JP2001007203A

JP2001007203A - 半導体装置の製造方法

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Publication number: JP2001007203A
Application number: JP11175355A
Authority: JP
Inventors: Nobuhisa Yamagishi; 信久山岸
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 1999-06-22
Publication date: 2001-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】エッチングにより有機系の層間絶縁膜にコン
タクトホールを形成する際に用いたレジスト膜のアッシ
ング処理で問題となるコンタクトホールの形状異常、層
間絶縁膜の脆弱化の問題の解決を図る。【解決手段】基板１０に形成した第１の配線１３を被
覆する絶縁膜１７を形成する工程と、絶縁膜１７に第１
の配線１３に通じる接続孔１８を形成する工程と、絶縁
膜１７上にプラグ２２を形成するためのプラグ材料膜１
９を形成する工程と、プラグ材料膜１９を加工して絶縁
膜１７上に突出しかつ接続孔１８から第１の配線１３に
接続するプラグ２２を形成する工程と、プラグ２２の側
周を埋め込む層間絶縁膜２３を形成する工程とを備えた
半導体装置の製造方法であり、層間絶縁膜を有機系低誘
電率膜で形成することが可能な製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、詳しくは有機系低誘電率膜を層間絶縁膜に
用いた半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化にともな
い、層間容量、配線間容量を低減して信号伝搬速度を向
上させる目的で層間絶縁膜に有機系低誘電率膜を利用す
ることが提案されている。有機系低誘電率膜を利用する
ことで、従来のプラズマＣＶＤ酸化膜〔例えば、テトラ
エトキシシラン（ＴＥＯＳ）を原料ガスに用いたプラズ
マＣＶＤ法により成膜したノンドープシリケートガラス
（ＮＳＧ）〕等と比較して配線間の寄生容量が低減さ
れ、半導体装置の信号伝搬遅延を回避できるという有益
な特性を提供することができる。

【０００３】次に、有機系低誘電率膜を層間絶縁膜に用
いた配線構造の一例を図４によって、以下に説明する。

【０００４】図４に示すように、トランジスタ等（図示
せず）が集積されたシリコン基板１１１上に、例えばＣ
ＶＤ法により成膜しリフロー法によって表面を平坦化し
たホウ素リンシリケートガラス（ＢＰＳＧ）膜１１２を
形成する。次いで、スパッタリングもしくはＣＶＤ法に
より配線層を形成した後、通常のリソグラフィー技術お
よびエッチング技術を用いて配線層をパターニングし、
第１の金属配線１１３（例えば窒化チタン／アルミニウ
ム銅合金／窒化チタン構造の積層アルミニウム銅配線）
を形成する。

【０００５】その後、回転塗布装置を用いて有機系低誘
電率膜の前駆体を塗布した後、その塗布膜をキュアし
て、第１の配線１１３を覆う状態に有機系低誘電率膜
（例えばフルオロカーボン含有ＳＯＧ）１１４を、例え
ば９００ｎｍの厚さに形成する。上記キュア条件の一例
としては、キュア雰囲気の圧力を１．３ｋＰａ、キュア
温度を３８０℃、キュア時間を６０分に設定した。その
結果、誘電率が３．０の良好な絶縁性を有する有機系低
誘電率膜１１４膜が形成された。

【０００６】次いで、通常のレジスト塗布技術により、
上記有機系低誘電率膜１１４膜上にレジスト膜１１５を
形成した後、リソグラフィー技術を用いてレジスト膜１
１５をパターニングしてコンタクトパターン１１６を形
成する、その後、そのレジスト膜をエッチングマスクに
用いたエッチングによって、有機系低誘電率膜１１４を
パターニングしてコンタクトホール１１７を形成する。
このエッチング条件の一例としては、エッチング装置に
マグネトロン反応性イオンエッチング装置を用い、エッ
チングガスに、オクタフルオロブテン〔例えば供給流量
を１０ｓｃｃｍ、以下、ｓｃｃｍは標準状態における体
積流量（ｃｍ³／分）を表す〕と一酸化炭素（例えば供
給流量を３００ｓｃｃｍ）とアルゴン（例えば供給流量
を４００ｓｃｃｍ）と酸素（例えば供給流量を２ｓｃｃ
ｍ）とを用い、エッチング雰囲気の圧力を１０Ｐａ、マ
グネトロン出力を１．５ｋＷ、基板温度を２０℃に設定
した。そして、フルオロカーボン含有ＳＯＧを４５０ｎ
ｍ／分のエッチング速度で加工した。これにより、寸法
シフト（ＣＤロス）の少ない良好なコンタクトを開口す
ることができた。

【０００７】次に、上記エッチングマスクに用いたレジ
スト膜１１５を例えばアッシング処理により灰化して除
去する。このアッシング条件の一例としては、ＩＣＰ
（Inductively Coupled Plasma）型アッシング装置を用
い、アッシングガスに酸素〔例えば流量を３ｓｌｍ、以
下、ｓｌｍは標準状態における体積流量（１ｄｍ³／
分）を表す〕を用い、アッシング雰囲気の圧力を１５０
Ｐａ、出力を１．００ｋＷ、基板温度を２５０℃に設定
した。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記レ
ジスト膜のアッシング処理では、レジスト膜の主成分の
炭素がアッシングガス中の酸素ラジカルと反応して灰化
して一酸化炭素となり、レジスト膜がアッシングされ
る。さらに図５に示すように、有機系低誘電率膜１１４
に形成されたコンタクトホール１１７の側壁や開口部に
露出している有機系低誘電率膜１１４中の炭化水素（Ｃ
Ｈ_x）基またはフッ化炭素（ＣＦ_x）基が酸素ラジカル
と反応して一酸化炭素（ＣＯ）を生成して灰化して後退
し、いわゆるボーイング形状になる。また、コンタクト
ホール１１７周辺の有機系低誘電率膜１１４の膜質が脆
弱化する。この結果、コンタクトホール１１７自体が拡
がり、しかも有機系低誘電率膜１１４の膜質が多孔質状
に脆弱化する。

【０００９】このような状態で、例えばスパッタリング
によって、コンタクトホール１１７の内面に窒化チタン
からなる密着層１１８を形成した後、既存のタングステ
ンプラグの形成技術（タングステン膜の成膜後ＣＭＰも
しくはエッチバックによりコンタクトホール１１７中に
タングステン膜を残す方法）により、タングステンプラ
グ１１９ａ（１１９）、１１９ｂ（１１９）を形成をす
る。さらにスパッタリングにより、有機系低誘電率膜１
１４上に配線層を形成した後、既存のリソグラフィー技
術およびドライエッチング技術により、配線層をパター
ニングにしてプラグ１１９ａに接続する第２の配線１２
０を形成する。この第２の配線１２０は、設計上、プラ
グ１１９ａに対していわゆるボーダーレス配線としてい
る。

【００１０】しかしながら、隣接する二つのプラグ１１
９ａ、１１９ｂの開口が設計ルールの許容以上に拡大し
ているため、第２の配線１２０は設計ルールとは異なり
二つのプラグ１１９ａ、１１９ｂに接続して、接続不良
となる問題が起こる。これが信号伝搬に誤信号が発生す
る原因箇所となって、半導体装置の信号伝搬が不正確に
なり信頼性を低下させる。または、半導体装置の動作不
良を引き起こし、信頼性を著しく劣化させる原因とな
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされた半導体装置の製造方法であり、基
板に形成した第１の配線を被覆する絶縁膜を形成する工
程と、この絶縁膜に第１の配線に通じる接続孔を形成す
る工程と、この絶縁膜上にプラグを形成するためのプラ
グ材料膜を形成する工程と、このプラグ材料膜を加工し
て絶縁膜上に突出しかつ接続孔から第１の配線に接続す
るプラグを形成する工程と、このプラグの側周を埋め込
む層間絶縁膜を形成する工程とを備えた製造方法であ
る。

【００１２】また、絶縁膜中に形成した溝配線構造の第
１の配線に接続するプラグを形成する工程と、このプラ
グの側周を埋め込む層間絶縁膜を形成する工程とを備え
た製造方法である。

【００１３】上記半導体装置の製造方法では、プラグが
形成される層間絶縁膜を形成する前に、第１の配線上に
その第１の配線と接続するプラグを形成した後、そのプ
ラグの側周を埋め込み層間絶縁膜を形成することから、
形状精度の高いプラグが形成される。したがって、プラ
グ上に配線を形成しても、隣接するプラグ同志がその配
線を介してショートを起こすことが無くなるので、信頼
性の高いコンタクト構造となる。

【００１４】また、プラグを形成した後に層間絶縁膜を
形成することから、従来問題となっていた層間絶縁膜に
プラグを形成するためのコンタクトホールを形成する必
要がないので、層間絶縁膜を有機系低誘電率膜で形成し
ても、有機系低誘電率膜上のレジスト膜のアッシング処
理も必要としない。よって、層間絶縁膜を有機系低誘電
率膜で形成することが可能となり、レジストアッシング
時に生じていた有機系低誘電率膜の膜質劣化や、コンタ
クトホールのボーイング形状化による径の拡大は起こす
ことがない。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明に係わる第１の実施の形態
を、図１の製造工程図によって説明する。

【００１６】図１の（１）に示すように、トランジスタ
等の素子（図示せず）が集積形成された半導体基板（例
えばシリコン基板）１１上に上記各素子を覆う絶縁膜１
２が例えばホウ素リンシリケートガラス（ＢＰＳＧ）膜
で形成されている。このように構成された基板１０上に
は第１の配線１３が形成されている。この第１の配線１
３は、例えば窒化チタン膜１４とアルミニウム銅合金膜
１５と窒化チタン膜１６との積層構造で形成されてい
る。

【００１７】このような基板１１上に、上記第１の配線
１３を被覆する絶縁膜１７を形成する。この絶縁膜１７
は、後に堆積するプラグ材料となるタングステン膜のエ
ッチング時にエッチングストッパとなるものであればよ
く、例えば、原料ガスにテトラエトキシシラン（ＴＥＯ
Ｓ）を用いたプラズマＣＶＤ法によりノンドープトシリ
ケートガラス（ＮＳＧ）を例えば５０ｎｍに堆積したシ
リコン酸化膜で形成する。

【００１８】次いで、通常のレジスト塗布技術により上
記絶縁膜１７上にレジスト膜（図示せず）を形成した
後、通常のリソグラフィー技術により第１の配線１３上
の所望の位置、すなわち、プラグの接続位置に接続孔を
開口するための開口部（図示せず）を形成する。そし
て、そのレジスト膜をエッチングマスクに用いて上記絶
縁膜１７をエッチングし、接続孔１８を形成する。その
後、上記レジスト膜を除去する。

【００１９】次いで、例えばＣＶＤ法により、上記絶縁
膜１７上（上記接続孔１８上も含む）にプラグ材料膜１
９を、例えばタングステンを９００ｎｍの厚さに堆積し
て形成する。上記ＣＶＤ条件の一例としては、通常の熱
ＣＶＤ装置を用い、原料ガスに、六フッ化タングステン
（例えば供給流量は１００ｓｃｃｍ）と、水素（例えば
供給流量は７００ｓｃｃｍ）と、アルゴン（例えば供給
流量は７０００ｓｃｃｍ）とを用い、成膜雰囲気の圧力
を１０．６ｋＰａ、成膜温度を４５０℃に設定して、成
膜を行った。

【００２０】次いで、通常のレジスト塗布技術により上
記プラグ材料膜１９上にレジスト膜を形成した後、通常
のリソグラフィー技術によりプラグを形成する所望の位
置にレジストパターン２１を形成する。そして、そのレ
ジストパターン２１をエッチングマスクに用いて上記プ
ラグ材料膜１９をエッチングする。

【００２１】その結果、図１の（２）に示すように、接
続孔１８上に第１の配線１３に接続するプラグ２２がタ
ングステンで形成される。上記プラグ材料膜１９のエッ
チング条件の一例としては、ＩＣＰ（Inductively Coup
led Plasma）型エッチング装置を用い、エッチングガス
に塩素（例えば供給流量は２０ｓｃｃｍ）と六フッ化イ
オウ（例えば供給流量は８０ｓｃｃｍ）とを用い、ＩＣ
Ｐソースパワーを１．００ｋＷ、バイアスパワーを６０
Ｗ、エッチング雰囲気の圧力を４Ｐａ、基板温度を−３
０℃に設定した。

【００２２】次いで既知の塗布技術により、上記絶縁膜
１７上に上記第１の配線１３間および上記プラグ２２の
側周を埋め込むように、有機系低誘電率膜で層間絶縁膜
２３を形成する。この層間絶縁膜２３は、例えばフルオ
ロカーボン含有ＳＯＧ膜で形成する。その後、キュアを
行い、例えば１．００μｍの厚さで誘電率が３．０の膜
質が良好な有機系低誘電率膜の層間絶縁膜２３が得られ
た。上記キュア条件の一例としては、キュア雰囲気を窒
素とし、キュア雰囲気の圧力１．３ｋＰａ、キュア温度
を３８０℃、キュア時間を６０分に設定した。

【００２３】次いで、既知の化学的機械研磨（以下ＣＭ
Ｐという、ＣＭＰはChemical Mechanical Polishing の
略）によって、上記層間絶縁膜２３の上層を研磨してプ
ラグ２２の上面を露出させる。その際、プラグ２２が研
磨ストッパの機能を果たす。上記ＣＭＰ条件の一例とし
ては、スラリーにシリカを用い、ＰＨ１０〜１１程度の
アルカリ性研磨液を用い、研磨定盤の回転速度を６０ｒ
ｐｍ、被研磨体の回転速度を６０ｒｐｍ、研磨圧力を５
ｐｓｉ〜６ｐｓｉに設定した。その結果、図１の（３）
に示すように、層間絶縁膜２３の表面よりプラグ２２の
表面が露出された。

【００２４】次に、図１の（４）に示すように、例えば
スパッタリングによって、上記層間絶縁膜２３上に上記
プラグ２２の表面を覆うように、窒化チタン膜２４、ア
ルミニウム銅合金膜２５、窒化チタン膜２６を順に成膜
する。その後、通常のレジスト塗布技術により上記窒化
チタン膜２６上にレジスト膜（図示せず）を形成した
後、通常のリソグラフィー技術により第２の配線を形成
するためのレジストパターン（図示せず）を形成する。
そして、そのレジストパターンをエッチングマスクに用
いて上記窒化チタン膜２６、アルミニウム銅合金膜２
５、窒化チタン膜２４を順にエッチングし、第２の配線
２７を形成する。その後、上記レジストパターンを発煙
硝酸を用いたウエット処理により剥離除去する。このよ
うに、発煙硝酸を用いたウエット処理によりレジストパ
ターンを除去することにより、有機系低誘電率膜の層間
絶縁膜２３は、アッシング処理でレジストパターンを除
去したときのような損傷を受けない。

【００２５】上記有機系低誘電率膜としては、例えばポ
リアリールエーテル、フッ化ポリアリールエーテル、ポ
リイミド等の誘電率が２．０〜３．０程度の有機膜を用
いることも可能である。また、さらに上層の配線を形成
する場合には、上記絶縁膜１７を形成する工程から上記
第２の配線２７を形成する工程までを繰り返し行えばよ
い。

【００２６】上記第１の実施の形態では、第１の配線１
３を形成した後に層間絶縁膜２３を形成するのではな
く、まずプラグ２２を形成し、次に有機系低誘電率膜か
らなる層間絶縁膜２３を第１の配線１３間およびプラグ
２２の側周を埋め込むように形成する。そのため、層間
絶縁膜２３に接続孔を形成する必要はない。その結果、
有機系低有機膜の層間絶縁膜２３に接続孔を形成するた
めの加工が削除されることになる。また、その後のレジ
スト膜のアッシング処理で問題化した、接続孔側壁およ
び層間絶縁膜表面の脆弱化、接続孔のボーイング形状化
は起こらない。よって、プラグ２２間のショートを起こ
さないため、信頼性の高い多層配線を形成することがで
き、そのため、半導体装置の信号伝搬が正確に行われ、
信頼性の向上が図れる。また、層間絶縁膜２３に有機系
低誘電率膜を用いることができるので、配線層間の容量
の低減が図れる。

【００２７】次に、本発明に係わる第２の実施の形態
を、図２の製造工程図によって説明する。図２では、一
例として溝配線構造の多層配線構造を示し、前記図１に
よって示した構成部品と同様のものには同一符号を付与
して示す。

【００２８】図２の（１）に示すように、トランジスタ
等の素子（図示せず）が集積形成された半導体基板（例
えばシリコン基板）３１上に上記各素子を覆う絶縁膜３
２が例えばホウ素リンシリケートガラス（ＢＰＳＧ）膜
で形成されている。

【００２９】このように構成された基板３０に対して、
ＣＶＤ法により、上記絶縁膜３２上に第１の配線間絶縁
膜３３を例えばフッ素を含むシリコン酸化膜（ＳｉＯＦ
膜）で６００ｎｍの厚さに形成する。次いで通常のレジ
スト塗布技術により上記第１の配線間絶縁膜３３上にレ
ジスト膜（図示せず）を形成した後、通常のリソグラフ
ィー技術により第１の配線を埋め込む溝を形成するため
の開口部（図示せず）を形成する。そして、そのレジス
ト膜をエッチングマスクに用いて上記第１の配線間絶縁
膜３３をエッチングし、溝３４を形成する。このエッチ
ングでは、一例としては、マグネトロン型反応性イオン
エッチング装置を用い、エッチングガスに、オクタフル
オロブテンと一酸化炭素とアルゴンと酸素とを用いる。
その後、上記レジスト膜を除去する。

【００３０】次いで、ＣＶＤ法により、上記溝３４の内
面および第１の配線間絶縁膜３３上に、窒化チタンから
なる密着層３５を例えば５０ｎｍの厚さに形成する。さ
らにスパッタリングによって、溝３４を埋め込む状態に
アルミニウム銅合金を例えば８００ｎｍの厚さに堆積し
て、第１の配線層を形成する。その後、ＣＭＰによっ
て、第１の配線間絶縁膜３３上の余分な第１の配線層お
よび密着層３５を研磨除去して、溝３４の内部に、密着
層３５を介してアルミニウム銅合金からなる第１の配線
３６を形成する。

【００３１】次いで上記第１の配線間絶縁膜３３上に、
上記第１の配線３６を被覆する絶縁膜３７を形成する。
この絶縁膜３７は、後に堆積するプラグ材料となるタン
グステン膜のエッチング時にエッチングストッパとなる
ものであればよく、例えば第１の実施の形態で説明した
絶縁膜１７と同様の方法によりシリコン酸化膜で形成す
る。

【００３２】次いで、通常のレジスト塗布技術により上
記絶縁膜３７上にレジスト膜（図示せず）を形成した
後、通常のリソグラフィー技術により第１の配線３６上
の所望の位置、すなわち、プラグの接続位置に接続孔を
開口するための開口部（図示せず）を形成する。そし
て、そのレジスト膜をエッチングマスクに用いて上記絶
縁膜３７をエッチングし、接続孔３８を形成する。その
後、上記レジスト膜を除去する。

【００３３】次いで、例えばＣＶＤ法により、上記絶縁
膜３７上（上記接続孔３８上も含む）にプラグ材料膜
（１９）を、第１の実施の形態で説明したのと同様に、
タングステンを９００ｎｍの厚さに堆積して形成する。
続いて、第１の実施の形態で説明したのと同様にして、
プラグ材料膜（１９）を加工してプラグ２２を形成す
る。

【００３４】次いで、第１の実施の形態で説明したのと
同様にして、上記プラグ２２の側周を埋め込む有機系低
誘電率膜からなる層間絶縁膜２３を、例えばフルオロカ
ーボン含有ＳＯＧ膜で形成する。さらに、層間絶縁膜２
３上に無機系低誘電率膜として例えばフッ素を含むシリ
コン酸化膜（ＳｉＯＦ膜）からなる第２の配線間絶縁膜
４１を例えば６００ｎｍの厚さに形成する。次いで通常
のレジスト塗布技術により上記第２の配線間絶縁膜４１
上にレジスト膜（図示せず）を形成した後、通常のリソ
グラフィー技術により第２の配線を埋め込む溝を形成す
るための開口部（図示せず）を形成する。そして、その
レジスト膜をエッチングマスクに用いて上記第２の配線
間絶縁膜４１をエッチングし、溝４２を形成する。この
エッチングでは、一例としては、マグネトロン型反応性
イオンエッチング装置を用い、エッチングガスに、オク
タフルオロブテンと一酸化炭素とアルゴンと酸素とを用
いる。その後、上記レジスト膜をを発煙硝酸を用いたウ
エット処理により剥離除去する。このように、発煙硝酸
を用いたウエット処理によりレジスト膜を除去すること
により、有機系低誘電率膜の層間絶縁膜２３は、アッシ
ング処理でレジスト膜を除去したときのような損傷を受
けない。

【００３５】次いで、ＣＶＤ法により、上記溝４２の内
面および第２の配線間絶縁膜４１上に、窒化チタンから
なる密着層４３を例えば５０ｎｍの厚さに形成する。さ
らにスパッタリングによって、溝４２を埋め込む状態に
アルミニウム銅合金を例えば８００ｎｍの厚さに堆積し
て、第２の配線層を形成する。その後、ＣＭＰによっ
て、第２の配線間絶縁膜４１上の余分な第２の配線層お
よび密着層４３を研磨除去して、溝４２の内部に、密着
層４３を介してアルミニウム銅合金からなる第２の配線
４４を形成する。

【００３６】上記有機系低誘電率膜は、例えばポリアリ
ールエーテル、フッ化ポリアリールエーテル、ポリイミ
ド等の誘電率が２．０〜３．０程度の有機膜を用いるこ
とも可能である。また、さらに上層の配線を形成する場
合には、上記バリア層３７を形成する工程から上記第２
の配線４４を形成する工程までを繰り返し行えばよい。
また、上記バリア層３７は、第１の配線３６および絶縁
膜３３に対してプラグ材料膜３９を選択性良くエッチン
グすることができる場合には、形成する必要はない。

【００３７】上記第２の実施の形態で説明した製造方法
では、前記第１の実施の形態と同様に、プラグ２２を形
成してから層間絶縁膜２３を形成することから、前記第
１の実施の形態で説明したのと同様の作用効果が得られ
る。

【００３８】次に、本発明に係わる第３の実施の形態
を、図３の製造工程図によって説明する。図３では、一
例として溝配線構造の多層配線構造を示し、前記図２に
よって示した構成部品と同様のものには同一符号を付与
して示す。

【００３９】図３に示すように、トランジスタ等の素子
（図示せず）が集積形成された半導体基板（例えばシリ
コン基板）３１上に上記各素子を覆う絶縁膜３２が例え
ばホウ素リンシリケートガラス（ＢＰＳＧ）膜で形成さ
れている。

【００４０】このように構成された基板３０に対して、
ＣＶＤ法により、上記絶縁膜３２上に第１の配線間絶縁
膜３３を例えばフッ素を含むシリコン酸化膜（ＳｉＯＦ
膜）で６００ｎｍの厚さに形成する。次いで通常のレジ
スト塗布技術により上記第１の配線間絶縁膜３３上にレ
ジスト膜（図示せず）を形成した後、通常のリソグラフ
ィー技術により第１の配線を埋め込む溝を形成するため
の開口部（図示せず）を形成する。そして、そのレジス
ト膜をエッチングマスクに用いて上記第１の配線間絶縁
膜３３をエッチングし、溝３４を形成する。このエッチ
ングでは、一例としては、マグネトロン型反応性イオン
エッチング装置を用い、エッチングガスに、オクタフル
オロブテンと一酸化炭素とアルゴンと酸素とを用いる。
その後、上記レジスト膜を除去する。

【００４１】次いで、ＣＶＤ法により、上記溝３４の内
面および第１の配線間絶縁膜３３上に、窒化タンタルか
らなるバリア層５５を例えば５０ｎｍの厚さに形成す
る。さらにスパッタリングによって、溝３４を埋め込む
状態に銅もしくは銅合金を例えば５０ｎｍの厚さに堆積
した後、第１の配線層を例えば電解メッキ法により銅も
しくは銅合金を例えば８００ｎｍの厚さに堆積して形成
する。その後、ＣＭＰによって、第１の配線間絶縁膜３
３上の余分な第１の配線層およびバリア層５５を研磨除
去して、溝３４の内部に、バリア層５５を介して銅もし
くは銅合金からなる第１の配線３６を形成する。

【００４２】次いで上記第１の配線間絶縁膜３３上に、
上記第１の配線３６を被覆するバリア絶縁膜５７を形成
する。このバリア絶縁膜５７は、後に堆積するプラグ材
料となるタングステン膜のエッチング時にエッチングス
トッパとなるとともに、第１の配線３６の銅の移動を防
ぐ機能を有するものであればよく、例えばＣＶＤ法によ
り、窒化シリコン膜で形成する。

【００４３】次いで、通常のレジスト塗布技術により上
記バリア絶縁膜５７上にレジスト膜（図示せず）を形成
した後、通常のリソグラフィー技術により第１の配線３
６上の所望の位置、すなわち、プラグの接続位置に接続
孔を開口するための開口部（図示せず）を形成する。そ
して、そのレジスト膜をエッチングマスクに用いて上記
バリア絶縁膜５７をエッチングし、接続孔５８を形成す
る。その後、上記レジスト膜を除去する。

【００４４】次いで、例えばＣＶＤ法により、上記バリ
ア絶縁膜５７上（上記接続孔５８上も含む）にプラグ材
料膜（１９）を、第１の実施の形態で説明したのと同様
に、タングステンを９００ｎｍの厚さに堆積して形成す
る。続いて、第１の実施の形態で説明したのと同様にし
て、プラグ材料膜（１９）を加工してプラグ２２を形成
する。

【００４５】次いで、第１の実施の形態で説明したのと
同様にして、上記プラグ２２の側周を埋め込む有機系低
誘電率膜からなる層間絶縁膜２３を、例えばフッ素樹脂
もしくはキセロゲルで形成する。さらに、層間絶縁膜２
３上に例えばフッ素を含むシリコン酸化膜（ＳｉＯＦ
膜）からなる第２の配線間絶縁膜４１を例えば６００ｎ
ｍの厚さに形成する。次いで通常のレジスト塗布技術に
より上記第２の配線間絶縁膜４１上にレジスト膜（図示
せず）を形成した後、通常のリソグラフィー技術により
第２の配線を埋め込む溝を形成するための開口部（図示
せず）を形成する。そして、そのレジスト膜をエッチン
グマスクに用いて上記第２の配線間絶縁膜４１をエッチ
ングし、溝４２を形成する。このエッチングでは、一例
としては、マグネトロン型反応性イオンエッチング装置
を用い、エッチングガスに、オクタフルオロブテンと一
酸化炭素とアルゴンと酸素とを用いる。その後、上記レ
ジスト膜をを発煙硝酸を用いたウエット処理により剥離
除去する。このように、発煙硝酸を用いたウエット処理
によりレジスト膜を除去することにより、有機系低誘電
率膜の層間絶縁膜２３は、アッシング処理でレジスト膜
を除去したときのような損傷を受けない。

【００４６】次いで、ＣＶＤ法により、上記溝４２の内
面および第２の配線間絶縁膜４１上に、窒化タンタルか
らなるバリア層６３を例えば５０ｎｍの厚さに形成す
る。さらにスパッタリングによって、溝４２を埋め込む
状態に銅もしくは銅合金を例えば５０ｎｍの厚さに堆積
した後、例えば電解メッキ法により銅もしくは銅合金を
例えば８００ｎｍの厚さに堆積して第２の配線層を形成
する。その後、ＣＭＰによって、第２の配線間絶縁膜４
１上の余分な第２の配線層およびバリアメタル層６３を
研磨除去して、溝４２の内部に、バリア層６３を介して
銅もしくは銅合金からなる第２の配線６４を形成する。

【００４７】上記有機系低誘電率膜は、例えばポリアリ
ールエーテル、フッ化ポリアリールエーテル、ポリイミ
ド等の誘電率が２．０〜３．０程度の有機膜を用いるこ
とも可能である。また、さらに上層の配線を形成する場
合には、上記バリア絶縁膜５７を形成する工程から上記
第２の配線６４を形成する工程までを繰り返し行えばよ
い。

【００４８】上記第３の実施の形態で説明した製造方法
では、前記第１の実施の形態と同様に、プラグ２２を形
成してから層間絶縁膜２３を形成することから、前記第
１の実施の形態で説明したのと同様の作用効果が得られ
る。

【００４９】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
第１の配線に接続するプラグを第１の配線上に形成した
後、プラグの側周を埋め込む状態に層間絶縁膜を形成す
るので、形状精度の高いプラグを形成することができ
る。したがって、プラグ上に形成した配線によって隣接
するプラグ同志がショートを起こすことは無く、信頼性
の高いコンタクト構造を形成することができる。よっ
て、多層配線、半導体基板等の信号伝搬が正確に行うこ
とができ、信頼性の向上が図れる。

【００５０】また、プラグを形成した後に層間絶縁膜を
形成するので、従来問題となっていた層間絶縁膜にプラ
グを形成するためのコンタクトホールを形成すること、
層間絶縁膜上でのレジスト膜のアッシング処理をするこ
とを必要としない。よって、層間絶縁膜を有機系低誘電
率膜で形成することができるので、配線層間の容量を低
減することができ、信号の高速伝播が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる第１の実施の形態を示す製造工
程図である。

【図２】本発明に係わる第２の実施の形態を示す製造工
程図である。

【図３】本発明に係わる第３の実施の形態を示す製造工
程図である。

【図４】従来の技術に係わる多層配線構造の製造方法を
示す製造工程図である。

【図５】従来の技術に係わる課題の説明図である。

【符号の説明】

１０…基板、１３…第１の配線、１７…絶縁膜、１８…
接続孔、１９…プラグ材料膜、２２…プラグ、２３…層
間絶縁膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板に形成した第１の配線を被覆する絶
縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に前記第１の配線に通じる接続孔を形成する
工程と、前記絶縁膜上にプラグを形成するためのプラグ材料膜を
形成する工程と、前記プラグ材料膜を加工して前記絶縁膜上に突出しかつ
前記接続孔から前記第１の配線に接続するプラグを形成
する工程と、前記プラグの側周を埋め込む層間絶縁膜を形成する工程
とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】前記層間絶縁膜を有機系低誘電率膜で形
成することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製
造方法。
【請求項３】絶縁膜中に形成した溝配線構造の第１の
配線に接続するプラグを形成する工程と、前記プラグの側周を埋め込む層間絶縁膜を形成する工程
とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】前記層間絶縁膜を有機系低誘電率膜で形
成することを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製
造方法。
【請求項５】前記プラグ材料膜を形成する前に、絶縁膜中に形成した溝配線構造の第１の配線を被覆する
絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に前記第１の配線に通じる接続孔を形成する
工程とを備え、前記プラグを形成する工程は、前記絶縁膜上にプラグを形成するためのプラグ材料膜を
形成する工程と、前記プラグ材料膜を加工して前記接続孔から前記第１の
配線に接続するプラグを形成する工程とからなることを
特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】前記層間絶縁膜を有機系低誘電率膜で形
成することを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製
造方法。