JP2001085517A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JP2001085517A
JP2001085517A JP25823099A JP25823099A JP2001085517A JP 2001085517 A JP2001085517 A JP 2001085517A JP 25823099 A JP25823099 A JP 25823099A JP 25823099 A JP25823099 A JP 25823099A JP 2001085517 A JP2001085517 A JP 2001085517A
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JP
Japan
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film
wiring
silicon oxide
oxide film
siof
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JP25823099A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuyuki Enomoto
容幸 榎本
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Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wiring structure of high reliability, which is superior in adhesion by restraining exfoliation of an SiOF-(silicon oxide) film, in a wiring structure using an SiOF film having low permitivity. SOLUTION: This semiconductor device is provided with a substrate 11, a wiring 13 which is formed on the substrate 11 and has a P-SiN film 14 formed on the upper surface, a silicon oxide film a 15 which is formed on the side part of the wiring 13 (includes the P-SiN film 14) and contains fluorine, a silicon oxide film 16, which is formed continuously on the P-SiN film 14 and the silicon oxide film 15 containing fluorine.

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】本発明は、半導体装置および
その製造方法に関し、詳しくは同一配線層の配線間にフ
ッ素を含むシリコン酸化膜を用いた半導体装置およびそ
の製造方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device using a silicon oxide film containing fluorine between wirings of the same wiring layer and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】配線のピッチのスケールダウンにしたが
い、配線抵抗の増加、配線容量の増加にともなう信号遅
延の問題が注目されている。そこで低誘電率膜もしくは
低抵抗配線材料の検討が行われている。例えばフッ素を
含むシリコン酸化膜(以下SiOFと記す)膜は、従来
のシリコン酸化膜にフッ素を添加することで低誘電率化
が図られるため、従来の技術との整合性の点で広く評価
されている。特に、高密度プラズマを利用して成膜され
るSiOF膜(以下HDP−SiOFと記す)は、埋め
込み性能に優れ、吸湿性の低い膜として期待されてい
る。
2. Description of the Related Art As wiring pitches have been scaled down, the problem of signal delay due to an increase in wiring resistance and an increase in wiring capacitance has attracted attention. Therefore, a low dielectric constant film or a low resistance wiring material is being studied. For example, a silicon oxide film containing fluorine (hereinafter referred to as SiOF) film is widely evaluated in terms of compatibility with the conventional technology because a low dielectric constant can be achieved by adding fluorine to the conventional silicon oxide film. ing. In particular, an SiOF film formed using high-density plasma (hereinafter referred to as HDP-SiOF) is expected to be a film having excellent embedding performance and low hygroscopicity.

【0003】次に、HDP−SiOF膜を用いた多層配
線構造の形成方法に関して、以下に説明する。
Next, a method of forming a multilayer wiring structure using an HDP-SiOF film will be described below.

【0004】図6の(1)に示すように、シリコン基板
100上に絶縁膜101を形成した後、その絶縁膜10
1上に配線102を形成する。その後、HDP−SiO
F膜103を例えば800nmの厚さに成膜する。配線
102上のHDP−SiOF膜103の膜厚は配線幅に
依存し、微細配線上では薄く、幅の広い配線上では厚く
形成される。
As shown in FIG. 6A, after an insulating film 101 is formed on a silicon substrate 100, the insulating film 10 is formed.
The wiring 102 is formed on the substrate 1. Then, HDP-SiO
The F film 103 is formed to a thickness of, for example, 800 nm. The film thickness of the HDP-SiOF film 103 on the wiring 102 depends on the wiring width, and is formed to be thin on a fine wiring and thick on a wide wiring.

【0005】次いで図6の(2)に示すように、テトラ
エトキシシラン(TEOS)を原料ガスの用いてプラズ
マCVD法により、HDP−SiOF膜103上にシリ
コン酸化膜(以下P−TEOS膜と記す)104を例え
ば1.60μmの厚さに成膜する。
Next, as shown in FIG. 6 (2), a silicon oxide film (hereinafter referred to as a P-TEOS film) is formed on the HDP-SiOF film 103 by plasma CVD using tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas. ) 104 is formed to a thickness of, for example, 1.60 μm.

【0006】上記状態では、P−TEOS膜104の表
面には配線パターンの応じた段差が存在するため、化学
的機械研磨により、図6の(3)に示すように、P−T
EOS膜104の表面を平坦化する。このとき、幅広の
配線上のSiOF膜103が露出しないように研摩量を
設定する必要がある。これは、SiOF膜103が露出
すると、その後の工程で形成される金属膜が剥がれ易く
なるためである。
In the above state, since a step corresponding to the wiring pattern exists on the surface of the P-TEOS film 104, the P-TOS film is formed by chemical mechanical polishing as shown in FIG.
The surface of the EOS film 104 is flattened. At this time, it is necessary to set the amount of polishing so that the SiOF film 103 on the wide wiring is not exposed. This is because when the SiOF film 103 is exposed, a metal film formed in a subsequent step is easily peeled.

【0007】次いで図7に示すように、P−TEOS膜
104およびSiOF膜103の所定の位置にビアホー
ル105を開口し、次いでビアホール105の内面に密
着層106を窒化チタン膜で形成し、さらにビアホール
105内にタングステン膜を埋め込んだ後、タングステ
ン膜と密着層106とをエッチバックして、ビアホール
105の内部のみに窒化チタン膜の密着層106介して
タングステン膜からなるタングステンプラグ107を形
成する。
[0007] Next, as shown in FIG. 7, a via hole 105 is opened at a predetermined position of the P-TEOS film 104 and the SiOF film 103, and an adhesion layer 106 is formed on the inner surface of the via hole 105 with a titanium nitride film. After the tungsten film is buried in 105, the tungsten film and the adhesion layer 106 are etched back, and a tungsten plug 107 made of a tungsten film is formed only in the via hole 105 via the adhesion layer 106 of the titanium nitride film.

【0008】上記工程を繰り返すことで、図8に示すよ
うに、多層配線構造が形成される。この図8では、基板
100上に、配線102と、配線102を覆うようにS
iOF膜103と、P−TEOS膜104とからなる配
線構造を1層として、それを4層に形成した4層の配線
構造を示した。なお、4層の配線構造上には、パッシベ
ーション膜としてHDP−SiO2 膜108、P−Si
N膜109を形成する。
By repeating the above steps, a multilayer wiring structure is formed as shown in FIG. In FIG. 8, a wiring 102 is formed on a substrate 100 so as to cover the wiring 102.
The wiring structure including the iOF film 103 and the P-TEOS film 104 as one layer is shown as a four-layer wiring structure in which four layers are formed. Note that an HDP-SiO 2 film 108 and a P-Si
An N film 109 is formed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術で説明した配線構造に対して熱処理を行うと、
その温度、時間によってSiOF膜が剥がれる。SiO
F膜の剥がれるか所は、幅が広い配線上で、SiOF膜
が厚く堆積され、かつ平坦化処理によりP−TEOS膜
が薄く形成されていて、さらにその上にSiOF膜が堆
積されている領域である。
However, when heat treatment is performed on the wiring structure described in the above-mentioned conventional technique,
The SiOF film is peeled off depending on the temperature and time. SiO
The area where the F film is peeled off is a region where a thick SiOF film is deposited on a wide wiring, a P-TEOS film is formed thin by a planarization process, and a SiOF film is further deposited thereon. It is.

【0010】すなわち図9に示すように、剥がれの発生
界面Pは配線102の上面のSiOF膜103である。
この剥がれの機構は、SiOF膜103中でシリコン−
フッ素結合を形成しないフッ素(以下、遊離フッ素とい
う)が熱処理によって膜中に拡散し、配線102の上面
に偏析する。この偏析したフッ素によって配線102と
SiOF膜103との密着性が低下し、層間絶縁膜の残
留応力により剥離に至ると推察される。
That is, as shown in FIG. 9, the interface P where the peeling occurs is the SiOF film 103 on the upper surface of the wiring 102.
The mechanism of this peeling is as follows.
Fluorine that does not form a fluorine bond (hereinafter referred to as free fluorine) diffuses into the film by heat treatment and segregates on the upper surface of the wiring 102. It is presumed that the segregated fluorine causes the adhesion between the wiring 102 and the SiOF film 103 to be reduced, and causes separation due to residual stress in the interlayer insulating film.

【0011】また、特願平10−275859号公報に
開示されているように、配線上にSiO2 膜を形成する
方法では、熱処理時間によっては剥離現象を抑制するこ
とが難しい。また、SiOF膜からの遊離フッ素の拡散
を抑制するべく配線上にプラズマ−窒化シリコン膜を形
成することも試みたが、プラズマ−窒化シリコン膜上面
で膜剥がれが発生した。従来の技術では、SiOF膜上
のP−TEOS膜を厚く形成することが膜剥がれを防止
することになるが、膜厚を厚くした分、ビアホールのア
スペクト比が増大する。そのため、安定してビアホール
を形成することが困難になる。
Further, as disclosed in Japanese Patent Application No. 10-275859, it is difficult to suppress the peeling phenomenon depending on the heat treatment time in the method of forming an SiO 2 film on a wiring. Further, an attempt was made to form a plasma-silicon nitride film on the wiring to suppress the diffusion of free fluorine from the SiOF film, but film peeling occurred on the upper surface of the plasma-silicon nitride film. In the prior art, forming a thick P-TEOS film on a SiOF film prevents film peeling, but the increased thickness increases the aspect ratio of the via hole. Therefore, it is difficult to form a via hole stably.

【0012】[0012]

【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およびその製造方法で
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a semiconductor device and a method of manufacturing the same to solve the above-mentioned problems.

【0013】半導体装置は、基板と、この基板上に形成
した配線と、この配線の両側に形成したフッ素を含むシ
リコン酸化膜と、配線上およびフッ素を含むシリコン酸
化膜上に連続的に形成したシリコン酸化膜とを備えたも
のである。
In the semiconductor device, a substrate, a wiring formed on the substrate, a silicon oxide film containing fluorine formed on both sides of the wiring, and a wiring and a silicon oxide film containing fluorine are formed continuously on the wiring. And a silicon oxide film.

【0014】上記半導体装置では、配線の両側にフッ素
を含むシリコン酸化膜が形成され、配線上およびフッ素
を含むシリコン酸化膜上にシリコン酸化膜が連続的に形
成されていることから、フッ素を含むシリコン酸化膜中
の遊離フッ素が熱工程で拡散し偏析することに起因した
配線上での膜剥がれを無くすことができる。
In the above-described semiconductor device, the silicon oxide film containing fluorine is formed on both sides of the wiring, and the silicon oxide film is continuously formed on the wiring and the silicon oxide film containing fluorine. It is possible to eliminate film peeling on the wiring due to diffusion and segregation of free fluorine in the silicon oxide film in the thermal process.

【0015】半導体装置の製造方法は、基板上に形成し
た配線の両側にフッ素を含むシリコン酸化膜を埋め込む
状態に形成する工程と、その配線上およびフッ素を含む
シリコン酸化膜上にシリコン酸化膜を連続的に形成する
工程とを備えている。
A method of manufacturing a semiconductor device includes a step of forming a silicon oxide film containing fluorine on both sides of a wiring formed on a substrate, and a step of forming a silicon oxide film on the wiring and on the silicon oxide film containing fluorine. Continuous forming step.

【0016】上記半導体装置の製造方法では、配線の両
側にフッ素を含むシリコン酸化膜を埋め込む状態に形成
し、配線上およびフッ素を含むシリコン酸化膜上にシリ
コン酸化膜を連続的に形成することから、フッ素を含む
シリコン酸化膜中の遊離フッ素が熱工程で拡散し偏析す
ることに起因した配線上での膜剥がれを起こさなくな
る。
In the method of manufacturing a semiconductor device, a silicon oxide film containing fluorine is formed on both sides of the wiring so as to be buried, and the silicon oxide film is continuously formed on the wiring and the silicon oxide film containing fluorine. In addition, the peeling of the film on the wiring due to the diffusion and segregation of the free fluorine in the fluorine-containing silicon oxide film in the thermal process does not occur.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明の半導体装置に係わる実施
の形態を、図1の概略構成断面図によって説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment according to the semiconductor device of the present invention will be described with reference to a schematic sectional view of FIG.

【0018】図1に示すように、半導体基板11の表面
には絶縁膜12が被覆されている。この絶縁膜12は、
例えば500nmの厚さに形成されている。この絶縁膜
12上には配線13が形成されている。この配線13
は、例えば、厚さが10nmのチタン膜、厚さが500
nmのアルミニウム膜、厚さが5nmのチタン膜、厚さ
が80nmの窒化チタン膜を順に積層して形成されてい
る。さらに上記配線13上にはプラズマ−窒化シリコン
(以下、P−SiNと記す)膜14が、例えば200n
mの厚さで形成されている。
As shown in FIG. 1, the surface of a semiconductor substrate 11 is covered with an insulating film 12. This insulating film 12
For example, it is formed to a thickness of 500 nm. The wiring 13 is formed on the insulating film 12. This wiring 13
Is, for example, a titanium film having a thickness of 10 nm and a thickness of 500
An aluminum film having a thickness of 5 nm, a titanium film having a thickness of 5 nm, and a titanium nitride film having a thickness of 80 nm are sequentially laminated. Further, a plasma-silicon nitride (hereinafter, referred to as P-SiN) film 14 is formed on the wiring 13 by, for example, 200 nm.
m.

【0019】さらに、上記配線13および上記P−Si
N膜14の両側における絶縁膜12上には、フッ素を含
むシリコン酸化膜(以下、SiOF膜と記す)15が成
膜されている。このSiOF膜15の表面は、上記P−
SiN膜14の表面と同一平面になるように平坦化され
ている。
Further, the wiring 13 and the P-Si
On the insulating film 12 on both sides of the N film 14, a silicon oxide film containing fluorine (hereinafter, referred to as SiOF film) 15 is formed. The surface of this SiOF film 15 is
The surface is planarized so as to be flush with the surface of the SiN film 14.

【0020】さらに、上記SiOF膜15上には上記P
−SiN膜14を覆うシリコン酸化膜16が、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800nmの厚さに成膜されてい
る。上記シリコン酸化膜16およびP−SiN膜14に
は、所定の配線13に達するビアホール17が開口され
ている。さらにビアホール17の内部には、密着層21
を介してプラグ22が形成されている。このプラグ22
はタングステンで形成され、上記密着層21は、例えば
30nmの厚さの窒化チタン膜で形成されている。
Further, on the SiOF film 15, the P
A silicon oxide film 16 covering the SiN film 14 is formed to a thickness of 800 nm by a plasma CVD method using, for example, tetraethoxysilane (TEOS) as a source gas. In the silicon oxide film 16 and the P-SiN film 14, a via hole 17 reaching a predetermined wiring 13 is opened. Further, an adhesion layer 21 is provided inside the via hole 17.
The plug 22 is formed through the plug. This plug 22
Is formed of tungsten, and the adhesion layer 21 is formed of, for example, a titanium nitride film having a thickness of 30 nm.

【0021】上記半導体装置では、配線13の両側にS
iOF膜15が形成され、配線13上およびSiOF膜
15上にシリコン酸化膜16が連続的に形成されている
ことから、SiOF膜15中の遊離フッ素が熱工程で拡
散し偏析することに起因した配線13上での膜剥がれを
無くすことができる。
In the above semiconductor device, S
Since the iOF film 15 is formed and the silicon oxide film 16 is continuously formed on the wiring 13 and the SiOF film 15, free fluorine in the SiOF film 15 is diffused and segregated in the thermal process. Film peeling on the wiring 13 can be eliminated.

【0022】本発明の半導体装置の製造方法に係わる第
1の実施の形態を、図2の製造工程図によって説明す
る。
A first embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to a manufacturing process diagram of FIG.

【0023】図2の(1)に示すように、半導体基板1
1の表面を被覆する絶縁膜12を、例えば500nmの
厚さに形成する。そしてこの絶縁膜12上に配線層31
を形成する。この配線層31は、例えば、チタン膜を1
0nm、アルミニウム膜を500nm、チタン膜を5n
m、窒化チタン膜を80nmの厚さに順に積層して形成
する。次いで上記配線層31にプラズマ−窒化シリコン
(以下、P−SiNと記す)膜14を、例えば200n
mの厚さに形成する。次に、P−SiN膜14上にレジ
ストを塗布してレジスト膜(図示せず)を形成した後、
リソグラフィー技術により上記レジスト膜を配線パター
ンにパターニングする、そしてそのレジスト膜をエッチ
ングマスクとして、エッチング技術(例えば反応性イオ
ンエッチング)によって上記P−SiN膜14と配線層
31とをエッチングしてP−SiN膜14を載せた配線
13を形成する。
As shown in FIG. 2A, the semiconductor substrate 1
The insulating film 12 covering the surface of the first substrate is formed to a thickness of, for example, 500 nm. The wiring layer 31 is formed on the insulating film 12.
To form The wiring layer 31 is made of, for example,
0 nm, aluminum film 500 nm, titanium film 5 n
m, a titanium nitride film is formed by sequentially laminating to a thickness of 80 nm. Next, a plasma-silicon nitride (hereinafter, referred to as P-SiN) film 14 is formed on the wiring layer 31 by, for example, 200 n.
m. Next, after applying a resist on the P-SiN film 14 to form a resist film (not shown),
The resist film is patterned into a wiring pattern by a lithography technique, and the P-SiN film 14 and the wiring layer 31 are etched by an etching technique (for example, reactive ion etching) using the resist film as an etching mask to form a P-SiN. The wiring 13 on which the film 14 is mounted is formed.

【0024】次いで、図2の(2)に示すように、例え
ば高密度プラズマCVD法によって、上記P−SiN膜
14を載せた配線13を覆うフッ素を含むシリコン酸化
膜(以下、SiOF膜と記す)15を例えば1000n
mの厚さに成膜する。この成膜条件は、一例として、原
料ガスに、四フッ化シラン(SiF4 )〔例えば供給流
量は34sccm〕と、モノシラン(SiH4 )〔例え
ば供給流量は30sccm〕と、酸素(O2 )〔例えば
供給流量は110sccm〕と、アルゴン(Ar)〔例
えば供給流量は65sccm〕とを用いる。また成膜雰
囲気の圧力を0.67Pa、ICP(Inductively Coup
led Plasma)パワーを4.53kW、バイアスパワーを
2.20kWに設定した。
Then, as shown in FIG. 2B, a fluorine-containing silicon oxide film (hereinafter, referred to as an SiOF film) covering the wiring 13 on which the P-SiN film 14 is mounted, for example, by a high-density plasma CVD method. 15) for example 1000n
m to form a film. As an example of the film forming conditions, as source gas, silane tetrafluoride (SiF 4 ) (for example, supply flow rate is 34 sccm), monosilane (SiH 4 ) (for example, supply flow rate is 30 sccm), and oxygen (O 2 ) [ For example, supply flow rate is 110 sccm] and argon (Ar) [for example, supply flow rate is 65 sccm] is used. In addition, the pressure of the film formation atmosphere is set to 0.67 Pa, and the ICP (Inductively Coup
led Plasma) power was set to 4.53 kW, and the bias power was set to 2.20 kW.

【0025】なお、SiOF膜15は、配線13上の膜
厚が配線幅に依存し、微細な幅の配線13(13s)上
では薄く、幅の広い配線13(13w)上では厚く形成
される。例えば、0,36μm配線上では300nmの
厚さに成膜され、110μm幅のパッド上では1000
nmの厚さに成膜された。
The thickness of the SiOF film 15 depends on the width of the wiring 13 and is formed thin on the fine wiring 13 (13s) and thick on the wide wiring 13 (13w). . For example, a film having a thickness of 300 nm is formed on a 0.36 μm wiring, and a film having a thickness of 1000 nm is formed on a 110 μm width pad.
The film was formed to a thickness of nm.

【0026】次いで、図2の(3)に示すように、化学
的機械研磨(以下CMPという、CMPはChemical Mec
hanical Polishing の略)によって、配線13上のP−
SiN膜14の表面が露出するまでSiOF膜15を研
摩しかつ平坦化する。このとき、配線幅によって配線1
3上のSiOF膜15の膜厚が異なるため、配線幅、配
線密度によってSiOF膜15が完全に研摩される時間
に相違が生じる。しかしながら、P−SiN膜14とS
iOF膜15との研摩速度が大きくことなるように、す
なわちP−SiN膜14よりSiOF膜15の研摩速度
が大きくなるように研摩条件を設定することで、SiO
F膜15が先に研摩さる配線13上では、P−SiN膜
14が露出したときにその研摩速度は遅くなり、配線1
3上のP−SiN膜14の膜厚差は大きくはならない。
Next, as shown in FIG. 2C, chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as CMP) is a chemical mechanical polishing (CMP).
hanical Polishing), the P-
The SiOF film 15 is polished and flattened until the surface of the SiN film 14 is exposed. At this time, wiring 1 depends on the wiring width.
3, the time required for completely polishing the SiOF film 15 varies depending on the wiring width and the wiring density. However, the P-SiN film 14 and S
By setting the polishing conditions so that the polishing rate with the iOF film 15 is higher, that is, the polishing rate of the SiOF film 15 is higher than that of the P-SiN film 14,
On the wiring 13 on which the F film 15 is polished first, when the P-SiN film 14 is exposed, the polishing speed becomes slow, and the wiring 1
The difference in film thickness of the P-SiN film 14 on No. 3 does not become large.

【0027】次いで図2の(4)に示すように、上記S
iOF膜15上に上記P−SiN膜14を覆うシリコン
酸化膜16を、例えば800nmの厚さに成膜する。こ
のシリコン酸化膜16を成膜した段階で段差が生じてい
る場合には、再度、CMPによって平坦化を行っていも
よい。
Next, as shown in FIG.
A silicon oxide film 16 covering the P-SiN film 14 is formed on the iOF film 15 to a thickness of, for example, 800 nm. If a step occurs at the stage when the silicon oxide film 16 is formed, planarization may be performed again by CMP.

【0028】次に、図3に示すように、通常のレジスト
塗布技術によって、上記シリコン酸化膜16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
技術によって、上記レジスト膜にビアホールを開口する
ための開口部を形成する。そのレジスト膜をエッチング
マスクに用いて通常のエッチング技術により、シリコン
酸化膜16とP−SiN膜14とに所定の配線13に達
するビアホール17を開口する。その後、スパッタリン
グによって、ビアホール17の内面に密着層21を形成
する。この密着層21は、例えば30nmの厚さの窒化
チタン膜で形成する。なお、この密着層21はシリコン
酸化膜16上にも形成される。さらにビアホール17の
内部を埋め込むようにタングステン膜23を例えば50
0nmの厚さに形成する。このタングステン膜23はシ
リコン酸化膜16上にも密着層21を介して形成され
る。次いでタングステン膜23と密着層21とをエッチ
バックして、ビアホール17の内部のみに密着層21を
介してタングステン膜23からなるプラグ22を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 3, after forming a resist film (not shown) on the silicon oxide film 16 by a normal resist coating technique, a via hole is formed in the resist film by a normal lithography technique. An opening for opening the hole is formed. Using the resist film as an etching mask, a via hole 17 reaching the predetermined wiring 13 is opened in the silicon oxide film 16 and the P-SiN film 14 by a normal etching technique. Thereafter, the adhesion layer 21 is formed on the inner surface of the via hole 17 by sputtering. The adhesion layer 21 is formed of, for example, a titanium nitride film having a thickness of 30 nm. Note that the adhesion layer 21 is also formed on the silicon oxide film 16. Further, the tungsten film 23 is, for example, 50
It is formed to a thickness of 0 nm. The tungsten film 23 is also formed on the silicon oxide film 16 via the adhesion layer 21. Next, the tungsten film 23 and the adhesion layer 21 are etched back to form a plug 22 made of the tungsten film 23 only through the adhesion layer 21 inside the via hole 17.

【0029】上記図2〜図3によって説明した工程を繰
り返し行うことで、図4に示すように、多層配線構造が
形成される。この図4では、基板11上に、配線13
と、配線13上に形成したP−SiN膜14と、配線1
3およびP−SiN膜14の両側に形成したSiOF膜
15と、P−SiN膜14上およびSiOF膜15上に
連続的に形成したシリコン酸化膜16とからなる配線構
造を1層として、それを4層に形成した4層の配線構造
を示した。なお、4層の配線構造上には、パッシベーシ
ョン膜としてHDP−SiO2 膜41を例えば800n
mの厚さに形成し、さらにP−SiN膜42を例えば7
50nmの厚さに形成した。
By repeating the steps described with reference to FIGS. 2 and 3, a multilayer wiring structure is formed as shown in FIG. In FIG. 4, the wiring 13 is provided on the substrate 11.
The P-SiN film 14 formed on the wiring 13 and the wiring 1
3 and a silicon oxide film 16 continuously formed on the P-SiN film 14 and the SiOF film 15 as a single layer, and the SiOF film 15 formed on both sides of the P-SiN film 14 is formed as one layer. A four-layer wiring structure formed in four layers is shown. Note that an HDP-SiO 2 film 41 as a passivation film, for example, 800 n
m and a P-SiN film 42 of, for example,
It was formed to a thickness of 50 nm.

【0030】上記製造方法では、膜剥がれの原因となる
SiOF膜15はCMPによって配線13上より除去さ
れていることから、熱工程を行っても、遊離フッ素が配
線13上もしくはP−SiN膜14上に偏析することが
なくなる。そのため、層間絶縁膜となるシリコン酸化膜
16の密着性は確保され、剥離現象は起こらないので、
信頼性の向上が図れる。また、配線13上にSiOF膜
15が存在しないことから、シリコン酸化膜16の膜厚
は任意に設定することができ、ビアホール17のアスペ
クト比の増加を抑制することができる。
In the above manufacturing method, since the SiOF film 15 which causes the film peeling is removed from the wiring 13 by the CMP, free fluorine is removed from the wiring 13 or the P-SiN film 14 even if a heating step is performed. No segregation upwards. Therefore, the adhesion of the silicon oxide film 16 serving as the interlayer insulating film is secured, and the peeling phenomenon does not occur.
Reliability can be improved. Further, since the SiOF film 15 does not exist on the wiring 13, the thickness of the silicon oxide film 16 can be set arbitrarily, and an increase in the aspect ratio of the via hole 17 can be suppressed.

【0031】上記第1の実施の形態では、上記SiOF
膜15を研摩して配線13上のP−SiN膜14を露出
させる際に、CMP条件によっては、各配線の幅、配線
密度によって、SiOF膜15の研摩時間(SiOF膜
15を完全に除去して各配線13上のP−SiN膜14
を完全に露出させるまでの時間)差が大きくなる。もし
くは、P−SiN膜14とSiOF膜15との研摩速度
の差が小さい場合には、配線13上の絶縁膜(SiOF
膜15とP−SiN膜14)の膜厚さが大きくなること
が起こりうる。そこで、その改善作を第2の実施の形態
として、図5の製造工程図によって説明する。
In the first embodiment, the SiOF
When the film 15 is polished to expose the P-SiN film 14 on the wiring 13, depending on the CMP conditions, the polishing time of the SiOF film 15 (to completely remove the SiOF film 15) depends on the width and wiring density of each wiring. P-SiN film 14 on each wiring 13
The time until the light is completely exposed). Alternatively, when the difference in polishing rate between the P-SiN film 14 and the SiOF film 15 is small, the insulating film (SiOF
The thickness of the film 15 and the P-SiN film 14) may increase. Therefore, the improvement will be described as a second embodiment with reference to the manufacturing process diagram of FIG.

【0032】図5の(1)に示すように、SiOF膜1
5を成膜するまでは、第1の実施の形態と同様のプロセ
スである。
As shown in FIG. 5A, the SiOF film 1
Until the film 5 is formed, the process is the same as in the first embodiment.

【0033】先ず図5の(2)に示すように、通常のレ
ジスト塗布技術によって、SiOF膜15上にレジスト
膜51を成膜する。次いで通常のソグラフィー技術によ
って、幅の広い配線13(13w)上の上記レジスト膜
51に開口部52を形成する。
First, as shown in FIG. 5B, a resist film 51 is formed on the SiOF film 15 by a normal resist coating technique. Next, an opening 52 is formed in the resist film 51 on the wide wiring 13 (13w) by a normal sography technique.

【0034】次いで、図5の(3)に示すように、上記
レジスト膜51〔前記図5の(2)参照〕をエッチング
マスクに用いて、通常のエッチング技術(例えば反応性
イオンエッチング)により、幅の広い配線13(13
w)上のSiOF膜15をエッチングにより除去する。
その後、レジスト膜51を例えばアッシング技術により
除去する。
Next, as shown in FIG. 5 (3), using the resist film 51 (see FIG. 5 (2)) as an etching mask, by a normal etching technique (for example, reactive ion etching). The wide wiring 13 (13
w) The upper SiOF film 15 is removed by etching.
After that, the resist film 51 is removed by, for example, an ashing technique.

【0035】そして、上記第1の実施の形態で説明した
のと同様に、CMPによって、SiOF膜15の研摩を
行い、配線13上のP−SiN膜14の表面を全て露出
させ、かつ平坦化を行う工程およびそれ以降の工程を順
次行えばよい。
Then, in the same manner as described in the first embodiment, the SiOF film 15 is polished by CMP to expose the entire surface of the P-SiN film 14 on the wiring 13 and to planarize it. And the subsequent steps may be performed sequentially.

【0036】この第2の実施の形態によって、幅の広い
配線上でのSiOF膜15の膜厚(厳密にいえば、研摩
すべきSiOF膜の体積)を抑制することができ、以降
のCMPでの配線幅、配線密度による研摩時間(配線1
3上のSiOF膜15を完全に研摩するのに要する時
間)差を小さくすることができ、結果として、各配線1
3上の絶縁膜の膜厚差を低減できる。
According to the second embodiment, the thickness of the SiOF film 15 on the wide wiring (strictly speaking, the volume of the SiOF film to be polished) can be suppressed, and the subsequent Polishing time depending on wiring width and wiring density (wiring 1
3), the difference required for completely polishing the SiOF film 15 on the wiring 3 can be reduced.
3 can reduce a difference in thickness of the insulating film.

【0037】上記第1、第2の実施の形態において、配
線13上にP−SiN膜14を残存させたが、SiOF
膜15のCMPを行った後にP−SiN膜14をエッチ
ングにより除去してもよい。このようにP−SiN膜1
4を除去することにより配線容量を低減する効果が期待
できる。
In the first and second embodiments, the P-SiN film 14 is left on the wiring 13.
After the CMP of the film 15 is performed, the P-SiN film 14 may be removed by etching. Thus, the P-SiN film 1
By removing 4, the effect of reducing the wiring capacitance can be expected.

【0038】なお、特願平10−326829号公報に
は。CMPによって平坦化時にSiOF膜を除去するこ
とが開示されているが、配線上にSiOF膜を残すよう
にCMPを行うことが示されている。このように、配線
上にSiOF膜が残っていては、本発明が解決しようと
する課題を完全に解決するには至らない。
Note that Japanese Patent Application No. Hei 10-326829 discloses this. Although it is disclosed that the SiOF film is removed at the time of planarization by CMP, it is disclosed that the CMP is performed so that the SiOF film remains on the wiring. Thus, if the SiOF film remains on the wiring, the problem to be solved by the present invention cannot be completely solved.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上、説明したように本発明の半導体装
置によれば、配線の両側にフッ素を含むシリコン酸化膜
が形成され、配線上およびフッ素を含むシリコン酸化膜
上にシリコン酸化膜が連続的に形成されているので、フ
ッ素を含むシリコン酸化膜中の遊離フッ素が熱工程で拡
散し偏析することに起因した配線上での膜剥がれを無く
すことができる。よって、配線構造の信頼性の向上が図
れる。また、膜剥がれが起こらないので、フッ素を含む
シリコン酸化膜上のシリコン酸化膜の膜厚を厚く形成す
る必要がない。そのため、配線上のシリコン酸化膜の膜
厚は厚くならず、したがってビアホールも高いアスペク
ト比を必要としないので、コンタクトの信頼性の向上が
図れる。
As described above, according to the semiconductor device of the present invention, the silicon oxide film containing fluorine is formed on both sides of the wiring, and the silicon oxide film is continuously formed on the wiring and the silicon oxide film containing fluorine. Since it is formed selectively, it is possible to eliminate the film peeling on the wiring due to the diffusion and segregation of free fluorine in the fluorine-containing silicon oxide film in the thermal process. Therefore, the reliability of the wiring structure can be improved. Further, since film peeling does not occur, it is not necessary to increase the thickness of the silicon oxide film on the silicon oxide film containing fluorine. Therefore, the thickness of the silicon oxide film on the wiring is not increased, and the via hole does not need to have a high aspect ratio, so that the contact reliability can be improved.

【0040】本発明の半導体装置の製造方法によれば、
配線の両側にフッ素を含むシリコン酸化膜を埋め込む状
態に形成し、配線上およびフッ素を含むシリコン酸化膜
上にシリコン酸化膜を連続的に形成するので、フッ素を
含むシリコン酸化膜中の遊離フッ素が熱工程で拡散し偏
析することに起因した配線上での膜剥がれを起こさなく
なる。よって、信頼性の高い配線構造を形成することが
できる。また、配線上にはシリコン酸化膜のみが形成さ
れるのでシリコン絶縁膜に形成されるビアホールは高い
アスペクト比を必要とせず、コンタクトの信頼性の向上
が図れる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention,
Since the silicon oxide film containing fluorine is formed to be embedded on both sides of the wiring and the silicon oxide film is continuously formed on the wiring and the silicon oxide film containing fluorine, free fluorine in the silicon oxide film containing fluorine is reduced. The film does not peel off on the wiring due to diffusion and segregation in the thermal process. Therefore, a highly reliable wiring structure can be formed. Further, since only the silicon oxide film is formed on the wiring, the via hole formed in the silicon insulating film does not require a high aspect ratio, and the reliability of the contact can be improved.

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

【図1】本発明の半導体装置に係わる実施の形態を示す
概略構成断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of a semiconductor device according to the present invention.

【図2】本発明の半導体装置の製造方法に係わる第1の
実施の形態を示す製造工程断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the first embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図3】本発明の半導体装置の製造方法に係わる第1の
実施の形態(続き)を示す製造工程断面図である。
FIG. 3 is a manufacturing process sectional view showing the first embodiment (continued) of the method for 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に係わる第1の
実施の形態を示す4層配線構造の概略構成断面図であ
る。
FIG. 4 is a schematic sectional view of a four-layer wiring structure showing a first embodiment according to a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図5】本発明の半導体装置の製造方法に係わる第2の
実施の形態を示す製造工程断面図である。
FIG. 5 is a manufacturing process sectional view showing a second embodiment according to a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図6】従来の技術における配線構造の製造方法を示す
製造工程断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a manufacturing process showing a method of manufacturing a wiring structure according to a conventional technique.

【図7】従来の技術における配線構造の製造方法(続
き)を示す製造工程断面図である。
FIG. 7 is a manufacturing process sectional view showing a method (continued) of manufacturing a wiring structure in a conventional technique.

【図8】従来の技術における4層配線構造を示す概略構
成断面図である。
FIG. 8 is a schematic sectional view showing a four-layer wiring structure according to a conventional technique.

【図9】従来の技術における配線構造の課題を示す概略
構成断面図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a problem of a wiring structure in a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…基板、13…配線、15…フッ素を含むシリコン
酸化膜(SiOF膜)、16…シリコン酸化膜
11: substrate, 13: wiring, 15: silicon oxide film containing fluorine (SiOF film), 16: silicon oxide film

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板と、 前記基板上に形成した配線と、 前記配線の両側に形成したフッ素を含むシリコン酸化膜
と、 前記配線上および前記フッ素を含むシリコン酸化膜上に
連続的に形成したシリコン酸化膜とを備えたことを特徴
とする半導体装置。
1. A substrate, a wiring formed on the substrate, a silicon oxide film containing fluorine formed on both sides of the wiring, and a silicon oxide film continuously formed on the wiring and the silicon oxide film containing fluorine. A semiconductor device comprising a silicon oxide film.
【請求項2】 前記配線と前記シリコン酸化膜との間に
フッ素を含まない絶縁膜が備えられ、かつ前記フッ素を
含むシリコン酸化膜は前記フッ素を含まない絶縁膜間に
も形成されていることを特徴とする請求項1記載の半導
体装置。
2. An insulating film containing no fluorine is provided between the wiring and the silicon oxide film, and the silicon oxide film containing fluorine is also formed between the insulating films containing no fluorine. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記フッ素を含まない絶縁膜は窒化シリ
コン膜からなることを特徴とする請求項2記載の半導体
装置。
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein said insulating film containing no fluorine is made of a silicon nitride film.
【請求項4】 基板上に形成した配線の両側にフッ素を
含むシリコン酸化膜を埋め込む状態に形成する工程と、 前記配線上および前記フッ素を含むシリコン酸化膜上に
シリコン酸化膜を連続的に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。
4. A step of forming a silicon oxide film containing fluorine on both sides of a wiring formed on a substrate, and forming a silicon oxide film continuously on the wiring and on the silicon oxide film containing fluorine. And a method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項5】 前記フッ素を含むシリコン酸化膜を形成
する前に、前記配線上にフッ素を含まない絶縁膜を形成
し、 前記フッ素を含むシリコン酸化膜は前記配線の両側およ
び前記フッ素を含まない絶縁膜の両側に形成することを
特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方法。
5. An insulating film containing no fluorine is formed on the wiring before forming the silicon oxide film containing fluorine, and the silicon oxide film containing fluorine does not contain both sides of the wiring and the fluorine. 5. The method according to claim 4, wherein the semiconductor device is formed on both sides of the insulating film.
【請求項6】 前記フッ素を含まない絶縁膜を窒化シリ
コン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。
6. The method according to claim 5, wherein the insulating film containing no fluorine is formed of a silicon nitride film.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003068846A (en) * 2001-08-24 2003-03-07 Sony Corp Semiconductor device and its manufacturing method
KR100826787B1 (en) * 2002-04-12 2008-04-30 동부일렉트로닉스 주식회사 Fabrication method of semiconductor device
KR100940395B1 (en) * 2001-08-10 2010-02-02 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 Semiconductor integrated circuit device

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