JP2000114373A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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- JP2000114373A JP2000114373A JP10286732A JP28673298A JP2000114373A JP 2000114373 A JP2000114373 A JP 2000114373A JP 10286732 A JP10286732 A JP 10286732A JP 28673298 A JP28673298 A JP 28673298A JP 2000114373 A JP2000114373 A JP 2000114373A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に係り、特にデュアルダマシンプロセスを用いて配
線接続用ホールおよび配線溝を形成する方法に関する。The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for forming a wiring connection hole and a wiring groove using a dual damascene process.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置の製造に際して、半導体基板
上に形成された絶縁膜に配線接続用ホール(コンタクト
ホールあるいはビアホール)および配線溝を形成して金
属配線を埋め込む際、通常は、デュアルダマシンプロセ
スを用いて配線接続用ホールおよび配線溝を形成してい
る。2. Description of the Related Art In manufacturing a semiconductor device, when a metal wiring is buried by forming a wiring connection hole (contact hole or via hole) and a wiring groove in an insulating film formed on a semiconductor substrate, usually, a dual damascene process is used. Are used to form wiring connection holes and wiring grooves.
【0003】しかし、従来の配線接続用ホールおよび配
線溝の形成工程は、配線接続用ホールおよび配線溝の深
さと層間絶縁膜の膜厚との関に限定条件が存在し、配線
接続用ホールの深さと配線溝の深さを独立に設定するこ
とができず、半導体デバイスの特性のみを考慮して配線
の設計を行うことができなくなるという問題がある。However, in the conventional process of forming the wiring connection hole and the wiring groove, there are limited conditions in relation to the depth of the wiring connection hole and the wiring groove and the thickness of the interlayer insulating film. There is a problem in that the depth and the depth of the wiring groove cannot be set independently, and it is not possible to design the wiring only in consideration of the characteristics of the semiconductor device.
【0004】この問題について、以下、詳述する。図3
(a)乃至図4(c)は、従来の多層Cu埋め込み配線
構造を有する半導体装置の2層目以降のCu埋め込み配
線の形成工程における基板断面を示している。[0004] This problem will be described in detail below. FIG.
4A to 4C show cross sections of a substrate in a process of forming a second or later Cu embedded wiring in a semiconductor device having a conventional multilayer Cu embedded wiring structure.
【0005】まず、図3(a)に示すように、下層Cu
埋め込み配線31が形成された状態の半導体基板上の絶
縁膜30の上面に、層間絶縁膜として、Cu配線キャッ
プ膜用の第1のSiN膜32、SiO膜33、後工程の
CMP(化学的機械研磨)に対するストッパ用の第2の
SiN膜34を順次形成する。[0005] First, as shown in FIG.
On the upper surface of the insulating film 30 on the semiconductor substrate on which the buried wiring 31 is formed, a first SiN film 32 for a Cu wiring cap film, a SiO film 33 as an interlayer insulating film, and a CMP (Chemical Mechanical A second SiN film 34 for a stopper for polishing is sequentially formed.
【0006】次に、デュアルダマシンプロセスを用いて
前記層間絶縁膜に層間配線接続用のビアホールおよび埋
め込み配線用の配線溝を形成する。まず、図3(b)に
示すように、フォトグラフィ法、RIE(反応性イオン
エッチング)法を用いて、層間絶縁膜上に層間配線接続
用のビアホールに対応する開口パターンを有するレジス
トパターン35を形成する。そして、RIEにより上記
レジストパターン35をマスクとして前記第2のSiN
膜34およびSiO膜33をエッチングしてビアホール
36を形成する。この際、ビアホール36の深さがSi
O膜33の膜厚の途中まで達した状態でRIEを一旦停
止する。Next, a via hole for connecting an interlayer wiring and a wiring groove for a buried wiring are formed in the interlayer insulating film by using a dual damascene process. First, as shown in FIG. 3B, a resist pattern 35 having an opening pattern corresponding to a via hole for connecting an interlayer wiring is formed on an interlayer insulating film by using a photolithography method and an RIE (reactive ion etching) method. Form. Then, the second SiN is formed by RIE using the resist pattern 35 as a mask.
The film 34 and the SiO film 33 are etched to form a via hole 36. At this time, the depth of the via hole 36 is
The RIE is temporarily stopped in a state where the thickness of the O film 33 reaches halfway.
【0007】次に、前記レジストパターン35を剥離し
た後、図3(c)に示すように、埋め込み配線溝に対応
する開口パターンを有するレジストパターン37を形成
する。この際、上記埋め込み配線溝に対応するパターン
開口部は前記ビアホール36に連なっている。Next, after the resist pattern 35 is peeled off, as shown in FIG. 3C, a resist pattern 37 having an opening pattern corresponding to the buried wiring groove is formed. At this time, the pattern opening corresponding to the buried wiring groove is continuous with the via hole 36.
【0008】そして、RIEにより上記レジストパター
ン37をマスクとして前記第2のSiN膜34およびS
iO膜33をエッチングして所望の深さの配線溝38を
形成する。この際、ビアホール36の底部(先端)が前
記第1のSiN膜32に達した状態(配線溝38の深さ
はSiO膜33の膜厚の途中まで達した状態)でRIE
を停止することにより、第1のSiN膜32を後述する
役割のために残しておく。Then, the second SiN film 34 and the second SiN film 34 are formed by RIE using the resist pattern 37 as a mask.
The iO film 33 is etched to form a wiring groove 38 having a desired depth. At this time, RIE is performed in a state where the bottom (tip) of the via hole 36 has reached the first SiN film 32 (the depth of the wiring groove 38 has reached the middle of the thickness of the SiO film 33).
Is stopped to leave the first SiN film 32 for a role to be described later.
【0009】次に、例えばO2 アッシング法により前記
レジストパターン37を剥離して前記第2のSiN膜3
4を露呈させる。この際、前記第1のSiN膜32は下
層Cu埋め込み配線31が酸化されるのを防止する役割
を果たす。Next, the resist pattern 37 is peeled off by, for example, an O 2 ashing method to remove the second SiN film 3.
Expose 4. At this time, the first SiN film 32 plays a role in preventing the lower Cu embedded wiring 31 from being oxidized.
【0010】次に、図4(a)に示すように、全面RI
Eを行い、ビアホール36の底部が前記下層Cu埋め込
み配線31に達するように開口させる。次に、図4
(b)に示すように、埋め込み配線用のCu膜39をス
パッタ法により全面に成膜した後、レーザー照射法によ
ってCu膜39のメルティングを行う。Next, as shown in FIG.
E is performed to open the bottom of the via hole 36 so as to reach the lower layer Cu embedded wiring 31. Next, FIG.
As shown in FIG. 2B, after a Cu film 39 for an embedded wiring is formed on the entire surface by a sputtering method, the Cu film 39 is melted by a laser irradiation method.
【0011】引き続き、図4(c)に示すように、所望
の配線溝内にCu膜39残存させてCu埋め込み配線を
形成するように、配線部以外の余分な箇所のCu膜をC
MP法で研磨除去する。Subsequently, as shown in FIG. 4 (c), the Cu film 39 in an extra portion other than the wiring portion is removed by the C film so that the Cu film 39 remains in the desired wiring groove to form a Cu embedded wiring.
It is polished and removed by the MP method.
【0012】上記したような従来のビアホールおよび配
線溝のRIE加工工程においては、第2のSiN膜34
をエッチングするとともにビアホール36の深さがSi
O膜33の膜厚の途中まで達した状態でエッチングを停
止する第1回目のRIEと、ビアホール36の底部が第
1のSiN膜32に達するとともに配線溝38を所望の
深さになるようにエッチングするための第2回目のRI
Eとの2段階に分けて行っている。In the conventional RIE process of the via hole and the wiring groove as described above, the second SiN film 34 is formed.
And the depth of the via hole 36 is
The first RIE in which the etching is stopped in a state where the thickness of the O film 33 has reached halfway, so that the bottom of the via hole 36 reaches the first SiN film 32 and the wiring groove 38 has a desired depth. Second RI for etching
E and two stages.
【0013】このように2段階のRIE加工によってビ
アホール36および配線溝38の深さを決定する方法
は、第1回目のRIEによるエッチング量と第2回目の
RIEによるエッチング量との関係を適切に設定してお
く必要があり、このためには、前記層間絶縁膜の膜厚を
適切に設定しておく必要が生じる。As described above, the method of determining the depths of the via holes 36 and the wiring grooves 38 by the two-step RIE processing appropriately adjusts the relationship between the etching amount by the first RIE and the etching amount by the second RIE. It is necessary to set the thickness, and for this purpose, it is necessary to appropriately set the thickness of the interlayer insulating film.
【0014】しかし、ビアホール36および配線溝38
の深さと層間絶縁膜の膜厚との関に限定条件が存在する
と、換言すると、ビアホール36の深さと配線溝38の
深さを独立に設定することができず、半導体デバイスの
特性を考慮して配線の設計を行う上で制約が生じること
になる。However, via holes 36 and wiring grooves 38
In other words, if there is a limiting condition between the depth of the via and the thickness of the interlayer insulating film, in other words, the depth of the via hole 36 and the depth of the wiring groove 38 cannot be set independently. Thus, there is a restriction in designing wiring.
【0015】[0015]
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
デュアルダマシンプロセスを用いてビアホールおよび配
線溝を形成する工程は、ビアホールおよび配線溝の深さ
と層間絶縁膜の膜厚との関に限定条件が存在し、ビアホ
ールの深さと配線溝の深さを独立に設定することができ
ず、半導体デバイスの特性のみを考慮して配線の設計を
行うことができなくなるという問題があった。As described above, the step of forming a via hole and a wiring groove by using the conventional dual damascene process is limited by the relationship between the depth of the via hole and the wiring groove and the thickness of the interlayer insulating film. Therefore, the depth of the via hole and the depth of the wiring groove cannot be set independently, and there has been a problem that it is not possible to design the wiring only in consideration of the characteristics of the semiconductor device.
【0016】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、デュアルダマシンプロセスを用いて配線接続
用ホールおよび配線溝を形成する際、配線接続用ホール
の深さと配線溝の深さを独立に設定することが可能にな
り、半導体デバイスの特性のみを考慮して配線の設計を
行うことが可能になり、良好な埋め込み配線を実現し得
る半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems. When forming a wiring connection hole and a wiring groove by using a dual damascene process, the depth of the wiring connection hole and the wiring groove are reduced. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device, which can be set independently, enables wiring design in consideration of only characteristics of a semiconductor device, and can realize a good embedded wiring. I do.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】第1の発明の半導体装置
の製造方法は、下層メタル埋め込み配線が形成された状
態の半導体基板の上面全面に、層間絶縁膜として、キャ
ップ膜用の第1のSiN膜、第1のSiO膜、メタルC
MPストッパ用の第2のSiN膜、第2のSiO膜を順
次堆積して形成する工程と、前記層間絶縁膜上に層間配
線接続用のビアホールに対応する開口パターンを有する
第1のレジストパターンを形成する工程と、前記第1の
レジストパターンをマスクとして前記第2のSiO膜、
第2のSiN膜および第1のSiO膜をエッチングして
底部が前記第1のSiN膜に達した状態のビアホールを
形成する工程と、前記第1のレジストパターンを除去す
る工程と、前記層間絶縁膜上に埋め込み配線溝に対応す
る開口パターンを有するとともにパターン開口部が前記
ビアホールに連なる第2のレジストパターンを形成する
工程と、前記第2のレジストパターンをマスクとして反
応性イオンエッチング法により前記第2のSiO膜、第
2のSiN膜および第1のSiO膜をエッチングして底
部が第1のSiO膜の膜厚の途中の所望の深さに達した
状態の配線溝を形成する工程と、前記第2のレジストパ
ターンを除去する工程と、前記反応性イオンエッチング
法により全面エッチングを行い、前記ビアホールの底部
が前記下層メタル埋め込み配線に達するように開口させ
る工程とを具備することを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a first cap film as an interlayer insulating film on the entire upper surface of a semiconductor substrate in which a lower metal buried wiring is formed; SiN film, first SiO film, metal C
A step of sequentially depositing and forming a second SiN film and a second SiO film for an MP stopper, and forming a first resist pattern having an opening pattern corresponding to a via hole for connecting an interlayer wiring on the interlayer insulating film. Forming the second SiO film using the first resist pattern as a mask;
Etching a second SiN film and a first SiO film to form a via hole with a bottom reaching the first SiN film; removing the first resist pattern; Forming a second resist pattern having an opening pattern corresponding to the buried wiring groove on the film and having a pattern opening connected to the via hole; and forming the second resist pattern by a reactive ion etching method using the second resist pattern as a mask. Forming a wiring groove with a bottom portion reaching a desired depth in the middle of the thickness of the first SiO film by etching the SiO film, the second SiN film, and the first SiO film; Removing the second resist pattern and etching the entire surface by the reactive ion etching method so that the bottom of the via hole is the lower metal layer. Characterized by comprising the step of opening so as to reach the order included wiring.
【0018】第2の発明の半導体装置の製造方法は、第
1の発明の半導体装置の製造方法において前記配線溝を
形成する工程は、前記ビアホールの底部に露出している
前記第1のSiN膜を、水素結合を持たないフロロカー
ボン系ガスを含む第1の処理ガスのプラズマに晒す第1
の工程と、水素結合を有するフロロカーボン系ガスおよ
びCOガスを含む第2の処理ガスのプラズマを用いて、
前記第1の処理ガスのプラズマに晒された前記第1のS
iN膜に対しては選択的に、前記第2のSiO膜、(前
記第1の処理ガスのプラズマに晒されなかった)第2の
SiN膜および第1のSiO膜をほぼ同速度でエッチン
グする第2の工程とを具備することを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, the step of forming the wiring groove includes the step of forming the first SiN film exposed at the bottom of the via hole. Is exposed to a plasma of a first processing gas containing a fluorocarbon-based gas having no hydrogen bond.
And a plasma of a second processing gas containing a fluorocarbon-based gas having a hydrogen bond and a CO gas,
The first S exposed to the plasma of the first processing gas
For the iN film, the second SiO film, the second SiN film (not exposed to the plasma of the first processing gas) and the first SiO film are etched at substantially the same rate, selectively. And a second step.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1(a)乃至図2(c)
は、本発明の第1実施例に係る多層Cu埋め込み配線構
造を有する半導体装置における2層目以降のCu埋め込
み配線の形成工程における基板断面を示している。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. 1 (a) to 2 (c)
FIG. 4 shows a cross section of a substrate in a step of forming a second or later Cu embedded wiring in a semiconductor device having a multilayer Cu embedded wiring structure according to the first embodiment of the present invention.
【0020】まず、図1(a)に示すように、素子およ
び下層Cu埋め込み配線11が形成された状態の半導体
基板上の絶縁膜10の上面に、層間絶縁膜として、Cu
配線キャップ膜用の第1のSiN膜12、第1のSiO
膜13、後工程のCMPに対するストッパ用の第2のS
iN膜14、薄い第2のSiO膜20を順次堆積して積
層絶縁膜を形成する。First, as shown in FIG. 1A, a Cu film as an interlayer insulating film is formed on the upper surface of the insulating film 10 on the semiconductor substrate in which the element and the lower Cu embedded wiring 11 are formed.
First SiN film 12 for wiring cap film, first SiO
Film 13, second S for stopper for post-process CMP
An iN film 14 and a thin second SiO film 20 are sequentially deposited to form a laminated insulating film.
【0021】次に、デュアルダマシンプロセスを用いて
前記層間絶縁膜に層間配線接続用のビアホールおよび埋
め込み配線用の配線溝を形成する。まず、フォトグラフ
ィ法、RIE法を用いて、層間絶縁膜上に層間配線接続
用のビアホールに対応する開口パターンを有するレジス
トパターン(感光性樹脂膜のパターン)15を形成す
る。Next, via holes for connecting interlayer wiring and wiring grooves for buried wiring are formed in the interlayer insulating film using a dual damascene process. First, a resist pattern (pattern of a photosensitive resin film) 15 having an opening pattern corresponding to a via hole for connecting an interlayer wiring is formed on an interlayer insulating film by using a photography method and an RIE method.
【0022】そして、RIEにより上記レジストパター
ン15をマスクとして前記第2のSiO膜20、第2の
SiN膜14および第1のSiO膜13をエッチングし
てビアホール16を形成する。この際、ビアホール16
の底部(先端)が前記第1のSiN膜12に達した状態
でRIEを停止することにより、第1のSiN膜12を
後述する役割のために残しておく。Then, the second SiO film 20, the second SiN film 14, and the first SiO film 13 are etched by RIE using the resist pattern 15 as a mask to form a via hole 16. At this time, the via hole 16
The RIE is stopped with the bottom (tip) of the first SiN film 12 reaching the first SiN film 12, thereby leaving the first SiN film 12 for a role to be described later.
【0023】次に、前記レジストパターン15を除去し
た後、図1(b)に示すように、埋め込み配線溝に対応
する開口パターンを有するレジストパターン17を形成
する。この際、上記埋め込み配線溝に対応するパターン
開口部は前記ビアホール16に連なっている。Next, after removing the resist pattern 15, as shown in FIG. 1B, a resist pattern 17 having an opening pattern corresponding to the embedded wiring groove is formed. At this time, the pattern opening corresponding to the buried wiring groove is continuous with the via hole 16.
【0024】そして、C4 F8 主体のガス系(例えばC
4 F8 /CO/Ar)を用いてRIEを行い、上記レジ
ストパターン17をマスクとして前記第2のSiO膜2
0の膜厚の途中までエッチングする。A gas system mainly composed of C 4 F 8 (for example, C 4 F 8)
RIE using 4 F 8 / CO / Ar) and the second SiO film 2 using the resist pattern 17 as a mask.
Etching is performed halfway through the film thickness of 0.
【0025】そして、第2のSiN膜14が露出する前
に、CHF3 主体のガス系(例えばCHF3 /CO)に
切り換えてRIEを継続し、図1(c)に示すように、
配線溝18の底部が第1のSiO膜13の膜厚の途中の
所望の深さに達するまで前記第2のSiO膜20、第2
のSiN膜14および第1のSiO膜13をエッチング
する。[0025] Then, before the second SiN film 14 is exposed, to continue the RIE is switched to CHF 3 principal gas system (e.g. CHF 3 / CO), as shown in FIG. 1 (c),
The second SiO film 20 and the second SiO film 20 are formed until the bottom of the wiring groove 18 reaches a desired depth in the middle of the thickness of the first SiO film 13.
The SiN film 14 and the first SiO film 13 are etched.
【0026】次に、例えばO2 アッシング法により前記
レジストパターン17を除去して前記第2のSiO膜2
0を露呈させる。この際、前記第1のSiN膜12は下
層Cu埋め込み配線11が酸化されるのを防止する役割
を果たす。Next, the resist pattern 17 is removed by, for example, an O 2 ashing method to remove the second SiO film 2.
0 is exposed. At this time, the first SiN film 12 serves to prevent the lower Cu embedded wiring 11 from being oxidized.
【0027】次に、図2(a)に示すように、全面RI
Eを行い、ビアホール16の底部が前記下層Cu埋め込
み配線11に達するように開口させる。次に、図2
(b)に示すように、埋め込み配線用のCu膜19をス
パッタ法により全面に成膜した後、レーザー照射法によ
ってCu膜19のメルティングを行う。Next, as shown in FIG.
E is performed to open the via hole 16 so that the bottom of the via hole 16 reaches the lower Cu embedded wiring 11. Next, FIG.
As shown in (b), after a Cu film 19 for embedded wiring is formed on the entire surface by a sputtering method, the Cu film 19 is melted by a laser irradiation method.
【0028】引き続き、図2(b)に示すように、Cu
膜19のうちで配線部以外の余分な箇所(第2のSiO
膜20の上部)およびその下側に残存している第2のS
iO膜20をCMP法で研磨除去することにより、所望
のビアホールおよび配線溝内にCu埋め込み配線を残存
させる。Subsequently, as shown in FIG.
Excess portions of the film 19 other than the wiring portion (the second SiO 2
Upper portion of the film 20) and the second S
The iO film 20 is polished and removed by the CMP method, so that Cu embedded wiring remains in desired via holes and wiring grooves.
【0029】上記実施例のようにデュアルダマシンプロ
セスを用いて配線接続用ホール16および配線溝18を
形成する際、まず、層間絶縁膜に下層メタル埋め込み配
線上11の第1のSiN膜12に達した状態のビアホー
ル16を形成しておく。When the wiring connection hole 16 and the wiring groove 18 are formed using the dual damascene process as in the above embodiment, first, the first insulating film 12 reaches the first SiN film 12 on the lower metal embedded wiring 11 in the interlayer insulating film. A via hole 16 in a state of being formed is formed.
【0030】次に、配線溝18を形成する際、まず、C
4 F8 主体のガス系(例えばC4 F8 /CO/Ar)を
用いて第1回目のRIEを行い、第2のSiO膜20の
膜厚の途中までエッチングする。Next, when forming the wiring groove 18, first, C
4 performs a first round of RIE using F 8 main gas system (e.g., C 4 F 8 / CO / Ar ), etched to the middle of the thickness of the second SiO 2 film 20.
【0031】そして、第2のSiN膜14が露出する前
に、CHF3 主体のガス系(例えばCHF3 /CO)に
切り換えて第2回目のRIEを継続し、配線溝18の底
部が第1のSiO膜13の膜厚の途中の所望の深さに達
するまで第2のSiO膜20、第2のSiN膜14およ
び第1のSiO膜13をエッチングすることを特徴とす
るものである。[0031] Then, before the second SiN film 14 is exposed, CHF 3 main gas system (e.g. CHF 3 / CO) the switching continue to the second RIE, bottom first wiring grooves 18 The second SiO film 20, the second SiN film 14, and the first SiO film 13 are etched until a desired depth in the middle of the thickness of the SiO film 13 is reached.
【0032】この場合、第1回目のRIEでは、水素結
合を持たないフロロカーボン系ガスであるC4 F8 ガス
系プラズマに第1のSiN膜12を晒した後、水素結合
を有するフロロカーボン系ガスであるCHF3 ガス系プ
ラズマで第2回目のRIEを行うと、第1のSiN膜1
2のエッチングレートが著しく遅くなり、第2のSiO
膜20および第1のSiO膜13に対するエッチングと
の選択比を十分にとれる効果が分かっている(本願発明
者等に係る特願平8−135028号の明細書に詳述し
ている)ことを利用している。In this case, in the first RIE, after exposing the first SiN film 12 to C 4 F 8 gas plasma, which is a fluorocarbon-based gas having no hydrogen bond, the first SiN film 12 is exposed to a fluorocarbon-based gas having a hydrogen bond. When the second RIE is performed with a certain CHF 3 gas plasma, the first SiN film 1
2 is significantly slowed down and the second SiO 2
It is known that the effect of obtaining a sufficient selectivity with respect to the etching with respect to the film 20 and the first SiO film 13 is known (as described in detail in the specification of Japanese Patent Application No. Hei 8-135028 of the present inventors). We are using.
【0033】即ち、第1回目のRIEでC4 F8 ガス系
プラズマに晒された第1のSiN膜12に対しては選択
的にエッチングし、第2のSiO膜20、第2のSiN
膜14(第1回目のRIE時には第2のSiO膜20に
より覆われているのでC4 F8 ガス系プラズマに晒され
ていない)および第1のSiO膜13をほぼ同速度でエ
ッチングすることになる。That is, the first SiN film 12 exposed to the C 4 F 8 gas plasma in the first RIE is selectively etched, and the second SiO film 20 and the second SiN
The film 14 (which is covered with the second SiO film 20 at the time of the first RIE and is not exposed to the C 4 F 8 gas plasma) and the first SiO film 13 are etched at substantially the same speed. Become.
【0034】従って、上記実施例によれば、配線接続用
ホール16の深さと配線溝18の深さを独立に設定し、
半導体デバイスの特性のみを考慮して配線の設計を行う
ことが可能になり、良好な埋め込み配線を実現すること
が可能になる。Therefore, according to the above embodiment, the depth of the wiring connection hole 16 and the depth of the wiring groove 18 are set independently,
Wiring can be designed in consideration of only the characteristics of the semiconductor device, and good embedded wiring can be realized.
【0035】なお、上記実施例における配線溝18を形
成する工程として、基本的には、ビアホールの底部に露
出している第1のSiN膜12を、水素結合を持たない
フロロカーボン系ガスを含む第1の処理ガスのプラズマ
に晒す第1の工程と、水素結合を有するフロロカーボン
系ガスおよびCOガスを含む第2の処理ガスのプラズマ
を用いて、前記第1の処理ガスのプラズマに晒された第
1のSiN膜12に対しては選択的に、かつ、第2のS
iO膜20、前記第1の処理ガスのプラズマに晒されな
かった第2のSiN膜14および第1のSiO膜13を
ほぼ同速度でエッチングする第2の工程とを具備すれば
よい。In the step of forming the wiring groove 18 in the above embodiment, basically, the first SiN film 12 exposed at the bottom of the via hole is formed by removing the first SiN film 12 containing a fluorocarbon-based gas having no hydrogen bond. A first step of exposing to a plasma of a first processing gas, and a second step of exposing to a plasma of a first processing gas using a plasma of a second processing gas containing a fluorocarbon-based gas having a hydrogen bond and a CO gas. Selectively for the first SiN film 12 and the second S
a second step of etching the iO film 20, the second SiN film 14 and the first SiO film 13 that have not been exposed to the plasma of the first processing gas at substantially the same rate.
【0036】ここで、前記水素結合を持たないフロロカ
ーボン系ガスは、前記したC4 F8ガスのようにプラズ
マ中にCF2 + イオンを多く生成できるものであること
が望ましい。また、前記第1の処理ガスとして、例えば
前記したC4 F8 とCOとArとの混合ガスあるいはC
4 F8 とArとの混合ガスが挙げられる。Here, the fluorocarbon-based gas having no hydrogen bond is desirably a gas capable of generating a large amount of CF 2 + ions in plasma, like the above-mentioned C 4 F 8 gas. Further, as the first processing gas, for example, the above-mentioned mixed gas of C 4 F 8 and CO and Ar or C
4 mixed gas of F 8 and Ar can be mentioned.
【0037】また、前記水素結合を有するフロロカーボ
ン系ガスとして、例えば前記したCHF3 ガスあるいは
CH3 Fガスが挙げられる。また、前記第2の処理ガス
として、例えば前記したCHF3 とCOとの混合ガスが
挙げられる。The fluorocarbon-based gas having a hydrogen bond includes, for example, the above-mentioned CHF 3 gas or CH 3 F gas. Further, as the second processing gas, for example, the above-mentioned mixed gas of CHF 3 and CO can be used.
【0038】なお、前記埋め込み配線用のCu膜19を
スパッタ法により全面に成膜する前に、層間絶縁膜中へ
のCuの拡散を防止するためのバリアメタル層として高
融点金属を含有する膜を形成してもよい。Before the Cu film 19 for the embedded wiring is formed on the entire surface by sputtering, a film containing a high melting point metal as a barrier metal layer for preventing diffusion of Cu into the interlayer insulating film. May be formed.
【0039】また、上記実施例は、Cu配線の埋め込み
方法を説明したが、Cuを主成分とするメタル、その他
のメタルを埋め込んで埋め込み配線を形成する場合に
も、上記実施例と同様の効果が得られる。In the above embodiment, the method of embedding the Cu wiring has been described. However, the same effect as in the above embodiment can be obtained when the embedded wiring is formed by embedding a metal containing Cu as a main component or another metal. Is obtained.
【0040】[0040]
【発明の効果】上述したように本発明の半導体装置の製
造方法によれば、デュアルダマシンプロセスを用いて配
線接続用ホールおよび配線溝を形成する際、配線接続用
ホールの深さと配線溝の深さを独立に設定することが可
能になり、半導体デバイスの特性のみを考慮して配線の
設計を行うことが可能になり、良好な埋め込み配線を実
現することができる。As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, when forming a wiring connection hole and a wiring groove using a dual damascene process, the depth of the wiring connection hole and the wiring groove depth are reduced. Independently, the wiring can be designed in consideration of only the characteristics of the semiconductor device, and a good embedded wiring can be realized.
【図1】本発明の実施例に係るCu埋め込み配線の形成
工程の一部を示す基板断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a substrate showing a part of a process of forming a Cu embedded wiring according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の工程に続く工程を示す基板断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of a substrate showing a step that follows the step of FIG.
【図3】従来のデュアルダマシンプロセスを用いてビア
ホールおよび配線溝を形成する工程の一部を示す基板断
面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a substrate showing a part of a step of forming a via hole and a wiring groove using a conventional dual damascene process.
【図4】図3の工程に続く工程を示す基板断面図。FIG. 4 is a sectional view of the substrate showing a step that follows the step of FIG. 3;
10…半導体基板上の絶縁膜、 11…下層Cu埋め込み配線、 12…Cu配線キャップ膜用の第1のSiN膜、 13…第1のSiO膜、 14…CMPに対するストッパ用の第2のSiN膜、 15、17…レジストパターン(感光性樹脂膜のパター
ン)、 16…ビアホール、 18…配線溝、 19…埋め込み配線用のCu膜、 20…薄い第2のSiO膜。DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Insulation film on a semiconductor substrate, 11 ... Lower Cu embedded wiring, 12 ... First SiN film for Cu wiring cap film, 13 ... First SiO film, 14 ... Second SiN film for stopper for CMP Reference numeral 15, 17: resist pattern (pattern of photosensitive resin film), 16: via hole, 18: wiring groove, 19: Cu film for embedded wiring, 20: thin second SiO film.
フロントページの続き Fターム(参考) 5F033 HH11 JJ01 KK11 MM02 PP15 PP31 QQ10 QQ13 QQ15 QQ16 QQ21 QQ25 QQ37 QQ48 QQ49 QQ53 QQ83 RR04 RR06 TT02 XX34 5F058 BA20 BD02 BD04 BD10 BH12 BH20 BJ02 Continued on the front page F term (reference)
Claims (11)
態の半導体基板の上面全面に、層間絶縁膜として、キャ
ップ膜用の第1のSiN膜、第1のSiO膜、メタルC
MPストッパ用の第2のSiN膜、第2のSiO膜を順
次堆積して形成する工程と、 前記層間絶縁膜上に層間配線接続用のビアホールに対応
する開口パターンを有する第1のレジストパターンを形
成する工程と、 前記第1のレジストパターンをマスクとして前記第2の
SiO膜、第2のSiN膜および第1のSiO膜をエッ
チングして底部が前記第1のSiN膜に達した状態のビ
アホールを形成する工程と、 前記第1のレジストパターンを除去する工程と、 前記層間絶縁膜上に埋め込み配線溝に対応する開口パタ
ーンを有するとともにパターン開口部が前記ビアホール
に連なる第2のレジストパターンを形成する工程と、 前記第2のレジストパターンをマスクとして反応性イオ
ンエッチング法により前記第2のSiO膜、第2のSi
N膜および第1のSiO膜をエッチングして底部が第1
のSiO膜の膜厚の途中の所望の深さに達した状態の配
線溝を形成する工程と、 前記第2のレジストパターンを除去する工程と、 前記反応性イオンエッチング法により全面エッチングを
行い、前記ビアホールの底部が前記下層メタル埋め込み
配線に達するように開口させる工程とを具備することを
特徴とする半導体装置の製造方法。1. A first SiN film for a cap film, a first SiO film, and a metal C as an interlayer insulating film over the entire upper surface of a semiconductor substrate on which a lower metal embedded wiring is formed.
A step of sequentially depositing and forming a second SiN film and a second SiO film for an MP stopper; and forming a first resist pattern having an opening pattern corresponding to a via hole for connecting an interlayer wiring on the interlayer insulating film. Forming a via hole using the first resist pattern as a mask to etch the second SiO film, the second SiN film, and the first SiO film so that the bottom reaches the first SiN film; Forming a first resist pattern; forming a second resist pattern having an opening pattern corresponding to the buried wiring groove on the interlayer insulating film and having a pattern opening connected to the via hole; And forming the second SiO film and the second Si by a reactive ion etching method using the second resist pattern as a mask.
The N film and the first SiO film are etched so that the bottom is
Forming a wiring groove reaching a desired depth in the middle of the thickness of the SiO film, removing the second resist pattern, performing an entire surface etching by the reactive ion etching method, Opening the via hole so that the bottom of the via hole reaches the lower metal buried wiring.
おいて、 前記配線溝を形成する工程は、 前記ビアホールの底部に露出している前記第1のSiN
膜を、水素結合を持たないフロロカーボン系ガスを含む
第1の処理ガスのプラズマに晒す第1の工程と、 水素結合を有するフロロカーボン系ガスおよびCOガス
を含む第2の処理ガスのプラズマを用いて、前記第1の
処理ガスのプラズマに晒された前記第1のSiN膜に対
しては選択的にエッチングし、かつ、前記第2のSiO
膜、第2のSiN膜および第1のSiO膜をほぼ同速度
でエッチングする第2の工程とを具備することを特徴と
する半導体装置の製造方法。2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of forming the wiring groove includes the step of forming the first SiN exposed at a bottom of the via hole.
A first step of exposing the film to a plasma of a first processing gas containing a fluorocarbon-based gas having no hydrogen bond, and using a plasma of a second processing gas containing a fluorocarbon-based gas having a hydrogen bond and a CO gas Selectively etching the first SiN film exposed to the plasma of the first processing gas;
A second step of etching the film, the second SiN film, and the first SiO film at substantially the same rate.
おいて、 前記水素結合を持たないフロロカーボン系ガスは、プラ
ズマ中にCF2 + イオンを多く生成できるものであるこ
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 2, wherein the fluorocarbon-based gas having no hydrogen bond is capable of generating a large amount of CF 2 + ions in plasma. Production method.
おいて、 前記プラズマ中にCF2 + イオンを多く生成できるフロ
ロカーボン系ガスは、C4 F8 ガスであることを特徴と
する半導体装置の製造方法。4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the fluorocarbon-based gas capable of generating a large amount of CF 2 + ions in the plasma is a C 4 F 8 gas. Method.
半導体装置の製造方法において、 前記第1の処理ガスは、C4 F8 とArとの混合ガスで
あることを特徴とする半導体装置の製造方法。5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the first processing gas is a mixed gas of C 4 F 8 and Ar. A method for manufacturing a semiconductor device.
半導体装置の製造方法において、 前記第1の処理ガスは、C4 F8 とCOとArとの混合
ガスであることを特徴とする半導体装置の製造方法。6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the first processing gas is a mixed gas of C 4 F 8 , CO, and Ar. Manufacturing method of a semiconductor device.
おいて、 前記水素結合を有するフロロカーボン系ガスは、CHF
3 ガスであ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 2, wherein the fluorocarbon-based gas having a hydrogen bond is CHF.
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising three gases.
おいて、 前記水素結合を有するフロロカーボン系ガスは、CH3
Fガスであ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 2, wherein the fluorocarbon-based gas having a hydrogen bond is CH 3.
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising F gas.
半導体装置の製造方法において、 前記第2の処理ガスは、CHF3 とCOとの混合ガスで
あることを特徴とする半導体装置の製造方法。9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the second processing gas is a mixed gas of CHF 3 and CO. Manufacturing method.
の半導体装置の製造方法において、 前記第2のレジストパターンを除去する工程は、O2 ア
ッシング法を含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of removing the second resist pattern includes an O 2 ashing method. Manufacturing method.
載の半導体装置の製造方法において、 前記ビアホールの底部が前記下層メタル埋め込み配線に
達するように開口させる工程の後、さらに、 埋め込み配線用のメタルを全面に成膜し、レーザー照射
法によってメタルのメルティングを行った後、前記第2
のSiO膜の上部のメタルおよびその下側に残存してい
る第2のSiO膜を化学的機械研磨法で研磨除去するこ
とによりビアホールおよび配線溝内にメタル埋め込み配
線を残存させる工程を具備することを特徴とする半導体
装置の製造方法。11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising, after the step of opening the bottom of the via hole so as to reach the lower metal buried wiring, further comprising: Is formed on the entire surface, and the metal is melted by a laser irradiation method.
A step of leaving a metal-buried wiring in the via hole and the wiring groove by polishing and removing the metal on the upper part of the SiO film and the second SiO film remaining therebelow by a chemical mechanical polishing method. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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---|---|---|---|
JP10286732A JP2000114373A (en) | 1998-10-08 | 1998-10-08 | Manufacture of semiconductor device |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN113840461A (en) * | 2021-08-11 | 2021-12-24 | 胜宏科技(惠州)股份有限公司 | Novel manufacturing method of backlight plate |
-
1998
- 1998-10-08 JP JP10286732A patent/JP2000114373A/en active Pending
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