JP2001313333A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JP2001313333A
JP2001313333A JP2000338744A JP2000338744A JP2001313333A JP 2001313333 A JP2001313333 A JP 2001313333A JP 2000338744 A JP2000338744 A JP 2000338744A JP 2000338744 A JP2000338744 A JP 2000338744A JP 2001313333 A JP2001313333 A JP 2001313333A
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JP
Japan
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silicon oxide
wiring groove
film
insulating film
oxide layer
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JP2000338744A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Yuasa
寛 湯淺
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 炭素含有シリコン酸化膜からなる絶縁膜に埋
め込まれた金属配線を有する半導体装置において、金属
配線間の寄生容量を確実に低減できるようにする。 【解決手段】 シリコン基板1上の第1の絶縁膜2の上
には炭素含有シリコン酸化膜からなる第2の絶縁膜3が
形成されており、該第2の絶縁膜3には配線溝5が形成
されている。配線溝5の壁部及び底部には、20nm程
度以下の均一な厚さを有すると共に2.0g/cm3
上の高い密度を有するシリコン酸化層6が形成されてい
る。配線溝5のシリコン酸化層6の内側には金属配線7
が埋め込まれている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低い比誘電率を有
する絶縁膜(以下、低誘電率膜と称する)に金属配線が
埋め込まれてなる半導体装置及びその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】以下、図9を参照しながら、低誘電率膜
に金属配線が埋め込まれてなる半導体装置の構造につい
て説明する。
【0003】図9に示すように、半導体基板100の上
に形成された第1の絶縁膜101の上に例えばシリコン
酸化膜からなる第2の絶縁膜102が形成されており、
該第2の絶縁膜102には、例えばタンタルナイトライ
ドからなるバリアメタル層105aと例えば銅膜からな
る主配線層105bとから構成される金属配線105が
埋め込まれている。
【0004】ところで、前述の半導体装置においては、
金属配線105同士の間に介在する第2の絶縁膜102
がシリコン酸化膜(比誘電率は3.9〜4.2程度であ
る)からなるため、金属配線105同士の間に発生する
寄生容量が大きくなるので、半導体装置の高速動作が妨
げられるという問題がある。
【0005】そこで、第2の絶縁膜102として、比誘
電率が低い炭素含有シリコン酸化膜(比誘電率は2.5
程度である)を用いることが考慮される。
【0006】以下、図10(a)〜(e)を参照しなが
ら、炭素含有シリコン酸化膜からなる絶縁膜に金属配線
が埋め込まれてなる半導体装置の製造方法について説明
する。
【0007】まず、図10(a)に示すように、半導体
基板100の上に形成された第1の絶縁膜101の上
に、炭素含有シリコン酸化膜からなる第2の絶縁膜11
0を形成した後、図10(b)に示すように、第2の絶
縁膜110の上に、配線溝形成用開口部を有するレジス
トパターン111を形成する。
【0008】次に、図10(c)に示すように、第2の
絶縁膜110に対して、レジストパターン111をマス
クにして、フッ素及び炭素を主成分とするエッチングガ
スを用いるプラズマエッチングを行なって、第2の絶縁
膜110に配線溝112を形成する。このようにする
と、レジストパターン111の表面には、プラズマエッ
チングされる前のレジスト材料に比べて結合状態が変化
し、フッ素及び炭素を主成分とするポリマーからなり5
0nm程度の厚さを持つ硬化層111aが形成される。
硬化層111aは、ウェットエッチングによっては除去
することができず、酸素ガスを用いるプラズマエッチン
グにより除去することができる。
【0009】そこで、図10(d)に示すように、酸素
プラズマを用いるアッシングによりレジストパターン1
11を除去する。この場合のアッシングは、例えば、2
67〜400Pa程度の真空度で、150〜250℃程
度の比較的高い基板温度でダウンフロー方式(基板にバ
イアス電圧を印加しない方式)により行なう。このよう
にすると、表面に硬化層111aが形成されているレジ
ストパターン111を確実に除去することができると共
に、炭素含有シリコン酸化膜からなる第2の絶縁膜11
0の表面に例えば200nmの厚さを有するシリコン酸
化膜113が形成される。
【0010】ここで、酸素プラズマを用いるアッシング
工程において、第2の絶縁膜110を構成する炭素含有
酸化シリコンから炭素成分が取り除かれて酸化シリコン
が形成されるメカニズムについて、図11及び図12を
参照しながら説明する。
【0011】図11は、炭素含有酸化シリコンの化学式
の一例を示しており、該化学式を持つ炭素含有酸化シリ
コンに酸素が結合すると、2CH3+7O→2CO2↑+
3H2O↑の化学反応が起こって、Siに結合していた
CH3 は消滅し、CH3 が消滅した後のSiには新たな
Oが結合するので、図12に示すような化学式を有する
酸化シリコンが形成される。
【0012】次に、第2の絶縁膜110の上つまりシリ
コン酸化膜113の上に、スパッタリング法によりタン
タルナイトライド膜を堆積した後、該タンタルナイトラ
イド膜の上に電解めっき法により銅膜を堆積し、その
後、CMP法により、銅膜及びタンタルナイトライド膜
における第2の絶縁膜110の上に存在する部分を除去
して、図12(e)に示すように、タンタルナイトライ
ド膜からなるなるバリアメタル層114aと銅膜からな
る主配線層114bとから構成される金属配線114を
形成する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
方法により得られる半導体装置においては、以下に説明
するような問題がある。
【0014】まず、レジストパターン111を酸素プラ
ズマにより除去する工程において、炭素含有シリコン酸
化膜からなる第2の絶縁膜110の表面に例えば200
nmの厚さを有し比誘電率の高いシリコン酸化膜113
が形成されてしまうので、第2の絶縁膜110として炭
素含有シリコン酸化膜を用いたにもかかわらず、金属配
線114間の寄生容量を十分に低減することができない
という問題がある。
【0015】また、シリコン酸化膜113の密度は、
1.7〜1.8g/cm3 であって例えばプラズマCV
D法により形成されたシリコン酸化膜に比べて低いの
で、後工程(例えば、金属配線114の上にヴィアホー
ルを形成するためのレジストパターン又はヴィアホール
の上に形成される上層の金属配線用の配線溝を形成する
ためのレジストパターンをアッシングにより除去する工
程)において酸素プラズマが供給されると、酸素イオン
がシリコン酸化膜113を透過して、その外側の炭素含
有シリコン膜に到達し、炭素含有シリコン膜を酸化させ
るので、シリコン酸化膜113の膜厚が拡大してしまう
という問題がある。
【0016】以上のように、炭素含有シリコン酸化膜か
らなる絶縁膜に埋め込まれた金属配線を有する従来の半
導体装置においては、絶縁膜における金属配線に接する
領域に膜厚の大きいシリコン酸化膜が形成されてしまう
ために、金属配線間の寄生容量が増大してしまうという
問題がある。
【0017】前記に鑑み、本発明は、炭素含有シリコン
酸化膜からなる絶縁膜に埋め込まれた金属配線を有する
半導体装置において、金属配線間の寄生容量を確実に低
減できるようにすることを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る第1の半導体装置は、基板上に形成さ
れた炭素含有シリコン膜からなる絶縁膜と、絶縁膜に形
成された配線溝と、配線溝の壁部及び底部に形成されて
おり、酸素を殆ど透過させないような高い密度を持つシ
リコン酸化層と、配線溝の内部におけるシリコン酸化層
の内側に形成された金属配線とを備えている。
【0019】本発明に係る第1の半導体装置によると、
配線溝の壁部及び底部に、酸素を殆ど透過させないよう
な高い密度を持つシリコン酸化層が形成されているた
め、後工程において、酸素プラズマが供給されても、酸
素イオンはシリコン酸化層を透過できないので、シリコ
ン酸化層の外側の炭素含有シリコン膜は酸化されない。
このため、配線溝の壁部及び底部に形成されているシリ
コン酸化層の厚さが増大しないので、金属配線間の寄生
容量を確実に低減することができる。
【0020】第1の半導体装置において、シリコン酸化
層の密度は、2.0g/cm3 以上であることが好まし
い。
【0021】このようにすると、シリコン酸化層は酸素
イオンの透過を確実に阻止するため、配線溝の壁部及び
底部に形成されているシリコン酸化層の厚さが増大を確
実に防止することができる。
【0022】本発明に係る第2の半導体装置は、基板上
に形成された炭素含有シリコン膜からなる絶縁膜と、絶
縁膜に形成された配線溝と、配線溝の壁部及び底部に形
成されており、均一で且つ小さい膜厚を有するシリコン
酸化層と、配線溝の内部におけるシリコン酸化層の内側
に形成された金属配線とを備えている。
【0023】本発明に係る第2の半導体装置によると、
配線溝の壁部及び底部に、均一で且つ小さい膜厚を有す
るシリコン酸化層が形成されているため、つまり、金属
配線間に介在する比誘電率の高いシリコン酸化層は均一
で且つ小さい膜厚を有しているため、金属配線間の寄生
容量を確実に低減することができる。
【0024】第2の半導体装置において、シリコン酸化
層の厚さは20nm以下であることが好ましい。
【0025】このようにすると、金属配線間の寄生容量
をより一層低減することができる。
【0026】本発明に係る第1の半導体装置の製造方法
は、基板上に、炭素含有シリコン酸化膜からなる絶縁膜
を形成する工程と、絶縁膜に対してレジストパターンを
マスクにエッチングを行なって、絶縁膜に配線溝を形成
する工程と、酸素を含むエッチングガスを用いるドライ
エッチングにより、絶縁膜に対するエッチング工程によ
りレジストパターンの表面に形成された硬化層を除去す
ると共に配線溝の壁部及び底部にシリコン酸化層を形成
する工程と、ウェットエッチングにより、レジストパタ
ーンを除去する工程と、配線溝に金属膜を埋め込んで金
属配線を形成する工程とを備えている。
【0027】本発明に係る第1の半導体装置の製造方法
によると、酸素を含むエッチングガスを用いるドライエ
ッチングにより、絶縁膜に対するエッチング工程により
レジストパターンの表面に形成された硬化層を除去する
と共に配線溝の壁部及び底部にシリコン酸化層を形成す
るため、配線溝の壁部及び底部は、酸素を含むエッチン
グガスに短い時間しか曝されないので、配線溝の壁部及
び底部には、均一で且つ小さい膜厚を有するシリコン酸
化層が形成される。また、硬化層が除去されたレジスト
パターンはウェットエッチングにより除去されるため、
レジストパターンを除去する工程において、配線溝の壁
部及び底部は酸素プラズマに曝されないので、シリコン
酸化層の厚さは拡大しない。従って、金属配線間の寄生
容量を確実に低減することができる。
【0028】第1の半導体装置の製造方法において、酸
素を含むエッチングガスを用いるドライエッチングは、
13.3Pa以下の圧力下のプラズマ雰囲気中で行なう
ことが好ましい。
【0029】このようにすると、配線溝の壁部及び底部
に20nm程度以下の厚さを持つシリコン酸化層を形成
することができるので、金属配線間の寄生容量をより一
層低減することができる。
【0030】この場合、酸素を含むエッチングガスを用
いるドライエッチングは、異方性RIEであることが特
に好ましい。
【0031】このようにすると、配線溝の壁部及び底部
に、20nm程度以下の厚さを有すると共に酸素を殆ど
透過させないような高い密度を持つシリコン酸化層を形
成することができるため、後工程において、酸素プラズ
マが供給されても、酸素イオンはシリコン酸化層を透過
できないので、シリコン酸化層の外側の炭素含有シリコ
ン膜は酸化されない。このため、配線溝の壁部及び底部
に形成されているシリコン酸化層の厚さが増大しないの
で、金属配線間の寄生容量を確実に低減することができ
る。
【0032】第1の半導体装置の製造方法は、ウェット
エッチングにより、配線溝の壁部及び底部に形成されて
いるシリコン酸化層を除去する工程をさらに備えている
ことが好ましい。
【0033】このようにすると、金属配線間には、比誘
電率の高いシリコン酸化膜が介在しないので、金属配線
間の寄生容量をより一層低減することができる。
【0034】本発明に係る第2の半導体装置の製造方法
は、基板上に、炭素含有シリコン酸化膜からなる絶縁膜
を形成する工程と、絶縁膜に対してレジストパターンを
マスクにエッチングを行なって、絶縁膜に配線溝を形成
する工程と、配線溝にレジスト膜を埋め込む工程と、酸
素を含むエッチングガスを用いるドライエッチングによ
り、レジスト膜における配線溝の外側に存在する部分
と、絶縁膜に対するエッチング工程により表面に硬化層
が形成されているレジストパターンとを除去する工程
と、ウェットエッチングにより、レジスト膜における配
線溝の内部に存在する部分を除去する工程と、配線溝に
金属膜を埋め込んで金属配線を形成する工程とを備えて
いる。
【0035】本発明に係る第2の半導体装置の製造方法
によると、配線溝にレジスト膜を埋め込んでおいてか
ら、酸素を含むエッチングガスを用いるドライエッチン
グにより、レジストパターンの表面に形成されている硬
化層を除去するため、配線溝の壁部及び底部は、酸素を
含むエッチングガスに曝されないので、配線溝の壁部及
び底部にはシリコン酸化膜が形成されない。また、硬化
層が除去されたレジストパターンはウェットエッチング
により除去されるため、レジストパターンを除去する工
程において、配線溝の壁部及び底部は酸素プラズマに曝
されないので、配線溝の壁部及び底部にはシリコン酸化
膜が形成されない。従って、金属配線間の寄生容量を確
実に低減することができる。
【0036】第2の半導体装置の製造方法は、レジスト
膜における配線溝の内部に存在する部分を除去する工程
と、配線溝に金属膜を埋め込んで金属配線を形成する工
程との間に、13.3Pa以下の圧力下で且つ酸素を含
むプラズマ雰囲気中において異方性RIEを行なうこと
により、配線溝の壁部及び底部にシリコン酸化層を形成
する工程をさらに備えていることが好ましい。
【0037】このようにすると、配線溝の壁部及び底部
に、20nm程度以下の厚さを有すると共に酸素を殆ど
透過させないような高い密度を持つシリコン酸化層を形
成することができるため、後工程において、酸素プラズ
マが供給されても、酸素イオンはシリコン酸化層を透過
できないので、シリコン酸化層の外側の炭素含有シリコ
ン膜は酸化されない。このため、金属配線間の寄生容量
を確実に低減することができる。
【0038】
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)以下、本発明
の第1の実施形態に係る半導体装置について、図1を参
照しながら説明する。
【0039】図1は第1の実施形態に係る半導体装置の
断面構造を示しており、シリコン基板1の上に形成され
たシリコン酸化膜からなる第1の絶縁膜2の上に、例え
ばプラズマCVD法又はSOG法により形成され、10
00nmの厚さを有する炭素含有シリコン酸化膜からな
る第2の絶縁膜3が形成されている。
【0040】第2の絶縁膜3には配線溝5が形成されて
おり、該配線溝5の壁部及び底部には、20nm程度以
下、好ましくは10〜15nm程度の均一な厚さを有す
ると共に2.0〜2.1g/cm3 程度の高い密度を有
するシリコン酸化層6が形成されている。
【0041】配線溝5のシリコン酸化層6の内側には、
タンタルナイトライド膜からなるなるバリアメタル層7
aと銅膜からなる主配線層7bとから構成される金属配
線7が埋め込まれている。
【0042】第1の実施形態に係る半導体装置による
と、配線溝5の壁部及び底部には、20nm程度以下の
均一な厚さを有するシリコン酸化層6が形成されている
ため、金属配線7同士の間に発生する寄生容量は大きく
低減する。また、シリコン酸化層6は、炭素含有シリコ
ン酸化膜からなる第2の絶縁膜3と金属配線7との密着
性を向上させる機能を有するため、金属配線7の配線溝
5に対する密着性が向上する。
【0043】また、配線溝5の壁部及び底部に2.0〜
2.1g/cm3 程度の高い密度を有するシリコン酸化
層6が形成されており、該シリコン酸化層6は酸素を殆
ど透過させないため、後工程(例えば、金属配線7の上
にヴィアホールを形成するためのレジストパターン又は
ヴィアホールの上に形成される上層の金属配線用の配線
溝を形成するためのレジストパターンをアッシングによ
り除去する工程)において、酸素プラズマが供給されて
も、酸素イオンはシリコン酸化層6を透過できない。こ
のため、シリコン酸化層6の外側の炭素含有シリコン膜
は酸化されず、配線溝5の壁部及び底部に形成されてい
るシリコン酸化層6の厚さが増大しないので、金属配線
間の寄生容量を確実に低減することができる。
【0044】(第2の実施形態)以下、本発明の第2の
実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図2
(a)〜(c)及び図3(a)〜(c)を参照しながら
説明する。
【0045】まず、図2(a)に示すように、シリコン
基板11の上に形成されたシリコン酸化膜からなる第1
の絶縁膜12の上に、例えばプラズマCVD法又はSO
G法により、1000nmの厚さを有する炭素含有シリ
コン酸化膜からなる第2の絶縁膜13を形成する。
【0046】次に、第2の絶縁膜13の上にレジスト膜
を塗布した後、該レジスト膜に対してKrFエキシマレ
ーザを照射してパターン露光を行ない、その後、パター
ン露光されたレジスト膜を現像することにより、図2
(b)に示すように、配線溝形成用の開口部を有するレ
ジストパターン14を形成する。
【0047】次に、第2の絶縁膜13に対して、炭素及
びフッ素を主成分とするエッチングガス、例えば、CF
4 ガス及びCHF3 ガスのうちの少なくとも1つを含む
ガスに、アルゴンガス又は酸素ガスが添加されてなるエ
ッチングガスからなるプラズマを用いてドライエッチン
グを行なって、図2(c)に示すように、第2の絶縁膜
13に500nm程度の深さを持つ配線溝15を形成す
る。このようにすると、レジストパターン14の表面に
は、プラズマエッチングされる前のレジスト材料に比べ
て結合状態が変化し、炭素及びフッ素を主成分とするポ
リマーからなり50nm程度の厚さを持つ硬化層14a
が形成される。
【0048】次に、図3(a)に示すように、酸素ガス
を用いるプラズマエッチングにより硬化層14aを除去
する。この際、硬化層14aの下側のレジストパターン
14も若干除去されるが差し支えはない。また、このよ
うにすると、第2の絶縁膜13における配線溝15の表
面も酸素プラズマに曝されるので、配線溝15の壁部及
び底部にはシリコン酸化層16が形成されるが、酸素ガ
スを用いるプラズマエッチングは、硬化層14aのみを
除去することを目的として行なわれるので、プラズマエ
ッチングの時間は、レジストパターン14の全体を除去
する場合に比べて著しく減少する。このため、プラズマ
中の酸素イオンは、炭素含有シリコン酸化膜からなる第
2の絶縁膜13において表面から内部方向に深く侵入し
ないので、配線溝15の壁部及び底部には厚さの小さい
シリコン酸化層16が形成される。
【0049】ここで、酸素ガスを用いるプラズマエッチ
ングの条件について説明する。
【0050】第1のエッチング方法としては、13.3
Pa以下の真空度でダウンフロー方式のエッチングを短
時間行なって、レジストパターン14を大部分残した状
態で硬化層14aを除去する方法が挙げられる。このよ
うにすると、プラズマ中の酸素イオンは、炭素含有シリ
コン酸化膜からなる第2の絶縁膜13において表面から
内部方向に深く侵入しないので、配線溝15の壁部及び
底部には、20nm程度以下の厚さを持つシリコン酸化
層16が形成される。
【0051】第2のエッチング方法としては、シリコン
基板11にバイアス電圧を印加する異方性RIE(Reac
tive Ion Etching)を行なって、レジストパターン14
を大部分残した状態で硬化層14aを除去する方法が挙
げられる。このようにすると、配線溝15の壁部及び底
部には、2.0〜2.1g/cm3 程度の高い密度を持
つと共に20nm程度以下の厚さを持つシリコン酸化層
16が形成される。この場合、13.3Pa以下の真空
度で酸素プラズマを用いる異方性RIEを行なうと、
2.0〜2.1g/cm3 程度の高い密度を持ち且つ1
0〜15nm程度の厚さを持つシリコン酸化層16を形
成することができる。
【0052】次に、レジスト溶解性を有する薬液、例え
ばアミン系薬液を用いるウェットエッチングにより、図
3(b)に示すように、残存しているレジストパターン
14を除去する。
【0053】次に、配線溝15の内部を含む第2の絶縁
膜13の上つまりシリコン酸化層16の上に、スパッタ
リング法によりタンタルナイトライド膜を堆積した後、
該タンタルナイトライド膜の上に電解めっき法により銅
膜を堆積し、その後、CMP法により、銅膜及びタンタ
ルナイトライド膜における第2の絶縁膜13の上に存在
する部分を除去して、図3(c)に示すように、配線溝
15の内部に、タンタルナイトライド膜からなるなるバ
リアメタル層17aと銅膜からなる主配線層17bとか
ら構成される金属配線17を形成する。
【0054】第2の実施形態において、酸素ガスを用い
るプラズマエッチングにより硬化層14aを除去する工
程に、前述の第1のエッチング方法を用いると、配線溝
15の壁部及び底部に、20nm程度以下の厚さを持つ
シリコン酸化層16を形成できるため、比誘電率の高い
シリコン酸化層16の厚さを小さくできるので、金属配
線17間の寄生容量を確実に低減することができる。
【0055】また、第2の実施形態において、酸素ガス
を用いるプラズマエッチングにより硬化層14aを除去
する工程に、前述の第2のエッチング方法を用いると、
配線溝15の壁部及び底部に、2.0〜2.1g/cm
3 程度の高い密度を持つと共に20nm程度以下の厚さ
を持つシリコン酸化層16を形成できる。この場合、1
3.3Pa以下の真空度で酸素プラズマを用いる異方性
RIEを行なうと、2.0〜2.1g/cm3 程度の高
い密度を持ち且つ10〜15nm程度の厚さを持つシリ
コン酸化層16を形成することができる。
【0056】第2のエッチング方法によると、従来から
行なわれている酸素プラズマを用いるアッシングに比べ
て、真空度が高く(圧力が低く)且つ基板温度が低い一
方、酸素イオンのエネルギーが高いので、2.0g/c
3 以上の高い密度を有するシリコン酸化層16を形成
することができるため、後工程において、酸素プラズマ
が供給されても、酸素イオンはシリコン酸化層16を透
過できず、シリコン酸化層6の厚さが増大しないので、
金属配線17間の寄生容量を確実に低減することができ
る。
【0057】(第3の実施形態)以下、本発明の第3の
実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図4
(a)〜(c)及び図5(a)〜(c)を参照しながら
説明する。
【0058】まず、図4(a)に示すように、シリコン
基板21の上に形成されたシリコン酸化膜からなる第1
の絶縁膜22の上に、例えばプラズマCVD法又はSO
G法により、1000nmの厚さを有する炭素含有シリ
コン酸化膜からなる第2の絶縁膜23を形成した後、図
4(b)に示すように、第2の絶縁膜23の上に、配線
溝形成用の開口部を有するレジストパターン24を形成
する。
【0059】次に、第2の絶縁膜23に対して、炭素及
びフッ素を主成分とするエッチングガス、例えば、CF
4 ガス及びCHF3 ガスのうちの少なくとも1つのガス
に、アルゴンガス又は酸素ガスが添加されてなるエッチ
ングガスからなるプラズマを用いてドライエッチングを
行なって、図4(c)に示すように、第2の絶縁膜23
に500nm程度の深さを持つ配線溝25を形成する。
このようにすると、レジストパターン24の表面には、
炭素及びフッ素を主成分とするポリマーからなり50n
m程度の厚さを持つ硬化層24aが形成される。
【0060】次に、図5(a)に示すように、酸素ガス
を用いるプラズマエッチングにより硬化層24aを除去
する。この際、硬化層24aの下側のレジストパターン
24も若干除去されるが差し支えはない。また、第2の
絶縁膜23における配線溝25の壁部及び底部には厚さ
の小さいシリコン酸化層26が形成される。酸素ガスを
用いるプラズマエッチングの条件については、第2の実
施形態と同様であるから、ここでは説明を省略する。
【0061】次に、レジスト溶解性を有する薬液、例え
ばアミンを含む薬液を用いるウェットエッチングによ
り、図5(b)に示すように、残存しているレジストパ
ターン24を除去した後、酸化膜除去性を有する薬液、
例えばフッ化アンモンを含む薬液を用いるウェットエッ
チングにより、配線溝25の壁部及び底部に形成されて
いるシリコン酸化層26を除去する。
【0062】次に、配線溝25の内部を含む第2の絶縁
膜23の上に、スパッタリング法によりタンタルナイト
ライド膜を堆積した後、該タンタルナイトライド膜の上
に電解めっき法により銅膜を堆積し、その後、CMP法
により、銅膜及びタンタルナイトライド膜における第2
の絶縁膜23の上に存在する部分を除去して、図5
(c)に示すように、配線溝25の内部に、タンタルナ
イトライド膜からなるなるバリアメタル層27aと銅膜
からなる主配線層27bとから構成される金属配線27
を形成する。
【0063】第3の実施形態によると、配線溝25の壁
部に形成されているシリコン酸化層26を除去した後
に、配線溝25の内部に金属配線27を形成するため、
金属配線27同士の間にはシリコン酸化層26が全く介
在していないので、金属配線27間の寄生容量は一層大
きく低減する。
【0064】(第4の実施形態)以下、本発明の第4の
実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図6
(a)〜(d)及び図7(a)〜(c)を参照しながら
説明する。
【0065】まず、図6(a)に示すように、シリコン
基板31の上に形成されたシリコン酸化膜からなる第1
の絶縁膜32の上に、例えばプラズマCVD法又はSO
G法により、1000nmの厚さを有する炭素含有シリ
コン酸化膜からなる第2の絶縁膜33を形成した後、図
6(b)に示すように、第2の絶縁膜33の上に、配線
溝形成用の開口部を有するレジストパターン34を形成
する。
【0066】次に、第2の絶縁膜33に対して、炭素及
びフッ素を主成分とするエッチングガス、例えば、CF
4 ガス及びCHF3 ガスのうちを少なくとも1つを含む
ガスに、アルゴンガス又は酸素ガスが添加されてなるエ
ッチングガスからなるプラズマを用いてドライエッチン
グを行なって、図6(c)に示すように、第2の絶縁膜
33に500nm程度の深さを持つ配線溝35を形成す
る。このようにすると、レジストパターン34の表面に
は、炭素及びフッ素を主成分とするポリマーからなり5
0nm程度の厚さを持つ硬化層34aが形成される。
【0067】次に、図6(d)に示すように、配線溝3
5の内部が埋まるようにレジストパターン34の上に全
面に亘ってレジスト膜36を形成する。
【0068】次に、図7(a)に示すように、酸素プラ
ズマを用いるアッシングにより、レジスト膜36におけ
る第2の絶縁膜33の上に存在する部分と、硬化層34
aが形成されているレジストパターン34の全てを除去
する。ここで行なう酸素ガスを用いるプラズマエッチン
グとしては、13.3Pa以下の真空度でダウンフロー
方式のエッチングを第2の実施形態よりも長い時間行な
う。このようにすると、レジスト膜36及びレジストパ
ターン34はエッチバックされると共に、炭素含有シリ
コン酸化膜からなる第2の絶縁膜33の上面(配線溝3
5の側面及び底部を除く面)は、レジストパターン34
が除去された後に、短時間ではあるが酸素プラズマに曝
されるので、第2の絶縁膜33の上面に、厚さの小さい
シリコン酸化層37が形成される。一方、配線溝35の
内部にはレジスト膜36が埋め込まれているため、配線
溝35の側面及び底部にはシリコン酸化層は形成されな
い。
【0069】次に、図7(b)に示すように、レジスト
溶解性の有る薬液、例えばアミンを含む薬液を用いるウ
ェットエッチ法により、配線溝35の内部に埋め込まれ
ているレジスト膜36を除去する。
【0070】次に、配線溝35の内部を含む第2の絶縁
膜33の上に、スパッタリング法によりタンタルナイト
ライド膜を堆積した後、該タンタルナイトライド膜の上
に電解めっき法により銅膜を堆積し、その後、CMP法
により、銅膜及びタンタルナイトライド膜における第2
の絶縁膜33の上に存在する部分を除去して、図7
(c)に示すように、配線溝35の内部に、タンタルナ
イトライド膜からなるなるバリアメタル層38aと銅膜
からなる主配線層38bとから構成される金属配線38
を形成する。この際、CMP法のオーバー研磨を行なう
ことにより、第2の絶縁膜33の上面に形成されている
シリコン酸化層37を除去する。
【0071】第4の実施形態によると、レジストパター
ン35を酸素プラズマにより除去する工程において、配
線溝35の内部にはレジスト膜36が埋め込まれている
ため、配線溝35の側面及び底部にシリコン酸化層が形
成されないため、金属配線38間の寄生容量を低減する
ことができる。
【0072】(第4の実施形態の変形例)以下、第4の
実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法につい
て、図8(a)〜(d)を参照しながら説明する。
【0073】第4の実施形態と同様のプロセスを経た
後、酸素プラズマを用いるアッシングを行なって、図8
(a)に示すように、レジスト膜36における第2の絶
縁膜33の上に存在する部分と、硬化層34aが形成さ
れているレジストパターン34の全てを除去する。ここ
で行なう酸素ガスを用いるプラズマエッチングとして
は、13.3Pa以下の真空度でダウンフロー方式のエ
ッチングを第2の実施形態よりも長い時間行なう。この
ようにすると、第4の実施形態と同様、第2の絶縁膜3
3の上面には、厚さの小さい第1のシリコン酸化層37
が形成される一方、配線溝35の側面及び底部にはシリ
コン酸化層は形成されない。
【0074】次に、図8(b)に示すように、レジスト
溶解性の有る薬液、例えばアミンを含む薬液を用いるウ
ェットエッチ法により、配線溝35の内部に埋め込まれ
ているレジスト膜36を除去する。
【0075】次に、シリコン基板31にバイアス電圧を
印加する異方性RIEを行なって、配線溝35の壁部及
び底部に、2.0〜2.1g/cm3 程度の高い密度を
持つと共に20nm程度以下の厚さを持つ第2のシリコ
ン酸化層39を形成する。この場合、13.3Pa以下
の真空度で異方性RIEを行なうと、2.0〜2.1g
/cm3 程度の高い密度を持ち且つ10〜15nm程度
の厚さを持つ第2のシリコン酸化層39を形成すること
ができる。尚、この異方性RIEにより、第2の絶縁膜
33の上面に形成されている第1のシリコン酸化層37
は、高密度化されると共に厚さは増大するが、後に行な
われるCMP法により除去されるので、、特に問題には
ならない。
【0076】次に、図8(d)に示すように、第2のシ
リコン酸化層39が形成されている配線溝35の内部を
含む第2の絶縁膜33の上に、スパッタリング法により
タンタルナイトライド膜を堆積した後、該タンタルナイ
トライド膜の上に電解めっき法により銅膜を堆積し、そ
の後、CMP法により、銅膜及びタンタルナイトライド
膜における第2の絶縁膜33の上に存在する部分を除去
して、図7(c)に示すように、第2のシリコン酸化層
39が形成されている配線溝35の内部に、タンタルナ
イトライド膜からなるなるバリアメタル層38aと銅膜
からなる主配線層38bとから構成される金属配線38
を形成する。この際、CMP法のオーバー研磨を行なう
ことにより、第2の絶縁膜33の上面に形成されている
第1のシリコン酸化層37を除去する。
【0077】第4の実施形態の変形例によると、配線溝
35の壁部及び底部に、2.0〜2.1g/cm3 程度
の高い密度を持つと共に20nm程度以下の厚さを持つ
第2のシリコン酸化層39を形成することができるの
で、後工程において、酸素プラズマが供給されても、酸
素イオンは第2のシリコン酸化層39を透過できず、第
2のシリコン酸化層39の厚さが増大しないので、金属
配線38間の寄生容量を確実に低減することができる。
【0078】
【発明の効果】本発明に係る第1の半導体装置による
と、後工程において、酸素プラズマが供給されても、配
線溝の壁部及び底部に形成されているシリコン酸化層の
厚さが増大しないので、金属配線間の寄生容量を確実に
低減することができる。
【0079】本発明に係る第2の半導体装置によると、
金属配線間に介在する比誘電率の高いシリコン酸化層は
均一で且つ小さい膜厚を有しているため、金属配線間の
寄生容量を確実に低減することができる。
【0080】本発明に係る第1の半導体装置の製造方法
によると、酸素を含むエッチングガスを用いるドライエ
ッチングにより、レジストパターン表面の硬化層を除去
した後、ウェットエッチングによりレジストパターンを
除去するため、レジストパターンを除去する工程におい
て、配線溝の壁部及び底部は酸素プラズマに曝されない
ので、金属配線間の寄生容量を確実に低減することがで
きる。
【0081】本発明に係る第2の半導体装置の製造方法
によると、配線溝にレジスト膜を埋め込んでおいてか
ら、酸素を含むエッチングガスを用いるドライエッチン
グにより、レジストパターン表面の硬化層を除去した
後、ウェットエッチングによりレジストパターンを除去
するため、レジストパターンを除去する工程において、
配線溝の壁部及び底部は酸素プラズマに曝されないの
で、金属配線間の寄生容量を確実に低減することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係る半導体装置の断面図であ
る。
【図2】(a)〜(c)は、第2の実施形態に係る半導
体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図3】(a)〜(c)は、第2の実施形態に係る半導
体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図4】(a)〜(c)は、第3の実施形態に係る半導
体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図5】(a)〜(c)は、第3の実施形態に係る半導
体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図6】(a)〜(d)は、第4の実施形態に係る半導
体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図7】(a)〜(c)は、第4の実施形態に係る半導
体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図8】(a)〜(d)は、第4の実施形態の変形例に
係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
【図9】従来の半導体装置の断面図である。
【図10】従来の半導体装置の製造方法の各工程を示す
断面図である。
【図11】炭素含有酸化シリコンの化学式の一例を示す
図である。
【図12】炭素含有酸化シリコンに酸素が結合すること
により得られる酸化シリコンの化学式を示す図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 第1の絶縁膜 3 第2の絶縁膜 5 配線溝 6 シリコン酸化層 7 金属配線 7a バリアメタル層 7b 主配線層 11 シリコン基板 12 第1の絶縁膜 13 第2の絶縁膜 14 レジストパターン 14a 硬化層 15 配線溝 16 シリコン酸化層 17 金属配線 17a バリアメタル層 17b 主配線層 21 シリコン基板 22 第1の絶縁膜 23 第2の絶縁膜 24 レジストパターン 24a 硬化層 25 配線溝 26 シリコン酸化層 27 金属配線 27a バリアメタル層 27b 主配線層 31 シリコン基板 32 第1の絶縁膜 33 第2の絶縁膜 34 レジストパターン 34a 硬化層 35 配線溝 36 レジスト膜 37 シリコン酸化層(第1のシリコン酸化層) 38 金属配線 38a バリアメタル層 38b 主配線層 39 第2のシリコン酸化層

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に形成された炭素含有シリコン膜
    からなる絶縁膜と、 前記絶縁膜に形成された配線溝と、 前記配線溝の壁部及び底部に形成されており、酸素を殆
    ど透過させないような高い密度を持つシリコン酸化層
    と、 前記配線溝の内部における前記シリコン酸化層の内側に
    形成された金属配線とを備えていることを特徴とする半
    導体装置。
  2. 【請求項2】 前記シリコン酸化層の密度は、2.0g
    /cm3 以上であることを特徴とする請求項1に記載の
    半導体装置。
  3. 【請求項3】 基板上に形成された炭素含有シリコン膜
    からなる絶縁膜と、前記絶縁膜に形成された配線溝と、 前記配線溝の壁部及び底部に形成されており、均一で且
    つ小さい膜厚を有するシリコン酸化層と、 前記配線溝の内部における前記シリコン酸化層の内側に
    形成された金属配線とを備えていることを特徴とする半
    導体装置。
  4. 【請求項4】 前記シリコン酸化層の厚さは、20nm
    以下であることを特徴とする請求項3に記載の半導体装
    置。
  5. 【請求項5】 基板上に、炭素含有シリコン酸化膜から
    なる絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜に対してレジストパターンをマスクにエッチ
    ングを行なって、前記絶縁膜に配線溝を形成する工程
    と、 酸素を含むエッチングガスを用いるドライエッチングに
    より、前記絶縁膜に対するエッチング工程により前記レ
    ジストパターンの表面に形成された硬化層を除去すると
    共に前記配線溝の壁部及び底部にシリコン酸化層を形成
    する工程と、 ウェットエッチングにより、前記レジストパターンを除
    去する工程と、 前記配線溝に金属膜を埋め込んで金属配線を形成する工
    程とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  6. 【請求項6】 酸素を含むエッチングガスを用いる前記
    ドライエッチングは、13.3Pa以下の圧力下のプラ
    ズマ雰囲気中で行なうことを特徴とする請求項5に記載
    の半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 酸素を含むエッチングガスを用いる前記
    ドライエッチングは、異方性RIEであることを特徴と
    する請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 ウェットエッチングにより、前記配線溝
    の壁部及び底部に形成されている前記シリコン酸化層を
    除去する工程をさらに備えていることを特徴とする請求
    項5に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 基板上に、炭素含有シリコン酸化膜から
    なる絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜に対してレジストパターンをマスクにエッチ
    ングを行なって、前記絶縁膜に配線溝を形成する工程
    と、 前記配線溝にレジスト膜を埋め込む工程と、 酸素を含むエッチングガスを用いるドライエッチングに
    より、前記レジスト膜における前記配線溝の外側に存在
    する部分と、前記絶縁膜に対するエッチング工程により
    表面に硬化層が形成されている前記レジストパターンと
    を除去する工程と、 ウェットエッチングにより、前記レジスト膜における前
    記配線溝の内部に存在する部分を除去する工程と、 前記配線溝に金属膜を埋め込んで金属配線を形成する工
    程とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  10. 【請求項10】 前記レジスト膜における前記配線溝の
    内部に存在する部分を除去する工程と、前記配線溝に金
    属膜を埋め込んで金属配線を形成する工程との間に、1
    3.3Pa以下の圧力下で且つ酸素を含むプラズマ雰囲
    気中において異方性RIEを行なうことにより、前記配
    線溝の壁部及び底部にシリコン酸化層を形成する工程を
    さらに備えていることを特徴とする請求項9に記載の半
    導体装置の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004335847A (ja) * 2003-05-09 2004-11-25 Mitsubishi Electric Corp 半導体集積回路ウエハの製造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01319942A (ja) * 1988-06-21 1989-12-26 Hitachi Ltd 絶縁膜の形成方法
JPH1022473A (ja) * 1996-07-04 1998-01-23 Nec Corp 半導体装置の製造方法
JPH10209272A (ja) * 1997-01-16 1998-08-07 Sony Corp 半導体装置及びその製造方法
JPH1187503A (ja) * 1997-09-10 1999-03-30 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置およびその製造方法
JPH11297829A (ja) * 1998-04-15 1999-10-29 Nec Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2000058642A (ja) * 1998-08-07 2000-02-25 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01319942A (ja) * 1988-06-21 1989-12-26 Hitachi Ltd 絶縁膜の形成方法
JPH1022473A (ja) * 1996-07-04 1998-01-23 Nec Corp 半導体装置の製造方法
JPH10209272A (ja) * 1997-01-16 1998-08-07 Sony Corp 半導体装置及びその製造方法
JPH1187503A (ja) * 1997-09-10 1999-03-30 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置およびその製造方法
JPH11297829A (ja) * 1998-04-15 1999-10-29 Nec Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2000058642A (ja) * 1998-08-07 2000-02-25 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004335847A (ja) * 2003-05-09 2004-11-25 Mitsubishi Electric Corp 半導体集積回路ウエハの製造方法

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