JP2010278330A5

JP2010278330A5 - 半導体装置

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Publication number: JP2010278330A5
Application number: JP2009130906A
Authority: JP
Filing date: 2009-05-29
Publication date: 2012-06-07

Description

上記の態様によれば、Ｃｕ配線上に形成された配線層間絶縁膜のビアファースト・デュアルダマシン加工方法において、トレンチ溝加工と同時にスルーホールビアを少なくとも２つの異なる直径を持つ多段構造に加工することにより、スルーホールビアのアスペクト比を低減し、Ｃｕ埋設性の向上を実現する。その結果、スルーホールビアの製造歩留まりと信頼性を向上させる。
本発明の他の態様を以下に例示する。
［１］下地上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜に形成された配線溝と、
前記配線溝の底面に形成された接続孔と、
少なくとも前記接続孔の側壁を覆うバリアメタル膜と、
を有し、
前記接続孔は、径が異なる複数の孔から構成されており、
前記複数の孔は、下に向けて径が小さくなるように深さ方向に接続し、
前記複数の孔の接続部に前記下地に対してほぼ平行な面を有する、半導体装置。
［２］前記複数の孔の接続部に、前記下地に対して０°〜１０°の傾きからなる面を有する、［１］に記載の半導体装置。
［３］前記接続孔の側壁がテーパー状に形成されている、［１］または［２］に記載の半導体装置。
［４］前記上部孔の底面の径と前記下部孔の開口径との差をΔｄとしたとき、Δｄ≧５ｎｍである、［１］乃至［３］いずれかに記載の半導体装置。
［５］前記下地がシリコン（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）とを主成分とするキャップ絶縁膜である、［１］乃至［４］いずれかに記載の半導体装置。
［６］前記キャップ絶縁膜で上面が覆われた金属配線をさらに有し、
前記接続孔の底面が前記金属配線に入り込んでいる、［１］乃至［５］いずれかに記載の半導体装置。
［７］前記絶縁膜がＳｉとＣと酸素（Ｏ）とを主成分とする、［１］乃至［６］いずれかに記載の半導体装置。
［８］前記絶縁膜中の炭素／シリコン比（Ｃ／Ｓｉ）が１より大きいＳｉＯＣＨ膜である、［７］に記載の半導体装置。
［９］前記絶縁膜が互いに独立した複数の空孔を有し、前記空孔の平均空孔径０．８ｎｍ以下である、［８］に記載の半導体装置。
［１０］前記絶縁膜が、三量体の環状シロキサン構造を有し、前記環状シロキサン構造を構成しているシリコンに不飽和または飽和炭素鎖が結合している、［８］または［９］に記載の半導体装置。
［１１］前記接続孔の側壁の傾斜角が６０°〜９０°である、［１］乃至［１０］いずれかに記載の半導体装置。
［１２］絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を貫通する接続孔を形成する工程と、
前記接続孔に充填材を充填する工程と、
前記接続孔の開口を覆うマスクを前記絶縁膜上に形成する工程と、
前記マスク及び前記充填材の一部を除去するとともに前記接続孔の側壁の一部を露出させる第一のエッチング工程と、
露出した前記接続孔の側壁から前記絶縁膜を除去して、配線溝及び接続孔を形成する第二のエッチング工程と、
少なくとも前記接続孔の側壁をバリアメタル膜で覆う工程と、
を含み、
前記第二のエッチング工程において、
前記配線溝の底面から径が異なる複数の孔を下に向けて径が小さくなるように深さ方向に接続させて前記接続孔を形成し、前記複数の孔の接続部に前記接続孔の底面に対してほぼ平行な面を形成させる、半導体装置の製造方法。
［１３］前記第二のエッチング工程において、前記接続部に前記接続孔の底面に対して０°〜１０°の傾きを有する面を形成する、［１２］に記載の半導体装置の製造方法。
［１４］前記第二のエッチング工程は、前記充填材を除去する工程をさらに含み、
前記第一のエッチング工程において、炭素（Ｃ）と水素（Ｈ）とフッ素（Ｆ）の３元素からなるＣＨＦ系ガスを含む第一のエッチングガスを用いて前記マスク及び前記充填材を除去し、
前記第二のエッチング工程において、
酸素ガスを含む第二のエッチングガスを用いて前記絶縁膜を除去し、
酸素原子（Ｏ）を含む酸化ガスを用いて前記充填材を除去する、［１２］または［１３］に記載の半導体装置の製造方法。
［１５］前記第一のエッチングガスが、Ａｒ、Ｎ _２、ＣＦ _４、ＣＨ _２Ｆ _２及びＯ _２からなる群から選択されるガスを含むことを特徴とする［１４］に記載の半導体装置の製造方法。
［１６］前記第二のエッチングガスがＡｒ、Ｎ _２、ＣＦ _４、ＣＨＦ _３及びＣＨ _２Ｆ _２からなる群から選択されるガスを含むことを特徴とする［１４］または［１５］に記載の半導体装置の製造方法。
［１７］下部配線を形成する前記工程と前記絶縁膜を形成する前記工程との間に、前記下部配線を覆う、シリコン（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）とを主成分とするキャップ絶縁膜を形成する工程をさらに含む、［１２］乃至［１６］いずれかに記載の半導体装置の製造方法。
［１８］前記絶縁膜を形成する前記工程において、環状有機シリカ構造を有する、上記一般式（１）で示される原料から前記絶縁膜を形成する、［１２］乃至［１７］いずれかに記載の半導体装置の製造方法。
［１９］前記環状有機シリカ構造を有する原料が上記式（２）または式（３）に示す構造を有する、［１８］に記載の半導体装置の製造方法。

Claims

下地上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜に形成された配線溝と、
前記配線溝の底面に形成された接続孔と、
少なくとも前記接続孔の側壁を覆うバリアメタル膜と、
を有し、
前記接続孔は、径が異なる複数の孔から構成されており、
前記複数の孔は、下に向けて径が小さくなるように深さ方向に接続し、
前記複数の孔の接続部に前記下地に対してほぼ平行な面を有する、半導体装置。