JP2000243835A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents
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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及びその
製造方法に関し、より詳細には、LSIの配線間容量の
低減化を図る半導体装置及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device and a method of manufacturing the same which reduce the capacitance between wirings of an LSI.
【0002】[0002]
【従来の技術】LSIの性能の向上は、基本的に素子の
集積度を高めること、すなわち素子の微細化を図ること
により達成できる。しかし、素子の集積度が極端に高く
なると、 1)配線サイズ(配線幅、膜厚)のコンパクト化によ
り、配線が高抵抗化し、 2)配線スペースのコンパクト化により、配線間の容量
が増大するため、LSIの動作速度がRC遅延に律速さ
れるようになる。抵抗に関しては、アルミニウム合金よ
り抵抗率が30%低い銅を用いることが研究されてい
る。容量に関しては、配線間の材料として低誘電率材料
であるSiOF又は有機系材料が研究されており、さら
に、構造面においても研究がすすめられている。例え
ば、特開平5−21617号公報では、水平方向に併設
された配線間を空洞にすることにより、配線間のさらな
る低誘電率化を実現する方法が提案されている。2. Description of the Related Art Basically, the performance of LSIs can be improved by increasing the degree of integration of elements, that is, by miniaturizing elements. However, when the degree of integration of the element becomes extremely high, 1) the wiring has a high resistance due to the reduction in the wiring size (wiring width and film thickness), and 2) the capacitance between the wirings has increased due to the compact wiring space. Therefore, the operating speed of the LSI is limited by the RC delay. Regarding resistance, the use of copper having a resistivity 30% lower than that of aluminum alloys has been studied. Regarding capacitance, research has been conducted on SiOF or an organic material, which is a low dielectric constant material, as a material between wirings, and further on the structure. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-21617 proposes a method for realizing a further lower dielectric constant between wirings by making a space between wirings juxtaposed in the horizontal direction.
【0003】この方法によれば、まず、シリコン基板5
0上にシリコン酸化膜52を形成した後、Al配線パタ
ーン53を形成する。続いて、Al配線パターン53上
にシリコン酸化膜54、SOG膜55を形成する(図5
(a))。次いで、シリコン酸化膜54が露出するまで
エッチバックした(図5(b))後、得られたシリコン
基板50上にシリコン酸化膜56を形成し、SOG膜5
5上であって、かつシリコン酸化膜56に開口56aを
形成する(図5(c))。さらに、シリコン酸化膜56
上にCVDシリコン酸化膜を形成し、エッチバックする
ことにより、シリコン酸化膜56の開口56aの側壁に
スペーサ57を形成する(図5(d))。続いて、フッ
酸を用いたウェットエッチング法により開口56a下の
SOG膜55を選択的にエッチバックして空洞58を形
成し(図5(e))、得られたシリコン基板50上に、
シリコン酸化膜59を形成して開口56aを閉じる(図
5(f))。シリコン酸化膜59上に、再度SOG膜5
1を塗布し、その表面を平坦化する(図5(g))。According to this method, first, the silicon substrate 5
After the silicon oxide film 52 is formed on the substrate 0, an Al wiring pattern 53 is formed. Subsequently, a silicon oxide film 54 and an SOG film 55 are formed on the Al wiring pattern 53 (FIG. 5).
(A)). Next, after etching back until the silicon oxide film 54 is exposed (FIG. 5B), a silicon oxide film 56 is formed on the obtained silicon substrate 50, and the SOG film 5 is formed.
An opening 56a is formed on the silicon oxide film 56 and on the silicon oxide film 56 (FIG. 5C). Further, the silicon oxide film 56
A spacer 57 is formed on the side wall of the opening 56a of the silicon oxide film 56 by forming a CVD silicon oxide film thereon and performing etch back (FIG. 5D). Subsequently, the SOG film 55 below the opening 56a is selectively etched back by a wet etching method using hydrofluoric acid to form a cavity 58 (FIG. 5E).
A silicon oxide film 59 is formed to close the opening 56a (FIG. 5F). The SOG film 5 is formed on the silicon oxide film 59 again.
1 is applied and its surface is flattened (FIG. 5 (g)).
【0004】また、特開平7−45701号公報では、
予め配線間に満たしておいた氷膜を蒸発させることによ
り同じレベルの配線間を空洞にする技術が提案されてい
る。この方法によれば、まず、シリコン基板に、トラン
ジスタ等の所望の素子を形成した後、CVD法による酸
化シリコン膜61を形成し、酸化シリコン膜61上に配
線パターン62を形成する(図6(a))。続いて、雰
囲気を0℃以下にして水を滴下し、酸化シリコン膜61
表面に氷膜63を形成し(図6(b))、化学機械研磨
により配線パターン62が露出するまで氷膜63を研磨
する(図6(c))。次いで、平坦化された氷膜63上
に、0℃以下の温度によりポーラスなシリコン酸化膜6
5を形成する。この後、100℃以上の熱処理を行うこ
とにより、シリコン酸化膜65の微細孔を介して、氷膜
63を構成していた水分64が蒸発し、空洞66が形成
される(図6(d))。In Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-45701,
A technique has been proposed in which an ice film previously filled between wirings is evaporated to form a cavity between wirings at the same level. According to this method, first, a desired element such as a transistor is formed on a silicon substrate, a silicon oxide film 61 is formed by a CVD method, and a wiring pattern 62 is formed on the silicon oxide film 61 (FIG. 6 ( a)). Subsequently, the atmosphere was set to 0 ° C. or lower, and water was dropped, and the silicon oxide film 61 was formed.
An ice film 63 is formed on the surface (FIG. 6B), and the ice film 63 is polished by chemical mechanical polishing until the wiring pattern 62 is exposed (FIG. 6C). Next, a porous silicon oxide film 6 is formed on the flattened ice film 63 at a temperature of 0 ° C. or less.
5 is formed. Thereafter, by performing a heat treatment at a temperature of 100 ° C. or more, the water 64 constituting the ice film 63 evaporates through the fine holes of the silicon oxide film 65, and a cavity 66 is formed (FIG. 6D). ).
【0005】さらに、特開平9−237831号公報で
は、空洞を形成する部分にカーボン層を形成し、熱酸化
あるいは酸素プラズマ処理により灰化することにより、
水平方向、垂直方向の配線間を空洞にする技術が提案さ
れている。この方法によれば、まず、シリコン基板71
に、トランジスタ等の所望の素子を形成した後、CVD
法による酸化シリコン膜72、スパッタリング法により
カーボン層73、マスク材74を順次形成し、このマス
ク材74を用いて、カーボン層73をパターニングする
(図7(a))。続いて、配線パターン75をカーボン
層73間に埋め込み(図7(b))、マスク材74を除
去し、さらに、カーボン層73及び配線パターン75上
に絶縁層76を形成する(図7(c))。次いで、酸素
雰囲気下での熱処理又は酸素プラズマ処理により、カー
ボン層73を灰化して配線パターン75間に空洞77を
形成する(図7(d))。Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-237831, a carbon layer is formed at a portion where a cavity is formed, and the carbon layer is ashed by thermal oxidation or oxygen plasma treatment.
There has been proposed a technique for forming a cavity between horizontal and vertical wirings. According to this method, first, the silicon substrate 71
After forming a desired element such as a transistor, CVD
A silicon oxide film 72 by a sputtering method, a carbon layer 73 and a mask material 74 are sequentially formed by a sputtering method, and the carbon layer 73 is patterned using the mask material 74 (FIG. 7A). Subsequently, a wiring pattern 75 is embedded between the carbon layers 73 (FIG. 7B), the mask material 74 is removed, and an insulating layer 76 is formed on the carbon layer 73 and the wiring pattern 75 (FIG. 7C). )). Next, the carbon layer 73 is ashed by heat treatment in an oxygen atmosphere or oxygen plasma treatment to form a cavity 77 between the wiring patterns 75 (FIG. 7D).
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平5−2
1617号公報の方法におけるウェットエッチング法や
特開平7−45701号公報での氷膜の使用は、後の工
程において水分の完全除去が難しく、最終的に得られた
半導体装置の信頼性を低下する恐れがある。また、特開
平7−45701号公報の氷膜の蒸発や特開平9−23
7831号公報のカーボン層の灰化では、その構造及び
その蒸気圧に起因して、工程中に空洞が破裂する可能性
がある。さらに、特開平9−23783号公報のよう
に、カーボン層上にシリコン酸化膜を形成する際、カー
ボン層中の炭素が酸化してガス化してしまうため、カー
ボン層上にシリコン酸化膜を形成する方法が制限され
る。加えて、炭素が酸素プラズマに触れるようなエッチ
ングやレジストアッシングも制限される。However, Japanese Patent Laid-Open Publication No.
The use of a wet etching method in the method of JP 1617 or the use of an ice film in JP-A-7-45701 makes it difficult to completely remove water in a later step, and lowers the reliability of the finally obtained semiconductor device. There is fear. Further, evaporation of an ice film disclosed in JP-A-7-45701 and JP-A-9-23
In the incineration of the carbon layer of JP 7831, cavities may burst during the process due to its structure and its vapor pressure. Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-237873, when a silicon oxide film is formed on a carbon layer, carbon in the carbon layer is oxidized and gasified, so that a silicon oxide film is formed on the carbon layer. The method is limited. In addition, etching and resist ashing in which carbon contacts oxygen plasma are also limited.
【0007】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、配線間の容量を低減する空洞を備えることによ
り、さらなる高速化を実現することができる半導体装置
を提供するとともに、形成過程で生じる半導体装置の信
頼性低下の要因及び配線の破裂等を極力排除することが
できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。The present invention has been made in view of the above problems, and provides a semiconductor device capable of realizing a higher speed by providing a cavity for reducing the capacitance between wirings, and also provides a semiconductor device which is formed in a process of forming the semiconductor device. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of minimizing factors such as a reduction in device reliability and rupture of wiring.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、配線を
備える基板上の前記配線間に、内壁が絶縁膜で覆われて
なる空洞を有し、該空洞の内壁の一部が金属シリサイド
層で形成されてなる半導体装置半導体装置が提供され
る。また、本発明によれば、基板上に第1絶縁層及びシ
リコン層を形成する工程、配線を形成しようとする領域
間に存在する前記シリコン層を除去し、残存するシリコ
ン層を被覆する第2絶縁膜を形成する工程、前記シリコ
ン層表面上の前記第2絶縁膜に1以上の開孔を形成する工
程、前記第2絶縁膜の少なくとも1つの開孔を塞ぐよう
に金属層を形成する工程、得られた基板を熱処理して前
記金属層を金属シリサイド層に変換することにより、前
記配線を形成しようとする領域間であって、前記第2絶
縁膜に被覆されたシリコン層が存在した部分に空洞を形
成する工程を含む半導体装置の製造方法が提供される。According to the present invention, a cavity having an inner wall covered with an insulating film is provided between the wirings on a substrate having the wiring, and a part of the inner wall of the cavity is formed of a metal silicide. Semiconductor device formed of layers A semiconductor device is provided. Further, according to the present invention, a step of forming a first insulating layer and a silicon layer on a substrate, a step of removing the silicon layer existing between regions where wiring is to be formed, and a step of covering the remaining silicon layer Forming an insulating film, forming one or more openings in the second insulating film on the surface of the silicon layer, and forming a metal layer so as to cover at least one opening of the second insulating film Heat treating the resulting substrate to convert the metal layer to a metal silicide layer, between the regions where the wiring is to be formed, and where the silicon layer covered by the second insulating film was present And a method of manufacturing a semiconductor device including a step of forming a cavity in the semiconductor device.
【0009】さらに、本発明によれば、基板上に第1絶
縁層を形成する工程、配線を形成しようとする領域間の
前記第1絶縁膜に溝を形成し、該溝をシリコン層で埋め
込み、少なくとも該シリコン層を第2絶縁膜で被覆する
工程、前記シリコン層表面上の前記第2絶縁膜に1つ以
上の開孔を形成する工程、前記第2絶縁膜の少なくとも
1つの開孔を塞ぐように金属層を形成する工程、得られ
た基板を熱処理して前記金属層を金属シリサイド層に変
換することにより、前記シリコン層が埋め込まれた第1
絶縁膜の溝に空洞を形成する工程を含む半導体装置の製
造方法が提供される。Further, according to the present invention, a step of forming a first insulating layer on a substrate, forming a groove in the first insulating film between regions where wiring is to be formed, and filling the groove with a silicon layer Covering at least the silicon layer with a second insulating film, forming at least one opening in the second insulating film on the surface of the silicon layer, forming at least one opening in the second insulating film. Forming a metal layer so as to cover the substrate, and heat-treating the obtained substrate to convert the metal layer into a metal silicide layer.
A method of manufacturing a semiconductor device including a step of forming a cavity in a groove of an insulating film is provided.
【0010】また、本発明によれば、基板上に第1絶縁
層、シリコン層/金属層又は金属層/シリコン層を形成
する工程、前記シリコン層及び金属層を所望の形状にパ
ターニングし、得られたシリコン層及び金属層を被覆す
る第2絶縁膜を形成する工程、得られた基板を熱処理し
て前記金属層を金属シリサイド層に変換することによ
り、前記シリコン層が存在した部分に空洞を形成する工
程を含む半導体装置の製造方法が提供される。Further, according to the present invention, a step of forming a first insulating layer, a silicon layer / metal layer or a metal layer / silicon layer on a substrate, and patterning the silicon layer and the metal layer into desired shapes. Forming a second insulating film covering the obtained silicon layer and the metal layer, and heat-treating the obtained substrate to convert the metal layer into a metal silicide layer, thereby forming a cavity in a portion where the silicon layer was present. A method for manufacturing a semiconductor device including a forming step is provided.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】本発明の半導体装置は、配線を備
える基板上の前記配線間に、内壁が絶縁膜で覆われてな
る空洞を有し、空洞の内壁の一部が金属シリサイド層で
形成されてなる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device according to the present invention has a cavity in which an inner wall is covered with an insulating film between the wirings on a substrate having the wiring, and a part of the inner wall of the cavity is a metal silicide layer. Be formed.
【0012】本発明の半導体装置が形成される基板は、
通常半導体装置が製造される半導体基板であれば特に限
定されるものではなく、例えば、シリコン、ゲルマニウ
ム等の半導体基板、SiC、GaAs、InGaAs等
の化合物半導体等種々のものが挙げられる。なかでも、
シリコン基板が好ましい。また、SOI基板、つまり、
通常支持基板上に、埋め込み絶縁膜、さらにその上に表
面半導体層が形成されてなる貼り合わせSOI(BES
OI)、SIMOX(Separation by Implantation of
Oxygen)型等の基板であってもよい。なお、支持基板と
しては、例えば、シリコン、ゲルマニウム等の半導体基
板、GaAs、InGaAs等の化合物半導体、サファ
イア、石英、ガラス、プラスチック等の絶縁性基板等、
埋め込み絶縁膜としては、例えば膜厚50〜500nm
程度のSiO2 膜、SiN膜等、表面半導体層として
は、例えば膜厚150〜200nm程度のシリコン、ゲ
ルマニウム等の半導体、GaAs、InGaAs等の化
合物半導体等による薄膜が挙げられる。SOI基板を用
いることにより、通常の半導体基板を用いたデバイスよ
りも、さらに高速化が実現されたデバイスを得ることが
でき、RC遅延に対する対策として有効である。なお、
基板には、PMOS、NMOS及びCMOSトランジス
タ、バイポーラトランジスタ、デュアルゲート型トラン
ジスタ、容量、抵抗等の素子や、メモリ及び/又は論理
回路等の所望の回路、絶縁層、配線層等が形成されてい
てもよい。The substrate on which the semiconductor device of the present invention is formed comprises:
The semiconductor substrate is not particularly limited as long as it is a semiconductor substrate on which a semiconductor device is usually manufactured. For example, various substrates such as a semiconductor substrate such as silicon and germanium, and a compound semiconductor such as SiC, GaAs, and InGaAs are exemplified. Above all,
A silicon substrate is preferred. Also, the SOI substrate, that is,
Usually, a bonded SOI (BES) in which a buried insulating film is formed on a supporting substrate and a surface semiconductor layer is further formed thereon.
OI), SIMOX (Separation by Implantation of
Oxygen) type substrates may be used. Note that, as the supporting substrate, for example, a semiconductor substrate such as silicon or germanium, a compound semiconductor such as GaAs or InGaAs, an insulating substrate such as sapphire, quartz, glass, plastic, or the like;
As the buried insulating film, for example, a film thickness of 50 to 500 nm
Examples of the surface semiconductor layer such as a SiO 2 film or a SiN film having a thickness of about 150 to 200 nm include a thin film made of a semiconductor such as silicon or germanium and a compound semiconductor such as GaAs or InGaAs. By using the SOI substrate, it is possible to obtain a device with higher speed than a device using a normal semiconductor substrate, which is effective as a measure against RC delay. In addition,
Elements such as PMOS, NMOS and CMOS transistors, bipolar transistors, dual-gate transistors, capacitors and resistors, desired circuits such as memory and / or logic circuits, insulating layers, wiring layers, and the like are formed on the substrate. Is also good.
【0013】基板が備える配線は、トランジスタやキャ
パシタ等の素子間、回路間、外部との電気的な接続を得
るために導電層により形成されるものであり、その材
料、形状、膜厚等は特に限定されるものではない。The wiring provided on the substrate is formed by a conductive layer for obtaining electrical connection between elements such as transistors and capacitors, between circuits, and with the outside. There is no particular limitation.
【0014】本発明の半導体装置が有する空洞は、配線
間において、通常、配線同士を電気的に分離するため又
は配線を保護するため等により形成されている絶縁膜に
よって、実質的に被覆されて形成される空間、つまり、
その内壁が実質的に絶縁膜で覆われてなる空間を意味す
るが、空洞の内壁の一部が、金属シリサイド層により形
成されている、つまり、空洞がその外周の一部において
金属シリサイド層と接するものである。また、本発明に
おける空洞は、空洞の内壁の他の一部が配線、その他の
導電層で形成されているもの、空洞の内壁に1つ以上の
孔を有していているものも含まれる。ここで、孔とは、
空洞が外気と接するように形成されるものを意味し、空
洞が外気と接する場合には、空洞の内壁の一部又は金属
シリサイド層が形成されている部分以外の内壁全部がパ
ッシベーション膜で形成されているものも本発明の空洞
に含まれる。空洞が外壁と接し、その内壁がパッシベー
ション膜に覆われている場合には、最終的に得られる半
導体装置の信頼性を高めるとともに、より一層の冷却効
果とを得ることができる。また、配線間とは、基板表面
に対する水平方向に存在する配線間と、多層配線構造の
ように垂直方向に存在する配線間と、多層配線構造にお
ける斜め方向に存在する配線間のいずれも含まれる。ま
た、空洞は、一組の配線間に1つ形成されていてもよい
し、2以上形成されていてもよい。空洞の大きさは特に
限定されるものではなく、得られる半導体装置の配線の
パターンにより適宜調整することができる。The cavity of the semiconductor device of the present invention is substantially covered with an insulating film formed between the wirings, usually for electrically separating the wirings or protecting the wirings. The space formed, that is,
This means a space in which the inner wall is substantially covered with an insulating film, but a part of the inner wall of the cavity is formed by a metal silicide layer. Touching. The cavity in the present invention also includes a cavity in which another part of the inner wall of the cavity is formed of wiring or another conductive layer, and a cavity having one or more holes in the inner wall of the cavity. Here, the hole is
Means that the cavity is formed so as to be in contact with the outside air.If the cavity is in contact with the outside air, a part of the inner wall of the cavity or the entire inner wall other than the portion where the metal silicide layer is formed is formed of the passivation film. Are included in the cavity of the present invention. When the cavity is in contact with the outer wall and the inner wall is covered with the passivation film, the reliability of the finally obtained semiconductor device can be improved, and a further cooling effect can be obtained. The term "between wirings" includes any of between wirings existing in a horizontal direction with respect to the substrate surface, between wirings existing in a vertical direction like a multilayer wiring structure, and between wirings existing in an oblique direction in a multilayer wiring structure. . Further, one cavity may be formed between one set of wirings, or two or more cavities may be formed. The size of the cavity is not particularly limited, and can be appropriately adjusted depending on the wiring pattern of the obtained semiconductor device.
【0015】空洞の内壁を覆うための絶縁膜としては、
後述する金属シリサイド層を構成する金属と反応しにく
い絶縁膜であることが好ましく、例えば、CVD法によ
るシリコン酸化膜、CVD法によるプラズマTEOS
(Tetra-Ethoxy Silane)膜、LTO(Low Temperature
Oxide)膜、HTO(High Temperature Oxide)膜、N
SG(None-DopedSilicate Glass)膜又はスピンコート
法により塗布形成したSOG(Spin On Glass)膜、シ
リコン窒化膜等が挙げられる。なかでも、CVD法によ
るシリコン酸化膜がより好ましい。As an insulating film for covering the inner wall of the cavity,
The insulating film is preferably an insulating film that does not easily react with a metal constituting a metal silicide layer described later. For example, a silicon oxide film by a CVD method, a plasma TEOS by a CVD method
(Tetra-Ethoxy Silane) film, LTO (Low Temperature)
Oxide) film, HTO (High Temperature Oxide) film, N
An SG (None-Doped Silicon Glass) film, an SOG (Spin On Glass) film formed by a spin coating method, a silicon nitride film, and the like can be given. Above all, a silicon oxide film formed by a CVD method is more preferable.
【0016】空洞の内壁の一部を覆う金属シリサイド層
は、適切な熱処理によりSiが拡散種となり得る金属に
よるシリサイド層であれば、特にその材料は限定されな
いが、例えば、Ti、Hf、V、Ta、Mo、W及びF
eからなる群から選択される1種又は2種以上の金属又は
合金のシリサイド層が挙げられる。具体的には、TiS
i2、HfSi2、VSi2、TaSi2、MoSi2、W
Si2、FeSi2等があげられる。金属シリサイド層が
覆う空洞の内壁の一部の大きさは、空洞の大きさ、金属
シリサイド層の種類、金属シリサイド層を形成する際の
温度等により、適宜調整することができる。なお、この
金属シリサイド層は、空洞の内壁の一部を覆うのみなら
ず、配線自体又は配線の一部として機能させてもよい。
なお、空洞の内壁の一部を覆っていてもよい配線及び導
電層は、例えば、TiSi2、HfSi2、VSi2、T
aSi2、MoSi2、WSi2、FeSi2等により形成
することができる。また、空洞の内壁の一部を覆ってい
てもよいパッシベーション膜は、例えば、シリコン窒化
膜、PSG(リンドープシリコン酸化膜)等により形成
することができる。The material of the metal silicide layer covering a part of the inner wall of the cavity is not particularly limited as long as it is a silicide layer made of a metal in which Si can be a diffusion species by an appropriate heat treatment. For example, Ti, Hf, V, Ta, Mo, W and F
e, a silicide layer of one or more metals or alloys selected from the group consisting of e. Specifically, TiS
i 2, HfSi 2, VSi 2 , TaSi 2, MoSi 2, W
Si 2 , FeSi 2 and the like can be mentioned. The size of a part of the inner wall of the cavity covered by the metal silicide layer can be appropriately adjusted depending on the size of the cavity, the type of the metal silicide layer, the temperature at which the metal silicide layer is formed, and the like. Note that this metal silicide layer may not only cover a part of the inner wall of the cavity but also function as the wiring itself or a part of the wiring.
The wiring and the conductive layer which may partially cover the inner wall of the cavity are made of, for example, TiSi 2 , HfSi 2 , VSi 2 ,
It can be formed of aSi 2 , MoSi 2 , WSi 2 , FeSi 2 or the like. Further, the passivation film which may cover a part of the inner wall of the cavity can be formed of, for example, a silicon nitride film, a PSG (phosphorus-doped silicon oxide film) or the like.
【0017】本発明の半導体装置の製造方法は、シリコ
ン層と金属層との反応における現象を利用することによ
り配線間に空洞を形成するものである。第1の現象とし
ては、例えば、チタンのように拡散種がシリコンとなる
金属層を用いて、シリコン層の一部を金属層と接触さ
せ、シリコン層の他の部分は絶縁膜で被覆した場合、熱
処理を行うことにより、金属層にシリコンの吸い上げ現
象が生じ、シリコンが存在した部分に空洞が形成され
る。また、第2の現象として、例えば、チタンのような
金属1に対してシリコン2.3の体積を反応させた場
合、最終的に金属+シリコンの体積は、初期の体積に対
して約2.4/3.3に減少する。このため、金属層と
シリコン層とを反応性の低い絶縁膜で被覆した場合、絶
縁膜で覆われた部分は金属層とシリコン層とが反応して
体積が減少し、空洞が形成される。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a cavity is formed between wirings by utilizing a phenomenon in a reaction between a silicon layer and a metal layer. As a first phenomenon, for example, a case where a part of a silicon layer is brought into contact with a metal layer and another part of the silicon layer is covered with an insulating film using a metal layer such as titanium in which a diffusion species is silicon. By performing the heat treatment, a silicon layer is sucked up in the metal layer, and a cavity is formed in a portion where silicon is present. Also, as a second phenomenon, for example, when a volume of silicon 2.3 reacts with metal 1 such as titanium, the volume of metal + silicon finally becomes about 2.10 with respect to the initial volume. 4 / 3.3. For this reason, when the metal layer and the silicon layer are covered with an insulating film having low reactivity, the volume of the portion covered with the insulating film is reduced due to the reaction between the metal layer and the silicon layer, and a cavity is formed.
【0018】本発明の半導体装置の製造方法において
は、まず、基板上に第1絶縁層及びシリコン層を形成
し、配線を形成しようとする領域に存在する前記シリコ
ン層を除去し、該シリコン層を被覆する第2絶縁膜を形
成する。ここで、第1及び第2絶縁膜の材料は、特に限定
されるものではなく、例えば、上述した絶縁膜と同様の
ものが挙げられる。なかでも、後述する金属層と反応し
にくい材料であることが好ましく、例えば、CVD法に
よるシリコン酸化膜が好ましい。なお、第1絶縁膜は、
基板上に形成された素子や回路を被覆する層間絶縁膜と
して形成されていてもよく、また、第1絶縁膜を形成し
た後に平坦化処理が施されたものであってもよい。第1
絶縁膜の膜厚は、例えば、5000〜20000Å程度
が挙げられる。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, first, a first insulating layer and a silicon layer are formed on a substrate, and the silicon layer existing in a region where a wiring is to be formed is removed. Is formed to cover the second insulating film. Here, the material of the first and second insulating films is not particularly limited, and examples thereof include the same materials as the above-described insulating films. Among them, a material that does not easily react with a metal layer described later is preferable, and for example, a silicon oxide film formed by a CVD method is preferable. Note that the first insulating film is
It may be formed as an interlayer insulating film covering elements and circuits formed on the substrate, or may be subjected to planarization after forming the first insulating film. First
The thickness of the insulating film is, for example, about 5000 to 20000 °.
【0019】第1絶縁膜上に形成されるシリコン層は、
アモルファスシリコン、単結晶シリコン、多結晶シリコ
ンのいずれからなる層であってもよいが、アモルファス
シリコンからなる層であることが好ましい。シリコン層
は、例えば、1000〜15000Å程度の膜厚で形成
することができる。このシリコン層は、後工程におい
て、空洞が形成される領域を規定するものであり、通
常、後工程で形成される配線間に存在するように形成す
る。具体的には、シリコン層は、第1絶縁膜上全面にシ
リコン層を形成した後、配線を形成しようとする領域に
存在するシリコン層を、公知方法、例えば、フォトリソ
グラフィ及びエッチング工程等を用いてエッチング除去
することにより形成する。The silicon layer formed on the first insulating film is
The layer may be made of any of amorphous silicon, single crystal silicon, and polycrystalline silicon, but is preferably a layer made of amorphous silicon. The silicon layer can be formed, for example, with a thickness of about 1000-15000 °. This silicon layer defines a region where a cavity is formed in a later step, and is usually formed so as to exist between wirings formed in the later step. Specifically, after the silicon layer is formed on the entire surface of the first insulating film, the silicon layer existing in the region where the wiring is to be formed is formed by a known method, for example, a photolithography and etching process. Formed by etching.
【0020】シリコン層を完全に被覆する第2絶縁膜
は、後工程で形成される金属層とシリコン層との反応を
防止することができる膜厚で形成することが好ましい。
具体的には、100〜1000Å程度が挙げられる。次
いで、シリコン層表面上の第2絶縁膜に開孔を形成す
る。ここで形成する開孔は、1つ又は2つ以上でもよ
く、シリコン層の上面及び側面のいずれに配置する第2
絶縁膜に形成してもよい。孔の大きさは、特に限定され
るものではないが、1つの場合には、この孔を通してシ
リコン層と後述する金属層とのシリサイド化反応が行わ
れることとなるため、シリサイド化反応が十分に行われ
る程度の大きさであることが必要である。つまり、孔の
大きさは、シリコン層の膜厚、幅及び長さ等に応じて決
定することができ、たとえば、10μm□、2000Å
の膜厚のポリシリコン層の場合には、1μm程度の径の
孔が挙げられる。また、2つ以上の場合には、少なくと
も1つの孔は、最終的に形成された空洞が外気と接する
ための孔とすることが好ましく、例えば、空洞に隣接す
る配線によって発生した熱を効率的に放出できる程度の
大きさとすることが好ましい。The second insulating film that completely covers the silicon layer is preferably formed to a thickness that can prevent a reaction between the metal layer formed in a later step and the silicon layer.
Specifically, about 100-1000 degrees are mentioned. Next, an opening is formed in the second insulating film on the surface of the silicon layer. The number of openings formed here may be one or two or more.
It may be formed on an insulating film. The size of the hole is not particularly limited, but in one case, a silicidation reaction between the silicon layer and a metal layer described later is performed through the hole, so that the silicidation reaction is not sufficiently performed. It must be large enough to be performed. That is, the size of the hole can be determined according to the thickness, width, length, and the like of the silicon layer.
In the case of a polysilicon layer having a thickness of about 1 μm, holes having a diameter of about 1 μm can be given. In the case of two or more holes, it is preferable that at least one hole is a hole for the finally formed cavity to be in contact with the outside air. For example, heat generated by wiring adjacent to the cavity is efficiently used. It is preferable that the size is such that it can be released to the surface.
【0021】続いて、第2絶縁膜上に金属層を形成す
る。金属層は、シリコン層とシリサイド化して金属シリ
サイドを形成することができる金属原子からなる層であ
れば特に限定されるものではなく、例えば、Ti、H
f、V、Ta、Mo、W及びFeからなる群から選択さ
れる1種又は2種以上の金属又は合金からなる単層又は複
数層が挙げられる。形状は、特に限定されるものではな
いが、第2絶縁膜の開孔が1つの場合には、その開孔を
通してシリコン層と接触するように1つの開孔を塞ぐよ
うな形状に形成することが必要である。また、開孔が2
つ以上の場合には、少なくとも開孔の1つは塞がないよ
うな形状とすることが好ましい。金属層の膜厚は、先に
形成されたシリコン層と、開孔を通してシリコン層が完
全にシリサイド化反応するのに必要な金属原子を確保す
ることができる程度の膜厚であることが必要であり、先
に形成されたシリコン層の膜厚、大きさ等により適宜調
整することができる。例えば430〜7000Å程度の
膜厚が挙げられる。なお、金属層は、上述した金属又は
合金の単層又は複数層の他、上述の金属又は合金と上述
の金属又は合金からなるシリサイドの積層層であっても
よい。シリサイドが金属の下層に配置して金属層を構成
する場合には、第2絶縁膜に形成した開孔の上に、より
平坦に金属層を形成することができるとなるため有利で
ある。積層層としては、例えば、Ti/TiSi2、T
i/TaSi2、Ti/MoSi2、Ti/WSi2、T
i/FeSi2、Ta/TiSi2、Ta/TaSi2、
Ti/WSi 2、W/TiSi2、W/TaSi2、W/
MoSi2、W/WSi2、W/FeSi2等が挙げられ
る。Subsequently, a metal layer is formed on the second insulating film.
You. The metal layer is silicided with the silicon layer to form a metal silicide.
A layer consisting of metal atoms that can form a side
If it is not particularly limited, for example, Ti, H
selected from the group consisting of f, V, Ta, Mo, W and Fe
Single or multiple layers of one or more metals or alloys
There are several layers. The shape is not particularly limited
However, if the second insulating film has one hole,
And plug one opening to make contact with the silicon layer
It is necessary to form such a shape. In addition, opening 2
If more than one, at least one of the openings will not be blocked
It is preferable to have such a shape. The thickness of the metal layer
The silicon layer formed and the silicon layer
Secure metal atoms necessary for complete silicidation reaction
The thickness must be large enough to
Adjust appropriately according to the thickness, size, etc. of the silicon layer formed
Can be adjusted. For example, about 430-7000
The film thickness is mentioned. Note that the metal layer is formed of the above-described metal or
In addition to a single layer or multiple layers of an alloy,
Layer of silicide made of metal or alloy
Good. Silicide is placed under the metal to form the metal layer
In this case, place more over the holes formed in the second insulating film.
This is advantageous because the metal layer can be formed flat.
is there. As the laminated layer, for example, Ti / TiSiTwo, T
i / TaSiTwo, Ti / MoSiTwo, Ti / WSiTwo, T
i / FeSiTwo, Ta / TiSiTwo, Ta / TaSiTwo,
Ti / WSi Two, W / TiSiTwo, W / TaSiTwo, W /
MoSiTwo, W / WSiTwo, W / FeSiTwoEtc.
You.
【0022】次に、得られた基板を熱処理する。ここで
の熱処理は、シリコン層と金属層とがシリサイド化反応
する温度以上で行うことが必要であり、例えば、400
〜900℃程度の温度範囲での熱処理が挙げられる。こ
れにより、金属層を金属シリサイド層に変換することが
できるとともに、シリコン層が第2絶縁膜に形成された
孔を通して金属層に拡散するために吸い上げられ、第1
絶縁膜と第2絶縁膜との間、つまり、シリコン層が存在
していた空間に空洞を形成することができる。ここでの
熱処理の他の条件は、シリサイド化反応を確実に行うこ
とができる条件であれば特に限定されるものではなく、
例えば、窒素、空気、アルゴン、ヘリウム等の雰囲気
下、数秒〜60分間程度が挙げられる。Next, the obtained substrate is heat-treated. The heat treatment here needs to be performed at a temperature higher than the temperature at which the silicon layer and the metal layer undergo a silicidation reaction.
Heat treatment in a temperature range of about to 900 ° C. is exemplified. Thereby, the metal layer can be converted into the metal silicide layer, and at the same time, the silicon layer is sucked up to diffuse into the metal layer through the hole formed in the second insulating film, and the first layer is sucked.
A cavity can be formed between the insulating film and the second insulating film, that is, in the space where the silicon layer existed. Other conditions of the heat treatment here are not particularly limited as long as the conditions can surely perform the silicidation reaction.
For example, under an atmosphere of nitrogen, air, argon, helium, or the like, for a period of several seconds to about 60 minutes.
【0023】本発明の半導体装置の製造方法において
は、上記の工程の後に、さらに、配線を形成しようとす
る領域に存在する第1絶縁膜及び/又は第2絶縁膜にスル
ホールを形成し、このスルーホール及び配線を形成しよ
うとする領域を含む基板上にバリアメタル及び配線層を
形成し、これらバリアメタル及び配線層をパターニング
することにより、所望の領域に配線を形成することがで
きる。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after the above-described steps, a through hole is further formed in the first insulating film and / or the second insulating film existing in the region where the wiring is to be formed. By forming a barrier metal and a wiring layer on a substrate including a region where a through hole and a wiring are to be formed, and patterning the barrier metal and the wiring layer, a wiring can be formed in a desired region.
【0024】ここで、第1及び第2絶縁膜に形成するスル
ーホールは、これら絶縁膜を貫通し、第1絶縁膜下に存
在する基板、配線又はトランジスタ等の素子等と第1絶
縁膜又は第2絶縁膜上に形成される配線又はトランジス
タ等の素子等とを接続するために形成されるものであ
る。バリアメタル及び配線層を構成する材料、膜厚、形
成方法等は、公知の技術にしたがって、適宜最適なもの
を選択して用いることができる。バリアメタル及び配線
層は、公知の方法、例えばフォトリソグラフィ及びエッ
チング工程、化学機械研磨法等により、所望の形状にパ
ターニングすることができるが、なかでも化学機械研磨
法を用いて、スルーホール及び配線を形成しようとする
領域にバリアメタル及び配線層を埋め込み、バリアメタ
ル及び配線層の表面を第2絶縁膜の表面と平坦化するこ
とが好ましい。なお、バリアメタル及び/又は配線は、
空洞形成により形成された金属シリサイド層に直接接続
されるように形成して、金属シリサイド層を配線自体又
は配線の一部として使用してもよい。Here, the through holes formed in the first and second insulating films penetrate these insulating films, and are connected to elements such as a substrate, a wiring or a transistor existing under the first insulating film and the first insulating film or It is formed to connect a wiring or an element such as a transistor formed on the second insulating film. The material, film thickness, forming method, and the like constituting the barrier metal and the wiring layer can be appropriately selected and used according to a known technique. The barrier metal and the wiring layer can be patterned into a desired shape by a known method, for example, a photolithography and etching process, a chemical mechanical polishing method, and the like. It is preferable that the barrier metal and the wiring layer are buried in the region where the metal is to be formed, and the surfaces of the barrier metal and the wiring layer are planarized with the surface of the second insulating film. In addition, the barrier metal and / or the wiring
The metal silicide layer may be formed so as to be directly connected to the metal silicide layer formed by forming the cavity, and the metal silicide layer may be used as the wiring itself or a part of the wiring.
【0025】本発明においては、上記した第1絶縁膜の
形成工程からバリアメタル及び配線層をパターニングす
る工程までを複数回繰り返して行うことにより、多層配
線構造のデバイスを形成することができる。また、上記
の工程を複数回繰り返して多層配線構造とした場合に、
設計上、多層配線の各層における空洞が上からみて重な
るように配置し、最終的にこれら空洞を貫通する貫通孔
を形成することにより、空洞を外気に接するように構成
してもよい。この場合には、貫通孔内にパッシベーショ
ン膜を形成し、空洞がパッシベーション膜に覆われる構
成にすることが好ましい。In the present invention, a device having a multilayer wiring structure can be formed by repeating the above-described step of forming the first insulating film to the step of patterning the barrier metal and the wiring layer a plurality of times. Further, when the above process is repeated a plurality of times to form a multilayer wiring structure,
By design, the cavities in each layer of the multi-layer wiring may be arranged so as to overlap when viewed from above, and finally a through hole may be formed to penetrate these cavities, so that the cavities come into contact with the outside air. In this case, it is preferable that a passivation film is formed in the through hole so that the cavity is covered with the passivation film.
【0026】さらに、本発明における別の半導体装置の
製造方法によれば、まず、基板上に第1絶縁層を形成
し、配線を形成しようとする領域間の第1絶縁膜に溝を
形成し、溝をシリコン層で埋め込み、少なくともシリコ
ン層を被覆するように第2絶縁膜を形成する。第1絶縁膜
及び第2絶縁膜は、上述したのと同様のものを用いるこ
とができる。第1絶縁膜に形成する溝は、後工程におい
て、空洞が形成される領域を規定するものであり、通
常、後工程で形成される配線間に存在するように形成さ
れる。具体的には、配線を形成しようとする領域間に存
在する第1絶縁膜を、公知方法、例えば、フォトリソグ
ラフィ及びエッチング工程等によりエッチング除去す
る。この際の溝の深さ及び形状は、形成しようとする空
洞の大きさ及び形状等にしたがって適宜調整することが
できる。その後、シリコン層を、第1絶縁膜上に、好ま
しくは溝の深さよりも厚膜で形成し、エッチバック又は
化学機械研磨することにより、溝をシリコン層で埋め込
む。Further, according to another method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, first, a first insulating layer is formed on a substrate, and a groove is formed in the first insulating film between regions where wiring is to be formed. The trench is filled with a silicon layer, and a second insulating film is formed so as to cover at least the silicon layer. As the first insulating film and the second insulating film, the same one as described above can be used. The groove formed in the first insulating film defines a region where a cavity is formed in a later step, and is usually formed so as to exist between wirings formed in a later step. Specifically, the first insulating film existing between the regions where the wiring is to be formed is removed by a known method, for example, a photolithography and etching process. At this time, the depth and shape of the groove can be appropriately adjusted according to the size and shape of the cavity to be formed. Thereafter, a silicon layer is formed on the first insulating film, preferably in a thickness greater than the depth of the groove, and the groove is filled with the silicon layer by etch-back or chemical mechanical polishing.
【0027】その後、シリコン層表面上の第2絶縁膜に
開孔を形成する工程、第2絶縁膜上に金属層を形成する
工程、得られた基板を熱処理する工程は、実質的に上述
した方法と同様に行うことができる。また、上記方法に
続いて、さらに、金属シリサイド層を含む基板上に金属
シリサイド層と表面を略平坦とする第3絶縁膜を形成
し、配線を形成しようとする領域に存在する第1絶縁
膜、第2絶縁膜及び第3絶縁膜にスルホールを形成すると
ともに、配線を形成しようとする領域の第3絶縁膜及び
金属シリサイド層に溝を形成し、スルーホール及び溝含
む基板上にバリアメタル及び配線層を形成し、これらバ
リアメタル及び配線層をパターニングすることにより、
所望の領域に配線を形成することができる。これらの工
程も、実質的に上述した方法を同様に行うことができ
る。なお、ここで形成されるバリアメタル及び配線層
は、空洞を形成する際に形成された金属シリサイド層の
一部と直接接触しているため、金属シリサイド層を配線
自体又は配線の一部として機能させることができる。Thereafter, the step of forming an opening in the second insulating film on the surface of the silicon layer, the step of forming a metal layer on the second insulating film, and the step of heat-treating the obtained substrate are substantially as described above. It can be performed in the same manner as the method. Further, following the above method, further, a metal silicide layer and a third insulating film having a substantially flat surface are formed on the substrate including the metal silicide layer, and a first insulating film existing in a region where a wiring is to be formed. Forming a through hole in the second insulating film and the third insulating film, forming a groove in the third insulating film and the metal silicide layer in a region where a wiring is to be formed, and forming a barrier metal and a substrate on the substrate including the through hole and the groove. By forming a wiring layer and patterning these barrier metal and wiring layer,
Wiring can be formed in a desired region. These steps can be performed in substantially the same manner as described above. Since the barrier metal and the wiring layer formed here are in direct contact with a part of the metal silicide layer formed when the cavity is formed, the metal silicide layer functions as the wiring itself or a part of the wiring. Can be done.
【0028】本発明におけるさらに別の半導体装置の製
造方法によれば、まず、基板上に第1絶縁層を形成し、
第1絶縁層上にシリコン層/金属層又は金属層/シリコ
ン層を形成し、これらシリコン層及び金属層を所望の形
状にパターニングし、得られたシリコン層及び金属層を
被覆する第2絶縁膜を形成する。それ以降の工程は、上
述したのと実質的に同様の方法により空洞を形成するこ
とができる。ここで、第1絶縁層上であって、かつ第2絶
縁膜により被覆される層は、シリコン層/金属層、シリ
コン層/金属シリサイド層/金属層、金属層/シリコン
層、金属層/金属シリサイド層/シリコン層等の積層構
造が挙げられる。これらの層は、上述の方法と実質的に
同様に形成することができる。なお、これら層の膜厚
は、最終的に、金属層とシリコン層とがシリサイド化反
応することにより体積減少して形成される空洞の大きさ
を考慮して、適宜調整することができる。この方法にお
いても、第2絶縁膜上面又は側面に開孔を形成してもよ
い。なお、ここで形成した空洞の直下に位置する金属シ
リコン層は配線又は配線の一部として利用することがで
きる。また、第1絶縁膜の形成工程から空洞形成までも
工程を複数回繰り返すことにより、多層配線構造のデバ
イスを形成することができる。According to still another method of manufacturing a semiconductor device in the present invention, first, a first insulating layer is formed on a substrate,
Forming a silicon layer / metal layer or a metal layer / silicon layer on the first insulating layer, patterning the silicon layer and the metal layer into desired shapes, and covering the obtained silicon layer and the metal layer with a second insulating film To form Subsequent steps can form cavities in substantially the same manner as described above. Here, the layers on the first insulating layer and covered with the second insulating film include a silicon layer / metal layer, a silicon layer / metal silicide layer / metal layer, a metal layer / silicon layer, and a metal layer / metal A laminated structure such as a silicide layer / silicon layer may be used. These layers can be formed substantially in the same manner as described above. Note that the thickness of these layers can be appropriately adjusted in consideration of the size of the cavity formed by reducing the volume by the silicidation reaction between the metal layer and the silicon layer. Also in this method, an opening may be formed on the upper surface or side surface of the second insulating film. Note that the metal silicon layer located immediately below the cavity formed here can be used as a wiring or a part of a wiring. In addition, by repeating the steps from the step of forming the first insulating film to the step of forming the cavity a plurality of times, a device having a multilayer wiring structure can be formed.
【0029】以下に、本発明の半導体装置及びその製造
方法について図面に基いて説明する。Hereinafter, a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings.
【0030】実施の形態1 まず、図1(a)に示したように、シリコン基板11上
にCVD法によるシリコン酸化膜12を10000Å形
成する。続いて、図1(b)に示したように、シリコン
酸化膜12上全面にアモルファスシリコン膜13をCV
D法により2300Å形成し、通常のフォトリソグラフ
ィ及びエッチング工程により、配線を形成しようとする
領域30bのアモルファスシリコン膜13を除去するよ
うに、所望の形状にパターニングする。その後、CVD
法により、さらにシリコン酸化膜14を500Å形成す
る。First Embodiment First, as shown in FIG. 1A, a silicon oxide film 12 is formed on a silicon substrate 11 by a CVD method at a thickness of 10000. Subsequently, as shown in FIG. 1B, an amorphous silicon film 13 is formed on the entire surface of the silicon oxide film 12 by CV.
A 2300 [deg.] Film is formed by the method D, and is patterned into a desired shape by a normal photolithography and etching process so as to remove the amorphous silicon film 13 in the region 30b where the wiring is to be formed. Then, CVD
A silicon oxide film 14 is further formed at 500.degree.
【0031】次に、図1(c)に示したように、通常の
フォトリソグラフィ及びエッチング工程により、アモル
ファスシリコン膜13上のシリコン酸化膜14に1個以
上、例えば3個の孔を開ける。続いて、得られたシリコ
ン基板11上全面に、CVD法によるWSi2層15を
300Å、さらにその上にスパッタリング法によるTi
膜16を2000Å形成し、通常のフォトリソグラフィ
及びエッチング工程により、Ti層16及びWSi2層
15をパターニングする。ここで、WSi2膜15とア
モルファスシリコン膜13が接触する孔と、アモルファ
スシリコン膜13が外気と接触する孔を各1つずつ以上
形成する。Next, as shown in FIG. 1C, one or more holes, for example, three holes are formed in the silicon oxide film 14 on the amorphous silicon film 13 by ordinary photolithography and etching steps. Subsequently, a WSi 2 layer 15 formed by CVD is formed on the entire surface of the obtained silicon substrate 11 at a thickness of 300 ° C., and Ti is formed thereon by sputtering.
The film 16 is 2000Å formed by conventional photolithography and etching process to pattern the Ti layer 16 and WSi 2 layer 15. Here, at least one hole is formed for each contact between the WSi 2 film 15 and the amorphous silicon film 13 and at least one hole is formed for the amorphous silicon film 13 to contact the outside air.
【0032】続いて、図1(d)に示したように、得ら
れたシリコン基板11を、窒素雰囲気下、700℃で、
5分間アニールすることにより、アモルファスシリコン
膜13中のシリコンを、WSi2膜15を介してTi層
16中に吸い出し、Ti層16をTiSix(x≦2)
膜18に変換する。これによりアモルファスシリコン膜
13が形成されていた部分に空洞17が形成される。Subsequently, as shown in FIG. 1D, the obtained silicon substrate 11 was placed in a nitrogen atmosphere at 700 ° C.
By annealing for 5 minutes, the silicon in the amorphous silicon film 13 is sucked out into the Ti layer 16 via the WSi 2 film 15, and the Ti layer 16 is converted into TiSix (x ≦ 2).
It is converted into a film 18. As a result, a cavity 17 is formed in the portion where the amorphous silicon film 13 was formed.
【0033】実施の形態2 まず、図2(a)に示したように、トランジスタ等の所
望の素子(図示せず)が形成されたシリコン基板11上
にCVD法によるシリコン酸化膜12を15000Å形
成し、化学機械研磨によりシリコン酸化膜12の表面を
5000Å除去する。続いて、アモルファスシリコン膜
23をスパッタリング法により2300Å形成し、通常
のフォトリソグラフィ及びエッチング工程により、後工
程で配線を形成する領域のアモルファスシリコン膜23
を除去し、得られたシリコン基板11上にCVD法によ
るシリコン酸化膜24を500Å形成する。Embodiment 2 First, as shown in FIG. 2A, a silicon oxide film 12 is formed by a CVD method on a silicon substrate 11 on which a desired element (not shown) such as a transistor is formed at 15000.degree. Then, the surface of the silicon oxide film 12 is removed by 5000 ° by chemical mechanical polishing. Subsequently, an amorphous silicon film 23 is formed at 2300 ° by a sputtering method, and the amorphous silicon film 23 in a region where a wiring is to be formed in a later process is formed by a usual photolithography and etching process.
Is removed, and a silicon oxide film 24 is formed on the obtained silicon substrate 11 by a CVD method at 500 °.
【0034】次いで、図2(b)に示したように、通常
のフォトリソグラフィ及びエッチング工程により、アモ
ルファスシリコン膜23上のシリコン酸化膜24に孔を
開ける。得られたシリコン基板11上に、WSi2膜2
5をCVD法により300Å形成し、さらにその上にT
i膜26を1000Å形成する。続いて、図2(c)に
示したように、後工程で配線を形成する領域に存在する
Ti膜26及びWSi2膜25を、通常のフォトリソグ
ラフィ及びエッチング工程によりパターニングする。こ
の際、アモルファスシリコン膜23の側壁には、Ti膜
26及びWSi2膜25がサイドウォール状に残る。Next, as shown in FIG. 2B, holes are formed in the silicon oxide film 24 on the amorphous silicon film 23 by ordinary photolithography and etching steps. On the obtained silicon substrate 11, a WSi 2 film 2
5 is formed by CVD at a thickness of 300.degree.
An i-film 26 is formed at 1000 °. Subsequently, as shown in FIG. 2C, the Ti film 26 and the WSi 2 film 25 existing in a region where a wiring is to be formed in a later step are patterned by ordinary photolithography and etching steps. At this time, the Ti film 26 and the WSi 2 film 25 remain on the side walls of the amorphous silicon film 23 in a sidewall shape.
【0035】次いで、図2(d)に示したように、得ら
れたシリコン基板11を、窒素雰囲気下、700℃で、
5分間のアニールすることにより、アモルファスシリコ
ン層23中のシリコンをTi膜26中に吸い出し、Ti
膜26をTiSix(x≦2)27に変換するととも
に、空洞28を形成する。続いて、図2(e)に示した
ように、シリコン基板11とのコンタクトをとるため、
シリコン酸化膜24とシリコン酸化膜12とにコンタク
トホール20を、通常のフォトリソグラフィ及びエッチ
ング工程により形成する。その後、バリアメタルとして
TiN/Ti層29を500Å形成する。Next, as shown in FIG. 2D, the obtained silicon substrate 11 was placed in a nitrogen atmosphere at 700 ° C.
By annealing for 5 minutes, silicon in the amorphous silicon layer 23 is sucked out into the Ti film 26, and Ti
The film 26 is converted into TiSix (x ≦ 2) 27 and a cavity 28 is formed. Subsequently, as shown in FIG. 2E, to make contact with the silicon substrate 11,
Contact holes 20 are formed in silicon oxide film 24 and silicon oxide film 12 by ordinary photolithography and etching processes. Thereafter, a TiN / Ti layer 29 is formed as a barrier metal at a thickness of 500 °.
【0036】次いで、図2(f)に示したように、Ti
N/Ti層29上にCu膜21をCVD法により300
0Å形成し、シリコン酸化膜24の表面が露出するまで
化学機械研磨を行い、表面を平坦化し、配線を形成す
る。なお、複数配線層を得る場合には、複数回、図2
(a)〜図2(f)の工程を経ることにより図2(g)
に示したような多層配線構造を得ることができる。最後
に、得られた平坦な配線構造上全面にPSG膜22を形
成し、通常のフォトリソグラフィ及びドライエッチング
工程により、ボンディング用のパッド部の窓あけを行
い、さらにホンディングを行う(図示せず)。Next, as shown in FIG.
A Cu film 21 is formed on the N / Ti layer 29 by the CVD method.
Then, chemical mechanical polishing is performed until the surface of the silicon oxide film 24 is exposed, the surface is flattened, and wiring is formed. In the case of obtaining a plurality of wiring layers, a plurality of
2 (g) through the steps of (a) to FIG. 2 (f).
Can be obtained. Finally, a PSG film 22 is formed on the entire surface of the obtained flat wiring structure, a bonding pad portion is opened in a usual photolithography and dry etching process, and bonding is performed (not shown). ).
【0037】実施の形態3 まず、図3(a)に示したように、トランジスタ等の所
望の素子(図示せず)が形成されたシリコン基板11上
にCVD法によるシリコン酸化膜12を15000Å形
成し、化学機械研磨によりシリコン酸化膜12の表面を
5000Å除去する。続いて、通常のフォトリソグラフ
ィ及びエッチング工程により、後工程で配線を形成する
領域のシリコン酸化膜12を深さ4600Å除去して溝
を形成する。得られたシリコン基板11上全面にアモル
ファスシリコン膜23を、CVD法により5000Å形
成し、化学機械研磨により、シリコン酸化膜12の表面
が露出するまで研磨して、表面を平坦化する。得られた
シリコン基板11上にCVD法によるシリコン酸化膜2
4を500Å形成する。Third Embodiment First, as shown in FIG. 3A, a silicon oxide film 12 is formed by a CVD method on a silicon substrate 11 on which a desired element (not shown) such as a transistor is formed at 15000.degree. Then, the surface of the silicon oxide film 12 is removed by 5000 ° by chemical mechanical polishing. Subsequently, a groove is formed by removing the silicon oxide film 12 at a depth of 4600 ° in a region where a wiring is to be formed in a later process by a usual photolithography and etching process. An amorphous silicon film 23 is formed on the entire surface of the obtained silicon substrate 11 by 5000 .ANG. By a CVD method, and is polished by chemical mechanical polishing until the surface of the silicon oxide film 12 is exposed to flatten the surface. A silicon oxide film 2 formed on the obtained silicon substrate 11 by CVD.
4 is formed at 500 °.
【0038】続いて、図3(b)に示したように、アモ
ルファスシリコン膜23上のシリコン酸化膜24に、通
常のフォトリソグラフィ及びエッチング工程により孔を
開ける。次いで、WSi2層35をCVD法により30
0Å、Ti膜36を2000Å形成し、上記溝を形成し
た際に使用したマスクに対し反転したマスク(又は溝形
成がポジ型レジストであれば同一マスクによりネガ型レ
ジストで形成)を用いた通常のフォトリソグラフィ及び
エッチング工程により、後工程で空洞を形成する領域上
にTi層36とWSi2層35を残すようにパターニン
グする。Subsequently, as shown in FIG. 3B, a hole is formed in the silicon oxide film 24 on the amorphous silicon film 23 by ordinary photolithography and etching steps. Next, the WSi 2 layer 35 is formed by CVD to 30
0 °, a 2000 ° Ti film 36 is formed, and a mask which is the reverse of the mask used when forming the groove (or a negative resist using the same mask if the groove is a positive resist) is used. By photolithography and etching steps, patterning is performed so that the Ti layer 36 and the WSi 2 layer 35 are left on the regions where the cavities will be formed in a later step.
【0039】さらに、図3(c)に示したように、窒素
雰囲気下、700℃で、5分間アニールし、アモルファ
スシリコン膜23中のシリコンをTi層36中に吸い出
す。この際、Ti層36は、約4800Åのチタンシリ
サイド層37に変換されるとともに、空洞38が形成さ
れる。続いて、得られたシリコン基板11上に、プラズ
マCVD法によるシリコン酸化膜39を6000Å形成
し、チタンシリサイド層37表面が露出するまで化学機
械研磨により研磨する。この際、アモルファスシリコン
膜23上に開けたシリコン酸化膜24の孔の上部でチタ
ンシリサイド層37が凹型になるため、シリコン酸化膜
39が残留する。よって、さらにシリコン酸化膜39を
選択的に500Åオーバーエッチし、チタンシリサイド
層37上のシリコン酸化膜39を完全に除去する。Further, as shown in FIG. 3C, annealing is performed at 700 ° C. for 5 minutes in a nitrogen atmosphere to suck out the silicon in the amorphous silicon film 23 into the Ti layer 36. At this time, the Ti layer 36 is converted into a titanium silicide layer 37 of about 4800 ° and a cavity 38 is formed. Subsequently, a 6000 ° silicon oxide film 39 is formed on the obtained silicon substrate 11 by a plasma CVD method, and is polished by chemical mechanical polishing until the surface of the titanium silicide layer 37 is exposed. At this time, since the titanium silicide layer 37 has a concave shape above the hole of the silicon oxide film 24 formed on the amorphous silicon film 23, the silicon oxide film 39 remains. Therefore, the silicon oxide film 39 is further selectively etched by 500 °, and the silicon oxide film 39 on the titanium silicide layer 37 is completely removed.
【0040】続いて、図3(d)に示したように、シリ
コン酸化膜39、シリコン酸化膜24及びシリコン酸化
膜12に、通常のフォトリソグラフィ及びエッチング工
程により、スルーホール30aを形成するとともに、ス
ルーホール30aを含む領域に、深さ5000Åの溝3
0bを形成する。Subsequently, as shown in FIG. 3D, through holes 30a are formed in the silicon oxide film 39, the silicon oxide film 24, and the silicon oxide film 12 by ordinary photolithography and etching steps. In a region including the through hole 30a, a groove 3 having a depth of 5000 mm is formed.
0b is formed.
【0041】さらに、図3(e)に示したように、チタ
ンシリサイド層37を選択的に4000Åエッチバック
し、先に形成した溝30bとともに、後工程で配線を形
成するための溝を形成する。その後、図3(f)に示し
たように、TiN/Ti膜31を順に400Å/100
Åとなるようにスパッタ法により形成し、さらに、Cu
膜32をCVD法により6000Å形成する。続いて、
Cu膜32及びTiN/Ti膜31を、シリコン酸化膜
39表面が露出するまで化学機械研磨により研磨し、表
面を平坦化し、配線を形成する。Further, as shown in FIG. 3E, the titanium silicide layer 37 is selectively etched back by 4000 ° to form a groove for forming a wiring in a later step together with the previously formed groove 30b. . After that, as shown in FIG. 3F, the TiN / Ti film 31 is sequentially
に よ り is formed by a sputtering method so that
A film 32 is formed at 6000 ° by a CVD method. continue,
The Cu film 32 and the TiN / Ti film 31 are polished by chemical mechanical polishing until the surface of the silicon oxide film 39 is exposed, and the surfaces are flattened to form wiring.
【0042】なお、複数配線層を得る場合には、複数
回、図3(a)〜図3(f)の工程を経ることにより図
3(g)に示したような多層配線構造を得ることができ
る。最後に、最上の配線層をボンディングパッド34と
し、得られた平坦な配線構造上全面にパッシベーション
膜33を形成し、通常のフォトリソグラフィ及びドライ
エッチング技術により、ボンディング用のパッド部の窓
あけを行い、ホンディングを行う(図示せず)。When a plurality of wiring layers are to be obtained, a multilayer wiring structure as shown in FIG. 3 (g) is obtained by performing the steps of FIGS. 3 (a) to 3 (f) a plurality of times. Can be. Finally, the uppermost wiring layer is used as a bonding pad 34, a passivation film 33 is formed on the entire surface of the obtained flat wiring structure, and a window for a bonding pad portion is formed by ordinary photolithography and dry etching techniques. , Carrying out the homing (not shown).
【0043】実施の形態4 まず、図4(a)に示したように、シリコン基板41上
に、4000ÅのCVD法によるシリコン酸化膜42、
Ti膜43を2000Å、WSi2膜44を300Å及
びCVD法によるアモルファスシリコン層45を460
0Å順次形成する。つづいて、通常のフォトリソグラフ
ィ及びエッチング工程により、アモルファスシリコン層
45、WSi2膜44及びTi膜43を、配線として所
望の形状にパターニングする。Embodiment 4 First, as shown in FIG. 4A, a silicon oxide film 42 is formed on a silicon substrate 41 by 4000 ° CVD.
The Ti film 43 is 200043, the WSi 2 film 44 is 300Å, and the amorphous silicon layer 45 by the CVD method is 460.
0 ° are sequentially formed. Subsequently, the amorphous silicon layer 45, the WSi 2 film 44, and the Ti film 43 are patterned into a desired shape as a wiring by ordinary photolithography and etching processes.
【0044】続いて、図4(b)に示したように、得ら
れたシリコン基板41上に、2000Åのシリコン酸化
膜46を形成する。その後、図4(c)に示したよう
に、窒素雰囲気下、700℃、5分間アニールし、シリ
サイド化反応を生じさせる。これにより、アモルファス
シリコン層45中のシリコンがWSi2膜44を介して
Ti膜43中に吸い出され、Ti膜43がチタンシリサ
イド層47に変換するとともに、WSi2膜44上に1
800Åの空洞48が形成される。Subsequently, as shown in FIG. 4B, a 2000 ° silicon oxide film 46 is formed on the obtained silicon substrate 41. Thereafter, as shown in FIG. 4C, annealing is performed at 700 ° C. for 5 minutes in a nitrogen atmosphere to cause a silicidation reaction. As a result, the silicon in the amorphous silicon layer 45 is sucked into the Ti film 43 via the WSi 2 film 44, and the Ti film 43 is converted into the titanium silicide layer 47, and the Ti film 43 is deposited on the WSi 2 film 44.
An 800 ° cavity 48 is formed.
【0045】[0045]
【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、配線を備
える基板上の前記配線間に、内壁が絶縁膜で覆われてな
る空洞を有し、該空洞の内壁の一部が金属シリサイド層
で形成されてなるため、配線間の容量を減少させること
ができる。しかも、水分等が残存しない完全に空洞化さ
れた空洞を配線間に配置させることができ、信号の遅延
を大幅に減少させた高速動作が実現され、信頼性の高い
半導体装置を得ることができる。According to the semiconductor device of the present invention, a cavity whose inner wall is covered with an insulating film is provided between the wirings on the substrate having the wiring, and a part of the inner wall of the cavity is a metal silicide layer. Therefore, the capacitance between the wirings can be reduced. In addition, a completely hollow cavity in which no moisture or the like remains can be arranged between the wirings, high-speed operation with greatly reduced signal delay can be realized, and a highly reliable semiconductor device can be obtained. .
【0046】また、金属シリサイド層が配線又は配線の
一部となる場合には、空洞を形成する際に使用した層を
そのまま配線として使用することができるため有利であ
る。さらに、空洞が外気と接する孔を1又は2以上有す
る場合には、得られた半導体装置の自己発熱による放熱
効果をより高めることができ、より一層半導体装置の高
速化を図ることが可能となる。また、空洞がパッシベー
ション膜に覆われてなる場合には、得られる半導体装置
又は配線を保護することができるため有利である。Further, when the metal silicide layer becomes a wiring or a part of the wiring, it is advantageous because the layer used for forming the cavity can be used as the wiring as it is. Furthermore, when the cavity has one or more holes that come into contact with the outside air, the heat dissipation effect of the obtained semiconductor device due to self-heating can be further enhanced, and the speed of the semiconductor device can be further increased. . Further, when the cavity is covered with a passivation film, the obtained semiconductor device or wiring can be protected, which is advantageous.
【0047】さらに、基板がSOI基板である場合に
は、寄生容量を防止し、より高速化を図ることができる
ため、RC遅延に対する対策として有利である。また、
本発明の半導体装置の製造方法によれば、シリコン層と
金属層とのシリサイド化反応により空洞を形成するた
め、製造工程中における水分等の腐食性材料等の残留物
を空洞内に発生させることを防止することができるとと
もに、空洞の上等に形成される絶縁膜等の材料、形成方
法等が制限されることがない。しかも、空洞を形成する
ために空洞形成領域に存在する材料を気化する工程がな
いため、製造工程中における灰化や蒸気圧の影響により
空洞を破壊することもなく、簡便かつ確実に配線間に空
洞を形成することができる。Further, when the substrate is an SOI substrate, the parasitic capacitance can be prevented and the speed can be further increased, which is advantageous as a measure against RC delay. Also,
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, since a cavity is formed by a silicidation reaction between a silicon layer and a metal layer, a residue such as a corrosive material such as moisture is generated in the cavity during the manufacturing process. Can be prevented, and the material of the insulating film and the like formed on the cavity and the like, the forming method, and the like are not limited. Moreover, since there is no step of evaporating the material existing in the cavity forming region to form the cavity, the cavity is not destroyed by the influence of incineration or vapor pressure during the manufacturing process, and the wiring is simply and reliably provided between the wirings. A cavity can be formed.
【0048】また、金属層がTi、Hf、V、Ta、M
o、W及びFeからなる群から選択される1種又は2種以
上の合金からなる単層又は複数層、あるいはこれら金属
とこれら金属からなるシリサイドとの積層層である場合
には、その膜厚を最適化するという簡便な方法で、空洞
を容易に形成でき、その大きさを制御することが可能と
なる。The metal layer is made of Ti, Hf, V, Ta, M
o, a single layer or a plurality of layers made of one or more alloys selected from the group consisting of W and Fe, or a laminated layer of these metals and a silicide made of these metals, if it is a laminated layer The cavity can be easily formed by a simple method of optimizing the size, and the size can be controlled.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明の半導体装置の製造方法の実施例を説明
するための要部の概略断面工程図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional process drawing of a main part for describing an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
【図2】本発明の半導体装置の製造方法の別の実施例を
説明するための要部の概略断面工程図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional process drawing of a main part for describing another embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
【図3】本発明の半導体装置の製造方法のさらに別の実
施例を説明するための要部の概略断面工程図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional process diagram of a main part for describing still another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
【図4】本発明の半導体装置の製造方法のさらに異なる
実施例を説明するための要部の概略断面工程図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional process diagram of a main part for describing still another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
【図5】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
要部の概略断面工程図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional process drawing of a main part for describing a conventional method of manufacturing a semiconductor device.
【図6】従来の別の半導体装置の製造方法を説明するた
めの要部の概略断面工程図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional process drawing of a main part for describing another conventional method for manufacturing a semiconductor device.
【図7】従来のさらに別の半導体装置の製造方法を説明
するための要部の概略断面工程図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional process drawing of a main part for describing another conventional method for manufacturing a semiconductor device.
11、41 シリコン基板(基板) 12、42 CVDシリコン酸化膜(第1絶縁膜) 13、23、45 CVDアモルファスシリコン膜(シ
リコン層) 14、24、46 CVDシリコン酸化膜(第2絶縁
膜) 15、25、35、44 タングステンシリサイド膜
(金属シリサイド層) 16、26、36、43 チタン膜(金属層) 17、28、38、48 空洞 18、27、37、47 チタンシリサイド膜(金属シ
リサイド層) 20 コンタクト孔 21 Cu膜(配線) 22 PSG膜 29 バリアメタル 30a スルーホール 30b 配線を形成しようとする領域 33 パッシベーション膜 34 ボンディングパッド 39 CVDシリコン酸化膜(第3絶縁膜)11, 41 Silicon substrate (substrate) 12, 42 CVD silicon oxide film (first insulating film) 13, 23, 45 CVD amorphous silicon film (silicon layer) 14, 24, 46 CVD silicon oxide film (second insulating film) 15 , 25, 35, 44 Tungsten silicide film (metal silicide layer) 16, 26, 36, 43 Titanium film (metal layer) 17, 28, 38, 48 Cavity 18, 27, 37, 47 Titanium silicide film (metal silicide layer) Reference Signs List 20 contact hole 21 Cu film (wiring) 22 PSG film 29 barrier metal 30a through hole 30b region where wiring is to be formed 33 passivation film 34 bonding pad 39 CVD silicon oxide film (third insulating film)
フロントページの続き Fターム(参考) 4M104 AA01 AA02 AA03 AA04 AA05 AA09 BB04 BB14 BB19 BB24 BB25 BB26 BB27 BB28 DD78 DD84 EE20 FF13 FF22 5F033 GG01 GG02 GG03 GG04 HH11 HH16 HH17 HH18 HH19 HH20 HH21 HH25 HH26 HH27 HH28 HH29 HH30 HH33 JJ11 JJ18 JJ33 MM02 MM05 MM08 MM10 MM12 MM13 NN06 NN07 PP06 QQ08 QQ09 QQ31 QQ37 QQ48 QQ70 QQ73 RR04 RR14 RR29 RR30 SS04 SS11 SS15 XX01 XX24 Continued on the front page F term (reference) 4M104 AA01 AA02 AA03 AA04 AA05 AA09 BB04 BB14 BB19 BB24 BB25 BB26 BB27 BB28 DD78 DD84 EE20 FF13 FF22 5F033 GG01 GG02 GG03 GG04 HH11 HHH HHH HHH JJ33 MM02 MM05 MM08 MM10 MM12 MM13 NN06 NN07 PP06 QQ08 QQ09 QQ31 QQ37 QQ48 QQ70 QQ73 RR04 RR14 RR29 RR30 SS04 SS11 SS15 XX01 XX24
Claims (15)
壁が絶縁膜で覆われてなる空洞を有し、該空洞の内壁の
一部が金属シリサイド層で形成されてなる半導体装置。1. A semiconductor device having a cavity whose inner wall is covered with an insulating film between wirings on a substrate having wirings, and a part of the inner wall of the cavity is formed of a metal silicide layer.
部である請求項1に記載の半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the metal silicide layer is a wiring or a part of a wiring.
有する請求項1又は2に記載の半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the cavity has one or more holes in contact with the outside air.
で形成されてなる部分以外の内壁の全部が、パッシベー
ション膜で覆われてなる請求項1〜3のいずれか1つに
記載の半導体装置。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein a part of the inner wall of the cavity or the entire inner wall other than a part formed of the metal silicide layer is covered with a passivation film. .
Ta、Mo、W及びFeからなる群から選択される1種
又は2種以上の金属又は合金のシリサイド層の単層又は
複数層である請求項1〜4のいずれか1つに記載の半導
体装置。5. The method according to claim 1, wherein the metal silicide layer comprises Ti, Hf, V,
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, wherein the semiconductor device is a single layer or a plurality of silicide layers of one or more metals or alloys selected from the group consisting of Ta, Mo, W, and Fe. .
のいずれか1つに記載の半導体装置。6. The substrate according to claim 1, wherein the substrate is an SOI substrate.
The semiconductor device according to any one of the above.
成する工程、 配線を形成しようとする領域間に存在する前記シリコン
層を除去し、残存するシリコン層を被覆する第2絶縁膜
を形成する工程、 前記シリコン層表面上の前記第2絶縁膜に1以上の開孔を
形成する工程、 前記第2絶縁膜の少なくとも1つの開孔を塞ぐように金
属層を形成する工程、 得られた基板を熱処理して前記金属層を金属シリサイド
層に変換することにより、前記配線を形成しようとする
領域間であって、前記第2絶縁膜に被覆されたシリコン
層が存在した部分に空洞を形成する工程を含む半導体装
置の製造方法。7. A step of forming a first insulating layer and a silicon layer on a substrate, removing the silicon layer existing between regions where wiring is to be formed, and forming a second insulating film covering the remaining silicon layer. Forming; forming at least one opening in the second insulating film on the surface of the silicon layer; forming a metal layer so as to cover at least one opening of the second insulating film. A heat treatment is performed on the substrate to convert the metal layer into a metal silicide layer, so that a cavity is formed between the regions where the wirings are to be formed and in the portion where the silicon layer covered with the second insulating film was present. A method for manufacturing a semiconductor device including a step of forming.
の開孔を形成し、かつ金属層を、少なくとも1の開孔を
該金属層が塞がない形状に形成する請求項7記載の方
法。8. The method according to claim 7, wherein two or more openings are formed in the second insulating film on the surface of the silicon layer, and the metal layer is formed so that at least one opening is not closed by the metal layer. the method of.
存在する第1絶縁膜及び/又は第2絶縁膜にスルホールを
形成する工程、 該スルーホール及び前記配線を形成しようとする領域を
含む前記基板上にバリアメタル及び導電膜を形成し、こ
れらバリアメタル及び導電膜をパターニングして配線を
形成する工程を含む請求項7記載の方法。9. A step of forming a through hole in a first insulating film and / or a second insulating film existing in a region where a wiring is to be formed, the method including the through hole and a region where the wiring is to be formed. 8. The method according to claim 7, further comprising forming a barrier metal and a conductive film on the substrate, and patterning the barrier metal and the conductive film to form a wiring.
形成し、該溝をシリコン層で埋め込み、少なくとも該シ
リコン層を第2絶縁膜で被覆する工程、 前記シリコン層表面上の前記第2絶縁膜に1以上の開孔
を形成する工程、 前記第2絶縁膜の少なくとも1の開孔を塞ぐように金属
層を形成する工程、 得られた基板を熱処理して前記金属層を金属シリサイド
層に変換することにより、前記シリコン層が埋め込まれ
た第1絶縁膜の溝に空洞を形成する工程を含む半導体装
置の製造方法。10. A step of forming a first insulating layer on a substrate, forming a groove in the first insulating film between regions where wiring is to be formed, filling the groove with a silicon layer, and forming at least the silicon layer. Covering with a second insulating film, forming one or more openings in the second insulating film on the silicon layer surface, forming a metal layer so as to cover at least one opening in the second insulating film. A heat treatment of the obtained substrate to convert the metal layer to a metal silicide layer, thereby forming a cavity in a groove of the first insulating film in which the silicon layer is embedded. .
上に前記金属シリサイド層の表面に対してほぼ平坦な第
3絶縁膜を形成する工程、 配線を形成しようとする領域に存在する第1絶縁膜、第2
絶縁膜及び第3絶縁膜にスルホールを形成するととも
に、配線を形成しようとする領域の前記第3絶縁膜及び
金属シリサイド層に溝を形成する工程、 前記スルーホール及び溝含む前記基板上にバリアメタル
及び導電膜を形成し、これらバリアメタル及び導電膜を
パターニングして配線を形成する工程を含む請求項10
記載の方法。11. The method according to claim 11, further comprising the step of forming a substantially flat surface on the substrate including the metal silicide layer with respect to the surface of the metal silicide layer.
(3) a step of forming an insulating film; a first insulating film and a second
Forming a through hole in the insulating film and the third insulating film, and forming a groove in the third insulating film and the metal silicide layer in a region where a wiring is to be formed; and forming a barrier metal on the substrate including the through hole and the groove. And forming a conductive film and patterning the barrier metal and the conductive film to form a wiring.
The described method.
属層又は金属層/シリコン層を形成する工程、 前記シリコン層及び金属層を所望の形状にパターニング
し、得られたシリコン層及び金属層を被覆する第2絶縁
膜を形成する工程、 得られた基板を熱処理して前記金属層を金属シリサイド
層に変換することにより、前記シリコン層が存在した部
分に空洞を形成する工程を含む半導体装置の製造方法。12. A step of forming a first insulating layer, a silicon layer / metal layer or a metal layer / silicon layer on a substrate, patterning the silicon layer and the metal layer into a desired shape, and obtaining the obtained silicon layer and metal. Forming a second insulating film covering the layer; heat-treating the obtained substrate to convert the metal layer to a metal silicide layer, thereby forming a cavity in a portion where the silicon layer was present; Device manufacturing method.
o、W及びFeからなる群から選択される1種又は2種以
上の金属又は合金からなる単層又は複数層、あるいはこ
れら金属とこれら金属からなるシリサイドとの積層層で
ある請求項7〜12に記載の方法。13. The method according to claim 1, wherein the metal layer is Ti, Hf, V, Ta, M
13. A single layer or plural layers composed of one or more metals or alloys selected from the group consisting of o, W and Fe, or a laminated layer of these metals and silicide composed of these metals. The method described in.
fSi2、VSi2、TaSi2、MoSi2、WSi2又
はFeSi2である請求項7〜13に記載の方法。14. The metal silicide layer is made of TiSi 2 , H
fSi 2, VSi 2, TaSi 2 , MoSi 2, The method of claim 7 to 13 is WSi 2 or FeSi 2.
14に記載の方法。15. The substrate according to claim 7, wherein the substrate is an SOI substrate.
15. The method according to 14.
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