JP2006339479A - Multi-layered wiring and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To simultaneously prevent an adhesive layer coverage defect in groove wiring formation and generation of a void after liner etching. <P>SOLUTION: The disclosed method includes the steps of forming, on a substrate 100, a second insulating film 107 so that film thickness on a first wiring layer 106a becomes thinner than film thickness on a first insulating film 101; forming a third insulating film 108 on the second insulating film; forming a connecting hole 109 through the third insulating film to the second insulating film, at a position at least partially overlapping with the first wiring layer in a planar view; and exposing the first wiring layer in an area overlapping with the first wiring layer, on a bottom surface of the connecting hole, and de-etching the second insulating film exposed on the bottom surface of the connecting hole so that the second insulating film becomes residual in an area not overlapping with the first wiring layer on the bottom surface of the connecting hole. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、多層配線の製造方法および多層配線、特に下層配線と上層配線とそれらを接続する接続孔を備えた多層配線の製造方法および多層配線に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a multilayer wiring and a multilayer wiring, and more particularly to a method for manufacturing a multilayer wiring including a lower layer wiring and an upper layer wiring and a connection hole for connecting them, and the multilayer wiring.

近年、半導体集積回路の高集積化に伴う配線遅延低減のために、比抵抗の小さい配線材料としてCuが用いられるようになってきている。Cu配線を形成する一般的な手法としてダマシン技術が用いられている。この技術は、配線層間絶縁膜にビアホール、配線用溝等の凹部を形成した後に、スパッタ法、めっき法等を用いて導電膜を埋め込み、その後凹部以外の領域に形成されている導電膜を、化学的機械研磨法(CMP)を用いて除去することにより、配線を形成するものである。   In recent years, Cu has been used as a wiring material having a small specific resistance in order to reduce wiring delay due to high integration of semiconductor integrated circuits. Damascene technology is used as a general method for forming Cu wiring. In this technique, after forming concave portions such as via holes and wiring grooves in the wiring interlayer insulating film, a conductive film is embedded using a sputtering method, a plating method, and the like, and then a conductive film formed in a region other than the concave portions is formed. Wiring is formed by removing using chemical mechanical polishing (CMP).

以下、従来の多層配線の製造方法について、図8,9を参照しながら説明する(例えば、特許文献1)。   A conventional multilayer wiring manufacturing method will be described below with reference to FIGS. 8 and 9 (for example, Patent Document 1).

図8(a)に示すように、半導体基板100上に、SiOよりなる第1の絶縁膜101を堆積した後、絶縁膜101に対してリソグラフィー工程を経て形成されたレジストパターンをマスクとして(図示省略)、絶縁膜101をドライエッチングする。このドライエッチングによって、図8(a)に示すように絶縁膜101に幅200nmの配線用溝102を形成する。 As shown in FIG. 8A, after depositing a first insulating film 101 made of SiO 2 on a semiconductor substrate 100, a resist pattern formed through a lithography process on the insulating film 101 is used as a mask ( The insulating film 101 is dry-etched. By this dry etching, a wiring trench 102 having a width of 200 nm is formed in the insulating film 101 as shown in FIG.

次に、図8(b)に示すように、絶縁膜101上の全面にスパッタリング法を用いて、配線用溝102内に膜厚20nmの窒化タンタル膜からなる導電膜103、膜厚20nmのタンタル膜からなる導電膜104を順次堆積する。続いて、導電膜104の上にスパッタリング法を用いて膜厚100nmの銅からなる導電膜105を堆積する。   Next, as shown in FIG. 8B, a conductive film 103 made of a tantalum nitride film having a thickness of 20 nm and a tantalum having a thickness of 20 nm are formed in the wiring groove 102 by sputtering over the entire surface of the insulating film 101. A conductive film 104 made of a film is sequentially deposited. Subsequently, a conductive film 105 made of copper having a thickness of 100 nm is deposited on the conductive film 104 by a sputtering method.

次に、図8(c)に示すように、導電膜105をシード層として用い、電解めっき法を用いて導電膜105全面の上に配線用溝102が完全に埋め込まれるように銅膜106を形成する。その後、CMP法を用いて、形成された導電膜を配線用溝102内にのみ残すように、配線用溝102内以外の領域にある導電膜103,104,105,106を除去する。   Next, as shown in FIG. 8C, the conductive film 105 is used as a seed layer, and a copper film 106 is formed by electrolytic plating so that the wiring groove 102 is completely embedded on the entire surface of the conductive film 105. Form. Thereafter, the conductive film 103, 104, 105, 106 in the region other than the wiring groove 102 is removed by using the CMP method so that the formed conductive film remains only in the wiring groove 102.

次に、図8(d)に示すように、CMP法によって平坦化された上面全体に膜厚150nmのSiからなる第2の絶縁膜107、続いて第2の絶縁膜107の上に膜厚900nmのSiOからなる第3の絶縁膜108、続いて反射防止膜としてシリコン酸窒化膜からなる第4の絶縁膜112を順次堆積する。その後、第3の絶縁膜108および第4の絶縁膜112に対してリソグラフィー工程を経て形成されたレジストパターンをマスク(図示省略)として、第3の絶縁膜108および第4の絶縁膜112をドライエッチングを行い、底部が第2の絶縁膜107内に到達するように接続孔109を形成する。以下、本明細書ではこの工程のことをビアエッチングと称する。 Next, as shown in FIG. 8D, the second insulating film 107 made of Si 3 N 4 having a thickness of 150 nm is formed on the entire upper surface flattened by the CMP method, and then the second insulating film 107 is formed. Then, a third insulating film 108 made of SiO 2 having a thickness of 900 nm and a fourth insulating film 112 made of a silicon oxynitride film as an antireflection film are sequentially deposited. Thereafter, the third insulating film 108 and the fourth insulating film 112 are dried using the resist pattern formed through the lithography process on the third insulating film 108 and the fourth insulating film 112 as a mask (not shown). Etching is performed to form a connection hole 109 so that the bottom reaches the second insulating film 107. Hereinafter, this process is referred to as via etching in this specification.

次に、図9(a)に示すように、リソグラフィー工程によりレジスト110を塗布し、接続孔109の周辺に配線溝形成用開口部パターンを形成すると共に、接続孔109の内部にレジスト110が埋め込まれて残存するようにパターニングを行う。   Next, as illustrated in FIG. 9A, a resist 110 is applied by a lithography process to form a wiring groove forming opening pattern around the connection hole 109, and the resist 110 is embedded in the connection hole 109. Then, patterning is performed so as to remain.

続いて、図9(b)に示すように、レジスト110が残存した接続孔109を含む第3の絶縁膜108の配線溝形成用開口部をドライエッチングする。   Subsequently, as shown in FIG. 9B, the wiring groove forming opening of the third insulating film 108 including the connection hole 109 in which the resist 110 remains is dry-etched.

その後、図9(c)に示すように、アッシング、洗浄工程を経てレジスト110を除去することによって、絶縁膜108に幅200nm、深さ400nmの配線用溝111を形成する。以下、本明細書ではこの工程のことをトレンチエッチングと称する。   Thereafter, as shown in FIG. 9C, the resist 110 is removed through an ashing and cleaning process, thereby forming a wiring trench 111 having a width of 200 nm and a depth of 400 nm in the insulating film. Hereinafter, this process is referred to as trench etching in this specification.

続いて、図9(d)に示すように、第3の絶縁膜108および第4の絶縁膜112に対して全面ドライエッチングを行い、露出した接続孔109の底部の第2の絶縁膜をエッチング除去し、配線と接続する接続孔109を開口する。以下、本明細書ではこの工程のことをライナーエッチングと称する。
特開2000−188329号公報 特開平11−163127号公報
Subsequently, as shown in FIG. 9D, the entire surface of the third insulating film 108 and the fourth insulating film 112 is dry-etched, and the second insulating film at the bottom of the exposed connection hole 109 is etched. The connection hole 109 that is removed and connected to the wiring is opened. Hereinafter, this process is referred to as liner etching in this specification.
JP 2000-188329 A JP-A-11-163127

しかしながら、従来の多層配線の製造方法においては、配線と接続孔のサイズが同じ(いわゆるボーダレスコンタクト)であると、図10(a)に示すように、重ね合わせずれが発生した場合、ライナーエッチング工程で接続孔の底部が溝配線上をはみ出す場合が発生し、この際抉れた形状をした隙間が形成される。   However, in the conventional multilayer wiring manufacturing method, when the wiring and the connection hole have the same size (so-called borderless contact), as shown in FIG. Thus, the bottom of the connection hole sometimes protrudes from the groove wiring, and a gap having a narrow shape is formed at this time.

このように隙間が形成された状態で、さらにライナーエッチング後の洗浄を行なうと、ボイドが発生する場合がある。これは、図10(b)に示すように、ライナーエッチング後の洗浄薬液が、主として希フッ酸を主原料とするもので構成されており、隙間に入った洗浄液が洗浄の工程で取り切れずに濃縮し、高濃度のフッ酸が形成されることによって、配線に隣接する酸化膜が溶出するためである。   If the cleaning is further performed after the liner etching in the state where the gap is formed in this manner, a void may be generated. This is because, as shown in FIG. 10 (b), the cleaning chemical after liner etching is mainly composed of dilute hydrofluoric acid, and the cleaning liquid entering the gap cannot be completely removed in the cleaning process. This is because the oxide film adjacent to the wiring elutes due to the formation of high concentration hydrofluoric acid.

このボイドが発生した場合、後にスパッタリング法で密着層やシード層といった導電膜を堆積する際に段切れ等の不良が発生する。また、隣接する配線間のショート不良やCu配線の埋め込み不良が発生し、配線の信頼性が低下する可能性がある。   When this void occurs, defects such as step breakage occur when a conductive film such as an adhesion layer or a seed layer is deposited later by a sputtering method. In addition, a short circuit failure between adjacent wirings and a defective filling of Cu wiring may occur, which may reduce the reliability of the wiring.

かかる従来の多層配線の形成方法の課題を解決する方法として、配線上層にエッチング抑制層を形成する方法が特開平11−163127(特許文献2)に開示されている。この文献では、配線ドライエッチングの条件を変更することなく、配線構造を変えた配線形成方法が開示されている。   As a method for solving the problems of the conventional method for forming a multilayer wiring, a method for forming an etching suppression layer on the wiring upper layer is disclosed in JP-A-11-163127 (Patent Document 2). This document discloses a wiring formation method in which the wiring structure is changed without changing the wiring dry etching conditions.

ここでは、図11(1)に示すように、半導体基板11に窒化シリコン膜12を堆積し、その上に第1の絶縁層13を堆積する。続いて、エッチング抑制層14を堆積する。その後、通常のリソグラフィー法を用いてパターニング処理を行い、第1の絶縁層13とエッチング抑制層14を同時にエッチング処理し、溝配線15を形成する。その後、スパッタエッチング法によるクリーニング処理を行った後、遠距離スパッタ法を用いて上記配線溝15及びエッチング抑制層14にTi,TiNからなる密着層22を形成する。その後、金属配線23を配線溝15に埋め込む。   Here, as shown in FIG. 11A, a silicon nitride film 12 is deposited on a semiconductor substrate 11, and a first insulating layer 13 is deposited thereon. Subsequently, an etching suppression layer 14 is deposited. Thereafter, a patterning process is performed using a normal lithography method, and the first insulating layer 13 and the etching suppression layer 14 are simultaneously etched to form the trench wiring 15. Thereafter, after performing a cleaning process by a sputter etching method, an adhesion layer 22 made of Ti and TiN is formed in the wiring groove 15 and the etching suppression layer 14 by using a long distance sputtering method. Thereafter, the metal wiring 23 is embedded in the wiring groove 15.

次に、図11(2)に示すように、第2の絶縁層31を形成し、通常のリソグラフィー法とエッチングを行って開口部32を形成する。このとき、エッチング抑制層14は、第2の絶縁層31よりもエッチングし難い材料で形成されているため、開口部32が重ね合わせずれによって配線溝15からずれて形成されても、エッチングがエッチング抑制層14でストップするため、エッチングによるボイド形成を防止することができる。   Next, as shown in FIG. 11B, a second insulating layer 31 is formed, and an opening 32 is formed by performing a normal lithography method and etching. At this time, since the etching suppression layer 14 is formed of a material that is harder to etch than the second insulating layer 31, the etching is performed even if the opening 32 is formed to be shifted from the wiring groove 15 due to misalignment. Since it stops at the suppression layer 14, void formation by etching can be prevented.

しかしながら、この多層配線の形成方法はエッチング抑制層14と第1の絶縁膜を同時にエッチング処理を行って配線溝の形成を行っているため、エッチング抑制層14に比べてエッチングレートの早い第1の絶縁層が、横方向にもエッチングされ、エッチング抑制層よりも開口部が横方向に広がる。この結果、エッチング抑制層が庇のような形状で残り、後にこの部分に形成される密着層やバリアメタルがエッチング抑制層14の下部で堆積せず、カバレッジ不良となる。これによりCu膜の埋め込む際に段切れ等が発生し、めっき不良を発生させることになる。   However, in this multilayer wiring forming method, the etching suppression layer 14 and the first insulating film are simultaneously etched to form a wiring groove, so that the first etching rate higher than that of the etching suppression layer 14 is obtained. The insulating layer is also etched in the lateral direction, and the opening extends in the lateral direction as compared with the etching suppression layer. As a result, the etching suppression layer remains in the shape of a ridge, and an adhesion layer and a barrier metal that are later formed in this portion are not deposited below the etching suppression layer 14, resulting in poor coverage. As a result, disconnection or the like occurs when the Cu film is embedded, resulting in poor plating.

したがって、本発明の目的は、前記に鑑み、溝配線形成の際の密着層カバレッジ不良とライナーエッチング後にボイドが発生することを同時に防止する多層配線構造及びその製造方法を提供することである。   Therefore, in view of the above, an object of the present invention is to provide a multilayer wiring structure and a method for manufacturing the same, which simultaneously prevent adhesion layer coverage failure during groove wiring formation and void generation after liner etching.

上記課題を解決するために、本発明の請求項1記載の多層配線の製造方法は、基板上に第1の絶縁膜を形成する第1工程と、前記第1の絶縁膜中に第1の配線溝を形成する第2工程と、前記第1の配線溝内に導電膜を埋め込み、第1の配線層を形成する第3工程と、前記基板上に、前記第1の配線層上での膜厚が前記第1の絶縁膜上での膜厚よりも薄くなるように第2の絶縁膜を形成する第4工程と、前記第2の絶縁膜上に第3の絶縁膜を形成する第5工程と、前記第3の絶縁膜を貫通して前記第2の絶縁膜に到達する接続孔を、平面的に見て前記第1の配線層と少なくとも一部がオーバーラップする位置に形成する第6工程と、前記接続孔の底面における前記第1の配線層とオーバーラップする領域では前記第1の配線層を露出するとともに、前記接続孔の底面における前記第1の配線層とオーバーラップしない領域では前記第2の絶縁膜が残存するように、前記接続孔の底面に露出した前記第2の絶縁膜をエッチング除去する第7工程とを含む。   In order to solve the above-mentioned problem, a manufacturing method of a multilayer wiring according to claim 1 of the present invention includes a first step of forming a first insulating film on a substrate, and a first step in the first insulating film. A second step of forming a wiring trench; a third step of forming a first wiring layer by embedding a conductive film in the first wiring trench; and on the substrate on the first wiring layer. A fourth step of forming the second insulating film so that the film thickness is thinner than the film thickness on the first insulating film; and a second step of forming the third insulating film on the second insulating film. 5 and a connection hole that penetrates the third insulating film and reaches the second insulating film is formed at a position at least partially overlapping the first wiring layer as viewed in a plan view. In the sixth step, the first wiring layer is exposed in a region overlapping the first wiring layer on the bottom surface of the connection hole. The second insulating film exposed on the bottom surface of the connection hole is removed by etching so that the second insulating film remains in a region that does not overlap the first wiring layer on the bottom surface of the connection hole. 7 steps.

上記多層配線の製造方法によれば、第1の配線層上での膜厚が第1の絶縁膜上での膜厚よりも薄くなるように第2の絶縁膜を形成する第4工程を行うので、第2の絶縁膜の配線上での厚さを配線上以外での厚さよりも薄くしている。このため、ライナーエッチングを行って接続孔を開口する際に、配線上の接続孔部が先に開口するため、それ以外の領域の第2の絶縁膜は貫通することがないのでボイドは発生せず、高い信頼性を持った多層配線を形成することができる。   According to the multilayer wiring manufacturing method, the fourth step of forming the second insulating film is performed so that the film thickness on the first wiring layer is thinner than the film thickness on the first insulating film. Therefore, the thickness of the second insulating film on the wiring is made thinner than the thickness other than on the wiring. For this reason, when the connection hole is opened by performing liner etching, the connection hole portion on the wiring is opened first, so that the second insulating film in the other region does not penetrate, so that no void is generated. Therefore, it is possible to form a multilayer wiring having high reliability.

請求項2記載の多層配線の製造方法は、請求項1記載の多層配線の製造方法において、前記第4工程は、少なくとも水素を含有するガスを用いたプラズマ処理により前記第1の配線層の表面を不活性化する工程と、前記表面が不活性化された第1の配線層上および前記第1の絶縁膜上に前記第2の絶縁膜を堆積する工程とを含む。   The multilayer wiring manufacturing method according to claim 2 is the multilayer wiring manufacturing method according to claim 1, wherein the fourth step includes a surface of the first wiring layer by plasma treatment using a gas containing at least hydrogen. And a step of depositing the second insulating film on the first wiring layer having the surface deactivated and the first insulating film.

上記多層配線の製造方法によれば、第4工程は、少なくとも水素を含有するガスを用いたプラズマ処理により第1の配線層の表面を不活性化する工程を行うので、この処理により第1の配線層上での第2の絶縁膜の成長を抑制することができる。   According to the multilayer wiring manufacturing method, the fourth step performs the step of inactivating the surface of the first wiring layer by plasma processing using a gas containing at least hydrogen. The growth of the second insulating film on the wiring layer can be suppressed.

請求項3記載の多層配線の製造方法は、基板上に第1の絶縁膜を形成する第1工程と、前記第1の絶縁膜中に第1の配線溝を形成する第2工程と、前記第1の配線溝内に導電膜を埋め込み、第1の配線層を形成する第3工程と、前記第1の絶縁膜の表面高さを前記第1の配線層の表面高さより低くする第4工程と、前記第1の配線層上および前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成するとともに、前記第2の絶縁膜の表面を平坦化する第5工程と、前記第2の絶縁膜上に第3の絶縁膜を形成する第6工程と、前記第3の絶縁膜を貫通して前記第2の絶縁膜に到達する接続孔を、平面的に見て前記第1の配線層と少なくとも一部がオーバーラップする位置に形成する第7工程と、前記接続孔の底面における前記第1の配線層とオーバーラップする領域では前記第1の配線層を露出するとともに、前記接続孔の底面における前記第1の配線層とオーバーラップしない領域では前記第2の絶縁膜が残存するように、前記接続孔の底面に露出した前記第2の絶縁膜をエッチング除去する第8工程とを含む。   The method of manufacturing a multilayer wiring according to claim 3, wherein a first step of forming a first insulating film on a substrate, a second step of forming a first wiring groove in the first insulating film, A third step of embedding a conductive film in the first wiring trench to form a first wiring layer; and a fourth step of setting the surface height of the first insulating film lower than the surface height of the first wiring layer. Forming a second insulating film on the first wiring layer and the first insulating film, and planarizing a surface of the second insulating film; and A sixth step of forming a third insulating film on the insulating film, and the first wiring as viewed in plan view of a connection hole that reaches the second insulating film through the third insulating film A seventh step of forming at a position at least partially overlapping the layer, and the first wiring layer overlapping the bottom surface of the connection hole In the region where the first wiring layer is exposed and in the region where the first wiring layer does not overlap the bottom surface of the connection hole, the second insulating film remains on the bottom surface of the connection hole. And an eighth step of etching away the exposed second insulating film.

上記多層配線の製造方法によれば、第1の絶縁膜の表面高さを第1の配線層の表面高さより低くする第4工程と、第1の配線層上および第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成するとともに、第2の絶縁膜の表面を平坦化する第5工程とを行うので、配線上の第2の絶縁膜の厚さを、それ以外の領域の第2の絶縁膜よりも薄くしている。このため、ライナーエッチングを行って接続孔を開口する際に、溝配線上以外の領域の第2の絶縁膜を貫通することがないのでボイドは発生せず、高い信頼性を持った多層配線を形成することができる。また、第4工程において、溝配線外の領域の第2の絶縁膜の厚さを任意に調整することができるため、プロセスのオーバーエッチング量に伴う溝配線上以外の領域の第2の絶縁膜の削れ量に対応することが容易である点で優れている。   According to the multilayer wiring manufacturing method, the fourth step of lowering the surface height of the first insulating film below the surface height of the first wiring layer, and on the first wiring layer and the first insulating film In addition to forming the second insulating film and performing the fifth step of flattening the surface of the second insulating film, the thickness of the second insulating film on the wiring is set to the second region in the other region. It is thinner than the insulating film. For this reason, when the liner etching is performed to open the connection hole, the second insulating film in the region other than the groove wiring is not penetrated, so that no void is generated, and a highly reliable multilayer wiring is formed. Can be formed. In the fourth step, since the thickness of the second insulating film in the region outside the trench wiring can be arbitrarily adjusted, the second insulating film in the region other than on the trench wiring accompanying the over-etching amount of the process It is excellent in that it is easy to cope with the amount of shaving.

請求項4記載の多層配線の製造方法は、請求項3記載の多層配線の製造方法において、前記第4工程は、化学的機械研磨法あるいはドライエッチング法を用いて行う。   According to a fourth aspect of the present invention, in the multilayer wiring manufacturing method according to the third aspect, the fourth step is performed using a chemical mechanical polishing method or a dry etching method.

上記多層配線の製造方法によれば、第4工程は、化学的機械研磨法あるいはドライエッチング法を用いて行うので、第1の絶縁膜の表面高さを第1の配線層の表面高さより低くすることができる。   According to the multilayer wiring manufacturing method, since the fourth step is performed using a chemical mechanical polishing method or a dry etching method, the surface height of the first insulating film is made lower than the surface height of the first wiring layer. can do.

請求項5記載の多層配線の製造方法は、請求項3または4記載の多層配線の製造方法において、前記第4工程では、前記第1の絶縁膜の表面高さを前記第1の配線層の表面高さより少なくとも10nm以上低くする。   The multilayer wiring manufacturing method according to claim 5 is the multilayer wiring manufacturing method according to claim 3 or 4, wherein, in the fourth step, the surface height of the first insulating film is set to be equal to that of the first wiring layer. At least 10 nm lower than the surface height.

請求項6記載の多層配線の製造方法は、基板上に第1の絶縁膜を形成する第1工程と、前記第1の絶縁膜中に第1の配線溝を形成する第2工程と、前記第1の配線溝内に導電膜を埋め込み、第1の配線層を形成する第3工程と、前記第1の絶縁膜の表層を改質する第4工程と、前記第1の配線層上および前記表層が改質された第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する第5工程と、前記第2の絶縁膜上に第3の絶縁膜を形成する第6工程と、前記第3の絶縁膜を貫通して前記第2の絶縁膜に到達する接続孔を、平面的に見て前記第1の配線層と少なくとも一部がオーバーラップする位置に形成する第7工程と、前記接続孔の底面における前記第1の配線層とオーバーラップする領域では前記第1の配線層を露出するとともに、前記接続孔の底面における前記第1の配線層とオーバーラップしない領域では少なくとも前記改質された第1の絶縁膜の表層が残存するように、前記接続孔の底面に露出した前記第2の絶縁膜をエッチング除去する第8工程とを含み、前記第4工程では、改質された前記第1の絶縁膜の表層のエッチングレートが前記第2の絶縁膜のエッチングレートと同等かあるいはそれよりも小さい。   The method of manufacturing a multilayer wiring according to claim 6, wherein a first step of forming a first insulating film on a substrate, a second step of forming a first wiring groove in the first insulating film, A third step of embedding a conductive film in the first wiring trench to form a first wiring layer; a fourth step of modifying the surface layer of the first insulating film; and A fifth step of forming a second insulating film on the first insulating film whose surface layer has been modified; a sixth step of forming a third insulating film on the second insulating film; A seventh step of forming a connection hole penetrating through the insulating film 3 and reaching the second insulating film at a position at least partially overlapping with the first wiring layer in plan view; In the region overlapping the first wiring layer on the bottom surface of the connection hole, the first wiring layer is exposed and the bottom of the connection hole The second insulating film exposed on the bottom surface of the connection hole is removed by etching so that at least the surface layer of the modified first insulating film remains in a region that does not overlap the first wiring layer in FIG. Including an eighth step, and in the fourth step, the etching rate of the surface layer of the modified first insulating film is equal to or lower than the etching rate of the second insulating film.

上記多層配線の製造方法によれば、第1の絶縁膜の表層を改質する第4工程と、第1の配線層上および表層が改質された第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する第5工程とを行い、第4工程では、改質された第1の絶縁膜の表層のエッチングレートが第2の絶縁膜のエッチングレートと同等かあるいはそれよりも小さくするので、第1の絶縁膜の表層を第2の絶縁膜と同等以下のエッチングレートの膜に改質させる。これにより、溝配線上の第2の絶縁膜の厚さが、それ以外の領域の第2の絶縁膜よりも実効的に薄くなる。そのため、ライナーエッチングを行って接続孔を開口する際に、溝配線上以外の領域の第1の絶縁膜をエッチングすることがないのでボイドは発生せず、高い信頼性を持った多層配線を形成することができる。また、プラズマ処理等によって溝配線上以外の領域において第1の絶縁膜よりもエッチングレートが低い層を形成することができるため、プロセスが簡単で容易であるという点が優れている。   According to the multilayer wiring manufacturing method, the fourth step of modifying the surface layer of the first insulating film, and the second insulation on the first wiring layer and the first insulating film whose surface layer has been modified. The fifth step of forming the film is performed, and in the fourth step, the etching rate of the surface layer of the modified first insulating film is equal to or lower than the etching rate of the second insulating film. The surface layer of the first insulating film is modified to a film having an etching rate equal to or lower than that of the second insulating film. As a result, the thickness of the second insulating film on the trench wiring is effectively thinner than the second insulating film in other regions. For this reason, when the liner etching is performed to open the connection hole, the first insulating film in the region other than on the trench wiring is not etched, so that no void is generated, and a highly reliable multilayer wiring is formed. can do. In addition, a layer having a lower etching rate than the first insulating film can be formed in a region other than on the trench wiring by plasma treatment or the like, which is excellent in that the process is simple and easy.

請求項7記載の多層配線の製造方法は、請求項6記載の多層配線の製造方法において、前記第4工程は、少なくとも窒素を含有するガスを用いたプラズマ処理により前記第1の絶縁膜の表面を窒化処理する工程を含む。   The multilayer wiring manufacturing method according to claim 7 is the multilayer wiring manufacturing method according to claim 6, wherein the fourth step includes a surface of the first insulating film by plasma treatment using a gas containing at least nitrogen. Nitriding treatment.

上記多層配線の製造方法によれば、第4工程は、少なくとも窒素を含有するガスを用いたプラズマ処理により第1の絶縁膜の表面を窒化処理する工程を含むので、この窒化処理を行うことによって、第1の絶縁膜の上層から窒化層が形成される。   According to the multilayer wiring manufacturing method, the fourth step includes a step of nitriding the surface of the first insulating film by plasma processing using a gas containing at least nitrogen. A nitride layer is formed from the upper layer of the first insulating film.

請求項8記載の多層配線の製造方法は、請求項6または7記載の多層配線の製造方法において、前記第4工程では、前記第1の絶縁膜の表層を少なくとも10nm以上の深さまで改質する。   The multilayer wiring manufacturing method according to claim 8 is the multilayer wiring manufacturing method according to claim 6 or 7, wherein, in the fourth step, the surface layer of the first insulating film is modified to a depth of at least 10 nm or more. .

請求項9記載の多層配線の製造方法は、基板上に第1の絶縁膜を形成する第1工程と、前記第1の絶縁膜中に第1の配線溝を形成する第2工程と、前記第1の配線溝内に導電膜を埋め込み、第1の配線層を形成する第3工程と、前記第1の配線層の表面高さを前記第1の絶縁膜の表面高さより低くする第4工程と、前記第1の絶縁膜の表層を改質する第5工程と、前記第1の配線層上および前記表層が改質された第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する第6工程と、前記第2の絶縁膜上に第3の絶縁膜を形成する第7工程と、前記第3の絶縁膜を貫通して前記第2の絶縁膜に到達する接続孔を、平面的に見て前記第1の配線層と少なくとも一部がオーバーラップする位置に形成する第8工程と、前記接続孔の底面における前記第1の配線層とオーバーラップする領域では前記第1の配線層を露出するとともに、前記接続孔の底面における前記第1の配線層とオーバーラップしない領域では少なくとも前記改質された第1の絶縁膜の表層が残存するように、前記接続孔の底面に露出した前記第2の絶縁膜をエッチング除去する第9工程とを含み、前記第5工程では、改質された前記第1の絶縁膜の表層のエッチングレートが前記第2の絶縁膜のエッチングレートと同等かあるいはそれよりも小さい。   The multilayer wiring manufacturing method according to claim 9, wherein a first step of forming a first insulating film on a substrate, a second step of forming a first wiring groove in the first insulating film, A third step of embedding a conductive film in the first wiring trench to form a first wiring layer; and a fourth step of setting the surface height of the first wiring layer to be lower than the surface height of the first insulating film. A step, a fifth step of modifying the surface layer of the first insulating film, and forming a second insulating film on the first wiring layer and on the first insulating film whose surface layer has been modified. A sixth step; a seventh step of forming a third insulating film on the second insulating film; and a connecting hole that penetrates the third insulating film and reaches the second insulating film. 8th step of forming the first wiring layer at a position at least partially overlapping with the first wiring layer, and the first wiring layer on the bottom surface of the connection hole The first wiring layer is exposed in the overlapping region, and at least the surface layer of the modified first insulating film remains in the region that does not overlap the first wiring layer on the bottom surface of the connection hole. And the ninth step of etching away the second insulating film exposed on the bottom surface of the connection hole. In the fifth step, the etching rate of the surface layer of the modified first insulating film is It is equal to or smaller than the etching rate of the second insulating film.

上記多層配線の製造方法によれば、第1の配線層の表面高さを第1の絶縁膜の表面高さより低くする第4工程と、第1の絶縁膜の表層を改質する第5工程と、第1の配線層上および表層が改質された第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する第6工程とを行い、第5工程では、改質された第1の絶縁膜の表層のエッチングレートが第2の絶縁膜のエッチングレートと同等かあるいはそれよりも小さいので、配線上面を第1の絶縁膜の上面よりも低くし、第1の絶縁膜の表層を第2の絶縁膜と同等以下のエッチングレートの膜に改質させ、かつその上に第2の絶縁膜を堆積している。このため、溝配線上の第2の絶縁膜の厚さを、それ以外の領域の第2の絶縁膜よりも薄くすることができる。これによって、ライナーエッチングを行って接続孔を開口する際に、溝配線上以外の領域の第1の絶縁膜をエッチングすることがないのでボイドは発生せず、高い信頼性を持った多層配線を形成することができる。   According to the multilayer wiring manufacturing method, the fourth step of making the surface height of the first wiring layer lower than the surface height of the first insulating film, and the fifth step of modifying the surface layer of the first insulating film. And a sixth step of forming a second insulating film on the first wiring layer and the first insulating film whose surface layer has been modified. In the fifth step, the modified first insulation is performed. Since the etching rate of the surface layer of the film is equal to or lower than the etching rate of the second insulating film, the upper surface of the wiring is made lower than the upper surface of the first insulating film, and the surface layer of the first insulating film is set to the second layer. A film having an etching rate equal to or lower than that of the first insulating film is modified, and a second insulating film is deposited thereon. For this reason, the thickness of the second insulating film on the trench wiring can be made thinner than the second insulating film in other regions. As a result, when the liner etching is performed to open the connection hole, the first insulating film in the region other than on the trench wiring is not etched, so that no void is generated, and a highly reliable multilayer wiring is formed. Can be formed.

請求項10記載の多層配線の製造方法は、請求項9記載の多層配線の製造方法において、前記第4工程は、化学的機械研磨法を用いて行う。   A multilayer wiring manufacturing method according to a tenth aspect of the present invention is the multilayer wiring manufacturing method according to the ninth aspect, wherein the fourth step is performed using a chemical mechanical polishing method.

上記多層配線の製造方法によれば、第4工程は、化学的機械研磨法を用いて行うので、1の配線層の表面高さを第1の絶縁膜の表面高さより低くすることができる。   According to the multilayer wiring manufacturing method, since the fourth step is performed using a chemical mechanical polishing method, the surface height of one wiring layer can be made lower than the surface height of the first insulating film.

請求項11記載の多層配線の製造方法は、請求項9または10記載の多層配線の製造方法において、前記第4工程では、前記第1の絶縁膜の表層を少なくとも10nm以上の深さまで改質する。   The multilayer wiring manufacturing method according to claim 11 is the multilayer wiring manufacturing method according to claim 9 or 10, wherein in the fourth step, the surface layer of the first insulating film is modified to a depth of at least 10 nm or more. .

請求項12記載の多層配線は、基板上に形成された第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜中の配線溝内に形成された第1の配線層と、前記第1の配線層上および前記第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜上に形成された第3の絶縁膜と、前記第3の絶縁膜および前記第2の絶縁膜を貫通し、前記第1の配線層に到達する接続孔とを含み、前記接続孔は、平面的に見て前記第1の配線層と少なくとも一部がオーバーラップする位置に形成され、前記接続孔の底面における前記第1の配線層とオーバーラップしない領域では前記第2の絶縁膜が残存している。   13. The multilayer wiring according to claim 12, wherein a first insulating film formed on a substrate, a first wiring layer formed in a wiring groove in the first insulating film, and the first wiring layer A second insulating film formed on and on the first insulating film; a third insulating film formed on the second insulating film; the third insulating film and the second insulating film; A connection hole that penetrates the film and reaches the first wiring layer, and the connection hole is formed at a position at least partially overlapping with the first wiring layer in plan view, The second insulating film remains in a region that does not overlap the first wiring layer on the bottom surface of the connection hole.

上記多層配線によれば、請求項1または3記載の多層配線の製造方法で製造でき、同様の効果が得られる。   According to the multilayer wiring, the multilayer wiring can be manufactured by the multilayer wiring manufacturing method according to the first or third aspect, and the same effect can be obtained.

請求項13記載の多層配線は、請求項12記載の多層配線において、前記第2の絶縁膜の膜厚は、前記第1の配線層上での膜厚が前記第1の絶縁膜上での膜厚よりも薄くなるように形成されている。   The multilayer wiring according to claim 13 is the multilayer wiring according to claim 12, wherein the film thickness of the second insulating film is the same as the film thickness on the first wiring layer. It is formed to be thinner than the film thickness.

請求項14記載の多層配線は、基板上に形成され、表層が改質された第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜中の配線溝内に形成された第1の配線層と、前記第1の配線層上および前記第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜上に形成された第3の絶縁膜と、前記第3の絶縁膜および前記第2の絶縁膜を貫通し、前記第1の配線層に到達する接続孔とを備え、前記接続孔は、平面的に見て前記第1の配線層と少なくとも一部がオーバーラップする位置に形成され、前記接続孔の底面における前記第1の配線層とオーバーラップしない領域では少なくとも前記第1の絶縁膜の改質された表層が残存している。   The multilayer wiring according to claim 14 is formed on a substrate, a first insulating film whose surface layer is modified, a first wiring layer formed in a wiring groove in the first insulating film, A second insulating film formed on the first wiring layer and the first insulating film; a third insulating film formed on the second insulating film; and the third insulating film. And a connection hole that penetrates the second insulating film and reaches the first wiring layer, and the connection hole at least partially overlaps the first wiring layer in plan view. In the region that is formed at the position and does not overlap the first wiring layer on the bottom surface of the connection hole, at least the modified surface layer of the first insulating film remains.

上記多層配線によれば、請求項6または9記載の多層配線の製造方法で製造でき同様の効果が得られる。   According to the multilayer wiring, the multilayer wiring can be manufactured by the multilayer wiring manufacturing method according to the sixth or ninth aspect, and similar effects can be obtained.

請求項15記載の多層配線は、請求項14記載の多層配線において、前記第1の絶縁膜の改質された表層は、Si、Oを含有し、N、Cのうちいずれか1つを含む。   The multilayer wiring according to claim 15 is the multilayer wiring according to claim 14, wherein the modified surface layer of the first insulating film contains Si, O, and includes any one of N and C. .

請求項16記載の多層配線は、請求項14または15記載の多層配線において、前記第1の絶縁膜の改質された表層のエッチングレートは、前記第2の絶縁膜のエッチングレートと同等かあるいはそれよりも小さい。   The multilayer wiring according to claim 16 is the multilayer wiring according to claim 14 or 15, wherein the etching rate of the modified surface layer of the first insulating film is equal to the etching rate of the second insulating film, or Smaller than that.

請求項17記載の多層配線は、請求項12,13,14,15または16記載の多層配線において、前記第2の絶縁膜は、前記第1および第3の絶縁膜よりもエッチングされ難く、前記第2の絶縁膜に対する前記第1または第3の絶縁膜のエッチングレートの選択比は少なくとも2以上である。   The multilayer wiring according to claim 17 is the multilayer wiring according to claim 12, 13, 14, 15 or 16, wherein the second insulating film is less likely to be etched than the first and third insulating films, The selectivity of the etching rate of the first or third insulating film with respect to the second insulating film is at least 2 or more.

請求項18記載の多層配線は、請求項12,13,14,15,16または17記載の多層配線において、前記第1および第3の絶縁膜は、フッ素含有シリコン酸化膜または有機無機ハイブリッド膜よりなる。   The multilayer wiring according to claim 18 is the multilayer wiring according to claim 12, 13, 14, 15, 16 or 17, wherein the first and third insulating films are made of fluorine-containing silicon oxide film or organic-inorganic hybrid film. Become.

請求項19記載の多層配線は、請求項12,13,14,15,16,17または18記載の多層配線において、前記第2の絶縁膜は、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、炭素含有シリコン酸化膜、炭化シリコン膜のうちいずれか1つまたはそれらのうちの2つ以上の積層膜よりなる。   The multilayer wiring according to claim 19 is the multilayer wiring according to claim 12, 13, 14, 15, 16, 17 or 18, wherein the second insulating film is a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a carbon-containing silicon. It consists of any one of an oxide film and a silicon carbide film, or a laminated film of two or more of them.

本発明によると、接続孔が配線とずれが生じた場合でも、接続孔を開口するライナーエッチングの際に、接続孔の底部は必ず上層の第2の絶縁膜内または改質された第1の絶縁膜の表層内に形成されることになる。つまり、ライナーエッチングで、下層の第1の絶縁膜がエッチングされることがないため、第1の絶縁膜に抉れた部分が発生しない。そのため、洗浄工程による酸化膜消失といった不良や、導電膜の埋め込み不良が発生するといった不良を防止することができる。   According to the present invention, even when the connection hole is displaced from the wiring, the bottom of the connection hole is always in the second insulating film in the upper layer or the modified first in the liner etching for opening the connection hole. It is formed in the surface layer of the insulating film. In other words, since the first insulating film in the lower layer is not etched by the liner etching, a portion sandwiched by the first insulating film does not occur. Therefore, it is possible to prevent a defect such as loss of an oxide film due to a cleaning process or a defect that a conductive film is not embedded.

(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施の形態に係る多層配線の製造方法について図1〜図3に基づいて説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a method for manufacturing a multilayer wiring according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

まず、図1(a)に示すように、半導体基板100上に、例えばCVD法により膜厚1000nmのシリコン酸化膜からなる第1の絶縁膜101を堆積した後、絶縁膜101に対してリソグラフィー工程を経て形成されたレジストパターン(図示省略)をマスクとして、絶縁膜101の所定領域をドライエッチングし、溝幅200nm、溝深さ400nmの配線用溝102を形成する。   First, as shown in FIG. 1A, a first insulating film 101 made of a silicon oxide film having a thickness of 1000 nm is deposited on a semiconductor substrate 100 by, for example, a CVD method, and then a lithography process is performed on the insulating film 101. A predetermined region of the insulating film 101 is dry-etched using the resist pattern (not shown) formed through this as a mask to form a wiring groove 102 having a groove width of 200 nm and a groove depth of 400 nm.

次に、図1(b)に示すように、配線用溝102内を含む絶縁膜101の全面にスパッタリング法を用いて膜厚20nmの窒化タンタル膜からなる導電膜103、膜厚20nmのタンタル膜からなる導電膜104を堆積する。続いて、導電膜104の上にスパッタリング法を用いて膜厚100nmの銅膜からなる導電膜105を堆積する。   Next, as shown in FIG. 1B, a conductive film 103 made of a tantalum nitride film having a thickness of 20 nm and a tantalum film having a thickness of 20 nm are formed on the entire surface of the insulating film 101 including the inside of the wiring trench 102 by sputtering. A conductive film 104 is deposited. Subsequently, a conductive film 105 made of a copper film having a thickness of 100 nm is deposited on the conductive film 104 by a sputtering method.

次に、図1(c)に示すように、導電膜105をシード層として電解めっき法により該シード層の上に銅膜からなる導電膜106を、配線用溝が完全に埋まるように成長させる。このとき、配線用溝102が完全に埋まるように、配線用溝領域以外の銅膜の成長速度が抑制するように、成長抑制剤を添加する。   Next, as shown in FIG. 1C, a conductive film 106 made of a copper film is grown on the seed layer by electrolytic plating using the conductive film 105 as a seed layer so that the trench for wiring is completely filled. . At this time, a growth inhibitor is added so that the growth rate of the copper film other than the wiring groove region is suppressed so that the wiring groove 102 is completely filled.

次に、図1(d)に示すように、CMP法を用いてタンタル膜又は窒化タンタル膜のそれぞれの銅膜に対する研磨速度が1:40となるような研磨条件を用いて、銅膜を除去する。その後、タンタル膜又は窒化タンタル膜のそれぞれのシリコン酸化膜に対する研磨速度が40:1となるような研磨条件を用いて、タンタル膜、窒素タンタル膜をCMP法で研磨し、配線用溝領域以外の導電膜を完全に除去する。このようにして、埋め込み配線を完成させる。   Next, as shown in FIG. 1 (d), the copper film is removed by using a CMP method so that the polishing rate of the tantalum film or the tantalum nitride film with respect to each copper film is 1:40. To do. Thereafter, the tantalum film and the nitrogen tantalum film are polished by CMP using polishing conditions such that the polishing rate of the tantalum film or the tantalum nitride film with respect to each silicon oxide film is 40: 1. The conductive film is completely removed. In this way, the embedded wiring is completed.

次に、図1(e)に示すように、水素プラズマ処理を用いて銅配線106aの上部を不活性化した後、窒化シリコン膜からなる膜厚150nmの第2の絶縁膜107を例えばプラズマCVD法で堆積する。ここで、水素プラズマ処理を用いて銅配線106aの上部を不活性化する理由は、この処理により銅配線106a上での窒化シリコン膜の成長を抑制するためである。これについては、後に詳細を説明する。   Next, as shown in FIG. 1E, after the upper portion of the copper wiring 106a is inactivated using hydrogen plasma treatment, a second insulating film 107 made of a silicon nitride film having a thickness of 150 nm is formed by, for example, plasma CVD. Deposit by the method. Here, the reason why the upper part of the copper wiring 106a is inactivated using hydrogen plasma treatment is to suppress the growth of the silicon nitride film on the copper wiring 106a by this treatment. Details will be described later.

上記プラズマ窒化膜の成長条件の一例としては、プロセスガスにSiH:500sccm、N:1400sccmとを用い、膜成長時の圧力を2Torr、装置のRFパワーを600Wに設定した。 As an example of the growth conditions of the plasma nitride film, SiH 4 : 500 sccm and N 2 : 1400 sccm were used as process gases, the pressure during film growth was set to 2 Torr, and the RF power of the apparatus was set to 600 W.

上記水素プラズマ処理条件の一例としては、プラズマ導入ガスにH:200sccmとAr:800sccmとを用い、チャンバー雰囲気の圧力を2Torr、基板温度を400℃に設定した。 As an example of the hydrogen plasma treatment conditions, H 2 : 200 sccm and Ar: 800 sccm were used as the plasma introduction gas, the pressure in the chamber atmosphere was set at 2 Torr, and the substrate temperature was set at 400 ° C.

このようにして、溝配線106a上の第2の絶縁膜107の成長レートを低下させることによって、溝配線106a上の第2の絶縁膜107の膜厚は約110nmとなり、溝配線106a上の第2の絶縁膜107の厚さを溝配線上以外の領域の第2の絶縁膜107の厚さ150nmよりも薄く形成することができる。   In this way, by reducing the growth rate of the second insulating film 107 on the trench wiring 106a, the thickness of the second insulating film 107 on the trench wiring 106a becomes about 110 nm, and the second insulating film 107 on the trench wiring 106a has a thickness of about 110 nm. The thickness of the second insulating film 107 can be made thinner than the thickness of 150 nm of the second insulating film 107 in a region other than on the trench wiring.

次に、図1(f)に示すように、シリコン酸化膜からなる膜厚900nmの第3の絶縁膜108を例えばCVD法で堆積し、続いて反射防止膜としてシリコン酸窒化膜からなる膜厚60nmの第4の絶縁膜112を例えばプラズマCVD法を用いて堆積する。続いて、リソグラフィー工程を経て形成されたレジストパターン(図示省略)をマスクとして、絶縁膜108,112をドライエッチングし、開口径200nmの接続孔を形成する。このとき、第2の絶縁膜107に対する第3の絶縁膜108のエッチング選択比が10以上となるドライエッチング条件を適用する。これにより、第2の絶縁膜107はほとんど削れず、接続孔の底部は第2の絶縁膜107内に形成される。   Next, as shown in FIG. 1F, a 900 nm-thickness third insulating film 108 made of a silicon oxide film is deposited by, for example, a CVD method, and subsequently a film thickness made of a silicon oxynitride film as an antireflection film. A 60 nm fourth insulating film 112 is deposited by using, for example, a plasma CVD method. Subsequently, using the resist pattern (not shown) formed through the lithography process as a mask, the insulating films 108 and 112 are dry-etched to form connection holes with an opening diameter of 200 nm. At this time, dry etching conditions in which the etching selectivity of the third insulating film 108 to the second insulating film 107 is 10 or more are applied. As a result, the second insulating film 107 is hardly shaved, and the bottom of the connection hole is formed in the second insulating film 107.

上記ドライエッチング条件の一例としては、エッチングガスにC:20sccmとAr:600sccm、O:20sccmとを用い、エッチング雰囲気の圧力を15Pa、2周波RIE方式のエッチング装置を用い、RFパワーを上部電極1600W、下部電極800W、基板温度を20℃に設定した。 As an example of the dry etching conditions, C 5 F 8 : 20 sccm, Ar: 600 sccm, and O 2 : 20 sccm are used as the etching gas, the pressure of the etching atmosphere is 15 Pa, a two-frequency RIE type etching apparatus is used, and RF power is used. The upper electrode 1600W, the lower electrode 800W, and the substrate temperature was set to 20 ° C.

次に、図2(a)に示すように、リソグラフィー工程によりレジスト110を塗布し接続孔109の周辺に配線溝形成用開口部パターンを形成すると共に、接続孔109の内部にレジスト110が埋め込まれて残存するようにパターニングを行う。   Next, as shown in FIG. 2A, a resist 110 is applied by a lithography process to form a wiring groove forming opening pattern around the connection hole 109 and the resist 110 is embedded in the connection hole 109. Then, patterning is performed so as to remain.

このレジストパターニングでは、配線溝を形成する部分に焦点を合わせるために接続孔109周辺部に配線溝のパターンを形成することができ、かつ接続孔内では露光の焦点が合わないために、ホールの中央部よりも底部に近い側にレジスト110を残存させることができる。   In this resist patterning, a wiring groove pattern can be formed in the periphery of the connection hole 109 in order to focus on a portion where the wiring groove is to be formed, and the exposure focus is not focused in the connection hole. The resist 110 can remain on the side closer to the bottom than the center.

次に、図2(b)に示すように、配線溝形成用開口部パターンをマスクとして絶縁膜108,112をドライエッチングし、幅200nm、深さ400nmの配線用溝111を形成する。   Next, as shown in FIG. 2B, the insulating films 108 and 112 are dry-etched using the wiring groove forming opening pattern as a mask to form a wiring groove 111 having a width of 200 nm and a depth of 400 nm.

上記ドライエッチング条件の一例としては、2周波RIE方式のエッチング装置を用い、エッチングガスにC:25sccmとAr:600sccm、O:20sccmとを用い、エッチング雰囲気の圧力を10Pa、RFパワーを上部電極1500W、下部電極800W、基板温度を50℃に設定した。 As an example of the dry etching conditions, a two-frequency RIE type etching apparatus is used, the etching gas is C 5 F 8 : 25 sccm, Ar: 600 sccm, O 2 : 20 sccm, the etching atmosphere pressure is 10 Pa, and RF power is used. The upper electrode 1500W, the lower electrode 800W, and the substrate temperature were set to 50 ° C.

次に、図2(c)に示すように、アッシング、洗浄工程を経てレジスト110を除去する。これにより、接続孔内に残存していたレジストが除去される。その後、接続孔内に露出した絶縁膜107をドライエッチングすることによって、接続孔を開口する。   Next, as shown in FIG. 2C, the resist 110 is removed through ashing and cleaning steps. Thereby, the resist remaining in the connection hole is removed. Thereafter, the connection hole is opened by dry etching the insulating film 107 exposed in the connection hole.

上記ドライエッチング条件の一例としては、2周波RIE方式のエッチング装置を用い、エッチングガスにCHF:10sccmとAr:600sccm、O:10sccmとを用い、エッチング雰囲気の圧力を15Pa、エッチング装置のRFパワーを上部電極1100W、下部電極800W、基板温度を20℃に設定した。 As an example of the dry etching conditions, a two-frequency RIE etching apparatus is used, the etching gas is CHF 3 : 10 sccm, Ar: 600 sccm, O 2 : 10 sccm, the etching atmosphere pressure is 15 Pa, and the etching apparatus RF The power was set to the upper electrode 1100W, the lower electrode 800W, and the substrate temperature was set to 20 ° C.

以降は、溝配線106aを形成した手法と同様の手法を用いて銅配線を形成することによって溝配線を形成し、接続孔と上層配線を形成することができる。   Thereafter, the groove wiring can be formed by forming the copper wiring using a technique similar to the technique for forming the groove wiring 106a, and the connection hole and the upper layer wiring can be formed.

第1の実施形態によると、第2の絶縁膜107の堆積直後の厚さは、下層配線の第1の溝配線106a上の厚さが110nm、溝配線外の厚さが150nmとなる。   According to the first embodiment, the thickness immediately after deposition of the second insulating film 107 is 110 nm on the first groove wiring 106 a of the lower layer wiring and 150 nm on the outside of the groove wiring.

これは、図3に示す水素プラズマ処理時間とSiN膜成長レートの関係から次のように説明することができる。溝配線にプラズマ処理を実施した場合、処理を実施していないサンプルに比べて、溝配線上の初期のSiN膜の堆積レートが低いことがわかる。これは、水素処理を行うことで、Si基板上の水素終端効果と同様に金属表面の未結合手が終端されて、不活性状態になる。このことにより、銅配線上の初期に堆積する窒化シリコン膜の成長レートが抑制される。その結果、銅配線上の窒化シリコン膜が銅配線上以外の窒化シリコン膜厚よりも薄く形成される。   This can be explained as follows from the relationship between the hydrogen plasma processing time and the SiN film growth rate shown in FIG. It can be seen that when the plasma treatment is performed on the trench wiring, the deposition rate of the initial SiN film on the trench wiring is lower than that of the sample not subjected to the treatment. This is because the hydrogen treatment terminates the dangling bonds on the metal surface in the same manner as the hydrogen termination effect on the Si substrate, resulting in an inactive state. This suppresses the growth rate of the silicon nitride film deposited initially on the copper wiring. As a result, the silicon nitride film on the copper wiring is formed thinner than the silicon nitride film other than on the copper wiring.

なお、表面に異物が付着することを防止するために、水素プラズマ処理と窒化膜の堆積は同一チャンバーで実施することが望ましい。このことにより、第2の絶縁膜107の堆積直後の厚さは、下層配線の第1の溝配線106a上の厚さが110nm、溝配線106a外の厚さが150nmとなる。   In order to prevent foreign matters from adhering to the surface, it is desirable that the hydrogen plasma treatment and the nitride film deposition be performed in the same chamber. As a result, the thickness immediately after deposition of the second insulating film 107 is 110 nm for the thickness of the lower layer wiring on the first groove wiring 106 a and 150 nm for the thickness outside the groove wiring 106 a.

ビアエッチングのオーバーエッチングでたとえ第2の絶縁膜107が10nm程度削れても、図2(c)に示すように、第2の絶縁膜107は溝配線106a上で膜厚が100nm、溝配線上以外で膜厚が140nmとなる。さらに、下層配線の溝配線106aと接続孔109を開口するライナーエッチングを行う際に、開口不良をなくすために20%のオーバーエッチングをかけても、第2の絶縁膜107の削れ量は120nmであり、第2の絶縁膜107の溝配線106a外での膜厚は20nmとなり、第2の絶縁膜107が第1の絶縁膜101上に残り、ボイド等の発生を完全に防止することができる。   Even if the second insulating film 107 is shaved by about 10 nm by over-etching of the via etching, the second insulating film 107 has a film thickness of 100 nm on the groove wiring 106a as shown in FIG. Otherwise, the film thickness is 140 nm. Further, when performing liner etching for opening the trench wiring 106a and the connection hole 109 of the lower layer wiring, even if 20% over-etching is applied to eliminate the opening defect, the amount of abrasion of the second insulating film 107 is 120 nm. In addition, the thickness of the second insulating film 107 outside the trench wiring 106a is 20 nm, and the second insulating film 107 remains on the first insulating film 101, and generation of voids and the like can be completely prevented. .

なお、本実施形態では、接続孔の上部に配線が形成されている場合について説明したが、接続孔単独であっても同様の効果が得られる。   In the present embodiment, the case where the wiring is formed above the connection hole has been described. However, the same effect can be obtained even if the connection hole is used alone.

なお、第1の絶縁膜101、第3の絶縁膜108としては、例えばSiOF(フッ素含有シリコン酸化膜)、SiOC(炭素含有シリコン酸化膜)等の低誘電率膜や有機無機ハイブリッド膜等を単層ないし積層膜を用いることができる。特に、低誘電率膜を使用すると、配線間容量を低減することができるため好ましい。   As the first insulating film 101 and the third insulating film 108, for example, a low dielectric constant film such as SiOF (fluorine-containing silicon oxide film) or SiOC (carbon-containing silicon oxide film), an organic-inorganic hybrid film, or the like is used. A layer or a laminated film can be used. In particular, the use of a low dielectric constant film is preferable because the capacitance between wirings can be reduced.

また、第2の絶縁膜107として、窒化シリコン膜に代えて、例えば誘電率の低いSiON(シリコン酸窒化膜)、SiOC(炭素含有シリコン酸化膜)、SiC(炭化シリコン膜)を用いることができる。
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施の形態に係る多層配線の製造方法について図4に基づいて説明する。
Further, as the second insulating film 107, for example, SiON (silicon oxynitride film), SiOC (carbon-containing silicon oxide film), or SiC (silicon carbide film) having a low dielectric constant can be used instead of the silicon nitride film. .
(Second Embodiment)
Hereinafter, a method of manufacturing a multilayer wiring according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

まず、実施形態1と同様の方法に従い、図4(a)に示すように、配線用溝102までを形成する。   First, according to the same method as in the first embodiment, as shown in FIG.

次に、図4(b)に示すように、CMP法を用いて酸化シリコン膜の銅膜に対する研磨速度が40:1となるような研磨条件を用いて、第1の絶縁膜101を研磨し溝配線106aの上面を第1の絶縁膜101よりも約50nm上面に露出させる処理を行う。   Next, as shown in FIG. 4B, the first insulating film 101 is polished using a CMP method under such polishing conditions that the polishing rate of the silicon oxide film with respect to the copper film is 40: 1. A process of exposing the upper surface of the trench wiring 106 a to an upper surface of about 50 nm from the first insulating film 101 is performed.

従来の実施例では、配線用溝に導電膜を堆積し、導電膜を残すように研磨を実施するだけであり、溝配線の上面は第1の絶縁膜よりも下面に形成されており、この点が本発明と大きく異なる点である。   In the conventional example, the conductive film is simply deposited in the wiring groove and polished so as to leave the conductive film, and the upper surface of the groove wiring is formed on the lower surface than the first insulating film. The point is greatly different from the present invention.

次に、図4(c)に示すように、窒化シリコン膜からなる膜厚200nmの第2の絶縁膜107を例えばプラズマCVD法で堆積する。その後、CMP法を用いて第2の絶縁膜107を約100nm研磨し、平坦化処理を施す。これにより、溝配線106a上では窒化シリコン膜は約50nm、第1の絶縁層101上では窒化シリコン膜は約100nm堆積していることになる。   Next, as shown in FIG. 4C, a 200 nm-thick second insulating film 107 made of a silicon nitride film is deposited by, for example, plasma CVD. After that, the second insulating film 107 is polished by about 100 nm using a CMP method, and a planarization process is performed. As a result, the silicon nitride film is deposited on the trench wiring 106a by about 50 nm, and the silicon nitride film is deposited on the first insulating layer 101 by about 100 nm.

次に、図4(d)に示すように、シリコン酸化膜からなる膜厚900nmの第3の絶縁層108を例えばCVD法で堆積し、続いて反射防止膜としてシリコン酸窒化膜からなる膜厚60nmの第4の絶縁膜112を例えばプラズマCVD法を用いて堆積する。続いて、絶縁膜108,112に対してリソグラフィー工程を経て形成されたレジストパターン(図示省略)をマスクとして、絶縁膜108,112をドライエッチングし、開口径200nmの接続孔109を形成する。このとき、第2の絶縁膜107に対する第3の絶縁膜108のエッチングの選択比は、10以上となるドライエッチング条件を適用する。これにより、第2の絶縁膜107はほとんど削れない。   Next, as shown in FIG. 4D, a third insulating layer 108 made of a silicon oxide film having a thickness of 900 nm is deposited by, for example, a CVD method, and subsequently a film thickness made of a silicon oxynitride film as an antireflection film. A 60 nm fourth insulating film 112 is deposited by using, for example, a plasma CVD method. Subsequently, the insulating films 108 and 112 are dry-etched using a resist pattern (not shown) formed on the insulating films 108 and 112 through a lithography process as a mask to form a connection hole 109 having an opening diameter of 200 nm. At this time, dry etching conditions in which the etching selectivity of the third insulating film 108 with respect to the second insulating film 107 is 10 or more are applied. Thereby, the second insulating film 107 is hardly etched.

上記ドライエッチング条件の一例としては、2周波RIE方式のエッチング装置を用い、エッチングガスにC:20sccmとAr:600sccm、O:20sccmとを用い、エッチング雰囲気の圧力を15Pa、上部電極のRFパワーを1500W、下部電極のRFパワーを800W、基板温度を20℃に設定した。 As an example of the dry etching conditions, a two-frequency RIE type etching apparatus is used, the etching gas is C 5 F 8 : 20 sccm, Ar: 600 sccm, O 2 : 20 sccm, the etching atmosphere pressure is 15 Pa, and the upper electrode The RF power was set to 1500 W, the lower electrode RF power was set to 800 W, and the substrate temperature was set to 20 ° C.

以降の工程は、第1の実施形態と同様の手法を用いて処理し、図4(e)に示す多層配線を形成する。   The subsequent steps are processed using the same method as in the first embodiment to form the multilayer wiring shown in FIG.

第2の実施形態によると、第2の絶縁膜107を堆積し研磨した直後の厚さは、下層配線の溝配線106a上での厚さが50nm、溝配線以外での厚さが100nmとなる。   According to the second embodiment, the thickness immediately after depositing and polishing the second insulating film 107 is 50 nm on the trench wiring 106 a of the lower layer wiring and 100 nm on the thickness other than the trench wiring. .

ビアエッチングのオーバーエッチングでたとえSiN膜厚が10nm程度削れても、図4(d)に示すように、第2の絶縁膜107は溝配線106a上で膜厚が40nm、溝配線上以外で膜厚が90nmとなる。さらに、下層配線の溝配線106aと接続孔109を開口するライナーエッチングを行う際に、開口不良をなくすために20%のオーバーエッチングをかけても、第2の絶縁膜107の削れ量は48nmであり、溝配線106a上以外の領域では、溝配線の上面から8nm程度しか削れないため、ボイド不良の発生を完全に防止することができる。   Even if the SiN film thickness is reduced by about 10 nm by over-etching of the via etching, as shown in FIG. 4D, the second insulating film 107 has a film thickness of 40 nm on the groove wiring 106a and is not formed on the groove wiring. The thickness is 90 nm. Further, when performing liner etching for opening the trench wiring 106a and the connection hole 109 of the lower layer wiring, even if 20% over-etching is applied to eliminate the opening defect, the scraping amount of the second insulating film 107 is 48 nm. In addition, in a region other than on the trench wiring 106a, only about 8 nm can be scraped from the upper surface of the trench wiring, so that the occurrence of void defects can be completely prevented.

本実施形態では第1の絶縁膜101を研磨し溝配線106aの上面を第1の絶縁膜101よりも上面に露出させる工程において、溝配線外の領域の第2の絶縁膜107の厚さを任意に調整することができる。このため、プロセスのオーバーエッチング量に伴う溝配線上以外の領域の第2の絶縁膜107の削れ量に対応することが容易である点で優れている。   In the present embodiment, in the step of polishing the first insulating film 101 and exposing the upper surface of the groove wiring 106a to the upper surface of the first insulating film 101, the thickness of the second insulating film 107 in the region outside the groove wiring is set. It can be adjusted arbitrarily. For this reason, it is excellent in that it is easy to cope with the amount of abrasion of the second insulating film 107 in the region other than on the trench wiring due to the over-etching amount of the process.

なお、第1の絶縁膜101、第3の絶縁膜108としては、例えばSiOF(フッ素含有シリコン酸化膜)、SiOC(炭素含有シリコン酸化膜)等の低誘電率膜や有機無機ハイブリッド膜等を単層ないし積層膜を用いることができる。特に、低誘電率膜を使用すると、配線間容量を低減することができるため好ましい。   As the first insulating film 101 and the third insulating film 108, for example, a low dielectric constant film such as SiOF (fluorine-containing silicon oxide film) or SiOC (carbon-containing silicon oxide film), an organic-inorganic hybrid film, or the like is used. A layer or a laminated film can be used. In particular, the use of a low dielectric constant film is preferable because the capacitance between wirings can be reduced.

また、第2の絶縁膜107として、窒化シリコン膜に代えて、例えば誘電率の低いSiON(シリコン酸窒化膜)、SiOC(炭素含有シリコン酸化膜)、SiC(炭化シリコン膜)を用いることができる。
(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施の形態に係る多層配線の製造方法について図5および図6に基づいて説明する。
Further, as the second insulating film 107, for example, SiON (silicon oxynitride film), SiOC (carbon-containing silicon oxide film), or SiC (silicon carbide film) having a low dielectric constant can be used instead of the silicon nitride film. .
(Third embodiment)
A multilayer wiring manufacturing method according to the third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

まず、実施形態1と同様の方法に従い、図5(a)に示すように、配線用溝102までを形成する。   First, according to the same method as in the first embodiment, as shown in FIG.

次に、図5(b)に示すように、窒素プラズマ処理を用いて第1の絶縁膜101の上部を窒化処理する。この窒化処理を行うことによって、第1の絶縁膜の101の上層から約40nmの窒化層107Aが形成される。   Next, as shown in FIG. 5B, the upper portion of the first insulating film 101 is nitrided using nitrogen plasma processing. By performing this nitriding treatment, a nitride layer 107A of about 40 nm is formed from the upper layer of the first insulating film 101.

上記窒素プラズマ処理条件の一例としては、プラズマ導入ガスにN:1400sccmとAr:800sccmとを用い、チャンバー雰囲気の圧力を2Pa、基板温度を400℃に設定した。 As an example of the nitrogen plasma treatment conditions, N 2 : 1400 sccm and Ar: 800 sccm were used as the plasma introduction gas, the chamber atmosphere pressure was set to 2 Pa, and the substrate temperature was set to 400 ° C.

次に、図5(c)に示すように、窒化シリコン膜からなる膜厚150nmの第2の絶縁膜107を例えばプラズマCVD法で堆積する。このようにすることによって、配線用溝102上の第2の絶縁膜107の厚さは150nm、配線用溝102上以外の領域では約40nmの窒化層107Aと150nmの第2の絶縁膜107を合わせた190nmの膜が形成されている。続いて、シリコン酸化膜からなる膜厚900nmの第3の絶縁膜108を例えばCVD法で堆積し、続いて反射防止膜としてシリコン酸窒化膜からなる膜厚60nmの第4の絶縁膜112を例えばプラズマCVD法を用いて堆積する。   Next, as shown in FIG. 5C, a second insulating film 107 having a thickness of 150 nm made of a silicon nitride film is deposited by, for example, plasma CVD. By doing so, the thickness of the second insulating film 107 on the wiring groove 102 is 150 nm, and in a region other than on the wiring groove 102, the nitride layer 107A of about 40 nm and the second insulating film 107 of 150 nm are formed. A combined 190 nm film is formed. Subsequently, a 900 nm-thick third insulating film 108 made of a silicon oxide film is deposited by, for example, a CVD method, and then a 60 nm-thickness fourth insulating film 112 made of a silicon oxynitride film is used as an antireflection film, for example. Deposition using a plasma CVD method.

続いて、リソグラフィー工程を経て形成されたレジストパターン(図示省略)をマスクとして、第3の絶縁膜108および第4の絶縁膜112をドライエッチングし、開口径200nmの接続孔109を形成する。このとき、第2の絶縁膜107に対する第3の絶縁膜108のエッチングの選択比が10以上となるドライエッチング条件を適用する。これにより、第2の絶縁膜107はほとんど削れない。   Subsequently, using the resist pattern (not shown) formed through the lithography process as a mask, the third insulating film 108 and the fourth insulating film 112 are dry-etched to form a connection hole 109 having an opening diameter of 200 nm. At this time, dry etching conditions are applied in which the etching selectivity of the third insulating film 108 to the second insulating film 107 is 10 or more. Thereby, the second insulating film 107 is hardly etched.

上記ドライエッチング条件の一例としては、2周波RIE方式のエッチング装置を用い、エッチングガスにC:20sccmとAr:600sccm、O:20sccmとを用い、RFパワーを上部電極1500W、下部電極800W、エッチング雰囲気の圧力を15Pa、基板温度を20℃に設定した。 As an example of the dry etching conditions, a two-frequency RIE type etching apparatus is used, C 5 F 8 : 20 sccm, Ar: 600 sccm, and O 2 : 20 sccm are used as etching gases, and RF power is set to the upper electrode 1500 W and the lower electrode. The pressure in the etching atmosphere was set to 15 Pa, and the substrate temperature was set to 20 ° C.

以降の工程は、第1の実施形態と同様の手法を用いて処理し、図5(d)に示す多層配線を形成する。   The subsequent steps are processed using the same method as in the first embodiment to form the multilayer wiring shown in FIG.

第3の実施形態によると、第1の絶縁膜101の表層に窒化層107Aを形成することができる。この窒化層107Aの深さについて、図6に窒素プラズマ処理時間との関係を示す。   According to the third embodiment, the nitride layer 107 </ b> A can be formed on the surface layer of the first insulating film 101. FIG. 6 shows the relationship between the depth of the nitride layer 107A and the nitrogen plasma treatment time.

図6からプラズマ処理時間が長くなるにつれて、窒化が第1の絶縁膜の深さ方向に進行することがわかるが、30sec以上処理が進むと窒化の進行が止まる。これは、第1の絶縁膜101の表層の窒化が完了し緻密な膜が形成されたためと考えられる。この窒素プラズマ処理によって第1の絶縁膜101の上層から約40nmの窒化層107Aが形成される。   It can be seen from FIG. 6 that the nitriding proceeds in the depth direction of the first insulating film as the plasma processing time becomes longer, but the nitriding stops as the processing proceeds for 30 seconds or longer. This is considered to be because the nitridation of the surface layer of the first insulating film 101 is completed and a dense film is formed. By this nitrogen plasma treatment, a nitride layer 107A of about 40 nm is formed from the upper layer of the first insulating film 101.

また、窒素プラズマ処理により第1の配線106aの表面は窒化されるが、接続孔109を開口するライナーエッチング工程で、配線表面の窒化層は除去されるため、配線層間の導通は確保され、問題はない。   Further, the surface of the first wiring 106a is nitrided by the nitrogen plasma treatment, but since the nitride layer on the surface of the wiring is removed in the liner etching process that opens the connection hole 109, conduction between the wiring layers is secured, which is a problem. There is no.

堆積直後の第2の絶縁膜107の膜厚は150nmであるが、ビアエッチングのオーバーエッチングでSiN膜厚が10nm程度削れるため、図5(c)に示すように、第2の絶縁膜107の厚さは140nmとなる。続いて、下層配線の第1の溝配線106aと接続孔109を開口するライナーエッチングを行う際に、開口不良をなくすために20%のオーバーエッチングをかけると、第2の絶縁膜107の削れ量は168nmとなる。しかし、溝配線106a上以外の領域では、第2の絶縁膜107をエッチングした後に窒化層107Aが存在しており、この窒化層107Aのエッチングレートは第2の絶縁膜107とほぼ同等であるため28nm程度しか削れず、その結果、窒化層107Aが12nm残り、接続孔109の底部は第1の絶縁膜101まで到達せず、ボイド不良の発生を完全に防止することができる。   Although the film thickness of the second insulating film 107 immediately after deposition is 150 nm, the SiN film thickness is reduced by about 10 nm by overetching of the via etching, so that the second insulating film 107 has a thickness as shown in FIG. The thickness is 140 nm. Subsequently, when liner etching for opening the first trench wiring 106a and the connection hole 109 of the lower layer wiring is performed, if 20% over-etching is applied to eliminate the opening defect, the amount of the second insulating film 107 is removed. Is 168 nm. However, since the nitride layer 107A exists after etching the second insulating film 107 in a region other than on the trench wiring 106a, the etching rate of the nitride layer 107A is almost equal to that of the second insulating film 107. As a result, the nitride layer 107A remains 12 nm, and the bottom of the connection hole 109 does not reach the first insulating film 101, so that the occurrence of void defects can be completely prevented.

もし、窒化層107Aがなければボイドが発生し、その結果、導電膜103,104,105を堆積するときに段切れ等が発生するためボイド不良となる。   If the nitride layer 107A is not present, a void is generated. As a result, a step failure occurs when the conductive films 103, 104, and 105 are deposited, resulting in a void failure.

第3の実施形態では、プラズマ処理によって溝配線106a上以外の領域において第1の絶縁膜101よりもエッチングレートが低い層を形成することができるため、第2の実施形態に比べ、プロセスが簡単で容易であるという点が優れている。   In the third embodiment, a layer having a lower etching rate than that of the first insulating film 101 can be formed by plasma treatment in a region other than on the trench wiring 106a. Therefore, the process is simpler than that of the second embodiment. It is excellent in that it is easy.

なお、本実施形態では、接続孔109の上部に配線が形成されている場合について説明したが、接続孔単独であっても同様の効果が得られる。   In the present embodiment, the case where the wiring is formed above the connection hole 109 has been described. However, the same effect can be obtained even if the connection hole alone is used.

なお、第1の絶縁膜101、第3の絶縁膜108としては、例えばSiOF(フッ素含有シリコン酸化膜)、SiOC(炭素含有シリコン酸化膜)等の低誘電率膜や有機無機ハイブリッド膜等を単層ないし積層膜を用いることができる。特に、低誘電率膜を使用すると、配線間容量を低減することができるため好ましい。   As the first insulating film 101 and the third insulating film 108, for example, a low dielectric constant film such as SiOF (fluorine-containing silicon oxide film) or SiOC (carbon-containing silicon oxide film), an organic-inorganic hybrid film, or the like is used. A layer or a laminated film can be used. In particular, the use of a low dielectric constant film is preferable because the capacitance between wirings can be reduced.

また、第2の絶縁膜107として、窒化シリコン膜に代えて、例えば誘電率の低いSiON(シリコン酸窒化膜)、SiOC(炭素含有シリコン酸化膜)、SiC(炭化シリコン膜)を用いることができる。
(第4の実施形態)
以下、本発明の第4の実施の形態に係る多層配線の製造方法について図7に基づいて説明する。
Further, as the second insulating film 107, for example, SiON (silicon oxynitride film), SiOC (carbon-containing silicon oxide film), or SiC (silicon carbide film) having a low dielectric constant can be used instead of the silicon nitride film. .
(Fourth embodiment)
A method for manufacturing a multilayer wiring according to the fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

まず、実施形態1と同様の方法に従い、図7(a)に示すように、配線用溝102までを形成する。   First, according to the same method as in the first embodiment, as shown in FIG.

次に、図7(b)に示すように、CMP法を用いて銅膜の酸化シリコン膜に対する研磨速度が40:1となるような研磨条件を用いて、溝配線106aを研磨し溝配線106aの上面を第1の絶縁膜101よりも約40nm下面に研磨させる処理を行う。   Next, as shown in FIG. 7 (b), the groove wiring 106a is polished by using the CMP method and polishing conditions such that the polishing rate of the copper film to the silicon oxide film is 40: 1. A process of polishing the upper surface of the first insulating film 101 to a lower surface of about 40 nm than the first insulating film 101 is performed.

次に、第3の実施形態と同様に、図7(c)に示すように、窒素プラズマ処理を用いて第1の絶縁膜101の上部を窒化処理する。この窒素プラズマ処理によって第1の絶縁膜101の上面から約40nmの窒化層107Aが形成される。   Next, as in the third embodiment, as shown in FIG. 7C, the upper portion of the first insulating film 101 is nitrided using nitrogen plasma processing. By this nitrogen plasma treatment, a nitride layer 107A having a thickness of about 40 nm is formed from the upper surface of the first insulating film 101.

次に、図7(d)に示すように、窒化シリコン膜からなる膜厚150nmの第2の絶縁膜107を例えばプラズマCVD法で堆積する。このようにすることによって、配線用溝102上の第2の絶縁膜107の膜厚は150nm、配線用溝102上以外の領域では約40nmの窒化層107Aと150nmの第2の絶縁膜107を合わせた190nmの膜が形成されている。   Next, as shown in FIG. 7D, a second insulating film 107 made of a silicon nitride film and having a thickness of 150 nm is deposited by, for example, plasma CVD. By doing so, the thickness of the second insulating film 107 on the wiring groove 102 is 150 nm, and in a region other than on the wiring groove 102, the nitride layer 107A of about 40 nm and the second insulating film 107 of 150 nm are formed. A combined 190 nm film is formed.

続いて、シリコン酸化膜からなる膜厚900nmの第3の絶縁膜108を例えばCVD法で堆積し、続いて反射防止膜としてシリコン酸窒化膜からなる膜厚60nmの第4の絶縁膜112(図5(c)等参照)を例えばプラズマCVD法を用いて堆積する。   Subsequently, a 900 nm-thick third insulating film 108 made of a silicon oxide film is deposited by, for example, a CVD method, and then a 60 nm-thickness fourth insulating film 112 made of a silicon oxynitride film as an antireflection film (FIG. 5 (c) etc.) is deposited using, for example, plasma CVD.

続いて、リソグラフィー工程を経て形成されたレジストパターン(図示省略)をマスクとして、第3の絶縁膜108および第4の絶縁膜112をドライエッチングし、開口径200nmの接続孔を形成する。このとき、第2の絶縁膜107に対する第3の絶縁膜108のエッチングの選択比が10以上となるドライエッチング条件を適用する。これにより、第2の絶縁膜107はほとんど削れない。   Subsequently, using the resist pattern (not shown) formed through the lithography process as a mask, the third insulating film 108 and the fourth insulating film 112 are dry-etched to form a connection hole with an opening diameter of 200 nm. At this time, dry etching conditions are applied in which the etching selectivity of the third insulating film 108 to the second insulating film 107 is 10 or more. Thereby, the second insulating film 107 is hardly etched.

上記ドライエッチング条件の一例としては、2周波RIE方式のエッチング装置を用い、エッチングガスにC:20sccmとAr:600sccm、O:20sccmとを用い、RFパワーを上部電極1500W、下部電極800W、エッチング雰囲気の圧力を15Pa、基板温度を20℃に設定した。 As an example of the dry etching conditions, a two-frequency RIE type etching apparatus is used, C 5 F 8 : 20 sccm, Ar: 600 sccm, and O 2 : 20 sccm are used as etching gases, and RF power is set to the upper electrode 1500 W and the lower electrode. The pressure in the etching atmosphere was set to 15 Pa, and the substrate temperature was set to 20 ° C.

以降の工程は、第1の実施形態と同様の手法を用いて処理し、図7(e)に示す多層配線を形成する。   The subsequent steps are processed using the same method as in the first embodiment to form the multilayer wiring shown in FIG.

第4の実施形態によると、第2の絶縁膜107の堆積直後の厚さは、下層配線の第1の溝配線106a上での厚さが150nm、溝配線外の厚さが、第2の絶縁膜107が150nm、窒化層107Aが40nmとなり、合わせて190nmとなる。   According to the fourth embodiment, the thickness immediately after deposition of the second insulating film 107 is such that the thickness of the lower layer wiring on the first groove wiring 106a is 150 nm and the thickness outside the groove wiring is the second thickness. The insulating film 107 is 150 nm, the nitride layer 107A is 40 nm, and the total is 190 nm.

ビアエッチングのオーバーエッチングでたとえ第2の絶縁膜107が10nm程度削れても、図7(d)に示すように、溝配線106a上で膜厚が140nm、溝配線上以外で膜厚が180nmとなる。さらに、下層配線の溝配線106aと接続孔を開口するライナーエッチングを行う際に、開口不良をなくすために20%のオーバーエッチングをかけても、第2の絶縁膜107と窒化層107Aの削れ量は合わせて168nmであり、溝配線上以外での膜厚は12nmとなり、第2の絶縁膜107が第1の絶縁膜101上に残る。このため、ボイド等の発生を完全に防止することができる。なお、このとき第2の絶縁膜107と窒化層107Aのエッチングレートはほぼ同等である。また、仮にオーバーエッチング量が多くなり溝配線上以外でも第2の絶縁膜107が残存しない状態になっても、下層の窒化層107Aは残存する。このため、ボイド等の発生を完全に防止することができる。   Even if the second insulating film 107 is shaved by about 10 nm by over-etching of the via etching, as shown in FIG. 7D, the film thickness is 140 nm on the groove wiring 106 a and the film thickness is 180 nm on other than the groove wiring. Become. Further, when performing liner etching to open the trench wiring 106a of the lower layer wiring and the connection hole, even if 20% overetching is performed to eliminate the opening defect, the amount of abrasion of the second insulating film 107 and the nitride layer 107A is reduced. The total thickness is 168 nm, the film thickness on the portion other than the trench wiring is 12 nm, and the second insulating film 107 remains on the first insulating film 101. For this reason, generation | occurrence | production of a void etc. can be prevented completely. At this time, the etching rates of the second insulating film 107 and the nitride layer 107A are substantially equal. Even if the amount of over-etching increases and the second insulating film 107 does not remain other than on the trench wiring, the lower nitride layer 107A remains. For this reason, generation | occurrence | production of a void etc. can be prevented completely.

また、第4の実施形態では、図7(b)におけるCMP法による溝配線106aの高さ制御および図7(c)における窒化層107Aの膜厚制御により、窒化層107Aが第1の溝配線106a表面の高さよりも上にのみ形成されるように制御することが可能である。このようにすれば、溝配線106aの横部に窒化層107Aが形成されない。このため、隣接する配線との層間容量を上昇させることがないという効果が得られる。   In the fourth embodiment, the nitride layer 107A is formed into the first groove wiring by the height control of the groove wiring 106a by the CMP method in FIG. 7B and the film thickness control of the nitride layer 107A in FIG. 7C. It is possible to control so as to be formed only above the height of the surface of 106a. In this way, the nitride layer 107A is not formed on the lateral portion of the trench wiring 106a. For this reason, the effect that the interlayer capacity | capacitance with adjacent wiring is not raised is acquired.

なお、本実施形態では、接続孔109の上部に配線が形成されている場合について説明したが、接続孔単独であっても同様の効果が得られる。   In the present embodiment, the case where the wiring is formed above the connection hole 109 has been described. However, the same effect can be obtained even if the connection hole alone is used.

なお、第1の絶縁膜101、第3の絶縁膜108としては、例えばSiOF(フッ素含有シリコン酸化膜)、SiOC(炭素含有シリコン酸化膜)等の低誘電率膜や有機無機ハイブリッド膜等を単層ないし積層膜を用いることができる。特に、低誘電率膜を使用すると、配線間容量を低減することができるため好ましい。   As the first insulating film 101 and the third insulating film 108, for example, a low dielectric constant film such as SiOF (fluorine-containing silicon oxide film) or SiOC (carbon-containing silicon oxide film), an organic-inorganic hybrid film, or the like is used. A layer or a laminated film can be used. In particular, the use of a low dielectric constant film is preferable because the capacitance between wirings can be reduced.

また、第2の絶縁膜107として、窒化シリコン膜に代えて、例えば誘電率の低いSiON(シリコン酸窒化膜)、SiOC(炭素含有シリコン酸化膜)、SiC(炭化シリコン膜)を用いることができる。   Further, as the second insulating film 107, for example, SiON (silicon oxynitride film), SiOC (carbon-containing silicon oxide film), or SiC (silicon carbide film) having a low dielectric constant can be used instead of the silicon nitride film. .

本発明に係る多層配線の製造方法および多層配線は、溝配線形成の際の密着層カバレッジ不良とライナーエッチ後にボイドが発生することを同時に防止できるものであり、特に下層配線と上層配線とそれらを接続する接続孔を備えた多層配線の製造方法および多層配線において有用である。   The multilayer wiring manufacturing method and multilayer wiring according to the present invention can simultaneously prevent the adhesion layer coverage defect at the time of trench wiring formation and the occurrence of voids after liner etching. This is useful in a method for manufacturing a multilayer wiring having a connection hole to be connected and in the multilayer wiring.

本発明の第1の実施形態に係る多層配線の製造方法の各工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows each process of the manufacturing method of the multilayer wiring which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1の次の各工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows each next process of FIG. SIN堆積時間とSiN堆積膜厚の関係をHプラズマ処理を実施したものと、していないものを比較した図である。The SIN deposition time and the SiN deposition thickness relationships as those conducted with H 2 plasma treatment, shows a comparison of those not. 本発明の第2の実施形態に係る多層配線の製造方法の各工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows each process of the manufacturing method of the multilayer wiring which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る多層配線の製造方法の各工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows each process of the manufacturing method of the multilayer wiring which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 窒化処理時間と第1の絶縁膜の表層の窒化量を示した図である。It is the figure which showed the nitriding time and the amount of nitriding of the surface layer of the 1st insulating film. 本発明の第4の実施形態に係る多層配線の製造方法の各工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows each process of the manufacturing method of the multilayer wiring which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 従来の多層配線の製造方法の各工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows each process of the manufacturing method of the conventional multilayer wiring. 図8の次の各工程を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing each step subsequent to FIG. 8. (a)、(b)は、従来の多層配線の製造方法により発生した不良の断面模式図である。(a), (b) is the cross-sectional schematic diagram of the defect which generate | occur | produced with the manufacturing method of the conventional multilayer wiring. (1)、(2)は、先行文献の製造方法を示す断面図である。(1), (2) is sectional drawing which shows the manufacturing method of a prior document.

符号の説明Explanation of symbols

100 半導体基板
101 第1の絶縁膜
102 配線用溝第1の絶縁膜
103 窒化タンタル膜
104 タンタル膜
105 銅膜
106 銅膜
107 第2の絶縁膜(Si)
108 第3の絶縁膜(SiO)
109 接続孔
110 レジスト
111 配線用溝
112 第4の絶縁膜(SiON)
107A 窒化層
100 Semiconductor substrate 101 First insulating film 102 Trench for wiring First insulating film 103 Tantalum nitride film 104 Tantalum film 105 Copper film 106 Copper film 107 Second insulating film (Si 3 N 4 )
108 Third insulating film (SiO 2 )
109 Connection hole 110 Resist 111 Wiring groove 112 Fourth insulating film (SiON)
107A Nitride layer

Claims (19)

基板上に第1の絶縁膜を形成する第1工程と、
前記第1の絶縁膜中に第1の配線溝を形成する第2工程と、
前記第1の配線溝内に導電膜を埋め込み、第1の配線層を形成する第3工程と、
前記基板上に、前記第1の配線層上での膜厚が前記第1の絶縁膜上での膜厚よりも薄くなるように第2の絶縁膜を形成する第4工程と、
前記第2の絶縁膜上に第3の絶縁膜を形成する第5工程と、
前記第3の絶縁膜を貫通して前記第2の絶縁膜に到達する接続孔を、平面的に見て前記第1の配線層と少なくとも一部がオーバーラップする位置に形成する第6工程と、
前記接続孔の底面における前記第1の配線層とオーバーラップする領域では前記第1の配線層を露出するとともに、前記接続孔の底面における前記第1の配線層とオーバーラップしない領域では前記第2の絶縁膜が残存するように、前記接続孔の底面に露出した前記第2の絶縁膜をエッチング除去する第7工程とを含む多層配線の製造方法。
A first step of forming a first insulating film on the substrate;
A second step of forming a first wiring trench in the first insulating film;
A third step of embedding a conductive film in the first wiring trench to form a first wiring layer;
A fourth step of forming a second insulating film on the substrate such that a film thickness on the first wiring layer is thinner than a film thickness on the first insulating film;
A fifth step of forming a third insulating film on the second insulating film;
A sixth step of forming a connection hole penetrating the third insulating film and reaching the second insulating film at a position at least partially overlapping with the first wiring layer as viewed in plan; ,
The first wiring layer is exposed in a region overlapping the first wiring layer on the bottom surface of the connection hole, and the second wiring is exposed in a region not overlapping with the first wiring layer on the bottom surface of the connection hole. And a seventh step of etching away the second insulating film exposed on the bottom surface of the connection hole so that the insulating film remains.
前記第4工程は、少なくとも水素を含有するガスを用いたプラズマ処理により前記第1の配線層の表面を不活性化する工程と、前記表面が不活性化された第1の配線層上および前記第1の絶縁膜上に前記第2の絶縁膜を堆積する工程とを含むことを特徴とする請求項1記載の多層配線の製造方法。   The fourth step includes a step of inactivating the surface of the first wiring layer by a plasma treatment using a gas containing at least hydrogen, the first wiring layer having the surface deactivated, and the step The method of manufacturing a multilayer wiring according to claim 1, further comprising: depositing the second insulating film on the first insulating film. 基板上に第1の絶縁膜を形成する第1工程と、
前記第1の絶縁膜中に第1の配線溝を形成する第2工程と、
前記第1の配線溝内に導電膜を埋め込み、第1の配線層を形成する第3工程と、
前記第1の絶縁膜の表面高さを前記第1の配線層の表面高さより低くする第4工程と、
前記第1の配線層上および前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成するとともに、前記第2の絶縁膜の表面を平坦化する第5工程と、
前記第2の絶縁膜上に第3の絶縁膜を形成する第6工程と、
前記第3の絶縁膜を貫通して前記第2の絶縁膜に到達する接続孔を、平面的に見て前記第1の配線層と少なくとも一部がオーバーラップする位置に形成する第7工程と、
前記接続孔の底面における前記第1の配線層とオーバーラップする領域では前記第1の配線層を露出するとともに、前記接続孔の底面における前記第1の配線層とオーバーラップしない領域では前記第2の絶縁膜が残存するように、前記接続孔の底面に露出した前記第2の絶縁膜をエッチング除去する第8工程とを含む多層配線の製造方法。
A first step of forming a first insulating film on the substrate;
A second step of forming a first wiring trench in the first insulating film;
A third step of embedding a conductive film in the first wiring trench to form a first wiring layer;
A fourth step of making the surface height of the first insulating film lower than the surface height of the first wiring layer;
Forming a second insulating film on the first wiring layer and on the first insulating film, and planarizing a surface of the second insulating film;
A sixth step of forming a third insulating film on the second insulating film;
A seventh step of forming a connection hole penetrating the third insulating film and reaching the second insulating film at a position at least partially overlapping with the first wiring layer in plan view; ,
The first wiring layer is exposed in a region overlapping the first wiring layer on the bottom surface of the connection hole, and the second wiring is exposed in a region not overlapping with the first wiring layer on the bottom surface of the connection hole. And an eighth step of etching away the second insulating film exposed on the bottom surface of the connection hole so that the insulating film remains.
前記第4工程は、化学的機械研磨法あるいはドライエッチング法を用いて行うことを特徴とする請求項3記載の多層配線の製造方法。   4. The method of manufacturing a multilayer wiring according to claim 3, wherein the fourth step is performed using a chemical mechanical polishing method or a dry etching method. 前記第4工程では、前記第1の絶縁膜の表面高さを前記第1の配線層の表面高さより少なくとも10nm以上低くすることを特徴とする請求項3または4記載の多層配線の製造方法。   5. The method of manufacturing a multilayer wiring according to claim 3, wherein, in the fourth step, the surface height of the first insulating film is made at least 10 nm lower than the surface height of the first wiring layer. 基板上に第1の絶縁膜を形成する第1工程と、
前記第1の絶縁膜中に第1の配線溝を形成する第2工程と、
前記第1の配線溝内に導電膜を埋め込み、第1の配線層を形成する第3工程と、
前記第1の絶縁膜の表層を改質する第4工程と、
前記第1の配線層上および前記表層が改質された第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する第5工程と、
前記第2の絶縁膜上に第3の絶縁膜を形成する第6工程と、
前記第3の絶縁膜を貫通して前記第2の絶縁膜に到達する接続孔を、平面的に見て前記第1の配線層と少なくとも一部がオーバーラップする位置に形成する第7工程と、
前記接続孔の底面における前記第1の配線層とオーバーラップする領域では前記第1の配線層を露出するとともに、前記接続孔の底面における前記第1の配線層とオーバーラップしない領域では少なくとも前記改質された第1の絶縁膜の表層が残存するように、前記接続孔の底面に露出した前記第2の絶縁膜をエッチング除去する第8工程とを含み、
前記第4工程では、改質された前記第1の絶縁膜の表層のエッチングレートが前記第2の絶縁膜のエッチングレートと同等かあるいはそれよりも小さいことを特徴とする多層配線の製造方法。
A first step of forming a first insulating film on the substrate;
A second step of forming a first wiring trench in the first insulating film;
A third step of embedding a conductive film in the first wiring trench to form a first wiring layer;
A fourth step of modifying the surface layer of the first insulating film;
A fifth step of forming a second insulating film on the first wiring layer and on the first insulating film whose surface layer has been modified;
A sixth step of forming a third insulating film on the second insulating film;
A seventh step of forming a connection hole penetrating the third insulating film and reaching the second insulating film at a position at least partially overlapping with the first wiring layer in plan view; ,
The first wiring layer is exposed in a region overlapping the first wiring layer on the bottom surface of the connection hole, and at least in the region not overlapping with the first wiring layer on the bottom surface of the connection hole. An eighth step of etching away the second insulating film exposed on the bottom surface of the connection hole so that the surface layer of the first insulating film thus formed remains.
In the fourth step, the etching rate of the surface layer of the modified first insulating film is equal to or lower than the etching rate of the second insulating film.
前記第4工程は、少なくとも窒素を含有するガスを用いたプラズマ処理により前記第1の絶縁膜の表面を窒化処理する工程を含むことを特徴とする請求項6記載の多層配線の製造方法。   7. The method of manufacturing a multilayer wiring according to claim 6, wherein the fourth step includes a step of nitriding the surface of the first insulating film by plasma processing using a gas containing at least nitrogen. 前記第4工程では、前記第1の絶縁膜の表層を少なくとも10nm以上の深さまで改質することを特徴とする請求項6または7記載の多層配線の製造方法。   8. The method of manufacturing a multilayer wiring according to claim 6, wherein in the fourth step, the surface layer of the first insulating film is modified to a depth of at least 10 nm or more. 基板上に第1の絶縁膜を形成する第1工程と、
前記第1の絶縁膜中に第1の配線溝を形成する第2工程と、
前記第1の配線溝内に導電膜を埋め込み、第1の配線層を形成する第3工程と、
前記第1の配線層の表面高さを前記第1の絶縁膜の表面高さより低くする第4工程と、
前記第1の絶縁膜の表層を改質する第5工程と、
前記第1の配線層上および前記表層が改質された第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する第6工程と、
前記第2の絶縁膜上に第3の絶縁膜を形成する第7工程と、
前記第3の絶縁膜を貫通して前記第2の絶縁膜に到達する接続孔を、平面的に見て前記第1の配線層と少なくとも一部がオーバーラップする位置に形成する第8工程と、
前記接続孔の底面における前記第1の配線層とオーバーラップする領域では前記第1の配線層を露出するとともに、前記接続孔の底面における前記第1の配線層とオーバーラップしない領域では少なくとも前記改質された第1の絶縁膜の表層が残存するように、前記接続孔の底面に露出した前記第2の絶縁膜をエッチング除去する第9工程とを含み、
前記第5工程では、改質された前記第1の絶縁膜の表層のエッチングレートが前記第2の絶縁膜のエッチングレートと同等かあるいはそれよりも小さいことを特徴とする多層配線の製造方法。
A first step of forming a first insulating film on the substrate;
A second step of forming a first wiring trench in the first insulating film;
A third step of embedding a conductive film in the first wiring trench to form a first wiring layer;
A fourth step of making the surface height of the first wiring layer lower than the surface height of the first insulating film;
A fifth step of modifying the surface layer of the first insulating film;
A sixth step of forming a second insulating film on the first wiring layer and on the first insulating film whose surface layer has been modified;
A seventh step of forming a third insulating film on the second insulating film;
An eighth step of forming a connection hole penetrating through the third insulating film and reaching the second insulating film at a position at least partially overlapping with the first wiring layer in plan view; ,
The first wiring layer is exposed in a region overlapping the first wiring layer on the bottom surface of the connection hole, and at least in the region not overlapping with the first wiring layer on the bottom surface of the connection hole. A ninth step of etching away the second insulating film exposed on the bottom surface of the connection hole so that the surface layer of the first insulating film thus formed remains,
In the fifth step, the multilayer wiring manufacturing method is characterized in that an etching rate of a surface layer of the modified first insulating film is equal to or lower than an etching rate of the second insulating film.
前記第4工程は、化学的機械研磨法を用いて行うことを特徴とする請求項9記載の多層配線の製造方法。   The method for manufacturing a multilayer wiring according to claim 9, wherein the fourth step is performed using a chemical mechanical polishing method. 前記第4工程では、前記第1の絶縁膜の表層を少なくとも10nm以上の深さまで改質することを特徴とする請求項9または10記載の多層配線の製造方法。   11. The method of manufacturing a multilayer wiring according to claim 9, wherein in the fourth step, the surface layer of the first insulating film is modified to a depth of at least 10 nm or more. 基板上に形成された第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜中の配線溝内に形成された第1の配線層と、
前記第1の配線層上および前記第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜上に形成された第3の絶縁膜と、
前記第3の絶縁膜および前記第2の絶縁膜を貫通し、前記第1の配線層に到達する接続孔とを含み、
前記接続孔は、平面的に見て前記第1の配線層と少なくとも一部がオーバーラップする位置に形成され、
前記接続孔の底面における前記第1の配線層とオーバーラップしない領域では前記第2の絶縁膜が残存していることを特徴とする多層配線。
A first insulating film formed on the substrate;
A first wiring layer formed in a wiring trench in the first insulating film;
A second insulating film formed on the first wiring layer and on the first insulating film;
A third insulating film formed on the second insulating film;
A connection hole penetrating through the third insulating film and the second insulating film and reaching the first wiring layer,
The connection hole is formed at a position where at least part of the connection hole overlaps with the first wiring layer in plan view,
The multilayer wiring, wherein the second insulating film remains in a region of the bottom surface of the connection hole that does not overlap with the first wiring layer.
前記第2の絶縁膜の膜厚は、前記第1の配線層上での膜厚が前記第1の絶縁膜上での膜厚よりも薄くなるように形成されている請求項12記載の多層配線。   13. The multilayer according to claim 12, wherein the film thickness of the second insulating film is formed such that the film thickness on the first wiring layer is thinner than the film thickness on the first insulating film. wiring. 基板上に形成され、表層が改質された第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜中の配線溝内に形成された第1の配線層と、
前記第1の配線層上および前記第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜上に形成された第3の絶縁膜と、
前記第3の絶縁膜および前記第2の絶縁膜を貫通し、前記第1の配線層に到達する接続孔とを備え、
前記接続孔は、平面的に見て前記第1の配線層と少なくとも一部がオーバーラップする位置に形成され、
前記接続孔の底面における前記第1の配線層とオーバーラップしない領域では少なくとも前記第1の絶縁膜の改質された表層が残存していることを特徴とする多層配線。
A first insulating film formed on the substrate and having a modified surface layer;
A first wiring layer formed in a wiring trench in the first insulating film;
A second insulating film formed on the first wiring layer and on the first insulating film;
A third insulating film formed on the second insulating film;
A connection hole that penetrates through the third insulating film and the second insulating film and reaches the first wiring layer,
The connection hole is formed at a position where at least part of the connection hole overlaps with the first wiring layer in plan view,
The multilayer wiring according to claim 1, wherein at least a modified surface layer of the first insulating film remains in a region of the bottom surface of the connection hole that does not overlap with the first wiring layer.
前記第1の絶縁膜の改質された表層は、Si、Oを含有し、N、Cのうちいずれか1つを含む請求項14記載の多層配線。   The multilayer wiring according to claim 14, wherein the modified surface layer of the first insulating film contains Si and O, and includes any one of N and C. 前記第1の絶縁膜の改質された表層のエッチングレートは、前記第2の絶縁膜のエッチングレートと同等かあるいはそれよりも小さい請求項14または15記載の多層配線。   The multilayer wiring according to claim 14 or 15, wherein an etching rate of the modified surface layer of the first insulating film is equal to or lower than an etching rate of the second insulating film. 前記第2の絶縁膜は、前記第1および第3の絶縁膜よりもエッチングされ難く、前記第2の絶縁膜に対する前記第1または第3の絶縁膜のエッチングレートの選択比は少なくとも2以上である請求項12,13,14,15または16記載の多層配線。   The second insulating film is less likely to be etched than the first and third insulating films, and the selectivity of the etching rate of the first or third insulating film with respect to the second insulating film is at least 2 or more. The multilayer wiring according to claim 12, 13, 14, 15, or 16. 前記第1および第3の絶縁膜は、フッ素含有シリコン酸化膜または有機無機ハイブリッド膜よりなる請求項12,13,14,15,16または17記載の多層配線。   The multilayer wiring according to claim 12, 13, 14, 15, 16 or 17, wherein the first and third insulating films are made of a fluorine-containing silicon oxide film or an organic-inorganic hybrid film. 前記第2の絶縁膜は、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、炭素含有シリコン酸化膜、炭化シリコン膜のうちいずれか1つまたはそれらのうちの2つ以上の積層膜よりなる請求項12,13,14,15,16,17または18記載の多層配線。   14. The second insulating film is formed of any one of a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, a carbon-containing silicon oxide film, and a silicon carbide film, or a laminated film of two or more of them. , 14, 15, 16, 17 or 18.
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