JP2006073700A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は半導体装置、特にメタル配線間の層間絶縁膜としてフッ素添加の酸化シリコン膜(FSG:Fluorinated Silicate Glass膜)を用いた半導体装置及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device using a fluorine-added silicon oxide film (FSG: Fluorinated Silicate Glass film) as an interlayer insulating film between metal wirings and a method for manufacturing the same.
図4は、従来のこの種の半導体装置の製造方法を工程順に示した概略断面図である。
先ず、図4(a)に示すように、基板(図示せず)上に形成したシリコン酸化膜101上にアルミ(Al)などの金属からなるメタル膜102及び反射防止膜103を順次形成する。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a conventional method of manufacturing this type of semiconductor device in the order of steps.
First, as shown in FIG. 4A, a
その後、反射防止膜103上の全面にレジスト膜を塗布し、周知の写真製版技術(フォトリソグラフィ)により、配線工程用レジストパターン104を形成する。
次に、図4(b)に示すように、配線工程用レジストパターン104をマスクとして反射防止膜103及びメタル膜102をドライエッチングし、アルミ(Al)などの金属からなる複数個のメタル配線105を形成する。
Thereafter, a resist film is applied to the entire surface of the
Next, as shown in FIG. 4B, the
続いて、図4(c)に示すように、配線工程用レジストパターン104を除去した後、メタル配線105間及びメタル配線105上に層間絶縁膜としてFSG膜106を形成する。この膜は、高密度プラズマCVDにより、ガス種としてSiF4、SiH4、O2、Ar等を用いて約400度以上の高温で成膜されるものである。さらに、FSG膜106上にプラズマ励起CVDによりTEOS及びO2ガスを用いて成膜されるTEOS膜107を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 4C, after removing the wiring
その後、図4(d)に示すように、CMPによってTEOS膜107及びFSG膜106を研磨し、上面を平坦化した後、熱処理を施こし、その後、平坦面にシリコン酸化膜108を形成し、配線構造を得る。(例えば特許文献1参照)。
Thereafter, as shown in FIG. 4D, the TEOS
従来の半導体装置の製造方法は以上のように構成され、FSG膜106を高温で成膜するため、メタル膜102がダメージを受けるという問題点があった。
また、メタル膜102へのダメージを抑制するためにFSG膜106を低温で成膜すると、メタル膜102に与えるダメージは低減することができるが、FSG膜106中のフッ素が過剰となり、FSG膜106と反射防止膜103との界面で膜剥がれが発生するという問題点があった。
The conventional method for manufacturing a semiconductor device is configured as described above, and the FSG
Further, when the FSG
詳細に説明すると、FSG膜には、膜中に遊離フッ素やOH基が多く存在しており、反射防止膜には膜中にOH基や、吸着したH2Oが存在しているため、次工程のTEOS成膜時に成膜中の温度上昇で発生するFやH2OがFSG膜と反射防止膜との界面で発泡し膜剥がれが発生するものと考えられる。 More specifically, the FSG film has a lot of free fluorine and OH groups in the film, and the antireflection film has OH groups and adsorbed H 2 O in the film. It is considered that F or H 2 O generated due to a temperature rise during film formation during TEOS film formation in the process is foamed at the interface between the FSG film and the antireflection film and film peeling occurs.
この発明は、上記のような問題点に対処するためになされたもので、FSG膜と反射防止膜との界面で膜剥がれが生じない半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to address the above-described problems, and an object thereof is to provide a semiconductor device in which film peeling does not occur at the interface between the FSG film and the antireflection film and a method for manufacturing the same.
この発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上に酸化膜を介してメタル膜を形成する工程と、上記メタル膜上に反射防止膜を形成する工程と、上記反射防止膜上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして上記反射防止膜及びメタル膜をエッチングし、複数個のメタル配線を形成する工程と、上記メタル配線上及びメタル配線間にフッ素添加の酸化シリコン膜(FSG膜)からなる層間絶縁膜を形成する工程と、上記層間絶縁膜の形成後に熱処理を行なう工程と、上記熱処理後に上記FSG膜上にTEOS膜を形成する工程と、CMPにより上記TEOS膜またはTEOS膜及びFSG膜を研磨し上面を平坦化する工程と、平坦化された面にシリコン酸化膜を形成する工程とを含むものである。 A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a metal film on a substrate via an oxide film, a step of forming an antireflection film on the metal film, and a resist pattern on the antireflection film. Forming a plurality of metal wirings by etching the antireflection film and the metal film using the resist pattern as a mask, and a fluorine-added silicon oxide film (FSG film) on and between the metal wirings Forming an interlayer insulating film comprising: a step of performing a heat treatment after the formation of the interlayer insulating film; a step of forming a TEOS film on the FSG film after the heat treatment; and the TEOS film or the TEOS film and the FSG by CMP. The method includes a step of polishing the film and planarizing the upper surface, and a step of forming a silicon oxide film on the planarized surface.
この発明に係る半導体装置及びその製造方法は上記のように構成されており、FSG膜の成膜後に熱処理を施こすことで、FSG膜中の遊離FやH2Oを膜外に放出しているため、FSG膜と反射防止膜との界面における膜剥がれを効果的に抑制することができる。 The semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention are configured as described above, and by performing heat treatment after forming the FSG film, free F and H 2 O in the FSG film are released to the outside of the film. Therefore, film peeling at the interface between the FSG film and the antireflection film can be effectively suppressed.
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図にもとづいて説明する。図1は、実施の形態1による半導体装置の構成を示す概略断面図である。
基板(図示せず)上に形成したシリコン酸化膜1上にアルミ(Al)などの金属からなるメタル膜2及び反射防止膜3が順次形成されている。また、メタル膜2間及び反射防止膜3上には層間絶縁膜としてFSG膜6が形成され、その上にTEOS膜7が形成された状態で上面が平坦化され、平坦面にシリコン酸化膜8が形成されている。
A
図1に示す半導体装置の製造方法を図2に工程順に示している。即ち、図2(a)に示すように、基板(図示せず)上に形成したシリコン酸化膜1上にアルミ(Al)などの金属からなるメタル膜2及び反射防止膜3を順次形成する。
A method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1 is shown in the order of steps in FIG. That is, as shown in FIG. 2A, a
その後、反射防止膜3上の全面にレジスト膜を塗布し、周知の写真製版技術(フォトリソグラフィ)により、配線工程用レジストパターン4を形成する。
次に、図2(b)に示すように、配線工程用レジストパターン4をマスクとして反射防止膜3及びメタル膜2をドライエッチングし、アルミ(Al)などの金属からなる複数個のメタル配線5を形成する。
Thereafter, a resist film is applied on the entire surface of the
Next, as shown in FIG. 2B, the
続いて、図2(c)に示すように、配線工程用レジストパターン4を除去した後、メタル配線5間及びメタル配線5上に層間絶縁膜としてFSG膜6を形成する。このFSG膜は、高密度プラズマCVDにより、ガス種としてSiF4、SiH4、O2、Ar等を用いて成膜されるものである。
Subsequently, as shown in FIG. 2C, after removing the wiring process resist pattern 4, an
この次の工程で熱処理を施すのがこの発明の特徴である。熱処理の温度は、熱処理工程後にプラズマ励起CVDによりTEOS及びO2ガスを用いて成膜されるシリコン酸化膜が通常400度程度にて処理されることから、それと同等もしくはそれ以上の温度として約400度以上で処理される。雰囲気は特に定めることはなくN2やH2とする。 It is a feature of the present invention that heat treatment is performed in the next step. Since the silicon oxide film formed using TEOS and O 2 gas by plasma-excited CVD is usually processed at about 400 ° C. after the heat treatment process, the temperature of the heat treatment is about 400 or so. Processed at more than degrees. The atmosphere is not particularly defined and is N 2 or H 2 .
次に、図2(d)に示すように、FSG膜6上の全面にプラズマ励起CVDによりTEOS膜7を成膜する。その後、図2(e)に示すように、CMPによってTEOS膜7及びFSG膜6を研磨し、上面を平坦化した後、図2(f)に示すように、平坦面にシリコン酸化膜8を上述したように約400度で成膜し、配線構造を得る。
なお、図3に示すように、図2(d)の状態からTEOS膜7のみをCMPによって研磨し、上面を平坦化した後、平坦面にシリコン酸化膜8を成膜する構成としても同様の効果が得られる。
Next, as shown in FIG. 2D, a TEOS
As shown in FIG. 3, the same configuration may be adopted in which only the TEOS
1 シリコン酸化膜、 2 メタル膜、 3 反射防止膜、 4 配線工程用レジストパターン、 5 メタル配線、 6 FSG膜、 7 TEOS膜、 8 シリコン酸化膜。
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JP2004253967A JP2006073700A (en) | 2004-09-01 | 2004-09-01 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
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JP2004253967A JP2006073700A (en) | 2004-09-01 | 2004-09-01 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
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JP (1) | JP2006073700A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100760921B1 (en) * | 2006-07-31 | 2007-09-21 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Method for forming line structure in semiconductor device |
-
2004
- 2004-09-01 JP JP2004253967A patent/JP2006073700A/en active Pending
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KR100760921B1 (en) * | 2006-07-31 | 2007-09-21 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Method for forming line structure in semiconductor device |
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