JP2002289594A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
Semiconductor device and its manufacturing methodInfo
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- JP2002289594A JP2002289594A JP2001093102A JP2001093102A JP2002289594A JP 2002289594 A JP2002289594 A JP 2002289594A JP 2001093102 A JP2001093102 A JP 2001093102A JP 2001093102 A JP2001093102 A JP 2001093102A JP 2002289594 A JP2002289594 A JP 2002289594A
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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およびそ
の製造方法に関し、特に半導体装置の製造において用い
るエッチングマスクとそのエッチング後の洗浄方法に関
する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an etching mask used in the manufacture of a semiconductor device and a cleaning method after the etching.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体素子の微細化及び高密度化は依然
として精力的に進められ、現在では0.15μm程度の
寸法基準で設計されたロジックデバイスあるいは1ギガ
ビット・ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリー
(GbDRAM)のメモリデバイス等の超高集積の半導
体デバイスが開発試作されている。2. Description of the Related Art Miniaturization and densification of semiconductor devices are still being vigorously pursued, and at present, logic devices or 1 gigabit dynamic random access memories (GbDRAMs) designed on the basis of dimensions of about 0.15 .mu.m have been developed. Ultra-highly integrated semiconductor devices, such as memory devices, have been developed and prototyped.
【0003】通常、半導体デバイスの製造では、半導体
基板上に金属膜、半導体膜、絶縁体膜等の各種材料で形
成されたパターンが順次積層され、微細構造の半導体素
子が形成される。この半導体素子用のパターンを積層す
る場合には、フォトリソグラフィ工程において、前工程
で形成した下層のパターンにマスク合わせ(位置合わ
せ)しレジストマスクを形成する。そして、上記レジス
トマスクを反応性イオンエッチング(RIE)のマスク
にして上記材料膜を加工し上層パターンを形成する。Usually, in the manufacture of a semiconductor device, patterns formed of various materials such as a metal film, a semiconductor film, and an insulator film are sequentially laminated on a semiconductor substrate to form a semiconductor device having a fine structure. In the case of laminating the pattern for the semiconductor element, in a photolithography step, a resist mask is formed by aligning (positioning) a mask with a lower layer pattern formed in a previous step. Then, the material film is processed using the resist mask as a mask for reactive ion etching (RIE) to form an upper layer pattern.
【0004】最近では、レジストマスクの代わりに、二
酸化シリコン膜(比誘電率:3.9程度)あるいは窒化
シリコン膜(比誘電率:7.5程度)のような無機絶縁
材料をエッチングマスク(以下、ハードマスクという)
に用いて、被エッチング材料をRIEで加工する方法が
必須になってきている。これは、レジストマスクの場合
よりもRIEにおいて付着物が少なくなるハードマスク
の方が、半導体素子に用いるパターンの形状が制御し易
くなるからである。このようなハードマスクの使用は、
半導体素子が微細になるに伴い多用されるようになって
きている。Recently, instead of a resist mask, an inorganic insulating material such as a silicon dioxide film (relative dielectric constant: about 3.9) or a silicon nitride film (relative dielectric constant: about 7.5) is used as an etching mask (hereinafter referred to as an etching mask). , Called a hard mask)
, And a method of processing the material to be etched by RIE has become essential. This is because the shape of a pattern used for a semiconductor element can be more easily controlled with a hard mask that has less deposits in RIE than with a resist mask. The use of such a hard mask
2. Description of the Related Art As semiconductor elements become finer, they are increasingly used.
【0005】特に、溝配線(ダマシン配線)の形成にお
いて層間絶縁膜に有機絶縁膜を用いる場合には、上記ハ
ードマスクとして誘電率の小さなものが必要になる。更
には、層間絶縁膜に溝配線用の溝を形成する場合に、層
間絶縁膜のドライエッチングにおいてエッチングストッ
パ層が必須になっている。In particular, when an organic insulating film is used as an interlayer insulating film in forming a trench wiring (damascene wiring), a hard mask having a small dielectric constant is required. Further, when forming a groove for groove wiring in the interlayer insulating film, an etching stopper layer is indispensable in dry etching of the interlayer insulating film.
【0006】以下、図11と図12を参照して、ハード
マスクを用いて多層配線用のヴィアホールを層間絶縁膜
に形成する場合について説明する。図11と図12は、
Cu配線上の有機系絶縁膜である層間絶縁膜にヴィアホ
ールを形成する工程順の略断面図である。Referring to FIG. 11 and FIG. 12, a case where a via hole for a multilayer wiring is formed in an interlayer insulating film using a hard mask will be described. FIG. 11 and FIG.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view in the order of steps for forming via holes in an interlayer insulating film which is an organic insulating film on a Cu wiring.
【0007】図11(a)に示すように、Cu配線10
1上に炭化珪素(SiC)膜102を成膜する。そし
て、このSiC膜102上に有機絶縁膜103を公知の
塗布とその焼成とで形成する。ここで、有機絶縁膜10
3は、低誘電率となる有機系の絶縁膜である。[0007] As shown in FIG.
A silicon carbide (SiC) film 102 is formed on 1. Then, an organic insulating film 103 is formed on the SiC film 102 by known coating and baking. Here, the organic insulating film 10
Reference numeral 3 denotes an organic insulating film having a low dielectric constant.
【0008】そして、この有機絶縁膜103上にプラズ
マ励起のCVD法で二酸化シリコン膜104を成膜し、
その上部に公知のフォトリソグラフィ技術でレジストマ
スク105形成する。ここで、レジストマスク105に
は、開口部106が形成される。そして、このレジスト
マスク105をエッチングマスクにした公知のRIEで
上記二酸化シリコン膜104をエッチングする。このR
IEでは、エッチングガスとして、CF4 、O2 とAr
の混合ガスを用いる。なお、この場合のRIE装置で
は、2周波の高周波(RF)で上記エッチングガスがプ
ラズマ励起される。ここで、RIE装置はマルチチャン
バーを備えている。Then, a silicon dioxide film 104 is formed on the organic insulating film 103 by a plasma-excited CVD method.
A resist mask 105 is formed thereon by a known photolithography technique. Here, an opening 106 is formed in the resist mask 105. Then, the silicon dioxide film 104 is etched by known RIE using the resist mask 105 as an etching mask. This R
In the IE, CF 4 , O 2 and Ar are used as etching gases.
Is used. In this case, in the RIE apparatus, the etching gas is plasma-excited by two high frequencies (RF). Here, the RIE apparatus has a multi-chamber.
【0009】次に、上記のマルチチャンバーの別の反応
室で有機絶縁膜103をドライエッチングする。ここ
で、エッチングガスとしては、N2 とH2 の混合ガスあ
るいはNH3 (アンモニア)ガスを用い、高周波でプラ
ズマ励起する。この有機絶縁膜103のドライエッチン
グで、図11(b)に示すようにヴィアホール107が
形成されると同時に、有機膜で構成されたレジストマス
ク105も同時にエッチング除去され、二酸化シリコン
膜104が露出する。このRIE工程では、SiC膜1
02がエッチングストッパとして機能し、Cu配線10
1表面をエッチングから保護する。Next, the organic insulating film 103 is dry-etched in another reaction chamber of the multi-chamber. Here, a mixed gas of N 2 and H 2 or NH 3 (ammonia) gas is used as an etching gas, and plasma excitation is performed at a high frequency. By the dry etching of the organic insulating film 103, as shown in FIG. 11 (b), at the same time as the via hole 107 is formed, the resist mask 105 made of the organic film is also etched and removed, exposing the silicon dioxide film 104. I do. In this RIE process, the SiC film 1
02 functions as an etching stopper, and the Cu wiring 10
Protect one surface from etching.
【0010】しかし、このヴィアホール107形成で
は、その側壁にシリコンおよび酸素を含有する付着物1
08が形成される。そこで、フッ化アンモニウムを含む
有機剥離薬液(アミド類、アルコール類の有機溶媒を組
成物とする薬液)で洗浄処理を行う。図12(a)に示
すように、この有機剥離薬液の処理で上記の付着物10
8は除去される。しかし、この場合には、図12(a)
に示すように、二酸化シリコン膜104もその表面領域
がエッチングされ、二酸化シリコン膜104aのように
なる。このために、ヴィアホール107の間口領域の有
機絶縁膜103が露出するようになる。However, in the formation of the via hole 107, the deposit 1 containing silicon and oxygen is formed on the side wall.
08 is formed. Therefore, a cleaning treatment is performed using an organic stripping chemical solution containing ammonium fluoride (a chemical solution containing an organic solvent of amides and alcohols as a composition). As shown in FIG. 12 (a), the above-mentioned deposit
8 is removed. However, in this case, FIG.
As shown in FIG. 7, the surface region of the silicon dioxide film 104 is also etched to be like the silicon dioxide film 104a. For this reason, the organic insulating film 103 in the frontage region of the via hole 107 is exposed.
【0011】次に、上記二酸化シリコン膜104aをエ
ッチングマスクにして、ヴィアホール107の底部にあ
るSiC膜102をドライエッチングする。ここで、エ
ッチング装置は、上記のマルチチャンバーを有するRI
E装置である。このSiC膜102のエッチングガス
は、CH2 F2 、O2 、Arの混合ガスにN2 を添加し
たものであり、これをプラズマ励起してドライエッチン
グする。Next, the SiC film 102 at the bottom of the via hole 107 is dry-etched using the silicon dioxide film 104a as an etching mask. Here, the etching apparatus is an RI having the above-described multi-chamber.
E device. The etching gas for the SiC film 102 is obtained by adding N 2 to a mixed gas of CH 2 F 2 , O 2 , and Ar, and is subjected to plasma excitation to perform dry etching.
【0012】このSiC膜102のドライエッチング後
では、図12(b)に示すように、銅、シリコンおよび
酸素を含有する残渣物109が形成される。また、この
RIEでは、上述した二酸化シリコン膜104のエッチ
ングで露出した有機絶縁膜103の上部がエッチングさ
れ、腐食部110が形成される。After the dry etching of the SiC film 102, a residue 109 containing copper, silicon and oxygen is formed as shown in FIG. In this RIE, the upper part of the organic insulating film 103 exposed by the etching of the silicon dioxide film 104 is etched to form a corroded portion 110.
【0013】次に、上述した有機剥離薬液の処理を再度
行う。この処理で、上記残渣物109を除去する。この
ようにして、図12(c)に示すように、Cu配線10
1上の有機絶縁膜103を貫通しCu配線101表面に
達するヴィアホール107を形成する。後は図示してい
ないが、ヴィアホール107にコンタクトプラグを充填
し上層の配線を接続させる。Next, the above-mentioned treatment of the organic stripping solution is performed again. In this process, the residue 109 is removed. In this way, as shown in FIG.
Via holes 107 that penetrate the organic insulating film 103 on the substrate 1 and reach the surface of the Cu wiring 101 are formed. Although not shown, a contact plug is filled in the via hole 107 to connect an upper layer wiring.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、ハー
ドマスクに二酸化シリコン膜104を用いると、ドライ
エッチング後に形成される付着物108を除去するため
の有機剥離薬液の処理の工程で、二酸化シリコン膜10
4の表面領域がウェットエッチングされ、そのパターン
形状が後退する。As described above, when the silicon dioxide film 104 is used as a hard mask, the silicon dioxide film 104 is removed in the step of processing an organic stripping chemical solution for removing the deposit 108 formed after dry etching. Membrane 10
The surface region of No. 4 is wet-etched, and its pattern shape is receded.
【0015】そして、ヴィアホール107を形成するた
めのドライエッチング工程で、上述したように、有機絶
縁膜103の上部に腐食部110が形成される。この腐
食部110の形成は、微細なヴィアホールの作製を阻害
する大きな要因になり、多層配線構造の微細化を困難に
する。Then, in the dry etching step for forming the via hole 107, the corroded portion 110 is formed on the organic insulating film 103 as described above. The formation of the corroded portion 110 is a major factor that hinders the production of fine via holes, and makes it difficult to miniaturize the multilayer wiring structure.
【0016】本発明の主目的は、上述したような問題を
解決し、高い信頼性を有し微細化を容易にするハードマ
スクを提供することにある。そして、本発明の他の目的
は、半導体素子の微細加工を簡便にできる半導体装置お
よびその製造方法を提供し、半導体装置の製造コストを
大幅に低減することにある。A main object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a hard mask which has high reliability and facilitates miniaturization. Another object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same, which can facilitate fine processing of a semiconductor element, and to significantly reduce the manufacturing cost of the semiconductor device.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】このために本発明の半導
体装置では、半導体装置の搭載された半導体基板の上部
に、有機物含有のシリコン酸化膜でマスクが形成され、
前記マスクをエッチングマスクにしたドライエッチング
で被エッチング材料が加工されている。ここで、前記被
エッチング材料としては、有機絶縁膜、金属酸化膜ある
いは導電体膜である。To this end, in the semiconductor device of the present invention, a mask is formed on the semiconductor substrate on which the semiconductor device is mounted by using a silicon oxide film containing an organic substance.
The material to be etched is processed by dry etching using the mask as an etching mask. Here, the material to be etched is an organic insulating film, a metal oxide film or a conductor film.
【0018】あるいは、本発明の半導体装置では、半導
体装置を構成する配線構造において、前記有機物含有の
シリコン酸化膜で構成されるマスクが、配線間の層間絶
縁膜の一部となっている。Alternatively, in the semiconductor device according to the present invention, in the wiring structure forming the semiconductor device, the mask made of the silicon oxide film containing the organic substance is a part of the interlayer insulating film between the wirings.
【0019】あるいは、本発明の半導体装置の製造方法
は、半導体基板の上部に被エッチング材料膜を成膜する
工程と、前記被エッチング材料膜表面に有機物含有のシ
リコン酸化膜でマスクを形成する工程と、前記マスクを
エッチングマスクにして前記被エッチング材料膜をドラ
イエッチングする工程と、前記ドライエッチング後に形
成される残渣物をフッ化アンモニウムを含む有機剥離薬
液(アミド類、アルコール類の有機溶媒を組成物とする
薬液)で除去する工程とを含む。Alternatively, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of forming a material film to be etched on a semiconductor substrate and a step of forming a mask with a silicon oxide film containing an organic substance on the surface of the material film to be etched. Dry etching the material film to be etched using the mask as an etching mask, and removing a residue formed after the dry etching with an organic stripping chemical solution containing ammonium fluoride (an organic solvent such as an amide or an alcohol). Removal with a chemical solution as a substance).
【0020】上述した被エッチング材料膜は、有機絶縁
膜、導電体膜または高誘電率膜あるいは強誘電体膜であ
る金属酸化膜である。The above-mentioned material film to be etched is a metal oxide film which is an organic insulating film, a conductor film, a high dielectric constant film or a ferroelectric film.
【0021】そして、前記有機物含有のシリコン酸化膜
は、有機SOG(スピン・オン・グラス)、メチルシル
セスキオキサン膜またはメチレーテッドハイドロゲンシ
ルセスキオキサン膜で構成される。The organic-containing silicon oxide film is composed of an organic SOG (spin-on-glass), a methylsilsesquioxane film or a methylated hydrogensilsesquioxane film.
【0022】ここで、前記有機物含有のシリコン酸化膜
に含まれる有機物はアルキル基であり、前記有機物の濃
度は6wt%以上になっている。Here, the organic substance contained in the silicon oxide film containing the organic substance is an alkyl group, and the concentration of the organic substance is 6 wt% or more.
【0023】この有機物含有のシリコン酸化膜の比誘電
率は2.8程度と二酸化シリコン膜の3.9に対して比
較的に小さな値となる。また、この有機物含有のシリコ
ン酸化膜は、通常のシリコン酸化膜に比べて、フッ化ア
ンモニウムを含む有機剥離薬液中でのエッチング耐性が
非常に高い。The relative dielectric constant of the silicon oxide film containing the organic substance is about 2.8, which is relatively small compared to 3.9 of the silicon dioxide film. Further, the silicon oxide film containing an organic substance has a very high etching resistance in an organic stripping chemical solution containing ammonium fluoride, as compared with a normal silicon oxide film.
【0024】このために、ダマシン配線を形成する場合
あるいは半導体素子の形成において、微細加工が高精度
でしかも簡便にできるようになる。そして、半導体装置
の製造コストを大幅に低減させることが可能になる。For this reason, in the case of forming a damascene wiring or forming a semiconductor element, fine processing can be performed with high precision and with ease. Then, the manufacturing cost of the semiconductor device can be significantly reduced.
【0025】[0025]
【発明の実施の形態】次に、本発明の第1の実施の形態
について図1乃至図3で説明する。図1乃至図3は、従
来の技術と同様に、Cu配線上の有機系絶縁膜である層
間絶縁膜にヴィアホールを形成する工程順の略断面図で
ある。Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 are schematic cross-sectional views in the order of steps for forming via holes in an interlayer insulating film, which is an organic insulating film on a Cu wiring, as in the prior art.
【0026】図1(a)に示すように、Cu配線1上に
膜厚が100nm程度のSiC膜で保護絶縁膜2を形成
する。このSiC膜の比誘電率は4.6程度である。そ
して、保護絶縁膜2上に膜厚が600nmの層間絶縁膜
3を形成する。ここで、層間絶縁膜3は、低誘電率とな
る有機系の絶縁膜であり、このような有機系の絶縁膜と
しては、有機ポリシラザン、BCB(ベンゾシクロブテ
ン)、ポリイミド、プラズマCFポリマー、プラズマC
Hポリマー、SiLK(登録商標)、テフロンAF(登
録商標)、パリレンN(登録商標)、パリレンAF4
(登録商標)、ポリナフタレンN等がある。ここで、こ
れらの有機絶縁膜の比誘電率は2程度になる。As shown in FIG. 1A, a protective insulating film 2 is formed on a Cu wiring 1 by using a SiC film having a thickness of about 100 nm. The relative permittivity of this SiC film is about 4.6. Then, an interlayer insulating film 3 having a thickness of 600 nm is formed on the protective insulating film 2. Here, the interlayer insulating film 3 is an organic insulating film having a low dielectric constant. Examples of such an organic insulating film include organic polysilazane, BCB (benzocyclobutene), polyimide, plasma CF polymer, and plasma CF. C
H polymer, SiLK (registered trademark), Teflon AF (registered trademark), Parylene N (registered trademark), Parylene AF4
(Registered trademark) and polynaphthalene N. Here, the relative dielectric constant of these organic insulating films is about 2.
【0027】次に、層間絶縁膜3上に膜厚が100nm
程度の有機含有シリコン酸化膜4を形成する。この有機
含有シリコン酸化膜としては、公知の有機SOG膜、あ
るいはMSQ膜、MHSQ膜のような低誘電率膜を用い
る。この場合の有機物はメチル基、エチル基のようなア
ルキル基である。ここで、このMSQ膜あるいはMHS
Q膜の誘電率は、これらの膜の多孔性を高くすると、そ
の比誘電率は上述した2.8より小さい2程度に低下す
るものである。Next, a film thickness of 100 nm is formed on the interlayer insulating film 3.
An organic-containing silicon oxide film 4 is formed to a degree. As the organic-containing silicon oxide film, a known organic SOG film or a low dielectric constant film such as an MSQ film or an MHSQ film is used. The organic substance in this case is an alkyl group such as a methyl group and an ethyl group. Here, this MSQ film or MHS
When the porosity of these films is increased, the dielectric constant of the Q films is reduced to about 2 which is smaller than the above-mentioned 2.8.
【0028】次に、その上部に公知のフォトリソグラフ
ィ技術で開口パターンを有するレジストマスク5形成す
る。Next, a resist mask 5 having an opening pattern is formed thereon by a known photolithography technique.
【0029】次に、図1(b)に示すように、レジスト
マスク5をエッチングマスクにしたRIEで有機含有シ
リコン酸化膜4をエッチングし、その口径寸法が0.1
5μmの開口部6を有するハードマスク4aを形成す
る。ここで、CF4 、O2 とArの混合ガスを用い、R
IE装置において、2周波の高周波で上記エッチングガ
スをプラズマ励起される。この場合も、RIE装置はマ
ルチチャンバーを備えている。Next, as shown in FIG. 1B, the organic-containing silicon oxide film 4 is etched by RIE using the resist mask 5 as an etching mask, and the diameter of the organic-containing silicon oxide film 4 is reduced to 0.1.
A hard mask 4a having an opening 6 of 5 μm is formed. Here, R 4 is used by using a mixed gas of CF 4 , O 2 and Ar.
In the IE apparatus, the etching gas is plasma-excited at two high frequencies. Also in this case, the RIE apparatus has a multi-chamber.
【0030】次に、上記のRIE装置の別の反応室で層
間絶縁膜3をドライエッチングする。ここで、エッチン
グガスとしては、N2 とH2 の混合ガスあるいはNH3
ガスを用い、高周波でプラズマ励起する。この層間絶縁
膜3のドライエッチングで、図2(a)に示すようにヴ
ィアホール7が形成されると同時に、有機膜で構成され
たレジストマスク5も同時にエッチング除去される。そ
して、有機含有シリコン酸化膜で構成されるハードマス
ク4aの表面が露出する。このRIE工程では、保護絶
縁膜2がエッチングストッパとして機能し、Cu配線1
表面をエッチングから保護する。Next, the interlayer insulating film 3 is dry-etched in another reaction chamber of the RIE apparatus. Here, as an etching gas, a mixed gas of N 2 and H 2 or NH 3
Plasma excitation is performed at a high frequency using gas. By the dry etching of the interlayer insulating film 3, as shown in FIG. 2A, the via holes 7 are formed, and at the same time, the resist mask 5 formed of the organic film is also etched away. Then, the surface of the hard mask 4a composed of the organic-containing silicon oxide film is exposed. In this RIE process, the protective insulating film 2 functions as an etching stopper, and the Cu wiring 1
Protect the surface from etching.
【0031】従来の技術で説明したように、このヴィア
ホール7形成で、その側壁にシリコンおよび酸素を含有
する付着物8が形成される。そこで、フッ化アンモニウ
ムを含む有機剥離薬液(アミド類、アルコール類の有機
溶媒を組成物とする薬液)で洗浄処理を行う。As described in the background art, the formation of the via hole 7 forms a deposit 8 containing silicon and oxygen on the side wall thereof. Therefore, a cleaning treatment is performed using an organic stripping chemical solution containing ammonium fluoride (a chemical solution containing an organic solvent of amides and alcohols as a composition).
【0032】図2(b)に示すように、この有機剥離薬
液の処理で上記の付着物8は完全に除去される。そし
て、本発明では、ハードマスク4aはエッチングされな
い。これは、有機含有シリコン酸化膜が上記フッ化アン
モニウム含有の有機剥離薬液に対して高い耐エッチング
性を有するからである。このようにして、層間絶縁膜3
に微細寸法のヴィアホール7を形成できるようになる。As shown in FIG. 2B, the deposit 8 is completely removed by the treatment of the organic stripping solution. In the present invention, the hard mask 4a is not etched. This is because the organic-containing silicon oxide film has high etching resistance to the ammonium fluoride-containing organic stripping solution. Thus, the interlayer insulating film 3
A via hole 7 having a fine size can be formed.
【0033】発明者は、有機含有シリコン酸化膜中のア
ルキル基の量と、上記フッ化アンモニウム含有の有機剥
離薬液の耐エッチング性との関係について詳細に検討し
た。その結果、MSQ膜、MHSQ膜においてメチル基
あるいはエチル基の含有量が6wt%以上になると、上
記耐エッチング性が向上することを見いだした。そこ
で、本発明では、有機SOG膜、あるいはMSQ膜、M
HSQ膜において、メチル基あるいはエチル基のような
有機物の含有量が6wt%以上なるように設定すると好
ましい。なお、これらの有機物の含有量の上限は60w
t%にする。The inventor has studied in detail the relationship between the amount of the alkyl group in the organic-containing silicon oxide film and the etching resistance of the ammonium fluoride-containing organic stripping solution. As a result, it was found that when the content of the methyl group or the ethyl group in the MSQ film or the MHSQ film was 6 wt% or more, the etching resistance was improved. Therefore, in the present invention, an organic SOG film, an MSQ film,
In the HSQ film, the content of an organic substance such as a methyl group or an ethyl group is preferably set to be 6 wt% or more. The upper limit of the content of these organic substances is 60 watts.
t%.
【0034】次に、図3(a)に示すように、上記ハー
ドマスク4aをエッチングマスクにして、ヴィアホール
7の底部にある保護絶縁膜2をドライエッチングする。
ここで、エッチング装置は、上記のマルチチャンバーを
有するRIE装置である。そして、保護絶縁膜2のエッ
チングガスは、CH2 F2 、O2 、Arの混合ガスにN
2 を添加したものであり、これをプラズマ励起してドラ
イエッチングする。Next, as shown in FIG. 3A, the protective insulating film 2 at the bottom of the via hole 7 is dry-etched using the hard mask 4a as an etching mask.
Here, the etching apparatus is an RIE apparatus having the above-described multi-chamber. The etching gas for the protective insulating film 2 is N 2 mixed gas of CH 2 F 2 , O 2 , and Ar.
2 is added, and this is plasma-excited and dry-etched.
【0035】保護絶縁膜2のドライエッチング後では、
従来の技術で説明したように、銅、シリコンおよび酸素
を含有する残渣物9が、Cu配線1上のヴィアホール7
の底部に形成される。After the dry etching of the protective insulating film 2,
As described in the related art, the residue 9 containing copper, silicon, and oxygen forms the via hole 7 on the Cu wiring 1.
Formed at the bottom.
【0036】次に、上述した有機剥離薬液の処理を再度
行う。この処理で、上記残渣物9を完全に除去する。こ
のようにして、図3(b)に示すように、Cu配線1上
の層間絶縁膜3を貫通しCu配線1表面に達する口径が
0.2μm以下の微細なヴィアホール7を形成する。こ
の工程後で、ハードマスク4aのエッチングは上記の理
由からほとんど生じない。このようにして、層間絶縁膜
3に微細寸法のヴィアホール7を形成できるようにな
る。後は図示していないが、ヴィアホール7にコンタク
トプラグを充填し上層の配線を接続させることになる。Next, the above-described treatment of the organic stripping solution is performed again. In this process, the residue 9 is completely removed. In this way, as shown in FIG. 3B, a fine via hole 7 having a diameter of 0.2 μm or less penetrating through the interlayer insulating film 3 on the Cu wiring 1 and reaching the surface of the Cu wiring 1 is formed. After this step, hard mask 4a is hardly etched for the above-mentioned reason. In this way, a via hole 7 having a fine size can be formed in the interlayer insulating film 3. Although not shown later, the via hole 7 is filled with a contact plug to connect an upper layer wiring.
【0037】次に、本発明の第2の実施の形態について
図4と図5で説明する。図4と図5は、本発明の特徴で
ある有機含有シリコン酸化膜をハードマスクにして配線
パターンを形成する場合の工程順の断面図である。ここ
で、第1の実施の形態で説明したものと同じものは同一
符号で示す。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5 are cross-sectional views in the order of steps in the case of forming a wiring pattern using an organic-containing silicon oxide film as a hard mask, which is a feature of the present invention. Here, the same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
【0038】図4(a)に示すように、絶縁膜11上に
金属膜12を形成する。この金属膜12は、CVD法あ
るいはスパッタ法で堆積する膜厚が300nm程度のタ
ングステン等(W膜あるいはWと窒化タングステン(W
N)の積層膜)あるいはタングステンシリサイドで構成
される。As shown in FIG. 4A, a metal film 12 is formed on the insulating film 11. This metal film 12 is formed of tungsten or the like (W film or W and tungsten nitride (W
N) or tungsten silicide.
【0039】次に、金属膜12上に膜厚が200nm程
度の有機含有シリコン酸化膜4を形成する。続いて、公
知のフォトリソグラフィ技術を用いて、有機含有シリコ
ン酸化膜4上に配線パターンのレジストマスク13を形
成する。そして、レジストマスク13をエッチングマス
クにして有機含有シリコン酸化膜4をRIEで加工す
る。ここで、RIEのエッチングガスは、CF4 ガスと
ヘリウムガスの混合ガスをプラズマ励起したものであ
る。ここで、CF4 ガスの代わりにCH2 F2 、CHF
3 、C4 F8 、CH3 Fのようなフロロカーボン・ガス
を用いてもよい。Next, an organic-containing silicon oxide film 4 having a thickness of about 200 nm is formed on the metal film 12. Subsequently, a resist mask 13 of a wiring pattern is formed on the organic-containing silicon oxide film 4 by using a known photolithography technique. Then, the organic-containing silicon oxide film 4 is processed by RIE using the resist mask 13 as an etching mask. Here, the RIE etching gas is obtained by plasma-exciting a mixed gas of CF 4 gas and helium gas. Here, CH 2 F 2 , CHF instead of CF 4 gas
Fluorocarbon gas such as 3 , C 4 F 8 , CH 3 F may be used.
【0040】このようにして、図4(b)に示すよう
に、金属膜12上に配線パターンのハードマスク4aを
形成する。ここで、ハードマスク4aのパターン幅およ
びパターン間隔は共に0.2μmである。In this way, as shown in FIG. 4B, a hard mask 4a of a wiring pattern is formed on the metal film 12. Here, the pattern width and pattern interval of the hard mask 4a are both 0.2 μm.
【0041】次に、レジストマスク7を除去した後、図
4(c)に示すように、ハードマスク4aをエッチング
マスクにし、ICP(Inductive Coupl
edPlasma)あるいはμ波励起(ECR)による
プラズマエッチング装置で金属膜12をドライエッチン
グし配線14を形成する。このドライエッチングにおい
ては、反応ガスとしてSF6 とN2 とCl2 の混合ガス
を用いる。Next, after the resist mask 7 is removed, as shown in FIG. 4C, the hard mask 4a is used as an etching mask, and an ICP (Inductive Couple) is used.
The metal film 12 is dry-etched by a plasma etching apparatus using edPlasma or microwave excitation (ECR) to form the wiring 14. In this dry etching, a mixed gas of SF 6 , N 2 and Cl 2 is used as a reaction gas.
【0042】このドライエッチング後では、タングステ
ン、シリコンおよび酸素を含有する残渣物15が配線1
4の側壁に形成される。After the dry etching, a residue 15 containing tungsten, silicon and oxygen is deposited on the wiring 1.
4 is formed on the side wall.
【0043】次に、公知の酸素プラズマ処理(アッシン
グ)を施し、その後、第1の実施の形態で説明したのと
同じ有機剥離薬液の洗浄処理を行う。この処理で、上記
残渣物15を完全に除去する。このようにして、図5
(a)に示すように、絶縁膜11上に幅寸法0.2μm
以下の微細な配線14を形成する。そして、この配線1
4上にはハードマスク4aをそのまま残存させる。この
洗浄工程後で、ハードマスク4aのエッチングはほとん
ど生じない。Next, a known oxygen plasma treatment (ashing) is performed, and thereafter, the same cleaning treatment of the organic stripping solution as described in the first embodiment is performed. In this process, the residue 15 is completely removed. Thus, FIG.
As shown in FIG. 3A, a width of 0.2 μm is formed on the insulating film 11.
The following fine wiring 14 is formed. And this wiring 1
The hard mask 4a is left on the substrate 4 as it is. After this cleaning step, hard mask 4a is hardly etched.
【0044】次に、図5(b)に示すように、全面への
CVDによる絶縁膜の堆積と化学機械研磨(CMP)法
での表面の平坦化とで平坦な層間絶縁膜16を形成す
る。Next, as shown in FIG. 5B, a flat interlayer insulating film 16 is formed by depositing an insulating film on the entire surface by CVD and flattening the surface by chemical mechanical polishing (CMP). .
【0045】この第2の実施の形態でも、微細配線の寸
法が高精度になる。また、そのまま層間絶縁膜の一部と
して残存するハードマスク4aの比誘電率は小さい。こ
のために、配線間の寄生容量は低減される。Also in the second embodiment, the size of the fine wiring is high. The relative permittivity of the hard mask 4a remaining as a part of the interlayer insulating film as it is is small. Therefore, the parasitic capacitance between the wirings is reduced.
【0046】次に、本発明の第3の実施の形態について
図6乃至図10で説明する。この実施の形態は、本発明
をデュアルダマシン配線の形成に適用するものである。
ここで、第1の実施の形態で説明したものと同じものは
同一符号で示す。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the present invention is applied to formation of a dual damascene wiring.
Here, the same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
【0047】図6(a)に示すように、Cuで構成され
る下層配線21上に膜厚が100nm程度のSiC膜で
保護絶縁膜2を形成する。そして、保護絶縁膜2上に膜
厚が500nmの第1層間絶縁膜22形成する。ここ
で、第1層間絶縁膜22は、低誘電率となる有機系の絶
縁膜であり、このような有機系の絶縁膜としては、有機
ポリシラザン、BCB(ベンゾシクロブテン)、ポリイ
ミド、プラズマCFポリマー、プラズマCHポリマー、
SiLK(登録商標)、テフロンAF(登録商標)、パ
リレンN(登録商標)、パリレンAF4(登録商標)、
ポリナフタレンN等がある。As shown in FIG. 6A, a protective insulating film 2 of a SiC film having a thickness of about 100 nm is formed on a lower wiring 21 made of Cu. Then, a first interlayer insulating film 22 having a thickness of 500 nm is formed on the protective insulating film 2. Here, the first interlayer insulating film 22 is an organic insulating film having a low dielectric constant. Examples of such an organic insulating film include organic polysilazane, BCB (benzocyclobutene), polyimide, and plasma CF polymer. , Plasma CH polymer,
SiLK (registered trademark), Teflon AF (registered trademark), Parylene N (registered trademark), Parylene AF4 (registered trademark),
And polynaphthalene N.
【0048】次に、第1層間絶縁膜22上に膜厚が10
0nm程度の第1有機含有シリコン酸化膜23を形成す
る。この第1有機含有シリコン酸化膜23には、公知の
有機SOG膜、あるいはMSQ膜、MHSQ膜のような
低誘電率膜を用いる。Next, a film having a thickness of 10
A first organic-containing silicon oxide film 23 of about 0 nm is formed. As the first organic-containing silicon oxide film 23, a known organic SOG film or a low dielectric constant film such as an MSQ film or an MHSQ film is used.
【0049】同様に、第1有機含有シリコン酸化膜23
上に低誘電率となる有機系の絶縁膜で第2層間絶縁膜2
4および第2有機含有シリコン酸化膜25を積層して形
成する。ここで、第2層間絶縁膜24の膜厚は1μmで
あり第2有機含有シリコン酸化膜25の膜厚は100n
mである。Similarly, the first organic-containing silicon oxide film 23
A second interlayer insulating film 2 made of an organic insulating film having a low dielectric constant
The fourth and second organic-containing silicon oxide films 25 are formed by lamination. Here, the thickness of the second interlayer insulating film 24 is 1 μm, and the thickness of the second organic-containing silicon oxide film 25 is 100 nm.
m.
【0050】そして、第2有機含有シリコン酸化膜25
上に膜厚が50nm程度のシリコン窒化膜26を堆積さ
せる。更に、公知のフォトリソグラフィ技術で反射防止
膜27と開口パターンを有するレジストマスク28を形
成する。Then, the second organic-containing silicon oxide film 25
A silicon nitride film 26 having a thickness of about 50 nm is deposited thereon. Further, an antireflection film 27 and a resist mask 28 having an opening pattern are formed by a known photolithography technique.
【0051】そして、レジストマスク28をエッチング
マスクにしたRIEでシリコン窒化膜26をドライエッ
チングし、図6(b)に示すように、シリコン窒化膜2
6aに開口部29を形成する。ここで、エッチングガス
としては、CHF3 、ArとO2 の混合ガスを用い、第
2有機含有シリコン酸化膜25はエッチングしない。Then, the silicon nitride film 26 is dry-etched by RIE using the resist mask 28 as an etching mask, and as shown in FIG.
An opening 29 is formed in 6a. Here, CHF 3 , a mixed gas of Ar and O 2 is used as an etching gas, and the second organic-containing silicon oxide film 25 is not etched.
【0052】次に、図7(a)に示すように、フォトリ
ソソグラフィ技術で、再度、第2有機含有シリコン酸化
膜25およびシリコン窒化膜26a上に反射防止膜30
およびレジストマスク31を形成する。Next, as shown in FIG. 7A, the anti-reflection film 30 is again formed on the second organic-containing silicon oxide film 25 and the silicon nitride film 26a by photolithography.
Then, a resist mask 31 is formed.
【0053】次に、図7(b)に示すように、レジスト
マスク31をエッチングマスクにして、反射防止膜30
および第2有機含有シリコン酸化膜25をドライエッチ
ングする。ここで、エッチングガスとしては、CF4 、
Ar、O2 とN2 の混合ガスを用いる。このエッチング
工程では、第2層間絶縁膜24も一部エッチングされ
る。Next, as shown in FIG. 7B, using the resist mask 31 as an etching mask,
Then, the second organic-containing silicon oxide film 25 is dry-etched. Here, CF 4 ,
A mixed gas of Ar, O 2 and N 2 is used. In this etching step, the second interlayer insulating film 24 is also partially etched.
【0054】次に、図8(a)に示すように、第1の実
施の形態で説明したのと同様にして、RIE装置の反応
室で第2層間絶縁膜24をドライエッチングし第2ヴィ
アホール33を形成する。ここで、エッチングガスとし
ては、N2 とH2 の混合ガスあるいはNH3 ガスを用
い、高周波でプラズマ励起する。この第2層間絶縁膜2
4のドライエッチングでは、第2ハードマスク32とシ
リコン窒化膜26aとがエッチングマスクになり、第1
有機含有シリコン酸化膜23がエッチングストッパ層の
役割を持つ。そして、第1層間絶縁膜22はエッチング
から保護される。Next, as shown in FIG. 8A, the second interlayer insulating film 24 is dry-etched in the reaction chamber of the RIE apparatus in the same manner as described in the first embodiment to form a second via. A hole 33 is formed. Here, a mixed gas of N 2 and H 2 or an NH 3 gas is used as an etching gas, and plasma excitation is performed at a high frequency. This second interlayer insulating film 2
In the dry etching of No. 4, the second hard mask 32 and the silicon nitride film 26a serve as an etching mask,
The organic-containing silicon oxide film 23 has a role of an etching stopper layer. Then, the first interlayer insulating film 22 is protected from etching.
【0055】以下、図示しないが、第1の実施の形態で
説明したのと同様に、この第2ヴィアホール33形成
で、その側壁にシリコンおよび酸素を含有する付着物が
形成される。そこで、フッ化アンモニウムを含む有機剥
離薬液ので洗浄処理で付着物を除去する。Although not shown, similar to the description of the first embodiment, the formation of the second via hole 33 forms a deposit containing silicon and oxygen on the side wall. Therefore, the adhered substance is removed by a cleaning process using an organic stripping chemical solution containing ammonium fluoride.
【0056】次に、シリコン窒化膜26aおよび第2層
間絶縁膜24をエッチングマスクにして、第2ハードマ
スク32および第1有機含有シリコン酸化膜23を選択
的にドライエッチングする。ここで、エッチングガスと
しては、C4 F8 、CO、O 2 とArの混合ガスを用い
る。このようにして、図8(b)に示すように、第1ハ
ードマスク34および第2ハードマスク32aを形成す
る。Next, the silicon nitride film 26a and the second layer
Using the inter-insulating film 24 as an etching mask,
Select the mask 32 and the first organic-containing silicon oxide film 23
Dry etching. Where the etching gas
Then, CFour F8 , CO, O Two And a mixed gas of Ar and
You. In this way, as shown in FIG.
Forming a hard mask 34 and a second hard mask 32a.
You.
【0057】次に、図9(a)に示すように、上記シリ
コン窒化膜26aと第2ハードマスク32aとをエッチ
ングマスクにして第2層間絶縁膜24をドライエッチン
グし配線用溝35を形成する。このエッチング工程で
は、第1ハードマスク34がエッチングストッパ層(マ
スク)になり、第1層間絶縁膜22も選択的にエッチン
グされ第1ヴィアホール36が形成される。ここで、エ
ッチングガスとしては、N2 とH2 の混合ガスあるいは
NH3 ガスを用いる。ここで、下層配線21は保護絶縁
膜2によりエッチングから保護される。Next, as shown in FIG. 9A, the second interlayer insulating film 24 is dry-etched using the silicon nitride film 26a and the second hard mask 32a as an etching mask to form a wiring groove 35. . In this etching step, the first hard mask 34 serves as an etching stopper layer (mask), and the first interlayer insulating film 22 is also selectively etched to form the first via holes 36. Here, a mixed gas of N 2 and H 2 or an NH 3 gas is used as an etching gas. Here, the lower wiring 21 is protected from etching by the protective insulating film 2.
【0058】このエッチング工程後も、図示しないが、
第1の実施の形態で説明したのと同様に、形成される付
着物をフッ化アンモニウムを含む有機剥離薬液の洗浄処
理で除去する。After this etching step, although not shown,
As described in the first embodiment, the deposits formed are removed by a cleaning treatment with an organic stripping chemical solution containing ammonium fluoride.
【0059】次に、図9(b)に示すように、第1ハー
ドマスク34および第2ハードマスク32aをエッチン
グマスクにして、第1ヴィアホール36の底部にある保
護絶縁膜2をドライエッチングする。ここで、保護絶縁
膜2のエッチングガスは、CH2 F2 、O2 、Arの混
合ガスにN2 を添加したものであり、これをプラズマ励
起してドライエッチングする。Next, as shown in FIG. 9B, the protective insulating film 2 at the bottom of the first via hole 36 is dry-etched using the first hard mask 34 and the second hard mask 32a as an etching mask. . Here, the etching gas for the protective insulating film 2 is a mixed gas of CH 2 F 2 , O 2 , and Ar to which N 2 has been added.
【0060】第1の実施の形態で述べたように、保護絶
縁膜2のドライエッチング後では、銅、シリコンおよび
酸素を含有する残渣物37が、下層配線21上の第1ヴ
ィアホール36の底部に形成される。As described in the first embodiment, after the dry etching of the protective insulating film 2, the residue 37 containing copper, silicon and oxygen remains on the bottom of the first via hole 36 on the lower wiring 21. Formed.
【0061】そこで、上述した有機剥離薬液の処理を再
度行う。この処理で、上記残渣物37を完全に除去す
る。このようにして、図10(a)に示すように、保護
絶縁膜2、第1層間絶縁膜22および第1ハードマスク
34に第1ヴィアホール36が下層配線21表面に達す
るように形成される。更に、第2層間絶縁膜24と第2
ハードマスク32aに配線用溝35が形成される。Therefore, the above-mentioned treatment of the organic stripping solution is performed again. In this process, the residue 37 is completely removed. In this manner, as shown in FIG. 10A, the first via hole 36 is formed in the protective insulating film 2, the first interlayer insulating film 22, and the first hard mask 34 so as to reach the surface of the lower wiring 21. . Further, the second interlayer insulating film 24 and the second
The wiring groove 35 is formed in the hard mask 32a.
【0062】最後に、図10(b)に示すように、第1
ヴィアホール36および配線用溝35の側壁にバリア膜
38を形成し、Cuをその中に充填して上層配線39を
形成する。この上層配線39は下層配線21に接続す
る。更に、エッチングマスクあるいはエッチングストッ
パとして機能した第1ハードマスク34および第2ハー
ドマスク32aは層間絶縁膜としてそのまま残存させて
用いる。Finally, as shown in FIG.
A barrier film 38 is formed on the side walls of the via hole 36 and the wiring groove 35, and Cu is filled therein to form an upper wiring 39. The upper wiring 39 is connected to the lower wiring 21. Further, the first hard mask 34 and the second hard mask 32a functioning as etching masks or etching stoppers are used as they are as interlayer insulating films.
【0063】この実施の形態でも、第1の実施の形態で
説明したのと同じ効果が生じる。すなわち、本発明で
は、ドライエッチング後の付着物あるいは残渣物をフッ
化アンモニウム含有の有機剥離薬液での洗浄処理で除去
する場合に、第1ハードマスクおよび第2ハードマスク
はエッチングされない。これは、有機含有シリコン酸化
膜が上記フッ化アンモニウム含有の有機剥離薬液に対し
て高い耐エッチング性を有するからである。このように
して、高精度の構造を有する配線構造が形成できるよう
になる。In this embodiment, the same effects as described in the first embodiment are produced. That is, in the present invention, the first hard mask and the second hard mask are not etched when the deposits or residues after the dry etching are removed by the cleaning treatment with the organic stripping solution containing ammonium fluoride. This is because the organic-containing silicon oxide film has high etching resistance to the ammonium fluoride-containing organic stripping solution. In this way, a wiring structure having a highly accurate structure can be formed.
【0064】また、この第3の実施の形態では、残存さ
せるハードマスクの比誘電率が小さいために、多層配線
間の寄生容量が低減するという効果も生じてくる。Further, in the third embodiment, since the relative permittivity of the hard mask to be left is small, the effect that the parasitic capacitance between the multilayer wirings is reduced also occurs.
【0065】以上に説明したように、本発明の特徴はハ
ードマスクあるいはエッチングストッパ層を有機含有シ
リコン酸化膜で形成するところにある。そこで、本発明
の適用は、上記の実施の形態に限定されない。この他
に、キャパシタの容量絶縁膜に用いる金属酸化物で構成
される高誘電率膜、あるいは、強誘電体膜をパターニン
グする場合にも上記のハードマスクは有効になることに
言及しておく。As described above, a feature of the present invention resides in that a hard mask or an etching stopper layer is formed of an organic-containing silicon oxide film. Therefore, application of the present invention is not limited to the above embodiment. In addition, it should be noted that the above-described hard mask is also effective when patterning a high dielectric constant film or a ferroelectric film formed of a metal oxide used for a capacitor insulating film of a capacitor.
【0066】本発明は、上記の実施の形態に限定され
ず、本発明の技術思想の範囲内において、実施の形態が
適宜変更され得る。The present invention is not limited to the above embodiments, and the embodiments can be appropriately modified within the scope of the technical idea of the present invention.
【0067】[0067]
【発明の効果】以上に説明したように、本発明では、半
導体装置を製造するためのドライエッチング工程で用い
るハードマスクを、有機SOG膜、メチルシルセスキオ
キサン膜またはメチレーテッドハイドロゲンシルセスキ
オキサン膜のような有機物含有のシリコン酸化膜で形成
している。ここで、有機物含有のシリコン酸化膜に含ま
れる有機物はアルキル基で、その有機物濃度は6wt%
以上になるように設定する。As described above, according to the present invention, a hard mask used in a dry etching process for manufacturing a semiconductor device can be formed by using an organic SOG film, a methylsilsesquioxane film, or a methylated hydrogensilsesquioxane film. It is formed of a silicon oxide film containing an organic substance such as a sun film. Here, the organic substance contained in the silicon oxide film containing the organic substance is an alkyl group, and the organic substance concentration is 6 wt%.
Set up as above.
【0068】この有機物含有のシリコン酸化膜の比誘電
率は比較的に小さな値であり、また、この有機物含有の
シリコン酸化膜は、通常のシリコン酸化膜に比べて、フ
ッ化アンモニウムを含む有機剥離薬液中でのエッチング
耐性が非常に高い。The relative permittivity of the silicon oxide film containing an organic substance is relatively small, and the silicon oxide film containing an organic substance has an organic exfoliated film containing ammonium fluoride as compared with a normal silicon oxide film. Very high etching resistance in chemicals.
【0069】このために、ダマシン配線を形成する場合
あるいは半導体素子の形成において、微細加工が高精度
でしかも簡便にできるようになる。そして、半導体装置
の製造コストを大幅に低減させることが可能になる。For this reason, in the case of forming a damascene wiring or forming a semiconductor element, fine processing can be performed with high precision and with ease. Then, the manufacturing cost of the semiconductor device can be significantly reduced.
【0070】また、上記ハードマスクとして用いた有機
物含有のシリコン酸化膜をそのままに残存させて、配線
間の層間絶縁膜の一部に使用すると、比誘電率が小さく
なるために配線間の寄生容量が低減する。そして、半導
体装置の動作の高速化が容易になる。If the silicon oxide film containing an organic substance used as the hard mask is left as it is and used as a part of an interlayer insulating film between wirings, the relative dielectric constant becomes small, so that the parasitic capacitance between the wirings becomes small. Is reduced. Further, the operation speed of the semiconductor device can be easily increased.
【図1】本発明の第1の実施の形態を説明するためのヴ
ィアホールの製造工程順の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a via hole in a manufacturing process order for describing a first embodiment of the present invention.
【図2】上記の続きの工程を説明するヴィアホールの製
造工程順の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a via hole manufacturing process in the order of a process following the above process.
【図3】上記の続きの工程を説明するヴィアホールの製
造工程順の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a via-hole manufacturing process in the order of the above-described subsequent process.
【図4】本発明の第2の実施の形態を説明するための配
線の製造工程順の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a wiring in order of a manufacturing process for explaining a second embodiment of the present invention;
【図5】上記の続きの工程を説明する配線の製造工程順
の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view in the order of the manufacturing steps of the wiring for explaining the following steps.
【図6】本発明の第3の実施の形態を説明するためのダ
マシン配線の製造工程順の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a damascene wiring in order of a manufacturing process for describing a third embodiment of the present invention.
【図7】上記の続きの工程を説明するダマシン配線の製
造工程順の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a damascene wiring in the order of a manufacturing process for explaining the following process.
【図8】上記の続きの工程を説明するダマシン配線の製
造工程順の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a damascene wiring in the order of the manufacturing process for explaining the following process.
【図9】上記の続きの工程を説明するダマシン配線の製
造工程順の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a damascene wiring in the order of a manufacturing process for explaining the following process.
【図10】上記の続きの工程を説明するダマシン配線の
製造工程順の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a damascene wiring in the order of the manufacturing process for explaining the following process.
【図11】従来の技術を説明するためのヴィアホールの
製造工程順の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a via hole in a manufacturing process order for explaining a conventional technique.
【図12】上記の続きの工程を説明するヴィアホールの
製造工程順の断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a via hole manufacturing process in the order of the above-mentioned subsequent process.
1 Cu配線 2 保護絶縁膜 3,16 層間絶縁膜 4 有機含有シリコン酸化膜 4a ハードマスク 5,13,28,31 レジストマスク 6,29 開口部 7 ヴィアホール 8 付着物 9,15,37 残渣物 11 絶縁膜 12 金属膜 14 配線 21 下層配線 22 第1層間絶縁膜 23 第1有機含有シリコン酸化膜 24 第2層間絶縁膜 25 第2有機含有シリコン酸化膜 26,26a シリコン窒化膜 27,30 反射防止膜 32,32a 第2ハードマスク 33 第2ヴィアホール 34 第1ハードマスク 35 配線用溝 36 第1ヴィアホール 38 バリア膜 39 上層配線 REFERENCE SIGNS LIST 1 Cu wiring 2 protective insulating film 3, 16 interlayer insulating film 4 organic-containing silicon oxide film 4 a hard mask 5, 13, 28, 31 resist mask 6, 29 opening 7 via hole 8 attached matter 9, 15, 37 residue 11 Insulating film 12 Metal film 14 Wiring 21 Lower wiring 22 First interlayer insulating film 23 First organic-containing silicon oxide film 24 Second interlayer insulating film 25 Second organic-containing silicon oxide film 26, 26a Silicon nitride film 27, 30 Antireflection film 32, 32a Second hard mask 33 Second via hole 34 First hard mask 35 Wiring groove 36 First via hole 38 Barrier film 39 Upper layer wiring
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F004 AA14 BA04 DA01 DA15 DA16 DA23 DA25 DA26 DB03 DB24 EA10 EB01 5F033 HH11 HH19 HH28 HH34 JJ11 KK11 MM02 MM05 MM12 MM13 NN01 NN06 NN07 PP06 PP15 QQ02 QQ08 QQ09 QQ10 QQ12 QQ13 QQ21 QQ25 QQ28 QQ30 QQ37 QQ48 QQ91 QQ92 QQ94 RR01 RR06 RR21 RR22 RR23 RR24 RR25 RR29 TT04 VV10 VV16 WW04 XX01 XX03 XX21 XX24 5F043 BB27 DD15 DD21 FF06 GG03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) QQ30 QQ37 QQ48 QQ91 QQ92 QQ94 RR01 RR06 RR21 RR22 RR23 RR24 RR25 RR29 TT04 VV10 VV16 WW04 XX01 XX03 XX21 XX24 5F043 BB27 DD15 DD21 FF06 GG03
Claims (13)
形成され、前記マスクをエッチングマスクにしたドライ
エッチングで被エッチング材料が加工されていることを
特徴とする半導体装置。1. A semiconductor device, wherein a mask is formed of a silicon oxide film containing an organic substance, and a material to be etched is processed by dry etching using the mask as an etching mask.
金属酸化膜あるいは導電体膜であることを特徴とする請
求項1記載の半導体装置。2. The method according to claim 1, wherein the material to be etched is an organic insulating film,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a metal oxide film or a conductor film.
て、前記有機物含有のシリコン酸化膜で構成されるマス
クが、配線間の層間絶縁膜の一部になっていることを特
徴とする請求項1または請求項2記載の半導体装置。3. The wiring structure of a semiconductor device, wherein the mask made of the organic-containing silicon oxide film is part of an interlayer insulating film between the wirings. The semiconductor device according to claim 2.
機SOG(スピン・オン・グラス)で構成されているこ
とを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3記載
の半導体装置。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the silicon oxide film containing an organic substance is made of organic SOG (spin-on-glass).
チルシルセスキオキサン膜(Methyl Silsesquioxane:M
SQ膜という)あるいはメチレーテッドハイドロゲンシ
ルセスキオキサン膜(Methylated Hydrogen Silsesquio
xane:MHSQ膜という)で構成されていることを特徴
とする請求項1、請求項2または請求項3記載の半導体
装置。5. The organic-containing silicon oxide film is a methylsilsesquioxane film (Methyl Silsesquioxane: M).
SQ film) or Methylated Hydrogen Silsesquioxane film
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device comprises a xane: MHSQ film.
れる有機物はアルキル基であり、有機物の濃度は6wt
%以上になっていることを特徴とする請求項4または請
求項5記載の半導体装置。6. An organic substance contained in the organic substance-containing silicon oxide film is an alkyl group, and the concentration of the organic substance is 6 wt.
6. The semiconductor device according to claim 4, wherein the ratio is not less than%.
を成膜する工程と、前記被エッチング材料膜表面に有機
物含有のシリコン酸化膜でマスクを形成する工程と、前
記マスクをエッチングマスクにして前記被エッチング材
料膜をドライエッチングする工程と、前記ドライエッチ
ング後に形成される残渣物をフッ化アンモニウムを含む
有機剥離薬液(アミド類、アルコール類の有機溶媒を組
成物とする薬液)で除去する工程と、を含むことを特徴
とする半導体装置の製造方法。7. A step of forming a material film to be etched on a semiconductor substrate, a step of forming a mask with a silicon oxide film containing an organic substance on the surface of the material film to be etched, and using the mask as an etching mask. A step of dry-etching the material film to be etched, and a step of removing residues formed after the dry-etching with an organic stripping chemical solution containing ammonium fluoride (a chemical solution containing an organic solvent such as amides and alcohols as a composition). A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
あることを特徴とする請求項7記載の半導体装置の製造
方法。8. The method according to claim 7, wherein the material film to be etched is an organic insulating film.
ることを特徴とする請求項7記載の半導体装置の製造方
法。9. The method according to claim 7, wherein the material film to be etched is a conductor film.
あるいは強誘電体膜である金属酸化膜であることを特徴
とする請求項7記載の半導体装置の製造方法。10. The method according to claim 7, wherein the material film to be etched is a metal oxide film which is a high dielectric constant film or a ferroelectric film.
有機SOG(スピン・オン・グラス)で構成されること
を特徴とする請求項7から請求項10のうち1つの請求
項に記載の半導体装置の製造方法。11. The silicon oxide film containing an organic substance,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the method is configured by organic SOG (spin-on-glass).
MSQ膜あるいはMHSQ膜で構成されることを特徴と
する請求項7から請求項10のうち1つの請求項に記載
の半導体装置の製造方法。12. The silicon oxide film containing an organic substance,
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, comprising an MSQ film or an MHSQ film.
まれる有機物がアルキル基であり、前記有機物の濃度は
6wt%以上になることを特徴とする請求項11または
請求項12記載の半導体装置の製造方法。13. The manufacturing of a semiconductor device according to claim 11, wherein the organic substance contained in the silicon oxide film containing the organic substance is an alkyl group, and the concentration of the organic substance is 6 wt% or more. Method.
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