JP2000068376A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JP2000068376A
JP2000068376A JP10239760A JP23976098A JP2000068376A JP 2000068376 A JP2000068376 A JP 2000068376A JP 10239760 A JP10239760 A JP 10239760A JP 23976098 A JP23976098 A JP 23976098A JP 2000068376 A JP2000068376 A JP 2000068376A
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Japan
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insulating film
wiring
film
semiconductor device
patterned
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JP10239760A
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Japanese (ja)
Inventor
Eiji Tamaoka
英二 玉岡
Nobuo Aoi
信雄 青井
Tetsuya Ueda
哲也 上田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form an embedded wiring having a fine pattern on an interlayer insulation film which is difficult to be made fine patterning on a semiconductor substrate, without causing deterioration of the interlayer insulation film or increase in steps as well as to enhance the adhesion of the interlayer insulation film to a barrier metal film or a metal film for wiring. SOLUTION: A groove 306 for wiring having the bottom of a first insulation film 301 is formed on a third insulation film 304 comprising fluorine-doped polyimide on a first insulation film 301 made of a silicon nitride film on a silicon wafer 300. An embedded wiring 309 is formed on the groove 306 for wiring by filling a barrier metal film 307 comprising titanium nitride and a metal for wiring 308 made of copper. At the same time, a sidewall 302B which is made of a silicon oxide film and which has superior adhesion toward a third insulation film 304 and the barrier metal film 307, which is provided between the side surface of the groove 306 for wiring, and embedded wiring 309 is formed.

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、半導体基板上の層
間絶縁膜に形成された埋め込み配線を備えた半導体装置
及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a buried wiring formed in an interlayer insulating film on a semiconductor substrate and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下、第1の従来例に係る埋め込み配線
形成方法について、図14(a)〜(c)及び図15
(a)〜(c)の工程断面図を参照しながら説明する。
2. Description of the Related Art A method of forming a buried interconnect according to a first conventional example will be described below with reference to FIGS.
This will be described with reference to the process sectional views of (a) to (c).

【0003】まず、図14(a)に示すように、シリコ
ン基板10上に、例えば窒化珪素膜からなる第1の絶縁
膜11を堆積した後、該第1の絶縁膜11の上に、該第
1の絶縁膜11に対してエッチング選択性を有する例え
ば酸化珪素膜からなる第2の絶縁膜12を堆積する。
First, as shown in FIG. 14A, after a first insulating film 11 made of, for example, a silicon nitride film is deposited on a silicon substrate 10, the first insulating film 11 is formed on the first insulating film 11. A second insulating film 12 made of, for example, a silicon oxide film having an etching selectivity with respect to the first insulating film 11 is deposited.

【0004】次に、図14(b)に示すように、第2の
絶縁膜12上にフォトリソグラフィによりレジストパタ
ーン13を形成した後、図14(c)に示すように、該
レジストパターン13をマスクとして第2の絶縁膜12
に対してエッチングを行なうことによって、第1の絶縁
膜11を底面とする配線溝14を第2の絶縁膜12に形
成し、その後、レジストパターン13を除去する。
Next, as shown in FIG. 14B, after forming a resist pattern 13 on the second insulating film 12 by photolithography, the resist pattern 13 is formed as shown in FIG. Second insulating film 12 as a mask
Then, a wiring groove 14 having the first insulating film 11 as a bottom surface is formed in the second insulating film 12, and then the resist pattern 13 is removed.

【0005】次に、図15(a)に示すように、配線溝
14を含む第2の絶縁膜12上に全面に亘って、例えば
窒化チタン又は窒化タンタル等からなるバリアメタル膜
15を堆積した後、図15(b)に示すように、該バリ
アメタル膜15上に全面に亘って、例えば銅又はアルミ
ニウムからなる配線用メタル膜16を堆積する。
Next, as shown in FIG. 15A, a barrier metal film 15 made of, for example, titanium nitride or tantalum nitride is deposited on the entire surface of the second insulating film 12 including the wiring groove 14. Thereafter, as shown in FIG. 15B, a wiring metal film 16 made of, for example, copper or aluminum is deposited on the barrier metal film 15 over the entire surface.

【0006】次に、図15(c)に示すように、バリア
メタル膜15及び配線用メタル膜16における第2の絶
縁膜12上に露出している部分を例えばCMP法により
平坦化して、配線溝14の内部にバリアメタル膜15及
び配線用メタル膜16からなる埋め込み配線17を形成
する。
Next, as shown in FIG. 15C, portions of the barrier metal film 15 and the wiring metal film 16 exposed on the second insulating film 12 are flattened by, for example, a CMP method to form a wiring. A buried wiring 17 composed of a barrier metal film 15 and a wiring metal film 16 is formed inside the groove 14.

【0007】第2の絶縁膜12としては、エッチングに
よる加工が容易である絶縁膜、例えば酸化珪素膜、BP
SG膜等のリン若しくはボロンを含有している酸化珪素
膜又はフッ素添加酸化珪素膜等が広く用いられてきた。
酸化珪素膜及びリン若しくはボロンを含有している酸化
珪素膜の比誘電率は4.3程度であり、フッ素添加酸化
珪素膜の比誘電率は3.3〜3.8程度である。
As the second insulating film 12, an insulating film which can be easily processed by etching, for example, a silicon oxide film, BP
A silicon oxide film containing phosphorus or boron, such as an SG film, or a fluorine-added silicon oxide film has been widely used.
The relative dielectric constant of the silicon oxide film and the silicon oxide film containing phosphorus or boron is about 4.3, and the relative dielectric constant of the fluorine-added silicon oxide film is about 3.3 to 3.8.

【0008】ところが、近年の半導体素子の微細化及び
高速化に伴って、半導体素子の動作速度を向上するた
め、層間絶縁膜の容量の低減化が求められるようにな
り、特に隣接する配線間に形成されている層間絶縁膜の
容量の低減化が重要になってきている。しかし、前記の
材料は比誘電率が大きいため、これらの材料を層間絶縁
膜として用いると、配線間容量を低減することができな
い。
However, with the recent miniaturization and high-speed operation of semiconductor devices, the operation speed of the semiconductor devices has been improved, so that the capacity of the interlayer insulating film has been required to be reduced. It has become important to reduce the capacity of the formed interlayer insulating film. However, since the above materials have a large relative permittivity, when these materials are used as an interlayer insulating film, the capacitance between wirings cannot be reduced.

【0009】そこで、配線間容量を低減するために、配
線間の絶縁膜として低誘電率の層間絶縁膜、例えばメチ
ルシロキサンポリマー、ポリアリルエーテル、フッ化ポ
リイミド、ベンゾシクロブテン若しくはポリテトラフル
オロエチレン等の低誘電率材料からなる有機絶縁膜、多
孔質絶縁膜、珪素含有微粒子を分散させることによって
低密度にした無機微粒子含有絶縁膜、又は低誘電率材料
の微粒子を分散させた低誘電率微粒子含有絶縁膜等を用
いることが提案されている。
Therefore, in order to reduce the capacitance between wirings, an interlayer insulating film having a low dielectric constant such as methylsiloxane polymer, polyallyl ether, fluorinated polyimide, benzocyclobutene or polytetrafluoroethylene is used as an insulating film between wirings. Organic insulating film made of low dielectric constant material, porous insulating film, inorganic fine particle containing insulating film reduced in density by dispersing silicon-containing fine particles, or low dielectric constant fine particles containing low dielectric constant material dispersed therein It has been proposed to use an insulating film or the like.

【0010】ところが、これらの低誘電率の層間絶縁膜
に対して微細加工のためのエッチングを行なうことが困
難であるため、図14(a)〜(c)及び図15(a)
〜(c)に示す埋め込み配線形成方法を用いる場合、こ
れらの低誘電率の層間絶縁膜に微細な配線溝又は配線接
続孔等を形成することは困難であるという問題がある。
However, since it is difficult to perform etching for fine processing on these low dielectric constant interlayer insulating films, FIGS. 14A to 14C and FIG.
When the embedded wiring forming method shown in (c) is used, there is a problem that it is difficult to form fine wiring grooves or wiring connection holes in these low dielectric constant interlayer insulating films.

【0011】そこで、このような問題を解決するため
に、特開平8−236621号公報において、低誘電率
の層間絶縁膜に対して微細加工のためのエッチングを直
接行なうことなく、該層間絶縁膜に微細パターンを有す
る埋め込み配線を形成する方法が提案されている。
In order to solve such a problem, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. Hei 8-236621 discloses an interlayer insulating film having a low dielectric constant without directly performing etching for fine processing. A method for forming an embedded wiring having a fine pattern has been proposed.

【0012】以下、第2の従来例として、特開平8−2
36621号公報において提案されている埋め込み配線
形成方法について、図16(a)〜(d)及び図17
(a)〜(c)の工程断面図を参照しながら説明する。
Hereinafter, as a second conventional example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
FIGS. 16 (a) to 16 (d) and FIG.
This will be described with reference to the process sectional views of (a) to (c).

【0013】まず、図16(a)に示すように、シリコ
ン基板20上に,例えばBPSG膜からなる第1の絶縁
膜21、例えば窒化チタンからなるバリアメタル膜22
及び例えばBPSG膜からなる第2の絶縁膜23を順次
堆積した後、第2の絶縁膜23上にフォトリソグラフィ
によりレジストパターン24を形成する。
First, as shown in FIG. 16A, a first insulating film 21 made of, for example, a BPSG film, for example, a barrier metal film 22 made of titanium nitride, is formed on a silicon substrate 20.
After sequentially depositing a second insulating film 23 made of, for example, a BPSG film, a resist pattern 24 is formed on the second insulating film 23 by photolithography.

【0014】次に、図16(b)に示すように、レジス
トパターン24をマスクとして、第2の絶縁膜23に対
して第1回目のエッチングを行なった後、バリアメタル
膜22に対して第2回目のエッチングを行なうことによ
り、第1の絶縁膜21上にパターン化されたバリアメタ
ル膜22A及びパターン化された第2の絶縁膜23Aを
形成する。この場合、バリアメタル膜22は第2の絶縁
膜23に対する第1回目のエッチングのエッチングスト
ッパーとなる。
Next, as shown in FIG. 16B, after the first etching is performed on the second insulating film 23 using the resist pattern 24 as a mask, the first etching is performed on the barrier metal film 22. By performing the second etching, a patterned barrier metal film 22A and a patterned second insulating film 23A are formed on the first insulating film 21. In this case, the barrier metal film 22 serves as an etching stopper for the first etching of the second insulating film 23.

【0015】次に、図16(c)に示すように、レジス
トパターン24を除去した後、パターン化されたバリア
メタル膜22A及びパターン化された第2の絶縁膜23
A上を含む第1の絶縁膜21上に全面に亘って、例えば
ポリイミド膜等の低誘電率材料からなる第3の絶縁膜2
5を堆積し、その後、図16(d)に示すように、第3
の絶縁膜25をパターン化された第2の絶縁膜23Aが
露出するように例えばCMP法により平坦化する。
Next, as shown in FIG. 16C, after removing the resist pattern 24, a patterned barrier metal film 22A and a patterned second insulating film 23 are formed.
A third insulating film 2 made of a low dielectric constant material such as a polyimide film over the entire surface of the first insulating film 21 including on
5 and then, as shown in FIG.
The insulating film 25 is flattened by, for example, a CMP method so that the patterned second insulating film 23A is exposed.

【0016】次に、図17(a)に示すように、パター
ン化された第2の絶縁膜23Aをエッチングにより選択
的に除去することによって、バリアメタル膜22Aを底
面とする配線溝26を第3の絶縁膜25に形成する。
Next, as shown in FIG. 17A, by selectively removing the patterned second insulating film 23A by etching, the wiring groove 26 having the barrier metal film 22A as the bottom surface is formed. 3 is formed on the insulating film 25.

【0017】次に、図17(b)に示すように、配線溝
26を含む第3の絶縁膜25の上に全面に亘って、例え
ば銅からなる配線用メタル膜27を堆積した後、図17
(c)に示すように、配線用メタル膜27における第3
の絶縁膜25上に露出している部分を例えばCMP法に
より平坦化することによって、配線溝26の内部にパタ
ーン化されたバリアメタル膜22A及び配線用メタル膜
27からなる埋め込み配線28を形成する。
Next, as shown in FIG. 17B, a wiring metal film 27 made of, for example, copper is deposited on the entire surface of the third insulating film 25 including the wiring groove 26, and then, as shown in FIG. 17
As shown in (c), the third metal film 27
The portion exposed on the insulating film 25 is flattened by, for example, a CMP method to form a buried wiring 28 composed of the patterned barrier metal film 22A and the wiring metal film 27 inside the wiring groove 26. .

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第2の
従来例においては、バリアメタル膜22と第2の絶縁膜
23とに対する2回のエッチング工程を行なう必要があ
るため、エッチング工程数が増加するという問題があ
る。
However, in the second conventional example, it is necessary to perform two etching steps on the barrier metal film 22 and the second insulating film 23, so that the number of etching steps increases. There is a problem.

【0019】また、第2の従来例においては、バリアメ
タル膜22に対してエッチングを行ったときに、エッチ
ングガスとバリアメタル膜22との反応生成物がシリコ
ン基板20に付着するため、該反応生成物を除去するた
めに有機溶媒を用いた洗浄工程が必要になる。その結
果、洗浄工程において使用される有機溶媒によって第3
の絶縁膜25の露出部分が変質すると共に第3の絶縁膜
25に対して不必要なエッチングが行なわれるために、
第3の絶縁膜25が劣化するという問題がある。また、
第2の従来例においては、配線溝26の壁面と配線用メ
タル膜27との間にバリアメタル膜22がないため、配
線用メタル膜27を構成する金属原子が第3の絶縁膜2
5中に拡散するので、第3の絶縁膜25が劣化するとい
う問題がある。
In the second conventional example, when the barrier metal film 22 is etched, a reaction product between the etching gas and the barrier metal film 22 adheres to the silicon substrate 20. A washing step using an organic solvent is required to remove the product. As a result, depending on the organic solvent used in the cleaning step,
Since the exposed portion of the insulating film 25 is deteriorated and unnecessary etching is performed on the third insulating film 25,
There is a problem that the third insulating film 25 is deteriorated. Also,
In the second conventional example, since the barrier metal film 22 is not provided between the wall surface of the wiring groove 26 and the wiring metal film 27, the metal atoms forming the wiring metal film 27 are removed from the third insulating film 2.
5, the third insulating film 25 is deteriorated.

【0020】さらに、第2の従来例においては、前述の
エッチング工程数の増加及び第3の絶縁膜25の劣化と
いう問題に加えて、第3の絶縁膜25とバリアメタル膜
22又は配線用メタル膜27との密着性が低下するとい
う問題がある。具体的には、第3の絶縁膜25として例
えばフッ素添加ポリイミド膜等のフッ素含有材料からな
る絶縁膜を用いる場合、第3の絶縁膜25と例えば窒化
チタン、チタン、窒化タンタル若しくはタンタル等から
なるバリアメタル膜22又は例えば銅若しくはアルミニ
ウム等からなる配線用メタル膜27との密着性が低下す
るため、膜はがれが生じることがある。
Further, in the second conventional example, in addition to the above-mentioned problems of an increase in the number of etching steps and deterioration of the third insulating film 25, the third insulating film 25 and the barrier metal film 22 or the wiring metal There is a problem that the adhesion to the film 27 is reduced. Specifically, when an insulating film made of a fluorine-containing material such as a fluorine-added polyimide film is used as the third insulating film 25, the third insulating film 25 is made of, for example, titanium nitride, titanium, tantalum nitride, or tantalum. Since the adhesion to the barrier metal film 22 or the wiring metal film 27 made of, for example, copper or aluminum decreases, the film may peel off.

【0021】前記に鑑み、本発明は、半導体基板上の微
細加工が難しい層間絶縁膜に、該層間絶縁膜の劣化及び
工程数の増加を招くことなく、微細なパターンを有する
埋め込み配線を形成することを第1の目的とし、層間絶
縁膜とバリアメタル膜又は配線用メタル膜との密着性を
向上することを第2の目的とする。
In view of the above, the present invention forms an embedded wiring having a fine pattern in an interlayer insulating film on a semiconductor substrate which is difficult to be finely processed, without deteriorating the interlayer insulating film and increasing the number of steps. It is a first object to improve the adhesion between an interlayer insulating film and a barrier metal film or a wiring metal film.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】前記の第2の目的を達成
するため、本発明に係る半導体装置は、半導体基板上に
堆積された絶縁膜と、該絶縁膜に形成された配線溝と、
該配線溝に埋め込まれた埋め込み配線と、配線溝の壁面
と埋め込み配線との間に設けられ、絶縁膜及び埋め込み
配線との密着性に優れた絶縁性材料からなる側壁とを備
えている。
In order to achieve the second object, a semiconductor device according to the present invention comprises: an insulating film deposited on a semiconductor substrate; a wiring groove formed in the insulating film;
The semiconductor device includes a buried wiring buried in the wiring groove, and a sidewall provided between the wall surface of the wiring groove and the buried wiring and made of an insulating material having excellent adhesion to the insulating film and the buried wiring.

【0023】本発明の半導体装置によると、半導体基板
上の絶縁膜に形成された配線溝の壁面と埋め込み配線と
の間に、絶縁膜及び埋め込み配線との密着性に優れた絶
縁性材料からなる側壁が設けられているため、絶縁膜と
埋め込み配線との密着性が向上する。
According to the semiconductor device of the present invention, the insulating material having excellent adhesion to the insulating film and the embedded wiring is provided between the embedded wiring and the wall surface of the wiring groove formed in the insulating film on the semiconductor substrate. Since the side wall is provided, the adhesion between the insulating film and the embedded wiring is improved.

【0024】前記の第1の目的を達成するため、本発明
に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第1の
絶縁膜を堆積する第1の絶縁膜堆積工程と、第1の絶縁
膜の上に、該第1の絶縁膜に対してエッチング選択性を
有する第2の絶縁膜を堆積する第2の絶縁膜堆積工程
と、第2の絶縁膜をパターニングして、パターン化され
た第2の絶縁膜を形成するパターニング工程と、パター
ン化された第2の絶縁膜を含む第1の絶縁膜の上に全面
に亘って、第3の絶縁膜を堆積する第3の絶縁膜堆積工
程と、第3の絶縁膜をパターン化された第2の絶縁膜が
露出するように平坦化する平坦化工程と、パターン化さ
れた第2の絶縁膜を除去することにより、第3の絶縁膜
に第1の絶縁膜を底面とする配線溝を形成する配線溝形
成工程と、配線溝に金属材料を埋め込むことにより埋め
込み配線を形成する埋め込み配線形成工程とを備えてい
る。
In order to achieve the first object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a first insulating film depositing step of depositing a first insulating film on a semiconductor substrate; A second insulating film depositing step of depositing a second insulating film having etching selectivity with respect to the first insulating film on the film, and patterning the second insulating film by patterning; A patterning step of forming a second insulating film; and a third insulating film depositing step of depositing a third insulating film over the entire surface of the first insulating film including the patterned second insulating film. A step of flattening the third insulating film so that the patterned second insulating film is exposed; and removing the patterned second insulating film to form a third insulating film. A wiring groove forming step of forming a wiring groove having a first insulating film as a bottom surface in the film; And a buried wiring forming step of forming a buried wiring by embedding a metal material.

【0025】本発明の半導体装置の製造方法によると、
第2の絶縁膜が第1の絶縁膜に対してエッチング選択性
を有するため、第2の絶縁膜に対してエッチングを行な
う際に、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜との間にエッチン
グストッパーとしてのバリアメタル膜を堆積する必要が
ないので、該バリアメタル膜に対するエッチング工程が
不要になる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention,
Since the second insulating film has an etching selectivity with respect to the first insulating film, when the second insulating film is etched, a gap between the first insulating film and the second insulating film is generated. Since there is no need to deposit a barrier metal film as an etching stopper, an etching step for the barrier metal film is not required.

【0026】また、本発明の半導体装置の製造方法によ
ると、パターン化された第2の絶縁膜の上を含む第1の
絶縁膜の上に全面に亘って第3の絶縁膜を堆積した後、
該第3の絶縁膜をパターン化された第2の絶縁膜が露出
するように平坦化し、その後パターン化された第2の絶
縁膜を除去することにより、第3の絶縁膜に第1の絶縁
膜を底面とする配線溝を形成するため、第3の絶縁膜に
対して微細加工のためのエッチングを直接行なうことな
く第3の絶縁膜に配線溝を形成できる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, after the third insulating film is deposited over the entire surface of the first insulating film including the patterned second insulating film. ,
The third insulating film is planarized so that the patterned second insulating film is exposed, and then the patterned second insulating film is removed, whereby the first insulating film is formed on the third insulating film. Since the wiring groove having the film as the bottom surface is formed, the wiring groove can be formed in the third insulating film without directly performing etching for fine processing on the third insulating film.

【0027】前記の第1の目的を達成するため、本発明
の半導体装置の製造方法において、第3の絶縁膜は第2
の絶縁膜に対してエッチング選択性を有しており、配線
溝形成工程はパターン化された第2の絶縁膜をエッチン
グにより選択的に除去する工程を含むことが好ましい。
In order to achieve the first object, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the third insulating film is formed of the second insulating film.
It is preferable that the wiring groove forming step includes a step of selectively removing the patterned second insulating film by etching.

【0028】前記の第1の目的を達成するため、本発明
の半導体装置の製造方法において、配線溝形成工程はパ
ターン化された第2の絶縁膜をフォトリソグラフィ及び
エッチングにより選択的に除去する工程を含むことが好
ましい。
In order to achieve the first object, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the wiring groove forming step is a step of selectively removing the patterned second insulating film by photolithography and etching. It is preferable to include

【0029】前記の第2の目的を達成するため、本発明
の半導体装置の製造方法において、パターニング工程は
第2の絶縁膜を埋め込み配線及びその両側の側壁と同じ
断面形状にパターニングする工程を含み、配線溝形成工
程はパターン化された第2の絶縁膜を両側の側壁を残し
て選択的に除去する工程を含むことが好ましい。
In order to achieve the second object, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the patterning step includes a step of patterning the second insulating film into the same sectional shape as the buried wiring and the side walls on both sides thereof. Preferably, the wiring groove forming step includes a step of selectively removing the patterned second insulating film while leaving both side walls.

【0030】本発明の半導体装置の製造方法において、
両側の側壁は、それぞれ下方に向かって拡がるテーパ形
状を有していることが好ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
It is preferable that both side walls have a tapered shape that expands downward.

【0031】本発明の半導体装置の製造方法は、埋め込
み配線の上を含む第3の絶縁膜の上に層間絶縁膜を堆積
する工程と、該層間絶縁膜に埋め込み配線に到る配線接
続孔及び該配線接続孔に連通する上層の配線溝を形成す
る工程と、配線接続孔及び上層の配線溝に金属材料を埋
め込むことにより、埋め込み配線と接続する上層の埋め
込み配線を形成する工程とをさらに備えていることが好
ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of depositing an interlayer insulating film on a third insulating film including a portion above a buried wiring, a wiring connection hole reaching the buried wiring in the interlayer insulating film, Forming an upper layer wiring groove communicating with the wiring connection hole; and embedding a metal material in the wiring connection hole and the upper layer wiring groove to form an upper buried wiring connected to the buried wiring. Is preferred.

【0032】本発明の半導体装置の製造方法において、
第1の絶縁膜は窒化珪素膜又は窒化酸化珪素膜であるこ
とが好ましい。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
The first insulating film is preferably a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film.

【0033】本発明の半導体装置の製造方法において、
第2の絶縁膜はシリコン系酸化膜又は無機成分及び有機
成分の両方を含有する有機無機複合絶縁膜であることが
好ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
The second insulating film is preferably a silicon-based oxide film or an organic-inorganic composite insulating film containing both an inorganic component and an organic component.

【0034】本発明の半導体装置の製造方法において、
第3の絶縁膜は有機絶縁膜、多孔質絶縁膜又は微粒子を
分散させた微粒子含有絶縁膜であることが好ましい。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
The third insulating film is preferably an organic insulating film, a porous insulating film, or a fine particle-containing insulating film in which fine particles are dispersed.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)以下、本発明
の第1の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法
について、図1(a)〜(d)及び図2(a)〜(c)
の工程断面図を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A semiconductor device and a method of manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (d) and 2 (a) to 2 (a). (C)
The process will be described with reference to the cross-sectional views of FIG.

【0036】まず、図1(a)に示すように、シリコン
基板100上に、例えばプラズマCVD法により例えば
窒化珪素膜からなる第1の絶縁膜101を堆積した後、
該第1の絶縁膜101の上に、例えばCVD法により例
えば酸化珪素膜からなる第2の絶縁膜102を堆積し、
その後、該第2の絶縁膜102の上にフォトリソグラフ
ィによりレジストパターン103を形成する。第2の絶
縁膜102としては、第1の絶縁膜101に対してエッ
チング選択性を有する絶縁膜を用いる。
First, as shown in FIG. 1A, a first insulating film 101 made of, for example, a silicon nitride film is deposited on a silicon substrate 100 by, for example, a plasma CVD method.
A second insulating film 102 made of, for example, a silicon oxide film is deposited on the first insulating film 101 by, for example, a CVD method,
After that, a resist pattern 103 is formed on the second insulating film 102 by photolithography. As the second insulating film 102, an insulating film having etching selectivity with respect to the first insulating film 101 is used.

【0037】次に、図1(b)に示すように、レジスト
パターン103をマスクとして第2の絶縁膜102に対
してエッチングを行なって、パターン化された第2の絶
縁膜102Aを形成する。この場合、パターン化された
第2の絶縁膜102Aは、後に形成する埋め込み配線1
08(図2(c)を参照)と同じ断面形状を有してい
る。
Next, as shown in FIG. 1B, the second insulating film 102 is etched using the resist pattern 103 as a mask to form a patterned second insulating film 102A. In this case, the patterned second insulating film 102A is used for the embedded wiring 1 to be formed later.
08 (see FIG. 2C).

【0038】次に、図1(c)に示すように、レジスト
パターン103を除去した後、パターン化された第2の
絶縁膜102Aの上を含む第1の絶縁膜101の上に全
面に亘って、例えばメチルシロキサンポリマー等の有機
材料をスピン塗布した後に焼成することにより、つまり
スピンオングラス法により第3の絶縁膜104を形成
し、その後、図1(d)に示すように、第3の絶縁膜1
04をパターン化された第2の絶縁膜102Aが露出す
るように例えばドライエッチングを用いたエッチバック
法により平坦化する。
Next, as shown in FIG. 1 (c), after removing the resist pattern 103, the entire surface is formed on the first insulating film 101 including the patterned second insulating film 102A. Then, for example, an organic material such as a methylsiloxane polymer is spin-coated and then baked, that is, a third insulating film 104 is formed by a spin-on-glass method, and then, as shown in FIG. Insulating film 1
04 is flattened by, for example, an etch-back method using dry etching so that the patterned second insulating film 102A is exposed.

【0039】次に、図2(a)に示すように、パターン
化された第2の絶縁膜102Aを例えばフッ酸を用いた
エッチングにより選択的に除去することによって、第1
の絶縁膜101を底面とする配線溝105を第3の絶縁
膜104に形成する。
Next, as shown in FIG. 2A, the patterned second insulating film 102A is selectively removed by, for example, etching using hydrofluoric acid to form the first insulating film 102A.
A wiring groove 105 having the bottom surface of the insulating film 101 is formed in the third insulating film 104.

【0040】次に、図2(b)に示すように、配線溝1
05を含む第3の絶縁膜104の上に全面に亘って、例
えば窒化チタンからなるバリアメタル膜106及び例え
ば銅からなる配線用メタル膜107を順次堆積した後、
図2(c)に示すように、バリアメタル膜106及び配
線用メタル膜107における第3の絶縁膜104上に露
出している部分を例えばCMP法により平坦化すること
によって、配線溝105の内部にバリアメタル膜106
及び配線用メタル膜107からなる埋め込み配線108
を形成する。
Next, as shown in FIG.
After a barrier metal film 106 made of, for example, titanium nitride and a wiring metal film 107 made of, for example, copper are sequentially deposited over the entire surface of the third insulating film 104 including
As shown in FIG. 2C, portions of the barrier metal film 106 and the wiring metal film 107 that are exposed on the third insulating film 104 are planarized by, for example, a CMP method, so that the inside of the wiring groove 105 is formed. Barrier metal film 106
And embedded wiring 108 made of wiring metal film 107
To form

【0041】第1の実施形態によると、第2の絶縁膜1
02が第1の絶縁膜101に対してエッチング選択性を
有するため、第2の絶縁膜102に対してエッチングを
行なう際に、第1の絶縁膜101と第2の絶縁膜102
との間にエッチングストッパーとしてのバリアメタル膜
を堆積する必要がないので、該バリアメタル膜に対する
エッチング工程が不要になる。従って、エッチング工程
数を減らすことができると共に、エッチングガスとバリ
アメタル膜との反応生成物に対する洗浄工程も不要にな
るため、洗浄工程において使用される有機溶媒によって
第3の絶縁膜104の膜質が変質すること及び第3の絶
縁膜104に対して不必要なエッチングが行なわれるこ
とを防止できる。
According to the first embodiment, the second insulating film 1
02 has an etching selectivity with respect to the first insulating film 101, so that when the second insulating film 102 is etched, the first insulating film 101 and the second insulating film 102
It is not necessary to deposit a barrier metal film as an etching stopper between these steps, so that an etching step for the barrier metal film becomes unnecessary. Accordingly, the number of etching steps can be reduced, and a cleaning step for a reaction product between the etching gas and the barrier metal film is not required. Therefore, the quality of the third insulating film 104 is reduced by the organic solvent used in the cleaning step. Deterioration and unnecessary etching of the third insulating film 104 can be prevented.

【0042】また、第1の実施形態によると、配線溝1
05の壁面と配線用メタル膜107との間にバリアメタ
ル膜106が形成されているため、配線用メタル膜10
7を構成する金属原子が第3の絶縁膜104中に拡散す
ることを防止できるので、第3の絶縁膜104の絶縁性
が劣化することを防止できる。
According to the first embodiment, the wiring groove 1
Since the barrier metal film 106 is formed between the wall surface of the wiring 05 and the wiring metal film 107, the wiring metal film 10
7 can be prevented from diffusing into the third insulating film 104, so that the insulating property of the third insulating film 104 can be prevented from deteriorating.

【0043】また、第1の実施形態によると、第3の絶
縁膜104に対して微細加工のためのエッチングを直接
行なうことなく第3の絶縁膜104に配線溝105を形
成できるため、第3の絶縁膜104としてエッチングに
よる微細加工が難しい低誘電率の層間絶縁膜、例えばメ
チルシロキサンポリマーからなる有機絶縁膜を用いるこ
とができるので、配線間容量を低減できると共に、第3
の絶縁膜104に微細パターンを有する埋め込み配線1
08を形成できる。
According to the first embodiment, the wiring groove 105 can be formed in the third insulating film 104 without directly performing etching for fine processing on the third insulating film 104. As the insulating film 104, a low-dielectric-constant interlayer insulating film which is difficult to be finely processed by etching, for example, an organic insulating film made of a methylsiloxane polymer, can be used.
Wiring 1 having a fine pattern in the insulating film 104 of FIG.
08 can be formed.

【0044】また、第1の実施形態によると、メチルシ
ロキサンポリマーからなる第3の絶縁膜104が酸化珪
素膜からなる第2の絶縁膜102に対してエッチング選
択性を有するため、パターン化された第2の絶縁膜10
2Aを選択的に除去する際にフォトリソグラフィ工程が
不要になるので、工程数をさらに減らすことができる。
According to the first embodiment, since the third insulating film 104 made of a methylsiloxane polymer has an etching selectivity with respect to the second insulating film 102 made of a silicon oxide film, it is patterned. Second insulating film 10
Since a photolithography step is not required when 2A is selectively removed, the number of steps can be further reduced.

【0045】尚、第1の実施形態において、第1の絶縁
膜101として窒化珪素膜を用いたが、これに代えて、
窒化酸化珪素膜を用いてもよい。
In the first embodiment, a silicon nitride film is used as the first insulating film 101.
A silicon nitride oxide film may be used.

【0046】また、第1の実施形態において、第3の絶
縁膜104としては、メチルシロキサンポリマーからな
る有機絶縁膜を用いたが、これに限られず、第2の絶縁
膜102に対してエッチング選択性を有する絶縁膜を適
宜用いることができる。具体的には、第2の絶縁膜10
2として、酸化珪素膜等のシリコン系酸化膜又は無機成
分及び有機成分の両方を含有する有機無機複合絶縁膜を
用いる場合には、第3の絶縁膜104として、例えば、
メチルシロキサンポリマー、ポリアリルエーテル、フッ
素添加ポリイミド、ベンゾシクロブテン、若しくはポリ
テトラフルオロエチレン等の低誘電率材料からなる有機
絶縁膜、多孔質絶縁膜、珪素含有微粒子を分散させるこ
とによって低密度にした無機微粒子含有絶縁膜、又は低
誘電率材料の微粒子を分散させた低誘電率微粒子含有絶
縁膜等を用いることが好ましい。
In the first embodiment, an organic insulating film made of a methylsiloxane polymer is used as the third insulating film 104. However, the present invention is not limited to this. An insulating film having a property can be used as appropriate. Specifically, the second insulating film 10
When a silicon-based oxide film such as a silicon oxide film or an organic-inorganic composite insulating film containing both an inorganic component and an organic component is used as the second insulating film 104, for example, as the third insulating film 104,
Low density was achieved by dispersing an organic insulating film, porous insulating film, and silicon-containing fine particles made of a low dielectric constant material such as methylsiloxane polymer, polyallyl ether, fluorine-added polyimide, benzocyclobutene, or polytetrafluoroethylene. It is preferable to use an insulating film containing inorganic fine particles, an insulating film containing low dielectric constant fine particles in which fine particles of a low dielectric constant material are dispersed, or the like.

【0047】また、第1の実施形態においては、バリア
メタル膜106として窒化チタン膜を用いたが、窒化チ
タン膜に代えて、チタン膜、タンタル膜若しくは窒化タ
ンタル膜等の単層膜又はチタン膜と窒化チタン膜若しく
はチタン膜と窒化タンタル膜との積層膜等を用いてもよ
い。また、配線用メタル膜107として銅膜を用いた
が、銅膜に代えて、アルミニウム、タングステン、金、
又は銀等の導電性を有する材料からなる膜を用いてもよ
い。
In the first embodiment, a titanium nitride film is used as the barrier metal film 106. Instead of the titanium nitride film, a single film such as a titanium film, a tantalum film, a tantalum nitride film, or a titanium film is used. And a stacked film of a titanium film and a titanium film and a tantalum nitride film. Further, although a copper film was used as the wiring metal film 107, aluminum, tungsten, gold,
Alternatively, a film made of a conductive material such as silver may be used.

【0048】また、第1の実施形態においては、第3の
絶縁膜104をドライエッチングを用いたエッチバック
法により平坦化したが、これに代えて、CMP法により
平坦化してもよい。また、バリアメタル膜106及び配
線用メタル膜107における第3の絶縁膜104上に露
出している部分をCMP法により平坦化したが、これに
代えて、ドライエッチングを用いたエッチバック法によ
り平坦化してもよい。
In the first embodiment, the third insulating film 104 is flattened by an etch-back method using dry etching, but may be flattened by a CMP method instead. The portions of the barrier metal film 106 and the wiring metal film 107 exposed on the third insulating film 104 were flattened by the CMP method, but instead were flattened by an etch-back method using dry etching. It may be.

【0049】(第2の実施形態)以下、本発明の第2の
実施形態に係る半導体装置およびその製造方法につい
て、図3(a)〜(d)及び図4(a)〜(c)の工程
断面図を参照しながら説明する。
(Second Embodiment) Hereinafter, a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (d) and 4 (a) to 4 (c). This will be described with reference to the process sectional views.

【0050】まず、図3(a)に示すように、シリコン
基板200上に、例えば窒化珪素膜からなる第1の絶縁
膜201を堆積した後、該第1の絶縁膜201の上に、
例えばプラズマCVD法により例えばTEOS膜からな
る第2の絶縁膜202を堆積し、その後、該第2の絶縁
膜202の上にフォトリソグラフィによりレジストパタ
ーン203を形成する。第2の絶縁膜202としては、
第1の絶縁膜201に対してエッチング選択性を有する
絶縁膜を用いる。
First, as shown in FIG. 3A, after a first insulating film 201 made of, for example, a silicon nitride film is deposited on a silicon substrate 200, the first insulating film 201 is formed on the first insulating film 201.
A second insulating film 202 made of, for example, a TEOS film is deposited by, for example, a plasma CVD method, and then a resist pattern 203 is formed on the second insulating film 202 by photolithography. As the second insulating film 202,
An insulating film having an etching selectivity with respect to the first insulating film 201 is used.

【0051】次に、図3(b)に示すように、レジスト
パターン203をマスクとして第2の絶縁膜202に対
してエッチングを行なって、パターン化された第2の絶
縁膜202Aを形成する。この場合、パターン化された
第2の絶縁膜202Aは、後に形成する埋め込み配線2
09(図4(c)を参照)と同じ断面形状を有してい
る。
Next, as shown in FIG. 3B, the second insulating film 202 is etched using the resist pattern 203 as a mask to form a patterned second insulating film 202A. In this case, the patterned second insulating film 202A is used for the embedded wiring 2 to be formed later.
09 (see FIG. 4C).

【0052】次に、図3(c)に示すように、レジスト
パターン203を除去した後、パターン化された第2の
絶縁膜202Aの上を含む第1の絶縁膜201の上に全
面に亘って、例えばシロキサンポリマーからなる第3の
絶縁膜204を形成する。
Next, as shown in FIG. 3 (c), after removing the resist pattern 203, the entire surface is formed on the first insulating film 201 including the patterned second insulating film 202A. Thus, a third insulating film 204 made of, for example, a siloxane polymer is formed.

【0053】次に、図3(d)に示すように、第3の絶
縁膜204をパターン化された第2の絶縁膜202Aが
露出するように例えばドライエッチングを用いたエッチ
バック法により平坦化した後、第3の絶縁膜204の上
のみにフォトリソグラフィによりレジストパターン20
5を形成する。
Next, as shown in FIG. 3D, the third insulating film 204 is planarized by, for example, an etch-back method using dry etching so that the patterned second insulating film 202A is exposed. After that, the resist pattern 20 is formed only on the third insulating film 204 by photolithography.
5 is formed.

【0054】次に、図4(a)に示すように、レジスト
パターン205をマスクとしてパターン化された第2の
絶縁膜202Aに対してエッチングを行なうことによっ
て、第1の絶縁膜201を底面とする配線溝206を第
3の絶縁膜204に形成した後、レジストパターン20
5を除去する。
Next, as shown in FIG. 4A, the second insulating film 202A patterned by using the resist pattern 205 as a mask is etched to make the first insulating film 201 a bottom surface. After forming the wiring groove 206 to be formed in the third insulating film 204, the resist pattern 20 is formed.
5 is removed.

【0055】次に、図4(b)に示すように、配線溝2
06を含む第3の絶縁膜204の上に全面に亘って、例
えば窒化チタンからなるバリアメタル膜207及び例え
ば銅からなる配線用メタル膜208を順次堆積した後、
図4(c)に示すように、バリアメタル膜207及び配
線用メタル膜208における第3の絶縁膜204上に露
出している部分を例えばCMP法により平坦化すること
によって、配線溝206の内部にバリアメタル膜207
及び配線用メタル膜208からなる埋め込み配線209
を形成する。
Next, as shown in FIG.
After a barrier metal film 207 made of, for example, titanium nitride and a wiring metal film 208 made of, for example, copper are sequentially deposited over the entire surface of the third insulating film 204 including
As shown in FIG. 4C, portions of the barrier metal film 207 and the wiring metal film 208 that are exposed on the third insulating film 204 are planarized by, for example, a CMP method, so that the inside of the wiring groove 206 is formed. Barrier metal film 207
Buried wiring 209 made of a metal film 208 for wiring
To form

【0056】第2の実施形態によると、第2の絶縁膜2
02が第1の絶縁膜201に対してエッチング選択性を
有するため、第2の絶縁膜202に対してエッチングを
行なう際に、第1の絶縁膜201と第2の絶縁膜202
との間にエッチングストッパーとしてのバリアメタル膜
を堆積する必要がないので、該バリアメタル膜に対する
エッチング工程が不要になる。従って、エッチング工程
数を減らすことができると共に、エッチングガスとバリ
アメタル膜との反応生成物に対する洗浄工程も不要にな
るため、洗浄工程において使用される有機溶媒によって
第3の絶縁膜204の膜質が変質すること及び第3の絶
縁膜204に対して不必要なエッチングが行なわれるこ
とを防止できる。
According to the second embodiment, the second insulating film 2
02 has an etching selectivity with respect to the first insulating film 201, so that when the second insulating film 202 is etched, the first insulating film 201 and the second insulating film 202
It is not necessary to deposit a barrier metal film as an etching stopper between these steps, so that an etching step for the barrier metal film becomes unnecessary. Therefore, the number of etching steps can be reduced, and a cleaning step for a reaction product between the etching gas and the barrier metal film is not required. Therefore, the quality of the third insulating film 204 is reduced by the organic solvent used in the cleaning step. Deterioration and unnecessary etching of the third insulating film 204 can be prevented.

【0057】また、第2の実施形態によると、第3の絶
縁膜204に対して微細加工のためのエッチングを直接
行なうことなく第3の絶縁膜204に配線溝206を形
成できるため、第3の絶縁膜204としてエッチングに
よる微細加工が難しい低誘電率の層間絶縁膜、例えばシ
ロキサンポリマーからなる無機絶縁膜を用いることがで
きるので、配線間容量を低減できると共に、第3の絶縁
膜204に微細パターンを有する埋め込み配線209を
形成できる。
According to the second embodiment, the wiring groove 206 can be formed in the third insulating film 204 without directly performing etching for fine processing on the third insulating film 204. A low dielectric constant interlayer insulating film, for example, an inorganic insulating film made of a siloxane polymer, which is difficult to perform fine processing by etching, can be used as the insulating film 204, so that the capacitance between wirings can be reduced and the third insulating film 204 An embedded wiring 209 having a pattern can be formed.

【0058】また、第2の実施形態によると、フォトリ
ソグラフィにより第3の絶縁膜204の上のみに形成さ
れたレジストパターン205をマスクとして、パターン
化された第2の絶縁膜202Aに対してエッチングを行
なうため、第3の絶縁膜204として第2の絶縁膜20
2に対してエッチング選択性を有する絶縁膜を用いる必
要がないので、第2の絶縁膜202及び第3の絶縁膜2
04として幅広い材料を用いることができる。
Further, according to the second embodiment, the patterned second insulating film 202A is etched using the resist pattern 205 formed only on the third insulating film 204 by photolithography as a mask. Is performed, the second insulating film 20 is used as the third insulating film 204.
It is not necessary to use an insulating film having etching selectivity with respect to the second insulating film 202 and the third insulating film 2.
A wide variety of materials can be used for 04.

【0059】尚、第2の実施形態においては、第2の絶
縁膜202としてTEOS膜を用いたが、これに代え
て、無機成分及び有機成分の両方を含有する有機無機複
合絶縁膜又はフッ素添加酸化珪素膜等のシリコン系酸化
膜を用いてもよい。
Although the TEOS film is used as the second insulating film 202 in the second embodiment, an organic-inorganic composite insulating film containing both an inorganic component and an organic component, or a fluorine-added film is used instead. A silicon-based oxide film such as a silicon oxide film may be used.

【0060】また、第2の実施形態においては、第3の
絶縁膜204としてシロキサンポリマーからなる無機絶
縁膜を用いたが、これに代えて、水素化シルセスキオキ
サン等からなる他の無機絶縁膜、無機成分及び有機成分
の両方を含有する有機無機複合絶縁膜、無機材料からな
る多孔質絶縁膜、珪素含有微粒子を分散させることによ
って低密度にした無機微粒子含有絶縁膜、又は低誘電率
材料の微粒子を分散させた低誘電率微粒子含有絶縁膜等
を用いてもよい。
In the second embodiment, an inorganic insulating film made of a siloxane polymer is used as the third insulating film 204. However, another inorganic insulating film made of silsesquioxane hydride or the like is used instead. Film, an organic-inorganic composite insulating film containing both an inorganic component and an organic component, a porous insulating film made of an inorganic material, an inorganic fine particle-containing insulating film reduced in density by dispersing silicon-containing fine particles, or a low dielectric constant material Low-permittivity fine-particle-containing insulating film or the like in which the fine particles are dispersed.

【0061】(第3の実施形態)以下、本発明の第3の
実施形態に係る半導体装置およびその製造方法につい
て、図5(a)〜(d)及び図6(a)〜(c)の工程
断面図を参照しながら説明する。
(Third Embodiment) Hereinafter, a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same will be described with reference to FIGS. 5 (a) to 5 (d) and FIGS. 6 (a) to 6 (c). This will be described with reference to the process sectional views.

【0062】まず、図5(a)に示すように、シリコン
基板300上に、例えば窒化珪素膜からなる第1の絶縁
膜301を堆積した後、該第1の絶縁膜301の上に、
例えば酸化珪素膜からなる第2の絶縁膜302を堆積
し、その後、該第2の絶縁膜302の上にフォトリソグ
ラフィによりレジストパターン303を形成する。第2
の絶縁膜302としては、第1の絶縁膜301に対して
エッチング選択性を有する絶縁膜を用いる。
First, as shown in FIG. 5A, a first insulating film 301 made of, for example, a silicon nitride film is deposited on a silicon substrate 300, and then, on the first insulating film 301,
For example, a second insulating film 302 made of a silicon oxide film is deposited, and then a resist pattern 303 is formed on the second insulating film 302 by photolithography. Second
As the insulating film 302, an insulating film having etching selectivity with respect to the first insulating film 301 is used.

【0063】次に、図5(b)に示すように、レジスト
パターン303をマスクとして第2の絶縁膜302に対
して異方性エッチングを行なって、パターン化された第
2の絶縁膜302Aを形成する。この場合、パターン化
された第2の絶縁膜302Aは、後に形成する埋め込み
配線309及びその両側の側壁302B(図6(c)を
参照)と同じ断面形状を有している。
Next, as shown in FIG. 5B, anisotropic etching is performed on the second insulating film 302 using the resist pattern 303 as a mask to form the patterned second insulating film 302A. Form. In this case, the patterned second insulating film 302A has the same cross-sectional shape as the buried wiring 309 to be formed later and the side walls 302B on both sides thereof (see FIG. 6C).

【0064】次に、図5(c)に示すように、レジスト
パターン303を除去した後、パターン化された第2の
絶縁膜302Aの上を含む第1の絶縁膜301の上に全
面に亘って、例えばフッ素添加ポリイミドからなる第3
の絶縁膜304を形成する。
Next, as shown in FIG. 5C, after removing the resist pattern 303, the entire surface of the first insulating film 301 including the patterned second insulating film 302A is covered. And a third material made of, for example, fluorine-added polyimide.
Of the insulating film 304 is formed.

【0065】次に、図5(d)に示すように、第3の絶
縁膜304をパターン化された第2の絶縁膜302Aが
露出するように例えばドライエッチングを用いたエッチ
バック法により平坦化した後、第3の絶縁膜304の上
及びパターン化された第2の絶縁膜302Aにおける第
3の絶縁膜304と隣接する部分の上にフォトリソグラ
フィによりレジストパターン305を形成する。
Next, as shown in FIG. 5D, the third insulating film 304 is planarized by, for example, an etch-back method using dry etching so that the patterned second insulating film 302A is exposed. After that, a resist pattern 305 is formed by photolithography on the third insulating film 304 and on a portion of the patterned second insulating film 302A adjacent to the third insulating film 304.

【0066】次に、図6(a)に示すように、レジスト
パターン305をマスクとしてパターン化された第2の
絶縁膜302Aに対して異方性エッチングを行なうこと
によって、第3の絶縁膜304に第1の絶縁膜301を
底面とする配線溝306を形成すると共に、該配線溝3
06の壁面にパターン化された第2の絶縁膜302Aの
両側端部からなる側壁302Bを形成した後、レジスト
パターン305を除去する。
Next, as shown in FIG. 6A, anisotropic etching is performed on the patterned second insulating film 302A using the resist pattern 305 as a mask, so that the third insulating film 304 is formed. A wiring groove 306 having the first insulating film 301 as a bottom surface,
After forming side walls 302B formed on both sides of the patterned second insulating film 302A on the wall surface 06, the resist pattern 305 is removed.

【0067】次に、図6(b)に示すように、配線溝3
06を含む第3の絶縁膜304の上に全面に亘って、例
えば窒化チタンからなるバリアメタル膜307及び例え
ば銅からなる配線用メタル膜308を順次堆積した後、
図6(c)に示すように、バリアメタル膜307及び配
線用メタル膜308における第3の絶縁膜304上に露
出している部分を例えばCMP法により平坦化すること
によって、配線溝306の内部にバリアメタル膜307
及び配線用メタル膜308からなる埋め込み配線309
を形成する。
Next, as shown in FIG.
After a barrier metal film 307 made of, for example, titanium nitride and a wiring metal film 308 made of, for example, copper are sequentially deposited over the entire surface of the third insulating film 304 including
As shown in FIG. 6C, portions of the barrier metal film 307 and the wiring metal film 308 exposed on the third insulating film 304 are flattened by, for example, a CMP method, so that the inside of the wiring groove 306 is formed. Barrier metal film 307
Buried wiring 309 made of metal wiring 308
To form

【0068】第3の実施形態によると、第2の絶縁膜3
02が第1の絶縁膜301に対してエッチング選択性を
有するため、第2の絶縁膜302に対してエッチングを
行なう際に、第1の絶縁膜301と第2の絶縁膜302
との間にエッチングストッパーとしてのバリアメタル膜
を堆積する必要がないので、該バリアメタル膜に対する
エッチング工程が不要になる。従って、エッチング工程
数を減らすことができると共に、エッチングガスとバリ
アメタル膜との反応生成物に対する洗浄工程も不要にな
るため、洗浄工程において使用される有機溶媒によって
第3の絶縁膜304の膜質が変質すること及び第3の絶
縁膜304に対して不必要なエッチングが行なわれるこ
とを防止できる。
According to the third embodiment, the second insulating film 3
02 has an etching selectivity with respect to the first insulating film 301, so that when the second insulating film 302 is etched, the first insulating film 301 and the second insulating film 302
It is not necessary to deposit a barrier metal film as an etching stopper between these steps, so that an etching step for the barrier metal film becomes unnecessary. Accordingly, the number of etching steps can be reduced, and a cleaning step for a reaction product between the etching gas and the barrier metal film is not required. Therefore, the quality of the third insulating film 304 is reduced by an organic solvent used in the cleaning step. Deterioration and unnecessary etching of the third insulating film 304 can be prevented.

【0069】また、第3の実施形態によると、第3の絶
縁膜304に対して微細加工のためのエッチングを直接
行なうことなく第3の絶縁膜304に配線溝306を形
成できるため、第3の絶縁膜304としてエッチングに
よる微細加工が難しい低誘電率の層間絶縁膜、例えばフ
ッ素添加ポリイミドからなる有機絶縁膜を用いることが
できるので、配線間容量を低減できると共に、第3の絶
縁膜304に微細パターンを有する埋め込み配線309
を形成できる。
According to the third embodiment, the wiring groove 306 can be formed in the third insulating film 304 without directly performing etching for fine processing on the third insulating film 304. As the insulating film 304, a low-dielectric-constant interlayer insulating film which is difficult to be finely processed by etching, for example, an organic insulating film made of fluorine-added polyimide can be used, so that the capacity between wirings can be reduced and the third insulating film 304 Embedded wiring 309 having fine pattern
Can be formed.

【0070】また、第3の実施形態によると、フォトリ
ソグラフィにより第3の絶縁膜304の上及びパターン
化された第2の絶縁膜302Aにおける第3の絶縁膜3
04と隣接する部分の上に形成されたレジストパターン
305をマスクとして、パターン化された第2の絶縁膜
302Aに対してエッチングを行なうため、第3の絶縁
膜304として第2の絶縁膜302に対してエッチング
選択性を有する絶縁膜を用いる必要がないので、第2の
絶縁膜302及び第3の絶縁膜304として幅広い材料
を用いることができる。
Further, according to the third embodiment, the third insulating film 3 on the third insulating film 304 and in the patterned second insulating film 302A by photolithography.
Since the patterned second insulating film 302A is etched using the resist pattern 305 formed on the portion adjacent to the portion 04 as a mask, the second insulating film 302 is formed as a third insulating film 304. Since it is not necessary to use an insulating film having etching selectivity, a wide range of materials can be used for the second insulating film 302 and the third insulating film 304.

【0071】さらに、第3の実施形態によると、第3の
絶縁膜304に形成された配線溝306の壁面と埋め込
み配線309との間に、フッ素添加ポリイミドからなる
第3の絶縁膜304及び窒化チタンからなるバリアメタ
ル膜307との密着性に優れた酸化珪素膜からなる側壁
302Bを形成することができるため、第3の絶縁膜3
04と埋め込み配線309との密着性が向上する。
Further, according to the third embodiment, the third insulating film 304 made of fluorine-doped polyimide and the nitrided film are provided between the wall surface of the wiring groove 306 formed in the third insulating film 304 and the buried wiring 309. Since the side wall 302B made of a silicon oxide film having excellent adhesion to the barrier metal film 307 made of titanium can be formed, the third insulating film 3
04 and the buried wiring 309 are improved.

【0072】尚、第3の実施形態において、第2の絶縁
膜302としては、酸化珪素膜を用いたが、これに限ら
れず、第3の絶縁膜304及びバリアメタル膜307と
の密着性が良好であり、且つ微細加工が容易な他のシリ
コン系酸化膜又は無機成分及び有機成分の両方を含有す
る有機無機複合絶縁膜を適宜用いることができる。具体
的には、第3の絶縁膜304としてフッ素添加ポリイミ
ド、フッ化ポリアリルエーテル又はポリテトラフルオロ
エチレン等のフッ素を含有する低誘電率材料からなる有
機絶縁膜を用いる場合には、第2の絶縁膜302とし
て、フッ素を含有する低誘電率材料からなる有機絶縁膜
及びバリアメタル膜307との密着性が良好であり、且
つ微細加工が容易である酸化珪素膜を用いることが好ま
しい。
In the third embodiment, a silicon oxide film is used as the second insulating film 302. However, the second insulating film 302 is not limited to the silicon oxide film, and the second insulating film 302 has a good adhesion to the third insulating film 304 and the barrier metal film 307. Another silicon-based oxide film which is favorable and easy to perform fine processing, or an organic-inorganic composite insulating film containing both an inorganic component and an organic component can be appropriately used. Specifically, in the case where an organic insulating film including a fluorine-containing low dielectric constant material such as fluorine-doped polyimide, fluorinated polyallyl ether, or polytetrafluoroethylene is used as the third insulating film 304, the second insulating film As the insulating film 302, it is preferable to use a silicon oxide film which has good adhesion to the organic insulating film made of a low dielectric constant material containing fluorine and the barrier metal film 307 and is easy to perform fine processing.

【0073】(第4の実施形態)以下、本発明の第4の
実施形態に係る半導体装置およびその製造方法につい
て、図7(a)〜(d)及び図8(a)〜(c)の工程
断面図を参照しながら説明する。
(Fourth Embodiment) Hereinafter, a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same will be described with reference to FIGS. 7 (a) to 7 (d) and 8 (a) to 8 (c). This will be described with reference to the process sectional views.

【0074】まず、図7(a)に示すように、シリコン
基板400上に、例えば窒化珪素膜からなる第1の絶縁
膜401を堆積した後、該第1の絶縁膜401の上に、
例えば酸化珪素膜からなる第2の絶縁膜402を堆積
し、その後、該第2の絶縁膜402の上にフォトリソグ
ラフィによりレジストパターン403を形成する。第2
の絶縁膜402としては、第1の絶縁膜401に対して
エッチング選択性を有する絶縁膜を用いる。
First, as shown in FIG. 7A, a first insulating film 401 made of, for example, a silicon nitride film is deposited on a silicon substrate 400, and then, on the first insulating film 401,
For example, a second insulating film 402 made of a silicon oxide film is deposited, and then a resist pattern 403 is formed on the second insulating film 402 by photolithography. Second
As the insulating film 402, an insulating film having etching selectivity with respect to the first insulating film 401 is used.

【0075】次に、図7(b)に示すように、レジスト
パターン403をマスクとして第2の絶縁膜402に対
して等方性エッチングを行なうことによって、パターン
化された第2の絶縁膜402Aを形成する。この場合、
パターン化された第2の絶縁膜402Aは、後に形成す
る埋め込み配線408及びその両側の側壁402B(図
8(c)を参照)と同じ下方に向かって拡がる台形の断
面形状を有している。
Next, as shown in FIG. 7B, the second insulating film 402 is subjected to isotropic etching using the resist pattern 403 as a mask to form a patterned second insulating film 402A. To form in this case,
The patterned second insulating film 402A has the same trapezoidal cross-sectional shape extending downward as the embedded wiring 408 to be formed later and the side walls 402B on both sides thereof (see FIG. 8C).

【0076】次に、図7(c)に示すように、レジスト
パターン403を除去した後、パターン化された第2の
絶縁膜402Aの上を含む第1の絶縁膜401の上に全
面に亘って、例えばフッ素添加ポリイミドからなる第3
の絶縁膜404を形成し、その後、図7(d)に示すよ
うに、第3の絶縁膜404をパターン化された第2の絶
縁膜402Aが露出するように例えばドライエッチング
を用いたエッチバック法により平坦化する。
Next, as shown in FIG. 7 (c), after removing the resist pattern 403, the entire surface is formed on the first insulating film 401 including the patterned second insulating film 402A. And a third material made of, for example, fluorine-added polyimide.
After that, as shown in FIG. 7D, the third insulating film 404 is etched back using, for example, dry etching so that the patterned second insulating film 402A is exposed, as shown in FIG. It is flattened by the method.

【0077】次に、図8(a)に示すように、パターン
化された第2の絶縁膜402Aを例えばフッ素系ガスを
用いた異方性ドライエッチングにより矩形状に除去する
ことによって、第3の絶縁膜404に第1の絶縁膜40
1を底面とする配線溝405を形成すると共に、該配線
溝405の壁面にパターン化された第2の絶縁膜402
Aの両側端部からなる側壁402Bを形成する。この場
合、側壁402Bは下方に向かって拡がるテーパ形状を
有している。
Next, as shown in FIG. 8A, the patterned second insulating film 402A is removed in a rectangular shape by, for example, anisotropic dry etching using a fluorine-based gas. First insulating film 40 on the first insulating film 404
1 as a bottom surface, and a second insulating film 402 patterned on the wall surface of the wiring groove 405.
A side wall 402B including both side ends of A is formed. In this case, the side wall 402B has a tapered shape expanding downward.

【0078】次に、図8(b)に示すように、配線溝4
05を含む第3の絶縁膜404の上に全面に亘って、例
えば窒化チタンからなるバリアメタル膜406及び例え
ば銅からなる配線用メタル膜407を順次堆積した後、
図8(c)に示すように、バリアメタル膜406及び配
線用メタル膜407における第3の絶縁膜404上に露
出している部分を例えばCMP法により平坦化すること
によって、配線溝405の内部にバリアメタル膜406
及び配線用メタル膜407からなる埋め込み配線408
を形成する。
Next, as shown in FIG.
After a barrier metal film 406 made of, for example, titanium nitride and a wiring metal film 407 made of, for example, copper are sequentially deposited over the entire surface of the third insulating film 404 including
As shown in FIG. 8C, portions of the barrier metal film 406 and the wiring metal film 407 that are exposed on the third insulating film 404 are planarized by, for example, a CMP method, so that the inside of the wiring groove 405 is formed. Barrier metal film 406
Wiring 408 made of a metal film 407 for wiring
To form

【0079】第4の実施形態によると、第2の絶縁膜4
02が第1の絶縁膜401に対してエッチング選択性を
有するため、第2の絶縁膜402に対してエッチングを
行なう際に、第1の絶縁膜401と第2の絶縁膜402
との間にエッチングストッパーとしてのバリアメタル膜
を堆積する必要がないので、該バリアメタル膜に対する
エッチング工程が不要になる。従って、エッチング工程
数を減らすことができると共に、エッチングガスとバリ
アメタル膜との反応生成物に対する洗浄工程も不要にな
るため、洗浄工程において使用される有機溶媒によって
第3の絶縁膜404の膜質が変質すること及び第3の絶
縁膜404に対して不必要なエッチングが行なわれるこ
とを防止できる。
According to the fourth embodiment, the second insulating film 4
02 has an etching selectivity with respect to the first insulating film 401, so that when the second insulating film 402 is etched, the first insulating film 401 and the second insulating film 402
It is not necessary to deposit a barrier metal film as an etching stopper between these steps, so that an etching step for the barrier metal film becomes unnecessary. Accordingly, the number of etching steps can be reduced, and a cleaning step for a reaction product between the etching gas and the barrier metal film is not required. Therefore, the film quality of the third insulating film 404 depends on an organic solvent used in the cleaning step. Deterioration and unnecessary etching of the third insulating film 404 can be prevented.

【0080】また、第4の実施形態によると、第3の絶
縁膜404に対して微細加工のためのエッチングを直接
行なうことなく第3の絶縁膜404に配線溝405を形
成できるため、第3の絶縁膜404としてエッチングに
よる微細加工が難しい低誘電率の層間絶縁膜、例えばフ
ッ素添加ポリイミドからなる有機絶縁膜を用いることが
できるので、配線間容量を低減できると共に、第3の絶
縁膜404に微細パターンを有する埋め込み配線408
を形成できる。
According to the fourth embodiment, the wiring groove 405 can be formed in the third insulating film 404 without directly performing etching for fine processing on the third insulating film 404. As the insulating film 404, a low-dielectric-constant interlayer insulating film which is difficult to be finely processed by etching, for example, an organic insulating film made of fluorine-doped polyimide can be used. Embedded wiring 408 having fine pattern
Can be formed.

【0081】また、第4の実施形態によると、フッ素添
加ポリイミドからなる第3の絶縁膜404が酸化珪素膜
からなる第2の絶縁膜402に対してエッチング選択性
を有するため、パターン化された第2の絶縁膜402A
を矩形状に除去する際に、フォトリソグラフィ工程が不
要になるため、工程数をさらに減らすことができる。
According to the fourth embodiment, since the third insulating film 404 made of fluorine-doped polyimide has an etching selectivity with respect to the second insulating film 402 made of a silicon oxide film, the third insulating film 404 is patterned. Second insulating film 402A
When the is removed in a rectangular shape, a photolithography step is not required, so that the number of steps can be further reduced.

【0082】さらに、第4の実施形態によると、第3の
絶縁膜404に形成された配線溝405の壁面と埋め込
み配線408との間に、フッ素添加ポリイミドからなる
第3の絶縁膜404及び窒化チタンからなるバリアメタ
ル膜406との密着性に優れた酸化珪素膜からなる側壁
402Bを形成することができるため、第3の絶縁膜4
04と埋め込み配線408との密着性が向上する。
Further, according to the fourth embodiment, the third insulating film 404 made of fluorine-doped polyimide and the nitrided film are formed between the wall surface of the wiring groove 405 formed in the third insulating film 404 and the buried wiring 408. Since the side wall 402B made of a silicon oxide film having excellent adhesion to the barrier metal film 406 made of titanium can be formed, the third insulating film 4
04 and the embedded wiring 408 are improved in adhesion.

【0083】尚、第4の実施形態において、第2の絶縁
膜402としては酸化珪素膜を用いたが、これに限られ
ず、第3の絶縁膜404及びバリアメタル膜406との
密着性が良好であり、且つ微細加工が容易な他のシリコ
ン系酸化膜又は無機成分及び有機成分の両方を含有する
有機無機複合絶縁膜を適宜用いることができる。
In the fourth embodiment, the silicon oxide film is used as the second insulating film 402. However, the present invention is not limited to this, and the adhesion to the third insulating film 404 and the barrier metal film 406 is good. In addition, another silicon-based oxide film or an organic-inorganic composite insulating film containing both an inorganic component and an organic component, which can be easily microfabricated, can be appropriately used.

【0084】また、第4の実施形態において、第3の絶
縁膜404としてはフッ素添加ポリイミドからなる有機
絶縁膜を用いたが、これに限られず、第2の絶縁膜40
2に対してエッチング選択性を有する他の有機絶縁膜、
多孔質絶縁膜又は微粒子を分散させた微粒子含有絶縁膜
を適宜用いることができる。
In the fourth embodiment, the third insulating film 404 is an organic insulating film made of fluorine-doped polyimide. However, the present invention is not limited to this.
2, another organic insulating film having etching selectivity with respect to 2,
A porous insulating film or a fine particle-containing insulating film in which fine particles are dispersed can be used as appropriate.

【0085】(第5の実施形態)以下、本発明の第5の
実施形態に係る半導体装置およびその製造方法につい
て、図9(a)〜(c)、図10(a)〜(c)、図1
1(a)〜(c)、図12(a)、(b)及び図13
(a)、(b)の工程断面図を参照しながら説明する。
尚、本実施形態に係る半導体装置は、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用いることによ
り、シリコン基板上に下層の埋め込み配線を形成した
後、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方
法の各工程を繰り返し用いることにより、シリコン基板
上に上層の埋め込み配線を形成したものである。
(Fifth Embodiment) Hereinafter, a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 (a) to 9 (c), 10 (a) to 10 (c), and FIGS. FIG.
1 (a) to (c), FIGS. 12 (a), (b) and FIG.
This will be described with reference to the process cross-sectional views of (a) and (b).
Note that the semiconductor device according to the present embodiment uses the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention to form a lower-level buried interconnect on a silicon substrate. An embedded wiring of an upper layer is formed on a silicon substrate by repeatedly using each step of the method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment.

【0086】まず、図9(a)に示すように、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用いて、
シリコン基板500上の例えば窒化珪素膜からなる第1
の絶縁膜501上の例えばメチルシロキサンポリマーか
らなる第3の絶縁膜502に、バリアメタル膜503及
び配線用メタル膜504からなる下層の埋め込み配線5
05を形成した後、該下層の埋め込み配線505の上を
含む第3の絶縁膜502の上に全面に亘って、例えば酸
化珪素膜からなる第4の絶縁膜506を堆積し、その
後、第4の絶縁膜506の上にフォトリソグラフィによ
りレジストパターン507を形成する。尚、本発明の第
1の実施形態に係る半導体装置の製造方法において用い
られる第2の絶縁膜は、下層の埋め込み配線505が形
成されるまでにエッチングにより除去されているため、
図9(a)には示されない。
First, as shown in FIG. 9A, using the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention,
First silicon nitride film on silicon substrate 500
In the third insulating film 502 made of, for example, a methyl siloxane polymer on the insulating film 501, the lower embedded wiring 5 made up of the barrier metal film 503 and the wiring metal film 504 is formed.
After the formation of the second insulating film 505, a fourth insulating film 506 made of, for example, a silicon oxide film is deposited on the entire surface of the third insulating film 502 including the lower embedded wiring 505, and then the fourth insulating film 506 is formed. A resist pattern 507 is formed on the insulating film 506 by photolithography. Note that the second insulating film used in the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention has been removed by etching before the underlying embedded wiring 505 is formed.
It is not shown in FIG.

【0087】次に、図9(b)に示すように、レジスト
パターン507をマスクとして第4の絶縁膜506に対
してエッチングを行なって、下層の埋め込み配線505
の上にパターン化された第4の絶縁膜506Aを形成す
る。この場合、パターン化された第4の絶縁膜506A
は、後に形成する配線接続516(図13(b)を参
照)と同じ断面形状を有している。
Next, as shown in FIG. 9B, the fourth insulating film 506 is etched using the resist pattern 507 as a mask to form a lower embedded wiring 505.
A patterned fourth insulating film 506A is formed thereon. In this case, the patterned fourth insulating film 506A
Has the same cross-sectional shape as a wiring connection 516 to be formed later (see FIG. 13B).

【0088】次に、図9(c)に示すように、レジスト
パターン507を除去した後、パターン化された第2の
絶縁膜506Aの上を含む第3の絶縁膜502の上に全
面に亘って、第3の絶縁膜502と同じくメチルシロキ
サンポリマーからなる第5の絶縁膜508を形成し、そ
の後、図10(a)に示すように、第5の絶縁膜508
をパターン化された第4の絶縁膜506Aが露出するよ
うに例えばドライエッチングを用いたエッチバック法に
より平坦化する。
Next, as shown in FIG. 9 (c), after removing the resist pattern 507, the entire surface is formed on the third insulating film 502 including the patterned second insulating film 506A. Then, a fifth insulating film 508 made of the same methyl siloxane polymer as the third insulating film 502 is formed, and then, as shown in FIG.
Is flattened by, for example, an etch-back method using dry etching so that the patterned fourth insulating film 506A is exposed.

【0089】次に、図10(b)に示すように、パター
ン化された第4の絶縁膜506Aの上を含む第5の絶縁
膜508の上に全面に亘って、第4の絶縁膜506と同
じく酸化珪素膜からなる第6の絶縁膜509を堆積し、
その後、図10(c)に示すように、第6の絶縁膜50
9の上にフォトリソグラフィによりレジストパターン5
10を形成する。
Next, as shown in FIG. 10B, the fourth insulating film 506 is formed over the entire surface of the fifth insulating film 508 including the patterned fourth insulating film 506A. And depositing a sixth insulating film 509 made of a silicon oxide film,
Thereafter, as shown in FIG. 10C, the sixth insulating film 50 is formed.
9 on the resist pattern 5 by photolithography
Form 10.

【0090】次に、図11(a)に示すように、レジス
トパターン510をマスクとして第6の絶縁膜509に
対してエッチングを行なうことによって、パターン化さ
れた第4の絶縁膜506Aの上にパターン化された第6
の絶縁膜509Aを形成し、その後、レジストパターン
510を除去する。この場合、パターン化された第6の
絶縁膜509Aは、後に形成する上層の埋め込み配線5
17(図13(b)を参照)と同じ断面形状を有してい
る。
Next, as shown in FIG. 11A, the sixth insulating film 509 is etched using the resist pattern 510 as a mask, thereby forming a pattern on the fourth insulating film 506A. Patterned sixth
Is formed, and then the resist pattern 510 is removed. In this case, the patterned sixth insulating film 509A is used as an upper embedded wiring 5 to be formed later.
17 (see FIG. 13B).

【0091】次に、図11(b)に示すように、パター
ン化された第6の絶縁膜509Aの上を含む第5の絶縁
膜508の上に全面に亘って、第3の絶縁膜502と同
じくメチルシロキサンポリマーからなる第7の絶縁膜5
11を形成し、その後、図11(c)に示すように、第
7の絶縁膜511をパターン化された第6の絶縁膜50
9Aが露出するように例えばドライエッチングを用いた
エッチバック法により平坦化する。
Next, as shown in FIG. 11B, a third insulating film 502 is formed over the entire surface of the fifth insulating film 508 including the patterned sixth insulating film 509A. 7th insulating film 5 made of the same methylsiloxane polymer
11 is formed, and then, as shown in FIG. 11C, the seventh insulating film 511 is patterned into the sixth insulating film 50.
The surface is flattened by, for example, an etch-back method using dry etching so that 9A is exposed.

【0092】次に、図12(a)に示すように、パター
ン化された第4の絶縁膜506A及びパターン化された
第6の絶縁膜509Aを例えばドライエッチングにより
選択的に除去することによって、下層の埋め込み配線5
05に到る配線接続孔512を第5の絶縁膜508に形
成すると共に、該配線接続孔512に連通する上層の配
線溝513を第7の絶縁膜511に形成する。
Next, as shown in FIG. 12A, the patterned fourth insulating film 506A and the patterned sixth insulating film 509A are selectively removed by, for example, dry etching. Lower layer embedded wiring 5
A wiring connection hole 512 reaching 05 is formed in the fifth insulating film 508, and an upper wiring groove 513 communicating with the wiring connection hole 512 is formed in the seventh insulating film 511.

【0093】次に、図12(b)に示すように、配線接
続孔512を含む第5の絶縁膜508の上及び上層の配
線溝513を含む第7の絶縁膜511の上に全面に亘っ
て、例えば窒化チタンからなるバリアメタル膜514を
堆積した後、図13(a)に示すように、該バリアメタ
ル膜514の上に全面に亘って、例えば銅からなる配線
用メタル膜515を堆積する。
Next, as shown in FIG. 12B, the entire surface is formed on the fifth insulating film 508 including the wiring connection hole 512 and on the seventh insulating film 511 including the upper wiring groove 513. After depositing a barrier metal film 514 made of, for example, titanium nitride, a wiring metal film 515 made of, for example, copper is deposited over the entire surface of the barrier metal film 514 as shown in FIG. I do.

【0094】次に、図13(b)に示すように、バリア
メタル膜514及び配線用メタル膜515における第7
の絶縁膜511上に露出している部分を例えばCMP法
により平坦化することによって、配線接続孔512の内
部にバリアメタル膜514及び配線用メタル膜515か
らなる配線接続516を形成すると共に、第2の配線溝
513の内部にバリアメタル膜514及び配線用メタル
膜515からなる上層の埋め込み配線517を形成す
る。これにより、デュアルダマシン構造を有する埋め込
み配線が形成される。
Next, as shown in FIG. 13B, the seventh metal film 514 in the barrier metal film 514 and the wiring metal film 515 is formed.
By flattening a portion exposed on the insulating film 511 by, for example, a CMP method, a wiring connection 516 including a barrier metal film 514 and a wiring metal film 515 is formed inside the wiring connection hole 512, and An upper embedded wiring 517 composed of a barrier metal film 514 and a wiring metal film 515 is formed inside the second wiring groove 513. As a result, an embedded wiring having a dual damascene structure is formed.

【0095】第5の実施形態によると、第4の絶縁膜5
06及び第6の絶縁膜509が第3の絶縁膜502、第
5の絶縁膜508及び第7の絶縁膜511に対してエッ
チング選択性を有するため、パターン化された第4の絶
縁膜506A及びパターン化された第6の絶縁膜509
Aをエッチングにより選択的に除去する際に、比誘電率
の大きいエッチング止め用の絶縁膜を堆積する必要がな
いので、エッチング工程数を減らすことができると共
に、配線間容量及び層間容量を一層低減することができ
る。
According to the fifth embodiment, the fourth insulating film 5
06 and the sixth insulating film 509 have etching selectivity with respect to the third insulating film 502, the fifth insulating film 508, and the seventh insulating film 511, so that the patterned fourth insulating film 506A and Sixth patterned insulating film 509
When A is selectively removed by etching, it is not necessary to deposit an etching stop insulating film having a large relative dielectric constant, so that the number of etching steps can be reduced and the capacitance between wirings and interlayer capacitance can be further reduced. can do.

【0096】以下、第1の比較例として、従来のデュア
ルダマシン構造を有する埋め込み配線を備えた半導体装
置の製造方法について、図18(a)〜(d)の工程断
面図を参照しながら説明する。尚、図18(a)〜
(d)においては、バリアメタル膜の図示を省略してい
る。
Hereinafter, as a first comparative example, a method of manufacturing a conventional semiconductor device having a buried interconnect having a dual damascene structure will be described with reference to the process sectional views of FIGS. . In addition, FIG.
In (d), the illustration of the barrier metal film is omitted.

【0097】まず、図18(a)に示すように、シリコ
ン基板30の上に、第1層の窒化珪素膜31、第1層の
層間絶縁膜32、第2層の窒化珪素膜33及び第2層の
層間絶縁膜34を順次堆積する。
First, as shown in FIG. 18A, a first silicon nitride film 31, a first interlayer insulating film 32, a second silicon nitride film 33, and a second silicon nitride film 31 are formed on a silicon substrate 30. Two interlayer insulating films 34 are sequentially deposited.

【0098】次に、図18(b)に示すように、第2層
の窒化珪素膜33及び第2層の層間絶縁膜34をそれぞ
れパターニングして配線溝35を形成した後、第1層の
窒化珪素膜31及び第1層の層間絶縁膜32をパターニ
ングして配線接続孔36を形成する。この場合、第2層
の窒化珪素膜33は第2層の層間絶縁膜34に対するエ
ッチングにおけるエッチング止め用の絶縁膜の役割を果
たし、第1層の窒化珪素膜31は第1層の層間絶縁膜3
2に対するエッチングにおけるエッチング止め用の絶縁
膜の役割を果たす。
Next, as shown in FIG. 18B, a wiring groove 35 is formed by patterning the silicon nitride film 33 of the second layer and the interlayer insulating film 34 of the second layer, respectively. The silicon nitride film 31 and the first interlayer insulating film 32 are patterned to form wiring connection holes 36. In this case, the second-layer silicon nitride film 33 serves as an insulating film for stopping etching in etching the second-layer interlayer insulating film 34, and the first-layer silicon nitride film 31 serves as the first-layer interlayer insulating film. 3
2 plays a role of an insulating film for stopping etching in etching.

【0099】次に、図18(c)に示すように、配線溝
35を含む第2層の層間絶縁膜34の上及び配線接続孔
36を含む第2層の窒化珪素膜33の上に全面に亘っ
て、例えば銅からなる配線用メタル膜37を堆積した
後、図18(d)に示すように、配線用メタル膜37に
おける第2層の層間絶縁膜34上に露出している部分を
例えばCMP法により平坦化することによって、配線溝
35の内部に配線用メタル膜37からなる埋め込み配線
38を形成すると共に、配線接続孔36の内部に配線用
メタル膜37からなる配線接続39を形成する。
Next, as shown in FIG. 18C, the entire surface is formed on the second interlayer insulating film 34 including the wiring groove 35 and the second silicon nitride film 33 including the wiring connection hole 36. After the wiring metal film 37 made of, for example, copper is deposited, the portion of the wiring metal film 37 exposed on the second-layer interlayer insulating film 34 is formed as shown in FIG. For example, by flattening by a CMP method, a buried wiring 38 made of the wiring metal film 37 is formed inside the wiring groove 35 and a wiring connection 39 made of the wiring metal film 37 is formed inside the wiring connection hole 36. I do.

【0100】第1の比較例によると、配線溝35及び配
線接続孔36を形成するためにエッチング止め用の絶縁
膜として第1層の窒化珪素膜31及び第2層の窒化珪素
膜33を堆積する必要があるので、エッチング工程数が
増加すると共に、エッチング止め用の絶縁膜として用い
られる窒化珪素膜は比誘電率が大きいため、配線間容量
及び層間容量が増加する。
According to the first comparative example, the first silicon nitride film 31 and the second silicon nitride film 33 are deposited as insulating films for stopping etching to form the wiring grooves 35 and the wiring connection holes 36. Therefore, the number of etching steps increases, and the silicon nitride film used as an insulating film for stopping etching has a large relative dielectric constant, so that the capacitance between wirings and the capacitance between layers increase.

【0101】尚、第5の実施形態においては、第3の絶
縁膜502、第5の絶縁膜508及び第7の絶縁膜51
1としてメチルシロキサンポリマーからなる有機絶縁膜
を用いたが、これに代えて、他の低誘電率材料からなる
有機絶縁膜、多孔質絶縁膜、珪素含有微粒子を分散させ
ることによって低密度にした無機微粒子含有絶縁膜、又
は低誘電率材料の微粒子を分散させた低誘電率微粒子含
有絶縁膜等を用いてもよい。
In the fifth embodiment, the third insulating film 502, the fifth insulating film 508, and the seventh insulating film 51
Although an organic insulating film made of a methylsiloxane polymer was used as 1, instead of this, an organic insulating film made of another low dielectric constant material, a porous insulating film, and an inorganic material having a low density by dispersing silicon-containing fine particles were used. A fine particle-containing insulating film, a low dielectric constant fine particle-containing insulating film in which fine particles of a low dielectric constant material are dispersed, or the like may be used.

【0102】また、第5の実施形態においては、本発明
の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程
を用いることにより、二層構造の埋め込み配線を形成し
たが、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造
方法の各工程を繰り返し用いることにより、二層構造の
埋め込み配線と同様に三層以上の多層構造を有する埋め
込み配線を形成することができる。
In the fifth embodiment, a buried interconnect having a two-layer structure is formed by using each step of the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. By repeatedly using each step of the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment, it is possible to form a buried wiring having a multilayer structure of three or more layers, similarly to a buried wiring having a two-layer structure.

【0103】[0103]

【発明の効果】本発明の半導体装置によると、半導体基
板上の絶縁膜に形成された配線溝の壁面と埋め込み配線
との間に、絶縁膜及び埋め込み配線との密着性に優れた
絶縁性材料からなる側壁が設けられているため、絶縁膜
と埋め込み配線との密着性が向上する。
According to the semiconductor device of the present invention, an insulating material having excellent adhesion to the insulating film and the buried wiring is provided between the buried wiring and the wall surface of the wiring groove formed in the insulating film on the semiconductor substrate. Since the side wall made of is provided, the adhesion between the insulating film and the embedded wiring is improved.

【0104】本発明の半導体装置の製造方法によると、
第2の絶縁膜に対してエッチングを行なう際に、第1の
絶縁膜と第2の絶縁膜との間にエッチングストッパーと
してのバリアメタル膜を堆積する必要がないため、該バ
リアメタル膜に対するエッチング工程が不要になる。従
って、エッチング工程数を減らすことができると共に、
エッチングガスとバリアメタル膜との反応生成物に対す
る洗浄工程も不要になるので、洗浄工程において使用さ
れる有機溶媒によって第3の絶縁膜の膜質が変質するこ
と及び第3の絶縁膜に対して不必要なエッチングが行な
われることを防止できる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention,
When etching the second insulating film, it is not necessary to deposit a barrier metal film as an etching stopper between the first insulating film and the second insulating film. The process becomes unnecessary. Therefore, the number of etching steps can be reduced, and
Since a cleaning step for a reaction product between the etching gas and the barrier metal film is not required, the quality of the third insulating film is degraded by an organic solvent used in the cleaning step, and the third insulating film is not affected. Necessary etching can be prevented from being performed.

【0105】また、本発明の半導体装置の製造方法によ
ると、第3の絶縁膜に対して微細加工のためのエッチン
グを直接行なうことなく第3の絶縁膜に配線溝を形成で
きるため、第3の絶縁膜としてエッチングによる微細加
工が難しい低誘電率の層間絶縁膜を用いることができる
ので、配線間容量を低減できると共に、第3の絶縁膜に
微細パターンを有する埋め込み配線を形成できる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the wiring groove can be formed in the third insulating film without directly performing etching for fine processing on the third insulating film. Since an interlayer insulating film having a low dielectric constant, which is difficult to perform fine processing by etching, can be used as the insulating film, the capacitance between wires can be reduced, and a buried wiring having a fine pattern can be formed in the third insulating film.

【0106】本発明の半導体装置の製造方法において、
第3の絶縁膜が第2の絶縁膜に対してエッチング選択性
を有しており、配線溝形成工程がパターン化された第2
の絶縁膜をエッチングにより選択的に除去する工程を含
むと、第3の絶縁膜に対して微細加工のためのエッチン
グを直接行なうことなく第3の絶縁膜に配線溝を確実に
形成できると共に、パターン化された第2の絶縁膜を選
択的に除去する際にフォトリソグラフィ工程が不要にな
るため、工程数を減らすことができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
The third insulating film has an etching selectivity with respect to the second insulating film, and the wiring groove forming step is formed by patterning the second insulating film.
Including the step of selectively removing the insulating film by etching, it is possible to reliably form a wiring groove in the third insulating film without directly performing etching for fine processing on the third insulating film, Since a photolithography step is not required when the patterned second insulating film is selectively removed, the number of steps can be reduced.

【0107】本発明の半導体装置の製造方法において、
配線溝形成工程がパターン化された第2の絶縁膜をフォ
トリソグラフィ及びエッチングにより選択的に除去する
工程を含むと、第3の絶縁膜に対して微細加工のための
エッチングを直接行なうことなく第3の絶縁膜に配線溝
を確実に形成できると共に、第3の絶縁膜として第2の
絶縁膜に対してエッチング選択性を有する絶縁膜を用い
る必要がないため、第2の絶縁膜及び第3の絶縁膜とし
て幅広い絶縁膜材料を用いることができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
When the wiring groove forming step includes a step of selectively removing the patterned second insulating film by photolithography and etching, the third insulating film can be removed without performing etching for fine processing directly. Since the wiring groove can be reliably formed in the third insulating film, and it is not necessary to use an insulating film having an etching selectivity with respect to the second insulating film as the third insulating film, the second insulating film and the third A wide range of insulating film materials can be used as the insulating film.

【0108】本発明の半導体装置の製造方法において、
パターニング工程が第2の絶縁膜を埋め込み配線及びそ
の両側の側壁と同じ断面形状にパターニングする工程を
含み、配線溝形成工程がパターン化された第2の絶縁膜
を両側の側壁を残して選択的に除去する工程を含むと、
配線溝の壁面と埋め込み配線との間に第2の絶縁膜から
なる側壁を確実に形成することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
The patterning step includes a step of patterning the second insulating film into the same sectional shape as the buried wiring and the side walls on both sides thereof, and the wiring groove forming step selectively removes the patterned second insulating film while leaving the side walls on both sides. Including the step of removing
The side wall made of the second insulating film can be reliably formed between the wall surface of the wiring groove and the embedded wiring.

【0109】本発明の半導体装置の製造方法において、
両側の側壁がそれぞれ下方に向かって拡がるテーパ形状
を有していると、配線溝の壁面と埋め込み配線との間に
側壁を簡易に形成することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
When the side walls on both sides have a tapered shape that expands downward, the side walls can be easily formed between the wall surface of the wiring groove and the embedded wiring.

【0110】本発明の半導体装置の製造方法が、埋め込
み配線の上を含む第3の絶縁膜の上に層間絶縁膜を堆積
する工程と、該層間絶縁膜に埋め込み配線に到る配線接
続孔及び該配線接続孔に連通する上層の配線溝を形成す
る工程と、配線接続孔及び上層の配線溝に金属材料を埋
め込むことにより、埋め込み配線と接続する上層の埋め
込み配線を形成する工程とをさらに備えていると、バリ
アメタル膜に対してエッチングを行うことなく、且つ第
3の絶縁膜に対して微細加工のためのエッチングを直接
行なうことなく、多層構造を有する埋め込み配線を形成
できる。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of: depositing an interlayer insulating film on a third insulating film including a portion above a buried wiring; forming a wiring connection hole reaching the buried wiring in the interlayer insulating film; Forming an upper layer wiring groove communicating with the wiring connection hole; and embedding a metal material in the wiring connection hole and the upper layer wiring groove to form an upper buried wiring connected to the buried wiring. Accordingly, a buried interconnect having a multilayer structure can be formed without performing etching on the barrier metal film and directly performing etching for fine processing on the third insulating film.

【0111】本発明の半導体装置の製造方法において、
第1の絶縁膜が窒化珪素膜又は窒化酸化珪素膜である
と、第2の絶縁膜としてシリコン系酸化膜又は無機成分
及び有機成分の両方を含有する有機無機複合絶縁膜を用
いる場合、第2の絶縁膜が第1の絶縁膜に対してエッチ
ング選択性を有するため、第2の絶縁膜に対してエッチ
ングを行なう際に第1の絶縁膜と第2の絶縁膜との間に
エッチングストッパーとしてのバリアメタル膜を堆積す
る必要がない。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
When the first insulating film is a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film, the second insulating film may be formed using a silicon-based oxide film or an organic-inorganic composite insulating film containing both an inorganic component and an organic component. Since the first insulating film has an etching selectivity with respect to the first insulating film, it serves as an etching stopper between the first insulating film and the second insulating film when etching the second insulating film. There is no need to deposit a barrier metal film.

【0112】本発明の半導体装置の製造方法において、
第2の絶縁膜がシリコン系酸化膜又は無機成分及び有機
成分の両方を含有する有機無機複合絶縁膜であると、第
2の絶縁膜に対して微細加工のためのエッチングを直接
行なうことができると共に、第3の絶縁膜としてフッ素
を含有した絶縁膜、有機絶縁膜、多孔質絶縁膜又は微粒
子を分散させた微粒子含有絶縁膜を用いる場合、第3の
絶縁膜に形成された配線溝の壁面と埋め込み配線との間
に第2の絶縁膜からなる側壁を形成することにより、第
3の絶縁膜と埋め込み配線との密着性を向上できる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
When the second insulating film is a silicon-based oxide film or an organic-inorganic composite insulating film containing both an inorganic component and an organic component, etching for fine processing can be directly performed on the second insulating film. In addition, when an insulating film containing fluorine, an organic insulating film, a porous insulating film, or an insulating film containing fine particles in which fine particles are dispersed is used as the third insulating film, the wall surface of the wiring groove formed in the third insulating film is used. By forming the side wall made of the second insulating film between the third insulating film and the buried wiring, the adhesion between the third insulating film and the buried wiring can be improved.

【0113】本発明の半導体装置の製造方法において、
第3の絶縁膜が有機絶縁膜、多孔質絶縁膜又は微粒子を
分散させた微粒子含有絶縁膜であると、有機絶縁膜、多
孔質絶縁膜又は微粒子を分散させた微粒子含有絶縁膜は
低誘電率の層間絶縁膜であるため、第3の絶縁膜に埋め
込み配線を形成する場合、配線間容量を低減することが
できる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
When the third insulating film is an organic insulating film, a porous insulating film, or a fine particle-containing insulating film in which fine particles are dispersed, the organic insulating film, the porous insulating film, or the fine particle-containing insulating film in which fine particles are dispersed has a low dielectric constant. When the embedded wiring is formed in the third insulating film, the capacitance between the wirings can be reduced.

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

【図1】(a)〜(d)は第1の実施形態に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 1A to 1D are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment.

【図2】(a)〜(c)は第1の実施形態に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment.

【図3】(a)〜(d)は第2の実施形態に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 3A to 3D are cross-sectional views illustrating steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment.

【図4】(a)〜(c)は第2の実施形態に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment.

【図5】(a)〜(d)は第3の実施形態に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 5A to 5D are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment.

【図6】(a)〜(c)は第3の実施形態に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 6A to 6C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment.

【図7】(a)〜(d)は第4の実施形態に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 7A to 7D are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment.

【図8】(a)〜(c)は第4の実施形態に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 8A to 8C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment.

【図9】(a)〜(c)は第5の実施形態に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 9A to 9C are cross-sectional views illustrating steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a fifth embodiment.

【図10】(a)〜(c)は第5の実施形態に係る半導
体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 10A to 10C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a fifth embodiment.

【図11】(a)〜(c)は第5の実施形態に係る半導
体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 11A to 11C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a fifth embodiment.

【図12】(a)、(b)は第5の実施形態に係る半導
体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 12A and 12B are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a fifth embodiment.

【図13】(a)、(b)は第5の実施形態に係る半導
体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 13A and 13B are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a fifth embodiment.

【図14】(a)〜(c)は第1の従来例に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 14A to 14C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a first conventional example.

【図15】(a)〜(c)は第1の従来例に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 15A to 15C are cross-sectional views showing respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a first conventional example.

【図16】(a)〜(d)は第2の従来例に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 16A to 16D are cross-sectional views showing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a second conventional example.

【図17】(a)〜(c)は第2の従来例に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 17A to 17C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a second conventional example.

【図18】(a)〜(d)は第3の従来例に係る半導体
装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 18A to 18D are cross-sectional views showing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a third conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 シリコン基板 11 第1の絶縁膜 12 第2の絶縁膜 13 レジストパターン 14 配線溝 15 バリアメタル膜 16 配線用メタル膜 17 埋め込み配線 20 シリコン基板 21 第1の絶縁膜 22 バリアメタル膜 22A パターン化されたバリアメタル膜 23 第2の絶縁膜 23A パターン化された第2の絶縁膜 24 レジストパターン 25 第3の絶縁膜 26 配線溝 27 配線用メタル膜 28 埋め込み配線 30 シリコン基板 31 第1層の窒化珪素膜 32 第1層の層間絶縁膜 33 第2層の窒化珪素膜 34 第2層の層間絶縁膜 35 配線溝 36 配線接続孔 37 配線用メタル膜 38 埋め込み配線 39 配線接続 100 シリコン基板 101 第1の絶縁膜 102 第2の絶縁膜 102A パターン化された第2の絶縁膜 103 レジストパターン 104 第3の絶縁膜 105 配線溝 106 バリアメタル膜 107 配線用メタル膜 108 埋め込み配線 200 シリコン基板 201 第1の絶縁膜 202 第2の絶縁膜 202A パターン化された第2の絶縁膜 203 レジストパターン 204 第3の絶縁膜 205 レジストパターン 206 配線溝 207 バリアメタル膜 208 配線用メタル膜 209 埋め込み配線 300 シリコン基板 301 第1の絶縁膜 302 第2の絶縁膜 302A パターン化された第2の絶縁膜 302B 側壁 303 レジストパターン 304 第3の絶縁膜 305 レジストパターン 306 配線溝 307 バリアメタル膜 308 配線用メタル膜 309 埋め込み配線 400 シリコン基板 401 第1の絶縁膜 402 第2の絶縁膜 402A パターン化された第2の絶縁膜 402B 側壁 403 レジストパターン 404 第3の絶縁膜 405 配線溝 406 バリアメタル膜 407 配線用メタル膜 408 埋め込み配線 500 シリコン基板 501 第1の絶縁膜 502 第3の絶縁膜 503 バリアメタル膜 504 配線用メタル膜 505 下層の埋め込み配線 506 第4の絶縁膜 506A パターン化された第4の絶縁膜 507 レジストパターン 508 第5の絶縁膜 509 第6の絶縁膜 509A パターン化された第6の絶縁膜 510 レジストパターン 511 第7の絶縁膜 512 配線接続孔 513 上層の配線溝 514 バリアメタル膜 515 配線用メタル膜 516 配線接続 517 上層の埋め込み配線 Reference Signs List 10 silicon substrate 11 first insulating film 12 second insulating film 13 resist pattern 14 wiring groove 15 barrier metal film 16 wiring metal film 17 buried wiring 20 silicon substrate 21 first insulating film 22 barrier metal film 22A patterned Barrier metal film 23 second insulating film 23A patterned second insulating film 24 resist pattern 25 third insulating film 26 wiring groove 27 wiring metal film 28 buried wiring 30 silicon substrate 31 first layer silicon nitride Film 32 First-layer interlayer insulating film 33 Second-layer silicon nitride film 34 Second-layer interlayer insulating film 35 Wiring groove 36 Wiring connection hole 37 Wiring metal film 38 Embedded wiring 39 Wiring connection 100 Silicon substrate 101 First Insulating film 102 Second insulating film 102A Patterned second insulating film 103 Resist Pattern 104 third insulating film 105 wiring groove 106 barrier metal film 107 wiring metal film 108 buried wiring 200 silicon substrate 201 first insulating film 202 second insulating film 202A patterned second insulating film 203 resist Pattern 204 third insulating film 205 resist pattern 206 wiring groove 207 barrier metal film 208 wiring metal film 209 buried wiring 300 silicon substrate 301 first insulating film 302 second insulating film 302A patterned second insulating film 302B Side wall 303 Resist pattern 304 Third insulating film 305 Resist pattern 306 Wiring groove 307 Barrier metal film 308 Wiring metal film 309 Embedded wiring 400 Silicon substrate 401 First insulating film 402 Second insulating film 402A Second insulating film 402B side wall 403 resist pattern 404 third insulating film 405 wiring groove 406 barrier metal film 407 wiring metal film 408 buried wiring 500 silicon substrate 501 first insulating film 502 third insulating film 503 Barrier metal film 504 Wiring metal film 505 Lower layer embedded wiring 506 Fourth insulating film 506A Patterned fourth insulating film 507 Resist pattern 508 Fifth insulating film 509 Sixth insulating film 509A Patterned fourth 6 insulating film 510 resist pattern 511 seventh insulating film 512 wiring connection hole 513 upper wiring groove 514 barrier metal film 515 wiring metal film 516 wiring connection 517 upper embedded wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 哲也 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 Fターム(参考) 5F033 AA09 AA13 AA17 AA23 AA28 AA29 AA52 AA54 AA62 AA64 BA12 BA15 BA16 BA17 BA25 BA37 EA02 EA03 EA06 EA19 EA22 EA25 EA26 EA28 EA29 FA03  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Tetsuya Ueda 1-1, Komachi, Takatsuki-shi, Osaka Matsushita Electronics Co., Ltd. F-term (reference) 5F033 AA09 AA13 AA17 AA23 AA28 AA29 AA52 AA54 AA62 AA64 BA12 BA15 BA16 BA17 BA25 BA37 EA02 EA03 EA06 EA19 EA22 EA25 EA26 EA28 EA29 FA03

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に堆積された絶縁膜と、 前記絶縁膜に形成された配線溝と、 前記配線溝に埋め込まれた埋め込み配線と、 前記配線溝の壁面と前記埋め込み配線との間に設けら
れ、前記絶縁膜及び前記埋め込み配線との密着性に優れ
た絶縁性材料からなる側壁とを備えていることを特徴と
する半導体装置。
An insulating film deposited on a semiconductor substrate; a wiring groove formed in the insulating film; a buried wiring buried in the wiring groove; And a side wall made of an insulating material having excellent adhesion to the insulating film and the buried wiring.
【請求項2】 半導体基板上に第1の絶縁膜を堆積する
第1の絶縁膜堆積工程と、 前記第1の絶縁膜の上に、前記第1の絶縁膜に対してエ
ッチング選択性を有する第2の絶縁膜を堆積する第2の
絶縁膜堆積工程と、 前記第2の絶縁膜をパターニングして、パターン化され
た第2の絶縁膜を形成するパターニング工程と、 前記パターン化された第2の絶縁膜を含む前記第1の絶
縁膜の上に全面に亘って、第3の絶縁膜を堆積する第3
の絶縁膜堆積工程と、 前記第3の絶縁膜を前記パターン化された第2の絶縁膜
が露出するように平坦化する平坦化工程と、 前記パターン化された第2の絶縁膜を除去することによ
り、前記第3の絶縁膜に前記第1の絶縁膜を底面とする
配線溝を形成する配線溝形成工程と、 前記配線溝に金属材料を埋め込むことにより埋め込み配
線を形成する埋め込み配線形成工程とを備えていること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A first insulating film depositing step of depositing a first insulating film on a semiconductor substrate, and having an etching selectivity on the first insulating film with respect to the first insulating film. A second insulating film depositing step of depositing a second insulating film; a patterning step of patterning the second insulating film to form a patterned second insulating film; Forming a third insulating film over the entire surface of the first insulating film including the second insulating film;
An insulating film depositing step; a flattening step of flattening the third insulating film so that the patterned second insulating film is exposed; and removing the patterned second insulating film. A wiring groove forming step of forming a wiring groove having the first insulating film as a bottom surface in the third insulating film; and a buried wiring forming step of forming a buried wiring by burying a metal material in the wiring groove. And a method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項3】 前記第3の絶縁膜は、前記第2の絶縁膜
に対してエッチング選択性を有しており、 前記配線溝形成工程は、前記パターン化された第2の絶
縁膜をエッチングにより選択的に除去する工程を含むこ
とを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方
法。
3. The third insulating film has etching selectivity with respect to the second insulating film, and the wiring groove forming step etches the patterned second insulating film. 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, further comprising the step of selectively removing the semiconductor device.
【請求項4】 前記配線溝形成工程は、前記パターン化
された第2の絶縁膜をフォトリソグラフィ及びエッチン
グにより選択的に除去する工程を含むことを特徴とする
請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
4. The semiconductor device according to claim 2, wherein the wiring groove forming step includes a step of selectively removing the patterned second insulating film by photolithography and etching. Production method.
【請求項5】 前記パターニング工程は、前記第2の絶
縁膜を前記埋め込み配線及びその両側の側壁と同じ断面
形状にパターニングする工程を含み、 前記配線溝形成工程は、前記パターン化された第2の絶
縁膜を前記両側の側壁を残して選択的に除去する工程を
含むことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製
造方法。
5. The patterning step includes a step of patterning the second insulating film into the same sectional shape as the buried wiring and sidewalls on both sides of the buried wiring. 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, further comprising the step of selectively removing said insulating film while leaving said side walls.
【請求項6】 前記両側の側壁は、それぞれ下方に向か
って拡がるテーパ形状を有していることを特徴とする請
求項5に記載の半導体装置の製造方法。
6. The method according to claim 5, wherein the side walls on both sides have a tapered shape expanding downward.
【請求項7】 前記埋め込み配線の上を含む前記第3の
絶縁膜の上に層間絶縁膜を堆積する工程と、 前記層間絶縁膜に、前記埋め込み配線に到る配線接続孔
及び該配線接続孔に連通する上層の配線溝を形成する工
程と、 前記配線接続孔及び前記上層の配線溝に金属材料を埋め
込むことにより、前記埋め込み配線と接続する上層の埋
め込み配線を形成する工程とをさらに備えていることを
特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
7. A step of depositing an interlayer insulating film on the third insulating film including on the buried wiring, a wiring connecting hole reaching the buried wiring and the wiring connecting hole in the interlayer insulating film. Forming an upper layer wiring groove communicating with the embedded wiring, and embedding a metal material in the wiring connection hole and the upper layer wiring groove to form an upper layer embedded wiring connected to the embedded wiring. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein:
【請求項8】 前記第1の絶縁膜は、窒化珪素膜又は窒
化酸化珪素膜であることを特徴とする請求項2に記載の
半導体装置の製造方法。
8. The method according to claim 2, wherein the first insulating film is a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film.
【請求項9】 前記第2の絶縁膜は、シリコン系酸化膜
又は無機成分及び有機成分の両方を含有する有機無機複
合絶縁膜であることを特徴とする請求項2に記載の半導
体装置の製造方法。
9. The semiconductor device according to claim 2, wherein the second insulating film is a silicon-based oxide film or an organic-inorganic composite insulating film containing both an inorganic component and an organic component. Method.
【請求項10】 前記第3の絶縁膜は、有機絶縁膜、多
孔質絶縁膜又は微粒子を分散させた微粒子含有絶縁膜で
あることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製
造方法。
10. The method according to claim 2, wherein the third insulating film is an organic insulating film, a porous insulating film, or a fine particle-containing insulating film in which fine particles are dispersed.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6977438B2 (en) 2001-06-25 2005-12-20 Nec Electronics Corporation Dual damascene circuit with upper wiring and interconnect line positioned in regions formed as two layers including organic polymer layer and low-permittivity layer
US7326641B2 (en) 2003-12-04 2008-02-05 Renesas Technology Corp. Semiconductor device and method for manufacturing the same
WO2022007600A1 (en) * 2020-07-08 2022-01-13 长鑫存储技术有限公司 Semiconductor structure and manufacturing method therefor

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