JP2000208620A - Production of semiconductor device - Google Patents

Production of semiconductor device

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JP2000208620A
JP2000208620A JP11004464A JP446499A JP2000208620A JP 2000208620 A JP2000208620 A JP 2000208620A JP 11004464 A JP11004464 A JP 11004464A JP 446499 A JP446499 A JP 446499A JP 2000208620 A JP2000208620 A JP 2000208620A
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JP
Japan
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wiring
film
connection hole
interlayer insulating
forming
Prior art date
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Application number
JP11004464A
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Japanese (ja)
Inventor
Noboru Morimoto
昇 森本
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form satisfactory Cu wiring with high reproducibility, while using a dual damascene process. SOLUTION: A hole for connection hole is formed by etching through a second wiring correspondent inter-layer insulating film 11, a second wiring stopper film 10 and a wiring inter-layer insulating film 9. The entire surface is coated with an organic coating film 20, such as resist by rotary coating and inside the hole for connection hole, the organic coating film 20 is left by a method such as full etch back, so that the surface of the organic coating film 20 can be higher than the lower surface of the second wiring correspondent inter-layer insulating film. Afterwards, an antireflection film 21 is formed over the entire surface about from 500 to 1,000 angstroms, and a groove 15 for second wiring layer is formed by etching the second wiring corresponding inter-layer insulating film 11.

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】この発明は半導体装置の製造
方法に関し、特に多層配線の形成方法に関するものであ
る。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for forming a multilayer wiring.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路は世代と共にデバイスの
高速化、高性能化が推し進められている。デバイスの高
速化を律速する信号遅延はゲート遅延成分と配線遅延成
分とに分けられる。ゲート遅延成分はトランジスタの微
細化と共に減少する方向にあるのに対して、配線遅延成
分は配線層の微細化と共に増大する方向にある。配線遅
延は配線容量Cと配線抵抗Rとの積CRにより決まるた
めに、配線遅延を抑制する策として低抵抗であるCuを
配線材料に適用することが検討されている。
2. Description of the Related Art With the generation of semiconductor integrated circuits, the speed and performance of devices are being promoted. The signal delay that determines the speed of the device is divided into a gate delay component and a wiring delay component. The gate delay component tends to decrease with miniaturization of the transistor, while the wiring delay component tends to increase with miniaturization of the wiring layer. Since the wiring delay is determined by the product CR of the wiring capacitance C and the wiring resistance R, application of low-resistance Cu to the wiring material is being studied as a measure to suppress the wiring delay.

【0003】Cu配線を適用する場合、従来のエッチン
グプロセスによる加工が困難であるため、埋込み型プロ
セスであるダマシンプロセスが提唱されている。なかで
も、あらかじめ層間絶縁膜に接続孔または配線に対応す
る溝を掘った後、Cuを埋込み、CMP研磨によりCu
を平坦化して配線を形成するデュアルダマシンプロセス
が検討されている。
When a Cu wiring is applied, it is difficult to perform processing by a conventional etching process. Therefore, a damascene process, which is an embedded process, has been proposed. Above all, after digging a groove corresponding to a connection hole or a wiring in the interlayer insulating film in advance, burying Cu, and performing Cu polishing by CMP polishing.
A dual damascene process in which wiring is formed by flattening layers is being studied.

【0004】図22〜図25は従来のデュアルダマシン
プロセスによるCu配線の形成方法を示す工程断面図で
ある。図にしたがって順次説明を行う。まず、図22に
示すように、下地層間絶縁膜1上に第1配線ストッパー
膜2、第1配線対応層間絶縁膜3を順次成膜し、第1配
線対応層間絶縁膜3にバリアメタル5および金属膜6を
埋め込んで、第1配線層7を形成する。さらに、接続孔
ストッパー膜8、配線層間絶縁膜9、第2配線ストッパ
ー膜10、第2配線対応層間絶縁膜11を順に形成す
る。
FIGS. 22 to 25 are sectional views showing the steps of a method for forming a Cu wiring by a conventional dual damascene process. The description will be made sequentially according to the drawings. First, as shown in FIG. 22, a first wiring stopper film 2 and a first wiring corresponding interlayer insulating film 3 are sequentially formed on a base interlayer insulating film 1, and a barrier metal 5 and a first wiring stopper film 2 are formed on the first wiring corresponding interlayer insulating film 3. The first wiring layer 7 is formed by embedding the metal film 6. Further, a connection hole stopper film 8, a wiring interlayer insulating film 9, a second wiring stopper film 10, and a second wiring corresponding interlayer insulating film 11 are sequentially formed.

【0005】次に、図23に示すように、第2配線対応
層間絶縁膜11上にレジストパターン12を形成し、レ
ジストパターン12をマスクとして第1配線層7上に接
続孔用の穴13の形成を行う。これは、接続孔ストッパ
ー膜8をエッチングストッパーとして第2配線対応層間
絶縁膜11,第2配線ストッパー膜10および配線層間
絶縁膜9を順にエッチングを行う。
[0005] Next, as shown in FIG. 23, a resist pattern 12 is formed on the second wiring-corresponding interlayer insulating film 11, and a hole 13 for a connection hole is formed on the first wiring layer 7 using the resist pattern 12 as a mask. Perform formation. In this case, the second wiring-corresponding interlayer insulating film 11, the second wiring stopper film 10, and the wiring interlayer insulating film 9 are sequentially etched using the connection hole stopper film 8 as an etching stopper.

【0006】次に、図24に示すように、レジストパタ
ーン12を除去して接続孔用の穴13が完成する。その
後、第2配線対応層間絶縁膜11上にレジストパターン
14を形成する。次に、図25に示すように、レジスト
パターン14をマスクとし、第2配線ストッパー膜10
をエッチングストッパーとして第2配線対応層間絶縁膜
11をエッチングして、第2配線層用の溝15を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 24, the resist pattern 12 is removed to complete a hole 13 for a connection hole. After that, a resist pattern 14 is formed on the second wiring corresponding interlayer insulating film 11. Next, as shown in FIG. 25, the second wiring stopper film 10 is formed using the resist pattern 14 as a mask.
Is used as an etching stopper to etch the second wiring-corresponding interlayer insulating film 11 to form a groove 15 for the second wiring layer.

【0007】その後、第2配線層用の溝15および接続
孔用の穴13を含む全面に、TaNやTiNなどのバリ
アメタルおよびCuなどの金属膜を成膜する。CMP研
磨を行い、第2配線対応層間絶縁膜11および配線層間
絶縁膜9にTaNやTiNなどのバリアメタルおよびC
uなどの金属膜からなる第2配線層および接続孔を形成
する。
Thereafter, a barrier metal such as TaN or TiN and a metal film such as Cu are formed on the entire surface including the groove 15 for the second wiring layer and the hole 13 for the connection hole. CMP polishing is performed to form a barrier metal such as TaN or TiN and C on the second wiring-corresponding interlayer insulating film 11 and the wiring interlayer insulating film 9.
A second wiring layer made of a metal film such as u and a connection hole are formed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来のデュアルダマシ
ンプロセスによるCu配線の形成方法は以上のようであ
り、図26に示すように、(a)は平面図、(b)は断
面図であるが、第2配線層用の溝15を形成するために
第2配線対応層間絶縁膜11上にレジストパターン14
を形成する工程において、第1配線層7を形成している
Cuからの反射(ハレーション)により、レジストパタ
ーン14の形状の崩れ14aが起こる。さらにはこのレ
ジストパターン14aをマスクとして形成するエッチン
グパターンである第2配線層用の溝15の形状の崩れが
おこるという問題点があった。
The method of forming a Cu wiring by the conventional dual damascene process is as described above. As shown in FIG. 26, (a) is a plan view and (b) is a sectional view. In order to form a groove 15 for a second wiring layer, a resist pattern 14 is formed on the second wiring-corresponding interlayer insulating film 11.
In the step of forming (1), reflection (halation) from Cu forming the first wiring layer 7 causes a deformation 14a of the shape of the resist pattern 14. Further, there is a problem that the shape of the groove 15 for the second wiring layer, which is an etching pattern formed by using the resist pattern 14a as a mask, is broken.

【0009】また、図24に示すように、接続孔用の穴
13を形成する際にエッチングストッパーとなった接続
孔ストッパー膜8は、第2配線層用の溝15を形成する
際のエッチング時には接続孔用の穴13の底面に露出し
ている。従って、接続孔ストッパー膜8は第2配線層用
の溝15を形成する際にエッチングガスによって直接ア
タッキングされ消失する。さらには、図27に示すよう
に、第1配線層7であるCuが露出し、エッチングされ
てしまう。これは配線層の形状が変化するばかりでな
く、Cuが接続孔用の穴13内に露出することによって
後工程である酸素を使用したレジストパターン14の除
去工程において、Cuの酸化現象が起こり配線抵抗値の
上昇を招くという問題点があった。
As shown in FIG. 24, the connection hole stopper film 8 serving as an etching stopper when forming the hole 13 for the connection hole is used for etching when forming the groove 15 for the second wiring layer. It is exposed on the bottom surface of the connection hole 13. Therefore, the connection hole stopper film 8 is directly attacked by the etching gas when forming the groove 15 for the second wiring layer and disappears. Further, as shown in FIG. 27, Cu as the first wiring layer 7 is exposed and etched. This is because not only the shape of the wiring layer changes but also Cu is exposed in the hole 13 for the connection hole, so that in the subsequent step of removing the resist pattern 14 using oxygen, Cu oxidization occurs and There is a problem that the resistance value is increased.

【0010】また、図24に示すように、第2配線層用
の溝15を形成する際のエッチング時には接続孔用の穴
13内に第2配線ストッパー膜10の露出面も存在す
る。従って、図27に示すように、第2配線ストッパー
膜10の露出面も第2配線層用の溝15を形成する際に
エッチングガスによって直接アタッキングされ、第2配
線ストッパー膜10の一部が消失し、接続孔用の穴13
の上部が広がった形状に形成される。その結果、接続孔
の抵抗値にバラツキを生じるという問題点があった。
[0010] As shown in FIG. 24, an exposed surface of the second wiring stopper film 10 also exists in the hole 13 for the connection hole at the time of etching when forming the groove 15 for the second wiring layer. Therefore, as shown in FIG. 27, the exposed surface of the second wiring stopper film 10 is also directly attacked by the etching gas when forming the groove 15 for the second wiring layer, and a part of the second wiring stopper film 10 is lost. And holes 13 for connection holes
Is formed in an expanded shape. As a result, there is a problem that the resistance value of the connection hole varies.

【0011】これらの問題点の解決策として、例えば特
開平10−223755号公報には有機反射防止膜(以
下、有機ARC膜と称す)を塗布法によって接続孔内に
埋め込む方法が開示されている。しかし、図28に示す
ように、接続孔用の穴13のアスペクト比の増加と共に
有機ARC膜19の埋込み不良が生じてしまうという問
題点があった。
As a solution to these problems, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-223755 discloses a method in which an organic antireflection film (hereinafter, referred to as an organic ARC film) is embedded in a connection hole by a coating method. . However, as shown in FIG. 28, there has been a problem that the embedding failure of the organic ARC film 19 occurs as the aspect ratio of the connection hole 13 increases.

【0012】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、デュアルダマシンプロセスを用
いて再現性良く、良好なCu配線を形成することのでき
る製造方法を提供することを目的としている。
The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a manufacturing method capable of forming a good Cu wiring with good reproducibility using a dual damascene process. And

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る半導体装置の製造方法は、第1の配線層を含む第1の
配線対応層間絶縁膜上に接続孔ストッパー膜、配線層間
絶縁膜および第2の配線対応層間絶縁膜を順に積層する
工程と、接続孔用のレジストパターンをマスクとし上記
接続孔ストッパー膜をエッチングストッパーとして上記
第2の配線対応層間絶縁膜および上記配線層間絶縁膜を
順にエッチングすることにより上記接続孔用の穴を形成
する工程と、上記接続孔用の穴および上記第2の配線対
応層間絶縁膜上を含む全面に有機塗布膜を形成する工程
と、上記有機塗布膜に全面エッチバックを行う工程と、
全面に反射防止膜を形成する工程と、第2の配線層用の
レジストパターンをマスクとして上記第2の配線対応層
間絶縁膜をエッチングすることにより上記第2の配線層
用の溝を形成する工程と、上記第2の配線層用のレジス
トパターンおよび有機塗布膜を除去する工程と、上記接
続孔ストッパー膜を除去する工程と、上記接続孔用の穴
および第2の配線層用の溝にバリアメタルおよび金属膜
を埋め込むことにより接続孔および第2の配線層を形成
する工程と、を備えるようにしたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a connection hole stopper film and a wiring interlayer insulating film on a first wiring corresponding interlayer insulating film including a first wiring layer. And a step of sequentially laminating a second wiring-corresponding interlayer insulating film, and forming the second wiring-corresponding interlayer insulating film and the wiring interlayer insulating film by using the resist pattern for connection holes as a mask and using the connection hole stopper film as an etching stopper. Forming a hole for the connection hole by etching in order, forming an organic coating film on the entire surface including the hole for the connection hole and the second wiring-corresponding interlayer insulating film; A step of performing etch back on the entire surface of the film;
A step of forming an anti-reflection film on the entire surface and a step of forming the groove for the second wiring layer by etching the second wiring-corresponding interlayer insulating film using the resist pattern for the second wiring layer as a mask Removing the resist pattern and the organic coating film for the second wiring layer; removing the connection hole stopper film; forming a barrier between the hole for the connection hole and the groove for the second wiring layer. Forming a connection hole and a second wiring layer by burying a metal and a metal film.

【0014】この発明の請求項2に係る半導体装置の製
造方法は、有機塗布膜に全面エッチバックを行う工程に
おいて、第2の配線対応層間絶縁膜上の上記有機塗布膜
をすべて除去することにより、接続孔用の穴内にのみ上
記有機塗布膜を残すようにしたものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: removing all of the organic coating film on the second wiring-corresponding interlayer insulating film in the step of etching back the entire surface of the organic coating film. The organic coating film is left only in the connection hole.

【0015】この発明の請求項3に係る半導体装置の製
造方法は、有機塗布膜に全面エッチバックを行う工程に
おいて、第2の配線対応層間絶縁膜上に上記有機塗布膜
の薄膜を残すようにしたものである。
According to a third aspect of the present invention, in the method of fabricating a semiconductor device, in the step of performing etch back on the entire surface of the organic coating film, the thin film of the organic coating film is left on the second wiring interlayer insulating film. It was done.

【0016】この発明の請求項4に係る半導体装置の製
造方法は、有機塗布膜に全面エッチバックを行ったとき
の接続孔用の穴内の有機塗布膜の上面が第2の配線対応
層間絶縁膜下面よりも上層に位置するようにしたもので
ある。
According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, the upper surface of the organic coating film in the connection hole when the entire surface of the organic coating film is etched back is the second interlayer insulating film corresponding to the wiring. It is located above the lower surface.

【0017】この発明の請求項5に係る半導体装置の製
造方法は、第1の配線層を含む第1の配線対応層間絶縁
膜上に接続孔ストッパー膜、配線層間絶縁膜、第2の配
線ストッパー膜および第2の配線対応層間絶縁膜を順に
積層する工程と、接続孔用のレジストパターンをマスク
として上記第2の配線対応層間絶縁膜および上記第2の
配線ストッパー膜をエッチングすることにより上記接続
孔用の穴の上段部を形成する工程と、上記接続孔用の穴
の上段部および上記第2の配線対応層間絶縁膜上を含む
全面に反射防止膜を形成する工程と、第2の配線層用の
レジストパターンをマスクとし上記第2の配線ストッパ
ー膜をエッチングストッパーとして上記反射防止膜およ
び第2の配線対応層間絶縁膜をエッチングすることによ
り上記第2の配線層用の溝を形成すると同時に、上記接
続孔用の穴の上段部の底部より上記接続孔ストッパー膜
をエッチングストッパーとして上記配線層間絶縁膜をエ
ッチングすることにより上記接続孔用の穴の下段部を形
成する工程と、上記第2の配線層用のレジストパターン
を除去する工程と、上記接続孔ストッパー膜を除去する
工程と、上記接続孔用の穴の下段部および第2の配線層
用の溝にバリアメタルおよび金属膜を埋め込むことによ
り接続孔および第2の配線層を形成する工程と、を備え
るようにしたものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, a contact hole stopper film, a wiring interlayer insulating film, and a second wiring stopper are formed on the first wiring corresponding interlayer insulating film including the first wiring layer. A step of sequentially laminating a film and a second wiring-corresponding interlayer insulating film, and etching the second wiring-corresponding interlayer insulating film and the second wiring stopper film by using a resist pattern for a connection hole as a mask to form the connection. Forming an upper portion of the hole for the hole, forming an antireflection film on the entire surface including the upper portion of the hole for the connection hole and the second wiring-corresponding interlayer insulating film, and forming a second wiring The second wiring is formed by etching the antireflection film and the second wiring-corresponding interlayer insulating film using the second wiring stopper film as an etching stopper using the layer resist pattern as a mask. At the same time as forming the groove for the connection hole, the lower part of the hole for the connection hole is formed by etching the wiring interlayer insulating film from the bottom of the upper part of the hole for the connection hole using the connection hole stopper film as an etching stopper. Removing the resist pattern for the second wiring layer, removing the connection hole stopper film, and removing the lower portion of the connection hole and the groove for the second wiring layer. Forming a connection hole and a second wiring layer by embedding a barrier metal and a metal film.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1〜図14はこ
の発明の実施の形態1のデュアルダマシンプロセスによ
るCu配線の形成方法を示す工程断面図である。図にし
たがって順次説明する。まず、図1に示すように、シリ
コン基板上に種々の素子を形成した後、第1の配線層を
形成するために、約1μm程度のシリコン酸化膜からな
る下地層間絶縁膜1上に第1配線ストッパー膜2となる
シリコン窒化膜を500〜2000オングストローム程
度成膜する。次に、第1の配線層に相当するシリコン酸
化膜を0.1〜2μm程度成膜し、第1配線対応層間絶
縁膜3を形成する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 1 to 14 are sectional views showing steps of a method for forming a Cu wiring by a dual damascene process according to the first embodiment of the present invention. The description will be made sequentially according to the drawings. First, as shown in FIG. 1, after forming various elements on a silicon substrate, a first wiring layer is formed on a base interlayer insulating film 1 made of a silicon oxide film of about 1 μm. A silicon nitride film serving as the wiring stopper film 2 is formed in a thickness of about 500 to 2000 Å. Next, a silicon oxide film corresponding to the first wiring layer is formed to a thickness of about 0.1 to 2 μm to form the first wiring corresponding interlayer insulating film 3.

【0019】次に、図2に示すように、レジストパター
ン4をマスクとし、第1配線ストッパー膜2をエッチン
グストッパーとして第1の配線対応層間絶縁膜3をエッ
チングして、第1配線層用の溝を形成する。次に、図3
に示すように、第1配線層用の溝を含む全面に、TaN
やTiN等からなるバリアメタル5およびCuなどの金
属膜6を成膜する。次に、図4に示すように、CMP研
磨を行い、第1配線対応層間絶縁膜3にバリアメタル5
および金属膜6からなる第1配線層7を形成する。
Next, as shown in FIG. 2, the first wiring-corresponding interlayer insulating film 3 is etched using the resist pattern 4 as a mask and the first wiring stopper film 2 as an etching stopper to form a first wiring layer. Form a groove. Next, FIG.
As shown in FIG. 2, the entire surface including the groove for the first wiring layer is covered with TaN.
A metal film 6 such as a barrier metal 5 and Cu is formed. Next, as shown in FIG. 4, CMP polishing is performed to form a barrier metal 5 on the first wiring-corresponding interlayer insulating film 3.
And a first wiring layer 7 made of a metal film 6 is formed.

【0020】次に、図5に示すように、全面に、500
〜2000オングストローム程度のシリコン窒化膜から
なる接続孔ストッパー膜8を形成する。これは後に接続
孔を形成するときのエッチングストッパーとなるさら
に、0.5〜2μm程度のシリコン酸化膜からなる配線
層間絶縁膜9を形成した後、500〜2000オングス
トローム程度のシリコン窒化膜からなる第2配線ストッ
パー膜10、第2の配線層に相当する0.1〜2μm程
度のシリコン酸化膜からなる第2配線対応層間絶縁膜1
1を順次形成する。このとき、第2の配線ストッパー膜
10を形成することなく、配線層間絶縁膜9直上に第2
配線対応層間絶縁膜11を形成してもよい。次に、図6
に示すように、第2配線対応層間絶縁膜11上に接続孔
用のレジストパターン12を形成する。
Next, as shown in FIG.
A connection hole stopper film 8 made of a silicon nitride film of about 2000 Å is formed. This is to be an etching stopper when a connection hole is formed later. Further, after forming a wiring interlayer insulating film 9 made of a silicon oxide film of about 0.5 to 2 μm, a silicon nitride film of about 500 to 2000 Å is formed. (2) a second wiring stopper film 10, a second wiring corresponding interlayer insulating film 1 made of a silicon oxide film having a thickness of about 0.1 to 2 μm corresponding to a second wiring layer;
1 are sequentially formed. At this time, without forming the second wiring stopper film 10, the second wiring stopper film 10
The wiring corresponding interlayer insulating film 11 may be formed. Next, FIG.
As shown in FIG. 7, a resist pattern 12 for a connection hole is formed on the second wiring-corresponding interlayer insulating film 11.

【0021】次に、図7に示すように、レジストパター
ン12をマスクとして第1配線層7上に接続孔用の穴1
3の形成を行う。これは、接続孔ストッパー膜8をエッ
チングストッパーとして第2配線対応層間絶縁膜11,
第2配線ストッパー膜10および配線層間絶縁膜9を貫
通するようにエッチングを行う。このエッチングは例え
ば、ECR型ドライエッチング装置を用いて、C48
2のガスでまず、第2配線対応層間絶縁膜11をエッ
チングし、続いてCF4/O2のガスで第2配線ストッパ
ー膜10をエッチングし、さらにC48/O2のガスに
戻して配線層間絶縁膜9をエッチングする。その後、レ
ジストパターン12を除去して接続孔用の穴13が完成
する。
Next, as shown in FIG. 7, holes 1 for connection holes are formed on the first wiring layer 7 using the resist pattern 12 as a mask.
3 is formed. This is because the connection hole stopper film 8 is used as an etching stopper, and
Etching is performed so as to penetrate the second wiring stopper film 10 and the wiring interlayer insulating film 9. For this etching, for example, using an ECR type dry etching apparatus, C 4 F 8 /
First, in the gas O 2, the second wiring corresponding interlayer insulating film 11 is etched, followed by CF 4 / O 2 gas and the second wiring stopper film 10 is etched, further gas C 4 F 8 / O 2 Then, the wiring interlayer insulating film 9 is etched. After that, the resist pattern 12 is removed to complete the hole 13 for the connection hole.

【0022】次に、図8に示すように、回転塗布法によ
り全面にレジスト等の有機塗布膜20を充分な膜厚で塗
布する。このとき、有機塗布膜20は接続孔用の穴13
内ばかりでなく、第2配線対応層間絶縁膜11上にも塗
布されており、回転塗布法によって形成された有機塗布
膜20は膜厚にバラツキがある。
Next, as shown in FIG. 8, an organic coating film 20 such as a resist is coated on the entire surface by a spin coating method with a sufficient thickness. At this time, the organic coating film 20 is connected to the connection hole 13.
The organic coating film 20 is applied not only on the inside but also on the second wiring-corresponding interlayer insulating film 11, and the thickness of the organic coating film 20 formed by the spin coating method varies.

【0023】次に、図9に示すように、全面エッチバッ
ク等の方法により有機塗布膜20を除去し、接続孔用の
穴13内にのみ有機塗布膜20を残す。このとき、理想
的には有機塗布膜20表面が第2配線対応層間絶縁膜1
1表面と同一面となるのであるが、接続孔用の穴13外
の有機塗布膜20を完全に除去するためには全面エッチ
バックをオーバーエッチング気味に設定する必要があ
る。このとき、全面エッチバック後の有機塗布膜20表
面が第2配線対応層間絶縁膜11表面より後退して形成
されることがあるが、第2配線ストッパー膜10、つま
り、第2配線対応層間絶縁膜11の下面よりも下に形成
される事はないように制御する。接続孔ストッパー膜8
および第2配線ストッパー膜10は有機塗布膜20によ
り覆われ、露出することがない。
Next, as shown in FIG. 9, the organic coating film 20 is removed by a method such as etch back on the entire surface, and the organic coating film 20 is left only in the holes 13 for connection holes. At this time, ideally, the surface of the organic coating film 20 is
Although it is the same surface as one surface, it is necessary to set the entire etch back to be over-etching in order to completely remove the organic coating film 20 outside the connection hole 13. At this time, the surface of the organic coating film 20 after the entire surface is etched back may be formed to be recessed from the surface of the second wiring-corresponding interlayer insulating film 11, but the second wiring stopper film 10, that is, the second wiring-corresponding interlayer insulating film may be formed. The film 11 is controlled so as not to be formed below the lower surface. Connection hole stopper film 8
The second wiring stopper film 10 is covered with the organic coating film 20 and is not exposed.

【0024】次に、図10に示すように、全面に反射防
止膜21を500〜1000オングストローム程度形成
する。この反射防止膜21は塗布膜である有機ARC
膜、スパッタまたはCVDにより形成されるSiN膜な
どである。このとき、反射防止膜21により第1配線層
7からのハレーションを防止することができるととも
に、有機塗布膜20の上にさらに重ねて反射防止膜21
を形成しているので、接続孔用の穴13内の埋込みを充
分に行うことができる。また、反射防止膜21が塗布膜
である有機ARC膜の場合、回転塗布法で形成するので
あるが反射防止膜21は有機塗布膜20に比べて膜厚が
薄いので膜厚のバラツキは無視できる程度である。
Next, as shown in FIG. 10, an antireflection film 21 is formed on the entire surface to a thickness of about 500 to 1000 angstroms. This antireflection film 21 is an organic ARC which is a coating film.
A film, a SiN film formed by sputtering or CVD, or the like. At this time, halation from the first wiring layer 7 can be prevented by the anti-reflection film 21, and the anti-reflection film 21 is further superimposed on the organic coating film 20.
Is formed, the filling in the hole 13 for the connection hole can be sufficiently performed. When the anti-reflection film 21 is an organic ARC film as a coating film, it is formed by a spin coating method. However, since the anti-reflection film 21 is thinner than the organic coating film 20, the variation in the film thickness can be ignored. It is about.

【0025】次に、図11に示すように、レジストパタ
ーン14をマスクとし、第2配線ストッパー膜10をエ
ッチングストッパーとして第2配線対応層間絶縁膜11
をエッチングして、第2配線層用の溝15を形成する。
第2配線ストッパー膜10を形成していない場合は、エ
ッチング時間の制御により第2配線対応層間絶縁膜11
のエッチングを行う。この様にすれば、接続孔ストッパ
ー膜8および第2配線ストッパー膜10の露出面が第2
配線層用の溝15を形成する際にエッチングガスによっ
て直接アタッキングされるのを防止することができる。
したがって、第1配線層7が露出したり、第2配線スト
ッパー膜10の一部が消失して接続孔用の穴13の形状
が変化することがなく、接続孔の抵抗値にバラツキを生
じることがない。
Next, as shown in FIG. 11, using the resist pattern 14 as a mask and the second wiring stopper film 10 as an etching stopper, the second wiring-corresponding interlayer insulating film 11 is used.
Is etched to form a groove 15 for the second wiring layer.
If the second wiring stopper film 10 is not formed, the second wiring-corresponding interlayer insulating film 11 is controlled by controlling the etching time.
Is etched. With this configuration, the exposed surfaces of the connection hole stopper film 8 and the second wiring stopper film 10 are
At the time of forming the groove 15 for the wiring layer, direct attack by the etching gas can be prevented.
Therefore, the first wiring layer 7 is not exposed, and a part of the second wiring stopper film 10 disappears, so that the shape of the connection hole 13 does not change, and the resistance value of the connection hole varies. There is no.

【0026】次に、図12で示すように、レジストパタ
ーン14と共に接続孔用の穴13内の有機塗布膜20を
除去し、さらに、接続孔用の穴13内底部に露出してい
る接続孔ストッパー膜8を除去して第2配線層用の溝1
5および接続孔用の穴13を形成する。
Next, as shown in FIG. 12, the organic coating film 20 in the connection hole 13 is removed together with the resist pattern 14, and the connection hole exposed at the bottom of the connection hole 13 is removed. The stopper film 8 is removed to remove the groove 1 for the second wiring layer.
5 and holes 13 for connection holes are formed.

【0027】次に、図13に示すように、第2配線層用
の溝15および接続孔用の穴13を含む全面に、TaN
やTiNなどのバリアメタル16およびCuなどの金属
膜17を成膜する。最後に、図14に示すように、CM
P研磨を行い、第2配線対応層間絶縁膜11および配線
層間絶縁膜9にTaNやTiNなどのバリアメタル16
およびCuなどの金属膜17からなる第2配線層18お
よび接続孔22を形成する。
Next, as shown in FIG. 13, the entire surface including the groove 15 for the second wiring layer and the hole 13 for the connection hole is covered with TaN.
A barrier metal 16 such as TiN or TiN and a metal film 17 such as Cu are formed. Finally, as shown in FIG.
P polishing is performed to form a barrier metal 16 such as TaN or TiN on the second wiring interlayer insulating film 11 and the wiring interlayer insulating film 9.
Then, a second wiring layer 18 made of a metal film 17 such as Cu and a connection hole 22 are formed.

【0028】このようにすれば、第1配線層7からのハ
レーションは反射防止膜21によって防止できる。ま
た、第2配線層用の溝15を形成する際に、接続孔スト
ッパー膜8および第2配線ストッパー膜10は有機塗布
膜20により覆われ、露出することがなくエッチングガ
スにより直接アタッキングされることがない。さらに接
続孔用の穴13内への埋込みが十分に行えるとともに、
接続孔用の穴13外の有機塗布膜20が完全に除去され
ているので、レジストパターン14を形成したときに下
地からの膜厚のバラツキを抑制することができ、第2配
線層用の溝15の形成のためのエッチングを良好に行う
ことができ、再現性良く、良好なCu配線を形成するこ
とができる。さらに、第2配線ストッパー膜10を形成
しない場合には、工程が簡単になるとともに、配線層間
の容量も低く抑えることができる。
In this way, halation from the first wiring layer 7 can be prevented by the antireflection film 21. When forming the groove 15 for the second wiring layer, the connection hole stopper film 8 and the second wiring stopper film 10 are covered with the organic coating film 20 and are directly attacked by the etching gas without being exposed. There is no. Furthermore, while being able to be sufficiently embedded in the hole 13 for the connection hole,
Since the organic coating film 20 outside the holes 13 for the connection holes is completely removed, it is possible to suppress a variation in the film thickness from the base when the resist pattern 14 is formed, and to provide a groove for the second wiring layer. Etching for the formation of No. 15 can be performed well, and a good Cu wiring can be formed with good reproducibility. Further, when the second wiring stopper film 10 is not formed, the process is simplified and the capacitance between the wiring layers can be reduced.

【0029】実施の形態2.図15〜18はこの発明の
実施の形態2のデュアルダマシンプロセスによるCu配
線の形成方法を示す工程断面図である。図にしたがって
順次説明する。まず、接続孔用の穴13の開口までの工
程を実施の形態1の図1〜図7と同様にして行った後、
図15に示すように、回転塗布法によりレジスト等の有
機塗布膜20を接続孔用の穴13内に埋め込む。このと
き、有機塗布膜20は接続孔用の穴13内ばかりでな
く、第2配線対応層間絶縁膜11上にも塗布されてい
る。
Embodiment 2 15 to 18 are sectional views showing steps of a method for forming a Cu wiring by a dual damascene process according to the second embodiment of the present invention. The description will be made sequentially according to the drawings. First, after performing the steps up to the opening of the connection hole 13 in the same manner as in FIGS. 1 to 7 of the first embodiment,
As shown in FIG. 15, an organic coating film 20 such as a resist is buried in the connection hole 13 by a spin coating method. At this time, the organic coating film 20 is applied not only in the hole 13 for the connection hole but also on the interlayer insulating film 11 corresponding to the second wiring.

【0030】次に、図16に示すように、全面エッチバ
ック等の方法により有機塗布膜20を除去するのである
が、接続孔用の穴13内に有機塗布膜20を残すととも
に第2配線対応層間絶縁膜11上にも有機塗布膜20が
薄く残るようにする。次に、図17に示すように、全面
に反射防止膜21を形成する。この反射防止膜21は塗
布膜である有機ARC膜、スパッタまたはCVDにより
形成されるSiN膜やTiN膜などである。このとき、
有機塗布膜20の上にさらに重ねて反射防止膜21を形
成しているので、接続孔用の穴13内の埋込みを充分に
行うことができ、第1配線層7からのハレーションは反
射防止膜21によって防止できる。また、接続孔ストッ
パー膜8および第2配線ストッパー膜10は有機塗布膜
20により覆われている。
Next, as shown in FIG. 16, the organic coating film 20 is removed by a method such as etch back on the entire surface. The organic coating film 20 is left in the hole 13 for the connection hole and the second wiring The organic coating film 20 is also left thinly on the interlayer insulating film 11. Next, as shown in FIG. 17, an antireflection film 21 is formed on the entire surface. The antireflection film 21 is an organic ARC film as a coating film, a SiN film or a TiN film formed by sputtering or CVD. At this time,
Since the anti-reflection film 21 is further formed on the organic coating film 20, it is possible to sufficiently embed the hole 13 for the connection hole, so that the halation from the first wiring layer 7 is reduced by the anti-reflection film. 21 prevents this. The connection hole stopper film 8 and the second wiring stopper film 10 are covered with the organic coating film 20.

【0031】次に、図18に示すように、レジストパタ
ーン14をマスクとし、第2配線ストッパー膜10をエ
ッチングストッパーとして第2配線対応層間絶縁膜11
をエッチングして、第2配線層用の溝15を形成する。
このとき、接続孔ストッパー膜8および第2配線ストッ
パー膜10は有機塗布膜20により覆われているので、
エッチング時に露出することがなく、エッチングガスに
より直接アタッキングされることがない。第2配線スト
ッパー膜10を形成していない場合は、エッチング時間
の制御により第2配線対応層間絶縁膜11のエッチング
を行う。
Next, as shown in FIG. 18, using the resist pattern 14 as a mask and the second wiring stopper film 10 as an etching stopper, the second wiring corresponding interlayer insulating film 11 is used.
Is etched to form a groove 15 for the second wiring layer.
At this time, since the connection hole stopper film 8 and the second wiring stopper film 10 are covered with the organic coating film 20,
It is not exposed during etching and is not directly attacked by the etching gas. When the second wiring stopper film 10 is not formed, the second wiring-corresponding interlayer insulating film 11 is etched by controlling the etching time.

【0032】その後、実施の形態1の図12と同様にし
て、レジストパターン14と共に接続孔用の穴13内お
よび外の有機塗布膜20を除去し、さらに、接続孔用の
穴13内底部に露出している接続孔ストッパー膜8を除
去して第2配線層用の溝15および接続孔用の穴13を
形成する。
Thereafter, the organic coating film 20 inside and outside the connection hole 13 is removed together with the resist pattern 14 in the same manner as in FIG. 12 of the first embodiment. The exposed connection hole stopper film 8 is removed to form a groove 15 for the second wiring layer and a hole 13 for the connection hole.

【0033】次に、実施の形態1の図13と同様にし
て、第2配線層用の溝15および接続孔用の穴13を含
む全面に、TaNやTiNなどのバリアメタル16およ
びCuなどの金属膜17を成膜する。次に、実施の形態
1の図14と同様にして、CMP研磨を行い、第2配線
対応層間絶縁膜11および配線層間絶縁膜9にTaNや
TiNなどのバリアメタル16およびCuなどの金属膜
17からなる第2配線層18および接続孔22を形成す
る。
Next, similarly to FIG. 13 of the first embodiment, a barrier metal 16 such as TaN or TiN and a barrier metal 16 such as Cu are formed on the entire surface including the groove 15 for the second wiring layer and the hole 13 for the connection hole. A metal film 17 is formed. Next, in the same manner as in FIG. 14 of the first embodiment, CMP polishing is performed to form a barrier metal 16 such as TaN or TiN and a metal film 17 such as Cu on the second interlayer insulating film 11 and the wiring interlayer insulating film 9. The second wiring layer 18 and the connection hole 22 are formed.

【0034】このように、接続孔用の穴13内への埋込
みが十分に行えるとともに、全面エッチバック後の有機
塗布膜20は接続孔用の穴13上で後退すること無く平
坦に形成できるので、反射防止膜21も平坦に形成する
ことができ、第2配線層用の溝15の形成のためのエッ
チングにおいて、第1配線層7からのハレーションを完
全に防止することができ、再現性良く、良好なCu配線
を形成することができる。
As described above, the embedding into the connection hole 13 can be sufficiently performed, and the organic coating film 20 after the entire surface is etched back can be formed flat without receding on the connection hole 13. The antireflection film 21 can also be formed flat, and in etching for forming the groove 15 for the second wiring layer, halation from the first wiring layer 7 can be completely prevented, and the reproducibility can be improved. A good Cu wiring can be formed.

【0035】実施の形態3.上記実施の形態1および2
では接続孔を形成した後に配線溝を形成する場合につい
て説明したが、ここでは接続孔および配線溝を同時に形
成する場合について説明する。図19〜21はこの発明
の実施の形態3のデュアルダマシンプロセスによるCu
配線の形成方法を示す工程断面図である。図にしたがっ
て順次説明する。
Embodiment 3 FIG. Embodiments 1 and 2 above
In the above, the case where the wiring groove is formed after the formation of the connection hole has been described. Here, the case where the connection hole and the wiring groove are formed simultaneously will be described. FIGS. 19 to 21 show Cu according to the dual damascene process according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a process cross-sectional view illustrating a method of forming a wiring. The description will be made sequentially according to the drawings.

【0036】まず、第2配線対応層間絶縁膜11上に接
続孔用のレジストパターン12形成までの工程を実施の
形態1の図1〜図6と同様にして行った後、図19に示
すように、レジストパターン12をマスクとして第1配
線層7上の第2配線対応層間絶縁膜11,第2配線スト
ッパー膜10をエッチングし、接続孔用の穴の上段部1
3aを形成する。
First, the steps up to the formation of the resist pattern 12 for the connection hole on the second wiring interlayer insulating film 11 are performed in the same manner as in FIGS. 1 to 6 of the first embodiment, and then as shown in FIG. Then, using the resist pattern 12 as a mask, the second wiring-corresponding interlayer insulating film 11 and the second wiring stopper film 10 on the first wiring layer 7 are etched to form the upper portion 1 of the hole for the connection hole.
3a is formed.

【0037】次に、図20に示すように、全面に反射防
止膜21を500〜1000オングストローム程度形成
する。この反射防止膜21は塗布膜である有機ARC
膜、スパッタまたはCVDにより形成されるSiN膜な
どである。反射防止膜21により第1配線層7からのハ
レーションを防止できる。
Next, as shown in FIG. 20, an antireflection film 21 is formed on the entire surface to a thickness of about 500 to 1000 angstroms. This antireflection film 21 is an organic ARC which is a coating film.
A film, a SiN film formed by sputtering or CVD, or the like. Halation from the first wiring layer 7 can be prevented by the antireflection film 21.

【0038】次に、図21に示すように、レジストパタ
ーン14をマスクとし、第2配線ストッパー膜10をエ
ッチングストッパーとして第2配線対応層間絶縁膜11
をエッチングして、第2配線層用の溝15を形成すると
ともに第2配線対応層間絶縁膜11パターンをマスクと
して配線層間絶縁膜9をエッチングして接続孔用の穴の
下段部13bを形成する。
Next, as shown in FIG. 21, using the resist pattern 14 as a mask and the second wiring stopper film 10 as an etching stopper, the second wiring-corresponding interlayer insulating film 11 is used.
To form a groove 15 for the second wiring layer and to etch the wiring interlayer insulating film 9 using the pattern of the second wiring-corresponding interlayer insulating film 11 as a mask to form a lower portion 13b of a hole for a connection hole. .

【0039】その後、実施の形態1の図12と同様にし
て、レジストパターン14を除去し、さらに、接続孔用
の穴の下段部13b内底部に露出している接続孔ストッ
パー膜8を除去して第2配線層用の溝15および接続孔
用の穴13を形成する。
Thereafter, in the same manner as in FIG. 12 of the first embodiment, the resist pattern 14 is removed, and the connection hole stopper film 8 exposed at the bottom of the lower portion 13b of the connection hole is removed. Thus, a groove 15 for the second wiring layer and a hole 13 for the connection hole are formed.

【0040】次に、実施の形態1の図13と同様にし
て、第2配線層用の溝15および接続孔用の穴13を含
む全面に、TaNやTiNなどのバリアメタル16およ
びCuなどの金属膜17を成膜する。次に、実施の形態
1の図14と同様にして、CMP研磨を行い、第2配線
対応層間絶縁膜11および配線層間絶縁膜9にTaNや
TiNなどのバリアメタル16およびCuなどの金属膜
17からなる第2配線層18および接続孔22を形成す
る。
Next, similarly to FIG. 13 of the first embodiment, a barrier metal 16 such as TaN or TiN and a barrier metal 16 such as Cu are formed on the entire surface including the groove 15 for the second wiring layer and the hole 13 for the connection hole. A metal film 17 is formed. Next, in the same manner as in FIG. 14 of the first embodiment, CMP polishing is performed to form a barrier metal 16 such as TaN or TiN and a metal film 17 such as Cu on the second interlayer insulating film 11 and the wiring interlayer insulating film 9. The second wiring layer 18 and the connection hole 22 are formed.

【0041】これは、第2配線対応層間絶縁膜11およ
び配線層間絶縁膜9を厚く形成しなければならない場合
にそれぞれのエッチングにおいてアスペクト比を小さく
することができ、良好な接続孔用の穴13の開口を行う
ことができ、再現性良く、良好なCu配線を形成するこ
とができる。
This is because when the second wiring-corresponding interlayer insulating film 11 and the wiring interlayer insulating film 9 have to be formed thickly, the aspect ratio can be reduced in each etching, and a good hole 13 for a connection hole can be obtained. , And a good Cu wiring can be formed with good reproducibility.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、第1の
配線層を含む第1の配線対応層間絶縁膜上に接続孔スト
ッパー膜、配線層間絶縁膜および第2の配線対応層間絶
縁膜を順に積層する工程と、接続孔用のレジストパター
ンをマスクとし上記接続孔ストッパー膜をエッチングス
トッパーとして上記第2の配線対応層間絶縁膜および上
記配線層間絶縁膜を順にエッチングすることにより上記
接続孔用の穴を形成する工程と、上記接続孔用の穴およ
び上記第2の配線対応層間絶縁膜上を含む全面に有機塗
布膜を形成する工程と、上記有機塗布膜に全面エッチバ
ックを行う工程と、全面に反射防止膜を形成する工程
と、第2の配線層用のレジストパターンをマスクとして
上記第2の配線対応層間絶縁膜をエッチングすることに
より上記第2の配線層用の溝を形成する工程と、上記第
2の配線層用のレジストパターンおよび有機塗布膜を除
去する工程と、上記接続孔ストッパー膜を除去する工程
と、上記接続孔用の穴および第2の配線層用の溝にバリ
アメタルおよび金属膜を埋め込むことにより接続孔およ
び第2の配線層を形成する工程と、を備えるようにした
ので、反射防止膜を形成することにより第1配線層から
のハレーションを防止することができ、有機塗布膜上に
反射防止膜を重ねて形成することにより、接続孔用の穴
内への埋込みが十分に行え、第2配線層用の溝の形成の
ためのエッチングを良好に行うことができ、再現性良
く、良好なCu配線を形成することができる。
As described above, according to the present invention, a connection hole stopper film, a wiring interlayer insulating film, and a second wiring corresponding interlayer insulating film are formed on a first wiring corresponding interlayer insulating film including a first wiring layer. Are sequentially stacked, and the second wiring-corresponding interlayer insulating film and the wiring interlayer insulating film are sequentially etched using the connection hole stopper film as an etching stopper using the connection hole resist pattern as a mask. Forming an organic coating film on the entire surface including the connection hole and the second wiring-corresponding interlayer insulating film; and performing a full-etchback on the organic coating film. Forming an anti-reflection film on the entire surface, and etching the second wiring-corresponding interlayer insulating film using the resist pattern for the second wiring layer as a mask, thereby forming the second wiring Forming a groove for the second wiring layer, removing the resist pattern and the organic coating film for the second wiring layer, removing the connection hole stopper film, and removing the connection hole hole and the second hole. Forming a connection hole and a second wiring layer by embedding a barrier metal and a metal film in a groove for the wiring layer. Halation can be prevented, and the antireflection film is formed on the organic coating film so that the hole can be sufficiently embedded in the connection hole, and the etching for forming the groove for the second wiring layer can be performed. , And a good Cu wiring can be formed with good reproducibility.

【0043】また、有機塗布膜に全面エッチバックを行
う工程において、第2の配線対応層間絶縁膜上の上記有
機塗布膜をすべて除去することにより、接続孔用の穴内
にのみ上記有機塗布膜を残すようにしたので、レジスト
パターンを形成したときに下地からの膜厚のバラツキを
抑制することができる。
In the step of etching back the entire surface of the organic coating film, the organic coating film on the second wiring interlayer insulating film is completely removed, so that the organic coating film is formed only in the connection hole. Since the resist pattern is left, it is possible to suppress variations in the film thickness from the base when the resist pattern is formed.

【0044】また、有機塗布膜に全面エッチバックを行
う工程において、第2の配線対応層間絶縁膜上に上記有
機塗布膜の薄膜を残すようにしたので、反射防止膜を平
坦に形成することができ、第2配線層用の溝の形成のた
めのエッチングにおいて、ハレーションを完全に防止す
ることができる。
In the step of etching back the entire surface of the organic coating film, the thin film of the organic coating film is left on the interlayer insulating film corresponding to the second wiring, so that the antireflection film can be formed flat. Halation can be completely prevented in the etching for forming the groove for the second wiring layer.

【0045】また、接続孔用の穴内の有機塗布膜の上面
が第2の配線対応層間絶縁膜下面よりも上層に位置する
ようにしたので、接続孔用の穴の形状を安定して形成で
き、接続孔の抵抗値にバラツキを生じることがない。
Since the upper surface of the organic coating film in the connection hole is located above the lower surface of the second wiring interlayer insulating film, the shape of the connection hole can be formed stably. Also, there is no variation in the resistance value of the connection hole.

【0046】この発明の請求項5に係る半導体装置の製
造方法は、第1の配線層を含む第1の配線対応層間絶縁
膜上に接続孔ストッパー膜、配線層間絶縁膜、第2の配
線ストッパー膜および第2の配線対応層間絶縁膜を順に
積層する工程と、接続孔用のレジストパターンをマスク
とし上記第2の配線対応層間絶縁膜および上記第2の配
線ストッパー膜をエッチングすることにより上記接続孔
用の穴の上段部を形成する工程と、上記接続孔用の穴の
上段部および上記第2の配線対応層間絶縁膜上を含む全
面に反射防止膜を形成する工程と、第2の配線層用のレ
ジストパターンをマスクとし上記第2の配線ストッパー
膜をエッチングストッパーとして上記反射防止膜および
第2の配線対応層間絶縁膜をエッチングすることにより
上記第2の配線層用の溝を形成すると同時に、上記接続
孔用の穴の上段部の底部より上記接続孔ストッパー膜を
エッチングストッパーとして上記配線層間絶縁膜をエッ
チングすることにより上記接続孔用の穴の下段部を形成
する工程と、上記第2の配線層用のレジストパターンを
除去する工程と、上記接続孔ストッパー膜を除去する工
程と、上記接続孔用の穴の下段部および第2の配線層用
の溝にバリアメタルおよび金属膜を埋め込むことにより
接続孔および第2の配線層を形成する工程と、を備える
ようにしたので、第2配線対応層間絶縁膜および配線層
間絶縁膜を厚く形成しなければならない場合にそれぞれ
のエッチングにおいてアスペクト比を小さくすることが
でき、良好な接続孔用の穴の開口を行うことができ、反
射防止膜を形成することにより第1配線層からのハレー
ションを防止することができ、第2配線ストッパー膜が
露出することがないので、第2配線層用の溝の形成のた
めのエッチングを良好に行うことができ、再現性良く、
良好なCu配線を形成することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, the contact hole stopper film, the wiring interlayer insulating film, and the second wiring stopper are formed on the first wiring corresponding interlayer insulating film including the first wiring layer. A step of sequentially laminating a film and a second wiring-corresponding interlayer insulating film, and etching the second wiring-corresponding interlayer insulating film and the second wiring stopper film by using a resist pattern for a connection hole as a mask to form the connection. Forming an upper portion of the hole for the hole, forming an antireflection film on the entire surface including the upper portion of the hole for the connection hole and the second wiring-corresponding interlayer insulating film, and forming a second wiring The second wiring layer is etched by etching the antireflection film and the second wiring-corresponding interlayer insulating film using the second wiring stopper film as an etching stopper using the resist pattern for the layer as a mask. At the same time as forming the groove, the lower part of the connection hole is formed by etching the wiring interlayer insulating film from the bottom of the upper part of the connection hole using the connection hole stopper film as an etching stopper. A step of removing the resist pattern for the second wiring layer; a step of removing the connection hole stopper film; and a step of removing a lower portion of the hole for the connection hole and a groove for the second wiring layer. Forming a connection hole and a second wiring layer by burying a metal and a metal film, so that the second wiring-corresponding interlayer insulating film and the wiring interlayer insulating film must be formed thick. In each etching, the aspect ratio can be reduced, a good hole for a connection hole can be formed, and the first layer can be formed by forming an anti-reflection film. It is possible to prevent halation from a line layer, since the second wiring stopper film is not exposed, it is possible to perform the etching for forming the trench for the second wiring layer satisfactorily, with good reproducibility,
Good Cu wiring can be formed.

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

【図1】 この発明の実施の形態1のデュアルダマシン
プロセスによるCu配線の形成方法を示す一工程断面図
である。
FIG. 1 is a one-step cross-sectional view showing a method for forming a Cu wiring by a dual damascene process according to a first embodiment of the present invention;

【図2】 この発明の実施の形態1のデュアルダマシン
プロセスによるCu配線の形成方法を示す一工程断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a step of the method for forming a Cu wiring by the dual damascene process according to the first embodiment of the present invention;

【図3】 この発明の実施の形態1のデュアルダマシン
プロセスによるCu配線の形成方法を示す一工程断面図
である。
FIG. 3 is a one-step cross-sectional view showing a method for forming a Cu wiring by a dual damascene process according to the first embodiment of the present invention;

【図4】 この発明の実施の形態1のデュアルダマシン
プロセスによるCu配線の形成方法を示す一工程断面図
である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a step of the method for forming a Cu wiring by the dual damascene process according to the first embodiment of the present invention;

【図5】 この発明の実施の形態1のデュアルダマシン
プロセスによるCu配線の形成方法を示す一工程断面図
である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a step of the method for forming a Cu wiring by the dual damascene process according to the first embodiment of the present invention;

【図6】 この発明の実施の形態1のデュアルダマシン
プロセスによるCu配線の形成方法を示す一工程断面図
である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a step of the method for forming a Cu wiring by the dual damascene process according to the first embodiment of the present invention;

【図7】 この発明の実施の形態1のデュアルダマシン
プロセスによるCu配線の形成方法を示す一工程断面図
である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a step of the method for forming a Cu wiring by the dual damascene process according to the first embodiment of the present invention;

【図8】 この発明の実施の形態1のデュアルダマシン
プロセスによるCu配線の形成方法を示す一工程断面図
である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a step of the method for forming a Cu wiring by the dual damascene process according to the first embodiment of the present invention;

【図9】 この発明の実施の形態1のデュアルダマシン
プロセスによるCu配線の形成方法を示す一工程断面図
である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a step of the method for forming a Cu wiring by the dual damascene process according to the first embodiment of the present invention;

【図10】 この発明の実施の形態1のデュアルダマシ
ンプロセスによるCu配線の形成方法を示す一工程断面
図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a step of the method for forming a Cu wiring by the dual damascene process according to the first embodiment of the present invention;

【図11】 この発明の実施の形態1のデュアルダマシ
ンプロセスによるCu配線の形成方法を示す一工程断面
図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a step of the method for forming a Cu wiring by the dual damascene process according to the first embodiment of the present invention;

【図12】 この発明の実施の形態1のデュアルダマシ
ンプロセスによるCu配線の形成方法を示す一工程断面
図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a step of the method for forming a Cu wiring by the dual damascene process according to the first embodiment of the present invention;

【図13】 この発明の実施の形態1のデュアルダマシ
ンプロセスによるCu配線の形成方法を示す一工程断面
図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a step of the method for forming a Cu wiring by the dual damascene process according to the first embodiment of the present invention;

【図14】 この発明の実施の形態1のデュアルダマシ
ンプロセスによるCu配線の形成方法を示す一工程断面
図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a step of the method for forming a Cu wiring by the dual damascene process according to the first embodiment of the present invention;

【図15】 この発明の実施の形態2のデュアルダマシ
ンプロセスによるCu配線の形成方法を示す一工程断面
図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a step of the method for forming a Cu wiring by the dual damascene process according to the second embodiment of the present invention;

【図16】 この発明の実施の形態2のデュアルダマシ
ンプロセスによるCu配線の形成方法を示す一工程断面
図である。
FIG. 16 is a one-step cross-sectional view showing a method for forming a Cu wiring by a dual damascene process according to the second embodiment of the present invention;

【図17】 この発明の実施の形態2のデュアルダマシ
ンプロセスによるCu配線の形成方法を示す一工程断面
図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a step of the method for forming a Cu wiring by the dual damascene process according to the second embodiment of the present invention;

【図18】 この発明の実施の形態2のデュアルダマシ
ンプロセスによるCu配線の形成方法を示す一工程断面
図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a step of the method for forming a Cu wiring by the dual damascene process according to the second embodiment of the present invention;

【図19】 この発明の実施の形態3のデュアルダマシ
ンプロセスによるCu配線の形成方法を示す一工程断面
図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a step of the method for forming a Cu wiring by the dual damascene process according to the third embodiment of the present invention;

【図20】 この発明の実施の形態3のデュアルダマシ
ンプロセスによるCu配線の形成方法を示す一工程断面
図である。
FIG. 20 is a one-step cross-sectional view showing a method for forming a Cu wiring by a dual damascene process according to Embodiment 3 of the present invention;

【図21】 この発明の実施の形態3のデュアルダマシ
ンプロセスによるCu配線の形成方法を示す一工程断面
図である。
FIG. 21 is a process cross-sectional view showing a method for forming a Cu wiring by a dual damascene process according to the third embodiment of the present invention;

【図22】 従来のデュアルダマシンプロセスによるC
u配線の形成方法を示す一工程断面図である。
FIG. 22 shows C obtained by a conventional dual damascene process.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a step of a method for forming a u-wiring.

【図23】 従来のデュアルダマシンプロセスによるC
u配線の形成方法を示す一工程断面図である。
FIG. 23 shows C obtained by a conventional dual damascene process.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a step of a method for forming a u-wiring.

【図24】 従来のデュアルダマシンプロセスによるC
u配線の形成方法を示す一工程断面図である。
FIG. 24 is a diagram showing C by a conventional dual damascene process.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a step of a method for forming a u-wiring.

【図25】 従来のデュアルダマシンプロセスによるC
u配線の形成方法を示す一工程断面図である。
FIG. 25 shows a C obtained by a conventional dual damascene process.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a step of a method for forming a u-wiring.

【図26】 従来のデュアルダマシンプロセスによるC
u配線の形成方法の問題点を示す図である。
FIG. 26 shows C obtained by a conventional dual damascene process.
It is a figure showing a problem of a formation method of u wiring.

【図27】 従来のデュアルダマシンプロセスによるC
u配線の形成方法の問題点を示す断面図である。
FIG. 27 shows C by a conventional dual damascene process.
It is sectional drawing which shows the problem of the formation method of u wiring.

【図28】 従来のデュアルダマシンプロセスによるC
u配線の形成方法の問題点を示す断面図である。
FIG. 28 shows C obtained by a conventional dual damascene process.
It is sectional drawing which shows the problem of the formation method of u wiring.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 第1配線対応層間絶縁膜、7 第1配線層、8 接
続孔ストッパー膜、9 配線層間絶縁膜、10 第2配
線ストッパー膜、11 第2配線対応層間絶縁膜、12
接続孔用レジストパターン、13 接続孔用の穴、1
3a 接続孔用の穴の上段部、13b 接続孔用の穴の
下段部、14 第2配線層用レジストパターン、15
第2配線層用溝、16 バリアメタル、17 金属膜、
18 第2配線層、20 有機塗布膜、21 反射防止
膜、22 接続孔。
REFERENCE SIGNS LIST 3 first wiring corresponding interlayer insulating film, 7 first wiring layer, 8 connection hole stopper film, 9 wiring interlayer insulating film, 10 second wiring stopper film, 11 second wiring corresponding interlayer insulating film, 12
Connection hole resist pattern, 13 Connection hole hole, 1
3a upper part of the hole for connection hole, 13b lower part of the hole for connection hole, 14 resist pattern for second wiring layer, 15
Groove for second wiring layer, 16 barrier metal, 17 metal film,
18 second wiring layer, 20 organic coating film, 21 antireflection film, 22 connection hole.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F033 HH01 HH11 HH32 HH33 JJ01 JJ11 JJ32 JJ33 KK11 KK32 KK33 MM02 MM12 MM13 NN01 NN06 NN07 QQ09 QQ11 QQ21 QQ23 QQ31 QQ48 RR04 RR06 RR21 RR27 SS08 SS11 SS21 TT02 XX04 XX07 XX18 XX32 XX33  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の配線層上に接続孔を備え、上記接
続孔上に第2の配線層を備えた半導体装置の製造方法に
おいて、 上記第1の配線層を含む第1の配線対応層間絶縁膜上に
接続孔ストッパー膜、配線層間絶縁膜および第2の配線
対応層間絶縁膜を順に積層する工程と、接続孔用のレジ
ストパターンをマスクとし上記接続孔ストッパー膜をエ
ッチングストッパーとして上記第2の配線対応層間絶縁
膜および上記配線層間絶縁膜を順にエッチングすること
により上記接続孔用の穴を形成する工程と、上記接続孔
用の穴および上記第2の配線対応層間絶縁膜上を含む全
面に有機塗布膜を形成する工程と、上記有機塗布膜に全
面エッチバックを行う工程と、全面に反射防止膜を形成
する工程と、第2の配線層用のレジストパターンをマス
クとして上記第2の配線対応層間絶縁膜をエッチングす
ることにより上記第2の配線層用の溝を形成する工程
と、上記第2の配線層用のレジストパターンおよび有機
塗布膜を除去する工程と、上記接続孔ストッパー膜を除
去する工程と、上記接続孔用の穴および第2の配線層用
の溝にバリアメタルおよび金属膜を埋め込むことにより
上記接続孔および第2の配線層を形成する工程と、を備
えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device having a connection hole on a first wiring layer and a second wiring layer on the connection hole, wherein a first wiring corresponding to the first wiring layer is provided. A step of sequentially stacking a connection hole stopper film, a wiring interlayer insulation film, and a second wiring-corresponding interlayer insulation film on the interlayer insulation film; and forming the connection hole stopper film as an etching stopper using the connection hole resist pattern as a mask. Forming a hole for the connection hole by sequentially etching the second wiring-corresponding interlayer insulating film and the wiring interlayer insulating film; and forming the connection hole and the second wiring-corresponding interlayer insulating film. A step of forming an organic coating film on the entire surface, a step of performing etch back on the entire organic coating film, a step of forming an anti-reflection film on the entire surface, and using a resist pattern for the second wiring layer as a mask Forming a groove for the second wiring layer by etching the interlayer insulating film corresponding to the second wiring, removing the resist pattern and the organic coating film for the second wiring layer, Removing the connection hole stopper film, and forming the connection hole and the second wiring layer by embedding a barrier metal and a metal film in the hole for the connection hole and the groove for the second wiring layer; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項2】 有機塗布膜に全面エッチバックを行う工
程において、第2の配線対応層間絶縁膜上の上記有機塗
布膜をすべて除去することにより、接続孔用の穴内にの
み上記有機塗布膜を残すようにしたことを特徴とする請
求項1に記載の半導体装置の製造方法。
2. In the step of performing etch back on the entire surface of the organic coating film, the organic coating film on the second wiring-corresponding interlayer insulating film is completely removed, so that the organic coating film is formed only in the connection hole. 2. The method according to claim 1, wherein the semiconductor device is left.
【請求項3】 有機塗布膜に全面エッチバックを行う工
程において、第2の配線対応層間絶縁膜上に上記有機塗
布膜の薄膜を残すようにしたことを特徴とする請求項1
に記載の半導体装置の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein in the step of etching back the entire surface of the organic coating film, a thin film of the organic coating film is left on the second wiring corresponding interlayer insulating film.
13. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 5.
【請求項4】 有機塗布膜に全面エッチバックを行った
時の接続孔用の穴内の有機塗布膜の上面が第2の配線対
応層間絶縁膜下面よりも上層に位置することを特徴とす
る請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the upper surface of the organic coating film in the hole for the connection hole when the entire surface of the organic coating film is etched back is located above the lower surface of the second wiring corresponding interlayer insulating film. Item 3. A method for manufacturing a semiconductor device according to Item 2.
【請求項5】 第1の配線層上に接続孔を形成し、上記
接続孔上に第2の配線層を形成する半導体装置の製造方
法において、 上記第1の配線層を含む第1の配線対応層間絶縁膜上に
接続孔ストッパー膜、配線層間絶縁膜、第2の配線スト
ッパー膜および第2の配線対応層間絶縁膜を順に積層す
る工程と、接続孔用のレジストパターンをマスクとして
上記第2の配線対応層間絶縁膜および上記第2の配線ス
トッパー膜をエッチングすることにより上記接続孔用の
穴の上段部を形成する工程と、上記接続孔用の穴の上段
部および上記第2の配線対応層間絶縁膜上を含む全面に
反射防止膜を形成する工程と、第2の配線層用のレジス
トパターンをマスクとし上記第2の配線ストッパー膜を
エッチングストッパーとして上記反射防止膜および第2
の配線対応層間絶縁膜をエッチングすることにより上記
第2の配線層用の溝を形成すると同時に、上記接続孔用
の穴上段部の底部より上記接続孔ストッパー膜をエッチ
ングストッパーとして上記配線層間絶縁膜をエッチング
することにより上記接続孔用の穴の下段部を形成する工
程と、上記第2の配線層用のレジストパターンを除去す
る工程と、上記接続孔ストッパー膜を除去する工程と、
上記接続孔用の穴の下段部および第2の配線層用の溝に
バリアメタルおよび金属膜を埋め込むことにより上記接
続孔および第2の配線層を形成する工程と、を備えたこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a connection hole is formed on a first wiring layer, and a second wiring layer is formed on the connection hole, wherein the first wiring including the first wiring layer is provided. A step of sequentially stacking a connection hole stopper film, a wiring interlayer insulation film, a second wiring stopper film, and a second wiring corresponding interlayer insulation film on the corresponding interlayer insulation film; Forming the upper step of the hole for the connection hole by etching the interlayer insulating film corresponding to the wiring and the second wiring stopper film, and the step of forming the upper step of the hole for the connection hole and the second wiring Forming an anti-reflection film on the entire surface including over the interlayer insulating film; and using the second wiring stopper film as an etching stopper with the resist pattern for the second wiring layer as a mask;
Forming the groove for the second wiring layer by etching the wiring-corresponding interlayer insulating film, and simultaneously using the connection hole stopper film as an etching stopper from the bottom of the upper step of the connection hole. Forming a lower step of the hole for the connection hole by etching, removing the resist pattern for the second wiring layer, and removing the connection hole stopper film;
Forming the connection hole and the second wiring layer by embedding a barrier metal and a metal film in a lower portion of the connection hole and a groove for the second wiring layer. Semiconductor device manufacturing method.
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