JP2006351732A - Process for fabricating semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法に係り、特には多層配線構造を有する半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring structure.
近年の超LSI開発では、半導体素子を微細化することにより、高集積化することが行われており、スケーリング則に沿った動作速度の高速化が図られている。このように半導体素子が微細化された場合、半導体装置の配線パターンが微細化されるため、配線パターンの微細化に伴う配線遅延を防止することと、また高速度半導体装置の低消費電力化を図ることが課題となっている。 In recent VLSI development, high integration is performed by miniaturizing semiconductor elements, and the operation speed is increased in accordance with the scaling law. When the semiconductor element is miniaturized in this way, the wiring pattern of the semiconductor device is miniaturized, so that it is possible to prevent wiring delay due to the miniaturization of the wiring pattern and to reduce the power consumption of the high-speed semiconductor device. Planning is an issue.
例えば、上記の課題を解決するために、配線材料の抵抗値を下げる方法があり、近年はAlに変わってCuを用いた配線が多く用いられるようになってきている。さらに、上記の課題を解決するためには、配線パターン間の寄生容量を低下させる方法があり、層間絶縁膜に誘電率の低いものを用いて、寄生容量を低下させることが様々に検討されている。 For example, in order to solve the above-described problem, there is a method of lowering the resistance value of the wiring material. In recent years, wiring using Cu instead of Al has been increasingly used. Furthermore, in order to solve the above problem, there is a method of reducing the parasitic capacitance between the wiring patterns, and various studies have been made to reduce the parasitic capacitance by using an interlayer insulating film having a low dielectric constant. Yes.
層間絶縁膜として従来使われてきたCVD−SiO2膜の誘電率は4程度である。この誘電率を低下させるために、CVD−SiO2膜にフッ素を添加したSiOF膜を用いた場合でも誘電率は3.3〜3.5程度が限界であり、近年の高密度半導体集積回路においては寄生容量の低減効果が十分ではなく、必要な動作速度が得られない場合がある。 The dielectric constant of a CVD-SiO 2 film conventionally used as an interlayer insulating film is about 4. In order to lower the dielectric constant, even when a SiOF film in which fluorine is added to the CVD-SiO 2 film is used, the dielectric constant is limited to about 3.3 to 3.5. In recent high-density semiconductor integrated circuits, In some cases, the effect of reducing the parasitic capacitance is not sufficient, and the required operation speed may not be obtained.
そのため、さらに誘電率の低い、いわゆる低誘電率層間絶縁膜として多孔質絶縁膜(ボーラス絶縁膜)を用いることが着目されている。前記多孔質絶縁膜は、加熱により蒸発または分解する材料などを塗布材料に添加して、例えばスピンコート法により塗布した後、塗布材料を加熱することによって添加した材料を蒸発または分解させて絶縁膜を多孔質化して形成される。また、多孔質絶縁膜は、CVD法などにより形成することも可能である。 Therefore, attention is focused on the use of a porous insulating film (bolus insulating film) as a so-called low dielectric constant interlayer insulating film having a lower dielectric constant. The porous insulating film is formed by adding a material that evaporates or decomposes by heating to the coating material, for example, by applying the spin coating method and then evaporating or decomposing the added material by heating the coating material. Is made porous. The porous insulating film can also be formed by a CVD method or the like.
このように、絶縁膜を多孔質化することによって、例えば絶縁膜の誘電率を2.5以下に低下させることが可能であり、これを低誘電率層間絶縁膜として半導体装置の層間絶縁膜に用いることが検討されてきた。 Thus, by making the insulating film porous, for example, the dielectric constant of the insulating film can be lowered to 2.5 or less, and this can be used as an interlayer insulating film of a semiconductor device as a low dielectric constant interlayer insulating film. It has been studied for use.
図1A〜図1Dは、層間絶縁膜として多孔質絶縁膜を用いた場合の、半導体装置の配線構造の形成方法の一例を、手順を追って示したものである。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。 1A to 1D show an example of a method for forming a wiring structure of a semiconductor device in the case where a porous insulating film is used as an interlayer insulating film. However, in the figure, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description will be omitted.
例えば、図1Aには、図示を省略するMOSトランジスタなどの半導体基板に形成された半導体素子上に、配線構造が形成される過程の状態を示している。 For example, FIG. 1A shows a state in which a wiring structure is formed on a semiconductor element formed on a semiconductor substrate such as a MOS transistor (not shown).
図1Aを参照するに、多孔質絶縁膜よりなる絶縁層1が形成され、当該絶縁層1中には、Cuよりなるトレンチ配線2が形成されている。当該トレンチ配線2および絶縁層1上には、Cuの拡散を防止するためのキャップ膜3が形成されている。次の図1B以下では、当該トレンチ配線2上に、配線構造を形成する方法を示す。
Referring to FIG. 1A, an
図1Bに示す工程では、前記キャップ膜3上に、多孔質絶縁膜よりなる絶縁層4を形成し、当該絶縁層4上に必要に応じてエッチストッパ膜5を形成する。次に、当該エッチストッパ膜5上に、多孔質絶縁膜よりなる絶縁層6を形成する。さらに、前記絶縁層6上に、ハードマスク7とレジスト8を積層する。前記ハードマスク7は、多孔質絶縁膜よりなる前記絶縁層6を保護する目的で設けられる場合があり、また前記レジスト8と前記絶縁層6のエッチングの選択比が小さい場合(例えば前記絶縁層6が有機材料よりなる場合)にエッチングの選択比が大きいハードマスクを用いる場合があるが、省略することも可能である。
In the step shown in FIG. 1B, an insulating layer 4 made of a porous insulating film is formed on the
次に、図1Cに示す工程において、前記レジスト8をフォトリソグラフィ法により、露光した後で現像し、パターニングする。次に、パターニングされた当該レジスト8をマスクに、前記ハードマスク7をエッチングしてパターニングする。 Next, in the step shown in FIG. 1C, the resist 8 is exposed by photolithography and then developed and patterned. Next, the hard mask 7 is etched and patterned using the patterned resist 8 as a mask.
次に、パターニングされたレジストまたはハードマスクをマスクにして、例えばプラズマエッチングにより、前記絶縁層10を貫通するトレンチ10と、当該トレンチ10に連通し、前記絶縁層4から前記キャップ膜3にかけて形成されて前記トレンチ配線2に到達するビアホール9を形成する。この場合、まず先にビアホールを形成した後、トレンチを形成してもよいし、トレンチを形成した後にビアホールを形成してもよい。また、前記絶縁層4と前記絶縁層6の間にエッチストッパ層5が形成されていると、前記トレンチ10を形成することが容易となる。
Next, using the patterned resist or hard mask as a mask, the
次に、図1Dに示す工程で、前記ビアホール9および前記トレンチ10に、導電性材料、例えばCuをメッキ法などにより埋設し、前記ビアホール9にビアプラグ11を、前記トレンチ10にトレンチ配線12をそれぞれ形成する。さらに、当該トレンチ配線10を覆うようにキャップ膜13を形成することで、さらに上層の配線構造を形成することが可能である。
Next, in the step shown in FIG. 1D, a conductive material, for example, Cu is embedded in the via hole 9 and the
また、図1Dでは図示を省略しているが、前記絶縁層4、前記絶縁層6と、前記導電性材料との間には、導電性材料(Cu)の拡散防止膜(バリア膜)が形成されていることが好ましく、例えばTa,TaN,TiN,W,WNなどの高融点金属や高融点金属の窒化物などが拡散防止膜として用いられている。
しかし、上記の半導体装置の製造方法においては、特に低誘電率の層間絶縁膜(前記絶縁層4、前記絶縁層6)にダメージが生じてしまう問題があった。このような層間絶縁膜へのダメージは、特に多孔質材料よりなる絶縁膜を用いた場合には大きな問題となっていた。上記の半導体装置の製造工程において、前記絶縁層4、前記絶縁層6などの層間絶縁膜には、例えば以下に示すようなダメージが生じる可能性が考えられる。
However, the above-described method for manufacturing a semiconductor device has a problem that damage is caused particularly in an interlayer insulating film having a low dielectric constant (the insulating layer 4 and the insulating layer 6). Such damage to the interlayer insulating film has been a serious problem particularly when an insulating film made of a porous material is used. In the manufacturing process of the semiconductor device described above, the following damages may occur in the interlayer insulating films such as the insulating layer 4 and the
例えば、絶縁層4上にエッチストッパ層5を形成する場合や、前記絶縁層6上にハードマスク7を形成する場合には、プラズマCVD法やスパッタリング法を用いて形成する場合には、絶縁層にプラズマによるダメージが生じる場合があった。また、これらの膜を塗布法(スピンオン)で形成する場合には、塗布に用いられる薬液によっては絶縁層に浸透し、ダメージを与える可能性が考えられる。
For example, when the
また、前記レジスト8を剥離する場合には、レジストの現像やレジストの剥離、残渣処理のためには前記絶縁層4、前記絶縁層6を薬液処理する必要があり、薬液処理(ウェット処理)で絶縁層にダメージが生じする場合がある。さらに、前記レジスト8をアッシングにより除去する場合には、アッシングに用いるプラズマにより、前記絶縁層4、前記絶縁層6に、例えばO2プラズマなどのアッシング処理に伴うプラズマによって、ダメージが生じる場合があった。
Further, when the resist 8 is peeled off, the insulating layer 4 and the
また、Cuなどの導電性材料をビアホールやトレンチに埋設した後には、当該導電性材料をCMP(化学機械研磨)により研磨する工程を設けることが一般的である。このようなCMP工程においては、前記絶縁層4、前記絶縁層6に大きなストレスがかかり、層間絶縁膜に機械的なダメージが生じることが懸念される。
In addition, after embedding a conductive material such as Cu in a via hole or a trench, a process of polishing the conductive material by CMP (chemical mechanical polishing) is generally provided. In such a CMP process, there is a concern that a great stress is applied to the insulating layer 4 and the
また、前記絶縁層4、前記絶縁層6とCuなどの導電性材料の間に拡散防止膜を形成する場合には、前記ビアホール9の内壁面や前記トレンチ10の内壁面に、例えばスパッタリング法により、またはCVD法により、例えばTa,TaN,TiN,W,WNなどの高融点金属や高融点金属の窒化物などを形成することが一般的であった。
When a diffusion prevention film is formed between the insulating layer 4 and the
この場合、拡散防止膜を形成する場合にプラズマにより絶縁層にダメージが生じる場合があった。また、絶縁層が多孔質材料であるため、上記の拡散防止膜材料が多孔質膜の内部に侵入してしまう問題や、または拡散防止膜にピンホールが形成されてしまい、拡散防止膜の信頼性低下が生じる場合がある。このように、特に多孔質材料よりなる絶縁膜に対しては、拡散防止膜を形成することが困難である問題が生じていた。 In this case, when the diffusion prevention film is formed, the insulating layer may be damaged by the plasma. In addition, since the insulating layer is a porous material, the above-mentioned diffusion preventing film material may enter the inside of the porous film, or a pinhole may be formed in the diffusion preventing film, and the reliability of the diffusion preventing film may be increased. Deterioration may occur. As described above, there has been a problem that it is difficult to form a diffusion prevention film, particularly for an insulating film made of a porous material.
このように層間絶縁膜がダメージを受けた場合、例えば、層間絶縁膜と配線構造の膜剥がれが生じる場合があり、製造の歩留りが低下する場合がある。また、製造される半導体装置の特性にばらつきが生じる場合があり、特に電気特性がばらついてしまう場合が考えられる。 When the interlayer insulating film is damaged in this way, for example, the interlayer insulating film and the wiring structure may be peeled off, and the manufacturing yield may be reduced. In addition, the characteristics of the manufactured semiconductor device may vary, and in particular, the electrical characteristics may vary.
そこで、本発明では上記の問題を解決した、新規で有用な半導体装置の製造方法を提供することを統括的課題としている。 In view of the above, the present invention has a general object to provide a novel and useful method for manufacturing a semiconductor device that solves the above-described problems.
本発明の具体的な課題は、配線間の寄生容量が小さく、安定な構造を有する半導体装置を製造する半導体装置の製造方法を提供することである。 A specific problem of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method for manufacturing a semiconductor device having a stable structure with a small parasitic capacitance between wirings.
本発明では上記の課題を、第1の絶縁層に埋設される、導電材料よりなる配線構造を形成する配線構造形成工程と、前記第1の絶縁層を除去して前記配線構造を露出させる第1の絶縁層除去工程と、前記配線構造を埋めるように第2の絶縁層を形成する絶縁層埋設工程と、前記第2の絶縁層上にキャップ膜を形成するキャップ膜形成工程と、前記第2の絶縁層を除去する第2の絶縁層除去工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法により、解決する。 In the present invention, the above-described problems are solved by a wiring structure forming step of forming a wiring structure made of a conductive material embedded in the first insulating layer, and a first step of removing the first insulating layer and exposing the wiring structure. A first insulating layer removing step, an insulating layer embedding step for forming a second insulating layer so as to fill the wiring structure, a cap film forming step for forming a cap film on the second insulating layer, And a second insulating layer removing step for removing the second insulating layer.
当該製造方法によれば、配線間の寄生容量が小さく、安定な構造を有する半導体装置を製造することが可能になる。 According to this manufacturing method, it is possible to manufacture a semiconductor device having a stable structure with a small parasitic capacitance between wirings.
また、前記第1の絶縁層除去工程では、前記第1の絶縁層を薬液によるウェットエッチングにより除去すると、容易に前記第1の絶縁層を除去することが可能である。 In the first insulating layer removing step, the first insulating layer can be easily removed by removing the first insulating layer by wet etching using a chemical solution.
また、前記第2の絶縁層除去工程では、前記第2の絶縁層を薬液よりなるエッチング媒体によるウェットエッチングにより除去すると、容易に前記第2の絶縁層を除去することが可能である。 In the second insulating layer removing step, the second insulating layer can be easily removed by removing the second insulating layer by wet etching using an etching medium made of a chemical solution.
また、前記第2の絶縁層除去工程は、前記キャップ膜に、前記薬液を前記第2の絶縁層に供給する供給口を形成する供給口形成工程と、前記供給口から、前記薬液を前記第2の絶縁層に供給するエッチング媒体供給工程と、を有すると、前記キャップ膜で前記配線構造を覆った状態のままで、前記第2の絶縁層を除去することが可能となる。 The second insulating layer removing step includes: a supply port forming step for forming a supply port for supplying the chemical solution to the second insulating layer in the cap film; and the chemical solution from the supply port. And an etching medium supply step for supplying the second insulating layer to the second insulating layer, the second insulating layer can be removed while the wiring structure is covered with the cap film.
また、前記第2の絶縁層除去工程の後、前記供給口に対応する位置に、前記キャップ膜と前記配線構造の下層に形成された下層絶縁層とを支持する支持構造体を形成する支持構造体形成工程をさらに有すると、半導体装置の剛性を向上させることが可能となり、好適である。 Also, a support structure that forms a support structure that supports the cap film and a lower insulating layer formed in a lower layer of the wiring structure at a position corresponding to the supply port after the second insulating layer removing step. If the body forming step is further included, the rigidity of the semiconductor device can be improved, which is preferable.
また、前記支持構造体は、CVD法により形成されると、容易に前記開口部に対応する位置に支持構造体を形成することが可能となり、好適である。 Further, when the support structure is formed by a CVD method, the support structure can be easily formed at a position corresponding to the opening, which is preferable.
また、前記支持構造体が、前記下層絶縁層上に複数形成されると、半導体装置の剛性を向上させることが可能となり、好適である。 In addition, it is preferable that a plurality of the support structures are formed on the lower insulating layer because the rigidity of the semiconductor device can be improved.
また、前記支持構造体が、前記配線構造の周囲を囲むように形成されると、前記配線構造を前記支持構造体により外気より隔絶した構造とすることが可能となり、好適である。 Further, when the support structure is formed so as to surround the wiring structure, it is preferable that the wiring structure can be separated from the outside air by the support structure.
また、前記配線構造形成工程では、前記配線構造を構成するトレンチ配線とビアプアグが形成されるとともに、前記第1の絶縁層が形成されている領域を、前記支持構造体形成工程において、前記支持構造体が形成される領域と前記支持構造体が形成されない領域とに分離する分離構造体が形成されると、前記支持構造体の形成が容易となり、好適である。 Further, in the wiring structure forming step, a trench wiring and a via pug constituting the wiring structure are formed, and a region where the first insulating layer is formed is formed in the supporting structure forming step. When a separation structure that separates into a region where a body is formed and a region where the support structure is not formed is formed, it is preferable because the support structure can be easily formed.
また、前記分離構造体は、前記下層絶縁層上に形成される、前記導電材料よるなる複数のパターン構造体を有すると、前記複数のパターン構造体の間を前記エッチング媒体が通過可能になり、好適である。 Further, when the separation structure has a plurality of pattern structures made of the conductive material formed on the lower insulating layer, the etching medium can pass between the plurality of pattern structures, Is preferred.
また、前記エッチング媒体供給工程では、前記複数のパターン構造体の間から前記エッチング媒体が前記第2の絶縁層に供給されると、当該パターン構造体によって前記支持構造体が形成される領域を構成するとともに、前記供給口から前記エッチング媒体を前記第2の絶縁層に供給することが可能となり、好適である。 In the etching medium supply step, when the etching medium is supplied to the second insulating layer from among the plurality of pattern structures, a region in which the support structure is formed by the pattern structure is configured. In addition, the etching medium can be supplied to the second insulating layer from the supply port, which is preferable.
また、前記配線構造形成工程では、前記配線構造を補強する前記導電材料よりなる補強構造体が形成されると、当該配線構造へのダメージを抑制することが可能となり、好適である。 Also, in the wiring structure forming step, it is preferable that a reinforcing structure made of the conductive material that reinforces the wiring structure can be prevented from damage to the wiring structure.
また、前記導電材料はCuよりなると、配線構造の抵抗値を低減することが可能となり、好適である。 In addition, it is preferable that the conductive material is made of Cu because the resistance value of the wiring structure can be reduced.
また、前記第1の絶縁層除去工程の後に、露出された前記配線構造表面に前記導電材料の拡散防止膜を形成する拡散防止膜形成工程を有すると、前記導電材料が前記第2の絶縁層に拡散することが抑制され、好適である。 In addition, after the first insulating layer removing step, the conductive material has the diffusion insulating film forming step of forming a diffusion preventing film of the conductive material on the exposed surface of the wiring structure, and the conductive material becomes the second insulating layer. It is preferable that it diffuses into the surface.
また、前記拡散防止膜形成工程では、前記配線構造表面を窒化する窒化処理が行われると、前記導電材料が前記第2の絶縁層に拡散することが抑制され、好適である。 In the diffusion preventing film forming step, it is preferable that a nitriding process for nitriding the surface of the wiring structure is performed because the conductive material is suppressed from diffusing into the second insulating layer.
また、前記拡散防止膜形成工程の前に、露出された前記配線構造表面の酸化膜を除去する還元工程が実施されると、前記拡散防止膜と前記配線構造の密着性が良好となり、好適である。 In addition, if a reduction process is performed to remove the exposed oxide film on the surface of the wiring structure before the diffusion prevention film forming process, the adhesion between the diffusion prevention film and the wiring structure is improved, which is preferable. is there.
また、前記第1の絶縁層は、多孔質材料よりなると、当該第1の絶縁層を除去することが容易となる。 Further, when the first insulating layer is made of a porous material, it is easy to remove the first insulating layer.
また、前記第2の絶縁層は、多孔質材料よりなると、当該第2の絶縁層を除去することが容易となる。 Moreover, when the second insulating layer is made of a porous material, it is easy to remove the second insulating layer.
また、前記多孔質材料は、多孔質シリカ材料を用いてもよい。 Further, a porous silica material may be used as the porous material.
本発明によれば、配線間の寄生容量が小さく、安定な構造を有する半導体装置を製造する半導体装置の製造方法を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the manufacturing method of the semiconductor device which manufactures the semiconductor device which has the parasitic capacitance between wiring small and has a stable structure.
まず、本発明の概要について以下に説明する。 First, the outline of the present invention will be described below.
本発明による半導体装置の製造方法では、第1の絶縁層に埋設される、導電材料よりなる配線構造を形成する配線構造形成工程と、前記第1の絶縁層を除去して前記配線構造を露出させる第1の絶縁層除去工程と、前記配線構造を埋めるように第2の絶縁層を形成する絶縁層埋設工程と、前記第2の絶縁層上にキャップ膜を形成するキャップ膜形成工程と、前記第2の絶縁層を除去する第2の絶縁層除去工程と、を有することを特徴としている。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a wiring structure forming step for forming a wiring structure made of a conductive material embedded in a first insulating layer, and the wiring structure is exposed by removing the first insulating layer. A first insulating layer removing step, an insulating layer embedding step of forming a second insulating layer so as to fill the wiring structure, and a cap film forming step of forming a cap film on the second insulating layer; And a second insulating layer removing step for removing the second insulating layer.
上記の製造方法の場合、前記配線構造を形成する過程において、例えばプラズマ処理やウェット処理などにより、ダメージを受けている可能性が高い前記第1の絶縁層が除去されている。 In the case of the above manufacturing method, in the process of forming the wiring structure, the first insulating layer that is highly likely to be damaged is removed by, for example, plasma treatment or wet treatment.
さらに、別途前記第2の絶縁層が前記配線構造の周囲に当該配線構造を埋めるように形成されることで、当該第2の絶縁層上にキャップ膜を形成することが可能となっている。当該キャップ膜が形成されることで、当該配線構造が外気より隔絶される構造となり、さらに当該キャップ膜上に別の配線構造が形成可能になる。当該キャップ膜が形成された後、前記第2の絶縁膜を除去して配線構造の寄生容量を低減している。 Further, the second insulating layer is separately formed so as to fill the wiring structure around the wiring structure, so that a cap film can be formed on the second insulating layer. By forming the cap film, the wiring structure is isolated from the outside air, and another wiring structure can be formed on the cap film. After the cap film is formed, the second insulating film is removed to reduce the parasitic capacitance of the wiring structure.
また、当該キャップ膜上に再び絶縁層を形成し、上記の工程を繰り返し実施することで、キャップ膜により隔絶された、複数の配線構造が積層された多層配線構造を形成することが可能となる。この場合、当該キャップ膜は、配線構造を外気より隔絶するとともに、配線構造の外壁となって多層配線構造を支持する構造体の一部となる。 In addition, by forming an insulating layer again on the cap film and repeating the above steps, it is possible to form a multilayer wiring structure in which a plurality of wiring structures separated by the cap film are stacked. . In this case, the cap film isolates the wiring structure from the outside air and becomes a part of the structure that becomes the outer wall of the wiring structure and supports the multilayer wiring structure.
上記の構造では、前記配線構造の周囲には実質的に空気または不活性ガスなどの気体が存在する状態となり、層間絶縁膜を用いる従来の構造に比べて前記配線構造の寄生容量を大幅に低減することが可能となる。 In the above structure, there is substantially a gas such as air or inert gas around the wiring structure, and the parasitic capacitance of the wiring structure is greatly reduced compared to the conventional structure using an interlayer insulating film. It becomes possible to do.
また、従来のように、例えば製造工程でダメージを受けた層間絶縁膜が配線構造間に残留していないため、例えば、層間絶縁膜と配線構造の膜剥がれがなどの問題が発生することがない。また、層間絶縁膜のダメージに起因する、製造される半導体装置の特性、例えば電気特性のばらつきが抑制され、半導体装置の製造歩留りが向上する効果を奏する。 Further, since the interlayer insulating film damaged in the manufacturing process does not remain between the wiring structures as in the prior art, for example, problems such as film peeling between the interlayer insulating film and the wiring structure do not occur. . In addition, variations in characteristics of the semiconductor device to be manufactured, for example, electrical characteristics, caused by damage to the interlayer insulating film are suppressed, and the manufacturing yield of the semiconductor device is improved.
また、この場合、前記第1の絶縁層、第2の絶縁層は、例えば薬液に溶解(ウェットエッチング)することにより、容易に除去できる。特に、当該第1の絶縁層または第2の絶縁層に、溶液によるウェットエッチング速度が大きい多孔質材料(例えば多孔質シリカなど)を用いると好適である。 In this case, the first insulating layer and the second insulating layer can be easily removed by, for example, dissolving (wet etching) in a chemical solution. In particular, it is preferable to use a porous material (for example, porous silica) having a high wet etching rate with a solution for the first insulating layer or the second insulating layer.
例えば、図2は、酸溶液およびアルカリ溶液中の様々な種類の絶縁膜のエッチング速度を比較した図である。図2には、○にてCVD法で形成した酸化膜(以下文中CVD酸化膜)の、◆にて多孔質材料よりなる多孔質絶縁膜の、●にて当該多孔質絶縁膜をプラズマドライエッチングしてプラズマに曝した後の、溶液中のウェットエッチング速度の測定結果をそれぞれ示している。また、グラフの横軸は溶液中のPHを示している。また、この実験では酸溶液としてHClの溶液を、アルカリ溶液としてNH4OHの溶液をそれぞれ用いている。 For example, FIG. 2 is a diagram comparing the etching rates of various types of insulating films in an acid solution and an alkaline solution. In FIG. 2, an oxide film formed by a CVD method in ○ (hereinafter referred to as a CVD oxide film in the text), a porous insulating film made of a porous material in ◆, and a plasma dry etching of the porous insulating film in ● 3 shows the measurement results of the wet etching rate in the solution after being exposed to plasma. Further, the horizontal axis of the graph indicates the pH in the solution. In this experiment, an HCl solution is used as the acid solution, and an NH 4 OH solution is used as the alkaline solution.
図2を参照するに、特にPHが大きい領域、すなわちアルカリ溶液中ではそれぞれの絶縁膜のエッチング速度が大きくなることがわかる。特に、CVD酸化膜に比べて多孔質絶縁膜のエッチング速度が大きくなっている。これは、多孔質絶縁膜の表面積がCVD酸化膜に比べて大きく、溶液に触れる面積が大きいためと考えられる。 Referring to FIG. 2, it can be seen that the etching rate of each insulating film increases particularly in a region where PH is high, that is, in an alkaline solution. In particular, the etching rate of the porous insulating film is higher than that of the CVD oxide film. This is presumably because the surface area of the porous insulating film is larger than that of the CVD oxide film and the area in contact with the solution is large.
さらに、プラズマに曝された(プラズマによるドライエッチング後の)多孔質絶縁膜は、プラズマに曝される前の多孔質絶縁膜に比べてさらにウェットエッチング速度が大きくなっていることがわかる。これは、プラズマに曝されることで多孔質絶縁膜がダメージを受けていることを示唆すると共に、特にプラズマに曝された多孔質絶縁膜はアルカリ溶液によって容易にウェットエッチングして除去できることを示している。 Furthermore, it can be seen that the wet etching rate of the porous insulating film exposed to plasma (after dry etching by plasma) is higher than that of the porous insulating film before being exposed to plasma. This suggests that the porous insulating film is damaged by exposure to plasma, and that the porous insulating film exposed to plasma can be easily removed by wet etching with an alkaline solution. ing.
また、図3は、フッ酸(HF)溶液中の様々な種類の絶縁膜のエッチング速度を比較した図である。図3には、○にてCVD酸化膜の、◇にて熱酸化膜の、◆にて多孔質材料よりなる多孔質絶縁膜の、●にて当該多孔質絶縁膜をプラズマドライエッチングしてプラズマに曝した場合の、フッ酸溶液中のウェットエッチング速度の測定結果をそれぞれ示している。また、グラフの横軸は溶液中のPHを示している。 FIG. 3 is a diagram comparing the etching rates of various types of insulating films in a hydrofluoric acid (HF) solution. In FIG. 3, ○ indicates a CVD oxide film, ◇ indicates a thermal oxide film, ♦ indicates a porous insulating film made of a porous material, and ● indicates that the porous insulating film is subjected to plasma dry etching. 3 shows the measurement results of the wet etching rate in the hydrofluoric acid solution when exposed to water. Further, the horizontal axis of the graph indicates the pH in the solution.
図3を参照するに、それぞれの絶縁膜のエッチング速度を比較すると、多孔質絶縁膜のウェットエッチング速度が、CVD酸化膜、熱酸化膜に比べて特に大きく、プラズマに曝された(プラズマによるドライエッチング後の)多孔質絶縁膜ではさらにウェットエッチング速度が大きくなっている。 Referring to FIG. 3, when the etching rates of the respective insulating films are compared, the wet etching rate of the porous insulating film is particularly higher than that of the CVD oxide film and the thermal oxide film, and the plasma is exposed to the plasma (the dry etching by the plasma). In the porous insulating film (after etching), the wet etching rate is further increased.
このように、ウェットエッチングの溶液としてフッ酸を用いた場合にも多孔質絶縁膜のウェットエッチング速度は大きく、さらにプラズマに曝された多孔質絶縁膜のウェットエッチング速度はさらに大きくなっていることがわかる。 Thus, even when hydrofluoric acid is used as the wet etching solution, the wet etching rate of the porous insulating film is large, and the wet etching rate of the porous insulating film exposed to plasma is further increased. Recognize.
本発明では上記の性質を利用すると好適であり、例えば前記第1の絶縁膜または前記第2の絶縁膜として多孔質絶縁膜を用いると、ウェットエッチング速度が大きく、当該第1の絶縁層または第2の絶縁膜を除去することが容易となり、好適である。 In the present invention, it is preferable to use the above properties. For example, when a porous insulating film is used as the first insulating film or the second insulating film, the wet etching rate is high, and the first insulating layer or the second insulating film is used. It is easy to remove the second insulating film, which is preferable.
また、配線構造を構成する導電性材料、例えばCuの層間絶縁膜への拡散を防止するため、従来は、層間絶縁膜側に拡散防止膜を形成していた。しかし、層間絶縁膜に拡散防止膜を形成する場合には以下の問題が生じていた。まず、1)拡散防止膜形成時にプラズマを用いる場合(スパッタリング、CVDなど)には当該プラズマにより絶縁層にダメージが生じる問題、また、2)拡散防止膜が絶縁層に浸透してしまう問題、3)拡散防止膜にピンホールが形成されてしまう問題、があり、特に絶縁層が多孔質材料よりなる場合にこれらの問題が顕著であった。一方、本発明では、前記配線構造を露出させる工程をとるため、露出した配線構造表面に、配線構造を構成する導電性材料(例えばCu)の拡散防止膜(バリア膜)を形成することが容易になっている。そのため、拡散防止膜を形成する上での上記の従来の問題を抑制することができる。 In order to prevent diffusion of a conductive material constituting the wiring structure, for example, Cu into the interlayer insulating film, conventionally, a diffusion preventing film has been formed on the interlayer insulating film side. However, the following problems have arisen when a diffusion barrier film is formed in the interlayer insulating film. First, 1) When plasma is used during the formation of the diffusion barrier film (sputtering, CVD, etc.), there is a problem that the insulating layer is damaged by the plasma, and 2) a problem that the diffusion barrier film penetrates the insulating layer. ) There is a problem that pinholes are formed in the diffusion prevention film, and these problems are remarkable particularly when the insulating layer is made of a porous material. On the other hand, in the present invention, since the wiring structure is exposed, it is easy to form a diffusion prevention film (barrier film) of a conductive material (for example, Cu) constituting the wiring structure on the exposed wiring structure surface. It has become. Therefore, the above-described conventional problem in forming the diffusion prevention film can be suppressed.
また、上記の製造方法において配線構造を形成する場合に、様々な応力が配線構造やキャップ膜に負荷される。特に本発明の場合には層間絶縁膜を除去する工程を有するため、配線構造やキャップ膜を支持する(または補強する)構造を有することが好ましい。 Further, when the wiring structure is formed in the above manufacturing method, various stresses are applied to the wiring structure and the cap film. In particular, in the case of the present invention, since it includes a step of removing the interlayer insulating film, it is preferable to have a structure that supports (or reinforces) the wiring structure and the cap film.
例えば、これらの構造体を形成する場合に、CVD法により、絶縁物よって配線構造を挟んで対向するキャップ膜を接続するように構造体を形成すると、半導体装置全体の剛性が向上し、好適である、また、例えば前記配線構造を構成する導電材料と同様の材料によって、例えば配線構造を形成する工程において、当該配線構造を補強する構造を設けると好適である。 For example, when these structures are formed, it is preferable that the structure is formed by connecting the opposing cap films with the wiring structure sandwiched by an insulator by a CVD method, because the rigidity of the entire semiconductor device is improved. It is also preferable to provide a structure that reinforces the wiring structure, for example, in the step of forming the wiring structure, for example, by a material similar to the conductive material constituting the wiring structure.
これらの構造の具体的な構成例に関しては以下の実施例中で詳細を後述する。 Details of specific configuration examples of these structures will be described later in the following embodiments.
次に、本発明の実施の形態に関して、図面に基づき、具体的に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図4A〜図4Lは、本発明の実施例1による半導体装置の製造方法の一例を、手順を追って示した図である。 4A to 4L are diagrams showing an example of a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, following the procedure.
まず、図4Aに示す、配線構造を形成過程にある半導体装置は、定法により形成された、図示を省略するMOSトランジスタなどの半導体素子上に、絶縁層201が形成されている。前記絶縁層201中には、例えば前記MOSトランジスタにその一部が接続される、例えばCuよりなるトレンチ配線202が形成されている。また、前記絶縁層202は、以下の工程で示す方法と同様にして、除去された構造としてもよい。
First, in the semiconductor device in the process of forming a wiring structure shown in FIG. 4A, an insulating
ここで、本図に示す工程では、前記絶縁層201上にキャップ膜101を形成し、当該キャップ膜101上に、多孔質(ポーラス)材料よりなる絶縁層102を形成する。前記キャップ膜101は、前記トレンチ配線202を覆うように形成されている。また、前記絶縁層102は、例えば多孔質シリカよりなり、例えばSOD(Spin on Dielectric)法により形成される。また、このような多孔質材料は、CVD法により形成することも可能である。
In this step, a
次に、図4Bに示す工程において、前記絶縁層102上にレジストを形成し、当該レジストをフォトリソグラフィ法によりパターニングした後、パターニングされたレジストをマスクにして前記絶縁層102をエッチングし、ビアホール103と、当該ビアホール103上に当該ビアホール103に連通するトレンチ104を形成する。この場合、前記ビアホール103は、前記絶縁層102の側から前記キャップ層101を貫通するように形成され、当該ビアホール103の底部では前記トレンチ配線202の一部が露出するように形成される。
4B, after forming a resist on the insulating
この場合、前記レジストと前記絶縁層102の間にはハードマスクを形成するようにしてもよい。前記ハードマスクは、多孔質材料よりなる前記絶縁層102を保護する効果を奏する。また、前記レジストと前記絶縁層102のエッチングの選択比が小さい場合(例えば前記絶縁層102が有機材料で形成される場合など)には、前記レジストをマスクにして一端ハードマスクのパターニングを行い、パターニングされたハードマスクを実質的なマスクとして前記絶縁層102のエッチングを行ってもよい。
In this case, a hard mask may be formed between the resist and the insulating
また、前記絶縁層102中には、前記ビアホール103と前記トレンチ104の境界となる付近の高さの位置に、エッチストッパ層を設けてもよい。エッチストッパ層を設けると、前記トレンチ104の深さの制御が容易となる効果を奏する。
An etch stopper layer may be provided in the insulating
また、上記のハードマスクやエッチストッパ層は、後の工程において前記絶縁層102をウェットエッチングにより除去する場合に、同様にしてウェットエッチングにより除去できる材料であると好ましく、前記絶縁層102とウェットエッチング速度の差が小さい材料であるとさらに好ましい。
The hard mask and the etch stopper layer are preferably materials that can be removed by wet etching in the same manner when the insulating
さらに、本実施例の場合、前記絶縁層102に、複数の前記トレンチ104を互いに接続するブリッジ溝105を形成することが好ましい。当該ブリッジ溝105には、後工程において、トレンチ104に形成される複数のトレンチ配線を互いに接続し、複数のトレンチ配線を支持するブリッジ構造が形成される。前記ブリッジ溝105は、例えば前記トレンチ104と直交する方向に、隣接する2つのトレンチを接続するようにして、複数形成される。
Furthermore, in the case of the present embodiment, it is preferable to form a
また、前記ブリッジ溝105の深さは、前記トレンチ104より浅くなるように形成されることが好ましい。これは、後の工程において、CMPによってブリッジ溝に形成されるブリッジ構造を除去可能にするためである。
In addition, the
また、本工程では、前記ビアホール103に加えて、ビアホール106を形成しておくことが好ましい。後の工程において、前記ビアホール103には、前記トレンチ104に形成されるトレンチ配線と、前記トレンチ配線202を電気的に接続するビアプラグが形成される。一方、前記ビアホール106には、前記トレンチ104に形成されるトレンチ配線を支持するための補強構造体であるビアプラグが形成される。
In this step, it is preferable to form a via
次に、図4Cに示す工程において、前記ビアホール103、前記ビアホール106、前記トレンチ104、および前記ブリッジ溝105に、配線構造を形成する導電性材料、例えばCuを埋設する。その結果、前記ビアホール103,106にビアプラグ103A、106Aが、前記トレンチ104にトレンチ配線104Aが、前記ブリッジ溝105にブリッジ構造105Aが、それぞれ形成される。この場合、前記ビアプラグ103Aは、前記トレンチ配線202と電気的に接続され、当該トレンチ配線202と前記トレンチ配線104Aが電気的に接続される。
Next, in the step shown in FIG. 4C, a conductive material that forms a wiring structure, for example, Cu, is embedded in the via hole 103, the via
また、前記ビアプラグ106Aは、当該トレンチ配線104Aを支持するための補強構造体であるため、当該トレンチ配線104A以外の配線とは接続されない。このような補強構造体については詳細を後述する。
Further, since the via
前記ビアホール103、前記ビアホール106、前記トレンチ104、および前記ブリッジ溝105に、Cuを埋設する場合、例えばメッキ法により実施することが可能であるが、メッキに先立ち、スパッタリング法やCVD法によって、メッキのシード層を形成しておくことが好ましい。また、Cuの埋設は、メッキ法に限定されず、スパッタリング法や、CVD法によって実施することも可能である。
When Cu is embedded in the via hole 103, the via
また、従来はCuの埋設に先立ち、前記絶縁層102の側に、Cuの拡散防止膜を形成することが一般的に行われていたが、本実施例では後の工程において配線構造側(Cu側)に拡散防止膜形成するため、この工程において拡散防止膜を形成することを要しない。
Conventionally, a Cu diffusion prevention film is generally formed on the insulating
また、Cuは、前記トレンチ104上とブリッジ溝105上に、またさらに前記絶縁層102全体を覆うように形成される。
Further, Cu is formed on the
次に、図4Dに示す工程において、前記トレンチ104上とブリッジ溝105上に、またさらに前記絶縁層102全体を覆うように形成された導電性材料をCMPにより研磨する。本工程においては前記絶縁層102、前記トレンチ配線104A、および前記ブリッジ構造105Aが露出する程度に導電性材料(Cu)をCMPにより削除する。
Next, in the step shown in FIG. 4D, the conductive material formed on the
このようにして、前記トレンチ配線104A,前記ビアプラグ103A,106A,前記ブリッジ構造105Aよりなる、配線構造が形成される。当該配線構造は、半導体装置の電気的な配線に用いられる前記トレンチ配線104A、前記ビアプラグ103Aを有すると共に、当該配線構造の機械的な強度を補強するための、前記ブリッジ構造105A,前記ビアプラグ106Aを有している。
Thus, a wiring structure including the
例えば前記ブリッジ構造105Aや前記ビアプラグ106Aは、前記トレンチ配線104Aを支持(補強)する構造体であり、半導体装置の製造工程において、前記配線構造にかかる応力に対して、当該配線構造がダメージを受けることを抑制している。例えば、CMPによる応力や、熱処理やプラズマによる応力変化、ウェット処理する場合にかかる応力によって配線構造が破壊されたり、変形することを抑制している。
For example, the
次に、図4Eに示す工程において、前記絶縁層102を溶液によるウェットエッチングにより、溶解して除去する。前記絶縁層102を溶解するための溶液としては、例えば図2または図3に示したように、アンモニア溶液などのアルカリ溶液、またはフッ酸溶液などを用いることが可能であるが、これらのほかにフッ化アンモニウム溶液などを用いることも可能である。また、これらの溶液を混合して用いることも可能である。また、この場合、前記キャップ膜101は当該溶液に溶解されずに残留することが好ましいため、当該キャップ膜101は当該溶液に対する耐性を有していることが好ましい。
Next, in the step shown in FIG. 4E, the insulating
また、前記溶液には、例えばCuなどの導電性材料(配線構造)の薬液による腐食を防止する腐食防止剤や、当該導電性材料の酸化を防止する酸化防止剤を添加してもよい。例えば、前記腐食防止剤としては、BTA(ベンゾトリアゾール)、前記酸化防止剤としては、アスコルビン酸やアスパラギン酸などを用いることが可能である。 Moreover, you may add the corrosion inhibitor which prevents the corrosion by the chemical | medical solution of conductive materials (wiring structure), such as Cu, for example, and the antioxidant which prevents the oxidation of the said conductive material to the said solution. For example, BTA (benzotriazole) can be used as the corrosion inhibitor, and ascorbic acid or aspartic acid can be used as the antioxidant.
また、前記配線構造表面には、エッチング残渣などの付着物が残留している場合がある。これらの付着物を除去するため、前記配線構造の洗浄が行われることが好ましい。 Further, deposits such as etching residues may remain on the surface of the wiring structure. In order to remove these deposits, the wiring structure is preferably cleaned.
次に、前記配線構造表面に、当該配線構造を構成する導電性材料、例えばCuが、後の工程において形成される層間絶縁膜に拡散することを防止する拡散防止膜の形成を行う。従来は、層間絶縁膜側に配線構造の拡散防止膜を形成していたが、この場合には層間絶縁膜がダメージがうけるなどの様々な問題が生じていた。本実施例の場合には配線構造側に拡散防止膜を形成することで、層間絶縁膜側に拡散防止膜を形成する上での問題を回避することができる。 Next, a diffusion prevention film is formed on the wiring structure surface to prevent the conductive material constituting the wiring structure, for example, Cu, from diffusing into an interlayer insulating film formed in a later step. Conventionally, a diffusion preventing film having a wiring structure is formed on the interlayer insulating film side, but in this case, various problems such as damage to the interlayer insulating film have occurred. In the case of the present embodiment, by forming the diffusion prevention film on the wiring structure side, problems in forming the diffusion prevention film on the interlayer insulating film side can be avoided.
例えば、前記拡散防止膜は、W(タングステン)などの加熱触媒体に、例えばNH3ガスなどの窒素元素を含むガスを通し、前記配線構造に供給することにより、前記配線構造表面(Cu表面)を窒化して不動態化することで形成することができる。 For example, the diffusion preventing film is supplied to the wiring structure by passing a gas containing a nitrogen element such as NH 3 gas through a heating catalyst body such as W (tungsten), and thereby supplying the wiring structure surface (Cu surface). Can be formed by nitriding and passivating.
また、上記の拡散防止膜を形成する前に、前記配線構造表面に形成された酸化膜を除去するために、酸化膜の還元を行う事が好ましい。この場合、前記酸化膜の還元は、例えば加熱H2ガスを前記配線構造に供給することにより、実施することができる。 Further, before forming the diffusion preventing film, it is preferable to reduce the oxide film in order to remove the oxide film formed on the surface of the wiring structure. In this case, the reduction of the oxide film can be performed, for example, by supplying heated H 2 gas to the wiring structure.
また、前記拡散防止膜を形成する方法は、上記の方法に限定されるものではない。例えば、前記配線構造表面にCVD法や、ALD法(Atomic Layer Deposition法)により絶縁性の膜を形成することも可能である。また、前記配線構造表面に自己組織化膜(SAM膜)を形成する方法もあり、この場合には所定の自己組織化膜を形成する成分を含んだ溶液中に、前記配線構造を浸浸すればよい。 The method for forming the diffusion barrier film is not limited to the above method. For example, an insulating film can be formed on the surface of the wiring structure by a CVD method or an ALD method (Atomic Layer Deposition method). There is also a method of forming a self-assembled film (SAM film) on the surface of the wiring structure. In this case, the wiring structure is immersed in a solution containing a component that forms a predetermined self-assembled film. That's fine.
なお、図中では、上記の拡散防止膜の図示は省略している。 In the drawing, the diffusion preventing film is not shown.
次に、図4Fに示した工程において、前記配線構造を埋めるようにして、前記キャップ膜101上に、例えば多孔質シリカなどの多孔質材料よりなる絶縁層107を形成する。この場合、前記絶縁層107は、例えば例えばSOD法により形成される。また、このような多孔質材料は、CVD法により形成することも可能である。
Next, in a step shown in FIG. 4F, an insulating
次に、図4Gに示す工程において、余剰な前記絶縁層107をCMPによって除去する。さらにCMPによって、前記トレンチ配線104Aとともに前記ブリッジ構造105Aを研磨し、当該ブリッジ構造105Aを除去する。このため、前記ブリッジ構造105Aに対して前記トレンチ配線104Aは厚く形成されていることが好ましく、前記ブリッジ構造105Aを研磨により除去した状態において、パターン配線として用いるのに好適な厚さになるように前記トレンチ配線104Aが形成されていることが好ましい。
Next, in the step shown in FIG. 4G, the excess insulating
次に、図4Hに示す工程において、前記絶縁層107と、当該絶縁層107より露出した前記トレンチ配線104Aの上に、キャップ膜601を形成する。なお、本図(図4H)から図4Lにかけては、半導体装置において、図4Aから図4Iにて示した領域より広い領域を図示する。例えば、図4Gに示した前記トレンチ配線104A,ビアプラグ103A,106Aなどの配線構造は、図4Hの領域Aに形成されている。すなわち、図4Hと図4Gでは図面の縮尺が異なっている。また、本図以降では、前記トレンチ配線202、絶縁層201などの下層の構造は図示を省略する。
Next, in the step shown in FIG. 4H, a
また、本図に示すように、前記キャップ膜101上の、前記領域Aの間には、前記絶縁層107を貫通するビアプラグ108が複数形成されている。例えば、前記ビアプラグ108は、前記絶縁層107を貫通するようにして前記キャップ膜101と前記キャップ膜601に接するように形成されている。前記ビアプラグ108を形成する場合には、図4Bに示した工程において、前記絶縁層102に、当該絶縁層102を貫通するビアホールを形成し、図4Cに示す工程において、当該ビアホールに、例えばCuなどの導電性材料を埋設してビアプラグを形成すればよい。前記ビアプラグ108は、半導体装置全体の強度を向上させることに寄与している。
In addition, as shown in the drawing, a plurality of via
次に、図4Iに示す工程において、前記キャップ膜601の所定の位置に、前記絶縁層107を除去するための薬液を供給するための供給口602を形成する。この場合、前記供給口602は、例えばフォトリソグラフィ法によりパターニングされたレジストパターンをマスクにしたドライエッチング法などで形成される。当該供給口602は、前記キャップ膜601を貫通するように(前記絶縁層107に到達するように)形成される。
Next, in a step shown in FIG. 4I, a
また、例えば、前記供給口602に対応する位置(図中に領域Bで図示)には、前記絶縁層107が除去された後に、前記キャップ膜101と前記キャップ膜601を支持する、例えば柱状の支持構造体が形成されることが好ましい。そのためには、前記領域Bには、支持構造体を形成するための所定の構造を設けておくことが好ましいが、これについては後述する。
Further, for example, at a position corresponding to the supply port 602 (illustrated by a region B in the drawing), after the insulating
次に、図4Jに示す工程において、前記供給口602から、前記絶縁層107を溶解して除去するため薬液を供給して、当該絶縁層107をウェットエッチングにより除去する。例えば、当該薬液としては、図4Eに示した工程で用いた薬液と同様のもの(アルカリ溶液、フッ酸溶液、またはフッ化アンモニウム溶液など)を用いることが可能である。
Next, in the step shown in FIG. 4J, a chemical solution is supplied from the
ここで、例えば領域Aでは、前記トレンチ配線104A,ビアプラグ103A,106Aなどの配線構造が実質的に露出した状態となる。但しこの場合、前記拡散防止膜は当該配線構造上に形成されている。
For example, in the region A, the wiring structure such as the
次に、図4Kに示した工程において、前記供給口602に対応する位置に、例えばCVD法などを用いて、例えばSiO2よりなる、例えば柱状の支持構造体603を形成する。この場合、前記キャップ膜101上の前記供給口602に対応する位置に、前記支持構造体603が形成される領域と、前記支持構造体603が形成されない領域を分離する分離構造が形成されていることが好ましい。当該分離構造は、支持構造体を形成するための成膜ガスが、前記配線構造が形成された側の空間に入り込まないように、成膜ガスなどの侵入を抑制する。このような分離構造体の構造については、図5以下で説明する。
Next, in the step shown in FIG. 4K, for example, a
また、例えばCVD法により形成されるSiO2は、前記キャップ膜601上にも形成される。
Further, for example, SiO 2 formed by the CVD method is also formed on the
そこで、図4Lに示す工程において、必要に応じて前記キャップ膜601上に形成されたSiO2膜を、例えばエッチバックにて、またはリフトオフにて除去する。また、当該SiO2膜は、CMPにより除去することも可能である。当該SiO2膜は、必ずしも除去することが必要となるわけではない。
Therefore, in the step shown in FIG. 4L, the SiO 2 film formed on the
このようにして上層と下層をキャップ膜で挟まれた配線構造を有する半導体装置が形成される。また、この後の工程において、必要に応じて、図4Aから図4Lと同様の工程を繰り返すことにより、任意の層数の多層配線構造を形成することができることは明らかである。例えば、図4Lの工程の後、図4Aの工程と同様にして、前記キャップ膜601上に、前記絶縁層102に相当する絶縁層を形成し、以下は、図4B以下に相当する工程を実施すればよい。
Thus, a semiconductor device having a wiring structure in which the upper layer and the lower layer are sandwiched between the cap films is formed. In the subsequent steps, it is obvious that a multilayer wiring structure having an arbitrary number of layers can be formed by repeating the same steps as in FIGS. 4A to 4L as necessary. For example, after the step of FIG. 4L, an insulating layer corresponding to the insulating
上記の配線構造周囲には、いわゆる層間絶縁膜が形成されていない。そのため、前記配線構造の周囲には実質的に空気または不活性ガスなどの気体が存在する状態となり、層間絶縁膜を用いる従来の構造に比べて前記配線構造の寄生容量を大幅に低減することが可能となる。 A so-called interlayer insulating film is not formed around the wiring structure. Therefore, a gas such as air or an inert gas is substantially present around the wiring structure, and the parasitic capacitance of the wiring structure can be greatly reduced as compared with the conventional structure using an interlayer insulating film. It becomes possible.
また、従来のように、例えば製造工程でダメージを受けた層間絶縁膜が配線構造間に残留していないため、例えば、層間絶縁膜と配線構造の膜剥がれがなどの問題が発生することがない。また、層間絶縁膜のダメージに起因する、製造される半導体装置の特性、例えば電気特性のばらつきが抑制され、半導体装置の製造歩留りが向上する効果を奏する。 Further, since the interlayer insulating film damaged in the manufacturing process does not remain between the wiring structures as in the prior art, for example, problems such as film peeling between the interlayer insulating film and the wiring structure do not occur. . In addition, variations in characteristics of the semiconductor device to be manufactured, for example, electrical characteristics, caused by damage to the interlayer insulating film are suppressed, and the manufacturing yield of the semiconductor device is improved.
また、本実施例による製造方法では、絶縁層に埋設された配線構造を一旦露出させ、当該配線構造を構成する導電材料の拡散防止膜を、配線構造側に形成している。その後、再び絶縁層で当該配線構造埋設し、配線構造を隔絶するとともに半導体装置の支持構造となるキャップ膜を形成している。 Further, in the manufacturing method according to the present embodiment, the wiring structure embedded in the insulating layer is once exposed, and a diffusion preventing film of a conductive material constituting the wiring structure is formed on the wiring structure side. Thereafter, the wiring structure is buried again with an insulating layer to isolate the wiring structure and form a cap film that serves as a support structure for the semiconductor device.
このように、本実施例による製造方法では、配線構造がキャップ膜に覆われていない状態で、一旦配線構造を露出させる工程をとることで、当該配線構造の表面に、例えば拡散防止膜を形成することや、当該配線構造表面の還元処理を行って酸化膜を除去することなど、配線構造の表面処理が可能になっている。 As described above, in the manufacturing method according to the present embodiment, for example, a diffusion prevention film is formed on the surface of the wiring structure by taking the step of exposing the wiring structure in a state where the wiring structure is not covered with the cap film. It is possible to perform the surface treatment of the wiring structure, for example, by performing a reduction treatment on the surface of the wiring structure and removing the oxide film.
また、拡散防止膜を層間絶縁層側に形成する必要が無いため、拡散防止膜を層間絶縁層側に形成する上で問題になっていた問題を回避することができる。 Further, since it is not necessary to form the diffusion preventing film on the interlayer insulating layer side, it is possible to avoid the problem that has been a problem when forming the diffusion preventing film on the interlayer insulating layer side.
また、本実施例では、層間絶縁膜が除去され、配線構造が実質的に露出した構造となるため、半導体装置の剛性を補強する構造を設けると好適である。例えば、上記の例では、前記キャップ膜101と前記キャップ膜601とを支持する支持構造体603を設けている。このような支持構造体は、例えばCVD法により、形成することができるが、次に、当該支持構造体603を形成する場合の好適な方法や構造について説明する。
Further, in this embodiment, since the interlayer insulating film is removed and the wiring structure is substantially exposed, it is preferable to provide a structure for reinforcing the rigidity of the semiconductor device. For example, in the above example, the
この場合、先に説明したように、例えば前記絶縁層107の前記供給口602に対応する位置に、前記支持構造体603を形成する場合に成膜ガスの拡散を抑制する分離構造が形成されていることが好ましい。当該分離構造は、配線構造の周囲の、前記絶縁層107が形成されている領域を、前記支持構造体603が形成される領域と前記支持構造体603が形成されない領域とに実質的に分離する。
In this case, as described above, for example, in the position corresponding to the
図5は、上記の分離構造体の構成の一例である、分離構造体650を平面視した図である。本図は、図4Iに示した工程において、前記供給口602の側から、前記絶縁層107に形成された前記分離構造体650を平面視した場合の図である。
FIG. 5 is a plan view of the
図5を参照するに、前記分離構造650は、例えば前記配線構造と同じ導電材料よりなる、パターン構造体651,652,653が、前記供給口602に対応する絶縁層107の領域602aを囲むようにして形成されてなる。これらのパターン構造体が形成する隙間から、図4Jに示した工程では、前記絶縁層107を溶解するための薬液が当該絶縁層107側に供給される。
Referring to FIG. 5, the
また、図4Kに示した工程では、CVD法により前記パターン構造体651,652,653の内側の領域、すなわち領域602aに略該当する領域に、支持構造体603が形成される。この場合、CVD法に用いる成膜ガス、例えばTEOS、SiH4などの成膜ガスは、殆ど前記パターン構造体651,652,653の隙間を通過せず、成膜はおもに前記領域602aで起こることになる。
In the step shown in FIG. 4K, the
すなわち、前記パターン構造体651,652,653の隙間は、前記絶縁層107を溶解させる溶解液を通過させるように、また、前記支持構造体603を形成するための成膜ガスを実質的に通過させない程度に形成されることが好ましい。
That is, the gap between the
例えば、前記パターン構造体651は、略平板形状よりなり、前記キャップ膜101上に起立するように形成され、平面視した場合に長手方向が前記領域602aから当該領域602aの外側に向かう方向に実質的に一致するように形成される。
For example, the
また、前記パターン構造体651は、前記領域602aを囲むように、例えば正方形に配列され、当該正方形の角部には四角柱形状の前記パターン構造体652が配置される。
The
また、配列された複数のパターン構造体651とその長手方向が直交する向きに、略平板形状の前記パターン構造体653が当該パターン構造体651の周囲に設置され、隙間のコンダクタンスを小さくするように設置されている。
In addition, the
また、図6には、図5に示した前記分離構造体650のX−X’断面図を示す。図5を参照するに、前記パターン構造体651および前記パターン構造体652は、例えば前記絶縁層107を貫通するように、前記キャップ膜101上から前記キャップ膜601に到達する高さに形成される。この場合、パターン構造体の隙間dが、前記薬液が通過し、また、前記成膜ガスが実質通過しない程度に形成される。
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line X-X ′ of the
また、これらのパターン構造体651、652、653は、例えば前記配線構造(トレンチ配線104A、ビアプラグ103Aなど)を形成する工程において同時に形成することができる。例えば、図4Bに示した工程において、前記絶縁層102に、前記トレンチ104と前記ビアプラグ108を形成する場合に、同様に当該絶縁層102に上記のパターン構造体を形成するための溝部を形成し、図4Cに示す工程において、当該溝部に、例えばCuなどの導電性材料を埋設して前記パターン構造体651、652、653を形成すればよい。
These
また、図7は、当該分離構造体650の内側に、前記支持構造体603が形成された状態を平面視した図である(図4Lに相当する状態)。このように、例えばSiO2よりなる支持構造体は、パターン構造体651,652,653の略内側に形成される。
FIG. 7 is a plan view of a state where the
また、このような支持構造体は、上記のように、例えば柱状に、トレンチ配線の間に点在するように形成される場合に限定されず、他にも様々な形状、構造で形成することが可能である。 Further, as described above, such a support structure is not limited to the case where the support structure is formed, for example, in a columnar shape so as to be interspersed between the trench wirings, and may be formed in various other shapes and structures. Is possible.
図8は、支持構造体の形成例を示す図であり、図4Lに相当する工程において、半導体基板上に形成される構造の、図4Lよりさらに広い範囲を平面視した図である。 FIG. 8 is a diagram showing an example of forming the support structure, and is a diagram in plan view of a wider range of the structure formed on the semiconductor substrate in the step corresponding to FIG. 4L than in FIG. 4L.
図8を参照するに、半導体基板上の、領域Cには、トランジスタやその上層配線などが形成され、最終的に切り離されて半導体チップとなる領域を示している。すなわち、図4Lに示したビアプラグ108や、配線構造を含む領域A,支持構造体603は、すべて当該領域Cに含まれている。この場合、これらの構造物の図示は省略している。
Referring to FIG. 8, in a region C on the semiconductor substrate, a transistor, an upper layer wiring, and the like are formed and finally separated to form a semiconductor chip. That is, the via
前記領域Cを囲むように、パターン構造体701〜703を含む、前記分離構造体650と同様の構造の分離構造体700が形成され、さらに当該分離構造体700の外側の領域Dには、支持構造体603Wが形成されている。
A
この場合、前記支持構造体603Wは、先に説明した支持構造体603と同様の方法にて形成される。すなわち、図4Iに示した工程において、前記キャップ膜601に前記供給口602を形成する場合と同じようにして、当該キャップ膜601の前記領域Dに対応する部分を除去(開口)する。さらに、図4Lに示した工程において、例えばCVD法により、領域Dに、例えばSiO2よりなる支持構造体603Wを形成する。
In this case, the
このように、半導体チップが形成される領域Cを囲むように支持構造体603Wが形成されることで、前記配線構造が外気より実質的に隔絶される構造とすることができる。この場合、配線構造の上層と下層はキャップ膜により、また側面は支持構造体603Wで覆われることになる。
As described above, the
また、前記支持構造体603Wは、半導体装置を構成する場合の実質的な骨格構造となり、半導体装置の剛性を向上させることが可能となる。また、前記支持構造体603Wをスクラブラインにそって形成すると、半導体チップを切り出す場合のダイシングが容易となり、好適である。
In addition, the
また、このような支持構造体を形成する場合に、例えば半導体装置に形成される電極パッドの直下に形成すると、電極パッドに加わる衝撃により配線構造がダメージを受けることを防止することができる。 Further, when such a support structure is formed, for example, if it is formed immediately below an electrode pad formed in a semiconductor device, it is possible to prevent the wiring structure from being damaged by an impact applied to the electrode pad.
図9は、支持構造体の別の構成例を示す図である。なお、本図では、半導体基板や半導体素子、また配線構造の一部の図示は省略しているが、本図に示す支持構造体は上記の製造方法と同様にして形成することができる。図9を参照するに、本図に示す半導体装置では、下層から順に、キャップ膜401、402,403,404が積層され、キャップ膜の間の層間絶縁層は除去されている。
FIG. 9 is a diagram illustrating another configuration example of the support structure. Although illustration of a part of the semiconductor substrate, the semiconductor element, and the wiring structure is omitted in this drawing, the support structure shown in this drawing can be formed in the same manner as the above manufacturing method. Referring to FIG. 9, in the semiconductor device shown in this figure,
さらに、前記キャップ膜401上には、前記キャップ膜402,403,404を貫通する支持構造体413が形成されている。前記支持構造体413上には、ビアプラグ414を介して、接続部416を有する電極パッド415が形成されている。また、前記電極パッド415には、配線構造である、例えばパターン配線411、ビアプラグ410、412などが必要に応じて接続される。
Further, a
従来は、前記電極パッド415に対して、例えばボンディングにより、ワイヤ配線などを接続する場合に、ボンティングの衝撃によって半導体装置側の配線構造が断線するなどの不具合が生じる場合があった。
Conventionally, when wire wiring or the like is connected to the
そこで、本図に示す構造の場合には、前記電極パッド415の直下に、前記支持構造体413を設けることで、ボンディング時の衝撃に対して配線構造が破損することを防止することができる。
Therefore, in the case of the structure shown in this figure, by providing the
また、本実施例による半導体装置の製造方法においては、配線構造周囲に実質的な層間絶縁膜が存在しないため、先に説明した支持構造体603,603Wの他にも、配線構造を補強する補強構造体を設けることが好ましい。本実施例では、当該補強構造体の一例として、前記ブリッジ構造105A,前記ビアプラグ106A、108を設けている。
Further, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment, since there is no substantial interlayer insulating film around the wiring structure, in addition to the
例えば前記ブリッジ構造105Aや前記ビアプラグ106A、108は、前記トレンチ配線104A、または半導体装置全体を支持(補強)する構造体であり、半導体装置の製造工程において、前記配線構造にかかる応力に対して、当該配線構造がダメージを受けることを抑制している。例えば、CMPによる応力や、熱処理やプラズマによる応力変化、ウェット処理する場合にかかる応力によって配線構造が破壊されたり、変形することを抑制している。
For example, the
また、このような補強構造体は、様々な形状・構造により形成することが可能である。 Such a reinforcing structure can be formed in various shapes and structures.
図10は、図4Lに示す半導体装置の一部断面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。 FIG. 10 is a partial cross-sectional view of the semiconductor device shown in FIG. 4L. However, in the figure, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description will be omitted.
図10を参照するに、例えば前記トレンチ配線104Aを支持する補強構造体である前記ビアプラグ106Aは、前記トレンチ配線104A以外の配線とは接続されない構造となっている。
Referring to FIG. 10, for example, the via
例えば、前記ビアプラグ106Aは、その先端が前記キャップ膜101を貫通するように形成してもよく、また前記キャップ膜101に半没させるように形成してもよい。また、当該先端が前記キャップ膜101に触れるように形成してもよい。
For example, the via
例えば、前記キャップ層101に前記ビアプラグ106Aの先端を半没させるように形成する場合には、前記キャップ膜101に、エッチバック法で段差を作ったり、またはリフトオフ法により段差が形成されるようにすればよい。
For example, when the
また、補強構造体は、上記の構造に限定されるものではない。例えば図11には、上記の図10に示した半導体装置の変形例を示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。 Further, the reinforcing structure is not limited to the above structure. For example, FIG. 11 shows a modification of the semiconductor device shown in FIG. However, in the figure, the same reference numerals are given to the parts described above, and the description will be omitted.
図10を参照するに、本図に示す半導体装置では、補強構構造体として、前記ビアプラグ106Aに加えて、ビアプラグ108,110,106B,111,およびブリッジ構造109が形成されている。
Referring to FIG. 10, in the semiconductor device shown in the figure, in addition to the via
例えば、前記ビアプラグ108、110は、前記キャップ膜101とキャップ膜601を支持するように形成されている。前記ビアプラグ108,110を形成する場合には、図4Bに示した工程において、前記絶縁層102に、当該絶縁層102を貫通するビアホールを形成し、図4Cに示す工程において、当該ビアホールに、例えばCuなどの導電性材料を埋設してビアプラグを形成すればよい。前記ビアプラグ108,110は、半導体装置全体の強度を向上させることに寄与している。
For example, the via plugs 108 and 110 are formed to support the
また、前記ブリッジ構造109は、前記ビアプラグ108と前記トレンチ配線104Aを接続するように形成された補強構造体である。前記ブリッジ構造109を形成する場合は、前記ブリッジ構造105Aを形成する場合と同様にして形成することができる。
The
例えば、図4Bに示した工程において、前記絶縁層102に、前記トレンチ104と前記ビアプラグ108を形成するためのビアホールを接続するブリッジ溝を形成し、図4Cに示す工程において、当該ブリッジ溝に、例えばCuなどの導電性材料を埋設して前記ブリッジ構造109を形成すればよい。
For example, in the step shown in FIG. 4B, a bridge groove that connects the via hole for forming the
なお、前記絶縁層201は除去された構造として、トレンチ配線104Aの下層も同様に層間絶縁層が削除された構成としてもよい。
It should be noted that the insulating
また、このような補強構造体は前記トレンチ配線104Aが形成された層に限定されず、さらに上層または下層に形成されるようにしてもよい。例えば、前記絶縁層201には、前記ビアプラグ106Aと接続される前記ビアプラグ106Bが形成されており、同様に、前記ビアプラグ110と接続されるビアプラグ201が形成されている。このように、補強構造体は様々な形状・構造により、構成することが可能である。
Further, such a reinforcing structure is not limited to the layer in which the
また、本図には、本実施例による配線構造に接続される、半導体基板上に形成される半導体素子の一例である、MOSトランジスタの構成例を示す。但し、MOSトランジスタと配線構造の接続の途中の構造は一部図示を省略している。 Further, this figure shows a configuration example of a MOS transistor which is an example of a semiconductor element formed on a semiconductor substrate connected to the wiring structure according to this embodiment. However, the structure in the middle of the connection between the MOS transistor and the wiring structure is partially omitted.
前記MOSトランジスタは、シリコンよりなる半導体基板301上に形成され、当該半導体基板上に形成された素子分離絶縁膜302で分離された素子形成領域に形成される。前記素子分離領域には、パターニングされたゲート絶縁膜303が形成され、当該ゲート絶縁膜303上にゲート電極304が形成された構造を有している。
The MOS transistor is formed on a
また、キャリアが移動する前記ゲート絶縁膜303直下のチャネル領域を挟んで、ソース領域306Aと、ドレイン領域306Bが、それぞれ対向するように形成されている。
In addition, a
この場合、前記ゲート電極304の側壁面には、絶縁膜305が形成されており、前記ソース領域306A、およびドレイン領域306Bでは、当該絶縁膜305に覆われた領域では不純物拡散領域が浅く、当該絶縁膜305で覆われていない部分では不純物拡散領域が深くなるように形成されている。
In this case, an insulating
前記ゲート電極304と、前記ソース領域306A,ドレイン領域306Bを覆うように絶縁層309、310が積層されている。前記絶縁層309には、前記ソース領域306A、ドレイン領域306Bに接続される、例えばW(タングステン)などよりなるコンタクト配線307が形成され、前記絶縁層310には、当該コンタクト配線307に接続されるトレンチ配線308が形成されている。
Insulating
また、前記半導体基板上には、MOSトランジスタに限定されず、例えば双極型トランジスタや、またはキャパシタ、光電変換素子、発光素子など様々な素子が形成されていてもよい。 Further, the semiconductor substrate is not limited to the MOS transistor, and various elements such as a bipolar transistor, a capacitor, a photoelectric conversion element, and a light emitting element may be formed.
また、本図に示した構成は一例であり、本図に示した構成に限定されず、他にも様々に補強構造体を設置することができることは明らかである。 Further, the configuration shown in the figure is an example, and the invention is not limited to the configuration shown in the figure, and it is obvious that various other reinforcing structures can be installed.
また、実施例1に示した製造方法においては、配線構造毎に層間絶縁膜の除去・再形成・再除去を繰り返し、当該配線構造を積層して多層配線構造を形成するが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、以下に示すように複数の配線構造の周囲にそれぞれ形成された層間絶縁膜を同時に溶解して再形成・再除去することも可能である。以下に、本実施例による半導体装置の製造方法を図12A〜図12Gに基づき、手順を追って説明する。 In the manufacturing method shown in the first embodiment, the interlayer insulating film is repeatedly removed, reformed, and re-removed for each wiring structure, and the wiring structure is laminated to form a multilayer wiring structure. It is not limited to. For example, as shown below, interlayer insulating films respectively formed around a plurality of wiring structures can be simultaneously dissolved and re-formed and removed. Hereinafter, a method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described step by step based on FIGS. 12A to 12G.
まず、図12Aに示す工程において、実施例1の図4Aに示した工程と同様にしてトレンチ配線502が形成された絶縁層501上に、キャップ膜503、絶縁層504を積層する。本実施例における、絶縁層501、504、キャップ膜503、およびトレンチ配線502は、実施例1における、絶縁層201、102、キャップ膜101、およびトレンチ配線202にそれぞれ対応し、同様の方法で形成することができる。
First, in the step shown in FIG. 12A, the
次に、図12Bに示す工程において、実施例1の図4B〜図4Gに示した工程と同様にして、前記絶縁層504に、ビアプラグ505,506,508、およびトレンチ配線507を形成する。本実施例におけるビアプラグ505,506,508、および前記トレンチ配線507は実施例1におけるビアプラグ103A,106A,110,およびトレンチ配線104Aに相当し、同様の方法で形成することができる。ここで、前記トレンチ配線507、および前記ビアプラグ505,506,508よりなる下層配線構造が形成される。
Next, in the step shown in FIG. 12B, via
次に、図12Cに示す工程において、前記絶縁層504上に、絶縁層509を形成する。この場合、前記絶縁層504と前記絶縁層509の間にキャップ膜は形成しない。また、当該絶縁層504と当該絶縁層509は同じ材料(多孔質材料)とすることが好ましい。
Next, in a step shown in FIG. 12C, an insulating
次に、図9Bに示した工程と同様にして、前記絶縁層509に、ビアプラグ510,511,トレンチ配線512を形成する。この場合、前記ビアプラグ510,511は前記ビアプラグ506,505と、前記トレンチ配線512は前記トレンチ配線507と同様にして形成することができる。ここで、前記トレンチ配線512,および前記ビアプラグ510,511よりなる上層配線構造が形成される。
Next, via
次に、図12Eに示す工程において、実施例1の図4Eに示す工程と同様にして、前記絶縁層509,504を、例えば薬液によるウェットエッチングにより、除去する。さらに、実施例1の場合と同様にして、前記下層配線構造および上層配線構造の表面に拡散防止膜を形成する。当該拡散防止膜の形成に先立ち、前記下層配線構造および上層配線構造の表面の酸化膜の還元工程を設けることが好ましい。
Next, in the step shown in FIG. 12E, the insulating
次に、図12Fの工程において、実施例1の図4Fに示した工程と同様にして、前記下層配線構造、および前記上層配線構造を埋めるようにして、例えば多孔質材料よりなる絶縁層513を形成する。
Next, in the step of FIG. 12F, in the same manner as the step shown in FIG. 4F of Example 1, an insulating
次に、図12Gに示す工程において、前記絶縁層513を例えばCMPにより研磨し、前記トレンチ配線512が露出するようにして、さらに当該トレンチ配線512と前記絶縁層514を覆うように、キャップ膜514を形成する。さらに、実施例1の図4I〜図4Lに示した工程と同様にして前記絶縁層514を除去する。
Next, in the step shown in FIG. 12G, the insulating
これ以降は、図12A〜図12Gに示した工程を繰り返すことによって、さらに上層に多層配線を形成することができる。 Thereafter, by repeating the steps shown in FIGS. 12A to 12G, a multilayer wiring can be formed in an upper layer.
本実施例の場合には、前記絶縁層504と前記絶縁層509の間にキャップ膜を形成する必要がない。また、絶縁層504,509を同じ工程で除去し、また絶縁層504,509に対応する絶縁層513を一工程で再形成し、さらに再除去している。そのため、半導体装置の製造異工程が単純になる効果を奏する。
In the case of this embodiment, it is not necessary to form a cap film between the insulating
このように、除去する絶縁層や、再形成する絶縁層の構造は様々に変形、変更することが可能である。 As described above, the structure of the insulating layer to be removed and the insulating layer to be re-formed can be variously modified and changed.
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。 Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and various modifications and changes can be made within the scope described in the claims.
本発明によれば、層間絶縁膜に与えるダメージが抑制された、半導体装置の製造方法を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the manufacturing method of a semiconductor device with which the damage given to an interlayer insulation film was suppressed.
1,4,6,201,102,107,309,310,402,404,406,408,501,504,513 絶縁層
5 エッチストッパ層
3,7,101,401,403,405,407,409,503,514 キャップ膜
2,12,202,104A,411,415,507,512 トレンチ配線
11,103A,106A,106B,108,110,111,410,412,413,414,505,506,508,510,511 ビアプラグ
9,103,106 ビアホール
10,104 トレンチ
650,700 分離構造体
651,652,653,701,702,703 パターン構造体
1, 4, 6, 201, 102, 107, 309, 310, 402, 404, 406, 408, 501, 504, 513 Insulating
Claims (20)
第1の絶縁層に埋設される、導電材料よりなる配線構造を形成する配線構造形成工程と、
前記第1の絶縁層を除去して前記配線構造を露出させる第1の絶縁層除去工程と、
前記配線構造を埋めるように第2の絶縁層を形成する絶縁層埋設工程と、
前記第2の絶縁層上にキャップ膜を形成するキャップ膜形成工程と、
前記第2の絶縁層を除去する第2の絶縁層除去工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device including a multilayer wiring structure formed by a dual damascene method,
A wiring structure forming step of forming a wiring structure made of a conductive material embedded in the first insulating layer;
A first insulating layer removing step of removing the first insulating layer to expose the wiring structure;
An insulating layer burying step of forming a second insulating layer so as to fill the wiring structure;
A cap film forming step of forming a cap film on the second insulating layer;
And a second insulating layer removing step of removing the second insulating layer.
前記供給口から、前記薬液を前記第2の絶縁層に供給するエッチング媒体供給工程と、を有することを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方法。 The second insulating layer removing step includes a supply port forming step of forming a supply port for supplying the chemical solution to the second insulating layer in the cap film,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, further comprising: an etching medium supply step of supplying the chemical solution to the second insulating layer from the supply port.
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