JP2000183166A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76829Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属配線の全面を低誘電率な有機膜で覆うこ
とにより配線間容量を低減する。 【解決手段】 半導体製造装置の製造における金属配線
埋め込み用の溝形成と下地配線との接続のためのコンタ
クト開口を同時に行う工程において、上記溝配線とコン
タクト孔の全面を低誘電率な有機膜で覆うことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、とくに低誘電率有機絶縁膜を用いた金属配
線埋め込み用の溝とコンタクト孔形成を行う工程を備え
た半導体装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ICの製造分野では、デバイスの高速化
にともない、配線による信号の伝播速度の低下を抑える
ことが重要になってきている。信号の伝播速度の低下を
防ぐためにはRC時定数を小さくすることが重要で、そ
のためには金属配線抵抗と配線間寄生容量の減少が必要
である。そこで、近年、金属配線抵抗を下げるために、
従来配線材料として用いられてきたAlよりも比抵抗の
低いCuを用いた金属配線形成が検討されてきている。
また、配線間容量低減のため、従来のSiO2よりも比
誘電率の低い絶縁膜が検討されてきている。
【0003】Cuを用いて金属配線を形成する場合、C
uがCl系やF系のガスに対してAlよりもエッチング
されにくく微細な加工が難しい。このため、層間膜に溝
を形成し、Cuで埋め込むダマシンと呼ばれる溝配線を
形成する方法が広く検討されてきている。また、溝とコ
ンタクト孔を同時に開口して、Cu成膜の際、コンタク
トプラグと溝配線を同時に形成するデュアルダマシンと
呼ばれるコンタクトと配線の形成法もある。
【0004】SiO2よりも比誘電率の低い絶縁膜とし
て代表的なものにFを添加したSiOFがある。この場
合、SiO2の比誘電率が3.9以上であるのに対し、
SiOFはFの添加量にもよるが3.3〜3.6という
値が得られている。近年、これよりもさらに比誘電率の
低い膜としては、HSQやBCB、フッ素化アモルファ
スカーボンなど、さまざまな種類の無機、あるいは有機
膜が検討されてきている。
【0005】
【発明が解決しようをする課題】前述の従来の半導体装
置の製造方法には、下記のような課題が残されている。
【0006】1.CuはSiO2膜と反応して酸化され
やすく、比抵抗の増加が問題となる。また、SiO2
を拡散することにより、配線間のリークが問題となる。
このため、Cu全面をバリヤメタルと、Cuと反応しに
くい層間絶縁膜で囲う構造が必要となる。
【0007】2.Cuと反応しにくい層間絶縁膜として
はSiNが広く使われているが、SiNの比誘電率は7
以上もあるため、配線間容量が増加し、信号伝達遅延の
原因となる。このため、Cu、またはバリヤメタルと接
する面でSiNが露出していることがないように、配線
を比誘電率の低い有機絶縁材料で覆う構造が必要とな
る。
【0008】3.層間絶縁膜として有機膜を用いる場
合、有機膜はレジストと同様にCを主な構成元素として
いるため、エッチング時にレジストとの選択比をとるの
が難しい。また、レジスト除去のためのO2アッシング
により容易にエッチングされてしまうという問題があ
る。このため、有機膜をエッチングする場合、レジスト
以外の材料をマスクとして加工する必要がある。
【0009】本発明の目的は、半導体製造装置の金属配
線埋め込み用の溝形成と下地配線との接続のためのコン
タクト開口を同時に行う工程を備えた半導体装置の製造
方法において、上記溝配線とコンタクト孔の全面を低誘
電率な有機膜で覆うことにより金属配線層の形成を行う
ことができる方法を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体製造装
置の金属配線埋め込み用の溝形成と下地配線との接続の
ためのコンタクト開口とを同時に行う工程において、上
記溝配線とコンタクト孔の全面を低誘電率な有機膜で覆
うことを特徴とする。
【0011】金属配線形成のための溝形成後、あるいは
コンタクト開口後に、有機膜を用いてサイドウォールを
形成することができる。また金属配線のための溝とコン
タクト孔を同時に形成する工程において、全面を有機膜
で覆うこともできる。
【0012】本発明の他の態様によれば、金属配線のた
めの溝形成とコンタクト孔形成を同時に行う工程を備え
た半導体装置の製造方法において、下地層間絶縁膜上に
第1の有機絶縁膜を成膜する工程と、CVDによりSi
NとSiO2を成膜する工程と、リソグラフィーとドラ
イエッチングによりコンタクト開口のためのパターンを
上述の第1のSiN/SiO2積層膜に形成する工程
と、その上に第2の有機絶縁膜を成膜する工程と、さら
にCVDにより第2のSiN/SiO2を成膜する工程
と、リソグラフィーとドライエッチングにより配線用溝
形成のためのパターンを第2のSiN/SiO2層に形
成する工程と、第1、第2のSiN/SiO2積層膜を
マスクとしてドライエッチングにより第1、第2の有機
膜中に配線用溝とコンタクトのパターンを形成する工程
と、全面に第3の有機絶縁膜を成膜してエッチバックす
ることにより第3の有機絶縁膜のサイドウォールを形成
する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方
法が提供される。
【0013】すなわち本発明の半導体装置の製造方法に
よれば、Cu配線全体を有機膜で覆うためにCuの酸化
や反応による拡散はおこらない。また、全面を誘電率の
低い有機膜で覆っているため、配線間の寄生容量を低減
することができる。
【0014】本発明の方法にしたがって金属配線を形成
した場合には、Cu配線全体を有機膜で覆うために、C
uの酸化や反応による拡散は起こりにくい。また、全面
を誘電率の低い有機膜で覆っているため、配線間の寄生
容量を低減することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。まず、図1(a)に示すように、
シリコン基板1上に、下地層間絶縁膜としてCVD法に
よりBPSG膜2を1μm成膜後、その上に第1の低誘
電率有機絶縁膜3としてパリレン膜をCVD法により5
00nm成膜する。
【0016】次に、第1のエッチングマスク層として、
プラズマCVD法によりSiO2膜4を30nm、Si
N膜5を20nmそれぞれ成膜する。それから、フォト
リソグラフィによりコンタクト開口のためのパターンを
有するレジスト6を形成し、ドライエッチングによりS
iN膜5のエッチングを行う。
【0017】次に図1(b)に示すように、レジスト6
の除去後、SiN膜5をマスクとして、SiO2膜4を
エッチングし、コンタクト孔7を開口するための第1の
エッチングマスク層となるパターンを形成する。
【0018】次に図1(c)に示すように、溝配線形成
のための第2の低誘電率有機絶縁膜8としてパリレン膜
を400nm成膜する。それから第2のエッチングマス
ク層としてプラズマCVD法により第2のSiO2膜9
を30nm、第2のSiN膜10を20nm成膜する。
それから、フォトリソグラフィにより溝配線形成のため
のレジストパターンを形成し、ドライエッチングにより
第2のSiN膜10を加工する。
【0019】次に図1(d)に示すように、レジストパ
ターンの除去後、第2のSiN膜10をマスクとして第
2のSiO2膜9をエッチングし、第2のエッチングマ
スク層の溝配線パターン11を形成する。
【0020】次に図1(e)に示すように第2のエッチ
ングマスク層であるSiN/SiO 2をマスクとして、
2を含むガスを用いたドライエッチングにより第2の低
誘電率有機絶縁膜のエッチングを行い溝形成11を行
う。この時、同時に、溝エッチングにより露出した第1
のエッチングマスク層をマスクとして第1の低誘電率有
機絶縁膜であるパリレン膜3もエッチングされる。
【0021】それから、図1(f)に示すように第1、
第2の低誘電率有機絶縁膜であるパリレン膜3,8をマ
スクとして、ドライエッチングにより下地層間絶縁膜B
PSGのエッチングを行い、コンタクト孔を開口する。
この際、露出している第1、第2のエッチングマスク層
も同時にエッチングする。
【0022】次に図1(g)に示すように、段差被覆性
に優れた低誘電率有機絶縁膜としてパリレン膜を50n
m成膜し、これをO2プラズマによりエッチバックする
ことにより、低誘電率有機絶縁膜のサイドウォール12
を形成する。これにより金属配線用の溝とコンタクト孔
の形成を行われたことになる。
【0023】次に図1(h)に示すように、スパッタ法
によりTaN膜14をバリヤメタルとして50nm成膜
し、スパッタ法もしくはCVD法によりシード層のCu
膜13を成膜後、Cuメッキによりコンタクト孔と溝の
同時埋め込みを行い、CMPにより、表面のCuを除去
し、溝配線の形成を行う。
【0024】この実施の形態では、第1、第2、第3の
低誘電率有機絶縁膜としてパリレンを用いたが、低誘電
率の有機膜であれば特に限定しない。また金属配線のバ
リヤメタルとしてTaNを用いたが、TiN、TiC
N、WN、Ta等を用いても良い。また、金属配線とし
てCuを用いたが、Al、W等でも良い。
【0025】以下に、本発明の第2の実施の形態を説明
する。まず、図2(a)に示すように低誘電率有機絶縁
膜上に第1の金属配線としてCuの溝配線を形成する。
次いで、図2(b)に示すように、その上にエッチスト
ップ層としてSiN膜10を50nm成膜後、第3の低
誘電率有機絶縁膜15としてパリレン膜を500nm成
膜する。次に第2のエッチングマスク層として第2のS
iO2膜9を30nm成膜する。
【0026】それから、フォトリソグラフィによりコン
タクト開口のためのレジストパターン7を形成する。
【0027】次に図2(c)に示すように、第2のSi
2膜9のエッチングを行い、レジストパターン7と第
2のSiO2膜9をマスクとして第3の低誘電率有機絶
縁膜15であるパリレン膜のエッチングを行う。この
時、レジスト7も同じ有機系の膜であるので、同時にエ
ッチングされて除去されるので、プラズマ剥離は不要で
ある。
【0028】次に、図2(d)に示すように、エッチバ
ックにより表面のSiO2膜9とコンタクト底部のSi
N膜5を除去する。
【0029】次に図2(e)に示すように、パリレンを
50nm成膜し、これをエッチバックすることにより、
低誘電率有機絶縁膜からなるサイドウォール12を形成
する。
【0030】次に図2(f)に示すように、バリヤメタ
ルであるTiN/Ti膜をスパッタ法によりそれぞれ1
00nmと30nmの膜厚で成膜し、CVD法によりコ
ンタクトをWで埋め込み、CMPにより余剰のW/Ti
N/Tiを除去することでコンタクトプラグを形成す
る。
【0031】次に図2(g)に示すように、第2のエッ
チストップ層としてSiN膜16を50nm成膜後、第
4の低誘電率有機絶縁膜17としてパリレンを400n
m成膜する。その上に第3のエッチングマスク層として
SiO218を30nm成膜する。それから、フォトリ
ソグラフィにより溝配線形成用のレジストパターンを形
成する。
【0032】それから、図2(h)に示すようにドライ
エッチングによりSiO2をエッチング後、レジスト除
去も兼ねて第3の低誘電率有機絶縁膜15のエッチング
を行い、最後に全面SiO2のエッチバックを行う。
【0033】それから、図2−iに示すように、実施例
1と同様に、バリヤメタルとしてTaN成膜後、Cuメ
ッキにより、溝の埋め込みを行い、CMPにより、表面
のCu/TaNを除去し、溝配線の形成を行う。
【0034】
【発明の効果】本発明の第1の効果は、Cu配線全体を
有機膜で覆う構造でSiO2との反応を防止することに
より、Cuの酸化と拡散の防止ができることである。さ
らに第2の効果として、低誘電率の有機絶縁膜で配線全
面を覆う構造を用いるため、配線間容量が低減できる。
【0035】またSiN/SiO2の積層膜を有機膜加
工のためのマスクとして用いることで、有機膜の加工を
容易にすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による半導体装置の
製造方法の工程説明図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態による半導体装置の
製造方法の工程説明図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 BPSG膜 3 第1の低誘電率有機絶縁膜 4 プラズマSiO2膜 5 プラズマSiN膜 6 レジスト 7 コンタクト孔 8 第2の低誘電率有機絶縁膜 9 プラズマSiO2膜 10 プラズマSiN膜 11 溝配線パターン 12 有機膜サイドウォール 13 Cu膜 14 TaN膜 15 第3の低誘電率有機絶縁膜 16 プラズマSiN膜 17 第4の低誘電率有機絶縁膜 18 プラズマSiO2
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F033 HH08 HH11 HH19 HH21 HH32 HH33 JJ08 JJ11 JJ18 JJ19 JJ21 JJ32 JJ33 JJ34 JJ36 KK01 KK11 MM02 MM12 MM13 NN06 NN07 PP06 PP15 PP27 QQ09 QQ11 QQ25 QQ28 QQ31 QQ48 RR04 RR06 RR15 RR21 SS11 TT04 TT06 TT07 TT08 XX24 5F058 AA10 AC10 AD02 AE01 AF01 AG04 AG07 AH02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体製造装置の金属配線埋め込み用の
    溝形成と下地配線との接続のためのコンタクト開口とを
    同時に行う工程において、上記溝配線とコンタクト孔の
    全面を低誘電率な有機膜で覆うことを特徴とする半導体
    製造方法。
  2. 【請求項2】 金属配線形成のための溝形成後、あるい
    はコンタクト開口後に、有機膜を用いてサイドウォール
    を形成する請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 金属配線のための溝とコンタクト孔を同
    時に形成する工程において、全面を有機膜で覆う請求項
    1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 金属配線のための溝形成とコンタクト孔
    形成を同時に行う工程を備えた半導体装置の製造方法に
    おいて、 下地層間絶縁膜上に第1の有機絶縁膜を成膜する工程
    と、CVDによりSiNとSiO2を成膜する工程と、
    リソグラフィーとドライエッチングによりコンタクト開
    口のためのパターンを上述の第1のSiN/SiO2
    層膜に形成する工程と、その上に第2の有機絶縁膜を成
    膜する工程と、さらにCVDにより第2のSiN/Si
    2を成膜する工程と、リソグラフィーとドライエッチ
    ングにより配線用溝形成のためのパターンを第2のSi
    N/SiO2層に形成する工程と、第1、第2のSiN
    /SiO2積層膜をマスクとしてドライエッチングによ
    り第1、第2の有機膜中に配線用溝とコンタクトのパタ
    ーンを形成する工程と、全面に第3の有機絶縁膜を成膜
    してエッチバックすることにより第3の有機絶縁膜のサ
    イドウォールを形成する工程を有することを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100365641B1 (ko) * 2000-07-29 2002-12-26 삼성전자 주식회사 배선에 의한 기생 용량을 줄일 수 있는 반도체 장치 및 그형성방법
WO2004107434A1 (ja) * 2003-05-29 2004-12-09 Nec Corporation 配線構造およびその製造方法
JP2007005679A (ja) * 2005-06-27 2007-01-11 Consortium For Advanced Semiconductor Materials & Related Technologies 半導体装置、及び半導体装置の製造方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100365641B1 (ko) * 2000-07-29 2002-12-26 삼성전자 주식회사 배선에 의한 기생 용량을 줄일 수 있는 반도체 장치 및 그형성방법
WO2004107434A1 (ja) * 2003-05-29 2004-12-09 Nec Corporation 配線構造およびその製造方法
JPWO2004107434A1 (ja) * 2003-05-29 2006-07-20 日本電気株式会社 配線構造およびその製造方法
CN100407400C (zh) * 2003-05-29 2008-07-30 日本电气株式会社 布线结构
US7701060B2 (en) 2003-05-29 2010-04-20 Nec Corporation Wiring structure and method for manufacturing the same
JP4819501B2 (ja) * 2003-05-29 2011-11-24 日本電気株式会社 配線構造およびその製造方法
US8592303B2 (en) 2003-05-29 2013-11-26 Renesas Electronics Corporation Wiring structure and method for manufacturing the same
JP2007005679A (ja) * 2005-06-27 2007-01-11 Consortium For Advanced Semiconductor Materials & Related Technologies 半導体装置、及び半導体装置の製造方法
JP4716316B2 (ja) * 2005-06-27 2011-07-06 次世代半導体材料技術研究組合 半導体装置の製造方法

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