分116へ、配線の
ダミーパターンを形成してもよい。
The total thickness of the first wiring 113A formed from the first metal layer 103, the first interlayer insulating film 104, and the insulating film 112A is 1.5 μm. Therefore, the aspect ratio of the groove 115 formed in the portion having the minimum width of 0.3 μm in the wiring gap 114 which is a region between the adjacent first wirings 113A is about 5. Note that a wiring dummy pattern may be formed on the field portion 116 where the first wiring does not exist.

【0089】次に、図8(c)に示すように、第1の配
線用レジストパターン110をはく離した後の、半導体
基板101が有する絶縁膜102、第1の層間絶縁膜1
04、層間接続用金属109の上に、プラズマCVD装
置を使用して第2の層間絶縁膜117を堆積する。配線
間隙114において形成された溝における該配線間隙1
14の領域の一部又は全部が、第2の層間絶縁膜117
によっては埋め込まれずに空孔118となる。特に、高
アスペクトレシオを有する溝においては、配線間隙11
4の領域の全部が空孔118となる。次に、図3(a)
に示すように、CMP法を使用して、層間接続用金属1
09と第2の層間絶縁膜117との表面が同一平面にな
るように、該第2の層間絶縁膜117を平坦化する。第
2の層間絶縁膜117は、高アスペクトレシオを有する
溝の上部においてその内部へもある程度埋め込まれるの
で、CMPの後に第2の層間絶縁膜117の表面におい
て空孔118が開口部を形成することはない。次に、図
3(b)に示すように、アルミニウムとチタン合金との
積層構造からなる金属層を堆積させ、フォトリソグラフ
ィーとドライエッチングとを使用して第2の配線119
を形成する。
Next, as shown in FIG. 8C, after the first wiring resist pattern 110 is released, the insulating film 102 and the first interlayer insulating film 1 of the semiconductor substrate 101 are removed.
04, a second interlayer insulating film 117 is deposited on the interlayer connection metal 109 using a plasma CVD apparatus. The wiring gap 1 in the groove formed in the wiring gap 114
Part or all of the region 14 is formed by the second interlayer insulating film 117.
In some cases, the holes 118 are not filled. In particular, in a trench having a high aspect ratio, the wiring gap 11
The entirety of the region 4 becomes the hole 118. Next, FIG.
As shown in FIG.
The second interlayer insulating film 117 is planarized so that the surface of the second interlayer insulating film 117 and the surface of the second interlayer insulating film 117 are flush with each other. Since the second interlayer insulating film 117 is buried to some extent in the upper part of the trench having the high aspect ratio, the void 118 forms an opening in the surface of the second interlayer insulating film 117 after the CMP. There is no. Next, as shown in FIG. 3B, a metal layer having a laminated structure of aluminum and a titanium alloy is deposited, and the second wiring 119 is formed using photolithography and dry etching.
To form

【0090】ここで、図10(a)および(b)ならび
に図11(a)および(b)を参照しながら、第2の層
間絶縁膜117の堆積方法によって形成される空孔の形
態がどのように変化するかを説明する。
Here, with reference to FIGS. 10A and 10B and FIGS. 11A and 11B, what is the form of the holes formed by the method of depositing the second interlayer insulating film 117? Will be described.

【0091】まず、図10(a)を参照する。図10
(a)は、第2の層間絶縁膜117が溝115内に全く
入り込んでおらず、空孔が溝115内の全てを占めてい
る理想的な形態を示している。この場合、隣接する配線
113Aの間には絶縁膜が存在しないため、配線間の容
量C1は非常に小さくなる。また、図10(a)に示す
場合、空孔の上端は第1の層間絶縁膜104の上面より
も上に広がっていない。このため、第2の層間絶縁膜1
17をCMP法によって研磨しても、空孔が露出するお
それが小さい。もし、第2の層間絶縁膜117をCMP
法によって研磨した場合に研磨表面を介して空孔が外部
に通じると、層間絶縁膜として機能が損なわれ、配線間
の短絡が生じてしまうおそれがある。
First, reference is made to FIG. FIG.
(A) shows an ideal form in which the second interlayer insulating film 117 does not enter the groove 115 at all, and the holes occupy the whole of the groove 115. In this case, since there is no insulating film between the adjacent wirings 113A, the capacitance C1 between the wirings is extremely small. In the case shown in FIG. 10A, the upper ends of the holes do not extend above the upper surface of the first interlayer insulating film 104. Therefore, the second interlayer insulating film 1
Even if 17 is polished by the CMP method, there is a small possibility that holes are exposed. If the second interlayer insulating film 117 is formed by CMP
If holes are communicated to the outside through the polished surface when polished by the method, the function as an interlayer insulating film may be impaired, and a short circuit between wirings may occur.

【0092】図10(b)は、第2の層間絶縁膜117
が溝115の底面および側面に堆積し、空孔が溝115
内の僅かな部分を占めている形態を示している。このよ
うな形態は、第2の層間絶縁膜117をカバレッジの良
い条件で堆積した場合に得られる。例えば、TEOSを
原料とするプラズマCVD法による場合、堆積過程中の
第2の層間絶縁膜117が溝115の上部が塞ぐ前に、
溝115の底面および側面にある程度の膜厚の絶縁膜が
堆積する。その結果、配線間113Aの間の容量C2は
大きくなってしまう。
FIG. 10B shows the second interlayer insulating film 117.
Are deposited on the bottom surface and the side surfaces of the groove 115, and holes are formed in the groove 115.
The figure occupies a small part of the inside. Such a mode is obtained when the second interlayer insulating film 117 is deposited under conditions of good coverage. For example, in the case of the plasma CVD method using TEOS as a raw material, before the second interlayer insulating film 117 in the deposition process closes the upper part of the groove 115,
An insulating film having a certain thickness is deposited on the bottom and side surfaces of the groove 115. As a result, the capacitance C2 between the wirings 113A increases.

【0093】図11(a)は、第2の層間絶縁膜117
が溝115の内部には全く入り込んでおらず、空孔の上
部118が第1の層間絶縁膜104の上面よりも上に広
がっている形態を示している。このような形態は、第2
の層間絶縁膜117をカバレッジが悪く指向性の高い堆
積方法で条件で形成した場合に得られる。例えば、ハイ
デンシティプラズマ(HDP)膜と呼ばれる膜から第2
の層間絶縁膜117を形成した場合、図11(a)のよ
うな形態の空孔が得られる。この場合、溝115の内部
には絶縁膜が堆積しないため、配線113Aの間の容量
C3は小さくなる。
FIG. 11A shows the second interlayer insulating film 117.
Does not enter the inside of the groove 115 at all, and the upper portion 118 of the hole extends above the upper surface of the first interlayer insulating film 104. Such a form is the second
Is obtained when the interlayer insulating film 117 is formed under conditions by a deposition method having poor coverage and high directivity. For example, from a film called a high-density plasma (HDP) film to a second
When the interlayer insulating film 117 is formed, holes having a form as shown in FIG. 11A are obtained. In this case, since no insulating film is deposited inside the groove 115, the capacitance C3 between the wirings 113A is reduced.

【0094】ハイデンシティプラズマ(HDP)膜は、
HDP装置を用いて形成される。このHDP装置内にお
いて、基板にバイアス電圧を印加しながらHDP膜の堆
積を行うと、堆積中に、堆積と競合するようにエッチン
グ現象も生じるため、絶縁膜が溝の底面に堆積し、空孔
の上端が第1の層間絶縁膜104の上面よりも上に広が
らなくなる。このような形態の空孔を図11(b)に示
す。基板にバイアス電圧を印加しながら堆積したHDP
膜で第2の層間絶縁膜を形成すると、溝の底面にわずか
に絶縁物が堆積するが、第1の配線層の下層である絶縁
膜をエッチングしている場合、堆積した絶縁物は第1の
配線層のレベルよりも下に位置するため、配線113A
の間の容量C4は低く維持される。
The high density plasma (HDP) film is
It is formed using an HDP device. In this HDP device, when an HDP film is deposited while applying a bias voltage to the substrate, an etching phenomenon occurs during the deposition so as to compete with the deposition. No longer extends above the upper surface of the first interlayer insulating film 104. FIG. 11B shows a hole having such a form. HDP deposited while applying bias voltage to substrate
When the second interlayer insulating film is formed of a film, an insulator slightly deposits on the bottom surface of the groove. However, when the insulating film which is a lower layer of the first wiring layer is etched, the deposited insulator is the first insulator. Of the wiring 113A.
Is kept low.

【0095】従って、図8(b)に示すように、絶縁膜
102をエッチングする工程を行った場合、溝の底面に
僅かに絶縁物が堆積しても、配線113Aの間の容量C
4が低く維持される。このことを図12(a)および
(b)を参照しながら説明する。図12(a)は、絶縁
膜102をエッチングしない工程を行う場合の空孔の一
形態を示し、図12(b)は、絶縁膜102をエッチン
グする工程を行う場合の空孔の一形態を示している。図
12(a)の場合、溝の底面に絶縁物が堆積している
と、配線と配線との間に絶縁物が存在することになり、
容量C5は、容量C4よりも大きくなる。このため、図
10(b)および図11(b)に示すような形態の空孔
を形成するような堆積方法で第2の層間絶縁膜を形成す
る場合は、絶縁膜102をエッチングする工程を行い、
溝の底面を第1の配線層113Aの下面よりも低くする
ことが好ましい。
Therefore, as shown in FIG. 8B, when the step of etching the insulating film 102 is performed, even if a slight amount of insulating material is deposited on the bottom of the groove, the capacitance C between the wiring 113A is reduced.
4 is kept low. This will be described with reference to FIGS. FIG. 12A illustrates one form of a hole when performing a step of not etching the insulating film 102, and FIG. 12B illustrates one form of a hole when performing the step of etching the insulating film 102. Is shown. In the case of FIG. 12A, if an insulator is deposited on the bottom surface of the groove, the insulator exists between the wirings.
The capacitance C5 is larger than the capacitance C4. For this reason, when forming the second interlayer insulating film by a deposition method that forms holes as shown in FIGS. 10B and 11B, the step of etching the insulating film 102 is omitted. Do
It is preferable that the bottom surface of the groove be lower than the lower surface of the first wiring layer 113A.

【0096】配線間容量の低減という観点からは、図1
1(a)に示すような形態の空孔が形成されることが最
も好ましいが、CMPによって第2の層間絶縁膜を平坦
化する際に空孔の上端が位置するレベルまで第2の層間
絶縁膜をエッチングしてしまう可能性が高い。しかし、
層間接続用金属109を第1の層間絶縁膜104の上面
のレベルよりも上方に突出させれば、CMPによって形
成する研磨を層間接続用金属109の上面のレベルで停
止させることが可能になる。つまり、層間接続用金属1
09が一種のエッチングストップ層として機能する。こ
の場合、研磨表面が空孔の上端よりも高い位置にくるよ
うに制御することが容易になるので、図11(a)に示
す形態の空孔が形成されても問題は生じにくい。また、
図11(a)に示す形態の空孔を形成する場合は、絶縁
膜102をエッチングする必要性は低い。しかし、絶縁
膜102をエッチングした場合の配線間容量C3は、絶
縁膜102を全くエッチングしない場合の配線間容量よ
りも低い。これは、配線間容量が、隣接する2本の配線
の間に位置するある程度の広がりを持った空間の物性に
よって決定されるため、配線の真横の空間の上下の空間
の誘電率にも影響を受けるためである。
From the viewpoint of reducing the capacitance between wirings, FIG.
Although it is most preferable that a hole having the form shown in FIG. 1A is formed, when the second interlayer insulating film is planarized by CMP, the second interlayer insulating film reaches a level where the upper end of the hole is located. There is a high possibility that the film will be etched. But,
If the metal for interlayer connection 109 is projected above the level of the upper surface of the first interlayer insulating film 104, polishing formed by CMP can be stopped at the level of the upper surface of the metal for interlayer connection 109. That is, the metal 1 for interlayer connection
09 functions as a kind of etching stop layer. In this case, it is easy to control the polished surface to be at a position higher than the upper end of the hole, so that even if the hole shown in FIG. Also,
In the case of forming a hole having the form shown in FIG. 11A, the necessity of etching the insulating film 102 is low. However, the inter-wiring capacitance C3 when the insulating film 102 is etched is lower than the inter-wiring capacitance when the insulating film 102 is not etched at all. This is because the inter-wiring capacitance is determined by the physical properties of a space having a certain extent located between two adjacent wirings, so that the dielectric constant of the space above and below the space beside the wiring is also affected. To receive.

【0097】以上のことから、第1の配線層113Aの
間の領域に位置する絶縁膜102を部分的にエッチング
することは、種々の空孔を形成する場合において、配線
容量の低減のために有効であることがわかる。
As described above, when the insulating film 102 located in the region between the first wiring layers 113A is partially etched, it is necessary to reduce the wiring capacitance when forming various holes. It turns out to be effective.

【0098】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、配線間隙114の領域の一部又は全部が空気よりな
る空孔118になるので、該配線間隙114をはさむ第
1の配線113A間における比誘電率を低減できる。特
に配線間隙114へ形成される溝115が高アスペクト
レシオを有する場合には、該配線間隙114の領域の全
部が空孔118になるので、第1の配線113A間にお
ける比誘電率を最小値にすることができる。
As described above, according to the present embodiment, a part or all of the area of the wiring gap 114 becomes the air hole 118 made of air, so that the space between the first wirings 113A sandwiching the wiring gap 114 is formed. The relative dielectric constant can be reduced. In particular, when the groove 115 formed in the wiring gap 114 has a high aspect ratio, the entire area of the wiring gap 114 becomes a hole 118, so that the relative dielectric constant between the first wirings 113A is minimized. can do.

【0099】また、層間接続用金属109を形成した後
に第1の配線113Aを形成するので、層間接続用金属
109が有する下面の全面に対して必ず第1の配線11
3Aが形成される。したがって、第1の配線113Aと
層間接続用金属109との接続不良を防止できる。
Also, since the first wiring 113A is formed after the formation of the interlayer connection metal 109, the first wiring 11A must be formed over the entire lower surface of the interlayer connection metal 109.
3A is formed. Therefore, poor connection between the first wiring 113A and the metal for interlayer connection 109 can be prevented.

【0100】また、第1の層間絶縁膜104の層間接続
孔106に層間接続用金属109を形成した後に、第1
の配線113Aと第2の層間絶縁膜117とを順次形成
する。このことによって、第1の配線形成時にアライメ
ントずれが発生しても、第1の配線113Aの上面には
層間接続用金属109又は第1の層間絶縁膜104のい
ずれかが必ず存在し、かつ、第2の層間絶縁膜117と
同時に形成される空孔118へ層間接続用金属109が
埋め込まれることはない。したがって、層間接続用金属
109を介した、第1の配線113A同士のショート不
良及び配線と半導体基板101とのショート不良を防止
できる。
After the metal 109 for interlayer connection is formed in the interlayer connection hole 106 of the first interlayer insulating film 104, the first
Of the wiring 113A and the second interlayer insulating film 117 are sequentially formed. As a result, even if the misalignment occurs during the formation of the first wiring, either the metal 109 for interlayer connection or the first interlayer insulating film 104 always exists on the upper surface of the first wiring 113A, and The metal for interlayer connection 109 is not buried in the hole 118 formed simultaneously with the second interlayer insulating film 117. Therefore, short-circuit failure between the first wirings 113A and short-circuit failure between the wiring and the semiconductor substrate 101 via the interlayer connection metal 109 can be prevented.

【0101】(第5の実施形態)図13(a)から
(d)を参照しながら、本発明の第5の実施形態を説明
する。図13(a)から(d)は、本実施形態に係る半
導体装置の製造方法を示すプロセスフロー図である。図
13(a)に至るまでの工程は図1(a)から(d)な
らびに図8(a)および(b)と同一なので、第1の実
施形態における構成要素と同一のものには同一の符号を
付して、その説明を省略する。本実施形態は、第1の実
施形態においてプラズマCVD装置により第2の層間絶
縁膜117を堆積することに代えて、塗布法によって第
2の層間絶縁膜212を形成するものである。第2の層
間絶縁膜212としては、例えば有機ポリシロキサン、
フッ素を含んだ有機物等の材料からなる有機膜や無機の
ポーラス膜等が考えられる。これらの材料は、その多く
が流動性を有する。
(Fifth Embodiment) A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 13A to 13D are process flow charts showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment. The steps leading to FIG. 13 (a) are the same as those in FIGS. 1 (a) to (d) and FIGS. 8 (a) and (b), so that the same components as those in the first embodiment are the same. The reference numerals are attached and the description is omitted. In the present embodiment, the second interlayer insulating film 212 is formed by a coating method instead of depositing the second interlayer insulating film 117 by the plasma CVD apparatus in the first embodiment. As the second interlayer insulating film 212, for example, organic polysiloxane,
An organic film made of a material such as an organic material containing fluorine, an inorganic porous film, and the like are conceivable. Many of these materials have fluidity.

【0102】まず、図13(a)に示すように、半導体
基板201上に形成された、第1の層間絶縁膜204、
層間接続用金属208、配線間隙215の上に上記材料
を塗布する。このことにより、配線間隙215における
溝へ、空孔を生ずることなく該流動性を有する材料を埋
め込んで、第2の層間絶縁膜212を形成できる。第2
の層間絶縁膜212の材料として、第1の層間絶縁膜2
04よりも比誘電率が低い材料を選ぶ。したがって、配
線間隙215をはさむ第1の配線203間における比誘
電率を低減できる。次に、図13(b)に示すように、
CMP法を使用して、第1の層間絶縁膜204と層間接
続用金属208と第2の層間絶縁膜212との表面が同
一平面になるように、該第2の層間絶縁膜212を平坦
化する。第1の層間絶縁膜204と第2の層間絶縁膜2
12とを異なる材料にして、第1の層間絶縁膜204の
CMPにおけるエッチングレートが、第2の層間絶縁膜
212のエッチングレートよりも小さくなるように設定
する。このことにより、第1の層間絶縁膜204をエッ
チングストッパーとして利用する。
First, as shown in FIG. 13A, a first interlayer insulating film 204 formed on a semiconductor substrate 201 is formed.
The above-mentioned material is applied on the metal for interlayer connection 208 and the wiring gap 215. Accordingly, the second interlayer insulating film 212 can be formed by filling the material having the fluidity into the groove in the wiring gap 215 without generating a hole. Second
As a material of the interlayer insulating film 212, the first interlayer insulating film 2
A material having a relative dielectric constant lower than 04 is selected. Therefore, the relative dielectric constant between the first wirings 203 sandwiching the wiring gap 215 can be reduced. Next, as shown in FIG.
Using a CMP method, the second interlayer insulating film 212 is planarized so that the surfaces of the first interlayer insulating film 204, the metal for interlayer connection 208, and the second interlayer insulating film 212 are flush with each other. I do. First interlayer insulating film 204 and second interlayer insulating film 2
12 is made of a different material so that the etching rate of the first interlayer insulating film 204 in the CMP is lower than the etching rate of the second interlayer insulating film 212. Thus, the first interlayer insulating film 204 is used as an etching stopper.

【0103】さらに図13(c)に示すように、第2の
層間絶縁膜212のみを約0.3μmだけ深さ方向に選
択的にエッチングした後、第3の層間絶縁膜214を約
0.5μm堆積する。再度、CMP法を使用し第1の層
間絶縁膜204と層間接続用金属208と第3の層間絶
縁膜214との表面が同一平面になるように、第3の層
間絶縁膜214を平坦化する。
Further, as shown in FIG. 13C, after only the second interlayer insulating film 212 is selectively etched in the depth direction by about 0.3 μm, the third interlayer insulating film 214 is etched by about 0.1 μm. Deposit 5 μm. Again, the third interlayer insulating film 214 is planarized by using the CMP method so that the surfaces of the first interlayer insulating film 204, the metal for interlayer connection 208, and the third interlayer insulating film 214 are flush with each other. .

【0104】次に、図13(d)に示すように、アルミ
ニウムとチタン合金との積層構造からなる金属層を堆積
させ、フォトリソグラフィーとドライエッチングとを使
用して第2の配線216を形成する。
Next, as shown in FIG. 13D, a metal layer having a laminated structure of aluminum and a titanium alloy is deposited, and a second wiring 216 is formed using photolithography and dry etching. .

【0105】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、第1の層間絶縁膜204よりも比誘電率が低い材料
を使用した第2の層間絶縁膜212によって、配線間隙
215の領域の全部を埋め込む。したがって、配線間隙
215をはさむ第1の配線203間における比誘電率を
低減でき、かつ、第2の層間絶縁膜212の材料によっ
て該比誘電率を決定できる。
As described above, according to the present embodiment, the entire area of the wiring gap 215 is formed by the second interlayer insulating film 212 using a material having a lower relative dielectric constant than the first interlayer insulating film 204. Embed Therefore, the relative dielectric constant between the first wirings 203 sandwiching the wiring gap 215 can be reduced, and the relative dielectric constant can be determined by the material of the second interlayer insulating film 212.

【0106】また、層間接続用金属208を形成した後
に第1の配線203を形成するので、層間接続用金属2
08が有する下面の全面に対して必ず第1の配線203
が形成される。したがって、第1の配線203と層間接
続用金属208との接続不良を防止できる。
Since the first wiring 203 is formed after the formation of the interlayer connection metal 208, the interlayer connection metal 2 is formed.
08, the first wiring 203
Is formed. Therefore, poor connection between the first wiring 203 and the metal for interlayer connection 208 can be prevented.

【0107】また、第1の層間絶縁膜204の層間接続
孔に層間接続用金属208を形成した後に、第1の配線
203と第2の層間絶縁膜212とを順次形成する。こ
のことによって、第1の配線形成時にアライメントずれ
が発生しても、第1の配線203の上面には層間接続用
金属208又は第1の層間絶縁膜204のいずれかが必
ず存在し、かつ配線間隙215には第2の層間絶縁膜2
12が必ず存在する。したがって、層間接続用金属20
8を介した、第1の配線203同士のショート不良及び
配線と半導体基板201とのショート不良を防止でき
る。
After forming the metal for interlayer connection 208 in the interlayer connection hole of the first interlayer insulating film 204, the first wiring 203 and the second interlayer insulating film 212 are sequentially formed. As a result, even if the misalignment occurs during the formation of the first wiring, either the metal for interlayer connection 208 or the first interlayer insulating film 204 must be present on the upper surface of the first wiring 203, and In the gap 215, the second interlayer insulating film 2
12 are always present. Therefore, the metal for interlayer connection 20
8, short-circuit failure between the first wirings 203 and short-circuit failure between the wiring and the semiconductor substrate 201 can be prevented.

【0108】本実施形態においても、第1の配線203
の間の領域に位置する絶縁膜202を部分的にエッチン
グしている。このため、配線間容量は第2の層間絶縁膜
の持つ比誘電率によってほぼ支配される。もし、第1の
配線203の間の領域に位置する絶縁膜202をエッチ
ングしない場合は、第1の配線203の間の領域の近傍
に位置する絶縁膜202が配線間容量をある程度増加さ
せることになる。
Also in this embodiment, the first wiring 203
The insulating film 202 located in the region between the portions is partially etched. For this reason, the capacitance between wirings is substantially governed by the relative dielectric constant of the second interlayer insulating film. If the insulating film 202 located in the region between the first wirings 203 is not etched, the insulating film 202 located in the vicinity of the region between the first wirings 203 may increase the wiring capacitance to some extent. Become.

【0109】また、本実施形態では、第3の層間絶縁膜
214を設けているため、第2の層間絶縁膜212とし
てエッチング耐性またはプラズマ耐性の弱い材料からな
る膜を用いても、第2の配線を形成する工程によって第
2の層間絶縁膜が損傷を受けることはない。第3の層間
絶縁膜としては、エッチング耐性またはプラズマ耐性の
強い材料からなる膜を使用することが好ましい。そのた
めに、第3の層間絶縁膜214の比誘電率が高くなって
も第1の配線203についての配線間容量を増加させる
ことはない。
In this embodiment, since the third interlayer insulating film 214 is provided, even if a film made of a material having low etching resistance or low plasma resistance is used as the second interlayer insulating film 212, The second interlayer insulating film is not damaged by the step of forming the wiring. It is preferable to use a film made of a material having high etching resistance or plasma resistance as the third interlayer insulating film. Therefore, even if the relative dielectric constant of the third interlayer insulating film 214 increases, the capacitance between the first wirings 203 does not increase.

【0110】図13(a)から(d)の実施形態では、
配線間隙215に空孔を形成していないが、配線間隙2
15に空孔を形成しても良い。
In the embodiment shown in FIGS. 13A to 13D,
Although no holes are formed in the wiring gap 215, the wiring gap 2
A hole may be formed in 15.

【0111】(第6の実施形態)本実施形態では、第2
の層間絶縁膜を形成するまでの工程は、第5の実施形態
と同様である。本実施形態は、第2の層間絶縁膜を形成
する工程に特徴を有している。以下、図14(a)およ
び(b)ならびに(c)を参照しながら、第2の層間絶
縁膜の形成工程を詳細に説明する。
(Sixth Embodiment) In the present embodiment, the second
The steps up to the formation of the interlayer insulating film are the same as in the fifth embodiment. This embodiment is characterized in the step of forming a second interlayer insulating film. Hereinafter, the step of forming the second interlayer insulating film will be described in detail with reference to FIGS. 14 (a), (b) and (c).

【0112】図14(a)から(c)は、幅が0.5μ
m以下の比較的に狭い溝(第1の間隙)115aと、幅
が0.5μmよりも大きい比較的に広い溝(例えば、幅
0.8μm以上、第2の間隙)115bが形成された領
域を示している。ここでは、第1の配線層113Aは、
第1〜第3の配線を含んでおり、図中中央に位置する第
1の配線と左側に位置する第2の配線との間に第1の間
隙115aが形成され、第1の配線と右側に位置する第
3の配線との間に第2の間隙115bが形成されてい
る。
FIGS. 14A to 14C show that the width is 0.5 μm.
m, a relatively narrow groove (first gap) 115a having a width of not more than 0.5 μm and a relatively wide groove (for example, 0.8 μm or more, second gap) having a width of more than 0.5 μm are formed. Is shown. Here, the first wiring layer 113A is
The first wiring includes first to third wirings, and a first gap 115a is formed between the first wiring located at the center in the drawing and the second wiring located on the left side, and the first wiring 115a and the right side are formed. The second gap 115b is formed between the second wiring 115b and the third wiring located at the second position.

【0113】図14(a)および(b)は、同一種類の
絶縁膜から第2の層間絶縁膜117を形成した場合の断
面を示している。図14(a)の例では、カバレッジが
比較的に悪いとされている絶縁膜を堆積している。この
ようなカバレッジの悪い膜としては、例えば、平行平板
型プラズマCVD装置内でシラン/N2O系ガスプラズマ
を用いて形成したプラズマ酸化膜を使用することができ
る。このような膜を使用すると、溝115a及び溝11
5bのどちらにも空孔が形成される。幅の比較的に広い
溝115bには大きな空孔が形成される。このため、溝
115b内の空孔の上部は、CMPによる研磨予定ライ
ンで示されるレベルを越えることがあり得る。そのよう
な大きな空孔が形成されていると、CMPによる研磨後
に研磨面から空孔が露出してしまうことがある。研磨に
よって空孔が露出すると、第2層配線の断線不良やショ
ート不良の恐れがある。
FIGS. 14A and 14B show cross sections when the second interlayer insulating film 117 is formed from the same type of insulating film. In the example of FIG. 14A, an insulating film having relatively poor coverage is deposited. As a film having such poor coverage, for example, a plasma oxide film formed using a silane / N 2 O-based gas plasma in a parallel plate type plasma CVD apparatus can be used. When such a film is used, the grooves 115a and 11
Holes are formed in both of 5b. Large holes are formed in the relatively wide grooves 115b. For this reason, the upper portion of the hole in the groove 115b may exceed the level indicated by the line to be polished by CMP. If such large holes are formed, the holes may be exposed from the polished surface after polishing by CMP. When the holes are exposed by polishing, there is a risk of disconnection failure or short-circuit failure of the second layer wiring.

【0114】一方、図14(b)の例では、埋め込み性
能の良いとされる絶縁膜を第2の層間絶縁膜117とし
て堆積している。このような埋め込み性能の良い膜とし
ては、例えば、ハイデンシティプラズマ(HDP)を用
いて形成したプラズマ酸化膜を使用することができる。
このような膜を使用すると、第2の層間絶縁膜117
は、幅の比較的に狭い溝115aの底面および側面にも
堆積される。その結果、溝115a内には、溝のサイズ
よりも小さな空孔が形成される。幅の比較的に広い溝1
15bの内部は、第2の層間絶縁膜117によって埋め
られ、そこに空孔は観察されない。HDP層は、HDP
装置を用いて形成される。このHDP装置内において、
基板にバイアス電圧を印加しながらHDP膜の堆積を行
うと、堆積中に、堆積と競合するようにエッチング現象
も生じるため、絶縁膜が溝の底面に堆積し埋め込み性能
があがる。この場合には、空孔の上端がCMPの研磨ラ
インによって示されるレベルに達することはない。しか
しながら、溝115a内の空孔が小さくなるため、配線
間における容量低減効果は少ない。
On the other hand, in the example of FIG. 14B, an insulating film having good filling performance is deposited as the second interlayer insulating film 117. For example, a plasma oxide film formed using high-density plasma (HDP) can be used as such a film having good burying performance.
When such a film is used, the second interlayer insulating film 117
Is also deposited on the bottom and side surfaces of the groove 115a having a relatively small width. As a result, a hole smaller than the size of the groove is formed in the groove 115a. Relatively wide groove 1
The inside of 15b is filled with the second interlayer insulating film 117, and no holes are observed therein. The HDP layer is HDP
It is formed using an apparatus. In this HDP device,
When the HDP film is deposited while applying a bias voltage to the substrate, an etching phenomenon occurs during the deposition so as to compete with the deposition, so that the insulating film is deposited on the bottom surface of the groove and the filling performance is improved. In this case, the upper end of the hole does not reach the level indicated by the CMP polishing line. However, since the holes in the groove 115a are small, the effect of reducing the capacitance between the wirings is small.

【0115】図14(c)に示す本実施形態では、両者
のメリットをとりいれる。すなわち、少なくとも2種類
の異なる形成方法によって形成した絶縁層から第2の層
間絶縁膜117を形成する。より詳細には、まず、第1
層間絶縁層117aで幅の比較的に狭い溝115aの上
部を実質的に覆いつくした後、第2層間絶縁層117b
によって他の幅の広い溝115bを埋め込む。具体的に
は、平行平板型プラズマCVD装置内でシラン/N2O系
ガスプラズマを用いて第1層間絶縁層117aを形成し
た後、HDP装置内において基板にバイアス電圧を印加
しながら第2層間絶縁層117bを堆積すればよい。
In the present embodiment shown in FIG. 14C, both advantages can be taken. That is, the second interlayer insulating film 117 is formed from insulating layers formed by at least two different forming methods. More specifically, first,
After the upper portion of the relatively narrow groove 115a is substantially covered with the interlayer insulating layer 117a, the second interlayer insulating layer 117b is formed.
Fills another wide groove 115b. Specifically, after a first interlayer insulating layer 117a is formed using a silane / N 2 O-based gas plasma in a parallel plate type plasma CVD apparatus, a second interlayer insulating layer 117a is applied while applying a bias voltage to a substrate in an HDP apparatus. The insulating layer 117b may be deposited.

【0116】第1層間絶縁層117aおよび第2層間絶
縁層117bは典型的にはシリコン酸化膜から形成され
得るが、第2層間絶縁層117bは、例えばポリアリル
エーテル等の低誘電率有機塗布膜から形成しても良い。
なお、第1層間絶縁層117aは、例えばシランガス、
酸素ガスおよびアルゴンガスを用いて圧力5mTorr
のもとで堆積され得る。
Although the first interlayer insulating layer 117a and the second interlayer insulating layer 117b can be typically formed of a silicon oxide film, the second interlayer insulating layer 117b is formed of a low dielectric constant organic coating film such as polyallyl ether. May be formed.
Note that the first interlayer insulating layer 117a is made of, for example, silane gas,
Pressure 5mTorr using oxygen gas and argon gas
Can be deposited under

【0117】図14(c)の実施形態によれば、第1の
間隙115aに大きな空孔が形成され、第2の間隙11
5bが第2層間絶縁層117bによって埋め込まれ、C
MPによる研磨で空孔が露出することもない。
According to the embodiment shown in FIG. 14C, a large hole is formed in the first gap 115a and the second gap 11a is formed.
5b is buried by the second interlayer insulating layer 117b,
No holes are exposed by polishing by MP.

【0118】空孔の大きさ(配線間隙に占める割合)を
増大させると、空孔の上端が高くなる。空孔の大きさお
よび空孔の高さは、第1の層間絶縁膜117aおよび第
2層間絶縁膜117bの厚さを調整することによって最
適化され得る。
When the size of the hole (the ratio of the hole to the wiring gap) is increased, the upper end of the hole becomes higher. The size of the holes and the height of the holes can be optimized by adjusting the thicknesses of the first interlayer insulating film 117a and the second interlayer insulating film 117b.

【0119】次に、本実施形態によって作製した多層配
線構造の評価結果を示す。まず、図15(a)、15
(b)および15(c)を参照する。
Next, the evaluation results of the multilayer wiring structure manufactured according to the present embodiment will be shown. First, FIG.
See (b) and 15 (c).

【0120】図15(a)は配線間隙と空孔の位置関係
とを示している。ここで、「H」は第1の配線層の上面
から空孔の頂点までの距離を示し、「D」は第1の配線
層の下面から空孔の底点までの距離を示している。空孔
の占有率「R」は、配線間隙Sに対する空孔の幅Wの割
合を示す。
FIG. 15A shows the positional relationship between wiring gaps and holes. Here, “H” indicates the distance from the upper surface of the first wiring layer to the top of the hole, and “D” indicates the distance from the lower surface of the first wiring layer to the bottom point of the hole. The hole occupancy “R” indicates the ratio of the hole width W to the wiring gap S.

【0121】図15(b)は、空孔の占有率Rの配線間
隙Sに対する依存性を示す。空孔の占有率Rは、S=
0.8μm以下の場合に0を越える正の値を示してい
る。占有率Rは、配線間隙Sの縮小に伴って増加する。
S=0.3μmのとき、占有率Rは0.9程度の値を示
している。
FIG. 15B shows the dependence of the hole occupancy R on the wiring gap S. The occupancy R of the vacancy is expressed as S =
When the thickness is 0.8 μm or less, a positive value exceeding 0 is shown. The occupancy R increases as the wiring gap S decreases.
When S = 0.3 μm, the occupation ratio R shows a value of about 0.9.

【0122】図15(c)は、HおよびDの配線間隙依
存性を示す。Hの値はいかなる配線間隙においても50
0nmを越えることなく、予定されるCMPの研磨ライ
ン(配線上800〜1000nm)に達することはな
い。すなわち、CMPによって層間絶縁膜117を平坦
化した後においても、空孔が露出することがない。この
ため、2層目配線の歩留まりは低下しない。
FIG. 15C shows the dependence of H and D on the wiring gap. The value of H is 50 at any wiring gap.
It does not reach the planned CMP polishing line (800 to 1000 nm above the wiring) without exceeding 0 nm. That is, even after the interlayer insulating film 117 is planarized by CMP, the holes are not exposed. Therefore, the yield of the second-layer wiring does not decrease.

【0123】次に、図16を参照しながら、本実施形態
によって作製した多層配線の配線間容量の低減効果を説
明する。図16には、比較例として、空孔を配線間に形
成しなかった場合のデータを○印で示す。比較例の場
合、配線間隙が小さくなるにしたがって単位長あたりの
配線間容量が増加するのに対して、本実施形態の配線間
容量は、配線間隙が小さくなるに従ってむしろ小さくな
る。配線間容量の低下は、配線間隙が小さくなるにした
がって、空孔の配線間隙に対する占有率Rが高くなるこ
とに起因して生じると考えられる。
Next, the effect of reducing the capacitance between wirings of the multilayer wiring manufactured according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 16 shows, as a comparative example, data in the case where no holes were formed between the wirings by using a circle. In the case of the comparative example, the inter-wiring capacitance per unit length increases as the wiring gap decreases, whereas the inter-wiring capacitance of the present embodiment decreases rather as the wiring gap decreases. It is considered that the decrease in the capacitance between the wirings is caused by an increase in the occupation ratio R of the holes to the wiring gap as the wiring gap becomes smaller.

【0124】次に、17(a)および(b)を参照す
る。
Next, reference will be made to FIGS. 17 (a) and (b).

【0125】本実施形態による配線間容量の低減効果
が、低誘電率層間膜を使用した場合の配線間容量低減効
果とを比較する。
The effect of reducing the capacitance between wirings according to the present embodiment will be compared with the effect of reducing the capacitance between wirings when a low dielectric constant interlayer film is used.

【0126】図17(a)は、計算(シミュレーショ
ン)に用いたモデルの構成を示す断面図である。図17
(b)は、実効比誘電率の配線間隔依存性を示してい
る。この実効比誘電率は、ある比誘電率をもつ均一な媒
体が層間絶縁膜としてい用いられた場合の配線間の容量
(単位長さあたり)を計算によって求め、その容量を実
測により求めた容量と比較することによって決定され
た。図17(b)の□印で示されるように、本実施形態
では、配線間隙が小さくなるにしたがって実効比誘電率
は減少する。配線間隙が0.8μm以下になると、配線
間隙内に空孔が形成される。空孔が形成されると、実効
比誘電率は急激に低下する。配線間隙が0.3μmのと
き、実効比誘電率は1.8程度に低下する。
FIG. 17A is a sectional view showing the structure of a model used for calculation (simulation). FIG.
(B) shows the dependency of the effective relative permittivity on the wiring interval. This effective relative permittivity is obtained by calculating the capacitance (per unit length) between wirings when a uniform medium having a certain relative permittivity is used as an interlayer insulating film, and the capacitance obtained by actual measurement. Was determined by comparing with In this embodiment, as indicated by the square marks in FIG. 17B, the effective relative permittivity decreases as the wiring gap decreases. When the wiring gap becomes 0.8 μm or less, holes are formed in the wiring gap. When the holes are formed, the effective relative permittivity sharply decreases. When the wiring gap is 0.3 μm, the effective relative permittivity drops to about 1.8.

【0127】図18は、層間接続用金属(ビア)の抵抗
値と層間接続用金属の直径(ビア直径)との関係を示し
ている。本実施形態と空孔が形成されない比較例とを比
べても、両者のビア抵抗値に大きな差はない。
FIG. 18 shows the relationship between the resistance value of the metal for interlayer connection (via) and the diameter of the metal for interlayer connection (via diameter). Even when the present embodiment is compared with the comparative example in which no holes are formed, there is no large difference between the via resistance values.

【0128】図19は、第1の配線層と層間接続用金属
との間のアライメントシフト量に対するビア抵抗値の依
存性を示す。アライメントシフト量とは、層間接続用金
属と第1の配線層との位置あわせずれの大きさを示して
いる。測定に使用したパターンでは、第1の配線層の幅
とビア直径とは同じ大きさであるため、第1の配線層と
層間接続用金属との重ねあわせマージンはない。図19
からわかるように、従来例では、アライメントシフト量
が増加するにしたがってビア抵抗値は増大しているが、
本実施形態では、ビア抵抗がアライメントシフトによら
ず一定の値を維持している。これは、アライメントずれ
が発生しても、第1の配線層の上面には確実に層間接続
用金属が存在するために、第1の配線と層間接続用金属
との接触面積は常に最大値に維持されるからである。
FIG. 19 shows the dependence of the via resistance value on the amount of alignment shift between the first wiring layer and the metal for interlayer connection. The alignment shift amount indicates a magnitude of misalignment between the metal for interlayer connection and the first wiring layer. In the pattern used for the measurement, since the width of the first wiring layer and the via diameter are the same, there is no overlapping margin between the first wiring layer and the metal for interlayer connection. FIG.
As can be seen from the above, in the conventional example, the via resistance value increases as the alignment shift amount increases,
In the present embodiment, the via resistance maintains a constant value regardless of the alignment shift. This is because the contact area between the first wiring and the metal for interlayer connection always has a maximum value because the metal for interlayer connection is surely present on the upper surface of the first wiring layer even if the misalignment occurs. Because it is maintained.

【0129】なお、第2の層間絶縁膜117は層間接続
用金属109の形成後に堆積されるため、第2の層間絶
縁膜117の堆積と同時に形成される空孔が層間接続用
金属109と接触することはない。したがって、層間接
続用金属109を介した第1の配線113A同士のショ
ート不良も、配線と半導体基板101との間のショート
不良も発生しない。
Since the second interlayer insulating film 117 is deposited after the formation of the metal 109 for interlayer connection, holes formed at the same time as the deposition of the second interlayer insulating film 117 are in contact with the metal 109 for interlayer connection. I will not do it. Therefore, neither a short-circuit failure between the first wirings 113A via the interlayer connection metal 109 nor a short-circuit failure between the wiring and the semiconductor substrate 101 occurs.

【0130】なお、第1の配線層の材料は、Alに限定
されない。例えば、Cuであってもよい。第2の層間絶
縁膜117を構成する第2層間絶縁層117bとしてプ
ラズマ酸化膜を用いる代わりに、埋め込み性能のよい塗
布絶縁膜を用いても良い。また、図14(c)を参照し
ながら説明した第2の層間絶縁膜の形成方法は、他の実
施形態に適用しても良い効果が得られる。
The material of the first wiring layer is not limited to Al. For example, it may be Cu. Instead of using a plasma oxide film as the second interlayer insulating layer 117b constituting the second interlayer insulating film 117, a coating insulating film having good filling performance may be used. Further, the method of forming the second interlayer insulating film described with reference to FIG. 14C has an effect that can be applied to other embodiments.

【0131】上記の各実施形態では、通常のシリコン基
板を用いた半導体装置について本発明を説明してきた
が、本発明はこれに限定されるわけではない。多層配線
構造を有する半導体装置であれば、シリコン以外の半導
体基板やSOI基板を用いたもであって良いし、また、
硝子やプラスチックなどの絶縁性基板を用いたものであ
っても良い。
In each of the above embodiments, the present invention has been described with respect to a semiconductor device using a normal silicon substrate, but the present invention is not limited to this. As long as the semiconductor device has a multilayer wiring structure, a semiconductor substrate other than silicon or an SOI substrate may be used.
A substrate using an insulating substrate such as glass or plastic may be used.

【0132】[0132]

【発明の効果】本発明によれば、層間接続用金属が有す
る下面の全面に対して必ず第1の配線が形成されるの
で、第1の配線を形成する際にアライメントずれした場
合においても、該第1の配線と層間接続用金属との接続
不良を確実に防止できる。また、第2の層間絶縁膜と同
時に形成される空孔へ層間接続用金属が埋め込まれるこ
ともない。したがって、層間接続用金属を介した第1の
配線同士のショート不良及び配線と半導体基板とのショ
ート不良を防止できる。
According to the present invention, the first wiring is always formed on the entire lower surface of the metal for interlayer connection. Therefore, even if the first wiring is misaligned, the first wiring is formed. Poor connection between the first wiring and the metal for interlayer connection can be reliably prevented. Further, the metal for interlayer connection is not buried in the holes formed simultaneously with the second interlayer insulating film. Therefore, a short circuit between the first wirings and a short circuit between the wiring and the semiconductor substrate via the metal for interlayer connection can be prevented.

【0133】また、配線間隙の一部若しくは全部が空気
よりなる空孔を形成し、又は配線間隙の全部が低比誘電
率の材料によって埋め込めば、該配線間隙をはさむ第1
の配線間における比誘電率を低減できる。したがって、
該第1の配線間における信号の遅延を抑制して、動作マ
ージンが広く誤動作しにくい半導体装置を実現できる。
If a part or the whole of the wiring gap forms a hole made of air, or if the entire wiring gap is filled with a material having a low relative dielectric constant, the first wiring sandwiching the wiring gap is formed.
Can be reduced. Therefore,
A semiconductor device with a wide operation margin and less malfunction can be realized by suppressing signal delay between the first wirings.

【0134】また、層間接続用金属が有する側面の大部
分が第2の配線に接触するので、第2の配線を形成する
際にアライメントずれした場合においても、該第2の配
線と層間接続用金属との接続において信頼性を向上でき
る。
Further, since most of the side surfaces of the metal for interlayer connection are in contact with the second wiring, even when the second wiring is misaligned when forming the second wiring, the second wiring and the metal for the interlayer connection are not connected. Reliability in connection with metal can be improved.

【0135】また、第1の配線形成時にアライメントず
れが発生しても、第1の配線の上面には層間接続用金属
又は第1の層間絶縁膜のいずれかが必ず存在し、かつ、
第2の層間絶縁膜と同時に形成される空孔へ層間接続用
金属が埋め込まれることはない。したがって、層間接続
用金属を介した第1の配線同士のショート不良及び配線
と半導体基板とのショート不良を防止できる。
Even if an alignment shift occurs during the formation of the first wiring, either the metal for interlayer connection or the first interlayer insulating film must exist on the upper surface of the first wiring, and
The metal for interlayer connection is not buried in the holes formed simultaneously with the second interlayer insulating film. Therefore, a short circuit between the first wirings and a short circuit between the wiring and the semiconductor substrate via the metal for interlayer connection can be prevented.

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

【図1】(a)から(d)は、本発明の第1の実施形態
に係る半導体装置の製造方法を示すプロセスフロー図で
ある。
FIGS. 1A to 1D are process flow charts showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)から(c)は、本発明の第1の実施形態
に係る半導体装置の製造方法を示すプロセスフロー図で
ある。
FIGS. 2A to 2C are process flow charts showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】(a)は、本発明の第1の実施形態に係る半導
体装置における、アライメントずれの有無に対応した第
1の配線と層間接続用金属との位置関係を示す平面図、
(b)はその斜視図である。
FIG. 3A is a plan view showing a positional relationship between a first wiring and an interlayer connection metal corresponding to the presence or absence of an alignment shift in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;
(B) is a perspective view thereof.

【図4】(a)から(c)は、本発明の第2の実施形態
に係る半導体装置の製造方法を示すプロセスフロー図で
ある。
FIGS. 4A to 4C are process flow charts showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】(a)から(d)は、本発明の第3の実施形態
に係る半導体装置の製造方法を示すプロセスフロー図で
ある。
FIGS. 5A to 5D are process flow charts showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施形態に係る半導体装置にお
ける、アライメントずれの有無に対応した配線溝と、層
間接続用金属との位置関係を示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a positional relationship between a wiring groove corresponding to the presence or absence of an alignment shift and a metal for interlayer connection in a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図7】(a)から(d)は、本発明の第4の実施形態
に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
FIGS. 7A to 7D are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】(a)から(c)は、本発明の第4の実施形態
に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
FIGS. 8A to 8C are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】(a)および(b)は、本発明の第4の実施形
態に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図であ
る。
FIGS. 9A and 9B are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】(a)および(b)は、空孔の形態を示す断
面図。
FIGS. 10A and 10B are cross-sectional views showing a form of a hole.

【図11】(a)および(b)は、空孔の他の形態を示
す断面図。
11A and 11B are cross-sectional views showing other forms of holes.

【図12】(a)および(b)は、空孔の更に他の形態
を示す断面図。
FIGS. 12A and 12B are cross-sectional views showing still another form of a hole.

【図13】(a)から(d)は、本発明の第5の実施形
態に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図であ
る。
13A to 13D are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図14】(a)から(c)は、本発明による半導体装
置の製造方法の第6の実施形態を示す工程断面図であ
る。
FIGS. 14A to 14C are process cross-sectional views illustrating a sixth embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図15】(a)から(c)は、は、本発明による半導
体装置の他の実施形態における空孔の各寸法を示す図で
ある。
FIGS. 15A to 15C are diagrams showing respective dimensions of holes in another embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図16】本発明による半導体装置のある実施形態にお
ける配線間隔と単位長あたりの配線間容量との関係を示
す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a relationship between a wiring interval and a capacitance between wirings per unit length in an embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図17】(a)は、半導体装置の配線間容量を計算す
るための配線構造の断面図であり、(b)は、配線間隙
と実効比誘電率との関係を示すグラフである。
17A is a cross-sectional view of a wiring structure for calculating a capacitance between wirings of a semiconductor device, and FIG. 17B is a graph showing a relationship between a wiring gap and an effective relative permittivity.

【図18】本発明の半導体装置のある実施形態における
ビアの直径とビア抵抗との関係を示すグラフである。
FIG. 18 is a graph showing the relationship between via diameter and via resistance in one embodiment of the semiconductor device of the present invention.

【図19】本発明の半導体装置のある実施形態における
第1の配線層とビアとの間にあるアライメントシフト量
とビア抵抗との関係を示すグラフである。
FIG. 19 is a graph showing a relationship between an alignment shift amount between a first wiring layer and a via and a via resistance in an embodiment of the semiconductor device of the present invention.

【図20】従来の半導体装置の構造を示す断面図であ
る。
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a structure of a conventional semiconductor device.

【図21】(a)および(b)は、従来の半導体装置の
製造方法を示すプロセスフロー図である。
FIGS. 21A and 21B are process flow charts showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図22】(a)から(c)は、従来の半導体装置の製
造方法を示すプロセスフロー図である。
FIGS. 22A to 22C are process flow charts showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 半導体基板 102 絶縁膜 103 第1の金属層 104 第1の層間絶縁膜 105 層間接続用レジストパターン 106 層間接続孔 107 アドヒージョンレイヤー 108 層間接続材料 208 層間接続用金属 110 第1の配線用レジストパターン(第1の配線用
パターン) 111 ずれ寸法 112 アライメントずれ部分 114 配線間隙 115 溝 116 第1の配線がないフィールド部分 117 第2の層間絶縁膜 118 空孔 119 第2の配線
Reference Signs List 101 semiconductor substrate 102 insulating film 103 first metal layer 104 first interlayer insulating film 105 interlayer connection resist pattern 106 interlayer connection hole 107 adhesion layer 108 interlayer connection material 208 interlayer connection metal 110 first wiring resist Pattern (first wiring pattern) 111 Misalignment dimension 112 Misalignment part 114 Wiring gap 115 Groove 116 Field part without first wiring 117 Second interlayer insulating film 118 Vacancy 119 Second wiring

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年5月7日(1999.5.7)[Submission date] May 7, 1999 (1999.5.7)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【書類名】 明細書[Document Name] Statement

【発明の名称】 多層配線を有する半導体装置及びその
製造方法
Patent application title: Semiconductor device having multilayer wiring and method of manufacturing the same

【特許請求の範囲】[Claims]

【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、多層配線構造を有
する半導体装置およびその製造方法に関するものであ
る。
The present invention relates to a semiconductor device having a multilayer wiring structure and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年めざましく進歩した半導体プロセス
技術によって配線や素子の超微細化及び高集積化が可能
になったので、ULSIの高性能化が進んできた。しか
し、配線の集積化に伴い、配線における信号の遅延がデ
バイスのスピードを律するようになっている。そのた
め、いわゆる0.25μm世代以降のULSIにおいて
は、層間絶縁膜の材料として、従来のSiO2 (比誘電
率ε=4.3)に代わって比誘電率が低い材料、例えば
比誘電率が低いフッ素をドーピングしたSiOF(ε=
3.5)や有機物を含んだSiO:C(ε=2.8から
3.2)が使用されようとしている。しかし、これらの
材料には吸湿性や耐熱性の点で問題があるので、該材料
を使用したプロセスを構築することが難しい。
2. Description of the Related Art A remarkable progress in semiconductor processing technology in recent years has made it possible to make wirings and devices ultra-fine and highly integrated, so that the performance of ULSI has been improved. However, with the integration of wiring, the delay of a signal in the wiring determines the speed of the device. Therefore, in the ULSI of the so-called 0.25 μm generation or later, as the material of the interlayer insulating film, a material having a low relative dielectric constant, for example, a material having a low relative dielectric constant instead of the conventional SiO 2 (relative dielectric constant ε = 4.3) is used. SiOF doped with fluorine (ε =
3.5) and SiO: C (ε = 2.8 to 3.2) containing organic substances are being used. However, these materials have problems in terms of hygroscopicity and heat resistance, so that it is difficult to construct a process using the materials.

【0003】また、特に影響が大きい遅延である配線間
における遅延を低減するために、配線間の絶縁性物質に
空気(ε=1.0)によって形成される空孔を意図的に
設けることによって、配線間における比誘電率を下げる
技術が提案されている(特開昭62−5643号公
報)。以下、この技術を図20を参照して説明する。図
20は、従来の半導体装置の構造を示す断面図である。
図20において、半導体装置が有する半導体基板1の上
に設けられた絶縁性物質2における、配線3、4間に空
孔6を、配線4、5間に空孔7をそれぞれ設ける。該絶
縁性物質2の材料としては、SiO2 が用いられる。配
線3と配線4との間の容量は、配線3から空孔6間の容
量と、空孔6それ自体の容量と、空孔6から配線4間の
容量とが直列接続された容量に等しいとみなすことがで
きる。空孔以外の部分である絶縁性物質2の材料SiO
2 の比誘電率に比べて、空気によって形成された空孔に
おける比誘電率は約1/4である。したがって、空孔を
設けることによって隣接する配線間の容量を低減でき
る。このことにより、隣接する配線間における信号の遅
延を抑制できるので、動作マージンが広く誤動作しにく
い半導体装置を実現でき、かつ、新規材料を使う必要が
ないので低コストなプロセスになり得る。
Further, in order to reduce a delay between wirings, which is a particularly large delay, a hole formed by air (ε = 1.0) is intentionally provided in an insulating material between wirings. A technique for lowering the relative dielectric constant between wirings has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-5643). Hereinafter, this technique will be described with reference to FIG. FIG. 20 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional semiconductor device.
In FIG. 20, a hole 6 is provided between the wirings 3 and 4 and a hole 7 is provided between the wirings 4 and 5 in the insulating substance 2 provided on the semiconductor substrate 1 of the semiconductor device. As a material of the insulating substance 2, SiO 2 is used. The capacitance between the wiring 3 and the wiring 4 is equal to the capacitance between the wiring 3 and the hole 6, the capacitance of the hole 6 itself, and the capacitance between the hole 6 and the wiring 4 connected in series. Can be considered. Material of insulating substance 2 which is a portion other than the holes SiO
Compared to the relative dielectric constant of 2, the relative dielectric constant of the void formed by air is about 1/4. Therefore, by providing the holes, the capacitance between adjacent wirings can be reduced. As a result, a signal delay between adjacent wirings can be suppressed, so that a semiconductor device having a wide operation margin and hardly malfunctioning can be realized, and a low-cost process can be achieved because there is no need to use a new material.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成によれば、配線と層間接続孔とがボーダーレ
ス、つまり配線幅と層間接続孔の直径とが同一寸法を有
するように設計され、かつ、フォトリソグラフィー工程
においてアライメントずれが生じた場合には、以下のよ
うな問題が発生する。第1に、層間接続孔を開口する際
に該層間接続孔と空孔とが一体となるので、層間接続用
金属が該一体となった領域に入ることによって配線のシ
ョート不良が発生する。第2に、層間接続孔内の層間接
続用金属と配線との接続面積が小さいので、接続不良が
発生する。
However, according to the above conventional structure, the wiring and the interlayer connection hole are designed so as to be borderless, that is, designed so that the wiring width and the diameter of the interlayer connection hole have the same dimensions, and When the misalignment occurs in the photolithography process, the following problem occurs. First, since the interlayer connection hole and the hole are integrated when the interlayer connection hole is opened, a short circuit failure of the wiring occurs due to the metal for interlayer connection entering the integrated region. Second, the connection area between the metal for interlayer connection in the interlayer connection hole and the wiring is small, so that a connection failure occurs.

【0005】これらの不良を、図21と図22とを参照
して説明する。図21(a)、図21(b)及び図22
(a)から(c)は、半導体装置が有する多層配線の従
来の製造方法を示すプロセスフロー図である。まず、図
21(a)に示すように、半導体基板11の上に絶縁膜
12、第1の配線13、層間絶縁膜14を順次形成す
る。層間絶縁膜14としてプラズマCVD法によって堆
積されたSiO2 を使用するので、ステップカバレッジ
が悪い。すなわち、平坦な部分における堆積膜厚に対す
る、第1の配線13間の領域である配線間隙15におけ
る堆積膜厚の比率が低い。このことにより、配線間隙1
5における層間絶縁膜14に空孔16が形成される。し
かし、ステップカバレッジは0%にはならないので、配
線間隙15はそのすべてが空孔にはならず、配線間には
層間絶縁膜14が存在する。したがって、配線間におけ
る比誘電率を低減するという目的に対しては、配線間隙
15において層間絶縁膜14の堆積率をさらに低下させ
て比誘電率を下げる方法が考えられる。この場合には、
空孔16はさらに大きい領域を占める。次に、図21
(b)に示すように、レジストエッチバック法、化学的
機械研磨(CMP)法等を使用して層間絶縁膜14の一
部を除去することにより、該層間絶縁膜14を平坦化す
る。
[0005] These defects will be described with reference to FIGS. 21 and 22. 21 (a), 21 (b) and 22
(A) to (c) are process flow diagrams showing a conventional method for manufacturing a multilayer wiring included in a semiconductor device. First, as shown in FIG. 21A, an insulating film 12, a first wiring 13, and an interlayer insulating film 14 are sequentially formed on a semiconductor substrate 11. Since SiO 2 deposited by the plasma CVD method is used as the interlayer insulating film 14, the step coverage is poor. That is, the ratio of the deposited film thickness in the wiring gap 15 which is a region between the first wirings 13 to the deposited film thickness in the flat portion is low. As a result, the wiring gap 1
5, holes 16 are formed in the interlayer insulating film 14. However, since the step coverage does not become 0%, not all of the wiring gaps 15 become voids, and the interlayer insulating film 14 exists between the wirings. Therefore, for the purpose of reducing the relative dielectric constant between the wirings, a method of further lowering the deposition rate of the interlayer insulating film 14 in the wiring gap 15 to lower the relative dielectric constant can be considered. In this case,
The holes 16 occupy a larger area. Next, FIG.
As shown in (b), the interlayer insulating film 14 is planarized by removing a part of the interlayer insulating film 14 by using a resist etch back method, a chemical mechanical polishing (CMP) method, or the like.

【0006】次に、図22(a)に示すように、フォト
リソグラフィーとドライエッチングとを使用して層間接
続孔17を形成する。ここで、第1の配線の配線幅18
と層間接続孔の直径19とが同じ寸法であって、かつ、
フォトリソグラフィーにおいてずれ寸法20だけのアラ
イメントずれが発生した場合を考える。この場合には、
該アライメントずれによって第1の配線13の上面から
ずれた部分の層間接続孔17は、該上面の位置よりも深
く形成される。したがって、層間接続孔17は空孔16
と一体化する。次に、図22(b)に示すように、層間
接続孔17の内部へ、CVD法を使用してタングステン
よりなる層間接続用金属21を形成する。該CVD法に
よるタングステン21はステップカバレッジが良いの
で、図22(a)における層間接続孔17だけではな
く、空孔16をも埋める。このことにより、空孔16で
あった部分へ形成された層間接続用金属21を介して、
隣接する第1の配線13同士が接続されるショート不良
が発生する。配線間隙15における比誘電率を下げよう
とすると空孔16はさらに大きい領域を占めるので、シ
ョート不良がいっそう発生しやすくなる。一方、図22
(a)におけるずれ寸法20がさらに大きくなった場合
には、第1の配線13と層間接続孔17へ埋め込まれた
層間接続用金属21との接続面積が小さくなるので、第
1の配線13と層間接続用金属21との接続不良が発生
する。特に、層間絶縁膜14の材料として有機系の材料
を使用した場合には、該接続不良が発生しやすい。ま
た、層間接続孔17においてより深くエッチングされた
場合には、形成された層間接続用金属21によって第1
の配線13と半導体基板11とが接続されるショート不
良が発生する。次に、図22(c)に示すように、層間
接続用金属21を介して第1の配線13に接続されるた
めの第2の配線22を、該層間接続用金属21と層間絶
縁膜14との上に形成する。
Next, as shown in FIG. 22A, an interlayer connection hole 17 is formed by using photolithography and dry etching. Here, the wiring width of the first wiring 18
And the diameter 19 of the interlayer connection hole are the same size, and
Consider a case where an alignment shift of only the shift size 20 occurs in photolithography. In this case,
The interlayer connection hole 17 at a position shifted from the upper surface of the first wiring 13 due to the alignment shift is formed deeper than the position of the upper surface. Therefore, the interlayer connection hole 17 is
Integrate with Next, as shown in FIG. 22B, an interlayer connection metal 21 made of tungsten is formed in the interlayer connection hole 17 by using a CVD method. Since the tungsten 21 formed by the CVD method has good step coverage, it fills not only the interlayer connection holes 17 in FIG. As a result, via the interlayer connection metal 21 formed in the portion that was the hole 16,
Short-circuit failure in which adjacent first wirings 13 are connected to each other occurs. If an attempt is made to lower the relative dielectric constant in the wiring gap 15, the holes 16 occupy a larger area, so that short-circuit defects are more likely to occur. On the other hand, FIG.
If the deviation dimension 20 in (a) is further increased, the connection area between the first wiring 13 and the metal 21 for interlayer connection buried in the interlayer connection hole 17 becomes smaller. A connection failure with the metal for interlayer connection 21 occurs. In particular, when an organic material is used as the material of the interlayer insulating film 14, the connection failure easily occurs. When the etching is performed deeper in the interlayer connection hole 17, the first metal 21 for interlayer connection is formed.
Short-circuit failure in which the wiring 13 and the semiconductor substrate 11 are connected to each other occurs. Next, as shown in FIG. 22C, a second wiring 22 to be connected to the first wiring 13 via the metal 21 for interlayer connection is formed by the metal 21 for interlayer connection and the interlayer insulating film 14. Formed on

【0007】本発明は、上記従来の問題に鑑み、配線間
容量を最小限に抑え、かつ、アライメントずれが発生し
てもショート不良や接続不良が発生しにくい半導体装置
及びその製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and provides a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which minimizes inter-wiring capacitance and hardly causes short-circuit failure or connection failure even when an alignment shift occurs. The purpose is to:

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、多層配線を有する半導体装置の製造方法であ
って、基板の表面を絶縁膜で覆う工程と、前記絶縁膜上
に導電膜を堆積する工程と、前記導電膜上に第1の層間
絶縁膜を形成する工程と、前記導電膜に達する層間接続
孔を前記第1の層間絶縁膜に形成する工程と、前記層間
接続孔内に層間接続用金属を埋め込む工程と、第1の配
線層パターンを規定するマスキング層を前記層間接続用
金属の少なくとも一部を覆うようにして前記第1の層間
絶縁膜上に形成する工程と、前記マスキング層をマスク
にして前記第1の層間絶縁膜をエッチングし、前記マス
キング層および前記層間接続金属をマスクにして前記導
電膜をエッチングし、それによって前記導電膜から第1
の配線層を形成する工程と、前記マスキング層を除去す
る工程と、前記層間接続金属および第1の配線層を覆う
よう第2の層間絶縁膜を前記基板上に堆積する工程と、
前記第2の層間絶縁膜を平坦化することによって、前記
層間接続用金属の少なくとも一部を露出させる工程と工
程と、前記層間接続用金属の上部と電気的に接続する第
2の配線層を形成する工程とを包含する。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device having a multi-layer wiring, comprising the steps of: covering a surface of a substrate with an insulating film; Depositing, forming a first interlayer insulating film on the conductive film, forming an interlayer connection hole reaching the conductive film in the first interlayer insulating film, Embedding a metal for interlayer connection into the first wiring layer; and forming a masking layer defining a first wiring layer pattern on the first interlayer insulating film so as to cover at least a part of the metal for interlayer connection. The first interlayer insulating film is etched using the masking layer as a mask, and the conductive film is etched using the masking layer and the interlayer connection metal as a mask.
Forming a wiring layer, removing the masking layer, and depositing a second interlayer insulating film on the substrate to cover the interlayer connection metal and a first wiring layer;
Exposing at least a portion of the metal for interlayer connection by flattening the second interlayer insulating film; and forming a second wiring layer electrically connected to an upper portion of the metal for interlayer connection. Forming.

【0009】本発明の半導体装置の他の製造方法は、基
板の表面を絶縁膜で覆う工程と、前記絶縁膜上に導電膜
を堆積する工程と、前記導電膜上に第1の層間絶縁膜を
形成する工程と、前記導電膜に達する層間接続孔を前記
第1の層間絶縁膜に形成する工程と、前記層間接続孔内
に層間接続用金属を埋め込む工程と、前記第1の層間絶
縁膜をその表面から部分的にエッチングし、前記層間接
続用金属の上端部分を前記第1の層間絶縁膜よりも突出
させる工程と、第1の配線層パターンを規定するマスキ
ング層を前記層間接続用金属の少なくとも一部を覆うよ
うにして前記第1の層間絶縁膜上に形成する工程と、前
記マスキング層をマスクにして前記第1の層間絶縁膜を
エッチングし、前記マスキング層および前記層間接続金
属をマスクにして前記導電膜をエッチングし、それによ
って前記導電膜から第1の配線層を形成する工程と、前
記マスキング層を除去する工程と、前記層間接続金属お
よび第1の配線層を覆うよう第2の層間絶縁膜を前記基
板上に堆積する工程と、前記第2の層間絶縁膜を平坦化
することによって、前記層間接続用金属の少なくとも一
部を露出させる工程と工程と、前記層間接続用金属の上
部と電気的に接続する第2の配線層を形成する工程とを
包含する。
According to another method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of covering the surface of a substrate with an insulating film, a step of depositing a conductive film on the insulating film, and a step of forming a first interlayer insulating film on the conductive film Forming an interlayer connection hole reaching the conductive film in the first interlayer insulating film; embedding a metal for interlayer connection in the interlayer connection hole; Partially etching the upper surface of the metal for interlayer connection from the first interlayer insulating film, and forming a masking layer for defining a first wiring layer pattern with the metal for interlayer connection. Forming on the first interlayer insulating film so as to cover at least a part of the first interlayer insulating film; and etching the first interlayer insulating film using the masking layer as a mask to remove the masking layer and the interlayer connecting metal. Make a mask Etching the conductive film, thereby forming a first wiring layer from the conductive film, removing the masking layer, and forming a second interlayer so as to cover the interlayer connection metal and the first wiring layer. Depositing an insulating film on the substrate, flattening the second interlayer insulating film to expose at least a part of the metal for interlayer connection, and an upper portion of the metal for interlayer connection. Forming a second wiring layer electrically connected to the second wiring layer.

【0010】前記導電膜のエッチングは、前記層間接続
金属を実質的にエッチングしないように行うことが好ま
しい。
It is preferable that the etching of the conductive film is performed so that the interlayer connection metal is not substantially etched.

【0011】前記第2の層間絶縁膜を形成する工程は、
前記第1の配線相互間の配線間隙において前記第2の層
間絶縁膜が存在しない閉領域よりなる空孔を併せて形成
することが好ましい。
The step of forming the second interlayer insulating film includes:
It is preferable that voids formed of a closed region where the second interlayer insulating film does not exist are also formed in the wiring gap between the first wirings.

【0012】前記第2の層間絶縁膜を平坦化する工程に
おいて、前記空孔を露出させないことが好ましい。
In the step of flattening the second interlayer insulating film, it is preferable that the holes are not exposed.

【0013】前記第1の層間絶縁膜に使用する材料の誘
電率より前記第2の層間絶縁膜に使用する材料の誘電率
の方が小さいことが好ましい。
It is preferable that the dielectric constant of the material used for the second interlayer insulating film is smaller than the dielectric constant of the material used for the first interlayer insulating film.

【0014】前記第2の層間絶縁膜を形成する工程は、
前記第2の層間絶縁膜の一部を構成する第1層間絶縁層
を形成する工程と、前記第2の層間絶縁膜の他の一部を
構成する第2層間絶縁層を前記第1層間絶縁層上に形成
する工程とを包含し、前記第1層間絶縁層を形成する工
程において、前記第1の配線層が形成する隙間のうち間
隔が0.5μm以下の隙間に空孔を形成するように前記
第1層間絶縁層によって前記間隔が0.5μm以下の隙
間の上を実質的に覆い、前記第2層間絶縁層を形成する
工程においては、前記第1の配線層が形成する隙間のう
ち、前記第1層間絶縁層によって実質的に覆われていな
い隙間の内部に前記第2層間絶縁層の一部を進入させる
ようにしてもよい。
The step of forming the second interlayer insulating film includes:
Forming a first interlayer insulating layer forming a part of the second interlayer insulating film, and forming a second interlayer insulating layer forming another part of the second interlayer insulating film into the first interlayer insulating film; Forming the first interlayer insulating layer, wherein in the step of forming the first interlayer insulating layer, voids are formed in a gap of 0.5 μm or less among gaps formed by the first wiring layer. In the step of substantially covering the gap of 0.5 μm or less with the first interlayer insulating layer and forming the second interlayer insulating layer, the step of forming the second interlayer insulating layer may include: A part of the second interlayer insulating layer may enter a gap that is not substantially covered by the first interlayer insulating layer.

【0015】前記第1層間絶縁層として、シラン/N2
O系ガスのプラズマを用いて形成した第1プラズマCV
D膜を使用することができる。
As the first interlayer insulating layer, silane / N 2
First plasma CV formed using O-based gas plasma
D membranes can be used.

【0016】前記第2層間絶縁層として、基板バイアス
電圧を印可した高密度プラズマを用いて形成した第2プ
ラズマCVD膜を使用することができる。
As the second interlayer insulating layer, a second plasma CVD film formed by using high-density plasma to which a substrate bias voltage is applied can be used.

【0017】前記第1の配線層を形成する工程は、前記
マスキング層をマスクにして前記第1の層間絶縁膜およ
び前記導電膜をエッチングした後、前記導電膜の下地絶
縁膜の一部をエッチングすることによって溝を前記絶縁
膜の表面に形成する工程を包含してもよい。
In the step of forming the first wiring layer, the first interlayer insulating film and the conductive film are etched using the masking layer as a mask, and then a part of a base insulating film of the conductive film is etched. And forming a groove on the surface of the insulating film.

【0018】前記第2の配線層を形成する工程は、溝作
製用パターンをマスクにして少なくとも前記第1の層間
絶縁膜をエッチングすることにより、前記第1の層間絶
縁膜の表面に溝を作成する工程と、前記層間接続用金属
と第1の層間絶縁膜と第2の層間絶縁膜との上に第2の
金属層を形成する工程と、前記第2の金属層のうち前記
溝の内部以外に存在する部分を除去することによって第
2の配線を形成する工程とを包含するようしてもよい。
In the step of forming the second wiring layer, a groove is formed on the surface of the first interlayer insulating film by etching at least the first interlayer insulating film using the groove forming pattern as a mask. Forming a second metal layer on the metal for interlayer connection, the first interlayer insulating film, and the second interlayer insulating film; and forming a second metal layer inside the trench in the second metal layer. Forming a second wiring by removing a portion other than the above.

【0019】本発明の更に他の半導体装置の製造方法
は、同一絶縁膜上に形成された複数の配線から構成され
る下層配線層であって、前記複数の配線が第1配線と、
前記第1配線から第1の間隙をおいて隣接する第2配線
と、前記第1配線から前記第1の間隙より広い第2の間
隙をおいて隣接する第3配線とを含む下層配線層と、前
記第1配線、前記第2配線および前記第3配線の上に形
成された第1の層間絶縁膜とを備えた構造を形成する工
程と、前記第1の間隙の上方を実質的に塞ぎ、前記第1
の間隙内に空孔を形成するように、第2の層間絶縁膜の
下部を構成する第1層間絶縁層を堆積する工程と、前記
第2の層間絶縁膜の上部を構成する、前記第1層間絶縁
層よりもカバレッジの良い第2層間絶縁層を堆積するこ
とによって前記第2の間隙を埋め込み、かつ前記空孔を
完全に覆う工程とを包含する。
According to still another method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, there is provided a lower wiring layer including a plurality of wirings formed on the same insulating film, wherein the plurality of wirings include a first wiring,
A lower wiring layer including a second wiring adjacent to the first wiring at a first gap and a third wiring adjacent to the first wiring at a second gap wider than the first gap; Forming a structure having a first interlayer insulating film formed on the first wiring, the second wiring, and the third wiring; and substantially blocking the space above the first gap. , The first
Depositing a first interlayer insulating layer forming a lower portion of the second interlayer insulating film so as to form a hole in the gap between the first interlayer insulating film, and forming an upper portion of the second interlayer insulating film. Depositing a second interlayer insulating layer having better coverage than the interlayer insulating layer to fill the second gap and completely cover the holes.

【0020】前記空孔を露出させないように前記第2の
層間絶縁膜を平坦化する工程を更に包含することが好ま
しい。
Preferably, the method further includes a step of flattening the second interlayer insulating film so as not to expose the holes.

【0021】前記第2層間絶縁層を前記第1層間絶縁層
よりも誘電率の低い有機膜から形成することが好まし
い。
It is preferable that the second interlayer insulating layer is formed of an organic film having a lower dielectric constant than the first interlayer insulating layer.

【0022】本発明の半導体装置は、同一絶縁膜上に形
成された複数の配線から構成される下層配線層であっ
て、前記複数の配線が第1配線と、前記第1配線から第
1の間隙をおいて隣接する第2配線と、前記第1配線か
ら第2の間隙をおいて隣接する第3配線とを含む下層配
線層と、前記第1配線、前記第2配線および前記第3配
線の上に形成された第1の層間絶縁膜と、前記第1の層
間絶縁膜中に形成され、前記第1配線の上面に接触する
接続用金属と、前記第1の間隙および前記第2の間隙の
上方に形成され、前記第1の間隙および前記第2の間隙
の各々に空孔を形成する第2の層間絶縁膜と、前記第2
の層間絶縁膜上に形成され、前記層間接続用金属と電気
的に接続される上層配線層とを備えている。
The semiconductor device according to the present invention is a lower wiring layer comprising a plurality of wirings formed on the same insulating film, wherein the plurality of wirings are a first wiring and a first wiring from the first wiring. A lower wiring layer including a second wiring adjacent with a gap therebetween, and a third wiring adjacent with a second gap from the first wiring, the first wiring, the second wiring, and the third wiring A first interlayer insulating film formed on the first wiring, a connection metal formed in the first interlayer insulating film and in contact with an upper surface of the first wiring, the first gap and the second gap. A second interlayer insulating film formed above the gap and forming a hole in each of the first gap and the second gap;
And an upper wiring layer electrically connected to the metal for interlayer connection.

【0023】前記上層配線層は埋込構造を持つ配線であ
り、前記上層配線層は前記第2の層間絶縁膜中に形成さ
れているようにしてもよい。
The upper wiring layer may be a wiring having a buried structure, and the upper wiring layer may be formed in the second interlayer insulating film.

【0024】前記下層配線層の前記下地絶縁膜は、前記
第1の間隙および第2の間隙の下部に形成された溝を有
しており、前記溝内には、前記下地絶縁膜の上面よりも
上に突出しない高さを有する前記第2の層間絶縁膜の一
部が存在しているようにしてもよい。
The lower insulating film of the lower wiring layer has a groove formed below the first gap and the second gap, and a groove is formed in the groove from an upper surface of the lower insulating film. And a part of the second interlayer insulating film having a height that does not protrude upward.

【0025】前記層間接続用金属の上端部分は前記第1
の層間絶縁膜の上面よりも上に突出していることが好ま
しい。
The upper end portion of the metal for interlayer connection is the first
It is preferable to project above the upper surface of the interlayer insulating film.

【0026】前記第1配線は、前記第2配線および/ま
たは前記第3配線に向かって局所的に突出する側面部を
有しており、前記側面部の上面は、前記層間接続用金属
によって覆われていてもよい。また、前記第1配線の前
記側面部は、前記層間接続用金属に対して自己整合的に
形成されていることが好ましい。
The first wiring has a side surface portion locally protruding toward the second wiring and / or the third wiring, and the upper surface of the side surface portion is covered with the metal for interlayer connection. It may be. Further, it is preferable that the side surface portion of the first wiring is formed in a self-aligned manner with respect to the metal for interlayer connection.

【0027】本発明の半導体装置は、同一絶縁膜上に形
成された複数の配線から構成される下層配線層であっ
て、前記複数の配線が第1配線と、前記第1配線から第
1の間隙をおいて隣接する第2配線と、前記第1配線か
ら第2の間隙をおいて隣接する第3配線とを含む下層配
線層と、前記第1配線、前記第2配線および前記第3配
線の上に形成された第1の層間絶縁膜と、前記下層配線
層を覆い、上面が平坦化された第2の層間絶縁膜とを備
え、前記第2の間隙は前記第1の間隙よりも広く、前記
第2の層間絶縁膜は、第1層間絶縁層と、前記第1層間
絶縁層上に形成された第2層間絶縁層を含み、前記第2
の層間絶縁膜の上面は平坦化され、前記第1層間絶縁層
および前記第2層間絶縁層は前記第1の間隙の上方を塞
ぎ、前記第1の間隙内に空孔が形成されており、前記第
2の間隙は、前記第1層間絶縁層および前記第2層間絶
縁層によって埋め込まれている。
A semiconductor device according to the present invention is a lower wiring layer composed of a plurality of wirings formed on the same insulating film, wherein the plurality of wirings are a first wiring and a first wiring from the first wiring. A lower wiring layer including a second wiring adjacent with a gap therebetween, and a third wiring adjacent with a second gap from the first wiring, the first wiring, the second wiring, and the third wiring A first interlayer insulating film formed thereon and a second interlayer insulating film covering the lower wiring layer and having an upper surface planarized, wherein the second gap is larger than the first gap. Broadly, the second interlayer insulating film includes a first interlayer insulating layer and a second interlayer insulating layer formed on the first interlayer insulating layer.
The first interlayer insulating layer and the second interlayer insulating layer block the upper part of the first gap, and a hole is formed in the first gap, The second gap is filled with the first interlayer insulating layer and the second interlayer insulating layer.

【0028】前記第2層間絶縁層は、前記第1層間絶縁
層よりもカバレッジが良いことが好ましい。
It is preferable that the second interlayer insulating layer has better coverage than the first interlayer insulating layer.

【0029】前記第1層間絶縁層はシリコン酸化膜から
形成されており、前記第2層間絶縁層は、前記第1層間
絶縁層の誘電率よりも低い誘電率を有する有機塗布膜か
ら形成されていることが好ましい。
The first interlayer insulating layer is formed from a silicon oxide film, and the second interlayer insulating layer is formed from an organic coating film having a dielectric constant lower than that of the first interlayer insulating layer. Is preferred.

【0030】本発明による半導体装置の製造方法は、多
層配線を有する半導体装置の製造方法であって、第1の
配線層の上に第1の層間絶縁膜を形成し、該形成された
第1の層間絶縁膜に層間接続孔を開口し、該開口された
層間接続孔へ層間接続用金属を埋め込む工程と、第1の
配線用パターンをマスクにして前記第1の層間絶縁膜と
第1の配線層とを順次エッチングすることにより、第1
の配線を形成する工程と、前記第1の層間絶縁膜と第1
の配線とが形成された半導体基板上に第2の層間絶縁膜
を形成する工程と、前記第1の層間絶縁膜の表面が露出
するまで前記第2の層間絶縁膜を除去することによっ
て、該第2の層間絶縁膜と前記第1の層間絶縁膜と層間
接続用金属とが各々有する表面を同一平面になるように
平坦化する工程と、前記同一平面の上に第2の金属層を
形成し、第2の配線用パターンをマスクにして該第2の
金属層をエッチングすることにより第2の配線を形成す
る工程とを備えている。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device having a multi-layer wiring, comprising: forming a first interlayer insulating film on a first wiring layer; Forming an interlayer connection hole in the interlayer insulating film, embedding an interlayer connection metal in the opened interlayer connection hole, and using the first wiring pattern as a mask to form the first interlayer insulating film and the first interlayer insulating film. By sequentially etching the wiring layer, the first
Forming the first wiring, and forming the first interlayer insulating film and the first
Forming a second interlayer insulating film on the semiconductor substrate on which the wiring is formed, and removing the second interlayer insulating film until the surface of the first interlayer insulating film is exposed. Flattening the surfaces of the second interlayer insulating film, the first interlayer insulating film, and the metal for interlayer connection so as to be on the same plane, and forming a second metal layer on the same plane Forming a second wiring by etching the second metal layer using the second wiring pattern as a mask.

【0031】本発明による他の半導体装置の製造方法
は、多層配線を有する半導体装置の製造方法であって、
第1の配線層の上に第1の層間絶縁膜を形成し、該形成
された第1の層間絶縁膜に層間接続孔を開口し、該開口
された層間接続孔へ層間接続用金属を埋め込む工程と、
第1の配線用パターンをマスクにして前記第1の層間絶
縁膜と第1の配線層とを順次エッチングすることによ
り、第1の配線を形成する工程と、前記第1の層間絶縁
膜と第1の配線とが形成された半導体基板上に第2の層
間絶縁膜を形成する工程と、前記第1の層間絶縁膜の表
面が露出するまで前記第2の層間絶縁膜を除去すること
によって、該第2の層間絶縁膜と前記第1の層間絶縁膜
と層間接続用金属とが各々有する表面を同一平面になる
ように平坦化する工程と、溝作製用パターンをマスクに
して少なくとも前記第1の層間絶縁膜をエッチングする
ことにより、該第1の層間絶縁膜の表面から所定の深さ
を有する溝を作成する工程と、前記層間接続用金属と第
1の層間絶縁膜と第2の層間絶縁膜との上に第2の金属
層を形成し、該第2の金属層のうち前記溝の内部以外に
存在する部分を除去することによって第2の配線を形成
する工程とを備えている。
Another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring,
A first interlayer insulating film is formed on the first wiring layer, an interlayer connection hole is opened in the formed first interlayer insulating film, and a metal for interlayer connection is buried in the opened interlayer connection hole. Process and
Forming a first wiring by sequentially etching the first interlayer insulating film and the first wiring layer using the first wiring pattern as a mask; Forming a second interlayer insulating film on the semiconductor substrate on which the first wiring is formed, and removing the second interlayer insulating film until the surface of the first interlayer insulating film is exposed; Flattening the surfaces of the second interlayer insulating film, the first interlayer insulating film, and the metal for interlayer connection so as to be flush with each other; and using at least the first Forming a groove having a predetermined depth from the surface of the first interlayer insulating film by etching the interlayer insulating film; and forming the interlayer connection metal, the first interlayer insulating film and the second interlayer insulating film. Forming a second metal layer on the insulating film; And a step of forming a second wiring by removing a portion present outside the interior of the groove of the metal layer.

【0032】本発明による更に他の半導体装置の製造方
法は、多層配線を有する半導体装置の製造方法であっ
て、絶縁膜の上に形成された第1の配線層の上に第1の
層間絶縁膜を形成し、該形成された第1の層間絶縁膜に
層間接続孔を開口し、該開口された層間接続孔へ層間接
続用金属を埋め込む工程と、第1の配線用レジストパタ
ーンをマスキングに使用して前記第1の層間絶縁膜と第
1の配線層と前記絶縁膜の少なくとも一部とを順次エッ
チングすることにより、第1の配線を形成する工程と、
第1の配線が形成された半導体基板上に第2の層間絶縁
膜を形成する工程と、前記層間接続用金属の表面が露出
するまで前記第2の層間絶縁膜を除去することによっ
て、該第2の層間絶縁膜と層間接続用金属とが各々有す
る表面を同一平面になるように平坦化する工程と、前記
同一平面の上に第2の金属層を形成し、第2の配線用レ
ジストパターンをマスキングに使用して該第2の金属層
をエッチングすることにより第2の配線を形成する工程
とを備えている。
Still another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device having a multi-layer wiring, wherein a first interlayer insulating film is formed on a first wiring layer formed on an insulating film. Forming a film, forming an interlayer connection hole in the formed first interlayer insulating film, embedding a metal for interlayer connection in the opened interlayer connection hole, and masking the first wiring resist pattern. Forming a first wiring by sequentially etching the first interlayer insulating film, the first wiring layer, and at least a part of the insulating film using the first interlayer insulating film;
Forming a second interlayer insulating film on the semiconductor substrate on which the first wiring is formed, and removing the second interlayer insulating film until the surface of the metal for interlayer connection is exposed; Flattening the surfaces of the two interlayer insulating films and the metal for interlayer connection so as to be on the same plane, forming a second metal layer on the same plane, and forming a second wiring resist pattern. Forming a second wiring by etching the second metal layer using masking for masking.

【0033】本発明による更に他の半導体装置の製造方
法は、多層配線を有する半導体装置の製造方法であっ
て、絶縁膜の上に形成された第1の配線層の上に第1の
層間絶縁膜を形成し、該形成された第1の層間絶縁膜に
層間接続孔を開口し、該開口された層間接続孔へ層間接
続用金属を埋め込む工程と、前記第1の層間絶縁膜の表
面から一部をエッチングする工程と、第1の配線用レジ
ストパターンをマスキングに使用して前記第1の層間絶
縁膜と第1の配線層とを順次エッチングすることによ
り、第1の配線を形成する工程と、第1の配線が形成さ
れた半導体基板上に第2の層間絶縁膜を形成する工程
と、前記層間接続用金属の表面が露出するまで前記第2
の層間絶縁膜を除去することによって、該第2の層間絶
縁膜と層間接続用金属とが各々有する表面を同一平面に
なるように平坦化する工程と、前記同一平面の上に第2
の金属層を形成し、第2の配線用レジストパターンをマ
スキングに使用して該第2の金属層をエッチングするこ
とにより第2の配線を形成する工程とを備えている。
Still another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device having a multi-layer wiring, wherein a first interlayer insulating film is formed on a first wiring layer formed on an insulating film. Forming a film, opening an interlayer connection hole in the formed first interlayer insulating film, and embedding a metal for interlayer connection in the opened interlayer connection hole; and forming a film from the surface of the first interlayer insulating film. Forming a first wiring by etching a part of the first interlayer insulating film and the first wiring layer sequentially using a first wiring resist pattern for masking; Forming a second interlayer insulating film on the semiconductor substrate on which the first wiring has been formed; and forming the second interlayer insulating film on the semiconductor substrate until the surface of the metal for interlayer connection is exposed.
Removing the interlayer insulating film to planarize the surfaces of the second interlayer insulating film and the metal for interlayer connection so as to be flush with each other;
Forming a second wiring by etching the second metal layer using the second wiring resist pattern for masking.

【0034】本発明による更に他の半導体装置の製造方
法は、多層配線を有する半導体装置の製造方法であっ
て、絶縁膜の上に形成された第1の配線層の上に第1の
層間絶縁膜を形成し、該形成された第1の層間絶縁膜に
層間接続孔を開口し、該開口された層間接続孔へ層間接
続用金属を埋め込む工程と、第1の配線用レジストパタ
ーンをマスキングに使用して前記第1の層間絶縁膜と第
1の配線層と前記絶縁膜とを順次エッチングすることに
より、第1の配線を形成する工程と、第1の配線が形成
された半導体基板上に第2の層間絶縁膜を形成する工程
と、前記第1の層間絶縁膜の表面が露出するまで前記第
2の層間絶縁膜を除去することによって、該第2の層間
絶縁膜と前記第1の層間絶縁膜とが各々有する表面を同
一平面になるように平坦化する工程と、前記第2の層間
絶縁膜の表面を選択的にエッチングした後、第3の層間
絶縁膜を堆積する工程と、前記第1の層間絶縁膜の表面
が露出するまで前記第3の層間絶縁膜を除去することに
よって、該第3の層間絶縁膜と前記第1の層間絶縁膜と
層間接続金属とが各々有する表面を同一平面になるよう
に平坦化する工程と、前記同一平面の上に第2の金属層
を形成し、第2の配線用レジストパターンをマスキング
に使用して該第2の金属層をエッチングすることにより
第2の配線を形成する工程とを備えている。
Still another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device having a multi-layer wiring, wherein a first interlayer insulating film is formed on a first wiring layer formed on an insulating film. Forming a film, forming an interlayer connection hole in the formed first interlayer insulating film, embedding a metal for interlayer connection in the opened interlayer connection hole, and masking the first wiring resist pattern. Forming a first wiring by sequentially etching the first interlayer insulating film, the first wiring layer, and the insulating film using the first wiring, and forming the first wiring on the semiconductor substrate on which the first wiring is formed. Forming the second interlayer insulating film and removing the second interlayer insulating film until the surface of the first interlayer insulating film is exposed, thereby forming the second interlayer insulating film and the first interlayer insulating film. So that the surfaces of the interlayer insulating film and the surface of each have the same plane Carrying out the step of supporting, selectively etching the surface of the second interlayer insulating film, and then depositing a third interlayer insulating film; and forming the third interlayer insulating film until the surface of the first interlayer insulating film is exposed. Removing the third interlayer insulating film to flatten the surfaces of the third interlayer insulating film, the first interlayer insulating film, and the interlayer connection metal so as to be flush with each other. Forming a second metal layer on the flat surface and forming the second wiring by etching the second metal layer using the second wiring resist pattern for masking. .

【0035】前記第1の配線相互間の配線間隙において
前記第2の層間絶縁膜が存在しない閉領域よりなる空孔
を更に備えていることが好ましい。
It is preferable that the semiconductor device further includes a void formed of a closed region where the second interlayer insulating film does not exist in the wiring gap between the first wirings.

【0036】前記第1の層間絶縁膜の誘電率より前記第
2の層間絶縁膜の誘電率の方が小さいことが好ましい。
It is preferable that the dielectric constant of the second interlayer insulating film is smaller than the dielectric constant of the first interlayer insulating film.

【0037】前記第1の配線を形成する工程の前に、前
記第1の層間絶縁膜の表面から一部をエッチングする工
程を更に備えていてもよい。
[0037] Before the step of forming the first wiring, the method may further include a step of partially etching the surface of the first interlayer insulating film.

【0038】前記第2の層間絶縁膜を形成する方法とし
て、高密度プラズマCVDを使用すてもよい。
As a method of forming the second interlayer insulating film, high-density plasma CVD may be used.

【0039】前記第2の層間絶縁膜を形成する方法とし
て、基板にバイアス電圧を印可した高密度プラズマCV
Dを使用してもよい。
As a method of forming the second interlayer insulating film, a high-density plasma CV with a bias voltage applied to a substrate is used.
D may be used.

【0040】前記第1の層間絶縁膜に使用する材料の誘
電率より前記第2の層間絶縁膜に使用する材料の誘電率
の方が小さいことが好ましい。
It is preferable that the dielectric constant of the material used for the second interlayer insulating film is smaller than the dielectric constant of the material used for the first interlayer insulating film.

【0041】前記第2の層間絶縁膜を平坦化する工程に
おいて、化学的機械研磨を用いることが好ましい。
In the step of flattening the second interlayer insulating film, it is preferable to use chemical mechanical polishing.

【0042】前記第2の層間絶縁膜を形成する工程は、
前記第2の層間絶縁膜の一部を構成する第1層間絶縁層
を形成する工程と、前記第2の層間絶縁膜の他の一部を
構成する第2層間絶縁層を前記第1層間絶縁層上に形成
する工程と包含していてもよい。
The step of forming the second interlayer insulating film includes:
Forming a first interlayer insulating layer forming a part of the second interlayer insulating film, and forming a second interlayer insulating layer forming another part of the second interlayer insulating film into the first interlayer insulating film; A step of forming on a layer may be included.

【0043】前記第1層間絶縁層を形成する工程におい
て、前記第1の配線層が形成する隙間のうち間隔が0.
5μm以下の隙間に空孔を形成するように前記第1層間
絶縁層によって前記間隔が0.5μm以下の隙間の上を
実質的に覆い、前記第2層間絶縁層を形成する工程にお
いては、前記第1の配線層が形成する隙間のうち、前記
第1層間絶縁層によって実質的に覆われていない隙間の
内部に前記第2層間絶縁層の一部を進入させてもよい。
In the step of forming the first interlayer insulating layer, an interval of the gap formed by the first wiring layer is set to 0.
In the step of forming the second interlayer insulating layer, the first interlayer insulating layer substantially covers the gap of 0.5 μm or less by the first interlayer insulating layer so as to form a hole in the gap of 5 μm or less. In the gap formed by the first wiring layer, a part of the second interlayer insulating layer may enter a gap that is not substantially covered by the first interlayer insulating layer.

【0044】前記第1層間絶縁層として、シラン/N2
O系ガスのプラズマを用いて形成した第1プラズマCV
D膜を使用してもよい。
As the first interlayer insulating layer, silane / N 2
First plasma CV formed using O-based gas plasma
A D film may be used.

【0045】前記第2層間絶縁層として、基板バイアス
電圧を印可した高密度プラズマを用いて形成した第2プ
ラズマCVD膜を使用してもよい。
As the second interlayer insulating layer, a second plasma CVD film formed using high-density plasma to which a substrate bias voltage is applied may be used.

【0046】前記第2の層間絶縁膜を平坦化する工程
は、前記第1層間絶縁層を除去しないようにして前記第
2層間絶縁層を除去してもよい。
In the step of flattening the second interlayer insulating film, the second interlayer insulating layer may be removed without removing the first interlayer insulating layer.

【0047】前記第2の層間絶縁膜を形成する工程は、
前記第1の配線の上面から計測した前記空孔の上端の高
さを500nm以下にすることが好ましい。
The step of forming the second interlayer insulating film includes:
It is preferable that the height of the upper end of the hole measured from the upper surface of the first wiring be 500 nm or less.

【0048】前記第2の層間絶縁膜を形成する工程は、
前記第1の配線層が形成する隙間のうち間隔が0.8μ
m以下の隙間に空孔を形成することが好ましい。
The step of forming the second interlayer insulating film includes:
The gap formed by the first wiring layer is 0.8 μm.
It is preferable to form holes in gaps of m or less.

【0049】前記第2の層間絶縁膜を形成する工程は、
前記第1の配線層が形成する隙間のうち間隔が0.5μ
m以下の隙間に空孔率が0.5以上の空孔を形成するこ
とが好ましい。
The step of forming the second interlayer insulating film includes:
The gap formed by the first wiring layer is 0.5 μm.
It is preferable to form pores having a porosity of 0.5 or more in gaps of m or less.

【0050】前記第2の層間絶縁膜を平坦化する工程
は、前記第1層間絶縁層を除去しないようにして前記第
2層間絶縁層を除去してもよい。
In the step of flattening the second interlayer insulating film, the second interlayer insulating layer may be removed without removing the first interlayer insulating layer.

【0051】本発明による半導体装置は、多層配線を有
する半導体装置であって、半導体基板の上に形成された
第1の配線と、前記第1の配線と他層の配線とを接続す
るために該第1の配線上へ形成された層間接続用金属
と、前記層間接続用金属が存在する部分以外の前記第1
の配線におけるすべての領域において形成された第1の
層間絶縁膜と、前記半導体基板を平面視した場合におい
て、前記第1の配線以外の領域のすべてにおいて形成さ
れた第2の層間絶縁膜と、少なくとも前記層間接続用金
属の上に形成され、かつ、該層間接続用金属を介して前
記第1の配線に接続された第2の配線とを備えている。
A semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device having a multi-layer wiring, which is used for connecting a first wiring formed on a semiconductor substrate to the first wiring and a wiring of another layer. A metal for interlayer connection formed on the first wiring, and the first metal other than the portion where the metal for interlayer connection is present;
A first interlayer insulating film formed in all regions of the wiring, and a second interlayer insulating film formed in all regions other than the first wiring when the semiconductor substrate is viewed in a plan view; A second wiring formed at least on the metal for interlayer connection and connected to the first wiring via the metal for interlayer connection.

【0052】本発明による他の半導体装置は、多層配線
を有する半導体装置であって、絶縁膜上に配列された複
数の第1の配線層と、前記複数の第1の配線層の各々の
上に形成された第1の層間絶縁膜と、前記第1の層間絶
縁膜中に開口され、前記複数の第1の配線層上に位置す
る層間接続孔と、前記層間接続孔に埋め込まれ、前記第
1の配線層に接触する層間接続用金属と、前記複数の第
1の配線層を覆うように形成された第2の層間絶縁膜
と、前記複数の第1の配線層の間において、前記絶縁膜
の表面に形成された凹部とを備えている。
Another semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device having a multi-layer wiring, and comprises a plurality of first wiring layers arranged on an insulating film, and a plurality of first wiring layers on each of the plurality of first wiring layers. A first interlayer insulating film formed in the first interlayer insulating film, an interlayer connecting hole opened in the first interlayer insulating film and located on the plurality of first wiring layers, and embedded in the interlayer connecting hole; A metal for interlayer connection in contact with a first wiring layer, a second interlayer insulating film formed so as to cover the plurality of first wiring layers, and the plurality of first wiring layers; A concave portion formed on the surface of the insulating film.

【0053】本発明による更に他の半導体装置は、多層
配線を有する半導体装置であって、絶縁膜上に配列され
た複数の第1の配線層と、前記複数の第1の配線層の各
々の上に形成された第1の層間絶縁膜と、前記第1の層
間絶縁膜中に開口され、前記複数の第1の配線層上に位
置する層間接続孔と、前記層間接続孔に埋め込まれ、前
記第1の配線層に接触する層間接続用金属と、前記第1
の配線層が形成されていない領域上に設けられた第2の
層間絶縁膜とを備え、前記層間接続用金属の上面が前記
第1の層間絶縁膜の上面よりも上に突出している。
Still another semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device having a multi-layer wiring, and comprises a plurality of first wiring layers arranged on an insulating film, and each of the plurality of first wiring layers. A first interlayer insulating film formed thereon, an interlayer connection hole opened in the first interlayer insulating film, located on the plurality of first wiring layers, and buried in the interlayer connection hole; A metal for interlayer connection in contact with the first wiring layer;
And a second interlayer insulating film provided on a region where the wiring layer is not formed, wherein the upper surface of the metal for interlayer connection protrudes above the upper surface of the first interlayer insulating film.

【0054】前記第2の層間絶縁膜は、前記複数の第1
の配線層と、前記第2の層間絶縁膜の一部を構成する第
1層間絶縁層と、前記第2の層間絶縁膜の他の一部を構
成する第2層間絶縁層とを備え、前記第1層間絶縁層
は、前記第1の配線層が形成する隙間のうち間隔が0.
5μm以下の隙間に空孔を形成するように前記間隔が
0.5μm以下の隙間の上を実質的に覆い、前記第2層
間絶縁層の一部は、前記第1の配線層が形成する隙間の
うち、前記第1層間絶縁層によって実質的に覆われてい
ない隙間の内部に進入していることが好ましい。
The second interlayer insulating film is formed of the plurality of first interlayer insulating films.
A wiring layer, a first interlayer insulating layer forming part of the second interlayer insulating film, and a second interlayer insulating layer forming another part of the second interlayer insulating film. The first interlayer insulating layer has a gap of 0.1 mm among gaps formed by the first wiring layer.
The gap substantially covers the gap of 0.5 μm or less so as to form a void in the gap of 5 μm or less, and a part of the second interlayer insulating layer is a gap formed by the first wiring layer. Of these, it is preferable that the semiconductor device enters into a gap that is not substantially covered by the first interlayer insulating layer.

【0055】前記第1の配線の上面から計測した前記空
孔の上端の高さは500nm以下であることことが好ま
しい。
It is preferable that the height of the upper end of the hole measured from the upper surface of the first wiring is 500 nm or less.

【0056】前記第1の配線層が形成する隙間のうち間
隔が0.8μm以下の隙間に空孔が形成されていること
が好ましい。
It is preferable that voids are formed in gaps having an interval of 0.8 μm or less among the gaps formed by the first wiring layer.

【0057】前記第1の配線層が形成する隙間のうち間
隔が0.5μm以下の隙間に空孔率が0.5以上の空孔
が形成されていることが好ましい。
It is preferable that voids having a porosity of 0.5 or more are formed in gaps having an interval of 0.5 μm or less among the gaps formed by the first wiring layer.

【0058】[0058]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)本発明の第1
の実施形態を、図1〜図3を参照して説明する。図1
(a)〜(d)及び図2(a)〜(c)は、本実施形態
に係る半導体装置の製造方法を示すプロセスフロー図で
ある。まず、図1(a)に示すように、予め半導体能動
素子(図示せず)を形成した半導体基板101の上に、
絶縁膜102(厚さ0.8μm)、アルミニウムとチタ
ン合金との積層構造からなる第1金属層103(厚さ
0.5μm)、第1の層間絶縁膜104(厚さ1.0μ
m)を順次堆積させる。その後に層間接続用レジストパ
ターン105を形成し、ドライエッチングによって層間
接続孔106を開口する。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention.
Will be described with reference to FIGS. FIG.
FIGS. 2A to 2D and FIGS. 2A to 2C are process flow charts showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment. First, as shown in FIG. 1A, a semiconductor substrate 101 on which a semiconductor active element (not shown) is formed in advance,
An insulating film 102 (0.8 μm in thickness), a first metal layer 103 (0.5 μm in thickness) having a laminated structure of aluminum and a titanium alloy, and a first interlayer insulating film 104 (1.0 μm in thickness)
m) are sequentially deposited. Thereafter, an interlayer connection resist pattern 105 is formed, and an interlayer connection hole 106 is opened by dry etching.

【0059】次に、図1(b)に示すように、層間接続
用レジストパターン105をはく離した後における層間
接続孔106を有する面へ、例えばTiN/Tiよりな
るアドヒージョンレイヤー107を堆積させ、更にブラ
ンケットW−CVD法によってタングステンよりなる層
間接続材料108を堆積させる。ドライエッチング又は
CMP法によって、層間接続孔106の内部以外に存在
するアドヒージョンレイヤー107及び層間接続材料1
08を除去する。層間接続孔106の内部にのみ存在す
るアドヒージョン107と層間接続材料108とは、併
せて層間接続用金属109を構成する。
Next, as shown in FIG. 1B, an adhesion layer 107 made of, for example, TiN / Ti is deposited on the surface having the interlayer connection hole 106 after the resist pattern 105 for interlayer connection is peeled off. Then, an interlayer connection material 108 made of tungsten is deposited by blanket W-CVD. The adhesion layer 107 and the interlayer connection material 1 existing outside the interlayer connection hole 106 by dry etching or CMP.
08 is removed. The adhesion 107 and the interlayer connection material 108 that exist only inside the interlayer connection hole 106 together form a metal 109 for interlayer connection.

【0060】次に、図1(c)に示すように、第1の層
間絶縁膜104及び層間接続用金属109の上に、第1
の配線用レジストパターン(第1の配線層パターンを規
定するマスキング層)110を形成する。該第1の配線
用レジストパターン110が、ずれ寸法111だけアラ
イメントずれして形成される場合を考える。例えば、層
間接続孔106の直径を0.3μm、第1の配線用レジ
ストパターン110の幅を0.3μmとした場合には、
該層間接続孔106へ埋め込まれた層間接続用金属10
9と第1の配線用レジストパターン110との許容され
るずれ寸法111は、最大で0.1μmとなる。
Next, as shown in FIG. 1C, the first interlayer insulating film 104 and the metal
The wiring resist pattern (masking layer defining the first wiring layer pattern) 110 is formed. Consider a case where the first wiring resist pattern 110 is formed with a misalignment by a misalignment dimension 111. For example, when the diameter of the interlayer connection hole 106 is 0.3 μm and the width of the first wiring resist pattern 110 is 0.3 μm,
Metal 10 for interlayer connection buried in interlayer connection hole 106
The allowable deviation dimension 111 between the first wiring pattern 9 and the first wiring resist pattern 110 is 0.1 μm at the maximum.

【0061】図3(a)は、第1の配線用レジストパタ
ーン110のずれと層間接続用金属109との関係を示
す平面図である。図3(a)の波線下側には、第1の配
線用レジストパターン110の位置が層間接続用金属1
09の位置からずれている場合が示されており、波線上
側には、第1の配線用レジストパターン110の位置と
層間接続用金属109の位置とが整合している場合が示
されている。
FIG. 3A is a plan view showing the relationship between the displacement of the first wiring resist pattern 110 and the metal 109 for interlayer connection. The position of the first wiring resist pattern 110 is located below the wavy line in FIG.
The position of the first wiring resist pattern 110 and the position of the interlayer connection metal 109 match on the upper side of the wavy line.

【0062】次に、図1(d)に示すように、酸化膜を
パターニングするためのCF系エッチングガスと、アル
ミニウム膜をパターニングするためのCl系エッチング
ガスとを使用して、第1の配線用レジストパターン11
0を有する面から、第1の配線用レジストパターン11
0をマスクとして順次ドライエッチングする。まず、低
温においてCF系エッチングガスを使用したドライエッ
チングにより、第1の配線用レジストパターン110の
開口部における第1の層間絶縁膜104を除去する。こ
の場合には、アライメントずれ部分112における層間
接続用金属109は、CF系エッチングガスによっては
ほとんどエッチングされない。更に、Cl系エッチング
ガスを使用したドライエッチングによって、絶縁膜10
2が露出するまで第1の配線用レジストパターン110
の開口部における第1の金属層103を除去する。この
ことによって、第1の配線113Aを形成する。この場
合にも、アライメントずれ部分112における層間接続
用金属109は、Cl系エッチングガスによってはエッ
チングされない。第1の配線113Aを形成するエッチ
ングは、第1の配線用レジストパターン110および層
間接続用金属109の両方がエッチングマスクとして機
能している。
Next, as shown in FIG. 1D, a first wiring is formed by using a CF-based etching gas for patterning an oxide film and a Cl-based etching gas for patterning an aluminum film. Resist pattern 11
0, the first wiring resist pattern 11
Dry etching is sequentially performed using 0 as a mask. First, the first interlayer insulating film 104 in the opening of the first wiring resist pattern 110 is removed by dry etching using a CF-based etching gas at a low temperature. In this case, the metal 109 for interlayer connection in the misaligned portion 112 is hardly etched by the CF-based etching gas. Further, the insulating film 10 is formed by dry etching using a Cl-based etching gas.
2 until the first wiring resist pattern 110 is exposed.
The first metal layer 103 in the opening is removed. Thus, a first wiring 113A is formed. Also in this case, the metal 109 for interlayer connection in the misaligned portion 112 is not etched by the Cl-based etching gas. In the etching for forming the first wiring 113A, both the first wiring resist pattern 110 and the interlayer connection metal 109 function as an etching mask.

【0063】図3(b)は、アライメントずれの有無に
対応した第1の配線113と層間接続用金属109との
位置関係を示す斜視図である。まず、第1の金属層10
3から、ドライエッチングにより、アライメントずれせ
ず形成された配線113Bの場合を考える。この場合に
は、配線113Bの上面に、該配線113Bの幅と同一
の直径を有する層間接続用金属109が形成される。一
方、第1の金属層から、ドライエッチングにより、アラ
イメントずれして形成された配線113Cの場合を考え
る。この場合には、該ドライエッチングの際に層間接続
用金属109の下に位置する第1の金属層がエッチング
されない。したがって、図8(a)におけるアライメン
トずれ部分112において、層間接続用金属109の下
に位置する第1の金属層がセルフアライメントによって
エッチングされずに残るので、図3(b)に示すような
形状を持った配線113Cが形成される。このことによ
り、層間接続用金属109が有する下面の全面に対し
て、配線113B又は配線113Cからなる第1の配線
113Aが必ず形成される。また、図8(a)における
第1の配線用レジストパターン110の下の部分はエッ
チングされないので、第1の配線113Aの上であって
層間接続用金属109が存在しない部分においては、第
1の層間絶縁膜104がそのまま残る。このことによ
り、第1の配線113Aの上には、第1の層間絶縁膜1
04又は層間接続用金属109のいずれかが必ず存在す
る。したがって、層間接続用金属109又は第1の配線
用レジストパターン110の下に存在する第1の金属層
103が、第1の配線113Aを形成する。第1の金属
層103から形成された第1の配線113Aと、第1の
層間絶縁膜104との膜厚の合計は1.5μmである。
したがって、隣接する第1の配線113A間の領域であ
る配線間隙114における、最小幅0.3μmの部分に
形成された溝115のアスペクトレシオは約5となる。
なお、第1の配線が存在しないフィールド部分116
へ、配線のダミーパターンを形成してもよい。
FIG. 3B is a perspective view showing the positional relationship between the first wiring 113 and the metal 109 for interlayer connection corresponding to the presence or absence of misalignment. First, the first metal layer 10
From 3, the case of the wiring 113B formed by dry etching without any misalignment will be considered. In this case, an interlayer connection metal 109 having the same diameter as the width of the wiring 113B is formed on the upper surface of the wiring 113B. On the other hand, consider the case of the wiring 113C formed out of alignment with the first metal layer by dry etching. In this case, the first metal layer located below the interlayer connection metal 109 is not etched during the dry etching. Therefore, in the misaligned portion 112 in FIG. 8A, the first metal layer located under the interlayer connection metal 109 remains without being etched by self-alignment, and thus has a shape as shown in FIG. Is formed. Accordingly, the first wiring 113A including the wiring 113B or the wiring 113C is always formed on the entire lower surface of the interlayer connection metal 109. In addition, since the portion below the first wiring resist pattern 110 in FIG. 8A is not etched, the portion above the first wiring 113A where the interlayer connection metal 109 does not exist is the first portion. The interlayer insulating film 104 remains. As a result, the first interlayer insulating film 1 is formed on the first wiring 113A.
04 or the metal 109 for interlayer connection is always present. Therefore, the first metal layer 103 under the interlayer connection metal 109 or the first wiring resist pattern 110 forms the first wiring 113A. The total thickness of the first wiring 113A formed from the first metal layer 103 and the first interlayer insulating film 104 is 1.5 μm.
Therefore, the aspect ratio of the groove 115 formed in the portion having the minimum width of 0.3 μm in the wiring gap 114 which is a region between the adjacent first wirings 113A is about 5.
Note that the field portion 116 where the first wiring does not exist is provided.
Alternatively, a wiring dummy pattern may be formed.

【0064】このように本実施形態によれば、第1の層
間絶縁膜104および層間接続用金属109の両方の平
面パターンが第1の配線113Aの平面パターンを規定
する。
As described above, according to the present embodiment, the plane pattern of both the first interlayer insulating film 104 and the metal for interlayer connection 109 defines the plane pattern of the first wiring 113A.

【0065】次に、図2(a)に示すように、第1の配
線用レジストパターン110をはく離した後の、半導体
基板101が有する絶縁膜102、第1の層間絶縁膜1
04、層間接続用金属109の上に、プラズマCVD装
置を使用して第2の層間絶縁膜117をそれぞれ堆積す
る。配線間隙114において形成された溝における該配
線間隙114の領域の一部又は全部が、第2の層間絶縁
膜117によっては埋め込まれずに空孔118となる。
特に、高アスペクトレシオを有する溝においては、配線
間隙114の領域の全部が空孔118となる。
Next, as shown in FIG. 2A, the insulating film 102 and the first interlayer insulating film 1 of the semiconductor substrate 101 after the first wiring resist pattern 110 is released.
04, a second interlayer insulating film 117 is deposited on the interlayer connection metal 109 using a plasma CVD apparatus. Part or all of the region of the wiring gap 114 in the groove formed in the wiring gap 114 becomes a hole 118 without being filled with the second interlayer insulating film 117.
In particular, in a groove having a high aspect ratio, the entire area of the wiring gap 114 becomes a hole 118.

【0066】次に、図2(b)に示すように、CMP法
を使用して、第1の層間絶縁膜104と層間接続用金属
109と第2の層間絶縁膜117との表面がほぼ同一平
面になるように、該第2の層間絶縁膜117を平坦化す
る。第1の層間絶縁膜104と第2の層間絶縁膜117
とを異なる材料にして、第1の層間絶縁膜104のCM
Pにおけるエッチングレートが、第2の層間絶縁膜11
7のエッチングレートよりも小さくなるように設定す
る。このことにより、第1の層間絶縁膜104をエッチ
ングストッパーとして利用する。第2の層間絶縁膜11
7は、高アスペクトレシオを有する溝の上部においてそ
の内部へもある程度埋め込まれるので、CMPの後に第
2の層間絶縁膜117の表面において空孔118が開口
部を形成することはない。
Next, as shown in FIG. 2B, the surfaces of the first interlayer insulating film 104, the metal 109 for interlayer connection, and the second interlayer insulating film 117 are substantially the same by using the CMP method. The second interlayer insulating film 117 is planarized so as to be flat. First interlayer insulating film 104 and second interlayer insulating film 117
Are made of different materials, and the CM of the first interlayer insulating film 104 is
The etching rate at P is lower than the second interlayer insulating film 11.
7 is set to be smaller than the etching rate. Thus, the first interlayer insulating film 104 is used as an etching stopper. Second interlayer insulating film 11
7 is buried to some extent in the upper part of the groove having a high aspect ratio, so that the hole 118 does not form an opening in the surface of the second interlayer insulating film 117 after the CMP.

【0067】次に、図2(c)に示すように、アルミニ
ウムとチタン合金との積層構造からなる金属層を堆積さ
せ、フォトリソグラフィーとドライエッチングとを使用
して第2の配線119を形成する。
Next, as shown in FIG. 2C, a metal layer having a laminated structure of aluminum and a titanium alloy is deposited, and a second wiring 119 is formed using photolithography and dry etching. .

【0068】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、配線間隙114の領域の一部又は全部が空気よりな
る空孔118になるので、該配線間隙114をはさむ第
1の配線113A間における比誘電率を低減できる。特
に配線間隙114へ形成される溝115が高アスペクト
レシオを有する場合には、該配線間隙114の領域の全
部が空孔118になるので、第1の配線113A間にお
ける比誘電率を最小値にすることができる。
As described above, according to the present embodiment, a part or all of the area of the wiring gap 114 becomes the air hole 118 made of air, so that the space between the first wirings 113A sandwiching the wiring gap 114 is formed. The relative dielectric constant can be reduced. In particular, when the groove 115 formed in the wiring gap 114 has a high aspect ratio, the entire area of the wiring gap 114 becomes a hole 118, so that the relative dielectric constant between the first wirings 113A is minimized. can do.

【0069】また、層間接続用金属109を形成した後
に第1の配線113Aを形成するので、層間接続用金属
109が有する下面の全面に対して必ず第1の配線11
3Aが形成される。したがって、第1の配線113Aと
層間接続用金属109との接続不良を防止できる。
Since the first wiring 113A is formed after the formation of the metal for interlayer connection 109, the first wiring 11A must be formed over the entire lower surface of the metal for interlayer connection 109.
3A is formed. Therefore, poor connection between the first wiring 113A and the metal for interlayer connection 109 can be prevented.

【0070】また、第1の層間絶縁膜104の層間接続
孔106に層間接続用金属109を形成した後に、第1
の配線113Aと第2の層間絶縁膜117とを順次形成
する。このことによって、第1の配線形成時にアライメ
ントずれが発生しても、第1の配線113Aの上面には
層間接続用金属109又は第1の層間絶縁膜104のい
ずれかが必ず存在し、かつ、第2の層間絶縁膜117と
同時に形成される空孔118へ層間接続用金属109が
埋め込まれることはない。したがって、層間接続用金属
109を介した、第1の配線113A同士のショート不
良及び配線と半導体基板101とのショート不良を防止
できる。
After forming the metal 109 for interlayer connection in the interlayer connection hole 106 of the first interlayer insulating film 104,
Of the wiring 113A and the second interlayer insulating film 117 are sequentially formed. As a result, even if the misalignment occurs during the formation of the first wiring, either the metal 109 for interlayer connection or the first interlayer insulating film 104 always exists on the upper surface of the first wiring 113A, and The metal for interlayer connection 109 is not buried in the hole 118 formed simultaneously with the second interlayer insulating film 117. Therefore, short-circuit failure between the first wirings 113A and short-circuit failure between the wiring and the semiconductor substrate 101 via the interlayer connection metal 109 can be prevented.

【0071】(第2の実施形態)本発明の第2の実施形
態を、図4を参照して説明する。図4(a)〜(c)
は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すプロ
セスフロー図である。図(a)に至るまでの工程は図1
(a)〜(d)と同一なので、第1の実施形態における
構成要素と同一のものには同一の符号を付して、その説
明を省略する。本実施形態は、第1の実施形態において
プラズマCVD装置により第2の層間絶縁膜117を堆
積することに代えて、塗布法によって第2の層間絶縁膜
217を形成するものである。第2の層間絶縁膜217
としては、例えば有機ポリシロキサン、フッ素を含んだ
有機物等の材料からなる有機膜や無機のポーラス膜等が
考えられる。これらの材料は、その多くが流動性を有す
る。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4 (a) to 4 (c)
FIG. 2 is a process flow chart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment. The steps leading up to FIG.
Since these are the same as (a) to (d), the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the present embodiment, the second interlayer insulating film 217 is formed by a coating method instead of depositing the second interlayer insulating film 117 by the plasma CVD apparatus in the first embodiment. Second interlayer insulating film 217
For example, an organic film made of a material such as an organic polysiloxane or an organic material containing fluorine, an inorganic porous film, or the like can be considered. Many of these materials have fluidity.

【0072】まず、図4(a)に示すように、第1の層
間絶縁膜104、層間接続用金属109、配線間隙21
4の上に上記材料を塗布する。このことにより、配線間
隙214における溝へ、空孔を生ずることなく該流動性
を有する材料を埋め込んで、第2の層間絶縁膜217を
形成できる。第2の層間絶縁膜217の材料として、第
1の層間絶縁膜104よりも比誘電率が低い材料を選
ぶ。したがって、配線間隙214をはさむ第1の配線1
13A間における比誘電率を低減できる。次に、図4
(b)に示すように、CMP法を使用して、第1の層間
絶縁膜104と層間接続用金属109と第2の層間絶縁
膜217との表面が同一平面になるように、該第2の層
間絶縁膜217を平坦化する。第1の層間絶縁膜104
と第2の層間絶縁膜217とを異なる材料にして、第1
の層間絶縁膜104のCMPにおけるエッチングレート
が、第2の層間絶縁膜217のエッチングレートよりも
小さくなるように設定する。このことにより、第1の層
間絶縁膜104をエッチングストッパーとして利用す
る。次に、図4(c)に示すように、アルミニウムとチ
タン合金との積層構造からなる金属層を堆積させ、フォ
トリソグラフィーとドライエッチングとを使用して第2
の配線219を形成する。
First, as shown in FIG. 4A, the first interlayer insulating film 104, the metal for interlayer connection 109, the wiring gap 21
4 is coated with the above material. Accordingly, the second interlayer insulating film 217 can be formed by filling the material having the fluidity into the groove in the wiring gap 214 without generating a hole. As a material of the second interlayer insulating film 217, a material having a lower relative dielectric constant than that of the first interlayer insulating film 104 is selected. Therefore, the first wiring 1 sandwiching the wiring gap 214
The relative dielectric constant between 13A can be reduced. Next, FIG.
As shown in (b), the second interlayer insulating film 104, the metal for interlayer connection 109, and the second interlayer insulating film 217 are formed using the CMP method so that the surfaces of the second interlayer insulating film 104 and the second interlayer insulating film 217 are flush with each other. Is flattened. First interlayer insulating film 104
And the second interlayer insulating film 217 are made of different materials,
Is set such that the etching rate of the interlayer insulating film 104 in CMP is lower than the etching rate of the second interlayer insulating film 217. Thus, the first interlayer insulating film 104 is used as an etching stopper. Next, as shown in FIG. 4C, a metal layer having a laminated structure of aluminum and a titanium alloy is deposited, and a second layer is formed using photolithography and dry etching.
Is formed.

【0073】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、第1の層間絶縁膜104よりも比誘電率が低い材料
を使用した第2の層間絶縁膜217によって、配線間隙
214の領域の全部を埋め込む。したがって、該配線間
隙214をはさむ第1の配線113A間における比誘電
率を低減でき、かつ、第2の層間絶縁膜217の材料に
よって該比誘電率を決定できる。
As described above, according to the present embodiment, the entire area of the wiring gap 214 is formed by the second interlayer insulating film 217 using a material having a lower relative dielectric constant than the first interlayer insulating film 104. Embed Therefore, the relative dielectric constant between the first wirings 113A sandwiching the wiring gap 214 can be reduced, and the relative dielectric constant can be determined by the material of the second interlayer insulating film 217.

【0074】また、層間接続用金属109を形成した後
に第1の配線113Aを形成するので、層間接続用金属
109が有する下面の全面に対して必ず第1の配線11
3Aが形成される。したがって、第1の配線113Aと
層間接続用金属109との接続不良を防止できる。
Since the first wiring 113A is formed after the formation of the interlayer connection metal 109, the first wiring 11A must be formed over the entire lower surface of the interlayer connection metal 109.
3A is formed. Therefore, poor connection between the first wiring 113A and the metal for interlayer connection 109 can be prevented.

【0075】また、第1の層間絶縁膜104の層間接続
孔に層間接続用金属109を形成した後に、第1の配線
113Aと第2の層間絶縁膜217とを順次形成する。
このことによって、第1の配線形成時にアライメントず
れが発生しても、第1の配線113Aの上面には層間接
続用金属109又は第1の層間絶縁膜104のいずれか
が必ず存在し、かつ配線間隙214には第2の層間絶縁
膜217が必ず存在する。したがって、層間接続用金属
109を介した、第1の配線113A同士のショート不
良及び配線と半導体基板101とのショート不良を防止
できる。
After forming the interlayer connection metal 109 in the interlayer connection hole of the first interlayer insulating film 104, the first wiring 113A and the second interlayer insulating film 217 are formed sequentially.
As a result, even if misalignment occurs during the formation of the first wiring, either the metal 109 for interlayer connection or the first interlayer insulating film 104 must be present on the upper surface of the first wiring 113A, and The second interlayer insulating film 217 always exists in the gap 214. Therefore, short-circuit failure between the first wirings 113A and short-circuit failure between the wiring and the semiconductor substrate 101 via the interlayer connection metal 109 can be prevented.

【0076】(第3の実施形態)本発明の第3の実施形
態を、図5と図6とを参照して説明する。図5(a)〜
(d)は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示
すプロセスフロー図である。図5(a)に至るまでの工
程は、第1の層間絶縁膜304の膜厚(2.5μm)を
厚くした以外は第1の実施形態、すなわち図1(a)〜
(d)及び図2(a)、(b)と同一なので、第1の実
施形態における構成要素と同一のものには同一の符号を
付して、その説明を省略する。
(Third Embodiment) A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG.
FIG. 4D is a process flow chart illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment. Steps up to FIG. 5A are the same as those of the first embodiment, that is, FIGS. 1A to 1A, except that the thickness (2.5 μm) of the first interlayer insulating film 304 is increased.
2D and FIGS. 2A and 2B, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0077】まず、図5(a)に示すように、第1の層
間絶縁膜304、層間接続用金属309、第2の層間絶
縁膜317の上に、第2の配線用反転レジストパターン
320をフォトリソグラフィーによって形成する。該第
2の配線用反転レジストパターン320が、ずれ寸法3
11だけアライメントずれして形成される場合を考え
る。例えば、層間接続孔の直径を0.3μm、第2の配
線用反転レジストパターン320が有する溝の幅を0.
3μmとした場合には、該層間接続孔へ埋め込まれた層
間接続用金属309と第2の配線用反転レジストパター
ン320が有する溝との許容されるずれ寸法311は、
最大で0.1μmとなる。次に、図5(b)に示すよう
に、第1の層間絶縁膜304と第2の層間絶縁膜317
とをエッチングして、深さ0.5μmを有する配線溝3
21Aを形成する。次に、図5(c)に示すように、チ
タン合金よりなるアドヒージョンレイヤー(図示せず)
を堆積した後に、アルミニウム、アルミニウムと銅との
合金、または銅等なる第2の金属層322を形成する。
該第2の金属層322を形成するには、真空蒸着法やC
VD法等が用いられる。次に、図5(d)に示すよう
に、配線溝以外に存在する第2の金属層をCMP法で除
去することによって、第2の配線323を形成する。
First, as shown in FIG. 5A, a second wiring inversion resist pattern 320 is formed on the first interlayer insulating film 304, the interlayer connecting metal 309, and the second interlayer insulating film 317. It is formed by photolithography. The second wiring inversion resist pattern 320 has a displacement dimension 3
A case where the alignment is formed by 11 is considered. For example, the diameter of the interlayer connection hole is 0.3 μm, and the width of the groove of the second wiring inversion resist pattern 320 is 0.1 μm.
In the case of 3 μm, the allowable deviation 311 between the interlayer connection metal 309 buried in the interlayer connection hole and the groove of the second wiring inverted resist pattern 320 is:
The maximum is 0.1 μm. Next, as shown in FIG. 5B, the first interlayer insulating film 304 and the second interlayer insulating film 317 are formed.
To form a wiring groove 3 having a depth of 0.5 μm.
21A is formed. Next, as shown in FIG. 5C, an adhesion layer (not shown) made of a titanium alloy
Is deposited, a second metal layer 322 made of aluminum, an alloy of aluminum and copper, copper, or the like is formed.
In order to form the second metal layer 322, a vacuum evaporation method or C
The VD method or the like is used. Next, as shown in FIG. 5D, the second metal layer existing outside the wiring groove is removed by a CMP method to form a second wiring 323.

【0078】第2の配線用反転レジストパターン320
のずれによる第2の配線323のずれと、層間接続用金
属309との関係を、図6と図5(b)〜(d)とを参
照して説明する。図6は、アライメントずれの有無に対
応し、かつ第2の配線が形成されるべき配線溝と、層間
接続用金属との位置関係を示す斜視図である。図6にお
いて、ドライエッチングにより、アライメントずれせず
形成された配線溝321Bの場合を考える。この場合に
は、層間接続用金属309の直径と同一の幅を有する配
線溝321Bが形成される。第2の配線は該配線溝32
1Bの内部へ形成されるので、層間接続用金属309の
側面のほぼ全面において該層間接続用金属309と第2
の配線とが接触する。一方、ドライエッチングにより、
アライメントずれして形成された配線溝321Cの場合
を考える。この場合には、層間接続用金属309の直径
と同一の幅を有する配線溝321Cが、図5(b)にお
けるずれ寸法311だけずれて形成される。層間接続用
金属309はエッチングされないので、該層間接続用金
属309の側面のうちずれ寸法111だけ第1の層間絶
縁膜304へ食い込んだ部分以外は、配線溝321Cに
対して露出する。したがって、層間接続用金属309の
側面の大部分は、図5(c)における第2の金属層32
2に接触し、更にCMP後の図5(d)において第2の
配線323に接触する。
Second Inverted Resist Pattern 320 for Wiring
The relationship between the displacement of the second wiring 323 due to the displacement and the metal 309 for interlayer connection will be described with reference to FIGS. 6 and 5B to 5D. FIG. 6 is a perspective view showing the positional relationship between the wiring groove in which the second wiring is to be formed and the metal for interlayer connection, corresponding to the presence or absence of misalignment. In FIG. 6, the case of a wiring groove 321B formed without a misalignment by dry etching will be considered. In this case, a wiring groove 321B having the same width as the diameter of the interlayer connection metal 309 is formed. The second wiring is the wiring groove 32
1B, the interlayer connection metal 309 and the second metal 309 are almost entirely formed on the side surfaces of the interlayer connection metal 309.
Contacts with other wiring. On the other hand, by dry etching,
Consider the case of a wiring groove 321C formed with misalignment. In this case, the wiring groove 321C having the same width as the diameter of the interlayer connection metal 309 is formed shifted by the shift dimension 311 in FIG. 5B. Since the metal 309 for interlayer connection is not etched, the portion of the side surface of the metal 309 for interlayer connection other than the portion that has been cut into the first interlayer insulating film 304 by the deviation dimension 111 is exposed to the wiring groove 321C. Therefore, most of the side surfaces of the metal 309 for interlayer connection correspond to the second metal layer 32 in FIG.
2 and also contacts the second wiring 323 in FIG. 5D after the CMP.

【0079】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、第2の配線323を形成するための第2の配線用反
転レジストパターン320がアライメントずれした場合
でも、層間接続用金属309の側面の大部分が第2の配
線323に接触する。したがって、第1の実施形態と同
様の効果に加えて、第2の配線用反転レジストパターン
320がアライメントずれした場合においても、層間接
続用金属309と第2の配線323との接続における信
頼性を向上できる。
As described above, according to this embodiment, even when the second wiring inversion resist pattern 320 for forming the second wiring 323 is misaligned, the side surface of the interlayer connection metal 309 can be formed. Most contacts the second wiring 323. Therefore, in addition to the same effects as in the first embodiment, even when the second wiring inversion resist pattern 320 is misaligned, the reliability of the connection between the interlayer connection metal 309 and the second wiring 323 is improved. Can be improved.

【0080】(第4の実施形態)図7(a)から
(d)、図8(a)から(c)ならびに図9(a)およ
び(b)を参照しながら、本実施形態に係る半導体装置
の製造方法を説明する。
(Fourth Embodiment) A semiconductor according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 7A to 7D, FIGS. 8A to 8C, and FIGS. 9A and 9B. A method for manufacturing the device will be described.

【0081】まず、図7(a)に示すように、予め半導
体能動素子(図示せず)を形成した半導体基板101の
上に、絶縁膜102(厚さ0.8μm)、アルミニウム
とチタン合金との積層構造からなる第1の金属層103
(厚さ0.5μm)、第1の層間絶縁膜104(厚さ
1.0μm)を順次堆積させる。その後に層間接続用レ
ジストパターン105を形成し、ドライエッチングによ
って層間接続孔106を開口する。
First, as shown in FIG. 7A, an insulating film 102 (thickness 0.8 μm), an aluminum alloy and a titanium alloy are formed on a semiconductor substrate 101 on which a semiconductor active element (not shown) is formed in advance. Metal layer 103 having a laminated structure of
(Thickness: 0.5 μm) and a first interlayer insulating film 104 (thickness: 1.0 μm) are sequentially deposited. Thereafter, an interlayer connection resist pattern 105 is formed, and an interlayer connection hole 106 is opened by dry etching.

【0082】次に、図7(b)に示すように、層間接続
用レジストパターン105をはく離した後における層間
接続孔106を有する面へ、例えばTiN/Tiよりな
るアドヒージョンレイヤー107を堆積させ、更にブラ
ンケットW−CVD法によってタングステンよりなる層
間接続材料108を堆積させる。ドライエッチング又は
CMP法によって、層間接続孔106の内部以外に存在
するアドヒージョンレイヤー107及び層間接続材料1
08を除去する。層間接続孔106の内部にのみ存在す
るアドヒージョン107と層間接続材料108とは、併
せて層間接続用金属109を構成する。
Next, as shown in FIG. 7B, an adhesion layer 107 made of, for example, TiN / Ti is deposited on the surface having the interlayer connection hole 106 after the resist pattern 105 for interlayer connection has been peeled off. Then, an interlayer connection material 108 made of tungsten is deposited by blanket W-CVD. The adhesion layer 107 and the interlayer connection material 1 existing outside the interlayer connection hole 106 by dry etching or CMP.
08 is removed. The adhesion 107 and the interlayer connection material 108 that exist only inside the interlayer connection hole 106 together form a metal 109 for interlayer connection.

【0083】次に、図7(c)に示すように、第1の層
間絶縁膜104を0.5μm程度エッチバックし、第1
の層間絶縁膜104の残りの膜厚を0.5μmに調整す
る。このとき、層間接続用金属109は第1の層間絶縁
膜104の表面から上方に凸状に突出する。
Next, as shown in FIG. 7C, the first interlayer insulating film 104 is etched back by about 0.5 μm,
The remaining film thickness of the interlayer insulating film 104 is adjusted to 0.5 μm. At this time, the metal for interlayer connection 109 protrudes upward from the surface of the first interlayer insulating film 104.

【0084】次に、図7(d)に示すように、第1の層
間絶縁膜104及び層間接続用金属109の上に、第1
の配線用レジストパターン110を形成する。該第1の
配線用レジストパターン110が、ずれ寸法111だけ
アライメントずれして形成される場合を考える。例え
ば、層間接続孔106の直径を0.3μm、第1の配線
用レジストパターン110の幅を0.3μmとした場合
には、該層間接続孔106へ埋め込まれた層間接続用金
属109と第1の配線用レジストパターン110との許
容されるずれ寸法111は、最大で0.1μmとなる。
Next, as shown in FIG. 7D, the first interlayer insulating film 104 and the metal
The wiring resist pattern 110 is formed. Consider a case where the first wiring resist pattern 110 is formed with a misalignment by a misalignment dimension 111. For example, when the diameter of the interlayer connection hole 106 is 0.3 μm and the width of the first wiring resist pattern 110 is 0.3 μm, the first metal 110 for the interlayer connection embedded in the interlayer connection hole 106 and the first The allowable deviation dimension 111 from the wiring resist pattern 110 is 0.1 μm at the maximum.

【0085】図3(a)は、第1の配線用レジストパタ
ーン110のずれと層間接続用金属109との関係を示
す平面図である。図3(a)の波線下側には、第1の配
線用レジストパターン110の位置が層間接続用金属1
09の位置からずれている場合が示されており、波線上
側には、第1の配線用レジストパターン110の位置と
層間接続用金属109の位置とが整合している場合が示
されている。
FIG. 3A is a plan view showing the relationship between the displacement of the first wiring resist pattern 110 and the metal 109 for interlayer connection. The position of the first wiring resist pattern 110 is located below the wavy line in FIG.
The position of the first wiring resist pattern 110 and the position of the interlayer connection metal 109 match on the upper side of the wavy line.

【0086】次に、図8(a)に示すように、酸化膜を
除去するためのCF系エッチングガスと、アルミニウム
を除去するためのCl系エッチングガスとを使用して、
第1の配線用レジストパターン110を有する面を順次
ドライエッチングする。まず、低温においてCF系エッ
チングガスを使用したドライエッチングにより、第1の
配線用レジストパターン110の開口部における第1の
層間絶縁膜104を除去する。この場合には、アライメ
ントずれ部分112における層間接続用金属109は、
CF系エッチングガスによってはエッチングされない。
更に、Cl系エッチングガスを使用したドライエッチン
グによって、絶縁膜102が露出するまで第1の配線用
レジストパターン110の開口部における第1の金属層
103を除去する。このことによって、第1の配線11
3Aを形成する。この場合にも、アライメントずれ部分
112における層間接続用金属109は、Cl系エッチ
ングガスによってはエッチングされない。
Next, as shown in FIG. 8A, a CF-based etching gas for removing an oxide film and a Cl-based etching gas for removing aluminum are used.
The surface having the first wiring resist pattern 110 is sequentially dry-etched. First, the first interlayer insulating film 104 in the opening of the first wiring resist pattern 110 is removed by dry etching using a CF-based etching gas at a low temperature. In this case, the interlayer connection metal 109 in the misaligned portion 112 is
It is not etched by the CF-based etching gas.
Further, the first metal layer 103 in the opening of the first wiring resist pattern 110 is removed by dry etching using a Cl-based etching gas until the insulating film 102 is exposed. As a result, the first wiring 11
Form 3A. Also in this case, the metal 109 for interlayer connection in the misaligned portion 112 is not etched by the Cl-based etching gas.

【0087】図3(b)は、アライメントずれの有無に
対応した第1の配線113と層間接続用金属109との
位置関係を示す斜視図である。まず、第1の金属層10
3から、ドライエッチングにより、アライメントずれせ
ず形成された配線113Bの場合を考える。この場合に
は、配線113Bの上面に、該配線113Bの幅と同一
の直径を有する層間接続用金属109が形成される。一
方、第1の金属層から、ドライエッチングにより、アラ
イメントずれして形成された配線113Cの場合を考え
る。この場合には、該ドライエッチングの際に層間接続
用金属109の下に位置する第1の金属層がエッチング
されない。したがって、図8(a)におけるアライメン
トずれ部分112において、層間接続用金属109の下
に位置する第1の金属層がセルフアライメントによって
エッチングされずに残るので、図3(b)に示すような
形状を持った配線113Cが形成される。このことによ
り、層間接続用金属109が有する下面の全面に対し
て、配線113B又は配線113Cからなる第1の配線
113Aが必ず形成される。また、図8(a)における
第1の配線用レジストパターン110の下の部分はエッ
チングされないので、第1の配線113Aの上であって
層間接続用金属109が存在しない部分においては、第
1の層間絶縁膜104がそのまま残る。このことによ
り、第1の配線113Aの上には、第1の層間絶縁膜1
04又は層間接続用金属109のいずれかが必ず存在す
る。
FIG. 3B is a perspective view showing the positional relationship between the first wiring 113 and the metal for interlayer connection 109 corresponding to the presence or absence of misalignment. First, the first metal layer 10
From 3, the case of the wiring 113B formed by dry etching without any misalignment will be considered. In this case, an interlayer connection metal 109 having the same diameter as the width of the wiring 113B is formed on the upper surface of the wiring 113B. On the other hand, consider the case of the wiring 113C formed out of alignment with the first metal layer by dry etching. In this case, the first metal layer located below the interlayer connection metal 109 is not etched during the dry etching. Therefore, in the misaligned portion 112 in FIG. 8A, the first metal layer located under the interlayer connection metal 109 remains without being etched by self-alignment, and thus has a shape as shown in FIG. Is formed. Accordingly, the first wiring 113A including the wiring 113B or the wiring 113C is always formed on the entire lower surface of the interlayer connection metal 109. In addition, since the portion below the first wiring resist pattern 110 in FIG. 8A is not etched, the portion above the first wiring 113A where the interlayer connection metal 109 does not exist is the first portion. The interlayer insulating film 104 remains. As a result, the first interlayer insulating film 1 is formed on the first wiring 113A.
04 or the metal 109 for interlayer connection is always present.

【0088】次に、図8(b)に示すように、CF系エ
ッチングガスを使用したドライエッチングにより、絶縁
膜102を約0.5μm程度彫り込む。このことによっ
て、上下を絶縁膜で挟まれた形の第1の配線113Aを
形成する。第1の配線113A直下の彫り込まれてない
絶縁膜を112Aとする。したがって、層間接続用金属
109又は第1の配線用レジストパターン110の下に
存在する第1の金属層103が、第1の配線113Aを
形成する。
Next, as shown in FIG. 8B, the insulating film 102 is carved by about 0.5 μm by dry etching using a CF-based etching gas. As a result, the first wiring 113A having a shape sandwiched between the upper and lower insulating films is formed. The non-engraved insulating film immediately below the first wiring 113A is referred to as 112A. Therefore, the first metal layer 103 under the interlayer connection metal 109 or the first wiring resist pattern 110 forms the first wiring 113A.

【0089】第1の金属層103から形成された第1の
配線113Aと、第1の層間絶縁膜104および絶縁膜
112Aとの膜厚の合計は1.5μmである。したがっ
て、隣接する第1の配線113A間の領域である配線間
隙114における、最小幅0.3μmの部分に形成され
た溝115のアスペクトレシオは約5となる。なお、第
1の配線が存在しないフィールド部分116へ、配線の
ダミーパターンを形成してもよい。
The total thickness of the first wiring 113A formed from the first metal layer 103, the first interlayer insulating film 104, and the insulating film 112A is 1.5 μm. Therefore, the aspect ratio of the groove 115 formed in the portion having the minimum width of 0.3 μm in the wiring gap 114 which is a region between the adjacent first wirings 113A is about 5. Note that a wiring dummy pattern may be formed on the field portion 116 where the first wiring does not exist.

【0090】次に、図8(c)に示すように、第1の配
線用レジストパターン110をはく離した後の、半導体
基板101が有する絶縁膜102、第1の層間絶縁膜1
04、層間接続用金属109の上に、プラズマCVD装
置を使用して第2の層間絶縁膜117を堆積する。配線
間隙114において形成された溝における該配線間隙1
14の領域の一部又は全部が、第2の層間絶縁膜117
によっては埋め込まれずに空孔118となる。特に、高
アスペクトレシオを有する溝においては、配線間隙11
4の領域の全部が空孔118となる。次に、図(a)
に示すように、CMP法を使用して、層間接続用金属1
09と第2の層間絶縁膜117との表面が同一平面にな
るように、該第2の層間絶縁膜117を平坦化する。第
2の層間絶縁膜117は、高アスペクトレシオを有する
溝の上部においてその内部へもある程度埋め込まれるの
で、CMPの後に第2の層間絶縁膜117の表面におい
て空孔118が開口部を形成することはない。次に、図
(b)に示すように、アルミニウムとチタン合金との
積層構造からなる金属層を堆積させ、フォトリソグラフ
ィーとドライエッチングとを使用して第2の配線119
を形成する。
Next, as shown in FIG. 8C, after the first wiring resist pattern 110 is released, the insulating film 102 and the first interlayer insulating film 1 of the semiconductor substrate 101 are removed.
04, a second interlayer insulating film 117 is deposited on the interlayer connection metal 109 using a plasma CVD apparatus. The wiring gap 1 in the groove formed in the wiring gap 114
Part or all of the region 14 is formed by the second interlayer insulating film 117.
In some cases, the holes 118 are not filled. In particular, in a trench having a high aspect ratio, the wiring gap 11
The entirety of the region 4 becomes the hole 118. Next, FIG. 9 (a)
As shown in FIG.
The second interlayer insulating film 117 is planarized so that the surface of the second interlayer insulating film 117 and the surface of the second interlayer insulating film 117 are flush with each other. Since the second interlayer insulating film 117 is buried to some extent in the upper part of the trench having the high aspect ratio, the void 118 forms an opening in the surface of the second interlayer insulating film 117 after the CMP. There is no. Then figure
9 (b), a metal layer having a laminated structure of aluminum and a titanium alloy is deposited, and the second wiring 119 is formed using photolithography and dry etching.
To form

【0091】ここで、図10(a)および(b)ならび
に図11(a)および(b)を参照しながら、第2の層
間絶縁膜117の堆積方法によって形成される空孔の形
態がどのように変化するかを説明する。
Here, referring to FIGS. 10A and 10B and FIGS. 11A and 11B, the shape of the holes formed by the method of depositing the second interlayer insulating film 117 is as follows. Will be described.

【0092】まず、図10(a)を参照する。図10
(a)は、第2の層間絶縁膜117が溝115内に全く
入り込んでおらず、空孔が溝115内の全てを占めてい
る理想的な形態を示している。この場合、隣接する配線
113Aの間には絶縁膜が存在しないため、配線間の容
量C1は非常に小さくなる。また、図10(a)に示す
場合、空孔の上端は第1の層間絶縁膜104の上面より
も上に広がっていない。このため、第2の層間絶縁膜1
17をCMP法によって研磨しても、空孔が露出するお
それが小さい。もし、第2の層間絶縁膜117をCMP
法によって研磨した場合に研磨表面を介して空孔が外部
に通じると、層間絶縁膜として機能が損なわれ、配線間
の短絡が生じてしまうおそれがある。
First, reference is made to FIG. FIG.
(A) shows an ideal form in which the second interlayer insulating film 117 does not enter the groove 115 at all, and the holes occupy the whole of the groove 115. In this case, since there is no insulating film between the adjacent wirings 113A, the capacitance C1 between the wirings is extremely small. In the case shown in FIG. 10A, the upper ends of the holes do not extend above the upper surface of the first interlayer insulating film 104. Therefore, the second interlayer insulating film 1
Even if 17 is polished by the CMP method, there is a small possibility that holes are exposed. If the second interlayer insulating film 117 is formed by CMP
If holes are communicated to the outside through the polished surface when polished by the method, the function as an interlayer insulating film may be impaired, and a short circuit between wirings may occur.

【0093】図10(b)は、第2の層間絶縁膜117
が溝115の底面および側面に堆積し、空孔が溝115
内の僅かな部分を占めている形態を示している。このよ
うな形態は、第2の層間絶縁膜117をカバレッジの良
い条件で堆積した場合に得られる。例えば、TEOSを
原料とするプラズマCVD法による場合、堆積過程中の
第2の層間絶縁膜117が溝115の上部が塞ぐ前に、
溝115の底面および側面にある程度の膜厚の絶縁膜が
堆積する。その結果、配線間113Aの間の容量C2は
大きくなってしまう。
FIG. 10B shows the second interlayer insulating film 117.
Are deposited on the bottom surface and the side surfaces of the groove 115, and holes are formed in the groove 115.
The figure occupies a small part of the inside. Such a mode is obtained when the second interlayer insulating film 117 is deposited under conditions of good coverage. For example, in the case of the plasma CVD method using TEOS as a raw material, before the second interlayer insulating film 117 in the deposition process closes the upper part of the groove 115,
An insulating film having a certain thickness is deposited on the bottom and side surfaces of the groove 115. As a result, the capacitance C2 between the wirings 113A increases.

【0094】図11(a)は、第2の層間絶縁膜117
が溝115の内部には全く入り込んでおらず、空孔の上
部118が第1の層間絶縁膜104の上面よりも上に広
がっている形態を示している。このような形態は、第2
の層間絶縁膜117をカバレッジが悪く指向性の高い堆
積方法で条件で形成した場合に得られる。例えば、ハイ
デンシティプラズマ(HDP)膜と呼ばれる膜から第2
の層間絶縁膜117を形成した場合、図11(a)のよ
うな形態の空孔が得られる。この場合、溝115の内部
には絶縁膜が堆積しないため、配線113Aの間の容量
C3は小さくなる。
FIG. 11A shows the second interlayer insulating film 117.
Does not enter the inside of the groove 115 at all, and the upper portion 118 of the hole extends above the upper surface of the first interlayer insulating film 104. Such a form is the second
Is obtained when the interlayer insulating film 117 is formed under conditions by a deposition method having poor coverage and high directivity. For example, from a film called a high-density plasma (HDP) film to a second
When the interlayer insulating film 117 is formed, holes having a form as shown in FIG. 11A are obtained. In this case, since no insulating film is deposited inside the groove 115, the capacitance C3 between the wirings 113A is reduced.

【0095】ハイデンシティプラズマ(HDP)膜は、
HDP装置を用いて形成される。このHDP装置内にお
いて、基板にバイアス電圧を印加しながらHDP膜の堆
積を行うと、堆積中に、堆積と競合するようにエッチン
グ現象も生じるため、絶縁膜が溝の底面に堆積し、空孔
の上端が第1の層間絶縁膜104の上面よりも上に広が
らなくなる。このような形態の空孔を図11(b)に示
す。基板にバイアス電圧を印加しながら堆積したHDP
膜で第2の層間絶縁膜を形成すると、溝の底面にわずか
に絶縁物が堆積するが、第1の配線層の下層である絶縁
膜をエッチングしている場合、堆積した絶縁物は第1の
配線層のレベルよりも下に位置するため、配線113A
の間の容量C4は低く維持される。
The high density plasma (HDP) film is
It is formed using an HDP device. In this HDP device, when an HDP film is deposited while applying a bias voltage to the substrate, an etching phenomenon occurs during the deposition so as to compete with the deposition. No longer extends above the upper surface of the first interlayer insulating film 104. FIG. 11B shows a hole having such a form. HDP deposited while applying bias voltage to substrate
When the second interlayer insulating film is formed of a film, an insulator slightly deposits on the bottom surface of the groove. However, when the insulating film which is a lower layer of the first wiring layer is etched, the deposited insulator is the first insulator. Of the wiring 113A.
Is kept low.

【0096】従って、図8(b)に示すように、絶縁膜
102をエッチングする工程を行った場合、溝の底面に
僅かに絶縁物が堆積しても、配線113Aの間の容量C
4が低く維持される。このことを図12(a)および
(b)を参照しながら説明する。図12(a)は、絶縁
膜102をエッチングしない工程を行う場合の空孔の一
形態を示し、図12(b)は、絶縁膜102をエッチン
グする工程を行う場合の空孔の一形態を示している。図
12(a)の場合、溝の底面に絶縁物が堆積している
と、配線と配線との間に絶縁物が存在することになり、
容量C5は、容量C4よりも大きくなる。このため、図
10(b)および図11(b)に示すような形態の空孔
を形成するような堆積方法で第2の層間絶縁膜を形成す
る場合は、絶縁膜102をエッチングする工程を行い、
溝の底面を第1の配線層113Aの下面よりも低くする
ことが好ましい。
Therefore, as shown in FIG. 8B, when the step of etching the insulating film 102 is performed, even if a small amount of insulating material is deposited on the bottom of the groove, the capacitance C between the wirings 113A is reduced.
4 is kept low. This will be described with reference to FIGS. FIG. 12A illustrates one form of a hole when performing a step of not etching the insulating film 102, and FIG. 12B illustrates one form of a hole when performing the step of etching the insulating film 102. Is shown. In the case of FIG. 12A, if an insulator is deposited on the bottom surface of the groove, the insulator exists between the wirings.
The capacitance C5 is larger than the capacitance C4. For this reason, when forming the second interlayer insulating film by a deposition method that forms holes as shown in FIGS. 10B and 11B, the step of etching the insulating film 102 is omitted. Do
It is preferable that the bottom surface of the groove be lower than the lower surface of the first wiring layer 113A.

【0097】配線間容量の低減という観点からは、図1
1(a)に示すような形態の空孔が形成されることが最
も好ましいが、CMPによって第2の層間絶縁膜を平坦
化する際に空孔の上端が位置するレベルまで第2の層間
絶縁膜をエッチングしてしまう可能性が高い。しかし、
層間接続用金属109を第1の層間絶縁膜104の上面
のレベルよりも上方に突出させれば、CMPによって形
成する研磨を層間接続用金属109の上面のレベルで停
止させることが可能になる。つまり、層間接続用金属1
09が一種のエッチングストップ層として機能する。こ
の場合、研磨表面が空孔の上端よりも高い位置にくるよ
うに制御することが容易になるので、図11(a)に示
す形態の空孔が形成されても問題は生じにくい。また、
図11(a)に示す形態の空孔を形成する場合は、絶縁
膜102をエッチングする必要性は低い。しかし、絶縁
膜102をエッチングした場合の配線間容量C3は、絶
縁膜102を全くエッチングしない場合の配線間容量よ
りも低い。これは、配線間容量が、隣接する2本の配線
の間に位置するある程度の広がりを持った空間の物性に
よって決定されるため、配線の真横の空間の上下の空間
の誘電率にも影響を受けるためである。
From the viewpoint of reducing the capacitance between wirings, FIG.
Although it is most preferable that a hole having the form shown in FIG. 1A is formed, when the second interlayer insulating film is planarized by CMP, the second interlayer insulating film reaches a level where the upper end of the hole is located. There is a high possibility that the film will be etched. But,
If the metal for interlayer connection 109 is projected above the level of the upper surface of the first interlayer insulating film 104, polishing formed by CMP can be stopped at the level of the upper surface of the metal for interlayer connection 109. That is, the metal 1 for interlayer connection
09 functions as a kind of etching stop layer. In this case, it is easy to control the polished surface to be at a position higher than the upper end of the hole, so that even if the hole shown in FIG. Also,
In the case of forming a hole having the form shown in FIG. 11A, the necessity of etching the insulating film 102 is low. However, the inter-wiring capacitance C3 when the insulating film 102 is etched is lower than the inter-wiring capacitance when the insulating film 102 is not etched at all. This is because the inter-wiring capacitance is determined by the physical properties of a space having a certain extent located between two adjacent wirings, so that the dielectric constant of the space above and below the space beside the wiring is also affected. To receive.

【0098】以上のことから、第1の配線層113Aの
間の領域に位置する絶縁膜102を部分的にエッチング
することは、種々の空孔を形成する場合において、配線
容量の低減のために有効であることがわかる。
As described above, when the insulating film 102 located in the region between the first wiring layers 113A is partially etched, it is necessary to reduce the wiring capacity when forming various holes. It turns out to be effective.

【0099】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、配線間隙114の領域の一部又は全部が空気よりな
る空孔118になるので、該配線間隙114をはさむ第
1の配線113A間における比誘電率を低減できる。特
に配線間隙114へ形成される溝115が高アスペクト
レシオを有する場合には、該配線間隙114の領域の全
部が空孔118になるので、第1の配線113A間にお
ける比誘電率を最小値にすることができる。
As described above, according to the present embodiment, a part or all of the area of the wiring gap 114 becomes the air hole 118 made of air, so that the space between the first wirings 113A sandwiching the wiring gap 114 is formed. The relative dielectric constant can be reduced. In particular, when the groove 115 formed in the wiring gap 114 has a high aspect ratio, the entire area of the wiring gap 114 becomes a hole 118, so that the relative dielectric constant between the first wirings 113A is minimized. can do.

【0100】また、層間接続用金属109を形成した後
に第1の配線113Aを形成するので、層間接続用金属
109が有する下面の全面に対して必ず第1の配線11
3Aが形成される。したがって、第1の配線113Aと
層間接続用金属109との接続不良を防止できる。
Further, since the first wiring 113A is formed after the formation of the metal for interlayer connection 109, the first wiring 11A must be formed over the entire lower surface of the metal for interlayer connection 109.
3A is formed. Therefore, poor connection between the first wiring 113A and the metal for interlayer connection 109 can be prevented.

【0101】また、第1の層間絶縁膜104の層間接続
孔106に層間接続用金属109を形成した後に、第1
の配線113Aと第2の層間絶縁膜117とを順次形成
する。このことによって、第1の配線形成時にアライメ
ントずれが発生しても、第1の配線113Aの上面には
層間接続用金属109又は第1の層間絶縁膜104のい
ずれかが必ず存在し、かつ、第2の層間絶縁膜117と
同時に形成される空孔118へ層間接続用金属109が
埋め込まれることはない。したがって、層間接続用金属
109を介した、第1の配線113A同士のショート不
良及び配線と半導体基板101とのショート不良を防止
できる。
After forming the metal 109 for interlayer connection in the interlayer connection hole 106 of the first interlayer insulating film 104,
Of the wiring 113A and the second interlayer insulating film 117 are sequentially formed. As a result, even if the misalignment occurs during the formation of the first wiring, either the metal 109 for interlayer connection or the first interlayer insulating film 104 always exists on the upper surface of the first wiring 113A, and The metal for interlayer connection 109 is not buried in the hole 118 formed simultaneously with the second interlayer insulating film 117. Therefore, short-circuit failure between the first wirings 113A and short-circuit failure between the wiring and the semiconductor substrate 101 via the interlayer connection metal 109 can be prevented.

【0102】(第5の実施形態)図13(a)から
(d)を参照しながら、本発明の第5の実施形態を説明
する。図13(a)から(d)は、本実施形態に係る半
導体装置の製造方法を示すプロセスフロー図である。図
13(a)に至るまでの工程は図1(a)から(d)な
らびに図8(a)および(b)と同一なので、第1の実
施形態における構成要素と同一のものには同一の符号を
付して、その説明を省略する。本実施形態は、第1の実
施形態においてプラズマCVD装置により第2の層間絶
縁膜117を堆積することに代えて、塗布法によって第
2の層間絶縁膜212を形成するものである。第2の層
間絶縁膜212としては、例えば有機ポリシロキサン、
フッ素を含んだ有機物等の材料からなる有機膜や無機の
ポーラス膜等が考えられる。これらの材料は、その多く
が流動性を有する。
(Fifth Embodiment) A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 13A to 13D are process flow charts showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment. The steps leading to FIG. 13 (a) are the same as those in FIGS. 1 (a) to (d) and FIGS. 8 (a) and (b), so that the same components as those in the first embodiment are the same. The reference numerals are attached and the description is omitted. In the present embodiment, the second interlayer insulating film 212 is formed by a coating method instead of depositing the second interlayer insulating film 117 by the plasma CVD apparatus in the first embodiment. As the second interlayer insulating film 212, for example, organic polysiloxane,
An organic film made of a material such as an organic material containing fluorine, an inorganic porous film, and the like are conceivable. Many of these materials have fluidity.

【0103】まず、図13(a)に示すように、半導体
基板201上に形成された、第1の層間絶縁膜204、
層間接続用金属208、配線間隙215の上に上記材料
を塗布する。このことにより、配線間隙215における
溝へ、空孔を生ずることなく該流動性を有する材料を埋
め込んで、第2の層間絶縁膜212を形成できる。第2
の層間絶縁膜212の材料として、第1の層間絶縁膜2
04よりも比誘電率が低い材料を選ぶ。したがって、配
線間隙215をはさむ第1の配線203間における比誘
電率を低減できる。次に、図13(b)に示すように、
CMP法を使用して、第1の層間絶縁膜204と層間接
続用金属208と第2の層間絶縁膜212との表面が同
一平面になるように、該第2の層間絶縁膜212を平坦
化する。第1の層間絶縁膜204と第2の層間絶縁膜2
12とを異なる材料にして、第1の層間絶縁膜204の
CMPにおけるエッチングレートが、第2の層間絶縁膜
212のエッチングレートよりも小さくなるように設定
する。このことにより、第1の層間絶縁膜204をエッ
チングストッパーとして利用する。
First, as shown in FIG. 13A, a first interlayer insulating film 204 formed on a semiconductor substrate 201 is formed.
The above-mentioned material is applied on the metal for interlayer connection 208 and the wiring gap 215. Accordingly, the second interlayer insulating film 212 can be formed by filling the material having the fluidity into the groove in the wiring gap 215 without generating a hole. Second
As a material of the interlayer insulating film 212, the first interlayer insulating film 2
A material having a relative dielectric constant lower than 04 is selected. Therefore, the relative dielectric constant between the first wirings 203 sandwiching the wiring gap 215 can be reduced. Next, as shown in FIG.
Using a CMP method, the second interlayer insulating film 212 is planarized so that the surfaces of the first interlayer insulating film 204, the metal for interlayer connection 208, and the second interlayer insulating film 212 are flush with each other. I do. First interlayer insulating film 204 and second interlayer insulating film 2
12 is made of a different material so that the etching rate of the first interlayer insulating film 204 in the CMP is lower than the etching rate of the second interlayer insulating film 212. Thus, the first interlayer insulating film 204 is used as an etching stopper.

【0104】さらに図13(c)に示すように、第2の
層間絶縁膜212のみを約0.3μmだけ深さ方向に選
択的にエッチングした後、第3の層間絶縁膜214を約
0.5μm堆積する。再度、CMP法を使用し第1の層
間絶縁膜204と層間接続用金属208と第3の層間絶
縁膜214との表面が同一平面になるように、第3の層
間絶縁膜214を平坦化する。
Further, as shown in FIG. 13C, after only the second interlayer insulating film 212 is selectively etched in the depth direction by about 0.3 μm, the third interlayer insulating film 214 is etched by about 0.1 μm. Deposit 5 μm. Again, the third interlayer insulating film 214 is planarized by using the CMP method so that the surfaces of the first interlayer insulating film 204, the metal for interlayer connection 208, and the third interlayer insulating film 214 are flush with each other. .

【0105】次に、図13(d)に示すように、アルミ
ニウムとチタン合金との積層構造からなる金属層を堆積
させ、フォトリソグラフィーとドライエッチングとを使
用して第2の配線216を形成する。
Next, as shown in FIG. 13D, a metal layer having a laminated structure of aluminum and a titanium alloy is deposited, and a second wiring 216 is formed by using photolithography and dry etching. .

【0106】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、第1の層間絶縁膜204よりも比誘電率が低い材料
を使用した第2の層間絶縁膜212によって、配線間隙
215の領域の全部を埋め込む。したがって、配線間隙
215をはさむ第1の配線203間における比誘電率を
低減でき、かつ、第2の層間絶縁膜212の材料によっ
て該比誘電率を決定できる。
As described above, according to the present embodiment, the entire area of the wiring gap 215 is formed by the second interlayer insulating film 212 using a material having a lower relative dielectric constant than the first interlayer insulating film 204. Embed Therefore, the relative dielectric constant between the first wirings 203 sandwiching the wiring gap 215 can be reduced, and the relative dielectric constant can be determined by the material of the second interlayer insulating film 212.

【0107】また、層間接続用金属208を形成した後
に第1の配線203を形成するので、層間接続用金属2
08が有する下面の全面に対して必ず第1の配線203
が形成される。したがって、第1の配線203と層間接
続用金属208との接続不良を防止できる。
Since the first wiring 203 is formed after the formation of the interlayer connection metal 208, the interlayer connection metal
08, the first wiring 203
Is formed. Therefore, poor connection between the first wiring 203 and the metal for interlayer connection 208 can be prevented.

【0108】また、第1の層間絶縁膜204の層間接続
孔に層間接続用金属208を形成した後に、第1の配線
203と第2の層間絶縁膜212とを順次形成する。こ
のことによって、第1の配線形成時にアライメントずれ
が発生しても、第1の配線203の上面には層間接続用
金属208又は第1の層間絶縁膜204のいずれかが必
ず存在し、かつ配線間隙215には第2の層間絶縁膜2
12が必ず存在する。したがって、層間接続用金属20
8を介した、第1の配線203同士のショート不良及び
配線と半導体基板201とのショート不良を防止でき
る。
After forming the metal for interlayer connection 208 in the interlayer connection hole of the first interlayer insulating film 204, the first wiring 203 and the second interlayer insulating film 212 are sequentially formed. As a result, even if the misalignment occurs during the formation of the first wiring, either the metal for interlayer connection 208 or the first interlayer insulating film 204 must be present on the upper surface of the first wiring 203, and In the gap 215, the second interlayer insulating film 2
12 are always present. Therefore, the metal for interlayer connection 20
8, short-circuit failure between the first wirings 203 and short-circuit failure between the wiring and the semiconductor substrate 201 can be prevented.

【0109】本実施形態においても、第1の配線203
の間の領域に位置する絶縁膜202を部分的にエッチン
グしている。このため、配線間容量は第2の層間絶縁膜
の持つ比誘電率によってほぼ支配される。もし、第1の
配線203の間の領域に位置する絶縁膜202をエッチ
ングしない場合は、第1の配線203の間の領域の近傍
に位置する絶縁膜202が配線間容量をある程度増加さ
せることになる。
Also in this embodiment, the first wiring 203
The insulating film 202 located in the region between the portions is partially etched. For this reason, the capacitance between wirings is substantially governed by the relative dielectric constant of the second interlayer insulating film. If the insulating film 202 located in the region between the first wirings 203 is not etched, the insulating film 202 located in the vicinity of the region between the first wirings 203 may increase the wiring capacitance to some extent. Become.

【0110】また、本実施形態では、第3の層間絶縁膜
214を設けているため、第2の層間絶縁膜212とし
てエッチング耐性またはプラズマ耐性の弱い材料からな
る膜を用いても、第2の配線を形成する工程によって第
2の層間絶縁膜が損傷を受けることはない。第3の層間
絶縁膜としては、エッチング耐性またはプラズマ耐性の
強い材料からなる膜を使用することが好ましい。そのた
めに、第3の層間絶縁膜214の比誘電率が高くなって
も第1の配線203についての配線間容量を増加させる
ことはない。
In this embodiment, since the third interlayer insulating film 214 is provided, even if a film made of a material having low etching resistance or low plasma resistance is used as the second interlayer insulating film 212, The second interlayer insulating film is not damaged by the step of forming the wiring. It is preferable to use a film made of a material having high etching resistance or plasma resistance as the third interlayer insulating film. Therefore, even if the relative dielectric constant of the third interlayer insulating film 214 increases, the capacitance between the first wirings 203 does not increase.

【0111】図13(a)から(d)の実施形態では、
配線間隙215に空孔を形成していないが、配線間隙2
15に空孔を形成しても良い。
In the embodiment shown in FIGS. 13A to 13D,
Although no holes are formed in the wiring gap 215, the wiring gap 2
A hole may be formed in 15.

【0112】(第6の実施形態)本実施形態では、第2
の層間絶縁膜を形成するまでの工程は、第5の実施形態
と同様である。本実施形態は、第2の層間絶縁膜を形成
する工程に特徴を有している。以下、図14(a)およ
び(b)ならびに(c)を参照しながら、第2の層間絶
縁膜の形成工程を詳細に説明する。
(Sixth Embodiment) In the present embodiment, the second
The steps up to the formation of the interlayer insulating film are the same as in the fifth embodiment. This embodiment is characterized in the step of forming a second interlayer insulating film. Hereinafter, the step of forming the second interlayer insulating film will be described in detail with reference to FIGS. 14 (a), (b) and (c).

【0113】図14(a)から(c)は、幅が0.5μ
m以下の比較的に狭い溝(第1の間隙)115aと、幅
が0.5μmよりも大きい比較的に広い溝(例えば、幅
0.8μm以上、第2の間隙)115bが形成された領
域を示している。ここでは、第1の配線層113Aは、
第1〜第3の配線を含んでおり、図中中央に位置する第
1の配線と左側に位置する第2の配線との間に第1の間
隙115aが形成され、第1の配線と右側に位置する第
3の配線との間に第2の間隙115bが形成されてい
る。
FIGS. 14A to 14C show that the width is 0.5 μm.
m, a relatively narrow groove (first gap) 115a having a width of not more than 0.5 μm and a relatively wide groove (for example, 0.8 μm or more, second gap) having a width of more than 0.5 μm are formed. Is shown. Here, the first wiring layer 113A is
The first wiring includes first to third wirings, and a first gap 115a is formed between the first wiring located at the center in the drawing and the second wiring located on the left side, and the first wiring 115a and the right side are formed. The second gap 115b is formed between the second wiring 115b and the third wiring located at the second position.

【0114】図14(a)および(b)は、同一種類の
絶縁膜から第2の層間絶縁膜117を形成した場合の断
面を示している。図14(a)の例では、カバレッジが
比較的に悪いとされている絶縁膜を堆積している。この
ようなカバレッジの悪い膜としては、例えば、平行平板
型プラズマCVD装置内でシラン/N2O系ガスプラズマ
を用いて形成したプラズマ酸化膜を使用することができ
る。このような膜を使用すると、溝115a及び溝11
5bのどちらにも空孔が形成される。幅の比較的に広い
溝115bには大きな空孔が形成される。このため、溝
115b内の空孔の上部は、CMPによる研磨予定ライ
ンで示されるレベルを越えることがあり得る。そのよう
な大きな空孔が形成されていると、CMPによる研磨後
に研磨面から空孔が露出してしまうことがある。研磨に
よって空孔が露出すると、第2層配線の断線不良やショ
ート不良の恐れがある。
FIGS. 14A and 14B show cross sections when the second interlayer insulating film 117 is formed from the same type of insulating film. In the example of FIG. 14A, an insulating film having relatively poor coverage is deposited. As a film having such poor coverage, for example, a plasma oxide film formed using a silane / N 2 O-based gas plasma in a parallel plate type plasma CVD apparatus can be used. When such a film is used, the grooves 115a and 11
Holes are formed in both of 5b. Large holes are formed in the relatively wide grooves 115b. For this reason, the upper portion of the hole in the groove 115b may exceed the level indicated by the line to be polished by CMP. If such large holes are formed, the holes may be exposed from the polished surface after polishing by CMP. When the holes are exposed by polishing, there is a risk of disconnection failure or short-circuit failure of the second layer wiring.

【0115】一方、図14(b)の例では、埋め込み性
能の良いとされる絶縁膜を第2の層間絶縁膜117とし
て堆積している。このような埋め込み性能の良い膜とし
ては、例えば、ハイデンシティプラズマ(HDP)を用
いて形成したプラズマ酸化膜を使用することができる。
このような膜を使用すると、第2の層間絶縁膜117
は、幅の比較的に狭い溝115aの底面および側面にも
堆積される。その結果、溝115a内には、溝のサイズ
よりも小さな空孔が形成される。幅の比較的に広い溝1
15bの内部は、第2の層間絶縁膜117によって埋め
られ、そこに空孔は観察されない。HDP層は、HDP
装置を用いて形成される。このHDP装置内において、
基板にバイアス電圧を印加しながらHDP膜の堆積を行
うと、堆積中に、堆積と競合するようにエッチング現象
も生じるため、絶縁膜が溝の底面に堆積し埋め込み性能
があがる。この場合には、空孔の上端がCMPの研磨ラ
インによって示されるレベルに達することはない。しか
しながら、溝115a内の空孔が小さくなるため、配線
間における容量低減効果は少ない。
On the other hand, in the example shown in FIG. 14B, an insulating film having good burying performance is deposited as the second interlayer insulating film 117. For example, a plasma oxide film formed using high-density plasma (HDP) can be used as such a film having good burying performance.
When such a film is used, the second interlayer insulating film 117
Is also deposited on the bottom and side surfaces of the groove 115a having a relatively small width. As a result, a hole smaller than the size of the groove is formed in the groove 115a. Relatively wide groove 1
The inside of 15b is filled with the second interlayer insulating film 117, and no holes are observed therein. The HDP layer is HDP
It is formed using an apparatus. In this HDP device,
When the HDP film is deposited while applying a bias voltage to the substrate, an etching phenomenon occurs during the deposition so as to compete with the deposition, so that the insulating film is deposited on the bottom surface of the groove and the filling performance is improved. In this case, the upper end of the hole does not reach the level indicated by the CMP polishing line. However, since the holes in the groove 115a are small, the effect of reducing the capacitance between the wirings is small.

【0116】図14(c)に示す本実施形態では、両者
のメリットをとりいれる。すなわち、少なくとも2種類
の異なる形成方法によって形成した絶縁層から第2の層
間絶縁膜117を形成する。より詳細には、まず、第1
層間絶縁層117aで幅の比較的に狭い溝115aの上
部を実質的に覆いつくした後、第2層間絶縁層117b
によって他の幅の広い溝115bを埋め込む。具体的に
は、平行平板型プラズマCVD装置内でシラン/N2O系
ガスプラズマを用いて第1層間絶縁層117aを形成し
た後、HDP装置内において基板にバイアス電圧を印加
しながら第2層間絶縁層117bを堆積すればよい。
In the present embodiment shown in FIG. 14C, both advantages can be taken. That is, the second interlayer insulating film 117 is formed from insulating layers formed by at least two different forming methods. More specifically, first,
After the upper portion of the relatively narrow groove 115a is substantially covered with the interlayer insulating layer 117a, the second interlayer insulating layer 117b is formed.
Fills another wide groove 115b. Specifically, after a first interlayer insulating layer 117a is formed using a silane / N 2 O-based gas plasma in a parallel plate type plasma CVD apparatus, a second interlayer insulating layer 117a is applied while applying a bias voltage to a substrate in an HDP apparatus. The insulating layer 117b may be deposited.

【0117】第1層間絶縁層117aおよび第2層間絶
縁層117bは典型的にはシリコン酸化膜から形成され
得るが、第2層間絶縁層117bは、例えばポリアリル
エーテル等の低誘電率有機塗布膜から形成しても良い。
なお、第1層間絶縁層117aは、例えばシランガス、
酸素ガスおよびアルゴンガスを用いて圧力5mTorr
のもとで堆積され得る。
Although the first interlayer insulating layer 117a and the second interlayer insulating layer 117b can be typically formed of a silicon oxide film, the second interlayer insulating layer 117b is formed of a low dielectric constant organic coating film such as polyallyl ether. May be formed.
Note that the first interlayer insulating layer 117a is made of, for example, silane gas,
Pressure 5mTorr using oxygen gas and argon gas
Can be deposited under

【0118】図14(c)の実施形態によれば、第1の
間隙115aに大きな空孔が形成され、第2の間隙11
5bが第2層間絶縁層117bによって埋め込まれ、C
MPによる研磨で空孔が露出することもない。
According to the embodiment of FIG. 14C, a large hole is formed in the first gap 115a, and the second gap 11a is formed.
5b is buried by the second interlayer insulating layer 117b,
No holes are exposed by polishing by MP.

【0119】空孔の大きさ(配線間隙に占める割合)を
増大させると、空孔の上端が高くなる。空孔の大きさお
よび空孔の高さは、第1の層間絶縁膜117aおよび第
2層間絶縁膜117bの厚さを調整することによって最
適化され得る。
When the size of the hole (the ratio of the hole to the wiring gap) is increased, the upper end of the hole becomes higher. The size of the holes and the height of the holes can be optimized by adjusting the thicknesses of the first interlayer insulating film 117a and the second interlayer insulating film 117b.

【0120】次に、本実施形態によって作製した多層配
線構造の評価結果を示す。
Next, the evaluation results of the multilayer wiring structure manufactured according to the present embodiment will be shown.

【0121】まず、図15(a)、15(b)および1
5(c)を参照する。図15(a)は配線間隙と空孔の
位置関係とを示している。ここで、「H」は第1の配線
層の上面から空孔の頂点までの距離を示し、「D」は第
1の配線層の下面から空孔の底点までの距離を示してい
る。空孔の占有率「R」は、配線間隙Sに対する空孔の
幅Wの割合を示す。
First, FIGS. 15 (a), 15 (b) and 1
See FIG. 5 (c). FIG. 15A shows a wiring gap and a positional relationship between holes. Here, “H” indicates the distance from the upper surface of the first wiring layer to the top of the hole, and “D” indicates the distance from the lower surface of the first wiring layer to the bottom point of the hole. The hole occupancy “R” indicates the ratio of the hole width W to the wiring gap S.

【0122】図15(b)は、空孔の占有率Rの配線間
隙Sに対する依存性を示す。空孔の占有率Rは、S=
0.8μm以下の場合に0を越える正の値を示してい
る。占有率Rは、配線間隙Sの縮小に伴って増加する。
S=0.3μmのとき、占有率Rは0.9程度の値を示
している。
FIG. 15B shows the dependence of the hole occupancy R on the wiring gap S. The occupancy R of the vacancy is expressed as S =
When the thickness is 0.8 μm or less, a positive value exceeding 0 is shown. The occupancy R increases as the wiring gap S decreases.
When S = 0.3 μm, the occupation ratio R shows a value of about 0.9.

【0123】図15(c)は、HおよびDの配線間隙依
存性を示す。Hの値はいかなる配線間隙においても50
0nmを越えることなく、予定されるCMPの研磨ライ
ン(配線上800〜1000nm)に達することはな
い。すなわち、CMPによって層間絶縁膜117を平坦
化した後においても、空孔が露出することがない。この
ため、2層目配線の歩留まりは低下しない。
FIG. 15C shows the dependence of H and D on the wiring gap. The value of H is 50 at any wiring gap.
It does not reach the planned CMP polishing line (800 to 1000 nm above the wiring) without exceeding 0 nm. That is, even after the interlayer insulating film 117 is planarized by CMP, the holes are not exposed. Therefore, the yield of the second-layer wiring does not decrease.

【0124】次に、図16を参照しながら、本実施形態
によって作製した多層配線の配線間容量の低減効果を説
明する。図16には、比較例として、空孔を配線間に形
成しなかった場合のデータを○印で示す。比較例の場
合、配線間隙が小さくなるにしたがって単位長あたりの
配線間容量が増加するのに対して、本実施形態の配線間
容量は、配線間隙が小さくなるに従ってむしろ小さくな
る。配線間容量の低下は、配線間隙が小さくなるにした
がって、空孔の配線間隙に対する占有率Rが高くなるこ
とに起因して生じると考えられる。
Next, the effect of reducing the inter-wiring capacitance of the multilayer wiring manufactured according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 16 shows, as a comparative example, data in the case where no holes were formed between the wirings by using a circle. In the case of the comparative example, the inter-wiring capacitance per unit length increases as the wiring gap decreases, whereas the inter-wiring capacitance of the present embodiment decreases rather as the wiring gap decreases. It is considered that the decrease in the capacitance between the wirings is caused by an increase in the occupation ratio R of the holes to the wiring gap as the wiring gap becomes smaller.

【0125】次に、17(a)および(b)を参照す
る。
Next, reference is made to FIGS. 17 (a) and (b).

【0126】本実施形態による配線間容量の低減効果
が、低誘電率層間膜を使用した場合の配線間容量低減効
果とを比較する。
The effect of reducing the capacitance between wirings according to the present embodiment will be compared with the effect of reducing the capacitance between wirings when a low dielectric constant interlayer film is used.

【0127】図17(a)は、計算(シミュレーショ
ン)に用いたモデルの構成を示す断面図である。図17
(b)は、実効比誘電率の配線間隔依存性を示してい
る。この実効比誘電率は、ある比誘電率をもつ均一な媒
体が層間絶縁膜としてい用いられた場合の配線間の容量
(単位長さあたり)を計算によって求め、その容量を実
測により求めた容量と比較することによって決定され
た。図17(b)の□印で示されるように、本実施形態
では、配線間隙が小さくなるにしたがって実効比誘電率
は減少する。配線間隙が0.8μm以下になると、配線
間隙内に空孔が形成される。空孔が形成されると、実効
比誘電率は急激に低下する。配線間隙が0.3μmのと
き、実効比誘電率は1.8程度に低下する。
FIG. 17A is a sectional view showing the structure of a model used for calculation (simulation). FIG.
(B) shows the dependency of the effective relative permittivity on the wiring interval. This effective relative permittivity is obtained by calculating the capacitance (per unit length) between wirings when a uniform medium having a certain relative permittivity is used as an interlayer insulating film, and the capacitance obtained by actual measurement. Was determined by comparing with In this embodiment, as indicated by the square marks in FIG. 17B, the effective relative permittivity decreases as the wiring gap decreases. When the wiring gap becomes 0.8 μm or less, holes are formed in the wiring gap. When the holes are formed, the effective relative permittivity sharply decreases. When the wiring gap is 0.3 μm, the effective relative permittivity drops to about 1.8.

【0128】図18は、層間接続用金属(ビア)の抵抗
値と層間接続用金属の直径(ビア直径)との関係を示し
ている。本実施形態と空孔が形成されない比較例とを比
べても、両者のビア抵抗値に大きな差はない。
FIG. 18 shows the relationship between the resistance value of the metal for interlayer connection (via) and the diameter of the metal for interlayer connection (via diameter). Even when the present embodiment is compared with the comparative example in which no holes are formed, there is no large difference between the via resistance values.

【0129】図19は、第1の配線層と層間接続用金属
との間のアライメントシフト量に対するビア抵抗値の依
存性を示す。アライメントシフト量とは、層間接続用金
属と第1の配線層との位置あわせずれの大きさを示して
いる。測定に使用したパターンでは、第1の配線層の幅
とビア直径とは同じ大きさであるため、第1の配線層と
層間接続用金属との重ねあわせマージンはない。図19
からわかるように、従来例では、アライメントシフト量
が増加するにしたがってビア抵抗値は増大しているが、
本実施形態では、ビア抵抗がアライメントシフトによら
ず一定の値を維持している。これは、アライメントずれ
が発生しても、第1の配線層の上面には確実に層間接続
用金属が存在するために、第1の配線と層間接続用金属
との接触面積は常に最大値に維持されるからである。
FIG. 19 shows the dependence of the via resistance value on the amount of alignment shift between the first wiring layer and the metal for interlayer connection. The alignment shift amount indicates a magnitude of misalignment between the metal for interlayer connection and the first wiring layer. In the pattern used for the measurement, since the width of the first wiring layer and the via diameter are the same, there is no overlapping margin between the first wiring layer and the metal for interlayer connection. FIG.
As can be seen from the above, in the conventional example, the via resistance value increases as the alignment shift amount increases,
In the present embodiment, the via resistance maintains a constant value regardless of the alignment shift. This is because the contact area between the first wiring and the metal for interlayer connection always has a maximum value because the metal for interlayer connection is surely present on the upper surface of the first wiring layer even if the misalignment occurs. Because it is maintained.

【0130】なお、第2の層間絶縁膜117は層間接続
用金属109の形成後に堆積されるため、第2の層間絶
縁膜117の堆積と同時に形成される空孔が層間接続用
金属109と接触することはない。したがって、層間接
続用金属109を介した第1の配線113A同士のショ
ート不良も、配線と半導体基板101との間のショート
不良も発生しない。
Since the second interlayer insulating film 117 is deposited after the formation of the metal 109 for interlayer connection, the holes formed simultaneously with the deposition of the second interlayer insulating film 117 are in contact with the metal 109 for interlayer connection. I will not do it. Therefore, neither a short-circuit failure between the first wirings 113A via the interlayer connection metal 109 nor a short-circuit failure between the wiring and the semiconductor substrate 101 occurs.

【0131】なお、第1の配線層の材料は、Alに限定
されない。例えば、Cuであってもよい。第2の層間絶
縁膜117を構成する第2層間絶縁層117bとしてプ
ラズマ酸化膜を用いる代わりに、埋め込み性能のよい塗
布絶縁膜を用いても良い。また、図14(c)を参照し
ながら説明した第2の層間絶縁膜の形成方法は、他の実
施形態に適用しても良い効果が得られる。
Note that the material of the first wiring layer is not limited to Al. For example, it may be Cu. Instead of using a plasma oxide film as the second interlayer insulating layer 117b constituting the second interlayer insulating film 117, a coating insulating film having good filling performance may be used. Further, the method of forming the second interlayer insulating film described with reference to FIG. 14C has an effect that can be applied to other embodiments.

【0132】上記の各実施形態では、通常のシリコン基
板を用いた半導体装置について本発明を説明してきた
が、本発明はこれに限定されるわけではない。多層配線
構造を有する半導体装置であれば、シリコン以外の半導
体基板やSOI基板を用いたもであって良いし、また、
硝子やプラスチックなどの絶縁性基板を用いたものであ
っても良い。
In each of the above embodiments, the present invention has been described for a semiconductor device using a normal silicon substrate, but the present invention is not limited to this. As long as the semiconductor device has a multilayer wiring structure, a semiconductor substrate other than silicon or an SOI substrate may be used.
A substrate using an insulating substrate such as glass or plastic may be used.

【0133】[0133]

【発明の効果】本発明によれば、層間接続用金属が有す
る下面の全面に対して必ず第1の配線が形成されるの
で、第1の配線を形成する際にアライメントずれした場
合においても、該第1の配線と層間接続用金属との接続
不良を確実に防止できる。また、第2の層間絶縁膜と同
時に形成される空孔へ層間接続用金属が埋め込まれるこ
ともない。したがって、層間接続用金属を介した第1の
配線同士のショート不良及び配線と半導体基板とのショ
ート不良を防止できる。
According to the present invention, the first wiring is always formed on the entire lower surface of the metal for interlayer connection. Therefore, even if the first wiring is misaligned, the first wiring is formed. Poor connection between the first wiring and the metal for interlayer connection can be reliably prevented. Further, the metal for interlayer connection is not buried in the holes formed simultaneously with the second interlayer insulating film. Therefore, a short circuit between the first wirings and a short circuit between the wiring and the semiconductor substrate via the metal for interlayer connection can be prevented.

【0134】また、配線間隙の一部若しくは全部が空気
よりなる空孔を形成し、又は配線間隙の全部が低比誘電
率の材料によって埋め込めば、該配線間隙をはさむ第1
の配線間における比誘電率を低減できる。したがって、
該第1の配線間における信号の遅延を抑制して、動作マ
ージンが広く誤動作しにくい半導体装置を実現できる。
If a part or the whole of the wiring gap forms a hole made of air, or if the whole of the wiring gap is filled with a material having a low relative dielectric constant, the first wiring sandwiching the wiring gap is formed.
Can be reduced. Therefore,
A semiconductor device with a wide operation margin and less malfunction can be realized by suppressing signal delay between the first wirings.

【0135】また、層間接続用金属が有する側面の大部
分が第2の配線に接触するので、第2の配線を形成する
際にアライメントずれした場合においても、該第2の配
線と層間接続用金属との接続において信頼性を向上でき
る。
Further, since most of the side surfaces of the metal for interlayer connection are in contact with the second wiring, even if the second wiring is misaligned when forming the second wiring, the second wiring and the metal for the interlayer connection may be displaced. Reliability in connection with metal can be improved.

【0136】また、第1の配線形成時にアライメントず
れが発生しても、第1の配線の上面には層間接続用金属
又は第1の層間絶縁膜のいずれかが必ず存在し、かつ、
第2の層間絶縁膜と同時に形成される空孔へ層間接続用
金属が埋め込まれることはない。したがって、層間接続
用金属を介した第1の配線同士のショート不良及び配線
と半導体基板とのショート不良を防止できる。
Even if an alignment error occurs during the formation of the first wiring, either the metal for interlayer connection or the first interlayer insulating film must be present on the upper surface of the first wiring, and
The metal for interlayer connection is not buried in the holes formed simultaneously with the second interlayer insulating film. Therefore, a short circuit between the first wirings and a short circuit between the wiring and the semiconductor substrate via the metal for interlayer connection can be prevented.

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

【図1】(a)から(d)は、本発明の第1の実施形態
に係る半導体装置の製造方法を示すプロセスフロー図で
ある。
FIGS. 1A to 1D are process flow charts showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)から(c)は、本発明の第1の実施形態
に係る半導体装置の製造方法を示すプロセスフロー図で
ある。
FIGS. 2A to 2C are process flow charts showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】(a)は、本発明の第1の実施形態に係る半導
体装置における、アライメントずれの有無に対応した第
1の配線と層間接続用金属との位置関係を示す平面図、
(b)はその斜視図である。
FIG. 3A is a plan view showing a positional relationship between a first wiring and an interlayer connection metal corresponding to the presence or absence of an alignment shift in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;
(B) is a perspective view thereof.

【図4】(a)から(c)は、本発明の第2の実施形態
に係る半導体装置の製造方法を示すプロセスフロー図で
ある。
FIGS. 4A to 4C are process flow charts showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】(a)から(d)は、本発明の第3の実施形態
に係る半導体装置の製造方法を示すプロセスフロー図で
ある。
FIGS. 5A to 5D are process flow charts showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施形態に係る半導体装置にお
ける、アライメントずれの有無に対応した配線溝と、層
間接続用金属との位置関係を示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a positional relationship between a wiring groove corresponding to the presence or absence of an alignment shift and a metal for interlayer connection in a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図7】(a)から(d)は、本発明の第4の実施形態
に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
FIGS. 7A to 7D are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】(a)から(c)は、本発明の第4の実施形態
に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
FIGS. 8A to 8C are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】(a)および(b)は、本発明の第4の実施形
態に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図であ
る。
FIGS. 9A and 9B are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】(a)および(b)は、空孔の形態を示す断
面図。
FIGS. 10A and 10B are cross-sectional views showing a form of a hole.

【図11】(a)および(b)は、空孔の他の形態を示
す断面図。
11A and 11B are cross-sectional views showing other forms of holes.

【図12】(a)および(b)は、空孔の更に他の形態
を示す断面図。
FIGS. 12A and 12B are cross-sectional views showing still another form of a hole.

【図13】(a)から(d)は、本発明の第5の実施形
態に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図であ
る。
13A to 13D are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図14】(a)から(c)は、本発明による半導体装
置の製造方法の第6の実施形態を示す工程断面図であ
る。
FIGS. 14A to 14C are process cross-sectional views illustrating a sixth embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図15】(a)から(c)は、は、本発明による半導
体装置の他の実施形態における空孔の各寸法を示す図で
ある。
FIGS. 15A to 15C are diagrams showing respective dimensions of holes in another embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図16】本発明による半導体装置のある実施形態にお
ける配線間隔と単位長あたりの配線間容量との関係を示
す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a relationship between a wiring interval and a capacitance between wirings per unit length in an embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図17】(a)は、半導体装置の配線間容量を計算す
るための配線構造の断面図であり、(b)は、配線間隙
と実効比誘電率との関係を示すグラフである。
17A is a cross-sectional view of a wiring structure for calculating a capacitance between wirings of a semiconductor device, and FIG. 17B is a graph showing a relationship between a wiring gap and an effective relative permittivity.

【図18】本発明の半導体装置のある実施形態における
ビアの直径とビア抵抗との関係を示すグラフである。
FIG. 18 is a graph showing the relationship between via diameter and via resistance in one embodiment of the semiconductor device of the present invention.

【図19】本発明の半導体装置のある実施形態における
第1の配線層とビアとの間にあるアライメントシフト量
とビア抵抗との関係を示すグラフである。
FIG. 19 is a graph showing a relationship between an alignment shift amount between a first wiring layer and a via and a via resistance in an embodiment of the semiconductor device of the present invention.

【図20】従来の半導体装置の構造を示す断面図であ
る。
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a structure of a conventional semiconductor device.

【図21】(a)および(b)は、従来の半導体装置の
製造方法を示すプロセスフロー図である。
FIGS. 21A and 21B are process flow charts showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図22】(a)から(c)は、従来の半導体装置の製
造方法を示すプロセスフロー図である。
FIGS. 22A to 22C are process flow charts showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】 101 半導体基板 102 絶縁膜 103 第1の金属層 104 第1の層間絶縁膜 105 層間接続用レジストパターン 106 層間接続孔 107 アドヒージョンレイヤー 108 層間接続材料 208 層間接続用金属 110 第1の配線用レジストパターン(第1の配線用
パターン) 111 ずれ寸法 112 アライメントずれ部分 114 配線間隙 115 溝 116 第1の配線がないフィールド部分 117 第2の層間絶縁膜 118 空孔 119 第2の配線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 semiconductor substrate 102 insulating film 103 first metal layer 104 first interlayer insulating film 105 interlayer connection resist pattern 106 interlayer connection hole 107 adhesion layer 108 interlayer connection material 208 interlayer connection metal 110 1 wiring resist pattern (first wiring pattern) 111 misalignment dimension 112 misaligned portion 114 wiring gap 115 groove 116 field portion without first wiring 117 second interlayer insulating film 118 void 119 second wiring

Claims (23)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 多層配線を有する半導体装置の製造方法
であって、 基板の表面を絶縁膜で覆う工程と、 前記絶縁膜上に導電膜を堆積する工程と、 前記導電膜上に第1の層間絶縁膜を形成する工程と、 前記導電膜に達する層間接続孔を前記第1の層間絶縁膜
に形成する工程と、 前記層間接続孔内に層間接続用金属を埋め込む工程と、 第1の配線層パターンを規定するマスキング層を前記層
間接続用金属の少なくとも一部を覆うようにして前記第
1の層間絶縁膜上に形成する工程と、 前記マスキング層をマスクにして前記第1の層間絶縁膜
をエッチングし、前記マスキング層および前記層間接続
金属をマスクにして前記導電膜をエッチングし、それに
よって前記導電膜から第1の配線層を形成する工程と、 前記マスキング層を除去する工程と、 前記層間接続金属および第1の配線層を覆うように第2
の層間絶縁膜を前記基板上に堆積する工程と、 前記第2の層間絶縁膜を平坦化することによって、前記
層間接続用金属の少なくとも一部を露出させる工程と、 前記層間接続用金属の上部と電気的に接続する第2の配
線層を形成する工程と、を包含する半導体装置の製造方
法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device having a multi-layer wiring, comprising: a step of covering a surface of a substrate with an insulating film; a step of depositing a conductive film on the insulating film; Forming an interlayer insulating film; forming an interlayer connecting hole reaching the conductive film in the first interlayer insulating film; embedding an interlayer connecting metal in the interlayer connecting hole; Forming a masking layer defining a layer pattern on the first interlayer insulating film so as to cover at least a part of the metal for interlayer connection; and forming the first interlayer insulating film using the masking layer as a mask. Etching the conductive film using the masking layer and the interlayer connection metal as a mask, thereby forming a first wiring layer from the conductive film; and removing the masking layer. Second so as to cover the interlayer connecting metal and a first wiring layer
Depositing an interlayer insulating film on the substrate, flattening the second interlayer insulating film to expose at least a part of the metal for interlayer connection, and an upper portion of the metal for interlayer connection. Forming a second wiring layer electrically connected to the semiconductor device.
【請求項2】 基板の表面を絶縁膜で覆う工程と、 前記絶縁膜上に導電膜を堆積する工程と、 前記導電膜上に第1の層間絶縁膜を形成する工程と、 前記導電膜に達する層間接続孔を前記第1の層間絶縁膜
に形成する工程と、 前記層間接続孔内に層間接続用金属を埋め込む工程と、 前記第1の層間絶縁膜をその表面から部分的にエッチン
グし、前記層間接続用金属の上端部分を前記第1の層間
絶縁膜よりも突出させる工程と、 第1の配線層パターンを規定するマスキング層を前記層
間接続用金属の少なくとも一部を覆うようにして前記第
1の層間絶縁膜上に形成する工程と、 前記マスキング層をマスクにして前記第1の層間絶縁膜
をエッチングし、前記マスキング層および前記層間接続
金属をマスクにして前記導電膜をエッチングし、それに
よって前記導電膜から第1の配線層を形成する工程と、 前記マスキング層を除去する工程と、 前記層間接続金属および第1の配線層を覆うよう第2の
層間絶縁膜を前記基板上に堆積する工程と、 前記第2の層間絶縁膜を平坦化することによって、前記
層間接続用金属の少なくとも一部を露出させる工程と、 前記層間接続用金属の上部と電気的に接続する第2の配
線層を形成する工程と、を包含する半導体装置の製造方
法。
A step of covering a surface of the substrate with an insulating film; a step of depositing a conductive film on the insulating film; a step of forming a first interlayer insulating film on the conductive film; Forming a reaching interlayer connection hole in the first interlayer insulating film, embedding a metal for interlayer connection in the interlayer connecting hole, partially etching the first interlayer insulating film from its surface, A step of projecting an upper end portion of the metal for interlayer connection from the first interlayer insulating film; and forming a masking layer defining a first wiring layer pattern so as to cover at least a part of the metal for interlayer connection. Forming on the first interlayer insulating film, etching the first interlayer insulating film using the masking layer as a mask, etching the conductive film using the masking layer and the interlayer connecting metal as a mask, It Forming a first wiring layer from the conductive film; removing the masking layer; depositing a second interlayer insulating film on the substrate so as to cover the interlayer connection metal and the first wiring layer. Exposing at least a portion of the interlayer connection metal by flattening the second interlayer insulating film; and a second wiring electrically connected to an upper portion of the interlayer connection metal. Forming a layer.
【請求項3】 請求項1または2記載の半導体装置の製
造方法であって、 前記導電膜のエッチングは、前記層間接続金属を実質的
にエッチングしないように行うことを特徴とする半導体
装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the etching of the conductive film is performed such that the interlayer connection metal is not substantially etched. Method.
【請求項4】 請求項1または2記載の半導体装置の製
造方法であって、 前記第2の層間絶縁膜を形成する工程は、前記第1の配
線層相互間の配線間隙において前記第2の層間絶縁膜が
存在しない閉領域よりなる空孔を併せて形成する半導体
装置の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said step of forming said second interlayer insulating film is performed in a wiring gap between said first wiring layers. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein holes including closed regions where no interlayer insulating film exists are also formed.
【請求項5】 請求項4記載の半導体装置の製造方法で
あって、 前記第2の層間絶縁膜を平坦化する工程において、前記
空孔を露出させないことを特徴とする半導体装置の製造
方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the step of planarizing the second interlayer insulating film does not expose the holes.
【請求項6】 請求項1または2記載の半導体装置の製
造方法であって、 前記第1の層間絶縁膜に使用する材料の誘電率より前記
第2の層間絶縁膜に使用する材料の誘電率の方が小さい
半導体装置の製造方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a dielectric constant of a material used for the second interlayer insulating film is smaller than a dielectric constant of a material used for the first interlayer insulating film. Is a method of manufacturing a semiconductor device having a smaller size.
【請求項7】 請求項4または5記載の半導体装置の製
造方法であって、 前記第2の層間絶縁膜を形成する工程は、 前記第2の層間絶縁膜の一部を構成する第1層間絶縁層
を形成する工程と、 前記第2の層間絶縁膜の他の一部を構成する第2層間絶
縁層を前記第1層間絶縁層上に形成する工程と、 を包含し、 前記第1層間絶縁層を形成する工程において、前記第1
の配線層が形成する隙間のうち間隔が0.5μm以下の
隙間に空孔を形成するように前記第1層間絶縁層によっ
て前記間隔が0.5μm以下の隙間の上を実質的に覆
い、 前記第2層間絶縁層を形成する工程においては、前記第
1の配線層が形成する隙間のうち、前記第1層間絶縁層
によって実質的に覆われていない隙間の内部に前記第2
層間絶縁層の一部を進入させることを特徴とする半導体
装置の製造方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the step of forming the second interlayer insulating film includes: forming a first interlayer forming a part of the second interlayer insulating film. Forming an insulating layer; and forming a second interlayer insulating layer, which forms another part of the second interlayer insulating film, on the first interlayer insulating layer. In the step of forming an insulating layer, the first
The first interlayer insulating layer substantially covers the gaps of 0.5 μm or less so as to form voids in the gaps of 0.5 μm or less among the gaps formed by the wiring layers; In the step of forming the second interlayer insulating layer, in the gap formed by the first wiring layer, the second wiring layer is inserted into a gap substantially not covered by the first interlayer insulating layer.
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a part of an interlayer insulating layer is made to enter.
【請求項8】 請求項7記載の半導体装置の製造方法で
あって、 前記第1層間絶縁層として、シラン/N2O系ガスのプ
ラズマを用いて形成した第1プラズマCVD膜を使用す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein a first plasma CVD film formed by using plasma of a silane / N 2 O-based gas is used as the first interlayer insulating layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項9】 請求項7記載の半導体装置の製造方法で
あって、 前記第2層間絶縁層として、基板バイアス電圧を印加し
た高密度プラズマを用いて形成した第2プラズマCVD
膜を使用することを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the second interlayer insulating layer is formed using high-density plasma to which a substrate bias voltage is applied.
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising using a film.
【請求項10】 請求項1または2記載の半導体装置の
製造方法であって、 前記第1の配線層を形成する工程は、 前記マスキング層をマスクにして前記第1の層間絶縁膜
および前記導電膜をエッチングした後、前記導電膜の下
地絶縁膜の一部をエッチングすることによって溝を前記
絶縁膜の表面に形成する工程を包含する半導体装置の製
造方法。
10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of forming the first wiring layer comprises: using the masking layer as a mask to form the first interlayer insulating film and the conductive layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a groove on a surface of an insulating film by etching a part of a base insulating film of the conductive film after etching the film.
【請求項11】 請求項1または2記載の半導体装置の
製造方法であって、 前記第2の配線層を形成する工程は、 溝作製用パターンをマスクにして少なくとも前記第1の
層間絶縁膜をエッチングすることにより、前記第1の層
間絶縁膜の表面に溝を作成する工程と、 前記層間接続用金属と第1の層間絶縁膜と第2の層間絶
縁膜との上に第2の金属層を形成する工程と、 前記第2の金属層のうち前記溝の内部以外に存在する部
分を除去することによって第2の配線を形成する工程と
を包含する半導体装置の製造方法。
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of forming the second wiring layer comprises forming at least the first interlayer insulating film using a groove forming pattern as a mask. Forming a groove in the surface of the first interlayer insulating film by etching; and forming a second metal layer on the metal for interlayer connection, the first interlayer insulating film, and the second interlayer insulating film. Forming a second wiring by removing a portion of the second metal layer other than the inside of the groove.
【請求項12】 同一絶縁膜上に形成された複数の配線
から構成される下層配線層であって、前記複数の配線が
第1配線と、前記第1配線から第1の間隙をおいて隣接
する第2配線と、前記第1配線から前記第1の間隙より
広い第2の間隙をおいて隣接する第3配線とを含む下層
配線層と、 前記第1配線、前記第2配線および前記第3配線の上に
形成された第1の層間絶縁膜と、 を備えた構造を形成する工程と、 前記第1の間隙の上方を実質的に塞ぎ、前記第1の間隙
内に空孔を形成するように、第2の層間絶縁膜の下部を
構成する第1層間絶縁層を堆積する工程と、 前記第2の層間絶縁膜の上部を構成する、前記第1層間
絶縁層よりもカバレッジの良い第2層間絶縁層を堆積す
ることによって前記第2の間隙を埋め込み、かつ前記空
孔を完全に覆う工程と、を包含する半導体装置の製造方
法。
12. A lower wiring layer comprising a plurality of wirings formed on the same insulating film, wherein the plurality of wirings are adjacent to a first wiring with a first gap from the first wiring. A lower wiring layer including a second wiring to be formed, a third wiring adjacent to the first wiring with a second gap wider than the first gap, and the first wiring, the second wiring, and the second wiring. Forming a structure comprising: a first interlayer insulating film formed on the three wirings; and substantially blocking an upper part of the first gap to form a hole in the first gap. Depositing a first interlayer insulating layer that forms a lower portion of the second interlayer insulating film, and has better coverage than the first interlayer insulating layer that forms an upper portion of the second interlayer insulating film. The second gap is filled by depositing a second interlayer insulating layer, and The method of manufacturing a semiconductor device including a step of covering the whole.
【請求項13】 請求項12記載の半導体装置の製造方
法であって、 前記空孔を露出させないように前記第2の層間絶縁膜を
平坦化する工程を更に包含することを特徴とする半導体
装置の製造方法。
13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 12, further comprising a step of planarizing said second interlayer insulating film so as not to expose said holes. Manufacturing method.
【請求項14】 請求項12または13に記載の半導体
装置の製造方法であって、 前記第2層間絶縁層を前記第1層間絶縁層よりも誘電率
の低い有機膜から形成する半導体装置の製造方法。
14. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 12, wherein the second interlayer insulating layer is formed from an organic film having a lower dielectric constant than the first interlayer insulating layer. Method.
【請求項15】 同一絶縁膜上に形成された複数の配線
から構成される下層配線層であって、前記複数の配線が
第1配線と、前記第1配線から第1の間隙をおいて隣接
する第2配線と、前記第1配線から第2の間隙をおいて
隣接する第3配線とを含む下層配線層と、 前記第1配線、前記第2配線および前記第3配線の上に
形成された第1の層間絶縁膜と、 前記第1の層間絶縁膜中に形成され、前記第1配線の上
面に接触する接続用金属と、 前記第1の間隙および前記第2の間隙の上方に形成さ
れ、前記第1の間隙および前記第2の間隙の各々に空孔
を形成する第2の層間絶縁膜と、 前記第2の層間絶縁膜上に形成され、前記層間接続用金
属と電気的に接続される上層配線層と、を備えている半
導体装置。
15. A lower wiring layer comprising a plurality of wirings formed on the same insulating film, wherein the plurality of wirings are adjacent to a first wiring with a first gap from the first wiring. A second wiring, a lower wiring layer including a third wiring adjacent to the first wiring at a second gap from the first wiring, and formed on the first wiring, the second wiring, and the third wiring. A first interlayer insulating film, a connecting metal formed in the first interlayer insulating film and in contact with an upper surface of the first wiring, and formed above the first gap and the second gap. A second interlayer insulating film that forms holes in each of the first gap and the second gap; and a second interlayer insulating film formed on the second interlayer insulating film and electrically connected to the metal for interlayer connection. A semiconductor device comprising: an upper wiring layer to be connected.
【請求項16】 請求項15記載の半導体装置であっ
て、 前記上層配線層は埋込構造を持つ配線であり、 前記上層配線層は前記第2の層間絶縁膜中に形成されて
いる半導体装置。
16. The semiconductor device according to claim 15, wherein said upper wiring layer is a wiring having a buried structure, and wherein said upper wiring layer is formed in said second interlayer insulating film. .
【請求項17】 請求項15記載の半導体装置であっ
て、 前記下層配線層の前記下地絶縁膜は、前記第1の間隙お
よび第2の間隙の下部に形成された溝を有しており、 前記溝内には、前記下地絶縁膜の上面よりも上に突出し
ない高さを有する前記第2の層間絶縁膜の一部が存在し
ている半導体装置。
17. The semiconductor device according to claim 15, wherein the base insulating film of the lower wiring layer has a groove formed below the first gap and the second gap. A semiconductor device in which a portion of the second interlayer insulating film having a height that does not protrude above the upper surface of the base insulating film exists in the groove.
【請求項18】 請求項15記載の半導体装置であっ
て、 前記層間接続用金属の上端部分は前記第1の層間絶縁膜
の上面よりも上に突出している半導体装置。
18. The semiconductor device according to claim 15, wherein an upper end portion of said metal for interlayer connection protrudes above an upper surface of said first interlayer insulating film.
【請求項19】 請求項15から17の何れかに記載の
半導体装置であって、 前記第1配線は、前記第2配線および/または前記第3
配線に向かって局所的に突出する側面部を有しており、
前記側面部の上面は、前記層間接続用金属によって覆わ
れている半導体装置。
19. The semiconductor device according to claim 15, wherein the first wiring is the second wiring and / or the third wiring.
It has side portions that protrude locally toward the wiring,
A semiconductor device in which an upper surface of the side portion is covered with the metal for interlayer connection.
【請求項20】 請求項19に記載の半導体装置であっ
て、 前記第1配線の前記側面部は、前記層間接続用金属に対
して自己整合的に形成されている半導体装置。
20. The semiconductor device according to claim 19, wherein the side surface of the first wiring is formed in a self-aligned manner with respect to the metal for interlayer connection.
【請求項21】 同一絶縁膜上に形成された複数の配線
から構成される下層配線層であって、前記複数の配線が
第1配線と、前記第1配線から第1の間隙をおいて隣接
する第2配線と、前記第1配線から第2の間隙をおいて
隣接する第3配線とを含む下層配線層と、 前記第1配線、前記第2配線および前記第3配線の上に
形成された第1の層間絶縁膜と、 前記下層配線層を覆い、上面が平坦化された第2の層間
絶縁膜と、を備え、 前記第2の間隙は前記第1の間隙よりも広く、 前記第2の層間絶縁膜は、第1層間絶縁層と、前記第1
層間絶縁層上に形成された第2層間絶縁層を含み、前記
第2の層間絶縁膜の上面は平坦化され、 前記第1層間絶縁層および前記第2層間絶縁層は前記第
1の間隙の上方を塞ぎ、前記第1の間隙内に空孔が形成
されており、 前記第2の間隙は、前記第1層間絶縁層および前記第2
層間絶縁層によって埋め込まれている半導体装置。
21. A lower wiring layer comprising a plurality of wirings formed on the same insulating film, wherein the plurality of wirings are adjacent to a first wiring with a first gap from the first wiring. A second wiring, a lower wiring layer including a third wiring adjacent to the first wiring at a second gap from the first wiring, and formed on the first wiring, the second wiring, and the third wiring. A first interlayer insulating film, and a second interlayer insulating film covering the lower wiring layer and having an upper surface planarized, wherein the second gap is wider than the first gap, The second interlayer insulating film includes a first interlayer insulating layer and the first interlayer insulating layer.
The first interlayer insulating layer includes a second interlayer insulating layer formed on the interlayer insulating layer, an upper surface of the second interlayer insulating film is planarized, and the first interlayer insulating layer and the second interlayer insulating layer are formed on the first gap. A hole is formed in the first gap to block the upper part, and the second gap is formed between the first interlayer insulating layer and the second gap.
A semiconductor device embedded with an interlayer insulating layer.
【請求項22】 請求項21に記載の半導体装置であっ
て、 前記第2層間絶縁層は、前記第1層間絶縁層よりもカバ
レッジが良いことを特徴とする半導体装置。
22. The semiconductor device according to claim 21, wherein the second interlayer insulating layer has better coverage than the first interlayer insulating layer.
【請求項23】 請求項21記載の半導体装置であっ
て、 前記第1層間絶縁層はシリコン酸化膜から形成されてお
り、 前記第2層間絶縁層は、前記第1層間絶縁層の誘電率よ
りも低い誘電率を有する有機塗布膜から形成されている
半導体装置。
23. The semiconductor device according to claim 21, wherein said first interlayer insulating layer is formed of a silicon oxide film, and said second interlayer insulating layer is formed by a dielectric constant of said first interlayer insulating layer. A semiconductor device formed from an organic coating film having a low dielectric constant.
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