JP2010171291A - Semiconductor device and method of manufacturing the semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device.
半導体装置のCu多層配線は通常、ダマシン(damascene)法で形成される。ダマシン法には、ビアホールと配線溝とを同時に形成するデュアルダマシン法と、ビアホールと配線溝とを別々に形成するシングルダマシン法とがある。 A Cu multilayer wiring of a semiconductor device is usually formed by a damascene method. The damascene method includes a dual damascene method in which a via hole and a wiring groove are simultaneously formed, and a single damascene method in which a via hole and a wiring groove are separately formed.
近年の高集積化の要求に伴う素子の微細化により、Cu配線の幅が狭くなってきている。そのためCu配線間の寄生容量の増加を低減することが重要である。 Due to the miniaturization of elements in accordance with the recent demand for higher integration, the width of Cu wiring is becoming narrower. Therefore, it is important to reduce the increase in parasitic capacitance between Cu wirings.
特許文献1には、下層配線層上の層間絶縁膜34とエッチング阻止膜35と上層絶縁膜36をビアホール形状にエッチングした後、エッチング阻止膜35を利用して上層絶縁膜36を溝形状にエッチングする技術が記載されている(図10)。このエッチング阻止膜35により、層間絶縁膜34のエッチングが阻止できることが記載されている。また、エッチング阻止膜35としては、例えばSiN膜、SiC膜、SiO2膜が挙げられている。
In
なお、配線間の寄生容量を減らす方法としては、例えば、特許文献2に、絶縁膜42上の低誘電体膜43内に形成された配線用の溝44において、上部から下部に向けて溝幅を狭くすることが開示されている(図11)。
As a method of reducing the parasitic capacitance between the wirings, for example, in Patent Document 2, in the
上記特許文献1に記載された技術では、エッチング阻止膜35が形成されている。エッチング阻止膜35は、エッチングを阻止するためにSiN膜、SiC膜などが用いられるため、通常の層間絶縁膜と比較して、誘電率が高い。そのため、エッチング阻止膜35が形成された場合、配線間の容量が増加するという問題があった。
In the technique described in
本発明による半導体装置は、
半導体基板と
前記半導体基板上に形成された第一の層間絶縁膜と、
前記第一の層間絶縁膜上に形成された、前記第一の層間絶縁膜よりも誘電率が低い第二の層間絶縁膜と、
前記第二の層間絶縁膜を貫通し、底部が前記第一の層間絶縁膜に入り込んでいる配線と、
を備え、
前記配線は、少なくとも底部に、下方に向かって幅が狭くなる形状を有しており、前記第二の層間絶縁膜における前記配線の側面の傾斜よりも、前記第一の層間絶縁膜における前記配線の側面の傾斜が大きいことを特徴とする。
A semiconductor device according to the present invention includes:
A semiconductor substrate and a first interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate;
A second interlayer insulating film formed on the first interlayer insulating film and having a dielectric constant lower than that of the first interlayer insulating film;
A wiring penetrating through the second interlayer insulating film and having a bottom portion entering the first interlayer insulating film;
With
The wiring has a shape whose width is narrowed downward at least at the bottom, and the wiring in the first interlayer insulating film is more inclined than the inclination of the side surface of the wiring in the second interlayer insulating film. It is characterized in that the side surface has a large inclination.
本発明による半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に第一の層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第一の層間絶縁膜上に、前記第一の層間絶縁膜よりも誘電率が低い第二の層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第二の層間絶縁膜を貫通し、底部が前記第一の層間絶縁膜に入り込んでいる配線溝を形成する工程と、
前記配線溝に配線材料を埋設して、配線を形成する工程と、
を含み、
前記配線溝を形成する工程において、
前記配線溝を、少なくとも底部が前記半導体基板に向かって幅が狭くなるように形成し、前記第二の層間絶縁膜における前記配線溝の側面の傾斜よりも、前記第一の層間絶縁膜における前記配線溝の側面の傾斜が大きいことを特徴とする。
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes:
Forming a first interlayer insulating film on the semiconductor substrate;
Forming a second interlayer insulating film having a dielectric constant lower than that of the first interlayer insulating film on the first interlayer insulating film;
Forming a wiring groove penetrating through the second interlayer insulating film and having a bottom portion entering the first interlayer insulating film;
Burying a wiring material in the wiring groove to form a wiring; and
Including
In the step of forming the wiring groove,
The wiring trench is formed such that at least a bottom portion becomes narrower toward the semiconductor substrate, and the slope in the side surface of the wiring trench in the second interlayer insulating film is more than the slope in the first interlayer insulating film. The wiring groove has a large inclination on the side surface.
本発明においては、第一の層間絶縁膜と、第一の層間絶縁膜よりも誘電率が低い第二の層間絶縁膜と、第二の層間絶縁膜を貫通し、底部が第一の層間絶縁膜に入り込んでいる配線と、を有している。この配線は、下方に向かって幅が狭くなる形状を有しており、第二の層間絶縁膜における配線の側面の傾斜よりも、第一の層間絶縁膜における配線の側面の傾斜が大きくなっている。すなわち、少なくとも底部において下方に向かって幅が狭くなるテーパを有しており、第二の層間絶縁膜におけるテーパよりも、第一の層間絶縁膜におけるテーパが大きくなっている。 In the present invention, the first interlayer insulating film, the second interlayer insulating film having a lower dielectric constant than the first interlayer insulating film, and the second interlayer insulating film are penetrated, and the bottom is the first interlayer insulating film. And a wiring penetrating the film. This wiring has a shape whose width becomes narrower downward, and the inclination of the side surface of the wiring in the first interlayer insulating film is larger than the inclination of the side surface of the wiring in the second interlayer insulating film. Yes. That is, the taper has a taper that becomes narrower downward at least at the bottom, and the taper in the first interlayer insulating film is larger than the taper in the second interlayer insulating film.
したがって、第一の層間絶縁膜における配線の側面は、少なくとも第一の層間絶縁膜内に位置する部分において、隣り合う配線同士の間隔を広げる方向に傾斜している。これにより、第二の層間絶縁膜における配線同士の間隔よりも、第一の層間絶縁膜における配線同士の間隔が広くなる。そのため、配線溝が誘電率の高い第一の層間絶縁膜に達しても、第一の層間絶縁膜に配線が形成されることに起因して配線間の容量が増加することを抑制できる。 Therefore, the side surface of the wiring in the first interlayer insulating film is inclined in a direction in which the interval between adjacent wirings is increased at least in a portion located in the first interlayer insulating film. Thereby, the space | interval of the wiring in a 1st interlayer insulation film becomes wider than the space | interval of the wirings in a 2nd interlayer insulation film. Therefore, even if the wiring trench reaches the first interlayer insulating film having a high dielectric constant, it is possible to suppress an increase in capacitance between the wirings due to the wiring being formed in the first interlayer insulating film.
本発明によれば、配線間の容量の増加が抑制された半導体装置およびその製造方法が実現される。 According to the present invention, a semiconductor device in which an increase in capacitance between wirings is suppressed and a manufacturing method thereof are realized.
以下、図面を参照しつつ、本発明による半導体装置およびその製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、断面図においては、コンタクトの中心軸を含む平面で切断された半導体装置を示す。 Hereinafter, preferred embodiments of a semiconductor device and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same reference numerals are assigned to the same elements, and duplicate descriptions are omitted. In the cross-sectional view, the semiconductor device cut along a plane including the central axis of the contact is shown.
(第1実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る半導体装置10を示す断面図である。本実施形態において半導体装置10は、シングルダマシン構造である。コンタクト111の中心軸を含む平面で切断した、コンタクト111とCu配線141との位置関係は、図5(a)に示す様になっている。図5(a)は、図5(b)のA−A’から見た部分拡大断面図となっている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a
本実施形態における半導体装置10は、半導体基板100と、半導体基板100上に形成された層間絶縁膜110(第一の層間絶縁膜)と、第一の層間絶縁膜110上に形成された、層間絶縁膜110よりも誘電率が低い層間絶縁膜120(第二の層間絶縁膜)と、層間絶縁膜120を貫通し、底部が層間絶縁膜110に入り込んでいるCu配線141と、を備えている。
The
半導体基板100は、例えばシリコン基板である。半導体基板100には、ウエル102内に形成されたソース・ドレイン領域104と、半導体基板100上に形成されたゲート酸化膜105と、ゲート酸化膜105上に形成されたゲート電極106を含む電界効果トランジスタ(FET)が形成されている。また、ゲート電極106の両側面には、サイドウォール107が形成されている。各FETは、半導体基板100中に形成された、STI等の素子分離領域101によって他の素子と分離されている。
The
半導体基板100上には、ゲート電極106上に形成された層間絶縁膜110、層間絶縁膜120、及び拡散防止膜160が順に積層されている。
On the
層間絶縁膜120は、層間絶縁膜110よりも誘電率が低い。層間絶縁膜110としては、例えば、SiO2膜が挙げられる。層間絶縁膜120としては、Si,C,O及びHを含む膜であり、例えば、SiCOH膜が挙げられる。また、層間絶縁膜110の真空に対する誘電率は、例えば4.0〜4.7であり、層間絶縁膜120の真空に対する誘電率は、例えば1.8〜3.3である。
The
すなわち、本実施形態において半導体装置10は、層間絶縁膜110と層間絶縁膜120とが直接、接しており、層間絶縁膜110と層間絶縁膜120の間に、エッチング阻止膜を有さない。なお、エッチング阻止膜とは、Si、C、Nの元素から構成される絶縁膜であって、例えば、SiN膜、SiC膜、SiCN膜などが挙げられる。
That is, in this embodiment, the
層間絶縁膜110中には、コンタクト111(111a及び111b)が埋め込まれている。Cu配線141は、コンタクト111(111a及び111b)の上に形成されている。そのため、層間絶縁膜110中には、Cu配線141の底部が形成される。コンタクト111aは、ゲート電極106とその上方に形成されたCu配線141とを電気的に接続し、コンタクト111bは、ソース・ドレイン領域104とその上方に形成されたCu配線141とを電気的に接続している。
Contacts 111 (111 a and 111 b) are embedded in the
Cu配線141は、下方に向かって幅が狭くなる形状を有しており、層間絶縁膜120におけるCu配線141の側面の傾斜よりも、層間絶縁膜110におけるCu配線141の側面の傾斜が大きくなっている。いいかえると、少なくとも底部に、下方に向かって幅が狭くなるテーパを有しており、層間絶縁膜120におけるテーパよりも、層間絶縁膜110におけるテーパが大きくなっている。すなわち、Cu配線141は、少なくとも層間絶縁膜110内に位置する部分において、隣り合うCu配線141同士の間隔を広げる方向に傾斜している。本実施形態において、Cu配線141の層間絶縁膜110における側面は、層間絶縁膜110と層間絶縁膜120との境目から内側に向かって傾斜している。これにより、層間絶縁膜110におけるCu配線141同士の間隔が広げられる。
The
拡散防止膜160は、Cu配線141中のCuが拡散することを防止する。拡散防止膜160としては、SiN、SiCN、SiC、またはSiCNとSiCの積層膜等を用いることができる。
The
次に、図2及び図3を参照しつつ、半導体装置10の製造方法の一例を説明する。図2及び図3は、第1実施形態に係る半導体装置10の製造工程の一例を示す断面図である。
Next, an example of a method for manufacturing the
まず、図2(a)に示すように、半導体基板100に、素子分離領域101、ウエル102、ゲート酸化膜105、及びソース・ドレイン領域104とゲート電極106を含むトランジスタを形成する。また、ドライエッチングにより、ゲート電極106の両側面にサイドウォール107を形成する。
First, as shown in FIG. 2A, a transistor including an
つづけて、図2(b)に示すように、半導体基板100上に層間絶縁膜110を形成する。これにより、ゲート電極106上に層間絶縁膜110が形成される。
Subsequently, as illustrated in FIG. 2B, an
次に、層間絶縁膜110中に、ゲート電極106及び、及びソース・ドレイン領域104に達する開口を形成し、この開口内に導電体を埋め込む。通常、導電体の埋め込みは、スパッタ法によりバリアメタル膜(図示せず)を成膜後、バリアメタル膜をシード膜として電解メッキ法により導電体をメッキすることで行われる。これにより、層間絶縁膜110中にコンタクト111が形成される。図2(c)に示すように、コンタクト111aはゲート電極106と接続し、コンタクト111bはソース・ドレイン領域104に接続している。
Next, an opening reaching the
次に、図3(a)に示すように、層間絶縁膜110、及びコンタクト111上に、層間絶縁膜110よりも誘電率が低い層間絶縁膜120を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 3A, an
つづいて、層間絶縁膜120上にフォトレジスト膜150を形成し、フォトレジスト膜150をマスクとして、ドライエッチングをおこなう。
Subsequently, a photoresist film 150 is formed on the
層間絶縁膜110は層間絶縁膜120より誘電率が高いために密度が高く、層間絶縁膜120よりもエッチングされにくい性質がある。つまり、同一エッチング条件でエッチングした場合、層間絶縁膜110は層間絶縁膜120よりも密度が高いため、層間絶縁膜110の方が層間絶縁膜120よりもエッチングレートが小さくなる。その性質を利用してエッチングすることにより、層間絶縁膜120のエッチング条件で層間絶縁膜110をエッチングしてエッチング溝により大きな傾斜を形成することができる。つまり、層間絶縁膜110の方が層間絶縁膜120よりもエッチングレートが小さいため、同一のエッチング条件でエッチングを行うと、層間絶縁膜110の側面の勾配の方が、層間絶縁膜120の側面の勾配よりも大きくなる。
Since the
このようなエッチングによって、図3(b)に示すような、下方に向かって幅が狭くなる形状を有しており、層間絶縁膜120における配線溝140の側面の傾斜よりも、層間絶縁膜110における配線溝140の側面の傾斜が大きくなっている配線溝140が形成される。なお、配線溝140の深さは、互いに均一でなくてもよい。
By such etching, it has a shape that becomes narrower in the downward direction as shown in FIG. 3B, and the
また、エッチングにより、配線溝140の底部にコンタクト111の上面が露出する。これにより、その後に形成するCu配線141と、コンタクト111との接続を確実にできる。
Further, the upper surface of the
次に、例えばスパッタ法と電界メッキ法を用いて、層間絶縁膜120の全面にバリアメタル膜144を成膜し、つぎにバリアメタル膜144をシード膜として、Cu配線材料を電解メッキ法により成膜することにより、配線溝140にCu配線材料を埋設する。つづけて、例えばCMP法により層間絶縁膜120上の余剰Cuを除去して、図3(c)に示すような、Cu配線141を形成する。これにより、下方に向かって幅が狭くなる形状を有しており、層間絶縁膜120におけるCu配線141の側面の傾斜よりも、層間絶縁膜110におけるCu配線141の側面の傾斜が大きいCu配線141が形成される。いいかえると、少なくとも底部に、下方に向かって幅が狭くなるテーパを有しており、層間絶縁膜120におけるテーパよりも、層間絶縁膜110におけるテーパが大きいCu配線141が形成される。
Next, a
その後、Cu配線141及び層間絶縁膜120上に、拡散防止膜160を形成する(図1)。以上により、半導体装置10が得られる。
Thereafter, a
次に、本実施形態に係る半導体装置10の効果を説明する。図12(a)〜(d)は、比較例としての半導体装置を示す断面図であり、発明者の考察に基づくものである。
Next, effects of the
図12(a)、(b)において、半導体装置30にはエッチングストッパ膜310が形成されている。また、配線341の底部にはいずれも角がある。その他の構成は、半導体装置10と同様である。
12A and 12B, an etching stopper film 310 is formed on the semiconductor device 30. In addition, there is a corner at the bottom of the
ここで、エッチングストッパ膜310は、通常Si、C、Nの元素から構成される絶縁膜であるため、層間絶縁膜と比べて誘電率が高い。このため、半導体装置の配線間の容量が増加する可能性がある。 Here, since the etching stopper film 310 is an insulating film usually composed of Si, C, and N elements, the dielectric constant is higher than that of the interlayer insulating film. For this reason, there is a possibility that the capacitance between the wirings of the semiconductor device increases.
また、図12(c)、(d)において、半導体装置31にはエッチングストッパ膜310が形成されていない。また、配線341の底部にはいずれも角がある。その他の構成は、半導体装置10と同様である。
12C and 12D, the etching stopper film 310 is not formed on the
半導体装置31は、エッチングストッパ膜310が形成されていないため、エッチングストッパ膜310による誘電率の増加は阻止できるものの、エッチングストッパ膜310がないため配線溝の形成時に溝の深さを制御することが難しく、配線溝が層間絶縁膜120を貫通して層間絶縁膜110に達してしまう場合が考えられる。このとき、層間絶縁膜110の誘電率が層間絶縁膜120の誘電率よりも高く、また層間絶縁膜110における配線341同士の距離が近いため、層間絶縁膜110に配線が形成されることに起因して配線間の容量が増加しやすい。
In the
すなわち、図12(a)〜(d)に示されたいずれの半導体装置においても配線間の容量の増加を抑制できない。 That is, in any of the semiconductor devices shown in FIGS. 12A to 12D, an increase in capacitance between wirings cannot be suppressed.
これに対し、本発明においては、層間絶縁膜110と、層間絶縁膜110よりも誘電率が低い層間絶縁膜120と、層間絶縁膜120を貫通し、底部が層間絶縁膜110に入り込んでいるCu配線141と、を有している。このCu配線141は、下方に向かって幅が狭くなる形状を有しており、層間絶縁膜120におけるCu配線141の側面の傾斜よりも、層間絶縁膜110におけるCu配線141の側面の傾斜が大きい。いいかえると、Cu配線141は、少なくとも底部において下方に向かって幅が狭くなるテーパを有しており、層間絶縁膜120におけるテーパよりも、層間絶縁膜110におけるテーパが大きくなっている。
On the other hand, in the present invention, the
すなわち、層間絶縁膜110におけるCu配線141の側面は、少なくとも層間絶縁膜110内に位置する部分において、隣り合うCu配線141同士の間隔を広げる方向に傾斜している。これにより、Cu配線141が層間絶縁膜110に達しても、層間絶縁膜120におけるCu配線141同士の間隔よりも、層間絶縁膜110におけるCu配線141同士の間隔が広くなる。そのため、Cu配線141が層間絶縁膜110に達しても、配線間の容量が増加することを抑制できる。
That is, the side surface of the Cu wiring 141 in the
さらに、図5〜図7を用いて、半導体装置10が他の効果を奏することを説明する。この構造は、ビアホールとCu配線141とを別々に形成するシングルダマシン法において、下記の効果を奏する。下記では、ビアホールをCu配線141よりも先行して形成するビアファースト法での効果を説明する。
Furthermore, it demonstrates that the
図5(a)は、本発明に係る半導体装置10のコンタクト111の中心軸を含む平面で切断した部分拡大断面図、図5(b)は、その上から見た透視平面図である。図5(a)は、図5(b)におけるA−A’の断面図となっている。図5(c)は、配線溝140を形成し、バリアメタル膜144をスパッタ法により成膜した後の図5(b)のA−A’部分拡大断面図である。図6(a)は、本発明に係る半導体装置10の部分拡大断面図、図6(b)は、その上からみた透視平面図である。図6(a)は、図6(b)におけるA−A’断面図となっている。図6(c)は、配線溝140を形成し、バリアメタル膜144をスパッタ法により成膜した後の図6(b)のA−A’部分拡大断面図である。図7(a)は、比較例としての半導体装置の部分拡大断面図、図7(b)は、その上から見た透視平面図である。図7(a)は、図7(b)におけるA−A’断面図となっている。図7(c)は、配線溝340を形成し、バリアメタル膜344をスパッタ法により成膜した後の図7(b)のA−A’部分拡大断面図である。
FIG. 5A is a partially enlarged sectional view cut along a plane including the central axis of the
図7(c)に示すように、比較例の半導体装置では、配線溝340の下部には角がある。そのため、配線溝340に例えば配線材料を埋め込む際に、配線溝340の下部の角まで十分に配線材料をいきわたらせることが困難であった。そのため、図7(a)に示すように、配線溝340内に形成される配線341との間にボイド22が形成される場合があった。
As shown in FIG. 7C, in the semiconductor device of the comparative example, the lower portion of the
これに対し図5(c),6(c)に示すように、半導体装置10では、配線溝140は、下方に向かって幅が狭くなる形状を有しており、層間絶縁膜120における側面の傾斜よりも、層間絶縁膜110における側面の傾斜が大きくなっている。すなわち、配線溝140は、層間絶縁膜110において、少なくとも底部に下方に向かって幅が狭くなるテーパを有している。そのため、配線溝140の下方側面に形成された傾斜によって、配線材料を配線溝140とコンタクト111との間にまで埋設しやすくなる。これにより、Cu配線141とコンタクト111との間にボイドが形成されにくくなる。
On the other hand, as shown in FIGS. 5C and 6C, in the
さらに、図6に示すように、Cu配線141の真下にコンタクト111が形成されず、フォトレジストマスク等の目合わせずれが発生して、Cu配線141とコンタクト111とがの位置がずれた場合でも、配線溝140の底部に配線材料を埋設しやすいという効果が得られる。配線溝140の底部に下方に向かって幅が狭くなるテーパを有しているため、配線材料が埋め込みやすく、Cu配線141とコンタクト111との間にボイドが形成されにくくなる。一方、図7に示す配線溝340(配線341を形成するための配線溝)では、コンタクト111が図7(a)の真ん中から右にずれた場合、配線溝340の右下の幅が狭くなり、配線材料の埋設がさらに困難になる。
Further, as shown in FIG. 6, even when the
(第2実施形態)
図4は、第2の実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to the second embodiment.
図4に示すように、半導体装置20は、さらに、層間絶縁膜110と層間絶縁膜120の間に、層間絶縁膜110と層間絶縁膜120との密着性を高める密着性膜115を有する。その他の構成は、半導体装置10と同様である。
As shown in FIG. 4, the
密着性膜115は、層間絶縁膜110と層間絶縁膜120との密着性を高める膜である。密着性膜115と層間絶縁膜120は、同一工程内で最初に密着性膜115が形成され、続いて層間絶縁膜120が形成される。同一工程内で連続的に形成されることにより密着性膜115と層間絶縁膜120の密着性は確保され、さらに密着性膜115のCを少なくすることにより層間絶縁膜110の膜質に近づけることが可能である。その結果、密着性膜115と層間絶縁膜110との密着性も向上できる。密着性膜115は、Si,C,O及びHからなり、層間絶縁膜120よりもCが少ない膜である。
The adhesive film 115 is a film that improves the adhesiveness between the interlayer insulating
かかる半導体装置20の製法方法は、半導体装置10と同様に、層間絶縁膜110を形成した後に、層間絶縁膜110にコンタクト111を形成する。次に、層間絶縁膜110及びコンタクト111上に、密着性膜115及び層間絶縁膜120を連続して形成する。例えば、1つのCVD装置内で成膜条件を途中で切り替えることにより、同一工程内で密着性膜115と層間絶縁膜120を連続して成膜できる。その後、半導体装置10と同様に、層間絶縁膜120及び密着性膜115を貫通し、底部が層間絶縁膜110に入り込んでいるCu配線141を形成して、半導体装置20を製造できる。
In the method of manufacturing the
本実施形態において、層間絶縁膜110と層間絶縁膜120の間に密着性膜115が形成されている。これにより、層間絶縁膜110と層間絶縁膜120との密着性を高くできる。
本実施形態のその他の効果は、上記実施形態と同様である。
In this embodiment, an adhesive film 115 is formed between the interlayer insulating
Other effects of this embodiment are the same as those of the above embodiment.
なお、本発明による半導体装置およびその製造方法は、上記した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。 The semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
図8に示すように、層間絶縁膜110、層間絶縁膜120、及び層間絶縁膜130が順に形成され、Cu配線141が、層間絶縁膜130及び層間絶縁膜120を貫通し、底部が層間絶縁膜110に入り込んでいてもよい。
As shown in FIG. 8, an
層間絶縁膜130としては、例えば、SiO2またはSi,C,O及びHを含む膜である。ただし、層間絶縁膜130と層間絶縁膜120とは成分元素が同じでもあっても、成分元素の構成比は異なる。
The
なお、本実施形態においては単層のCu配線141を図示したが、Cu配線層が複数設けられていてもよい。その場合、Cu配線141上に、ビアプラグおよび他のCu配線を交互に積み上げていけばよい。例えば、図9に示すように、層間絶縁膜120、拡散防止膜160、層間絶縁膜130をこの順で積層し、Cu配線141(第一の配線)上の層間絶縁膜130にCu配線142(第二の配線)が形成されていてもよい。
In the present embodiment, the single-
また、平面視において、コンタクト111の幅とCu配線141(または配線溝140)の幅は、同一でもよく、Cu配線141がコンタクト111の幅よりも大きい場合であってもよい。またコンタクト111がCu配線141の幅よりも大きい場合であってもよい。この場合でも、配線溝140の底部に下方に向かって幅が狭くなるテーパを有しているため、配線材料を埋め込みやすくしつつ、容量の増加を抑制できる。
Further, in plan view, the width of the
上記実施形態では、Cu配線141の下にコンタクト111が接続されている例について説明したが、Cu配線141の下にはコンタクト111が接続されていなくてもよい。
In the above embodiment, the example in which the
10 半導体装置
20 半導体装置
30 半導体装置
31 半導体装置
100 半導体基板
101 素子分離領域
102 ウエル
104 ソース・ドレイン領域
105 ゲート酸化膜
106 ゲート電極
107 サイドウォール
110 層間絶縁膜
111 コンタクト
111a コンタクト
111b コンタクト
115 密着性膜
120 層間絶縁膜
130 層間絶縁膜
140 配線溝
141 Cu配線
142 Cu配線
144 バリアメタル膜
150 フォトレジスト膜
160 拡散防止膜
310 エッチングストッパ膜
340 配線溝
341 配線
344 バリアメタル膜
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記半導体基板上に形成された第一の層間絶縁膜と、
前記第一の層間絶縁膜上に形成された、前記第一の層間絶縁膜よりも誘電率が低い第二の層間絶縁膜と、
前記第二の層間絶縁膜を貫通し、底部が前記第一の層間絶縁膜に入り込んでいる配線と、
を備え、
前記配線は、少なくとも底部に、下方に向かって幅が狭くなる形状を有しており、前記第二の層間絶縁膜における前記配線の側面の傾斜よりも、前記第一の層間絶縁膜における前記配線の側面の傾斜が大きいことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate and a first interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate;
A second interlayer insulating film formed on the first interlayer insulating film and having a dielectric constant lower than that of the first interlayer insulating film;
A wiring penetrating through the second interlayer insulating film and having a bottom portion entering the first interlayer insulating film;
With
The wiring has a shape whose width is narrowed downward at least at the bottom, and the wiring in the first interlayer insulating film is more inclined than the inclination of the side surface of the wiring in the second interlayer insulating film. A semiconductor device characterized in that the side surface has a large inclination.
前記第一の層間絶縁膜と前記第二の層間絶縁膜の間に、前記第一の層間絶縁膜と前記第二の層間絶縁膜との密着性を高める密着性膜を有することを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
An adhesive film for improving adhesion between the first interlayer insulating film and the second interlayer insulating film is provided between the first interlayer insulating film and the second interlayer insulating film. Semiconductor device.
前記第一の層間絶縁膜は、SiO2膜であり、
前記第二の層間絶縁膜は、Si,C,O及びHを含む膜であり、
前記密着性膜は、Si,C,O及びHを含み、かつ該Cが前記第二の層間絶縁膜のCよりも少ない膜であることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 2,
The first interlayer insulating film is a SiO 2 film,
The second interlayer insulating film is a film containing Si, C, O and H,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the adhesive film includes Si, C, O, and H, and the C is less than C in the second interlayer insulating film.
前記半導体装置は、前記第一の層間絶縁膜と前記第二の層間絶縁膜とが直接、接していることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
In the semiconductor device, the first interlayer insulating film and the second interlayer insulating film are in direct contact with each other.
前記半導体装置は、前記半導体基板上に形成されたゲート電極を含むトランジスタを備え、
前記第一の層間絶縁膜は、前記ゲート電極上に形成されており、
前記第一の層間絶縁膜に埋め込まれており、前記ゲート電極と前記配線とを接続するコンタクトを含むことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device includes a transistor including a gate electrode formed on the semiconductor substrate,
The first interlayer insulating film is formed on the gate electrode;
A semiconductor device comprising a contact embedded in the first interlayer insulating film and connecting the gate electrode and the wiring.
前記半導体装置は、シングルダマシン構造であることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device has a single damascene structure.
前記配線は、前記コンタクトの上に形成されていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device, wherein the wiring is formed on the contact.
前記第一の層間絶縁膜上に、前記第一の層間絶縁膜よりも誘電率が低い第二の層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第二の層間絶縁膜を貫通し、底部が前記第一の層間絶縁膜に入り込んでいる配線溝を形成する工程と、
前記配線溝に配線材料を埋設して、配線を形成する工程と、
を含み、
前記配線溝を形成する工程において、
前記配線溝を、少なくとも底部が前記半導体基板に向かって幅が狭くなるように形成し、前記第二の層間絶縁膜における前記配線溝の側面の傾斜よりも、前記第一の層間絶縁膜における前記配線溝の側面の傾斜が大きいことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a first interlayer insulating film on the semiconductor substrate;
Forming a second interlayer insulating film having a dielectric constant lower than that of the first interlayer insulating film on the first interlayer insulating film;
Forming a wiring groove penetrating through the second interlayer insulating film and having a bottom portion entering the first interlayer insulating film;
Burying a wiring material in the wiring groove to form a wiring; and
Including
In the step of forming the wiring groove,
The wiring trench is formed such that at least a bottom portion becomes narrower toward the semiconductor substrate, and the slope in the side surface of the wiring trench in the second interlayer insulating film is more than the slope in the first interlayer insulating film. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a side surface of a wiring groove has a large inclination.
前記第一の層間絶縁膜を形成する工程の前に、前記半導体基板にゲート電極を含むトランジスタを形成する工程、を含み、
前記第一の層間絶縁膜を形成する工程と、前記第二の層間膜を形成する工程との間に、前記第一の層間絶縁膜中に、前記ゲート電極に接続するコンタクトを形成する工程、を含み、
前記第一の層間絶縁膜を形成する工程において、
前記ゲート電極上に前記第一の層間絶縁膜を形成し、
前記配線溝を形成する工程において、
前記配線溝の底部に前記コンタクトの上面を露出させ、
前記配線を形成する工程において、
前記コンタクトと前記配線とを接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 8,
Forming a transistor including a gate electrode on the semiconductor substrate before the step of forming the first interlayer insulating film,
Forming a contact connected to the gate electrode in the first interlayer insulating film between the step of forming the first interlayer insulating film and the step of forming the second interlayer film; Including
In the step of forming the first interlayer insulating film,
Forming the first interlayer insulating film on the gate electrode;
In the step of forming the wiring groove,
Exposing the upper surface of the contact at the bottom of the wiring trench;
In the step of forming the wiring,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the contact and the wiring are connected.
前記第一の層間絶縁膜を形成する工程と、前記第二の層間絶縁膜を形成する工程との間に、前記第一の層間絶縁膜上に、前記第一の層間絶縁膜と前記第二の層間絶縁膜との密着性を高める密着性膜を形成する工程、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 8 or 9,
Between the step of forming the first interlayer insulating film and the step of forming the second interlayer insulating film, the first interlayer insulating film and the second interlayer are formed on the first interlayer insulating film. And a step of forming an adhesive film for improving the adhesiveness with the interlayer insulating film.
前記密着性膜を形成する工程と、前記第二の層間絶縁膜を形成する工程とを連続して行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 10,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the step of forming the adhesive film and the step of forming the second interlayer insulating film are continuously performed.
前記第一の層間絶縁膜は、SiO2膜であり、
前記第二の層間絶縁膜は、Si,C,O及びHを含む膜であり、
前記密着性膜は、Si,C,O及びHを含み、かつ該Cが前記第二の層間絶縁膜のCよりも少ない膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 10 or 11,
The first interlayer insulating film is a SiO 2 film,
The second interlayer insulating film is a film containing Si, C, O and H,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the adhesive film contains Si, C, O, and H, and the C is less than C of the second interlayer insulating film.
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