JP2006049534A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2006049534A JP2004227454A JP2004227454A JP2006049534A JP 2006049534 A JP2006049534 A JP 2006049534A JP 2004227454 A JP2004227454 A JP 2004227454A JP 2004227454 A JP2004227454 A JP 2004227454A JP 2006049534 A JP2006049534 A JP 2006049534A
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Satoshi Kageyama
聡 蔭山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make uniform the processed shape of a via (via contact). <P>SOLUTION: A semiconductor device comprises a first wiring layer; a second wiring layer formed above the first wiring layer; a via 20 disposed on a via layer located between the first wiring layer and the second wiring layer, and permitting a conductive material to be deposited from the lower surface of the second wiring layer to the upper surface of the first wiring layer; and a via 22 having a smaller diameter than the via 20, and permitting a conductive material to be deposited from the lower surface to the halfway of the via layer. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に係り、特に、Cu(銅)配線を用いた半導体装置の形成方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device, and more particularly to a method for forming a semiconductor device using Cu (copper) wiring.

近年、半導体集積回路(LSI)の高集積化、及び高性能化に伴って新たな微細加工技術が開発されている。化学機械研磨(ケミカル・メカニカル・ポリッシング:chemical mechanical polishing:CMP)法もその一つであり、LSI製造工程、特に多層配線形成工程における層間絶縁膜の平坦化、金属プラグ形成、或いは埋め込み工程において頻繁に利用されている技術である。   In recent years, new microfabrication techniques have been developed along with higher integration and higher performance of semiconductor integrated circuits (LSIs). The chemical mechanical polishing (CMP) method is one of them, and is frequently used in the LSI manufacturing process, particularly in the flattening of the interlayer insulating film, the formation of the metal plug, or the embedding process in the multilayer wiring forming process. This technology is used in

特に、最近はLSIの高速性能化を達成するために、配線技術を従来のアルミ(Al)合金から低抵抗のCu或いはCu合金(以下、まとめてCuと称する。)に代える動きが進んでいる。Cuは、Al合金配線の形成において頻繁に用いられたドライエッチング法による微細加工が困難であるので、溝加工が施された絶縁膜上にCu膜を堆積し、溝内に埋め込まれた部分以外のCu膜をCMPにより除去して埋め込み配線を形成する、いわゆるダマシン(damascene)法が主に採用されている。Cu膜はスパッタ法などで薄いシード層を形成した後に電解めっき法により数100nm程度の厚さの積層膜を形成することが一般的である。   In particular, recently, in order to achieve high-speed performance of LSIs, there has been a movement to replace the wiring technology from conventional aluminum (Al) alloy to low resistance Cu or Cu alloy (hereinafter collectively referred to as Cu). . Since Cu is difficult to finely process by the dry etching method frequently used in the formation of Al alloy wiring, Cu film is deposited on the insulating film subjected to the groove processing, and other than the portion embedded in the groove A so-called damascene method is mainly employed, in which the Cu film is removed by CMP to form a buried wiring. In general, a Cu film is formed by forming a thin seed layer by sputtering or the like and then forming a laminated film having a thickness of about several hundreds of nanometers by electrolytic plating.

さらに、最近は層間絶縁膜として比誘電率の低いlow−k膜を用いることが検討されている。すなわち、比誘電率kが、約4.2のシリコン酸化膜(SiO膜)から比誘電率kが例えば3.5以下のlow−k膜を用いることにより、配線間の寄生容量を低減することが試みられている。また、比誘電率kが2.5以下のlow−k膜材料の開発も進められており、これらは材料中に空孔が入ったポーラス材料となっているものが多い。このようなlow−k膜(若しくはポーラスlow−k膜)とCu配線を組み合わせた多層配線構造を有する半導体装置の製造方法は次のようなものである。 Furthermore, recently, it has been studied to use a low-k film having a low relative dielectric constant as an interlayer insulating film. That is, by using a low-k film having a relative dielectric constant k of 3.5 or less from a silicon oxide film (SiO 2 film) having a relative dielectric constant k of about 4.2, the parasitic capacitance between wirings is reduced. It has been tried. In addition, low-k film materials having a relative dielectric constant k of 2.5 or less have been developed, and many of these materials are porous materials having pores in the material. A method of manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring structure in which such a low-k film (or porous low-k film) and a Cu wiring are combined is as follows.

図9は、従来のlow−k膜とCu配線を組み合わせた多層配線構造を有する半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
図9では、デバイス部分等の形成方法は省略している。
図9(a)において、シリコン基板による基体200上に化学気相成長(CVD)等の方法により第1の絶縁膜221を成膜する。
図9(b)において、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程により、Cu金属配線或いはCuコンタクトプラグを形成するための溝構造(開口部H)を第1の絶縁膜221に形成する。
図9(c)において、第1の絶縁膜221上にバリアメタル膜240、Cuシード膜及びCu膜260をかかる順序で形成して、150℃から400℃の温度で約30分間アニール処理する。
図9(d)において、Cu膜260とバリアメタル膜240をCMPにより除去することにより、溝である開口部HにCu配線を形成する。
図9(e)において、前記Cu膜260表面に還元性プラズマ処理を施した後に第2の絶縁膜281を成膜する。
さらに、多層Cu配線を形成する場合は、これらの工程を繰り返して積層していくのが一般的である。ここで、第1の絶縁膜221と第2の絶縁膜281の大半がlow−k膜となる。
FIG. 9 is a process sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring structure in which a conventional low-k film and a Cu wiring are combined.
In FIG. 9, a method for forming a device portion or the like is omitted.
In FIG. 9A, a first insulating film 221 is formed on a substrate 200 made of a silicon substrate by a method such as chemical vapor deposition (CVD).
In FIG. 9B, a groove structure (opening H) for forming a Cu metal wiring or a Cu contact plug is formed in the first insulating film 221 by a photolithography process and an etching process.
In FIG. 9C, a barrier metal film 240, a Cu seed film, and a Cu film 260 are formed in this order on the first insulating film 221, and annealed at a temperature of 150 ° C. to 400 ° C. for about 30 minutes.
In FIG. 9D, the Cu film 260 and the barrier metal film 240 are removed by CMP to form a Cu wiring in the opening H that is a groove.
In FIG. 9E, after the reducing plasma treatment is performed on the surface of the Cu film 260, a second insulating film 281 is formed.
Furthermore, when forming multilayer Cu wiring, it is common to repeat these processes and to laminate. Here, most of the first insulating film 221 and the second insulating film 281 are low-k films.

また、配線層にダミー配線層を形成し、配線層とダミー配線層とを合わせた分布の粗密を低減する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。また、上層配線層下部の層間絶縁膜に下層配線層まで貫通するホールと共に、上層配線層に形成されたダミー配線下部の層間絶縁膜に下層配線層まで貫通せずに途中まで開けられた、前記ホールと同径のダミーホールに金属を埋設する技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2001−148421号公報 特開2003−318179号公報(図2)
In addition, a technique is disclosed in which a dummy wiring layer is formed in the wiring layer, and the distribution density of the wiring layer and the dummy wiring layer is reduced (see, for example, Patent Document 1). In addition to the hole penetrating to the lower wiring layer in the interlayer insulating film below the upper wiring layer, the interlayer insulating film below the dummy wiring formed in the upper wiring layer was opened partway without penetrating to the lower wiring layer, A technique for embedding metal in a dummy hole having the same diameter as the hole is disclosed (for example, see Patent Document 2).
JP 2001-148421 A Japanese Patent Laying-Open No. 2003-318179 (FIG. 2)

図10は、ダミーパターンと本パターンが形成された上層配線層と、ダミーパターンと本パターンが形成された下層配線層と、その中間層とを示した半導体装置の断面図である。
図10において、基体200上には、下層配線層となる第1の配線層として、下地膜212とp−lowk膜220とキャップ膜222とで構成された絶縁膜に下層配線となる本パターンによる配線と下層配線形成時にパターンの粗密を低減するためのダミーパターンによる配線とが形成されている。本パターンによる配線とダミーパターンによる配線として、Cu膜260が堆積し、壁面及び底面をバリアメタル膜240が覆っている。上層配線層となる第2の配線層として、下地膜284とp−lowk膜285とキャップ膜290とで構成された絶縁膜に上層配線となる本パターンによる配線と上層配線形成時にパターンの粗密を低減するためのダミーパターンによる配線とが形成されている。本パターンによる配線とダミーパターンによる配線として、Cu膜264が堆積し、壁面及び底面をバリアメタル膜244が覆っている。ヴィア層となる中間層として、下地膜275とp−lowk膜280とキャップ膜282とで構成された絶縁膜に本パターンによるヴィアとヴィア層形成時にパターンの粗密を低減するためのダミーパターンによるヴィアとが形成されている。本パターンによるヴィアとダミーパターンによるヴィアとして、Cu膜262が堆積し、壁面及び底面をバリアメタル膜242が覆っている。キャップ膜290上には、Cu膜264の拡散を防止する拡散防止膜292が形成され、拡散防止膜292上にはその他の層295が形成されている。
ここで、上層配線層のダミーパターンによる配線と下層配線層のダミーパターンによる配線間では、配線間のショートが問題とならないため、ダミーヴィアを形成することができる。しかしながら、上層配線層の本パターンによる配線と下層配線層の本パターンによる配線との間で上下配線を接続しない箇所では、ヴィアコンタクトのパターンがない。そのため、ヴィア層となる中間層の形成において、パターンの粗密が発生し、加工形状が均一にならないといった問題があった。
FIG. 10 is a cross-sectional view of the semiconductor device showing the upper wiring layer in which the dummy pattern and the main pattern are formed, the lower wiring layer in which the dummy pattern and the main pattern are formed, and the intermediate layer.
In FIG. 10, a first wiring layer serving as a lower wiring layer is formed on a substrate 200 according to this pattern serving as a lower wiring on an insulating film composed of a base film 212, a p-lowk film 220, and a cap film 222. Wiring and wiring with a dummy pattern for reducing the density of the pattern when forming the lower layer wiring are formed. A Cu film 260 is deposited as the wiring by this pattern and the wiring by the dummy pattern, and the barrier metal film 240 covers the wall surface and the bottom surface. As the second wiring layer that becomes the upper wiring layer, the pattern according to this pattern that becomes the upper layer wiring and the pattern density when the upper layer wiring is formed on the insulating film composed of the base film 284, the p-lowk film 285, and the cap film 290 are formed. Wiring with a dummy pattern for reduction is formed. A Cu film 264 is deposited as the wiring of this pattern and the wiring of the dummy pattern, and the barrier metal film 244 covers the wall surface and the bottom surface. As an intermediate layer to be a via layer, vias formed by a base pattern 275, a p-lowk film 280, and a cap film 282 are formed on the insulating layer composed of the base film 275, the via layer by the dummy pattern for reducing the density of the pattern when the via layer is formed. And are formed. A Cu film 262 is deposited as a via of this pattern and a via of a dummy pattern, and the barrier metal film 242 covers the wall surface and bottom surface. On the cap film 290, a diffusion prevention film 292 for preventing the diffusion of the Cu film 264 is formed, and on the diffusion prevention film 292, another layer 295 is formed.
Here, since a short circuit between the wirings does not cause a problem between the wiring by the dummy pattern in the upper wiring layer and the wiring by the dummy pattern in the lower wiring layer, a dummy via can be formed. However, there is no via contact pattern at a location where the upper and lower wirings are not connected between the wiring according to the main pattern of the upper wiring layer and the wiring according to the main pattern of the lower wiring layer. Therefore, in the formation of the intermediate layer serving as the via layer, there is a problem that pattern density occurs and the processed shape does not become uniform.

図11は、パターンの粗密によりパターン露光時に生じる不具合を説明するための図である。
図11に示すように、パターン密度が粗の領域では、パターン露光時にパターン径が小さくなってしまうといった問題があった。その結果、形成されるヴィアホール径も小さくなり、Cu堆積後のヴィア径も小さくなってしまうといった問題があった。ヴィア径が小さくなるとヴィアの断面積が小さくなるため、配線抵抗やビア抵抗が増加して、半導体装置の動作速度を低下させてしまう。さらに、配線抵抗やビア抵抗が増加することにより半導体装置の動作に高い電源電圧が必要となるため消費電力が増加してしまう。
FIG. 11 is a diagram for explaining a problem that occurs during pattern exposure due to pattern density.
As shown in FIG. 11, in a region where the pattern density is rough, there is a problem that the pattern diameter becomes small during pattern exposure. As a result, there is a problem that the diameter of the via hole to be formed is reduced and the via diameter after Cu deposition is also reduced. As the via diameter decreases, the cross-sectional area of the via decreases, resulting in an increase in wiring resistance and via resistance, thereby reducing the operating speed of the semiconductor device. Furthermore, since the wiring resistance and the via resistance increase, a high power supply voltage is required for the operation of the semiconductor device, resulting in an increase in power consumption.

図12は、パターンの粗密によりCMP加工時に生じる不具合を説明するための図である。
図12(a)では、基体上の絶縁膜に形成されたパターン密度が密の開口部と粗の開口部と絶縁膜表面とにCuが堆積した様子を示している。かかる状態から絶縁膜表面に堆積するCuをCMPにより研磨除去すると、図12(b)に示すように、パターン密度が粗の領域では、開口部に堆積したCuにリセスが生じてしまうといった問題があった。ヴィアとなるCuにリセスが生じてしまうことにより上層配線との接続不良を生じさせてしまい、歩留まりが低下する。
FIG. 12 is a diagram for explaining a problem that occurs during CMP processing due to pattern density.
FIG. 12A shows a state in which Cu is deposited on a dense opening portion, a coarse opening portion and a surface of the insulating film formed in the insulating film on the substrate. If Cu deposited on the surface of the insulating film is removed by CMP from such a state, as shown in FIG. 12B, in the region where the pattern density is rough, there is a problem that a recess is formed in the Cu deposited on the opening. there were. A recess in the via Cu causes a connection failure with the upper layer wiring, resulting in a decrease in yield.

一方、特許文献2では、上層配線層におけるダミーパターンによる配線下に、ヴィア層のパターン粗密を解消するため、ヴィアホールと同一径のダミーヴィアホールを絶縁膜途中まで形成しているが、これを本パターンによる配線下に形成することも考えられるが、かかる場合、ダミーヴィアホールのエッチングを絶縁膜途中で止めなければならないため、本来のヴィアホール形成(リソグラフィ工程及びエッチング)とは、別工程で、ダミーヴィアホールの形成(リソグラフィ工程及びエッチング)を行なう必要があり、また、露光時に使用するマスクも新たに用意する必要があるといった問題があった。   On the other hand, in Patent Document 2, a dummy via hole having the same diameter as the via hole is formed partway through the insulating film in order to eliminate the pattern density of the via layer under the wiring by the dummy pattern in the upper wiring layer. Although it is conceivable to form this pattern under the wiring, in such a case, since the etching of the dummy via hole must be stopped in the middle of the insulating film, it is a separate process from the original via hole formation (lithography process and etching). In addition, it is necessary to form dummy via holes (lithography process and etching), and it is necessary to newly prepare a mask to be used at the time of exposure.

本発明は、上記問題点を克服し、ヴィア(ヴィアコンタクト)の加工形状を均一にすることを目的とする。   An object of the present invention is to overcome the above-described problems and make the processed shape of a via (via contact) uniform.

本発明の半導体装置の製造方法は、
下層配線層上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜に第1の開口パターンと、前記第1の開口パターンより径若しくは幅が小さい第2の開口パターンとを露光する露光工程と、
前記第1の開口パターンに基づく開口部が前記下層配線層に形成される下層配線に達するまで前記絶縁膜をエッチングし、前記第1と第2の開口パターンに基づく開口部を形成する開口部形成工程と、
前記第1と第2の開口パターンに基づく開口部とに導電性材料を堆積させる堆積工程と、
を備えたことを特徴とする。
A method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes:
An insulating film forming step of forming an insulating film on the lower wiring layer;
An exposure step of exposing the insulating film with a first opening pattern and a second opening pattern having a smaller diameter or width than the first opening pattern;
Etching the insulating film until an opening based on the first opening pattern reaches a lower layer wiring formed in the lower wiring layer, and forming an opening based on the first and second opening patterns Process,
A deposition step of depositing a conductive material in the openings based on the first and second opening patterns;
It is provided with.

前記第1の開口パターンに基づく開口部が前記下層配線層に形成される下層配線に達するまで前記絶縁膜をエッチングすることで、前記第1の開口パターンより径若しくは幅が小さく露光された第2の開口パターンに基づく開口部を、下層配線に達することなく絶縁膜途中までしか開口されないように形成することができる。   The insulating film is etched until an opening based on the first opening pattern reaches a lower layer wiring formed in the lower layer wiring layer, so that the second exposed with a diameter or width smaller than that of the first opening pattern. The opening portion based on the opening pattern can be formed so as to be opened only halfway through the insulating film without reaching the lower layer wiring.

さらに、前記露光工程において、前記第1の開口パターンのみが露光される場合にパターン密度が粗となる領域に前記第2の開口パターンを露光することを特徴とする。   Furthermore, in the exposure step, when only the first opening pattern is exposed, the second opening pattern is exposed to an area where the pattern density becomes coarse.

粗の領域に前記第2の開口パターンを露光することにより、パターン密度の粗密を解消することができる。   By exposing the second opening pattern to a rough region, the density of the pattern density can be eliminated.

さらに、前記露光工程において、前記第1の開口パターンと前記第2の開口パターンとを同一のマスクを用いて露光することを特徴とする。   Furthermore, in the exposure step, the first opening pattern and the second opening pattern are exposed using the same mask.

前記第1の開口パターンと前記第2の開口パターンとを同一のマスクを用いて露光することにより、工程数を増加させないようにすることができる。   By exposing the first opening pattern and the second opening pattern using the same mask, the number of steps can be prevented from increasing.

そして、前記堆積工程において、前記第1と第2の開口パターンに基づく開口部と共に、前記絶縁膜上にも導電性材料を堆積させ、
前記半導体装置の製造方法は、さらに、前記絶縁膜上に堆積した導電性材料を研磨除去する研磨工程を備えたことを特徴とする。
In the deposition step, a conductive material is deposited on the insulating film together with the openings based on the first and second opening patterns.
The method for manufacturing the semiconductor device further includes a polishing step of polishing and removing the conductive material deposited on the insulating film.

パターン密度が粗の領域に前記第2の開口パターンを設けたことにより、前記研磨工程において、前記第1と第2の開口パターンに基づく開口部に堆積した導電性材料に対し、リセスを生じさせないようにすることができる。   By providing the second opening pattern in a region where the pattern density is coarse, no recess is generated in the conductive material deposited in the opening based on the first and second opening patterns in the polishing step. Can be.

前記半導体装置の製造方法は、さらに、前記絶縁膜上に上層配線を形成する上層配線形成工程を備え、
前記露光工程において、前記第2の開口パターンは、前記上層配線下領域に相当する位置に露光されることを特徴とする。
The manufacturing method of the semiconductor device further includes an upper layer wiring forming step of forming an upper layer wiring on the insulating film,
In the exposure step, the second opening pattern is exposed at a position corresponding to the lower region of the upper wiring layer.

上層配線下領域に露光するため、上層配線層で隣りあう配線とのショートを防止することができる。また、前記第2の開口パターンに基づく開口部は、下層配線層まで貫通していないので、特に、上層配線層と下層配線層との間で貫通する孔パターンを設けることができない位置において形成することができる。   Since the exposure is performed in the region below the upper layer wiring, it is possible to prevent a short circuit with the wiring adjacent to the upper layer wiring layer. Further, since the opening based on the second opening pattern does not penetrate to the lower wiring layer, it is formed at a position where a hole pattern penetrating between the upper wiring layer and the lower wiring layer cannot be provided. be able to.

そして、前記第2の開口パターンは、前記第1の開口パターンの径若しくは幅に対し、70%以下の径若しくは幅に露光されると特に有効である。   The second opening pattern is particularly effective when exposed to a diameter or width of 70% or less with respect to the diameter or width of the first opening pattern.

本発明の半導体装置は、
第1の配線層と、
前記第1の配線層の上方に形成された第2の配線層と、
前記第1の配線層と前記第2の配線層との間に形成された中間層と、
を備え、
前記中間層には、
絶縁性材料を用いた絶縁膜と、
前記第1の配線層と前記第2の配線層とに接続する導電性材料を用いた第1の導電性材料堆積部と、
前記第2の配線層と前記絶縁膜とにより囲まれた、導電性材料を用いた、前記第1の導電性材料堆積部より径若しくは幅の小さな第2の導電性材料堆積部と、
を備えたことを特徴とする。
The semiconductor device of the present invention is
A first wiring layer;
A second wiring layer formed above the first wiring layer;
An intermediate layer formed between the first wiring layer and the second wiring layer;
With
In the intermediate layer,
An insulating film using an insulating material;
A first conductive material deposition section using a conductive material connected to the first wiring layer and the second wiring layer;
A second conductive material deposition portion having a diameter or width smaller than that of the first conductive material deposition portion, using a conductive material surrounded by the second wiring layer and the insulating film;
It is provided with.

前記第2の導電性材料堆積部は、前記第2の配線層と前記絶縁膜とにより囲まれている。言い換えれば、前記第1の配線層とは、所定の距離を開けて配置されている。さらに、言い換えれば、前記第2の配線層下面から前記中間層の途中までしか導電性材料が堆積していない。よって、第1の配線層と第2の配線層との間で接続させたくない領域にも前記第2の導電性材料堆積部を形成することができる。   The second conductive material deposition portion is surrounded by the second wiring layer and the insulating film. In other words, the first wiring layer is disposed at a predetermined distance. Furthermore, in other words, the conductive material is deposited only from the lower surface of the second wiring layer to the middle of the intermediate layer. Therefore, the second conductive material deposition portion can be formed also in a region where it is not desired to connect between the first wiring layer and the second wiring layer.

特に、前記第2の導電性材料堆積部は、前記中間層において、前記第1の導電性材料堆積部が形成される場合にパターン密度が粗となる領域に形成されることを特徴とする。   In particular, the second conductive material deposition portion is formed in a region of the intermediate layer where a pattern density becomes coarse when the first conductive material deposition portion is formed.

前記第2の導電性材料堆積部をパターン密度が粗となる領域に備えたことにより、寸法ばらつきを抑制し、特に、第1の導電性材料堆積部の径寸法を確保することができる。さらに、第1の導電性材料堆積部にリセスが形成されることを防止することができる。   By providing the second conductive material deposition portion in a region where the pattern density is rough, it is possible to suppress dimensional variations, and in particular, to secure the diameter of the first conductive material deposition portion. Furthermore, it is possible to prevent a recess from being formed in the first conductive material deposition portion.

また、本発明における前記第2の導電性材料堆積部は、前記第2の配線層に形成される第2の配線下領域に相当する位置に形成されることを特徴とする。   In the present invention, the second conductive material deposition portion is formed at a position corresponding to a second wiring lower region formed in the second wiring layer.

上層配線下の領域に形成されるため、同じ層で隣りあう配線とのショートを防止することができる。   Since it is formed in a region below the upper layer wiring, it is possible to prevent a short circuit with a wiring adjacent to the same layer.

また、本発明における前記第2の導電性材料堆積部は、前記第1の配線層に形成される第1の配線と前記第2の配線層に形成される第2の配線とを非接続とする領域に形成されることを特徴とする。   In the present invention, the second conductive material deposition portion disconnects the first wiring formed in the first wiring layer and the second wiring formed in the second wiring layer. It is formed in the area | region which carries out.

従来、回路構成上、配線同士を短絡させないために形成できなかった領域、言い換えれば、第1の配線と第2の配線とを非接続とする領域、すなわち接続しない領域に前記第2の導電性材料堆積部を形成することで、パターンの粗密を解消することができる。   Conventionally, in the circuit configuration, the second conductive property is not formed in a region that cannot be formed because the wires are not short-circuited, in other words, a region in which the first wire and the second wire are not connected, that is, a region that is not connected. By forming the material deposition portion, pattern density can be eliminated.

以上説明したように、本発明によれば、上下配線間で接続できない位置にダミーとしてパターンを形成することができるので、パターンの粗密を解消することができる。パターンの粗密を解消することができるので、露光寸法のばらつきを抑制することができ、さらに、リセスの形成を抑制することができる。   As described above, according to the present invention, a pattern can be formed as a dummy at a position where it cannot be connected between the upper and lower wirings, so that the pattern density can be eliminated. Since the density of the pattern can be eliminated, variations in exposure dimensions can be suppressed, and further, the formation of recesses can be suppressed.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1における半導体装置の断面図である。
図1において、基体200上には、下層配線層となる第1の配線層として、下地膜212とp−lowk膜220とキャップ膜222とで構成された絶縁膜に下層配線となる本パターンによる配線と下層配線形成時にパターンの粗密を低減するためのダミーパターンによる配線とが形成されている。本パターンによる配線とダミーパターンによる配線として、Cu膜260が堆積し、壁面及び底面をバリアメタル膜240が覆っている。上層配線層となる第2の配線層として、下地膜284とp−lowk膜285とキャップ膜290とで構成された絶縁膜に上層配線となる本パターンによる配線と上層配線形成時にパターンの粗密を低減するためのダミーパターンによる配線とが形成されている。本パターンによる配線とダミーパターンによる配線として、Cu膜264が堆積し、壁面及び底面をバリアメタル膜244が覆っている。ヴィア層となる中間層として、下地膜275とp−lowk膜280とキャップ膜282とで構成された絶縁膜にヴィアとなる上下本パターンによる配線を接続する本ヴィアパターンによるヴィア20とヴィア層形成時にパターンの粗密を低減するために上下ダミーパターン間を接続する第1のダミーヴィアパターンによるヴィア24とが形成されている。本ヴィアパターンによるヴィアと第1のダミーヴィアパターンによるヴィアとして、Cu膜262が堆積し、壁面及び底面をバリアメタル膜242が覆っている。キャップ膜290上には、Cu膜264の拡散を防止する拡散防止膜292が形成され、拡散防止膜292上にはその他の層295が形成されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the first embodiment.
In FIG. 1, a first wiring layer serving as a lower wiring layer is formed on a substrate 200 according to this pattern serving as a lower wiring on an insulating film composed of a base film 212, a p-lowk film 220, and a cap film 222. Wiring and wiring with a dummy pattern for reducing the density of the pattern when forming the lower layer wiring are formed. A Cu film 260 is deposited as the wiring by this pattern and the wiring by the dummy pattern, and the barrier metal film 240 covers the wall surface and the bottom surface. As the second wiring layer that becomes the upper wiring layer, the pattern according to this pattern that becomes the upper layer wiring and the pattern density when the upper layer wiring is formed on the insulating film composed of the base film 284, the p-lowk film 285, and the cap film 290 are formed. Wiring with a dummy pattern for reduction is formed. A Cu film 264 is deposited as the wiring of this pattern and the wiring of the dummy pattern, and the barrier metal film 244 covers the wall surface and the bottom surface. Via 20 and via layer formation by this via pattern connecting wirings by upper and lower main patterns to be vias to an insulating film composed of base film 275, p-lowk film 280 and cap film 282 as an intermediate layer to be a via layer Sometimes, vias 24 are formed by the first dummy via patterns that connect the upper and lower dummy patterns in order to reduce the density of the patterns. A Cu film 262 is deposited as a via of this via pattern and a via of the first dummy via pattern, and the barrier metal film 242 covers the wall surface and bottom surface. On the cap film 290, a diffusion prevention film 292 for preventing the diffusion of the Cu film 264 is formed, and on the diffusion prevention film 292, another layer 295 is formed.

上層配線層のダミーパターンによる配線と下層配線層のダミーパターンによる配線間では、配線間のショートが問題とならないため、第1のダミーヴィアパターンによるヴィア24を形成することができる。第1のダミーヴィアパターンによるヴィア24は、本ヴィアパターンによるヴィア20の径あるいは幅寸法Aと同径或いは同幅に形成されるのが望ましい。   A short circuit between the wirings does not cause a problem between the wiring by the dummy pattern in the upper wiring layer and the wiring by the dummy pattern in the lower wiring layer, so that the via 24 by the first dummy via pattern can be formed. The via 24 by the first dummy via pattern is preferably formed to have the same diameter or the same width as the diameter or width dimension A of the via 20 by this via pattern.

さらに、上層配線層の本パターンによる配線と下層配線層の本パターンによる配線との間で、回路構成上、配線間のショートが問題となる箇所、言い換えれば、上下配線を非接続とする箇所、すなわち接続しない箇所(或いは、接続できない箇所)には、第1配線層に届かない、すなわち、上層配線層と絶縁膜とにより囲まれて、下層配線層とは所定の距離離れた第2のダミーヴィアパターンによるヴィア22を形成する。第2のダミーヴィアパターンによるヴィア22にも、Cu膜262が堆積し、壁面及び底面をバリアメタル膜242が覆っている。上下配線を接続しない箇所において、パターン密度が粗になっていた領域に第2のダミーヴィアパターンによるヴィア22を形成することで、パターンの粗密を解消することができる。第2のダミーヴィアパターンによるヴィア22は、本ヴィアパターンによるヴィア20の径あるいは幅の寸法Aより小さい径或いは幅の寸法Bに形成される。第2のダミーヴィアパターンによるヴィア22の径或いは幅を本ヴィアパターンによるヴィア20の径或いは幅より小さくすることで、エッチング時のエッチング速度を、本ヴィアパターンによるヴィア20を形成するための開口部のエッチング速度より遅くさせることができる。その結果、本ヴィアパターンによるヴィア20を形成するための開口部が貫通しても第2のダミーヴィアパターンによるヴィア22を形成するための開口部のエッチングを中間層の途中で停止させることができる。   Furthermore, between the wiring according to the main pattern of the upper wiring layer and the wiring according to the main pattern of the lower wiring layer, the location where the short circuit between the wirings becomes a problem on the circuit configuration, in other words, the location where the upper and lower wirings are disconnected, That is, a portion that is not connected (or a portion that cannot be connected) does not reach the first wiring layer, that is, is surrounded by the upper wiring layer and the insulating film and separated from the lower wiring layer by a predetermined distance. A via 22 having a via pattern is formed. The Cu film 262 is also deposited on the via 22 having the second dummy via pattern, and the barrier metal film 242 covers the wall surface and the bottom surface. By forming the via 22 by the second dummy via pattern in a region where the pattern density is coarse at a location where the upper and lower wirings are not connected, the density of the pattern can be eliminated. The via 22 by the second dummy via pattern is formed to have a diameter or width dimension B smaller than the diameter or width dimension A of the via 20 by the present via pattern. By making the diameter or width of the via 22 of the second dummy via pattern smaller than the diameter or width of the via 20 of the present via pattern, the etching rate during etching is an opening for forming the via 20 by the present via pattern. It can be made slower than the etching rate. As a result, even if the opening for forming the via 20 by this via pattern penetrates, the etching of the opening for forming the via 22 by the second dummy via pattern can be stopped in the middle of the intermediate layer. .

上層配線層と下層配線層とを接続させない位置では、パターン密度が他の領域と比べ粗になるため、第2のダミーヴィアパターンによるヴィア22は、上層配線層と下層配線層とを接続させない位置に形成すると特に有効である。例えば、上層配線層と下層配線層との両方で本パターンが形成された領域、或いは、上層配線層と下層配線層との一方で本パターンとなる配線が形成された領域に形成することが望ましい。また、上層配線層に形成される隣り合う配線部の両方に接触しないように1つの配線下の領域に形成されることが望ましい。1つの配線下の領域に形成されることで、隣り合う配線間のショートを防止することができる。   At a position where the upper wiring layer and the lower wiring layer are not connected, the pattern density is coarser than that of other regions. Therefore, the via 22 by the second dummy via pattern is a position where the upper wiring layer and the lower wiring layer are not connected. It is particularly effective when formed into. For example, it is desirable to form in a region where the main pattern is formed in both the upper wiring layer and the lower wiring layer, or in a region where the wiring which becomes the main pattern is formed in one of the upper wiring layer and the lower wiring layer. . Further, it is desirable to form in a region under one wiring so as not to contact both adjacent wiring portions formed in the upper wiring layer. By being formed in a region under one wiring, a short circuit between adjacent wirings can be prevented.

図2は、実施の形態1における半導体装置の製造方法の要部を表すフローチャートである。
図2において、本実施の形態では、下層配線形成工程(S102)、下層配線層上にヴィアを形成する場合にヴィア用の層間絶縁膜形成工程として、SiC膜を形成するSiC膜形成工程(S104)、多孔質の絶縁性材料を用いたp−lowk膜を形成するp−lowk膜形成工程(S106)、p−lowk膜表面をプラズマ処理するヘリウム(He)プラズマ処理工程(S108)、SiO膜を形成するSiO膜形成工程(S110)と、開口パターンを露光する露光工程(s112)と、現像工程(S114)と、開口部を形成する開口部形成工程(S116)と、ヴィア形成工程となる導電性材料を堆積させる導電性材料堆積工程として、バリアメタル膜形成工程(S118)、シード膜形成工程(S120)、めっき工程(S122)と、研磨工程(S124)と、上層配線形成工程(S126)という一連の工程を実施する。
FIG. 2 is a flowchart showing a main part of the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment.
In FIG. 2, in the present embodiment, a lower layer wiring forming step (S102), an SiC film forming step (S104) for forming an SiC film as a via interlayer insulating film forming step when vias are formed on the lower layer wiring layer. ), P-lowk film forming step (S106) for forming a p-lowk film using a porous insulating material, helium (He) plasma processing step (S108) for plasma-treating the surface of the p-lowk film, SiO 2 SiO 2 film forming process for forming a film (S110), exposure process for exposing an opening pattern (s112), developing process (S114), opening forming process for forming an opening (S116), and via forming process As a conductive material deposition process for depositing a conductive material to be used, a barrier metal film forming process (S118), a seed film forming process (S120), and a plating process And S122), carried out the polishing step (S124), a series of steps of upper layer wiring forming step (S126).

図3は、図2のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。
図3では、図2のSiC膜形成工程(S104)からSiO膜形成工程(S110)までを示している。それ以降の工程は後述する。
FIG. 3 is a process sectional view showing a process performed corresponding to the flowchart of FIG.
3 shows from the SiC film formation step (S104) to the SiO 2 film formation step (S110) in FIG. Subsequent steps will be described later.

図3(a)において、まず、下層配線形成工程として、下層配線を形成する。基体200上に、下層配線層となる第1の配線層として、下地膜212とp−lowk膜220とキャップ膜222とで構成された絶縁膜を形成する。そして、絶縁膜に下層配線となる本パターンと下層配線形成時にパターンの粗密を低減するためのダミーパターンとなる開口部(溝部)を形成する。そして、開口部の壁面及び底面にバリアメタル膜240を形成し、残りの空間にCu膜260を堆積させる。下層配線の形成方法は、これから説明するヴィア層の形成方法と同様で構わないため説明を省略する。
次に、ヴィア層における絶縁膜を形成する。まず、SiC膜形成工程として、下層配線層が形成された基体200上に、CVD法によって、SiCを用いた膜厚50nmの下地炭化シリコン(SiC)膜を堆積し、下地膜275を形成する。ここでは、CVD法によって成膜しているが、その他の方法を用いても構わない。下地膜275は、エッチングストッパとしての機能も有する。SiC膜を生成するのは難しいためSiC膜の代わりに炭酸化シリコン(SiOC)膜を用いても構わない。或いは、炭窒化シリコン(SiCN)膜、窒化シリコン(SiN)膜を用いることができる。
In FIG. 3A, first, a lower layer wiring is formed as a lower layer wiring forming step. On the substrate 200, an insulating film composed of a base film 212, a p-lowk film 220, and a cap film 222 is formed as a first wiring layer serving as a lower wiring layer. Then, an opening portion (groove portion) serving as a dummy pattern for reducing the density of the pattern when forming the main layer serving as the lower layer wiring and the lower layer wiring is formed in the insulating film. Then, a barrier metal film 240 is formed on the wall surface and bottom surface of the opening, and a Cu film 260 is deposited in the remaining space. The method for forming the lower layer wiring may be the same as the method for forming the via layer to be described below, and thus the description thereof is omitted.
Next, an insulating film in the via layer is formed. First, as a SiC film forming step, a base silicon carbide (SiC) film having a thickness of 50 nm using SiC is deposited on the substrate 200 on which the lower wiring layer is formed by a CVD method to form a base film 275. Here, the film is formed by the CVD method, but other methods may be used. The base film 275 also has a function as an etching stopper. Since it is difficult to generate the SiC film, a silicon carbonate (SiOC) film may be used instead of the SiC film. Alternatively, a silicon carbonitride (SiCN) film or a silicon nitride (SiN) film can be used.

ここで、基体200として、例えば、直径300ミリのシリコンウェハ等の基板を用いる。基体200には、コンタクトプラグ、或いは、その他の層が形成されていても構わない。また、下層配線層の下地膜212の材料として、下地膜275と同様、SiC、SiOC、SiCN、或いはSiNを用いることができる。   Here, as the substrate 200, for example, a substrate such as a silicon wafer having a diameter of 300 mm is used. The substrate 200 may be formed with contact plugs or other layers. Further, as the material of the base film 212 of the lower wiring layer, SiC, SiOC, SiCN, or SiN can be used as in the base film 275.

図3(b)において、ポーラスlow−k(p−lowk)膜形成工程として、基体200の上に形成された前記SiC絶縁膜形成工程により形成された下地膜275の上に多孔質の絶縁性材料を用いたp−lowk膜280を250nmの厚さで形成する。p−lowk膜280を形成することで、比誘電率kが3.5よりも低い層間絶縁膜を得ることができる。p−lowk膜280の材料としては、例えば、多孔質のメチルシルセスキオキサン(methyl silsequioxane:MSQ)を用いることができる。また、その形成方法としては、例えば、溶液をスピンコートし熱処理して薄膜を形成するSOD(spin on dielectic coating号と氏名又は名称、代理人の氏名、)法を用いることができる。例えば、スピナーの回転数は900min−1(900rpm)で成膜する。このウェハをホットプレート上で窒素雰囲気中250℃の温度でベークを行い、最終的にホットプレート上で窒素雰囲気中450℃の温度で10分間のキュアを行なう。MSQの材料や形成条件などを適宜調節することにより、所定の物性値を有する多孔質の絶縁膜が得られる。例えば、密度が0.7g/cmで比誘電率kが1.8となる。low−k膜のSiとOとCの組成比は、Siが25から35%の範囲、Oが45から57%の範囲、Cが13から24%の範囲にある物性値を有するp−lowk膜280が得られる。ここで、下層配線層のp−lowk膜220も、p−lowk膜280と同様で構わない。 In FIG. 3B, as a porous low-k (p-lowk) film forming process, a porous insulating property is formed on the base film 275 formed by the SiC insulating film forming process formed on the substrate 200. A p-lowk film 280 using a material is formed with a thickness of 250 nm. By forming the p-lowk film 280, an interlayer insulating film having a relative dielectric constant k lower than 3.5 can be obtained. As a material of the p-lowk film 280, for example, porous methylsilsesquioxane (MSQ) can be used. As the formation method, for example, a SOD (spin on selective coating number and name, name of agent) method of forming a thin film by spin-coating a solution and heat-treating can be used. For example, the film is formed at a rotation speed of the spinner of 900 min −1 (900 rpm). The wafer is baked on a hot plate at a temperature of 250 ° C. in a nitrogen atmosphere, and finally cured on a hot plate at a temperature of 450 ° C. in a nitrogen atmosphere for 10 minutes. A porous insulating film having a predetermined physical property value can be obtained by appropriately adjusting the MSQ material, formation conditions, and the like. For example, the density is 0.7 g / cm 3 and the relative dielectric constant k is 1.8. The composition ratio of Si, O, and C in the low-k film is p-lowk having physical properties in which Si is in the range of 25 to 35%, O is in the range of 45 to 57%, and C is in the range of 13 to 24%. A membrane 280 is obtained. Here, the p-lowk film 220 of the lower wiring layer may be the same as the p-lowk film 280.

そして、Heプラズマ処理工程として、このp−lowk膜280表面をヘリウム(He)プラズマ照射によって表面改質する。Heプラズマ照射によって表面が改質されることで、p−lowk膜280とp−lowk膜280上に形成する後述するキャップ膜282との接着性を改善することができる。ガス流量は、例えば、1.7Pa・m/s(1000sccm)、ガス圧力は1000Pa、高周波パワーは500W、低周波パワーは400W、温度は400℃とする。キャップCVD膜をp−lowk膜上に成膜する際は、p−lowk膜表面にプラズマ処理を施すことがキャップCVD膜との接着性を改善する上で有効である。プラズマガスの種類としてはアンモニア(NH)、亜酸化窒素(NO)、水素(H)、He、酸素(O)、シラン(SiH)、アルゴン(Ar)、窒素(N)などがあり、これらの中でもHeプラズマはp−lowk膜へのダメージが少ないために特に有効である。また、プラズマガスはこれらのガスを混合したものでも良い。例えば、Heガスは他のガスと混合して用いると効果的である。 Then, as a He plasma treatment process, the surface of the p-lowk film 280 is modified by helium (He) plasma irradiation. By modifying the surface by He plasma irradiation, the adhesion between the p-lowk film 280 and a cap film 282 (described later) formed on the p-lowk film 280 can be improved. For example, the gas flow rate is 1.7 Pa · m 3 / s (1000 sccm), the gas pressure is 1000 Pa, the high frequency power is 500 W, the low frequency power is 400 W, and the temperature is 400 ° C. When the cap CVD film is formed on the p-lowk film, it is effective to improve the adhesion with the cap CVD film by performing plasma treatment on the surface of the p-lowk film. As types of plasma gas, ammonia (NH 3 ), nitrous oxide (N 2 O), hydrogen (H 2 ), He, oxygen (O 2 ), silane (SiH 4 ), argon (Ar), nitrogen (N 2 ) Among these, He plasma is particularly effective because it causes little damage to the p-lowk film. The plasma gas may be a mixture of these gases. For example, it is effective to use He gas mixed with other gases.

図3(c)において、SiO膜形成工程として、前記Heプラズマ処理を行った後、キャップ膜として、CVD法によってp−lowk膜280上にSiOを膜厚50nm堆積することで、キャップ膜282を形成する。キャップ膜282を形成することで、直接リソグラフィを行うことができないp−lowk膜280を保護し、p−lowk膜280にパターンを形成することができる。かかるキャップCVD膜は、SiO膜、SiC膜、SiOC膜、SiCN膜などがあるが、ダメージ低減の観点からはSiO膜が優れ、低誘電率化の観点からはSiOC膜が、耐圧向上の観点からはSiC膜やSiCN膜が優れている。さらに、SiO膜とSiC膜の積層膜、もしくはSiO膜とSiCO膜の積層膜、もしくはSiO膜とSiCN膜の積層膜を用いることができる。さらにキャップCVD膜の一部、もしくは全てが後述する平坦化工程において化学機械研磨(ケミカル・メカニカル・ポリッシング:chemical mechanical polishing:CMP)により除去されても良い。キャップ膜を除去することで誘電率をさらに低減することができる。キャップ膜の厚さとしては10nmから150nmが良く、10nmから50nmが実効的な比誘電率を低減する上で効果的である。ここで、下層配線層のキャップ膜222も、キャップ膜282と同様で構わない。 In FIG. 3C, as the SiO 2 film formation step, after performing the He plasma treatment, a cap film is deposited as a cap film by depositing SiO 2 on the p-lowk film 280 by a CVD method to a thickness of 50 nm. 282 is formed. By forming the cap film 282, the p-lowk film 280 that cannot be directly subjected to lithography can be protected, and a pattern can be formed in the p-lowk film 280. Such cap CVD films include SiO 2 films, SiC films, SiOC films, SiCN films, etc., but from the viewpoint of reducing damage, the SiO 2 film is excellent, and from the viewpoint of reducing the dielectric constant, the SiOC film has improved breakdown voltage. From the viewpoint, the SiC film and the SiCN film are excellent. Furthermore, it is possible to use SiO 2 film and the SiC film laminated film of, or SiO 2 film and the SiCO film laminated film of, or a laminated film of SiO 2 film and SiCN film. Further, a part or all of the cap CVD film may be removed by chemical mechanical polishing (CMP) in a planarization step described later. The dielectric constant can be further reduced by removing the cap film. The thickness of the cap film is preferably 10 nm to 150 nm, and 10 nm to 50 nm is effective in reducing the effective relative dielectric constant. Here, the cap film 222 of the lower wiring layer may be the same as the cap film 282.

以上の説明において、層間絶縁膜は、比誘電率が3.5以下のlow−k膜でなくても構わないが、low−k膜、特に、比誘電率kが2.5以下、空孔率が30%以上の多孔質のp−lowk膜を含む場合に特に有効である。   In the above description, the interlayer insulating film may not be a low-k film having a relative dielectric constant of 3.5 or less, but is a low-k film, particularly a relative dielectric constant k of 2.5 or less, This is particularly effective when a porous p-lowk film having a rate of 30% or more is included.

図4は、図2のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。
図4では、図2の露光工程(S112)から現像工程(S114)までを示している。それ以降の工程は後述する。
FIG. 4 is a process sectional view showing a process performed corresponding to the flowchart of FIG.
FIG. 4 shows from the exposure step (S112) to the development step (S114) in FIG. Subsequent steps will be described later.

図4(a)において、まず、キャップ膜282上にレジスト材を塗布し、露光工程として、所望するパターンを露光する。例えば、レジスト材として電子線レジストを用い、電子線レジスト膜270に電子線271を照射することにより露光する。電子線レジストは、スピン塗布法等により塗布する。電子線レジストを用いることにより、微細パターンの加工が可能となる。ここでは、電子線レジストを用いて電子ビーム露光をおこなうが、紫外線等の光に対して感光性を有するレジスト膜を用いて光による露光でもよい。そして、塗布された電子線レジストを露光する。露光は、電子線描画装置を用いてレジスト膜の選択的な領域に電子ビームを照射する。   4A, first, a resist material is applied onto the cap film 282, and a desired pattern is exposed as an exposure process. For example, an electron beam resist is used as the resist material, and exposure is performed by irradiating the electron beam resist film 270 with the electron beam 271. The electron beam resist is applied by a spin coating method or the like. By using an electron beam resist, a fine pattern can be processed. Here, electron beam exposure is performed using an electron beam resist, but light exposure may be performed using a resist film that is sensitive to light such as ultraviolet rays. Then, the applied electron beam resist is exposed. In the exposure, an electron beam is irradiated onto a selective region of the resist film using an electron beam drawing apparatus.

ここで、露光に用いるマスクには、後述する上層配線との位置関係を考慮した際、上下配線層において接続をする本パターン領域である位置では、所定の径寸法Aのヴィアパターンを形成しておく。そして、上下配線層ともダミーパターン領域である位置では、上下間の導通が問題とならないため、パターン密度の粗密解消のため、同様に径寸法Aのダミーヴィアパターンを形成しておく。一方、上下配線層において接続をしない領域(接続をしてはいけない領域)には、径寸法Aよりも小さい径寸法Bのダミーヴィアパターンを形成しておく。かかるマスクを用いて、電子線レジスト膜270を電子線照射する。上下配線層において接続をしてはいけない領域では、従来、ダミーパターンを配置できなかったため、パターン密度が粗となっていたが、かかる粗となる領域に径寸法Bのダミーヴィアパターンを配置することにより、露光されるパターン密度の粗密を解消することができる。径寸法Bのダミーヴィアパターンは、後述する上層配線の位置関係を考慮し、隣り合う上層配線がショートしない位置に設けることが望ましい。例えば、径寸法Bを上層配線の幅より小さくし、1つのダミーヴィアパターンによるヴィアが1つの上層配線下に納まるように、言い換えれば、層と平行する方向にはみ出さない位置に形成するとよい。ここで、ヴィアパターンは、所定の径を有する円形に限らず、所定の幅を有する矩形であっても構わない。   Here, in the mask used for exposure, a via pattern having a predetermined diameter A is formed at a position corresponding to the main pattern region to be connected in the upper and lower wiring layers in consideration of the positional relationship with the upper layer wiring described later. deep. Then, in the position where both the upper and lower wiring layers are dummy pattern regions, there is no problem between upper and lower continuity. Therefore, a dummy via pattern having a diameter A is similarly formed in order to eliminate the density of the pattern density. On the other hand, a dummy via pattern having a diameter B smaller than the diameter A is formed in a region (a region where connection is not allowed) in the upper and lower wiring layers. Using this mask, the electron beam resist film 270 is irradiated with an electron beam. Conventionally, a dummy pattern could not be arranged in a region that should not be connected in the upper and lower wiring layers, so that the pattern density was coarse. However, a dummy via pattern having a diameter B is arranged in the rough region. Thus, the density of the pattern density to be exposed can be eliminated. The dummy via pattern having a diameter B is desirably provided at a position where adjacent upper layer wirings do not short in consideration of the positional relationship of upper layer wirings described later. For example, the diameter B may be made smaller than the width of the upper layer wiring, and the vias formed by one dummy via pattern may be placed under one upper layer wiring, in other words, at a position that does not protrude in the direction parallel to the layer. Here, the via pattern is not limited to a circle having a predetermined diameter, and may be a rectangle having a predetermined width.

図4(b)において、現像工程として、電子線レジスト膜270を現像し、露光されたパターンの開口部を形成する。現像は、現像液に浸けることによりおこなう。現像されることにより、レジスト膜は、レジスト領域と無レジスト領域に区別されて、選択的にパターニングが行われる。かかる電子線レジストの現像工程においては、電子線レジストとしてポジレジストを適用した場合、電子ビームが照射された領域は、電子線レジストが現像液に溶解し、キャップ膜282が露出する。電子ビームが照射されない領域は、電子線レジストが現像液に溶解しないので、電子線レジストのパターンが残存する。   In FIG. 4B, as a developing step, the electron beam resist film 270 is developed to form an opening having an exposed pattern. Development is performed by dipping in a developer. By being developed, the resist film is selectively patterned by distinguishing between a resist region and a non-resist region. In the electron beam resist developing process, when a positive resist is applied as the electron beam resist, the electron beam resist is dissolved in the developer in the region irradiated with the electron beam, and the cap film 282 is exposed. In the region where the electron beam is not irradiated, the electron beam resist is not dissolved in the developer, so that the electron beam resist pattern remains.

図5は、図2のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。
図5では、図2の開口部形成工程(S116)からシード膜形成工程(S120)までを示している。それ以降の工程は後述する。
FIG. 5 is a process sectional view showing a process performed corresponding to the flowchart of FIG.
FIG. 5 shows from the opening forming step (S116) to the seed film forming step (S120) in FIG. Subsequent steps will be described later.

図5(a)において、開口部形成工程として、残存する電子線レジスト膜270をマスクとして、露出したキャップ膜282とその下層に位置するp−lowk膜280を、下地膜275をエッチングストッパとして異方性エッチング法により除去して開口部を形成し、さらに、下地膜275をエッチングして除去すればよい。異方性エッチング法を用いることで、基体200の表面に対し、略垂直に開口部を形成することができる。例えば、一例として、反応性イオンエッチング法により開口部を形成すればよい。ここで、径寸法Aと径寸法Bのヴィアパターンでは、エッチング速度に差が生じる。すなわち、径寸法Aのヴィアパターンのエッチングの方が、径が小さい径寸法Bのヴィアパターンのエッチングより進行が速い。そこで、径寸法Aのヴィアパターンによる開口部(ヴィアホール)が、下層配線層まで貫通した時点で、エッチングを終了させることにより、径寸法Bのヴィアパターンの開口部(ヴィアホール)を絶縁膜途中で停止させることができる。残存する電子線レジスト膜270は、アッシングにより剥離すればよい。   In FIG. 5A, as an opening forming process, the exposed electron beam resist film 270 is used as a mask, the exposed cap film 282 and the p-lowk film 280 located therebelow are used as an etching stopper, and the base film 275 is used as an etching stopper. The openings may be formed by removing by an isotropic etching method, and the base film 275 may be removed by etching. By using the anisotropic etching method, the opening can be formed substantially perpendicular to the surface of the substrate 200. For example, as an example, the opening may be formed by a reactive ion etching method. Here, in the via pattern having the diameter dimension A and the diameter dimension B, a difference occurs in the etching rate. That is, the etching of the via pattern having the diameter A is faster than the etching of the via pattern having the diameter B having a small diameter. Therefore, when the opening (via hole) by the via pattern having the diameter A penetrates to the lower wiring layer, the etching is terminated, so that the opening (via hole) having the diameter B becomes in the middle of the insulating film. Can be stopped. The remaining electron beam resist film 270 may be removed by ashing.

以上のように、径寸法Aと径寸法Bのヴィアパターンを用いることで、一方を絶縁膜途中で停止させることができるため、エッチング回数を増やすことなく、同時に、一緒に開口部を形成することができる。また、エッチングを一緒に行なうことができるので、上述した露光工程、現像工程といったリソグラフィ工程も回数を増やすことなく、同時に、一緒に行なうことができる。また、露光工程で使用するマスクレチクルも増加させないようにすることができる。工程数を増加させないことにより、スループットを低下させないようにすることができる。   As described above, by using the via pattern having the diameter dimension A and the diameter dimension B, one of them can be stopped in the middle of the insulating film, so that an opening can be formed at the same time without increasing the number of etchings. Can do. In addition, since etching can be performed together, lithography processes such as the exposure process and the development process described above can be performed simultaneously without increasing the number of times. In addition, the mask reticle used in the exposure process can be prevented from increasing. By not increasing the number of steps, the throughput can be prevented from decreasing.

ここで、径寸法Bは、径寸法Aの70%以下とすることが望ましい。70%以下とすることで、10%の面内均一性及び10%のエッチングばらつきを考慮しても10%以上の絶縁膜を径寸法Bのヴィアパターンの開口部の下に残すことができる。10%以上の絶縁膜を確保することにより、絶縁破壊を防止することができる。   Here, the diameter dimension B is desirably 70% or less of the diameter dimension A. By setting it to 70% or less, even if 10% in-plane uniformity and 10% etching variation are taken into consideration, 10% or more of the insulating film can be left under the opening of the via pattern having the diameter B. By securing an insulating film of 10% or more, dielectric breakdown can be prevented.

図5(b)において、バリアメタル膜形成工程として、前記開口部形成工程により形成された開口部及びキャップ膜282表面にバリアメタル材料を用いたバリアメタル膜242を形成する。物理気相成長法(physical vapor deposition:PVD)法の1つであるスパッタ法を用いるスパッタリング装置内で、例えば、窒化タンタル(TaN)を膜厚10nm、タンタル(Ta)膜を膜厚15nm堆積し、バリアメタル膜240を形成する。TaN膜とTa膜とを積層することで、TaN膜によりCuのp−lowk膜280への拡散防止を図り、Ta膜によりCuの密着性向上を図ることができる。バリアメタル材料の堆積方法としては、例えば、原子層気相成長(atomic layer deposition:ALD法、あるいは、atomic layer chemical vapor deposition:ALCVD法)やCVD法などを用いることができる。PVD法を用いる場合より被覆率を良くすることができる。   In FIG. 5B, as a barrier metal film forming step, a barrier metal film 242 using a barrier metal material is formed on the opening formed in the opening forming step and the surface of the cap film 282. For example, a tantalum nitride (TaN) film having a thickness of 10 nm and a tantalum (Ta) film having a thickness of 15 nm are deposited in a sputtering apparatus using a sputtering method, which is one of physical vapor deposition (PVD) methods. Then, the barrier metal film 240 is formed. By stacking the TaN film and the Ta film, the TaN film can prevent diffusion of Cu into the p-lowk film 280, and the Ta film can improve the adhesion of Cu. As a deposition method of the barrier metal material, for example, an atomic layer deposition (ALD method or an atomic layer chemical vapor deposition: ALCVD method), a CVD method, or the like can be used. The coverage can be improved as compared with the case of using the PVD method.

図5(c)において、シード膜形成工程として、スパッタ等の物理気相成長(PVD)法により、次の工程である電解めっき工程のカソード極となるCu薄膜をシード膜252としてバリアメタル膜242が形成された開口部内壁及び基体200表面に堆積(形成)させる。例えば、シード膜250を膜厚75nm堆積させる。   In FIG. 5C, as a seed film formation process, a barrier metal film 242 is formed by using a Cu thin film serving as a cathode electrode in a subsequent electroplating process as a seed film 252 by a physical vapor deposition (PVD) method such as sputtering. Are deposited (formed) on the inner wall of the opening and the surface of the base 200. For example, the seed film 250 is deposited with a film thickness of 75 nm.

図6は、図2のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。
図6では、図2のめっき工程(S122)から上層配線形成工程(S126)までを示している。
FIG. 6 is a process sectional view showing a process performed corresponding to the flowchart of FIG.
FIG. 6 shows from the plating step (S122) to the upper layer wiring formation step (S126) in FIG.

図6(a)において、めっき工程として、シード膜252をカソード極として、電解めっき等の電気化学成長によりCu膜262を開口部及び基体200表面に堆積させる。例えば、膜厚500nmのCu膜262を堆積させ、堆積させた後にアニール処理を250℃の温度で30分間行なう。   In FIG. 6A, as a plating process, a Cu film 262 is deposited on the opening and the surface of the substrate 200 by electrochemical growth such as electrolytic plating using the seed film 252 as a cathode electrode. For example, a Cu film 262 having a thickness of 500 nm is deposited, and after the deposition, annealing is performed at a temperature of 250 ° C. for 30 minutes.

図6(b)において、研磨工程として、CMP法によってキャップ膜282の表面に堆積された導電部としての配線層となるCu膜262、シード膜252、及びバリアメタル膜242を研磨除去することにより、図6(b)に表したような埋め込み構造を形成する。これにより、本ヴィアパターンによるヴィア20とヴィア層形成時にパターンの粗密を低減するために上下ダミーパターン間を接続する第1のダミーヴィアパターンによるヴィア24とヴィア層形成時にパターンの粗密を低減するために上下配線層間を接続しない第2のダミーヴィアパターンによるヴィア22とを形成する。   In FIG. 6B, as a polishing process, the Cu film 262, the seed film 252 and the barrier metal film 242 that are wiring layers as conductive portions deposited on the surface of the cap film 282 by CMP are polished and removed. Then, a buried structure as shown in FIG. 6B is formed. In order to reduce the density of the pattern when forming the via 24 and via layer by the first dummy via pattern for connecting the upper and lower dummy patterns in order to reduce the density of the pattern when forming the via 20 and the via layer by the present via pattern. A via 22 having a second dummy via pattern that does not connect the upper and lower wiring layers is formed.

図6(c)において、上層配線形成工程として、上層配線を形成する。ヴィア層上に、上層配線層となる第2の配線層として、下地膜284とp−lowk膜285とキャップ膜290とで構成された絶縁膜を形成する。そして、絶縁膜に上層配線となる本パターンと上層配線形成時にパターンの粗密を低減するためのダミーパターンとなる開口部(溝部)を形成する。そして、開口部の壁面及び底面にバリアメタル膜244を形成し、残りの空間にCu膜264を堆積させる。上層配線の形成方法は、上述したヴィア層の形成方法と同様で構わないため説明を省略する。そして、上層配線層に、Cu膜264の拡散防止膜292を形成する。拡散防止膜292として、例えば、SiC膜を用いる。   In FIG. 6C, upper layer wiring is formed as an upper layer wiring forming step. An insulating film composed of a base film 284, a p-lowk film 285, and a cap film 290 is formed on the via layer as a second wiring layer to be an upper wiring layer. Then, an opening (groove) serving as a dummy pattern for reducing the density of the pattern when forming the upper layer wiring and the main pattern serving as the upper layer wiring is formed in the insulating film. Then, a barrier metal film 244 is formed on the wall surface and bottom surface of the opening, and a Cu film 264 is deposited in the remaining space. The method for forming the upper layer wiring may be the same as the method for forming the via layer described above, and the description thereof is omitted. Then, a diffusion prevention film 292 of the Cu film 264 is formed on the upper wiring layer. For example, a SiC film is used as the diffusion preventing film 292.

図7は、露光時のパターン状態を説明するための図である。
図7(a)に示すように、従来技術では、パターン密度が粗の領域で、パターン露光時にパターン径Cが本来の寸法Aより小さくなってしまった。その結果、絶縁膜に形成されるヴィアホール径も小さくなり、加工寸法が設計値に維持できなかった。一方、本実施の形態では、従来ダミーヴィアパターンを形成することができなかったパターン密度が粗の領域に、パターン径を寸法Aより小さくした寸法Bのダミーヴィアパターンをマスクに配置したので、パターン密度の粗密を解消し、パターン露光時に、本来のパターン寸法Aで露光することができる。言い換えれば、パターン密度の粗密を解消されることにより、寸法ばらつきを解消、或いは抑制することができる。パターン寸法のばらつきが小さく、或いは解消するので、その後のエッチングのばらつきも解消、或いは抑制することができる。
FIG. 7 is a diagram for explaining a pattern state at the time of exposure.
As shown in FIG. 7A, in the conventional technique, the pattern diameter C is smaller than the original dimension A at the time of pattern exposure in an area where the pattern density is rough. As a result, the diameter of the via hole formed in the insulating film is reduced, and the processing dimension cannot be maintained at the design value. On the other hand, in the present embodiment, since the dummy via pattern having the pattern diameter smaller than the dimension A is arranged in the mask in the region where the pattern density is not able to be formed conventionally, the dummy via pattern can be formed. The density density can be eliminated, and exposure can be performed with the original pattern dimension A during pattern exposure. In other words, dimensional variations can be eliminated or suppressed by eliminating the density of the pattern density. Since variations in pattern dimensions are small or eliminated, subsequent variations in etching can also be eliminated or suppressed.

図8は、CMP加工時のCu膜形状を説明するための図である。
図8(a)では、基体上の絶縁膜に形成されたパターン密度が密の開口部と、本実施の形態による径の小さなダミーヴィアパターンを形成したことによりパターン密度が粗から密へと解消した開口部と絶縁膜表面とにCuが堆積した様子を示している。かかる状態から絶縁膜表面に堆積するCuをCMPにより研磨除去すると、図8(b)に示すように、パターン密度が粗から密へと解消した領域では、開口部に堆積したCuにリセスを生じさせない、或いはパターン密度の粗密によるリセスばらつきを抑制する。よって、ヴィアとなるCuにリセスを生じさせない、或いはリセスばらつきを抑制することで上層配線との接続不良を解消し、歩留まりを向上させることができる。
FIG. 8 is a diagram for explaining the shape of the Cu film during the CMP process.
In FIG. 8A, the pattern density is eliminated from coarse to dense by forming an opening having a dense pattern density formed in the insulating film on the substrate and a dummy via pattern having a small diameter according to the present embodiment. A state is shown in which Cu is deposited on the opening and the insulating film surface. When Cu deposited on the surface of the insulating film is removed by CMP from such a state, a recess is formed in the Cu deposited in the opening in the region where the pattern density is eliminated from coarse to dense as shown in FIG. 8B. No variation in recesses due to pattern density and density is suppressed. Therefore, it is possible to eliminate the poor connection with the upper layer wiring and improve the yield by preventing the Cu serving as the via from causing a recess or suppressing the recess variation.

以上のように、コンタクトのパターンを従来形成できなかった位置において、上下配線を接続せずに形成するため、ヴィア層となる中間層の形成において、パターンの粗密を解消し、加工形状を均一にさせることができる。   As described above, the contact pattern is formed without connecting the upper and lower wirings at a position where the contact pattern cannot be formed conventionally. Therefore, in the formation of the intermediate layer as the via layer, the density of the pattern is eliminated and the processing shape is made uniform Can be made.

実施の形態2.
実施の形態1では、ヴィアと上層配線とを別々に形成するシングルダマシン法を用いているが、上層配線と共にヴィアを形成するデュアルダマシン法を用いても構わない。デュアルダマシン法を用いる場合、ヴィア用パターンを露光する際、同様に、パターン密度の粗密を解消し、露光パターンの寸法ばらつきを抑制することができる。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, a single damascene method in which vias and upper layer wirings are separately formed is used, but a dual damascene method in which vias are formed together with upper layer wirings may be used. When the dual damascene method is used, when the via pattern is exposed, similarly, the density of the pattern density can be eliminated and the dimensional variation of the exposure pattern can be suppressed.

ここで、上記実施の形態における配線層の材料として、Cu以外に、Cu−Sn合金、Cu−Ti合金、Cu−Al合金等の、半導体産業で用いられるCuを主成分とする材料を用いて同様の効果が得られる。   Here, as a material of the wiring layer in the above embodiment, in addition to Cu, a material mainly composed of Cu used in the semiconductor industry, such as a Cu—Sn alloy, a Cu—Ti alloy, and a Cu—Al alloy is used. Similar effects can be obtained.

前記実施の形態において、p−lowk膜の比誘電率kが2.6以下の場合、p−lowk膜の側壁が、20nm以下の膜厚のサイドウォールとなるCVD膜で被覆されていることが望ましい。その理由は、比誘電率が2.6以下の場合はポーラス膜であることが多く、ポアシーリングをCu配線の側壁で行うことが望ましいからである。特に、ALD法やCVD法によってバリアメタル膜を成膜する場合はサイドウォールを設けることが望ましい。ポアシーリング用のCVD膜の種類としては、SiC膜、SiCN膜、SiCO膜、SiN膜が望ましい。特に、低誘電率の観点からSiC膜が最適である。   In the above-described embodiment, when the relative dielectric constant k of the p-lowk film is 2.6 or less, the sidewall of the p-lowk film is covered with a CVD film that becomes a sidewall having a thickness of 20 nm or less. desirable. This is because when the relative dielectric constant is 2.6 or less, the film is often a porous film, and it is desirable to perform pore sealing on the side wall of the Cu wiring. In particular, when a barrier metal film is formed by an ALD method or a CVD method, it is desirable to provide a sidewall. As the kind of the pore sealing CVD film, a SiC film, a SiCN film, a SiCO film, and a SiN film are desirable. In particular, a SiC film is optimal from the viewpoint of a low dielectric constant.

また、バリアメタルとして、Ta、TaNに限らず、TaCN(炭化窒化タンタル)、WN(窒化タングステン)、WCN(炭化窒化タングステン)、TiN(窒化チタン)等の高融点金属の窒化膜或いは窒化炭素膜であっても構わない。或いはチタン(Ti)、WSiN等であっても構わない。また、これらの積層膜であっても構わない。   Further, the barrier metal is not limited to Ta and TaN, but a nitride or carbon nitride film of a refractory metal such as TaCN (tantalum carbonitride), WN (tungsten nitride), WCN (tungsten carbonitride), or TiN (titanium nitride) It does not matter. Alternatively, titanium (Ti), WSiN, or the like may be used. Moreover, you may be these laminated films.

以上、具体例を参照しつつ各実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。   The embodiments have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples.

例えば、各実施の形態で層間絶縁膜が形成された基体200は、図示しない各種の半導体素子あるいは構造を有するものとすることができる。また、半導体基板ではなく、層間絶縁膜と配線層とを有する配線構造の上に、さらに層間絶縁膜を形成してもよい。開口部も半導体基板が露出するように形成してもよいし、配線構造の上に形成してもよい。   For example, the substrate 200 on which an interlayer insulating film is formed in each embodiment can have various semiconductor elements or structures not shown. Further, an interlayer insulating film may be further formed on a wiring structure having an interlayer insulating film and a wiring layer instead of the semiconductor substrate. The opening may be formed so that the semiconductor substrate is exposed, or may be formed on the wiring structure.

さらに、層間絶縁膜の膜厚や、開口部のサイズ、形状、数などについても、半導体集積回路や各種の半導体素子において必要とされるものを適宜選択して用いることができる。   Further, the film thickness of the interlayer insulating film and the size, shape, number, and the like of the opening can be appropriately selected from those required in the semiconductor integrated circuit and various semiconductor elements.

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての半導体装置の製造方法は、本発明の範囲に包含される。   In addition, any semiconductor device manufacturing method that includes the elements of the present invention and whose design can be changed as appropriate by those skilled in the art is included in the scope of the present invention.

また、説明の簡便化のために、半導体産業で通常用いられる手法、例えば、フォトリソグラフィプロセス処理前後のクリーニング等は省略しているが、それらの手法が含まれることは言うまでもない。   Further, for the sake of simplicity of explanation, techniques usually used in the semiconductor industry, such as cleaning before and after the photolithography process, are omitted, but it goes without saying that these techniques are included.

実施の形態1における半導体装置の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the semiconductor device in the first embodiment. 実施の形態1における半導体装置の製造方法の要部を表すフローチャートである。3 is a flowchart showing a main part of a method for manufacturing a semiconductor device in the first embodiment. 図2のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。FIG. 3 is a process cross-sectional view illustrating a process performed corresponding to the flowchart in FIG. 2. 図2のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。FIG. 3 is a process cross-sectional view illustrating a process performed corresponding to the flowchart in FIG. 2. 図2のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。FIG. 3 is a process cross-sectional view illustrating a process performed corresponding to the flowchart in FIG. 2. 図2のフローチャートに対応して実施される工程を表す工程断面図である。FIG. 3 is a process cross-sectional view illustrating a process performed corresponding to the flowchart in FIG. 2. 露光時のパターン状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the pattern state at the time of exposure. CMP加工時のCu膜形状を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the Cu film | membrane shape at the time of CMP process. 従来のLow−k膜とCu配線を組み合わせた多層配線構造を有する半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which has the multilayer wiring structure which combined the conventional Low-k film | membrane and Cu wiring. ダミーパターンと本パターンが形成された上層配線層と、ダミーパターンと本パターンが形成された下層配線層と、その中間層とを示した半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device which showed the upper layer wiring layer in which the dummy pattern and this pattern were formed, the lower layer wiring layer in which the dummy pattern and this pattern were formed, and the intermediate | middle layer. パターンの粗密によりパターン露光時に生じる不具合を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the malfunction which arises at the time of pattern exposure by the density of a pattern. パターンの粗密によりCMP加工時に生じる不具合を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the malfunction which arises at the time of CMP process by the density of a pattern.

符号の説明Explanation of symbols

20,22,24 ヴィア
200 基体
212,275,284 下地膜
220,280,285 p−lowk膜
221,281 絶縁膜
222,282,290 キャップ膜
240,242,244 バリアメタル膜
250,252 シード膜
260,262,264 Cu膜
270 電子線レジスト膜
271 電子線
292 拡散防止膜
295 その他の層
20, 22, 24 Via 200 Base 212, 275, 284 Base film 220, 280, 285 P-lowk film 221, 281 Insulating film 222, 282, 290 Cap film 240, 242, 244 Barrier metal film 250, 252 Seed film 260 , 262, 264 Cu film 270 Electron beam resist film 271 Electron beam 292 Diffusion prevention film 295 Other layers

Claims (10)

下層配線層上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜に第1の開口パターンと、前記第1の開口パターンより径若しくは幅が小さい第2の開口パターンとを露光する露光工程と、
前記第1の開口パターンに基づく開口部が前記下層配線層に達するまで前記絶縁膜をエッチングし、前記第1と第2の開口パターンに基づく開口部を形成する開口部形成工程と、
前記第1と第2の開口パターンに基づく開口部とに導電性材料を堆積させる堆積工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
An insulating film forming step of forming an insulating film on the lower wiring layer;
An exposure step of exposing the insulating film with a first opening pattern and a second opening pattern having a smaller diameter or width than the first opening pattern;
Etching the insulating film until an opening based on the first opening pattern reaches the lower wiring layer, and forming an opening based on the first and second opening patterns; and
A deposition step of depositing a conductive material in the openings based on the first and second opening patterns;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記露光工程において、前記第1の開口パターンのみが露光される場合にパターン密度が粗となる領域に前記第2の開口パターンを露光することを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein, in the exposure step, the second opening pattern is exposed to a region where a pattern density is coarse when only the first opening pattern is exposed. 3. . 前記露光工程において、前記第1の開口パターンと前記第2の開口パターンとを同一のマスクを用いて露光することを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the exposure step, the first opening pattern and the second opening pattern are exposed using the same mask. 前記堆積工程において、前記第1と第2の開口パターンに基づく開口部と共に、前記絶縁膜上にも導電性材料を堆積させ、
前記半導体装置の製造方法は、さらに、前記絶縁膜上に堆積した導電性材料を研磨除去する研磨工程を備えたことを特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。
In the deposition step, a conductive material is deposited on the insulating film together with the openings based on the first and second opening patterns,
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, further comprising a polishing step of polishing and removing the conductive material deposited on the insulating film.
前記半導体装置の製造方法は、さらに、前記絶縁膜上に上層配線を形成する上層配線形成工程を備え、
前記露光工程において、前記第2の開口パターンは、前記上層配線下領域に相当する位置に露光されることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
The manufacturing method of the semiconductor device further includes an upper layer wiring forming step of forming an upper layer wiring on the insulating film,
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein, in the exposure step, the second opening pattern is exposed at a position corresponding to a region under the upper wiring.
前記第2の開口パターンは、前記第1の開口パターンの径若しくは幅に対し、70%以下の径若しくは幅に露光されることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the second opening pattern is exposed to a diameter or width of 70% or less with respect to the diameter or width of the first opening pattern. 第1の配線層と、
前記第1の配線層の上方に形成された第2の配線層と、
前記第1の配線層と前記第2の配線層との間に形成された中間層と、
を備え、
前記中間層には、
絶縁性材料を用いた絶縁膜と、
前記第1の配線層と前記第2の配線層とに接続する導電性材料を用いた第1の導電性材料堆積部と、
前記第2の配線層と前記絶縁膜とにより囲まれた、導電性材料を用いた、前記第1の導電性材料堆積部より径若しくは幅の小さな第2の導電性材料堆積部と、
が形成されたことを特徴とする半導体装置。
A first wiring layer;
A second wiring layer formed above the first wiring layer;
An intermediate layer formed between the first wiring layer and the second wiring layer;
With
In the intermediate layer,
An insulating film using an insulating material;
A first conductive material deposition section using a conductive material connected to the first wiring layer and the second wiring layer;
A second conductive material deposition portion having a diameter or width smaller than that of the first conductive material deposition portion, using a conductive material surrounded by the second wiring layer and the insulating film;
A semiconductor device characterized in that is formed.
前記第2の導電性材料堆積部は、前記中間層において、前記第1の導電性材料堆積部が形成される場合にパターン密度が粗となる領域に形成されることを特徴とする請求項7記載の半導体装置。   8. The second conductive material deposition portion is formed in a region where a pattern density becomes coarse in the intermediate layer when the first conductive material deposition portion is formed. The semiconductor device described. 前記第2の導電性材料堆積部は、前記第2の配線層に形成される第2の配線下領域に相当する位置に形成されることを特徴とする請求項8記載の半導体装置。   9. The semiconductor device according to claim 8, wherein the second conductive material deposition portion is formed at a position corresponding to a second wiring lower region formed in the second wiring layer. 前記第2の導電性材料堆積部は、前記第1の配線層に形成される第1の配線と前記第2の配線層に形成される第2の配線とを非接続とする領域に形成されることを特徴とする請求項8記載の半導体装置。   The second conductive material deposition portion is formed in a region where the first wiring formed in the first wiring layer and the second wiring formed in the second wiring layer are not connected. The semiconductor device according to claim 8.
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