JP3078811B1 - Method of forming wiring structure - Google Patents
Method of forming wiring structureInfo
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Abstract
【要約】
【課題】 通常のレジストプロセスを採用して、比誘電
率が低い層間絶縁膜を形成できるようにする。
【解決手段】 半導体基板600上に、第1の有機膜6
03、シリコン酸化膜604、第2の有機膜605を順
次堆積した後、第2の有機膜605の上にマスクパター
ン608を形成する。有機絶縁膜605に対して第2の
レジストパターン609及びマスクパターン608をマ
スクとしてエッチングを行なって、第2の有機膜605
をパターン化すると共に第2のレジストパターン609
を除去する。シリコン酸化膜604に対してパターン化
された第2の有機膜605Aをマスクとしてエッチング
を行なって、シリコン酸化膜604をパターン化する。
第2の有機膜605Aに対してマスクパターン608を
マスクとしてエッチングを行なうと共に、第1の有機膜
603に対してシリコン酸化膜をマスクとしてエッチン
グを行なって、第2の有機膜605Aに配線溝を形成す
ると共に、第1の有機膜603にコンタクトホールを形
成する。An interlayer insulating film having a low relative dielectric constant can be formed by employing a normal resist process. A first organic film is formed on a semiconductor substrate.
03, a silicon oxide film 604 and a second organic film 605 are sequentially deposited, and then a mask pattern 608 is formed on the second organic film 605. The organic insulating film 605 is etched using the second resist pattern 609 and the mask pattern 608 as a mask, and the second organic film 605 is etched.
And a second resist pattern 609
Is removed. Etching is performed on the silicon oxide film 604 using the patterned second organic film 605A as a mask to pattern the silicon oxide film 604.
The second organic film 605A is etched using the mask pattern 608 as a mask, and the first organic film 603 is etched using a silicon oxide film as a mask to form a wiring groove in the second organic film 605A. At the same time, a contact hole is formed in the first organic film 603.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路装置
における配線構造体の形成方法に関する。The present invention relates to a method for forming a wiring structure in a semiconductor integrated circuit device.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体集積回路の高集積化の進展に伴
い、金属配線同士の間の寄生容量である配線間容量の増
加に起因する配線遅延時間の増大が半導体集積回路の高
性能化の妨げとなっている。配線遅延時間は金属配線の
抵抗と配線間容量との積に比例するいわゆるRC遅延と
言われるものである。2. Description of the Related Art With the advance of high integration of semiconductor integrated circuits, an increase in wiring delay time due to an increase in capacitance between wirings, which is a parasitic capacitance between metal wirings, hinders high performance of semiconductor integrated circuits. It has become. The wiring delay time is a so-called RC delay that is proportional to the product of the resistance of the metal wiring and the capacitance between the wirings.
【0003】従って、配線遅延時間を低減するために
は、金属配線の抵抗を小さくするか又は配線間容量を小
さくすることが必要である。Therefore, in order to reduce the wiring delay time, it is necessary to reduce the resistance of the metal wiring or reduce the capacitance between the wirings.
【0004】そこで、配線抵抗を小さくために、配線材
料としてアルミ系合金に代えて銅を用いる半導体集積回
路装置がIBM社やモトローラ社から報告されている。
銅材料はアルミ系合金材料の3分の2程度の比抵抗を有
しているため、配線材料として銅材料を用いると、アル
ミ系合金材料を用いる場合に比べて、単純に計算すると
配線遅延時間が3分の2に減少するので、1.5倍の高
速化を実現することができる。Accordingly, IBM and Motorola have reported semiconductor integrated circuit devices that use copper instead of an aluminum alloy as a wiring material in order to reduce wiring resistance.
Copper material has a specific resistance of about two-thirds that of aluminum-based alloy material. Therefore, when copper material is used as the wiring material, the wiring delay time is calculated more simply than when aluminum-based alloy material is used. Is reduced to two-thirds, so that a speedup of 1.5 times can be realized.
【0005】しかしながら、半導体集積回路の高集積化
がさらに進展すると、銅からなる金属配線を用いる場合
でも、配線遅延時間の増大によって、高速化が限界に達
すると懸念されている。また、配線材料としての銅は、
金又は銀についで比抵抗が小さいので、銅からなる金属
配線に代えて金又は銀からなる金属配線を用いても、配
線抵抗の低減は僅かなものである。However, as the degree of integration of the semiconductor integrated circuit further increases, there is a concern that even if metal wiring made of copper is used, the speeding up will reach its limit due to an increase in wiring delay time. Copper as a wiring material is
Since the specific resistance is smaller than that of gold or silver, even if a metal wiring made of gold or silver is used instead of a metal wiring made of copper, the wiring resistance is slightly reduced.
【0006】このため、半導体集積回路の高集積化のた
めには、配線抵抗の低減と共に配線間容量の低減が重要
になっており、配線間容量の低減のためには、層間絶縁
膜の比誘電率を小さくすることが必要である。従来、層
間絶縁膜としては、シリコン酸化膜が用いられている
が、シリコン酸化膜の比誘電率は4〜4.5程度であっ
て、より高集積化された半導体集積回路における層間絶
縁膜には採用し難いという問題がある。For this reason, it is important to reduce the wiring resistance and the capacitance between the wirings in order to increase the integration of the semiconductor integrated circuit. It is necessary to reduce the dielectric constant. Conventionally, a silicon oxide film has been used as an interlayer insulating film. The relative dielectric constant of the silicon oxide film is about 4 to 4.5, and the silicon oxide film is used as an interlayer insulating film in a highly integrated semiconductor integrated circuit. Is difficult to adopt.
【0007】そこで、比誘電率がシリコン酸化膜よりも
小さい層間絶縁膜として、フッ素添加シリコン酸化膜、
低誘電率SOG膜及び有機高分子膜が提案されている。Therefore, as an interlayer insulating film having a relative dielectric constant smaller than that of a silicon oxide film, a fluorine-added silicon oxide film,
Low dielectric constant SOG films and organic polymer films have been proposed.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところで、フッ素添加
シリコン酸化膜の比誘電率は3.3〜3.7であって、
従来のシリコン酸化膜に比べて2割程度小さいが、フッ
素添加シリコン酸化膜は、吸湿性が高いので大気中の水
分を吸収しやすい。このため、フッ素添加シリコン酸化
膜が水分を吸収して、比誘電率の高いSiOHが膜中に
取り込まれるので、フッ素添加シリコン酸化膜の比誘電
率が増加したり、熱処理工程においてSiOHが反応し
てH2 Oガスを放出したりするという問題、及びフッ素
添加シリコン酸化膜中に遊離しているフッ素が熱処理工
程において表面に偏析し、偏析したフッ素が密着層とし
てのTiN膜のTi等と反応して剥がれやすいTiF膜
を形成するという問題等があり、フッ素添加シリコン酸
化膜は実用上の課題が多い。Incidentally, the relative dielectric constant of the fluorine-doped silicon oxide film is 3.3 to 3.7,
Although about 20% smaller than the conventional silicon oxide film, the fluorine-added silicon oxide film has high hygroscopicity, and thus easily absorbs moisture in the atmosphere. For this reason, since the fluorine-added silicon oxide film absorbs moisture and SiOH having a high relative dielectric constant is taken into the film, the relative dielectric constant of the fluorine-added silicon oxide film increases, or SiOH reacts in the heat treatment step. And release of H 2 O gas during the heat treatment process, the fluorine liberated in the fluorine-added silicon oxide film segregates on the surface during the heat treatment process, and the segregated fluorine reacts with Ti or the like of the TiN film as the adhesion layer. There is a problem of forming a TiF film which is easily peeled off, and the fluorine-added silicon oxide film has many practical problems.
【0009】低誘電率SOG膜としては、HSQ(Hydr
ogen silsesquioxane:Si原子と、O原子と、O原子
の数の3分の2の数のH原子とからなる構造体)膜が検
討されているが、HSQ膜は、従来のシリコン酸化膜に
比べて、水分放出量が多いので加工性が悪いという問題
がある。HSQ膜は加工性が悪いためHSQ膜に埋め込
み配線を形成することは困難であるから、HSQ膜に金
属配線を形成する場合には金属膜がパターン化されてな
る金属配線を用いる必要がある。As a low dielectric constant SOG film, HSQ (Hydr
ogen silsesquioxane: a structure composed of Si atoms, O atoms, and two-thirds of H atoms) H) films are being studied, but HSQ films are compared with conventional silicon oxide films. Therefore, there is a problem that workability is poor due to a large amount of released water. It is difficult to form a buried wiring in the HSQ film because the HSQ film has poor workability. Therefore, when forming a metal wiring in the HSQ film, it is necessary to use a metal wiring in which the metal film is patterned.
【0010】また、HSQ膜は金属配線との密着性が低
いので、金属配線との密着性を確保するために金属配線
との間に密着層としてのCVD酸化膜を形成する必要が
ある。ところが、金属配線の上にCVD酸化膜を形成す
ると、金属配線間に比誘電率の大きいCVD酸化膜が存
在するため、実質的な配線間容量はHSQ膜とCVD酸
化膜とから構成される直列容量になるので、HSQ膜を
単体で用いた場合に比べて配線間容量が大きくなってし
まうという問題がある。Further, since the HSQ film has low adhesion to the metal wiring, it is necessary to form a CVD oxide film as an adhesion layer between the HSQ film and the metal wiring in order to secure the adhesion to the metal wiring. However, when a CVD oxide film is formed on a metal wiring, a substantial inter-wiring capacitance is formed between the HSQ film and the CVD oxide film because a CVD oxide film having a large relative dielectric constant exists between the metal wirings. Since the capacitance becomes the capacitance, there is a problem that the capacitance between the wirings is increased as compared with the case where the HSQ film is used alone.
【0011】有機高分子膜は、低誘電率SOG膜と同
様、金属配線との密着性が低いので、金属配線との間に
密着層としてのCVD酸化膜を形成する必要がある。Since the organic polymer film has low adhesion to the metal wiring like the low dielectric constant SOG film, it is necessary to form a CVD oxide film as an adhesion layer between the organic polymer film and the metal wiring.
【0012】また、有機高分子膜に対するエッチングレ
ートが酸素プラズマによりレジストパターンをアッシン
グする際のアッシングレートとほぼ等しいため、レジス
トパターンをアッシングにより除去する際に有機高分子
膜がダメージを受けるので、通常のレジストプロセスが
使えないという問題がある。そこで、有機高分子膜の上
にCVD酸化膜を形成した後、該CVD酸化膜の上にレ
ジスト膜を形成し、CVD酸化膜をエッチングストッパ
ー(保護膜)としてレジスト膜をエッチング加工する方
法が提案されている。Further, since the etching rate of the organic polymer film is substantially equal to the ashing rate when the resist pattern is ashed by oxygen plasma, the organic polymer film is damaged when the resist pattern is removed by ashing. The problem is that the resist process cannot be used. Therefore, a method is proposed in which a CVD oxide film is formed on an organic polymer film, a resist film is formed on the CVD oxide film, and the resist film is etched using the CVD oxide film as an etching stopper (protective film). Have been.
【0013】ところが、有機高分子膜の上にCVD酸化
膜を形成する際、有機高分子膜の表面が酸素を含む反応
性ガスに曝されるため、有機高分子膜が酸素と反応して
有機高分子膜中にカルボニル基やケトン基等の極性基が
導入されるので、有機高分子膜の比誘電率が増加してし
まうという問題がある。However, when a CVD oxide film is formed on an organic polymer film, the surface of the organic polymer film is exposed to a reactive gas containing oxygen, so that the organic polymer film reacts with oxygen to form an organic film. Since a polar group such as a carbonyl group or a ketone group is introduced into the polymer film, there is a problem that the relative dielectric constant of the organic polymer film increases.
【0014】また、有機高分子膜に銅の埋め込み配線を
形成する場合、有機高分子膜は金属配線との密着性が低
いため、有機高分子膜に形成された配線用凹部の周面に
例えばTiN等からなる密着層を形成する必要がある
が、TiN膜は抵抗が高いため金属配線の有効断面積が
減少してしまうので、銅からなる金属配線を用いて低抵
抗化を図ったメリットが損なわれてしまうという問題が
ある。Further, when copper embedded wiring is formed in the organic polymer film, since the organic polymer film has low adhesion to metal wiring, the organic polymer film has, for example, a peripheral surface of a wiring recess formed in the organic polymer film. It is necessary to form an adhesion layer made of TiN or the like. However, since the TiN film has a high resistance, the effective cross-sectional area of the metal wiring is reduced. Therefore, there is an advantage that the resistance is reduced by using a metal wiring made of copper. There is a problem of being damaged.
【0015】前記に鑑み、本発明は、通常のレジストプ
ロセスを採用して、比誘電率が低い層間絶縁膜を形成で
きるようにすることを目的とする。In view of the foregoing, it is an object of the present invention to form an interlayer insulating film having a low relative dielectric constant by employing a normal resist process.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明に係る配線構造体
の形成方法は、下層の金属配線の上に第1の絶縁膜を形
成する工程と、第1の絶縁膜の上に該第1の絶縁膜と組
成が異なる第2の絶縁膜を形成する工程と、第2の絶縁
膜の上に該第2の絶縁膜と組成が異なる第3の絶縁膜を
形成する工程と、第3の絶縁膜の上に薄膜を形成する工
程と、薄膜の上に、配線形成用開口部を有する第1のレ
ジストパターンを形成する工程と、薄膜に対して第1の
レジストパターンをマスクとしてエッチングを行なっ
て、薄膜からなり配線形成用開口部を有するマスクパタ
ーンを形成する工程と、第1のレジストパターンを除去
した後、第3の絶縁膜及びマスクパターンの上に、コン
タクトホール形成用開口部を有する第2のレジストパタ
ーンを形成する工程と、第3の絶縁膜に対して第2のレ
ジストパターン及びマスクパターンをマスクとしてドラ
イエッチングを行なうことにより、第3の絶縁膜を該第
3の絶縁膜にコンタクトホール形成用開口部が形成され
るようにパターン化する工程と、第2の絶縁膜に対して
パターン化された第3の絶縁膜をマスクとしてドライエ
ッチングを行なうことにより、第2の絶縁膜を該第2の
絶縁膜にコンタクトホール形成用開口部が形成されるよ
うにパターン化する工程と、パターン化された第3の絶
縁膜に対してマスクパターンをマスクとしてドライエッ
チングを行なうと共に、第1の絶縁膜に対してパターン
化された第2の絶縁膜をマスクとしてドライエッチング
を行なうことにより、パターン化された第3の絶縁膜に
配線溝を形成すると共に、第1の絶縁膜にコンタクトホ
ールを形成する工程と、配線溝及びコンタクトホールに
金属膜を充填することにより、上層の金属配線及び下層
の金属配線と上層の金属配線とを接続するコンタクトを
形成する第11の工程とを備えている。A method of forming a wiring structure according to the present invention comprises the steps of forming a first insulating film on a lower metal wiring, and forming the first insulating film on the first insulating film. Forming a second insulating film having a different composition from the second insulating film; forming a third insulating film having a different composition from the second insulating film on the second insulating film; Forming a thin film on the insulating film, forming a first resist pattern having a wiring forming opening on the thin film, and etching the thin film using the first resist pattern as a mask Forming a mask pattern made of a thin film and having an opening for forming a wiring, and after removing the first resist pattern, forming an opening for forming a contact hole on the third insulating film and the mask pattern. Step of forming a second resist pattern By performing dry etching on the third insulating film using the second resist pattern and the mask pattern as a mask, an opening for forming a contact hole is formed in the third insulating film in the third insulating film. The second insulating film into contact holes by performing dry etching using the third insulating film patterned on the second insulating film as a mask. Performing a patterning process so that a formation opening is formed, performing dry etching on the patterned third insulating film using a mask pattern as a mask, and performing patterning on the first insulating film. By performing dry etching using the formed second insulating film as a mask, a wiring groove is formed in the patterned third insulating film, and the first insulating film is formed. An eleventh step of forming a contact connecting the upper metal wiring and the lower metal wiring with the upper metal wiring by filling the wiring groove and the contact hole with a metal film. It has.
【0017】本発明に係る配線構造体の形成方法による
と、第3の絶縁膜に対してドライエッチングを行なう際
には、第1の絶縁膜の上には第2の絶縁膜が存在してい
るため、第1の絶縁膜がダメージを受けることがない。
このため、第1の絶縁膜として、ドライエッチングによ
りダメージを受けるが比誘電率は低い絶縁膜を用いるこ
とが可能になるので、通常のレジストプロセスを採用し
つつ比誘電率が低い層間絶縁膜を形成することができ
る。According to the method of forming a wiring structure according to the present invention, when dry etching is performed on the third insulating film, the second insulating film is present on the first insulating film. Therefore, the first insulating film is not damaged.
Therefore, as the first insulating film, an insulating film which is damaged by dry etching but has a low relative dielectric constant can be used. Therefore, an interlayer insulating film having a low relative dielectric constant can be formed while adopting a normal resist process. Can be formed.
【0018】また、パターン化された第3の絶縁膜に対
してマスクパターンをマスクとしてドライエッチングを
行なうと共に、第1の絶縁膜に対してパターン化された
第2の絶縁膜をマスクとしてドライエッチングを行なう
ことにより、パターン化された第3の絶縁膜に配線溝を
形成すると共に第1の絶縁膜にコンタクトホールを形成
するため、つまり、配線溝及びコンタクトホールを同じ
エッチング工程によって形成することができるため、工
程数の増加を抑制しつつデュアルダマシン構造を形成す
ることができる。In addition, dry etching is performed on the patterned third insulating film using the mask pattern as a mask, and dry etching is performed on the first insulating film using the patterned second insulating film as a mask. Is performed to form a wiring groove in the patterned third insulating film and to form a contact hole in the first insulating film, that is, to form the wiring groove and the contact hole by the same etching process. Therefore, a dual damascene structure can be formed while suppressing an increase in the number of steps.
【0019】本発明に係る配線構造体の形成方法におい
て、第1の絶縁膜は、有機成分を主成分とすることが好
ましい。In the method for forming a wiring structure according to the present invention, the first insulating film preferably contains an organic component as a main component.
【0020】このようにすると、層間絶縁膜の比誘電率
を一層低減することができる。By doing so, the relative dielectric constant of the interlayer insulating film can be further reduced.
【0021】本発明に係る配線構造体の形成方法におい
て、第2のレジストパターンのコンタクトホール形成用
開口部の寸法が、コンタクトホールの設計開口寸法に対
して、上層の金属配線が延びる方向に対して垂直な方向
に拡大されていることが好ましい。In the method for forming a wiring structure according to the present invention, the dimension of the contact hole forming opening of the second resist pattern is set in the direction in which the metal wiring of the upper layer extends with respect to the designed opening dimension of the contact hole. Preferably, it is enlarged in a vertical direction.
【0022】このようにすると、第2のレジストパター
ンのコンタクトホール形成用開口部がマスクパターンの
配線形成用開口部に対して位置ずれをしても、パターン
化された第3の絶縁膜に形成されるコンタクトホール形
成用開口部は、第2のレジストパターンのコンタクトホ
ール形成用開口部とマスクパターンの配線形成用開口部
との重なり領域に形成されるので、パターン化された第
3の絶縁膜のコンタクトホール形成用開口部は、自己整
合的にマスクパターンの配線形成用開口部の領域に形成
される。従って、コンタクトと上層の金属配線との接合
を確実に確保することができる。Thus, even if the contact hole forming opening of the second resist pattern is misaligned with respect to the wiring forming opening of the mask pattern, the contact hole is formed in the patterned third insulating film. Since the contact hole forming opening to be formed is formed in an overlapping area of the contact hole forming opening of the second resist pattern and the wiring forming opening of the mask pattern, the patterned third insulating film is formed. The contact hole forming opening is formed in the region of the wiring forming opening of the mask pattern in a self-aligned manner. Therefore, the connection between the contact and the upper metal wiring can be reliably ensured.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態につい
て説明するが、各実施形態においては、有機膜とは、有
機成分のみからなる膜及び有機成分を主成分とする膜の
両方を含む概念とする。また、各実施形態においては、
有機成分を主成分とする膜を有機成分のみからなる膜に
変更してもよいし、有機成分のみからなる膜を有機成分
を主成分とする膜に変更してもよい。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In each embodiment, the organic film includes both a film composed of only organic components and a film composed mainly of organic components. Concept. In each embodiment,
The film containing an organic component as a main component may be changed to a film containing only an organic component, or the film containing only an organic component may be changed to a film containing an organic component as a main component.
【0024】(第1の実施形態)以下、本発明の第1の
実施形態に係る配線構造体の形成方法について、図1
(a)〜(c)、図2(a)〜(c)及び図3(a)〜
(c)を参照しながら説明する。(First Embodiment) Hereinafter, a method for forming a wiring structure according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
(A)-(c), FIGS. 2 (a)-(c) and FIGS. 3 (a)-
This will be described with reference to FIG.
【0025】まず、図1(a)に示すように、半導体基
板100上に形成された第1の金属配線101の上に、
後に行なわれるエッチング工程において第1の金属配線
101を保護する例えば50nmの膜厚を有するシリコ
ン窒化膜102を形成した後、該シリコン窒化膜102
の上に、例えば1μmの膜厚を有すると共に有機成分を
主成分とする第1の有機膜103(第1の絶縁膜)を堆
積する。次に、第1の有機膜103の上に、例えば50
nmの膜厚を有すると共にシリコン酸化物中に有機成分
を含有する有機含有シリコン酸化膜104(第2の絶縁
膜)を堆積した後、該有機含有シリコン酸化膜104の
上に、例えば400nmの膜厚を有すると共に有機成分
を主成分とする第2の有機膜105(第3の絶縁膜)を
堆積し、その後、該第2の有機膜105の上に例えば5
0nmの膜厚を有する窒化チタン膜106を堆積する。First, as shown in FIG. 1A, a first metal wiring 101 formed on a semiconductor substrate 100 is
After a silicon nitride film 102 having a thickness of, for example, 50 nm for protecting the first metal wiring 101 is formed in an etching process performed later, the silicon nitride film 102 is formed.
A first organic film 103 (first insulating film) having a thickness of, for example, 1 μm and containing an organic component as a main component is deposited thereon. Next, on the first organic film 103, for example, 50
After depositing an organic-containing silicon oxide film 104 (second insulating film) having a thickness of nm and containing an organic component in the silicon oxide, a film of, for example, 400 nm is formed on the organic-containing silicon oxide film 104. A second organic film 105 (third insulating film) having a thickness and containing an organic component as a main component is deposited, and then, for example, 5
A titanium nitride film 106 having a thickness of 0 nm is deposited.
【0026】第1及び第2の有機膜103、105の堆
積方法については、特に限定されないが、例えばパーフ
ルオロデカリンを主原料とする反応性ガスを用いるプラ
ズマCVD法が挙げられる。また、第1及び第2の有機
膜103、105としては、プラズマCVD法、塗布法
又は熱CVD法により形成された、炭化水素膜又はフッ
素を含有する炭化水素膜を用いることができる。The method for depositing the first and second organic films 103 and 105 is not particularly limited, but for example, a plasma CVD method using a reactive gas containing perfluorodecalin as a main material is exemplified. In addition, as the first and second organic films 103 and 105, a hydrocarbon film or a fluorine-containing hydrocarbon film formed by a plasma CVD method, a coating method, or a thermal CVD method can be used.
【0027】また、第1の有機膜103の堆積方法とし
ては、例えばパーフルオロデカリンと、ヘキサメチルジ
シロキサン、アリルアルコキシシラン又はアルキルアル
コキシシラン等の有機シランとを主原料とする反応性ガ
スを用いるプラズマCVD法でもよい。このようにする
と、有機無機ハイブリッド膜が得られる。As a method for depositing the first organic film 103, for example, a reactive gas mainly containing perfluorodecalin and an organic silane such as hexamethyldisiloxane, allylalkoxysilane or alkylalkoxysilane is used. The plasma CVD method may be used. By doing so, an organic-inorganic hybrid film is obtained.
【0028】また、有機含有シリコン酸化膜104の堆
積方法については、特に限定されないが、例えばフェニ
ルトリメトキシランを主原料とする反応性ガスを用いる
CVD法が挙げられる。このようにすると、シリコン酸
化物中にシリコン原子と結合したフェニル基が取り込ま
れた構造を有する有機含有シリコン酸化膜104が得ら
れる。The method of depositing the organic-containing silicon oxide film 104 is not particularly limited, but includes, for example, a CVD method using a reactive gas containing phenyltrimethoxysilane as a main material. Thus, an organic-containing silicon oxide film 104 having a structure in which a phenyl group bonded to a silicon atom is incorporated in silicon oxide is obtained.
【0029】尚、窒化チタン膜106に代えて、第1及
び第2の有機膜103、105並びに有機含有シリコン
酸化膜104に対して高いエッチング選択性を有する、
つまりエッチング速度が十分に遅い薄膜、例えばシリコ
ン窒化膜を用いることができる。It should be noted that, instead of the titanium nitride film 106, it has a high etching selectivity with respect to the first and second organic films 103 and 105 and the organic-containing silicon oxide film 104.
That is, a thin film having a sufficiently low etching rate, for example, a silicon nitride film can be used.
【0030】次に、図1(b)に示すように、窒化チタ
ン膜106の上に、リソグラフィ工程により配線溝形成
用開口部を有する第1のレジストパターン107を形成
した後、該第1のレジストパターン107をマスクとし
て窒化チタン膜106に対してドライエッチングを行な
って、図1(c)に示すように、窒化チタン膜106か
らなるマスクパターン108を形成する。Next, as shown in FIG. 1B, a first resist pattern 107 having an opening for forming a wiring groove is formed on the titanium nitride film 106 by a lithography process. Dry etching is performed on the titanium nitride film 106 using the resist pattern 107 as a mask to form a mask pattern 108 made of the titanium nitride film 106 as shown in FIG.
【0031】次に、第1のレジストパターン107を除
去することなく、第2の有機膜105の上に、リソグラ
フィ工程によりコンタクトホール形成用開口部を有する
第2のレジストパターン109を形成した後、第2の有
機膜105に対してドライエッチングを行なって、図2
(a)に示すように、コンタクトホール形成用開口部を
有するパターン化された第2の有機膜105Aを形成す
る。この場合、第2の有機膜105と、第1のレジスト
パターン107及び第2のレジストパターン109とは
共に有機成分を主成分としているため、第2の有機膜1
05に対するエッチングレートと、第1及び第2のレジ
ストパターン107、109に対するエッチングレート
とはほぼ等しいので、第2の有機膜105に対するドラ
イエッチング工程により、第1のレジストパターン10
7及び第2のレジストパターン109は除去される。Next, without removing the first resist pattern 107, a second resist pattern 109 having an opening for forming a contact hole is formed on the second organic film 105 by a lithography process. By performing dry etching on the second organic film 105, FIG.
As shown in (a), a patterned second organic film 105A having an opening for forming a contact hole is formed. In this case, since the second organic film 105 and the first resist pattern 107 and the second resist pattern 109 both contain an organic component as a main component, the second organic film 1
Since the etching rate for the second organic film 105 and the etching rate for the first and second resist patterns 107 and 109 are substantially equal to each other, the first resist pattern 10
7 and the second resist pattern 109 are removed.
【0032】尚、第2の有機膜105に対するドライエ
ッチング工程において、第2のレジストパターン109
が残存しても差し支えない。その理由は、残存する第2
のレジストパターン109は、後に行なわれるパターン
化された第2の有機膜105Aに配線溝111を形成す
る工程(図2(c)を参照)において除去されるからで
ある。Incidentally, in the dry etching step for the second organic film 105, the second resist pattern 109 is formed.
May remain. The reason is that the second
This is because the resist pattern 109 is removed in a later step of forming the wiring groove 111 in the patterned second organic film 105A (see FIG. 2C).
【0033】次に、パターン化された第2の有機膜10
5Aをマスクとして有機含有シリコン酸化膜104に対
してドライエッチングを行なって、図2(b)に示すよ
うに、コンタクトホール形成用開口部を有するパターン
化された有機含有シリコン酸化膜104Aを形成する。
このドライエッチング工程は、有機含有シリコン酸化膜
104に対するエッチングレートがパターン化された第
2の有機膜105Aに対するエッチングレートよりも大
きくなるようなエッチング条件を選択することにより、
パターン化された第2の有機膜105Aがエッチングさ
れる事態を防止する。Next, the patterned second organic film 10
Dry etching is performed on the organic-containing silicon oxide film 104 using 5A as a mask to form a patterned organic-containing silicon oxide film 104A having an opening for forming a contact hole as shown in FIG. 2B. .
This dry etching step is performed by selecting etching conditions such that the etching rate for the organic-containing silicon oxide film 104 is higher than the etching rate for the patterned second organic film 105A.
This prevents a situation in which the patterned second organic film 105A is etched.
【0034】次に、マスクパターン108をマスクとし
てパターン化された第2の有機膜105Aに対し、また
パターン化された有機含有シリコン酸化膜104Aをマ
スクとして第1の有機膜103に対してそれぞれドライ
エッチングを行なって、図2(c)に示すように、パタ
ーン化された第2の有機膜105Aに配線溝111を形
成すると共に、コンタクトホール110を有するパター
ン化された第1の有機膜103Aを形成する。Next, the second organic film 105A patterned using the mask pattern 108 as a mask and the first organic film 103 dried using the patterned organic-containing silicon oxide film 104A as a mask. By performing etching, as shown in FIG. 2C, a wiring groove 111 is formed in the patterned second organic film 105A, and the patterned first organic film 103A having the contact hole 110 is formed. Form.
【0035】次に、パターン化された有機含有シリコン
酸化膜104Aをマスクとしてシリコン窒化膜102に
対してドライエッチングを行なって、図3(a)に示す
ように、パターン化されたシリコン窒化膜102Aを形
成すると共に、第1の金属配線101をコンタクトホー
ル110に露出させる。Next, the silicon nitride film 102 is dry-etched using the patterned organic-containing silicon oxide film 104A as a mask, and as shown in FIG. Is formed, and the first metal wiring 101 is exposed to the contact hole 110.
【0036】次に、図3(b)に示すように、コンタク
トホール110及び配線溝111の壁面に例えば50n
mの膜厚を有する窒化チタンからなる密着層112を堆
積した後、コンタクトホール110及び配線溝111が
埋まるように全面に亘って金属膜113を堆積する。金
属膜113の組成は特に限定されず、銅、アルミニウ
ム、金、銀、ニッケル、コバルト、タングステン又はこ
れらの合金等を用いることができると共に、金属膜11
3の堆積方法も特に限定されず、メッキ法、CVD法又
はスパッタ法等を用いることができる。Next, as shown in FIG. 3B, for example, 50 nm is formed on the wall surfaces of the contact hole 110 and the wiring groove 111.
After depositing an adhesion layer 112 made of titanium nitride having a thickness of m, a metal film 113 is deposited over the entire surface so as to fill the contact holes 110 and the wiring grooves 111. The composition of the metal film 113 is not particularly limited, and copper, aluminum, gold, silver, nickel, cobalt, tungsten, an alloy thereof, or the like can be used.
The deposition method of No. 3 is not particularly limited, and a plating method, a CVD method, a sputtering method, or the like can be used.
【0037】次に、図3(c)に示すように、パターン
化された第2の有機膜105Aの上に堆積されている、
密着層112、金属膜113及びマスクパターン108
を例えばCMP法により除去して、金属膜113からな
る第2の金属配線114、及び第1の金属配線101と
第2の金属配線114とを接続する金属膜113からな
るコンタクト115を形成する。Next, as shown in FIG. 3C, the second organic film 105A is deposited on the patterned second organic film 105A.
Adhesion layer 112, metal film 113 and mask pattern 108
Is removed by, for example, a CMP method to form a second metal wiring 114 made of a metal film 113 and a contact 115 made of a metal film 113 connecting the first metal wiring 101 and the second metal wiring 114.
【0038】尚、第2の金属配線114の上に、前述し
た工程と同様の工程を行なうことにより、多層配線構造
を形成することができる。By performing the same steps as those described above on the second metal wiring 114, a multilayer wiring structure can be formed.
【0039】第1の実施形態によると、有機含有シリコ
ン酸化膜104は、フェニルトリメトキシシランを主原
料とする反応性ガスを用いるCVD法により形成された
膜であるため、シリコン酸化物中にシリコン原子と結合
したフェニル基(有機基)が取り込まれた構造を有して
いる。従って、従来のCVD酸化膜と同程度に良好な加
工性及びHSQ膜と同程度に低い比誘電率を有している
と共に、有機膜、酸化膜及び金属膜に対する高い密着性
を有している。According to the first embodiment, since the organic-containing silicon oxide film 104 is a film formed by a CVD method using a reactive gas containing phenyltrimethoxysilane as a main material, silicon-containing silicon oxide film It has a structure in which a phenyl group (organic group) bonded to an atom is incorporated. Therefore, it has the same good workability as the conventional CVD oxide film, the relative dielectric constant as low as the HSQ film, and the high adhesion to the organic film, the oxide film and the metal film. .
【0040】また、窒化チタン膜106からなるマスク
パターン108を形成した後、第1のレジストパターン
107を除去することなく第2のレジストパターン10
9を形成すると共に、第2の有機膜105に対するドラ
イエッチング工程により、第1のレジストパターン10
7及び第2のレジストパターン109を除去するため、
第1のレジストパターン107及び第2のレジストパタ
ーン109を酸素プラズマを用いるアッシングにより除
去する工程が不要になるので、レジストパターンをアッ
シングにより除去する際に第2の有機膜105がダメー
ジを受ける事態を回避することができる。従って、層間
絶縁膜として比誘電率が低い第2の有機膜105を用い
るにも拘わらず、通常のレジストプロセスを採用するこ
とが可能になる。After the mask pattern 108 made of the titanium nitride film 106 is formed, the second resist pattern 10 is removed without removing the first resist pattern 107.
9 and the first resist pattern 10 is formed by a dry etching process for the second organic film 105.
7 and the second resist pattern 109 are removed.
Since the step of removing the first resist pattern 107 and the second resist pattern 109 by ashing using oxygen plasma is not required, the situation in which the second organic film 105 is damaged when the resist pattern is removed by ashing is eliminated. Can be avoided. Therefore, it is possible to adopt a normal resist process although the second organic film 105 having a low relative dielectric constant is used as the interlayer insulating film.
【0041】また、マスクパターン108をマスクとし
パターン化された有機含有シリコン酸化膜104Aをエ
ッチングストッパーとして、パターン化された第2の有
機膜105Aに対してドライエッチングを行なって配線
溝111を形成するため、配線溝111の深さは第2の
有機膜105の膜厚と一致するので、配線溝111の深
さを自己整合的に規定することができる。Further, the wiring groove 111 is formed by performing dry etching on the patterned second organic film 105A by using the patterned organic-containing silicon oxide film 104A as an etching stopper using the mask pattern 108 as a mask. Therefore, since the depth of the wiring groove 111 matches the thickness of the second organic film 105, the depth of the wiring groove 111 can be defined in a self-aligned manner.
【0042】以下、第2のレジストパターン109が第
1のレジストパターン107に対して位置ずれを起こし
た場合の問題点及びその場合の解決策について説明す
る。Hereinafter, problems in the case where the second resist pattern 109 is displaced from the first resist pattern 107 and a solution in that case will be described.
【0043】まず、第2のレジストパターン109が位
置ずれを起こした場合の問題点について、図4(a)〜
(c)、図5(a)〜(c)及び図6(a)〜(c)を
参照しながら説明する。First, the problem when the second resist pattern 109 is displaced will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to (c), FIGS. 5 (a) to 5 (c) and FIGS. 6 (a) to 6 (c).
【0044】第1の実施形態と同様、図4(a)に示す
ように、半導体基板100上に形成された第1の金属配
線101の上に例えば50nmの膜厚を有するシリコン
窒化膜102を形成した後、該シリコン窒化膜102の
上に、例えば1μmの膜厚を有すると共に有機成分を主
成分とする第1の有機膜103を堆積する。As in the first embodiment, as shown in FIG. 4A, a silicon nitride film 102 having a thickness of, for example, 50 nm is formed on a first metal wiring 101 formed on a semiconductor substrate 100. After the formation, a first organic film 103 having a thickness of, for example, 1 μm and containing an organic component as a main component is deposited on the silicon nitride film 102.
【0045】次に、第1の有機膜103の上に、例えば
50nmの膜厚を有すると共にシリコン酸化物中に有機
成分を含有する有機含有シリコン酸化膜104を堆積し
た後、該有機含有シリコン酸化膜104の上に、例えば
400nmの膜厚を有すると共に有機成分を主成分とす
る第2の有機膜105を堆積し、その後、第2の有機膜
105の上に例えば50nmの膜厚を有する窒化チタン
膜106を堆積する。Next, an organic-containing silicon oxide film 104 having a thickness of, for example, 50 nm and containing an organic component in silicon oxide is deposited on the first organic film 103, and then the organic-containing silicon oxide film 104 is deposited. A second organic film 105 having a thickness of, for example, 400 nm and containing an organic component as a main component is deposited on the film 104, and then, a nitride film having a thickness of, for example, 50 nm is formed on the second organic film 105. A titanium film 106 is deposited.
【0046】次に、図4(b)に示すように、窒化チタ
ン膜106の上に、配線溝形成用開口部を有する第1の
レジストパターン107を形成した後、該第1のレジス
トパターン107をマスクとして窒化チタン膜106に
対してドライエッチングを行なって、図4(c)に示す
ように、窒化チタン膜106からなるマスクパターン1
08を形成する。Next, as shown in FIG. 4B, after forming a first resist pattern 107 having an opening for forming a wiring groove on the titanium nitride film 106, the first resist pattern 107 is formed. 4C, dry etching is performed on the titanium nitride film 106 to form a mask pattern 1 made of the titanium nitride film 106, as shown in FIG.
08 is formed.
【0047】次に、図5(a)に示すように、第1のレ
ジストパターン107を除去することなく、第2の有機
膜105の上に、コンタクトホール形成用開口部を有す
る第2のレジストパターン109を形成する。この場
合、図5(a)と図1(c)との対比から分かるよう
に、第2のレジストパターン109は第1のレジストパ
ターン107に対して位置ずれを起こしている。Next, as shown in FIG. 5A, a second resist having an opening for forming a contact hole is formed on the second organic film 105 without removing the first resist pattern 107. A pattern 109 is formed. In this case, as can be seen from a comparison between FIG. 5A and FIG. 1C, the second resist pattern 109 is misaligned with respect to the first resist pattern 107.
【0048】次に、第2の有機膜105に対してドライ
エッチングを行なって、図5(b)に示すように、コン
タクトホール形成用開口部を有するパターン化された第
2の有機膜105Aを形成する。第1の実施形態と同
様、第2の有機膜105と、第1のレジストパターン1
07及び第2のレジストパターン109とは共に有機成
分を主成分としているため、第2の有機膜105に対す
るドライエッチング工程により、第1のレジストパター
ン107及び第2のレジストパターン109は除去され
る。この場合、第2のレジストパターン109が第1の
レジストパターン107に対して位置ずれを起こしてい
るため、第2の有機膜105Aに形成されるコンタクト
ホール形成用開口部の径は小さい。Next, dry etching is performed on the second organic film 105 to form a patterned second organic film 105A having an opening for forming a contact hole as shown in FIG. 5B. Form. As in the first embodiment, the second organic film 105 and the first resist pattern 1
Since both 07 and the second resist pattern 109 contain an organic component as a main component, the first resist pattern 107 and the second resist pattern 109 are removed by a dry etching process on the second organic film 105. In this case, since the second resist pattern 109 is displaced from the first resist pattern 107, the diameter of the contact hole forming opening formed in the second organic film 105A is small.
【0049】次に、パターン化された第2の有機膜10
5Aをマスクとして有機含有シリコン酸化膜104に対
してドライエッチングを行なって、図5(c)に示すよ
うに、コンタクトホール形成用開口部を有するパターン
化された有機含有シリコン酸化膜104Aを形成する。Next, the patterned second organic film 10
Using the 5A as a mask, the organic-containing silicon oxide film 104 is dry-etched to form a patterned organic-containing silicon oxide film 104A having a contact hole forming opening as shown in FIG. 5C. .
【0050】次に、マスクパターン108をマスクとし
てパターン化された第2の有機膜105Aに対し、また
パターン化された有機含有シリコン酸化膜104Aをマ
スクとして第1有機膜103に対してそれぞれドライエ
ッチングを行なって、図6(a)に示すように、パター
ン化された第2の有機膜105Aに配線溝111を形成
すると共に、コンタクトホール110を有するパターン
化された第1の有機膜103Aを形成する。その後、パ
ターン化された有機含有シリコン酸化膜104Aをマス
クとしてシリコン窒化膜102に対してドライエッチン
グを行なって、図6(b)に示すように、パターン化さ
れたシリコン窒化膜102Aを形成すると共に、第1の
金属配線101をコンタクトホール110に露出させ
る。Next, dry etching is performed on the second organic film 105A patterned using the mask pattern 108 as a mask and on the first organic film 103 using the patterned organic-containing silicon oxide film 104A as a mask. 6A, a wiring groove 111 is formed in the patterned second organic film 105A, and a patterned first organic film 103A having a contact hole 110 is formed as shown in FIG. I do. Thereafter, the silicon nitride film 102 is dry-etched using the patterned organic-containing silicon oxide film 104A as a mask to form a patterned silicon nitride film 102A as shown in FIG. Then, the first metal wiring 101 is exposed in the contact hole 110.
【0051】次に、コンタクトホール110及び配線溝
111の壁面に例えば50nmの膜厚を有する窒化チタ
ン層からなる密着層112を堆積した後、全面に亘って
金属膜を堆積し、その後、パターン化された第2の有機
膜105Aの上に堆積されている、密着層112、金属
膜及びマスクパターン108を例えばCMP法により除
去する。このようにすると、図6(c)に示すように、
金属膜からなる第2の金属配線114は形成されるが、
コンタクトホール110の径が小さいため該コンタクト
ホール110には金属膜が完全には充填されないので、
第1の金属配線101と第2の金属配線112とは接続
されず、不良が発生する。Next, an adhesion layer 112 made of a titanium nitride layer having a thickness of, for example, 50 nm is deposited on the wall surfaces of the contact hole 110 and the wiring groove 111, and then a metal film is deposited over the entire surface. The adhesion layer 112, the metal film, and the mask pattern 108, which are deposited on the second organic film 105A, are removed by, for example, a CMP method. In this case, as shown in FIG.
Although the second metal wiring 114 made of a metal film is formed,
Since the diameter of the contact hole 110 is small, the contact hole 110 is not completely filled with the metal film.
The first metal wiring 101 and the second metal wiring 112 are not connected, and a defect occurs.
【0052】以下、第2のレジストパターン109が位
置ずれを起こした場合の解決策について、図7(a)〜
(c)及び図8(a)〜(c)を参照しながら説明す
る。Hereinafter, a solution to the case where the second resist pattern 109 is displaced will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to (c) and FIGS. 8 (a) to (c).
【0053】まず、図4(a)〜(c)及び図5(a)
に基づいて説明した前述の工程と同様の工程によって、
コンタクトホール形成用開口部を有する第2のレジスト
パターン109を形成するが、この場合にも、第2のレ
ジストパターン109は第1のレジストパターン107
に対して位置ずれを起こしている(図5(a)を参
照)。First, FIG. 4A to FIG. 4C and FIG.
By the same process as the above-described process described based on
A second resist pattern 109 having an opening for forming a contact hole is formed. In this case as well, the second resist pattern 109 is replaced with the first resist pattern 107.
(See FIG. 5A).
【0054】そこで、図7(a)に示すように、第2の
レジストパターン109をマスクとして第1のレジスト
パターン107及びマスクパターン108に対してドラ
イエッチングを行なって、第1のレジストパターン10
7における第2のレジストパターン109と重なってい
ない領域を除去すると共に、マスクパターン108の開
口部を配線溝形成用開口部及びコンタクトホール形成用
開口部を含む大きさに拡大する。これによって、第2の
レジストパターン109のコンタクトホール形成用開口
部は、第1のレジストパターン107及びマスクパター
ン108に転写される。Then, as shown in FIG. 7A, the first resist pattern 107 and the mask pattern 108 are dry-etched using the second resist pattern 109 as a mask to form the first resist pattern 10.
7, the region not overlapping with the second resist pattern 109 is removed, and the opening of the mask pattern 108 is enlarged to a size including the opening for forming the wiring groove and the opening for forming the contact hole. As a result, the contact hole forming opening of the second resist pattern 109 is transferred to the first resist pattern 107 and the mask pattern.
【0055】次に、第2の有機膜105に対してドライ
エッチングを行なって、図7(b)に示すように、コン
タクトホール形成用開口部を有するパターン化された第
2の有機膜105Aを形成する。この場合にも、第2の
有機膜105と、第1のレジストパターン107及び第
2のレジストパターン109とは共に有機成分を主成分
としているため、第2の有機膜105に対するドライエ
ッチング工程により、第1のレジストパターン107及
び第2のレジストパターン109は除去される。Next, dry etching is performed on the second organic film 105 to form a patterned second organic film 105A having an opening for forming a contact hole, as shown in FIG. 7B. Form. Also in this case, since the second organic film 105 and the first resist pattern 107 and the second resist pattern 109 both have an organic component as a main component, a dry etching process for the second organic film 105 is performed. The first resist pattern 107 and the second resist pattern 109 are removed.
【0056】次に、パターン化された有機膜105Aを
マスクとして有機含有シリコン酸化膜104に対してド
ライエッチングを行なって、図7(c)に示すように、
コンタクトホール形成用開口部を有するパターン化され
た有機含有シリコン酸化膜104Aを形成する。Next, the organic-containing silicon oxide film 104 is dry-etched using the patterned organic film 105A as a mask, as shown in FIG.
A patterned organic-containing silicon oxide film 104A having a contact hole forming opening is formed.
【0057】前述のように、第2のレジストパターン1
09が第1のレジストパターン107に対して位置ずれ
を起こしているが、第2のレジストパターン109のコ
ンタクトホール形成用開口部を第1のレジストパターン
107及びマスクパターン108に転写しているので、
パターン化された第2の有機膜105A及びパターン化
された有機含有シリコン酸化膜104Aに形成されるコ
ンタクトホール形成用開口部の径は所定の大きさを有し
ている。As described above, the second resist pattern 1
09 is misaligned with respect to the first resist pattern 107, but since the contact hole forming opening of the second resist pattern 109 is transferred to the first resist pattern 107 and the mask pattern 108,
The diameter of the contact hole forming opening formed in the patterned second organic film 105A and the patterned organic-containing silicon oxide film 104A has a predetermined size.
【0058】次に、マスクパターン108及びパターン
化された有機含有シリコン酸化膜104Aをマスクとし
てパターン化された第2の有機膜105A及び第1の有
機膜103に対してドライエッチングを行なって、図8
(a)に示すように、パターン化された第2の有機膜1
05Aに配線溝111を形成すると共に、コンタクトホ
ール110を有するパターン化された第1の有機膜10
3Aを形成する。その後、パターン化された有機含有シ
リコン酸化膜104Aをマスクとしてシリコン窒化膜1
02に対してドライエッチングを行なって、図8(b)
に示すように、パターン化されたシリコン窒化膜102
Aを形成すると共に、第1の金属配線101をコンタク
トホール110に露出させる。Next, dry etching is performed on the patterned second organic film 105A and the first organic film 103 using the mask pattern 108 and the patterned organic silicon oxide film 104A as a mask. 8
As shown in (a), the patterned second organic film 1
A first organic film 10 having a contact groove 110 and a wiring groove 111 formed in the first organic film 10
Form 3A. Thereafter, the silicon nitride film 1 is formed using the patterned organic-containing silicon oxide film 104A as a mask.
02 is subjected to dry etching, and FIG.
As shown in FIG.
A is formed, and the first metal wiring 101 is exposed to the contact hole 110.
【0059】次に、コンタクトホール110及び配線溝
111の壁面に例えば50nmの膜厚を有する窒化チタ
ン層からなる密着層112を堆積した後、全面に亘って
金属膜を堆積し、その後、パターン化された第2の有機
膜105Aの上に堆積されている、密着層112、金属
膜及びマスクパターン108を例えばCMP法により除
去する。このようにすると、図8(c)に示すように、
窒化チタン膜112及び金属膜からなる、第2の金属配
線114及びコンタクト115が形成される。Next, an adhesion layer 112 made of a titanium nitride layer having a thickness of, for example, 50 nm is deposited on the wall surfaces of the contact hole 110 and the wiring groove 111, and then a metal film is deposited over the entire surface. The adhesion layer 112, the metal film, and the mask pattern 108, which are deposited on the second organic film 105A, are removed by, for example, a CMP method. In this case, as shown in FIG.
A second metal wiring 114 and a contact 115 made of a titanium nitride film 112 and a metal film are formed.
【0060】(第2の実施形態)以下、本発明の第2の
実施形態に係る配線構造体の形成方法について、図9
(a)〜(c)、図10(a)〜(c)及び図11
(a)〜(c)を参照しながら説明する。(Second Embodiment) Hereinafter, a method for forming a wiring structure according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
(A)-(c), FIGS. 10 (a)-(c) and FIG.
This will be described with reference to (a) to (c).
【0061】まず、図9(a)に示すように、半導体基
板200上に形成された第1の金属配線201の上に例
えば50nmの膜厚を有するシリコン窒化膜202を形
成した後、該シリコン窒化膜202の上に、例えば1μ
mの膜厚を有すると共に有機成分を主成分とする第1の
有機膜203(第1の絶縁膜)を堆積する。次に、第1
の有機膜203の上に、例えば50nmの膜厚を有する
と共にシリコン酸化物中に有機成分を含有する有機含有
シリコン酸化膜204(第2の絶縁膜)を堆積した後、
該有機含有シリコン酸化膜204の上に、例えば400
nmの膜厚を有すると共に有機成分を主成分とする第2
の有機膜205(第3の絶縁膜)を堆積し、その後、該
第2の有機膜の上に例えば50nmの膜厚を有する窒化
チタン膜206を堆積する。First, as shown in FIG. 9A, a silicon nitride film 202 having a thickness of, for example, 50 nm is formed on a first metal wiring 201 formed on a semiconductor substrate 200, and then the silicon nitride film 202 is formed. On the nitride film 202, for example, 1 μm
A first organic film 203 (first insulating film) having a thickness of m and containing an organic component as a main component is deposited. Next, the first
After depositing an organic-containing silicon oxide film 204 (second insulating film) having a thickness of, for example, 50 nm and containing an organic component in silicon oxide, on the organic film 203 of FIG.
On the organic-containing silicon oxide film 204, for example, 400
a second layer having a thickness of 10 nm and containing an organic component as a main component.
An organic film 205 (third insulating film) is deposited, and then a titanium nitride film 206 having a thickness of, for example, 50 nm is deposited on the second organic film.
【0062】第1及び第2の有機膜203、205の堆
積方法については、特に限定されないが、例えばパーフ
ルオロデカリンを主原料とする反応性ガスを用いるプラ
ズマCVD法が挙げられる。また、第1及び第2の有機
膜203、205としては、プラズマCVD法、塗布法
又は熱CVD法により形成された、炭化水素膜又はフッ
素を含有する炭化水素膜を用いることができる。The method for depositing the first and second organic films 203 and 205 is not particularly limited, and examples thereof include a plasma CVD method using a reactive gas containing perfluorodecalin as a main material. In addition, as the first and second organic films 203 and 205, a hydrocarbon film or a fluorine-containing hydrocarbon film formed by a plasma CVD method, a coating method, or a thermal CVD method can be used.
【0063】また、有機含有シリコン酸化膜204の堆
積方法については、特に限定されないが、例えばフェニ
ルトリメトキシランを主原料とする反応性ガスを用いる
CVD法が挙げられる。The method of depositing the organic-containing silicon oxide film 204 is not particularly limited, but includes, for example, a CVD method using a reactive gas mainly containing phenyltrimethoxysilane.
【0064】尚、窒化チタン膜206に代えて、第1及
び第2の有機膜203、205並びに有機含有シリコン
酸化膜204に対して高いエッチング選択性を有する、
つまりエッチング速度が十分に遅い薄膜、例えばシリコ
ン窒化膜を用いることができる。It should be noted that, instead of the titanium nitride film 206, it has a high etching selectivity with respect to the first and second organic films 203 and 205 and the organic-containing silicon oxide film 204.
That is, a thin film having a sufficiently low etching rate, for example, a silicon nitride film can be used.
【0065】次に、図9(b)に示すように、窒化チタ
ン膜206の上に、リソグラフィ工程により配線溝形成
用開口部を有する第1のレジストパターン207を形成
した後、該第1のレジストパターン207をマスクとし
て窒化チタン膜206に対してドライエッチングを行な
って、図9(c)に示すように、窒化チタン膜206か
らなるマスクパターン208を形成する。Next, as shown in FIG. 9B, a first resist pattern 207 having an opening for forming a wiring groove is formed on the titanium nitride film 206 by a lithography process. Dry etching is performed on the titanium nitride film 206 using the resist pattern 207 as a mask to form a mask pattern 208 made of the titanium nitride film 206 as shown in FIG.
【0066】次に、第1のレジストパターン207を除
去することなく、第2の有機膜205の上に、リソグラ
フィ工程によりコンタクトホール形成用開口部を有する
第2のレジストパターン209を形成した後、第2の有
機膜205に対してドライエッチングを行なって、図1
0(a)に示すように、コンタクトホール形成用開口部
を有するパターン化された第2の有機膜205Aを形成
する。この場合、第2の有機膜205と、第1のレジス
トパターン207及び第2のレジストパターン209と
は共に有機成分を主成分としているため、第2の有機膜
205に対するエッチングレートと、第1及び第2のレ
ジストパターン207、209に対するエッチングレー
トとはほぼ等しいので、第2の有機膜205に対するド
ライエッチング工程により、第1のレジストパターン2
07及び第2のレジストパターン209は除去される。Next, a second resist pattern 209 having an opening for forming a contact hole is formed on the second organic film 205 by a lithography process without removing the first resist pattern 207. By performing dry etching on the second organic film 205, FIG.
As shown in FIG. 0A, a patterned second organic film 205A having an opening for forming a contact hole is formed. In this case, since the second organic film 205, the first resist pattern 207, and the second resist pattern 209 both have an organic component as a main component, the etching rate for the second organic film 205, Since the etching rates for the second resist patterns 207 and 209 are substantially equal to each other, the first resist pattern 2
07 and the second resist pattern 209 are removed.
【0067】尚、第2のレジストパターン209が第1
のレジストパターン207に対して位置ずれしている恐
れがある場合には、第1の実施形態において説明したよ
うに、第2のレジストパターン209をマスクとして第
1のレジストパターン207及びマスクパターン208
に対してドライエッチングを行なって、第1のレジスト
パターン207における第2のレジストパターン209
と重なっていない領域を除去すると共に、マスクパター
ン208の開口部を配線溝形成用開口部及びコンタクト
ホール形成用開口部を含む大きさに拡大する。Incidentally, the second resist pattern 209 is the first resist pattern.
When there is a possibility that the resist pattern 207 is misaligned with respect to the first resist pattern 207 and the mask pattern 208 using the second resist pattern 209 as a mask as described in the first embodiment.
Of the first resist pattern 207 is subjected to dry etching.
In addition to removing the region not overlapping with the above, the opening of the mask pattern 208 is enlarged to include the opening for forming the wiring groove and the opening for forming the contact hole.
【0068】次に、パターン化された第2の有機膜20
5Aをマスクとして有機含有シリコン酸化膜204に対
してドライエッチングを行なって、図10(b)に示す
ように、コンタクトホール形成用開口部を有するパター
ン化された有機含有シリコン酸化膜204Aを形成す
る。その後、マスクパターン208をマスクとしてパタ
ーン化された第2の有機膜205Aに対し、またパター
ン化された有機含有シリコン酸化膜204Aをマスクと
して第1の有機膜203に対してそれぞれドライエッチ
ングを行なって、図10(c)に示すように、パターン
化された第2の有機膜205Aに配線溝211を形成す
ると共に、コンタクトホール210を有するパターン化
された第1の有機膜203Aを形成する。Next, the patterned second organic film 20
Dry etching is performed on the organic-containing silicon oxide film 204 using 5A as a mask to form a patterned organic-containing silicon oxide film 204A having an opening for forming a contact hole, as shown in FIG. 10B. . Thereafter, dry etching is performed on the second organic film 205A patterned using the mask pattern 208 as a mask and on the first organic film 203 using the patterned organic-containing silicon oxide film 204A as a mask. As shown in FIG. 10C, a wiring groove 211 is formed in the patterned second organic film 205A, and a patterned first organic film 203A having a contact hole 210 is formed.
【0069】次に、パターン化された有機含有シリコン
酸化膜204Aをマスクとしてシリコン窒化膜202に
対してドライエッチングを行なって、図11(a)に示
すように、パターン化されたシリコン窒化膜202Aを
形成すると共に、第1の金属配線201をコンタクトホ
ール210に露出させる。Next, the silicon nitride film 202 is dry-etched using the patterned organic-containing silicon oxide film 204A as a mask to form the patterned silicon nitride film 202A as shown in FIG. Is formed, and the first metal wiring 201 is exposed to the contact hole 210.
【0070】次に、パターン化された第1の有機膜20
3A及びパターン化された第2の有機膜205Aに対し
てアンモニアガスを用いるプラズマ処理を行なう。この
ようにすると、図11(b)に示すように、パターン化
された第1の有機膜203Aにおけるコンタクトホール
210に露出する壁部及びパターン化された第2の有機
膜205Aにおける配線溝211に露出する壁部に、ア
ミノ基及びアミド基を有する密着層212がそれぞれ形
成される。その後、コンタクトホール210及び配線溝
211が埋まるように全面に亘って金属膜213を堆積
する。金属膜213の組成は特に限定されず、銅、アル
ミニウム、金、銀、ニッケル、コバルト、タングステン
又はこれらの合金等を用いることができると共に、金属
膜213の堆積方法も特に限定されず、メッキ法、CV
D法又はスパッタ法等を用いることができる。Next, the patterned first organic film 20
Plasma treatment using ammonia gas is performed on 3A and the patterned second organic film 205A. By doing so, as shown in FIG. 11B, the wall portion exposed in the contact hole 210 in the patterned first organic film 203A and the wiring groove 211 in the patterned second organic film 205A are formed. Adhesion layers 212 each having an amino group and an amide group are formed on the exposed wall. Thereafter, a metal film 213 is deposited over the entire surface so as to fill the contact hole 210 and the wiring groove 211. The composition of the metal film 213 is not particularly limited, and copper, aluminum, gold, silver, nickel, cobalt, tungsten, an alloy thereof, or the like can be used. The deposition method of the metal film 213 is not particularly limited, and the plating method is not limited. , CV
D method or a sputtering method can be used.
【0071】次に、図11(c)に示すように、パター
ン化された第2の有機膜205Aの上に堆積されてい
る、金属膜213及びマスクパターン208を例えばC
MP法により除去して、金属膜213からなる、第2の
金属配線214及びコンタクト215を形成する。Next, as shown in FIG. 11 (c), the metal film 213 and the mask pattern 208 deposited on the patterned second organic
After removal by the MP method, a second metal wiring 214 and a contact 215 made of the metal film 213 are formed.
【0072】尚、第2の金属配線214の上に、前述し
た工程と同様の工程を行なうことにより、多層配線構造
を形成することができる。By performing the same steps as those described above on the second metal wiring 214, a multilayer wiring structure can be formed.
【0073】(第3の実施形態)以下、本発明の第3の
実施形態に係る配線構造体の形成方法について、図12
(a)〜(c)、図13(a)〜(c)及び図14
(a)〜(c)を参照しながら説明する。(Third Embodiment) Hereinafter, a method of forming a wiring structure according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
(A)-(c), FIGS. 13 (a)-(c) and FIG.
This will be described with reference to (a) to (c).
【0074】まず、図12(a)に示すように、半導体
基板300上に形成された第1の金属配線301の上
に、後に行なわれるエッチング工程において第1の金属
配線301を保護する例えば50nmの膜厚を有するシ
リコン窒化膜302を形成した後、該シリコン窒化膜3
02の上に、例えば1μmの膜厚を有すると共にシリコ
ン酸化物中に有機成分を含有する第1の有機含有シリコ
ン酸化膜303(第1の絶縁膜)を堆積する。次に、第
1の有機含有シリコン酸化膜303の上に、例えば40
0nmの膜厚を有すると共にシロキサン骨格を有する低
誘電率SOG膜304(第2の絶縁膜)を堆積した後、
該低誘電率SOG膜304の上に、例えば50nmの膜
厚を有すると共にシリコン酸化物中に有機成分を含有す
る第2の有機含有シリコン酸化膜305(第3の絶縁
膜)を堆積し、その後、第2の有機含有シリコン酸化膜
305の上に例えば50nmの膜厚を有する窒化チタン
膜306を形成する。First, as shown in FIG. 12A, on the first metal wiring 301 formed on the semiconductor substrate 300, for example, 50 nm for protecting the first metal wiring 301 in an etching process performed later. After forming a silicon nitride film 302 having a thickness of
A first organic-containing silicon oxide film 303 (first insulating film) having a film thickness of, for example, 1 μm and containing an organic component in a silicon oxide is deposited on the silicon oxide film 02. Next, on the first organic-containing silicon oxide film 303, for example, 40
After depositing a low dielectric constant SOG film 304 (second insulating film) having a thickness of 0 nm and having a siloxane skeleton,
A second organic-containing silicon oxide film 305 (third insulating film) having a thickness of, for example, 50 nm and containing an organic component in silicon oxide is deposited on the low dielectric constant SOG film 304, and thereafter Then, a titanium nitride film 306 having a thickness of, for example, 50 nm is formed on the second organic-containing silicon oxide film 305.
【0075】第1の有機含有シリコン酸化膜303及び
第2の有機含有シリコン酸化膜305の堆積方法につい
ては、特に限定されないが、例えばフェニルトリメトキ
シランを主原料とする反応性ガスを用いるCVD法が挙
げられる。また、シロキサン骨格を有する低誘電率SO
G膜304としてはHSQ膜を用いることができる。The method of depositing the first organic-containing silicon oxide film 303 and the second organic-containing silicon oxide film 305 is not particularly limited. For example, a CVD method using a reactive gas containing phenyltrimethoxysilane as a main material is used. Is mentioned. Also, a low dielectric constant SO having a siloxane skeleton
As the G film 304, an HSQ film can be used.
【0076】尚、窒化チタン膜306に代えて、第1及
び第2の有機含有シリコン酸化膜303、305並びに
低誘電率SOG膜304に対して高いエッチング選択性
を有する、つまりエッチング速度が十分に遅い薄膜、例
えばシリコン窒化膜を用いることができる。It should be noted that instead of the titanium nitride film 306, the first and second organic-containing silicon oxide films 303 and 305 and the low dielectric constant SOG film 304 have high etching selectivity, that is, the etching rate is sufficiently high. A slow thin film, for example, a silicon nitride film can be used.
【0077】次に、図12(b)に示すように、窒化チ
タン膜306の上に、リソグラフィ工程により配線溝形
成用開口部を有する第1のレジストパターン307を形
成した後、該第1のレジストパターン307をマスクと
して窒化チタン膜306に対してドライエッチングを行
なって、図12(c)に示すように、窒化チタン膜30
6からなるマスクパターン308を形成する。Next, as shown in FIG. 12B, a first resist pattern 307 having an opening for forming a wiring groove is formed on the titanium nitride film 306 by a lithography process. Dry etching is performed on the titanium nitride film 306 using the resist pattern 307 as a mask, and as shown in FIG.
6 are formed.
【0078】次に、図13(a)に示すように、第1の
レジストパターン307を除去した後、第2の有機含有
シリコン酸化膜305の上に、コンタクトホール形成用
開口部を有する第2のレジストパターン309を形成す
る。その後、第2のレジストパターン309をマスクと
して、第2の有機含有シリコン酸化膜305、低誘電率
SOG膜304及び第1の有機含有シリコン酸化膜30
3に対して順次ドライエッチングを行なって、図13
(b)に示すように、パターン化された第2の有機含有
シリコン酸化膜305A、パターン化された低誘電率S
OG膜304A及びコンタクトホール310を有するパ
ターン化された第1の有機含有シリコン酸化膜303A
をそれぞれ形成する。Next, as shown in FIG. 13A, after the first resist pattern 307 is removed, a second hole having a contact hole forming opening is formed on the second organic-containing silicon oxide film 305. The resist pattern 309 is formed. Then, using the second resist pattern 309 as a mask, the second organic-containing silicon oxide film 305, the low-permittivity SOG film 304, and the first organic-containing silicon oxide film 30
13 is sequentially subjected to dry etching to obtain FIG.
As shown in (b), a patterned second organic-containing silicon oxide film 305A, a patterned low dielectric constant S
Patterned first organic-containing silicon oxide film 303A having OG film 304A and contact hole 310
Are formed respectively.
【0079】次に、図13(c)に示すように、第2の
レジストパターン309を除去した後、マスクパターン
308をマスクとしてパターン化された第2の有機含有
シリコン酸化膜305Aに対してドライエッチングを行
なって、パターン化された第2の有機含有シリコン酸化
膜305Aに配線溝形成用開口部を形成し、その後、マ
スクパターン308及び配線溝形成用開口部を有するパ
ターン化された第2の有機含有シリコン酸化膜305A
をマスクとしてパターン化された低誘電率SOG膜30
4Aに対してドライエッチングを行なって配線溝311
を形成する。配線溝311を形成する工程においては、
第1の有機含有シリコン酸化膜303Aに対するエッチ
ングレートが低誘電率SOG膜304Aに対するエッチ
ングレートに比べて十分に遅くなるようなエッチング条
件を設定することにより、パターン化された第1の有機
含有シリコン酸化膜303Aに対する十分な選択比を確
保できるので、配線溝311の深さを第2の有機含有シ
リコン酸化膜305及び低誘電率SOG膜304の合計
膜厚により一義的に決定することができる。Next, as shown in FIG. 13C, after removing the second resist pattern 309, the second organic-containing silicon oxide film 305A patterned using the mask pattern 308 as a mask is dried. An etching is performed to form an opening for forming a wiring groove in the patterned second organic-containing silicon oxide film 305A, and thereafter, a patterned second pattern having a mask pattern 308 and an opening for forming a wiring groove is formed. Organic-containing silicon oxide film 305A
Dielectric constant SOG film 30 patterned by using
4A is subjected to dry etching to form wiring trenches 311.
To form In the step of forming the wiring groove 311,
By setting the etching conditions such that the etching rate for the first organic-containing silicon oxide film 303A is sufficiently slower than the etching rate for the low-dielectric-constant SOG film 304A, the patterned first organic-containing silicon oxide film Since a sufficient selection ratio with respect to the film 303A can be secured, the depth of the wiring groove 311 can be uniquely determined by the total thickness of the second organic silicon oxide film 305 and the low dielectric constant SOG film 304.
【0080】尚、第2のレジストパターン309が第1
のレジストパターン307に対して位置ずれしている恐
れがある場合には、第2のレジストパターン309をマ
スクとして第2の有機含有シリコン酸化膜305に対し
てドライエッチングを行なう前に、第2のレジストパタ
ーン309をマスクとしてマスクパターン308に対す
るドライエッチングを行なうことが好ましい。すなわ
ち、第2のレジストパターン309が第1のレジストパ
ターン307に対して位置ずれしているために、マスク
パターン308が第2のレジストパターン309のコン
タクトホール形成用開口部に露出している場合には、第
2のレジストパターン309をマスクとしてマスクパタ
ーン308に対してドライエッチングを行なうことによ
り、マスクパターン308の開口部を配線溝形成用開口
部及びコンタクトホール形成用開口部を含む大きさに拡
大する。Note that the second resist pattern 309 is
If there is a possibility of misalignment with respect to the second resist pattern 307, the second organic-containing silicon oxide film 305 is subjected to the second etching before dry-etching using the second resist pattern 309 as a mask. It is preferable to perform dry etching on the mask pattern 308 using the resist pattern 309 as a mask. That is, when the mask pattern 308 is exposed to the contact hole forming opening of the second resist pattern 309 because the second resist pattern 309 is misaligned with respect to the first resist pattern 307. Is to dry-etch the mask pattern 308 using the second resist pattern 309 as a mask to enlarge the opening of the mask pattern 308 to a size including the opening for forming the wiring groove and the opening for forming the contact hole. I do.
【0081】次に、パターン化された第1の有機含有シ
リコン酸化膜303Aをマスクとしてシリコン窒化膜3
02に対してドライエッチングを行なって、図14
(a)に示すように、パターン化されたシリコン窒化膜
302Aを形成すると共に、第1の金属配線301をコ
ンタクトホール310に露出させる。Next, the silicon nitride film 3 is formed using the patterned first organic-containing silicon oxide film 303A as a mask.
02 is dry-etched to obtain FIG.
As shown in FIG. 2A, a patterned silicon nitride film 302A is formed, and the first metal wiring 301 is exposed to a contact hole 310.
【0082】次に、図14(b)に示すように、コンタ
クトホール310及び配線溝311の壁面に例えば50
nmの膜厚を有する窒化チタン層からなる密着層312
を堆積した後、コンタクトホール310及び配線溝31
1が埋まるように全面に亘って金属膜313を堆積す
る。金属膜313の組成は特に限定されず、銅、アルミ
ニウム、金、銀、ニッケル、コバルト、タングステン又
はこれらの合金等を用いることができると共に、金属膜
313の堆積方法も特に限定されず、メッキ、CVD法
又はスパッタ法等を用いることができる。Next, as shown in FIG. 14B, for example, 50 mm is formed on the wall surfaces of the contact hole 310 and the wiring groove 311.
adhesion layer 312 made of a titanium nitride layer having a thickness of 10 nm
Is deposited, the contact hole 310 and the wiring groove 31 are formed.
A metal film 313 is deposited over the entire surface so as to fill 1. The composition of the metal film 313 is not particularly limited, and copper, aluminum, gold, silver, nickel, cobalt, tungsten, an alloy thereof, or the like can be used. The deposition method of the metal film 313 is not particularly limited. A CVD method, a sputtering method, or the like can be used.
【0083】次に、図14(c)に示すように、パター
ン化された第2の有機含有シリコン酸化膜305Aの上
に堆積されている、密着層312、金属膜313及びマ
スクパターン308を例えばCMP法により除去して、
金属膜313からなる第2の金属配線314、及び第1
の金属配線301と第2の金属配線314とを接続する
金属膜313からなるコンタクト315を形成する。Next, as shown in FIG. 14C, the adhesion layer 312, the metal film 313, and the mask pattern 308 deposited on the patterned second organic-containing silicon oxide film 305A are removed, for example. Removed by CMP method,
A second metal wiring 314 made of a metal film 313;
A contact 315 made of a metal film 313 for connecting the metal wiring 301 and the second metal wiring 314 is formed.
【0084】尚、第2の金属配線314の上に、前述し
た工程と同様の工程を行なうことにより、多層配線構造
を形成することができる。By performing the same steps as those described above on the second metal wiring 314, a multilayer wiring structure can be formed.
【0085】第3の実施形態によると、第1のレジスト
パターン307を酸素プラズマを用いるアッシングによ
り除去する際には、低誘電率SOG膜304の上に第2
の有機含有シリコン酸化膜305が存在しているため、
低誘電率SOG膜304が酸素プラズマに曝されること
はない。According to the third embodiment, when the first resist pattern 307 is removed by ashing using oxygen plasma, the second resist pattern 307 is formed on the low dielectric constant SOG film 304.
Of the organic-containing silicon oxide film 305 of
The low dielectric constant SOG film 304 is not exposed to oxygen plasma.
【0086】また、第2のレジストパターン309をマ
スクとして、第2の有機含有シリコン酸化膜305、低
誘電率SOG膜304及び第1の有機含有シリコン酸化
膜303に対して順次ドライエッチングを行なった後、
第2のレジストパターン309を酸素プラズマを用いる
アッシングにより除去するため、パターン化された低誘
電率SOG膜304Aにおけるコンタクトホール形成用
開口部に露出する領域は酸素プラズマに曝されるのでダ
メージを受ける。しかしながら、パターン化された低誘
電率SOG膜304Aにおけるダメージ層は、パターン
化された低誘電率SOG膜304Aに配線溝311を形
成する際に除去されるので、後工程において悪影響を及
ぼさない。Using the second resist pattern 309 as a mask, the second organic-containing silicon oxide film 305, the low dielectric constant SOG film 304, and the first organic-containing silicon oxide film 303 were sequentially subjected to dry etching. rear,
Since the second resist pattern 309 is removed by ashing using oxygen plasma, a region of the patterned low dielectric constant SOG film 304A exposed to the contact hole forming opening is exposed to oxygen plasma and is damaged. However, the damage layer in the patterned low dielectric constant SOG film 304A is removed when the wiring groove 311 is formed in the patterned low dielectric constant SOG film 304A, so that it has no adverse effect in a subsequent process.
【0087】従って、低誘電率SOG膜304として
は、酸素プラズマによって劣化する材料を使用すること
が可能である。例えば、HSQ膜は、酸素プラズマに曝
されると、Si−H結合が酸化されてしまうため、含有
水分量の増加及び比誘電率の増加が起こって、素子の信
頼性及び性能の劣化が引き起こされるが、第3の実施形
態によると、配線溝311が形成された後のパターン化
された低誘電率SOG膜304Aは酸素プラズマの影響
を受けていないので、層間絶縁膜としてHSQ膜を用い
ても、素子の信頼性及び性能の劣化を回避することがで
きる。Therefore, as the low dielectric constant SOG film 304, a material that is deteriorated by oxygen plasma can be used. For example, when the HSQ film is exposed to oxygen plasma, the Si—H bond is oxidized, which causes an increase in the water content and an increase in the relative dielectric constant, thereby deteriorating the reliability and performance of the device. However, according to the third embodiment, since the patterned low dielectric constant SOG film 304A after the formation of the wiring groove 311 is not affected by oxygen plasma, the HSQ film is used as the interlayer insulating film. Also, it is possible to avoid deterioration of the reliability and performance of the device.
【0088】(第3の実施形態の変形例)以下、本発明
の第3の実施形態の変形例に係る配線構造体の形成方法
について、図15(a)〜(c)、図16(a)〜
(d)及び図17(a)〜(c)を参照しながら説明す
る。(Modification of Third Embodiment) Hereinafter, a method for forming a wiring structure according to a modification of the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 15 (a) to 15 (c) and 16 (a). ) ~
This will be described with reference to (d) and FIGS. 17 (a) to (c).
【0089】まず、図15(a)に示すように、半導体
基板350上に形成された第1の金属配線351の上
に、後に行なわれるエッチング工程において第1の金属
配線351を保護する例えば50nmの膜厚を有するシ
リコン窒化膜352を形成した後、該シリコン窒化膜3
52の上に、例えば1μmの膜厚を有する第1のシリコ
ン酸化膜353(第1の絶縁膜)を堆積する。次に、第
1のシリコン酸化膜353の上に、例えば400nmの
膜厚を有する有機膜354(第2の絶縁膜)を堆積した
後、該有機膜354の上に、例えば50nmの膜厚を有
する第2のシリコン酸化膜355(第3の絶縁膜)を堆
積し、その後、第2のシリコン酸化膜355の上に例え
ば50nmの膜厚を有する窒化チタン膜356を形成す
る。First, as shown in FIG. 15A, on a first metal wiring 351 formed on a semiconductor substrate 350, for example, 50 nm for protecting the first metal wiring 351 in an etching step performed later. After forming a silicon nitride film 352 having a thickness of
A first silicon oxide film 353 (first insulating film) having a film thickness of, for example, 1 μm is deposited on the metal film 52. Next, after depositing an organic film 354 (a second insulating film) having a thickness of, for example, 400 nm on the first silicon oxide film 353, a film thickness of, for example, 50 nm is deposited on the organic film 354. A second silicon oxide film 355 (third insulating film) is deposited, and then a titanium nitride film 356 having a thickness of, for example, 50 nm is formed on the second silicon oxide film 355.
【0090】第1のシリコン酸化膜353及び第2のシ
リコン酸化膜355の堆積方法については、特に限定さ
れないが、例えばフェニルトリメトキシランを主原料と
する反応性ガスを用いるCVD法が挙げられる。The method of depositing the first silicon oxide film 353 and the second silicon oxide film 355 is not particularly limited, but includes, for example, a CVD method using a reactive gas mainly containing phenyltrimethoxysilane.
【0091】尚、窒化チタン膜356に代えて、第1及
び第2のシリコン酸化膜353、355並びに有機膜3
54に対して高いエッチング選択性を有する、つまりエ
ッチング速度が十分に遅い薄膜、例えばシリコン窒化膜
を用いることができる。The first and second silicon oxide films 353 and 355 and the organic film 3 are replaced with the titanium nitride film 356.
It is possible to use a thin film having a high etching selectivity to 54, that is, a silicon nitride film having a sufficiently low etching rate, for example, a silicon nitride film.
【0092】次に、図15(b)に示すように、窒化チ
タン膜356の上に、リソグラフィ工程により配線溝形
成用開口部を有する第1のレジストパターン357を形
成した後、該第1のレジストパターン357をマスクと
して窒化チタン膜356に対してドライエッチングを行
なって、図15(c)に示すように、窒化チタン膜35
6からなるマスクパターン358を形成する。Next, as shown in FIG. 15B, a first resist pattern 357 having an opening for forming a wiring groove is formed on the titanium nitride film 356 by a lithography process. Dry etching is performed on the titanium nitride film 356 using the resist pattern 357 as a mask, and as shown in FIG.
6 is formed.
【0093】次に、図16(a)に示すように、第1の
レジストパターン357を除去した後、第2のシリコン
酸化膜355の上に、コンタクトホール形成用開口部を
有する第2のレジストパターン359を形成する。その
後、第2のレジストパターン359をマスクとして、第
2のシリコン酸化膜355及び有機膜354に対して順
次ドライエッチングを行なって、図16(b)に示すよ
うに、コンタクトホール形成用開口部360を有する、
パターン化された第2のシリコン酸化膜355A及びパ
ターン化された有機膜354Aをそれぞれ形成する。こ
の場合、有機膜354に対するエッチング工程において
第2のレジストパターン359が除去される。Next, as shown in FIG. 16A, after removing the first resist pattern 357, a second resist having an opening for forming a contact hole is formed on the second silicon oxide film 355. A pattern 359 is formed. Thereafter, using the second resist pattern 359 as a mask, the second silicon oxide film 355 and the organic film 354 are sequentially dry-etched, and as shown in FIG. Having,
A patterned second silicon oxide film 355A and a patterned organic film 354A are formed. In this case, the second resist pattern 359 is removed in the etching step for the organic film 354.
【0094】次に、図16(c)に示すように、パター
ン化された第2のシリコン酸化膜355A及びパターン
化された有機膜354Aをマスクとして第1のシリコン
酸化膜353に対してドライエッチングを行なって、コ
ンタクトホール361を有するパターン化された第1の
シリコン酸化膜353Aを形成する。このエッチング工
程において、パターン化された第2のシリコン酸化膜3
55Aにマスクパターン358が転写されるので、パタ
ーン化された第2のシリコン酸化膜355Aに配線溝形
成用開口部が形成される。Next, as shown in FIG. 16C, dry etching is performed on the first silicon oxide film 353 using the patterned second silicon oxide film 355A and the patterned organic film 354A as masks. To form a patterned first silicon oxide film 353A having a contact hole 361. In this etching step, the patterned second silicon oxide film 3
Since the mask pattern 358 is transferred to 55A, an opening for forming a wiring groove is formed in the patterned second silicon oxide film 355A.
【0095】次に、図16(d)に示すように、マスク
パターン358及び配線溝形成用開口部を有するパター
ン化された第2のシリコン酸化膜355Aをマスクとし
てパターン化された有機膜354Aに対してドライエッ
チングを行なって配線溝362を形成する。配線溝36
2を形成する工程においては、第1のシリコン酸化膜3
53Aに対するエッチングレートが有機膜354Aに対
するエッチングレートに比べて十分に遅くなるようなエ
ッチング条件を設定することにより、パターン化された
第1のシリコン酸化膜353Aに対する十分な選択比を
確保できるので、配線溝362の深さを第2のシリコン
酸化膜355及び有機膜354の合計膜厚により一義的
に決定することができる。Next, as shown in FIG. 16 (d), a mask pattern 358 and an organic film 354A patterned using the patterned second silicon oxide film 355A having an opening for forming a wiring groove as a mask are formed. On the other hand, the wiring groove 362 is formed by performing dry etching. Wiring groove 36
In the step of forming the first silicon oxide film 3,
By setting the etching conditions such that the etching rate for 53A is sufficiently lower than the etching rate for organic film 354A, a sufficient selectivity with respect to patterned first silicon oxide film 353A can be ensured. The depth of the groove 362 can be uniquely determined by the total thickness of the second silicon oxide film 355 and the organic film 354.
【0096】尚、第2のレジストパターン359が第1
のレジストパターン357に対して位置ずれしている恐
れがある場合には、第2のレジストパターン359をマ
スクとして第2のシリコン酸化膜355に対してドライ
エッチングを行なう前に、第2のレジストパターン35
9をマスクとしてマスクパターン358に対するドライ
エッチングを行なうことが好ましい。すなわち、第2の
レジストパターン359が第1のレジストパターン35
7に対して位置ずれしているために、マスクパターン3
58が第2のレジストパターン359のコンタクトホー
ル形成用開口部に露出している場合には、第2のレジス
トパターン359をマスクとしてマスクパターン358
に対してドライエッチングを行なうことにより、マスク
パターン358の開口部を配線溝形成用開口部及びコン
タクトホール形成用開口部を含む大きさに拡大する。Note that the second resist pattern 359 corresponds to the first resist pattern 359.
If there is a possibility that the second resist pattern 357 is misaligned, the second resist pattern 359 is used as a mask before the second silicon oxide film 355 is dry-etched. 35
It is preferable to perform dry etching on the mask pattern 358 using the mask 9 as a mask. That is, the second resist pattern 359 corresponds to the first resist pattern 35.
7, the mask pattern 3
In the case where 58 is exposed in the contact hole forming opening of second resist pattern 359, mask pattern 358 is formed using second resist pattern 359 as a mask.
By performing dry etching, the opening of the mask pattern 358 is enlarged to include the opening for forming the wiring groove and the opening for forming the contact hole.
【0097】次に、パターン化された第1のシリコン酸
化膜353Aをマスクとしてシリコン窒化膜352に対
してドライエッチングを行なって、図17(a)に示す
ように、パターン化されたシリコン窒化膜352Aを形
成すると共に、第1の金属配線351をコンタクトホー
ル361に露出させる。Next, the silicon nitride film 352 is dry-etched using the patterned first silicon oxide film 353A as a mask, and as shown in FIG. 352A is formed, and the first metal wiring 351 is exposed to the contact hole 361.
【0098】次に、図17(b)に示すように、コンタ
クトホール361及び配線溝362の壁面に例えば50
nmの膜厚を有する窒化チタン層からなる密着層363
を堆積した後、コンタクトホール361及び配線溝36
2が埋まるように全面に亘って金属膜364を堆積す
る。金属膜364の組成は特に限定されず、銅、アルミ
ニウム、金、銀、ニッケル、コバルト、タングステン又
はこれらの合金等を用いることができると共に、金属膜
364の堆積方法も特に限定されず、メッキ法、CVD
法又はスパッタ法等を用いることができる。Next, as shown in FIG. 17B, for example, 50 mm is formed on the wall surfaces of the contact hole 361 and the wiring groove 362.
adhesion layer 363 made of a titanium nitride layer having a thickness of 10 nm
Is deposited, the contact hole 361 and the wiring groove 36 are formed.
A metal film 364 is deposited over the entire surface so as to fill 2. The composition of the metal film 364 is not particularly limited, and copper, aluminum, gold, silver, nickel, cobalt, tungsten, an alloy thereof, or the like can be used. The deposition method of the metal film 364 is not particularly limited, and the plating method is not limited. , CVD
Method or sputtering method can be used.
【0099】次に、図17(c)に示すように、パター
ン化された第2のシリコン酸化膜355Aの上に堆積さ
れている、密着層363、金属膜364及びマスクパタ
ーン358を例えばCMP法により除去して、金属膜3
64からなる第2の金属配線365、及び第1の金属配
線351と第2の金属配線365とを接続する金属膜3
64からなるコンタクト366を形成する。Next, as shown in FIG. 17C, the adhesion layer 363, the metal film 364, and the mask pattern 358 deposited on the patterned second silicon oxide film 355A are formed by, for example, a CMP method. Metal film 3
64, and a metal film 3 connecting the first metal wiring 351 and the second metal wiring 365.
A contact 366 of 64 is formed.
【0100】尚、第2の金属配線365の上に、前述し
た工程と同様の工程を行なうことにより、多層配線構造
を形成することができる。It is to be noted that a multilayer interconnection structure can be formed on second metal interconnection 365 by performing the same steps as those described above.
【0101】第3の実施形態の変形例によると、第1の
レジストパターン357を酸素プラズマを用いるアッシ
ングにより除去する際には、有機膜354の上に第2の
シリコン酸化膜355が存在しているため、有機膜35
4が酸素プラズマに曝されることはない。According to the modification of the third embodiment, when the first resist pattern 357 is removed by ashing using oxygen plasma, the second silicon oxide film 355 exists on the organic film 354. The organic film 35
4 is not exposed to oxygen plasma.
【0102】また、第2のレジストパターン359をマ
スクとして、第2のシリコン酸化膜355及び有機膜3
54に対してドライエッチングを行なう際に、第2のレ
ジストパターン359が除去されるため、第2のレジス
トパターン359を酸素プラズマを用いるアッシングに
よって除去する必要がないので、有機膜354は酸素プ
ラズマに曝されることがない。The second silicon oxide film 355 and the organic film 3 are formed by using the second resist pattern 359 as a mask.
Since the second resist pattern 359 is removed when the dry etching is performed on the layer 54, it is not necessary to remove the second resist pattern 359 by ashing using oxygen plasma. No exposure.
【0103】(第4の実施形態)以下、本発明の第4の
実施形態に係る配線構造体の形成方法について、図18
(a)〜(c)、図19(a)〜(c)及び図20
(a)〜(c)を参照しながら説明する。(Fourth Embodiment) Hereinafter, a method for forming a wiring structure according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
(A)-(c), FIGS. 19 (a)-(c) and FIG.
This will be described with reference to (a) to (c).
【0104】まず、図18(a)に示すように、半導体
基板400上に形成された第1の金属配線401の上
に、後に行なわれるエッチング工程において第1の金属
配線401を保護する例えば50nmの膜厚を有するシ
リコン窒化膜402を形成した後、該シリコン窒化膜4
02の上に、例えば1μmの膜厚を有すると共にシロキ
サン骨格を有する第1の低誘電率SOG膜403(第1
の絶縁膜)を堆積する。次に、第1の低誘電率SOG膜
403の上に、例えば50nmの膜厚を有すると共にシ
リコン酸化物中に有機成分を含有する有機含有シリコン
酸化膜404(第2の絶縁膜)を堆積した後、該有機含
有シリコン酸化膜404の上に、例えば400nmの膜
厚を有すると共にシロキサン骨格を有する第2の低誘電
率SOG膜405(第3の絶縁膜)を堆積し、その後、
該第2の低誘電率SOG膜405の上に例えば50nm
の膜厚を有する窒化チタン膜406を堆積する。First, as shown in FIG. 18A, on the first metal wiring 401 formed on the semiconductor substrate 400, for example, 50 nm for protecting the first metal wiring 401 in an etching process performed later. After forming a silicon nitride film 402 having a thickness of
For example, a first low dielectric constant SOG film 403 having a thickness of 1 μm and having a siloxane skeleton (first
Is deposited. Next, an organic silicon oxide film 404 (second insulating film) having a thickness of, for example, 50 nm and containing an organic component in silicon oxide is deposited on the first low dielectric constant SOG film 403. Thereafter, a second low dielectric constant SOG film 405 (third insulating film) having a thickness of, for example, 400 nm and having a siloxane skeleton is deposited on the organic-containing silicon oxide film 404.
On the second low dielectric constant SOG film 405, for example, 50 nm
A titanium nitride film 406 having a film thickness of is deposited.
【0105】第1及び第2の低誘電率SOG膜403、
405としては例えばHSQ膜を用いることができる。
また、有機含有シリコン酸化膜404の堆積方法につい
ては、特に限定されないが、例えばフェニルトリメトキ
シランを主原料とする反応性ガスを用いるCVD法が挙
げられる。このようにすると、シリコン酸化物中にシリ
コン原子と結合したフェニル基が取り込まれた構造を有
する有機含有シリコン酸化膜404が得られる。The first and second low dielectric constant SOG films 403,
As the 405, for example, an HSQ film can be used.
The method for depositing the organic-containing silicon oxide film 404 is not particularly limited, and for example, a CVD method using a reactive gas containing phenyltrimethoxysilane as a main material can be used. Thus, an organic-containing silicon oxide film 404 having a structure in which a phenyl group bonded to a silicon atom is incorporated in silicon oxide is obtained.
【0106】尚、窒化チタン膜406に代えて、第1及
び第2の低誘電率SOG膜403、405並びに有機含
有シリコン酸化膜404に対して高いエッチング選択性
を有する、つまりエッチング速度が十分に遅い薄膜、例
えばシリコン窒化膜を用いることができる。It should be noted that, instead of the titanium nitride film 406, the first and second low dielectric constant SOG films 403 and 405 and the organic-containing silicon oxide film 404 have high etching selectivity, that is, the etching rate is sufficiently high. A slow thin film, for example, a silicon nitride film can be used.
【0107】次に、図18(b)に示すように、窒化チ
タン膜406の上に、リソグラフィ工程により配線溝形
成用開口部を有する第1のレジストパターン407を形
成した後、該第1のレジストパターン407をマスクと
して窒化チタン膜406に対してドライエッチングを行
なって、図18(c)に示すように、窒化チタン膜40
6からなるマスクパターン408を形成する。Next, as shown in FIG. 18B, a first resist pattern 407 having an opening for forming a wiring groove is formed on the titanium nitride film 406 by a lithography process. Dry etching is performed on the titanium nitride film 406 using the resist pattern 407 as a mask, and as shown in FIG.
6 is formed.
【0108】次に、第1のレジストパターン407を除
去することなく、第2の低誘電率SOG膜405の上
に、リソグラフィ工程によりコンタクトホール形成用開
口部を有する第2のレジストパターン409を形成した
後、該第2のレジストパターン409をマスクとして、
第2の低誘電率SOG膜405及び有機含有シリコン酸
化膜404に対して順次ドライエッチングを行なって、
図19(a)に示すように、パターン化された第2の低
誘電率SOG膜405A及びパターン化された有機含有
シリコン酸化膜404Aをそれぞれ形成する。Next, a second resist pattern 409 having a contact hole forming opening is formed on the second low dielectric constant SOG film 405 by a lithography process without removing the first resist pattern 407. After that, using the second resist pattern 409 as a mask,
Dry etching is sequentially performed on the second low dielectric constant SOG film 405 and the organic-containing silicon oxide film 404,
As shown in FIG. 19A, a patterned second low dielectric constant SOG film 405A and a patterned organic-containing silicon oxide film 404A are formed.
【0109】次に、第1及び第2のレジストパターン4
07、409を酸素プラズマを用いるアッシングにより
除去すると、図19(b)に示すように、パターン化さ
れた第2の低誘電率SOG膜405A及び第1の低誘電
率SOG膜403におけるコンタクトホール形成用開口
部に露出する領域にダメージ層410が形成されてしま
う。Next, the first and second resist patterns 4
When the layers 07 and 409 are removed by ashing using oxygen plasma, contact holes are formed in the patterned second low dielectric constant SOG film 405A and the first low dielectric constant SOG film 403 as shown in FIG. The damage layer 410 is formed in a region exposed to the opening for use.
【0110】次に、マスクパターン408をマスクとし
てパターン化された第2の低誘電率SOG膜405Aに
対して、またパターン化された有機含有シリコン酸化膜
404Aをマスクとして第1の低誘電率SOG膜403
に対してそれぞれドライエッチングを行なって、図19
(c)に示すように、パターン化された第2の低誘電率
SOG膜405Aに配線溝412を形成すると共に、コ
ンタクトホール411を有するパターン化された第1の
低誘電率SOG膜403Aを形成する。このドライエッ
チング工程により、パターン化された第2の低誘電率S
OG膜405A及び第1の低誘電率SOG膜403のダ
メージ層410は除去される。Next, the second low dielectric constant SOG film 405A patterned by using the mask pattern 408 as a mask and the first low dielectric constant SOG film by using the patterned organic-containing silicon oxide film 404A as a mask. Membrane 403
19 is subjected to dry etching, and FIG.
As shown in (c), a wiring groove 412 is formed in the patterned second low dielectric constant SOG film 405A, and a patterned first low dielectric constant SOG film 403A having a contact hole 411 is formed. I do. By this dry etching step, the patterned second low dielectric constant S
The damaged layer 410 of the OG film 405A and the first low dielectric constant SOG film 403 is removed.
【0111】次に、パターン化された有機含有シリコン
酸化膜404Aをマスクとしてシリコン窒化膜402に
対してドライエッチングを行なって、図20(a)に示
すように、パターン化されたシリコン窒化膜402Aを
形成すると共に、第1の金属配線401をコンタクトホ
ール411に露出させる。Next, the silicon nitride film 402 is dry-etched using the patterned organic-containing silicon oxide film 404A as a mask, and as shown in FIG. Is formed, and the first metal wiring 401 is exposed in the contact hole 411.
【0112】次に、図20(b)に示すように、コンタ
クトホール411及び配線溝412の壁面に例えば50
nmの膜厚を有する窒化チタン層からなる密着層413
を堆積した後、コンタクトホール411及び配線溝41
2が埋まるように全面に亘って金属膜414を堆積す
る。金属膜414の組成は特に限定されず、銅、アルミ
ニウム、金、銀、ニッケル、コバルト、タングステン又
はこれらの合金等を用いることができると共に、金属膜
414の堆積方法も特に限定されず、メッキ法、CVD
法又はスパッタ法等を用いることができる。Next, as shown in FIG. 20B, for example, 50 μm are formed on the wall surfaces of the contact hole 411 and the wiring groove 412.
adhesion layer 413 made of a titanium nitride layer having a thickness of 10 nm
Is deposited, the contact hole 411 and the wiring groove 41 are formed.
A metal film 414 is deposited over the entire surface so as to fill 2. The composition of the metal film 414 is not particularly limited, and copper, aluminum, gold, silver, nickel, cobalt, tungsten, an alloy thereof, or the like can be used. , CVD
Method or sputtering method can be used.
【0113】次に、図20(c)に示すように、パター
ン化された第2の低誘電率SOG膜405Aの上に堆積
されている、密着層413、金属膜414及びマスクパ
ターン408を例えばCMP法により除去して、金属膜
414からなる第2の金属配線415、及び第1の金属
配線401と第2の金属配線415とを接続する金属膜
414からなるコンタクト416を形成する。Next, as shown in FIG. 20C, the adhesion layer 413, the metal film 414, and the mask pattern 408 deposited on the patterned second low dielectric constant SOG film 405A are formed, for example. After removal by the CMP method, a second metal wiring 415 made of the metal film 414 and a contact 416 made of the metal film 414 connecting the first metal wiring 401 and the second metal wiring 415 are formed.
【0114】尚、第2の金属配線114の上に、前述し
た工程と同様の工程を行なうことにより、多層配線構造
を形成することができる。Note that a multilayer wiring structure can be formed on the second metal wiring 114 by performing the same steps as those described above.
【0115】第4の実施形態によると、第1及び第2の
レジストパターン407、409を酸素プラズマを用い
るアッシングにより除去する際に、パターン化された第
2の低誘電率SOG膜405A及び第1の低誘電率SO
G膜403にダメージ層410が形成されてしまうが、
該ダメージ層410はコンタクトホール411及び配線
溝412を形成する際に除去される。According to the fourth embodiment, when the first and second resist patterns 407 and 409 are removed by ashing using oxygen plasma, the patterned second low dielectric constant SOG film 405A and the first Low dielectric constant SO
Although a damaged layer 410 is formed on the G film 403,
The damaged layer 410 is removed when forming the contact hole 411 and the wiring groove 412.
【0116】従って、第1及び第2の低誘電率SOG膜
403、405としては、酸素プラズマによって劣化す
る材料を使用することが可能である。例えば、HSQ膜
は、酸素プラズマに曝されると、Si−H結合が酸化さ
れてしまうため、含有水分量の増加及び比誘電率の増加
が起こって、素子の信頼性及び性能の劣化が引き起こさ
れるが、第4の実施形態によると、コンタクトホール4
11が形成された後のパターン化された第1の低誘電率
SOG膜403A、及び配線溝412が形成された後の
パターン化された第2の低誘電率SOG膜405Aは酸
素プラズマの影響を受けていないので、層間絶縁膜とし
てHSQ膜を用いても、素子の信頼性及び性能の劣化を
回避することができる。Therefore, as the first and second low dielectric constant SOG films 403 and 405, it is possible to use a material which is deteriorated by oxygen plasma. For example, when an HSQ film is exposed to oxygen plasma, Si—H bonds are oxidized, so that an increase in water content and an increase in relative dielectric constant occur, thereby deteriorating the reliability and performance of the device. However, according to the fourth embodiment, the contact hole 4
The patterned first low-permittivity SOG film 403A after the formation of the wiring 11 and the patterned second low-permittivity SOG film 405A after the formation of the wiring groove 412 are affected by the oxygen plasma. Since no HSQ film is used as the interlayer insulating film, deterioration of the reliability and performance of the device can be avoided.
【0117】(第5の実施形態)以下、本発明の第5の
実施形態に係る配線構造体の形成方法について、図21
(a)〜(c)、図22(a)〜(c)、図23(a)
〜(d)を参照しながら説明する。(Fifth Embodiment) Hereinafter, a method for forming a wiring structure according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
(A)-(c), FIGS. 22 (a)-(c), FIG. 23 (a)
This will be described with reference to FIGS.
【0118】まず、図21(a)に示すように、半導体
基板500上に形成された第1の金属配線501の上
に、後に行なわれるエッチング工程において第1の金属
配線501を保護する例えば50nmの膜厚を有するシ
リコン窒化膜502を形成した後、該シリコン窒化膜5
02の上に、例えば400nmの膜厚を有すると共に有
機成分を主成分とする第1の有機膜503(第1の絶縁
膜)を堆積する。次に、第1の有機膜503の上に例え
ば100nmの膜厚を有する第1のシリコン酸化膜50
4(第2の絶縁膜)を堆積した後、該第1のシリコン酸
化膜504の上に、例えば300nmの膜厚を有すると
共に有機成分を主成分とする第2の有機膜505(第3
の絶縁膜)を堆積する。次に、第2の有機膜505の上
に例えば200nmの膜厚を有する第2のシリコン酸化
膜506(第4の絶縁膜)を堆積した後、該第2のシリ
コン酸化膜506の上に例えば50nmの膜厚を有する
窒化チタン膜507(薄膜)を堆積する。First, as shown in FIG. 21A, a first metal wiring 501 formed on a semiconductor substrate 500 is formed on a first metal wiring 501 in a later-described etching step to protect the first metal wiring 501 by, for example, 50 nm. After forming a silicon nitride film 502 having a thickness of
A first organic film 503 (first insulating film) having a thickness of, for example, 400 nm and containing an organic component as a main component is deposited on the substrate 02. Next, a first silicon oxide film 50 having a thickness of, for example, 100 nm is formed on the first organic film 503.
After depositing the second organic film 505 (third insulating film), the second silicon film 505 (third organic film) having a thickness of, for example, 300 nm and having an organic component as a main component is formed on the first silicon oxide film 504.
Is deposited. Next, a second silicon oxide film 506 (fourth insulating film) having a thickness of, for example, 200 nm is deposited on the second organic film 505, and then, for example, on the second silicon oxide film 506, A titanium nitride film 507 (thin film) having a thickness of 50 nm is deposited.
【0119】第1及び第2の有機膜503、505の堆
積方法については、特に限定されないが、例えばパーフ
ルオロデカリンを主原料とする反応性ガスを用いるプラ
ズマCVD法が挙げられる。また、第1及び第2の有機
膜503、505としては、プラズマCVD法、塗布法
又は熱CVD法により形成された、炭化水素膜又はフッ
素を含有する炭化水素膜を用いることができ、具体的に
は、ポリテトラフルオロエチレン、酸素含有ポリテトラ
フルオロエチレン、フッ素化ポリイミド又はポリアリル
エーテル等を用いることができる。The method for depositing the first and second organic films 503 and 505 is not particularly limited, but for example, a plasma CVD method using a reactive gas containing perfluorodecalin as a main material is exemplified. As the first and second organic films 503 and 505, a hydrocarbon film or a fluorine-containing hydrocarbon film formed by a plasma CVD method, a coating method, or a thermal CVD method can be used. , Polytetrafluoroethylene, oxygen-containing polytetrafluoroethylene, fluorinated polyimide, polyallyl ether, or the like can be used.
【0120】第1及び第2のシリコン酸化膜504、5
06の堆積方法についても、特に限定されないが、例え
ばプラズマCVD法が挙げられる。First and second silicon oxide films 504, 5
No particular limitation is imposed on the method of depositing 06, for example, a plasma CVD method.
【0121】尚、窒化チタン膜507に代えて、第1及
び第2の有機膜503、505並びに第1及び第2のシ
リコン酸化膜504、506に対して高いエッチング選
択性を有する、つまりエッチング速度が十分に遅い薄
膜、例えばシリコン窒化膜を用いることができる。It should be noted that instead of the titanium nitride film 507, the first and second organic films 503 and 505 and the first and second silicon oxide films 504 and 506 have a high etching selectivity, that is, an etching rate However, a sufficiently thin film, for example, a silicon nitride film can be used.
【0122】次に、図21(b)に示すように、窒化チ
タン膜507の上に、リソグラフィ工程により配線溝形
成用開口部を有する第1のレジストパターン508を形
成した後、該第1のレジストパターン508をマスクと
して窒化チタン膜507に対してドライエッチングを行
なって、図21(c)に示すように、配線溝形成用開口
部を有する窒化チタン膜507からなるマスクパターン
509を形成する。Next, as shown in FIG. 21B, a first resist pattern 508 having an opening for forming a wiring groove is formed on the titanium nitride film 507 by a lithography process. Using the resist pattern 508 as a mask, dry etching is performed on the titanium nitride film 507 to form a mask pattern 509 made of the titanium nitride film 507 having an opening for forming a wiring groove, as shown in FIG.
【0123】次に、図22(a)に示すように、第1の
レジストパターン508を例えば酸素プラズマにより除
去する。この場合、有機成分を主成分とする第2の有機
膜505の上には第2のシリコン酸化膜506が存在し
ているため、第1のレジストパターン508を酸素プラ
ズマを用いるアッシングにより除去しても、第2の有機
膜505に膜質の劣化は引き起こされない。Next, as shown in FIG. 22A, the first resist pattern 508 is removed by, for example, oxygen plasma. In this case, since the second silicon oxide film 506 exists on the second organic film 505 containing an organic component as a main component, the first resist pattern 508 is removed by ashing using oxygen plasma. However, deterioration of the film quality of the second organic film 505 is not caused.
【0124】次に、図22(b)に示すように、マスク
パターン509の上に、リソグラフィ工程によりコンタ
クトホール形成用開口部を有する第2のレジストパター
ン510を形成した後、該第2のレジストパターン51
0及びマスクパターン509をマスクとして第2のシリ
コン酸化膜506に対してドライエッチングを行なっ
て、図22(c)に示すように、コンタクトホール形成
用開口部を有するパターン化された第2のシリコン酸化
膜506Aを形成する。Next, as shown in FIG. 22B, a second resist pattern 510 having an opening for forming a contact hole is formed on the mask pattern 509 by a lithography process. Pattern 51
Then, dry etching is performed on the second silicon oxide film 506 using the mask pattern 509 and the mask pattern 509 as a mask to form a patterned second silicon oxide film having an opening for forming a contact hole as shown in FIG. An oxide film 506A is formed.
【0125】次に、パターン化された第2のシリコン酸
化膜506Aをマスクとして第2の有機膜505に対し
てドライエッチングを行なって、図23(a)に示すよ
うに、コンタクトホール形成用開口部を有するパターン
化された第2の有機膜505Aを形成する。この場合、
第2の有機膜505と第2のレジストパターン510と
は共に有機成分を主成分としているため、第2の有機膜
505に対するエッチングレートと、第2のレジストパ
ターン510に対するエッチングレートとはほぼ等しい
ので、第2の有機膜505に対するドライエッチング工
程において第2のレジストパターン510は除去され
る。パターン化された第2のシリコン酸化膜506A
は、第2のレジストパターン510に対するドライエッ
チング工程においてエッチングストッパーとして機能す
る。Next, the second organic film 505 is dry-etched using the patterned second silicon oxide film 506A as a mask, and as shown in FIG. A patterned second organic film 505A having a portion is formed. in this case,
Since both the second organic film 505 and the second resist pattern 510 contain an organic component as a main component, the etching rate for the second organic film 505 is substantially equal to the etching rate for the second resist pattern 510. In a dry etching process for the second organic film 505, the second resist pattern 510 is removed. Patterned second silicon oxide film 506A
Functions as an etching stopper in the dry etching process for the second resist pattern 510.
【0126】尚、第2の有機膜505に対するドライエ
ッチング工程において、第2のレジストパターン510
が残存しても差し支えない。その理由は、残存する第2
のレジストパターン510は、後に行なわれる第1の有
機膜503に対するドライエッチング工程(図23
(c)を参照)において除去されるからである。In the dry etching step for the second organic film 505, the second resist pattern 510 is formed.
May remain. The reason is that the second
The resist pattern 510 is formed in a dry etching step (FIG. 23) for the first organic film 503 to be performed later.
(See (c)).
【0127】次に、マスクパターン509をマスクとし
てパターン化された第2のシリコン酸化膜506Aに対
してドライエッチングを行なうと共に、パターン化され
た第2の有機膜505Aをマスクとして第1のシリコン
酸化膜504に対してドライエッチングを行なって、図
23(b)に示すように、配線溝形成用開口部を有する
パターン化された第2のシリコン酸化膜506Bを形成
すると共に、コンタクトホール形成用開口部を有するパ
ターン化された第1のシリコン酸化膜504Aを形成す
る。Next, dry etching is performed on the patterned second silicon oxide film 506A using the mask pattern 509 as a mask, and the first silicon oxide film 506A is patterned using the patterned second organic film 505A as a mask. The film 504 is dry-etched to form a patterned second silicon oxide film 506B having an opening for forming a wiring groove, as shown in FIG. A patterned first silicon oxide film 504A having a portion is formed.
【0128】次に、マスクパターン509をマスクとし
てパターン化された第2の有機膜505Aに対してドラ
イエッチングを行なうと共に、パターン化された第1の
シリコン酸化膜504Aをマスクとして第1の有機膜5
03に対してドライエッチングを行なって、図23
(c)に示すように、配線溝511を有するパターン化
された第2の有機膜505Bを形成すると共に、コンタ
クトホール512を有するパターン化された第1の有機
膜503Aを形成する。Next, the second organic film 505A patterned by using the mask pattern 509 as a mask is dry-etched, and the first organic film 504A is patterned by using the first silicon oxide film 504A as a mask. 5
03 is dry-etched to obtain FIG.
As shown in (c), a patterned second organic film 505B having a wiring groove 511 and a patterned first organic film 503A having a contact hole 512 are formed.
【0129】次に、パターン化された第1のシリコン酸
化膜504Aをマスクとしてシリコン窒化膜502に対
してドライエッチングを行なって、パターン化されたシ
リコン窒化膜502A(図23(d)を参照)を形成す
ると共に、第1の金属配線501をコンタクトホール5
12に露出させる。次に、図示は省略しているが、第1
の実施形態と同様、コンタクトホール512及び配線溝
511の壁面に例えば50nmの膜厚を有する窒化チタ
ンからなる密着層を堆積した後、コンタクトホール51
2及び配線溝511が埋まるように全面に亘って金属膜
を堆積する。金属膜の組成は特に限定されず、銅、アル
ミニウム、金、銀、ニッケル、コバルト、タングステン
又はこれらの合金等を用いることができると共に、金属
膜の堆積方法も特に限定されず、メッキ法、CVD法又
はスパッタ法等を用いることができる。次に、パターン
化された第2のシリコン酸化膜506Bの上に堆積され
ている、密着層、金属膜及びマスクパターン509を例
えばCMP法により除去して、図23(d)に示すよう
に、第2の金属配線513、及び第1の金属配線501
と第2の金属配線513とを接続するコンタクト514
を形成する。Next, using the patterned first silicon oxide film 504A as a mask, dry etching is performed on the silicon nitride film 502 to form a patterned silicon nitride film 502A (see FIG. 23D). Is formed, and the first metal wiring 501 is formed in the contact hole 5.
Exposure to 12 Next, although not shown, the first
Similarly to the embodiment, after an adhesion layer made of titanium nitride having a thickness of, for example, 50 nm is deposited on the wall surfaces of the contact hole 512 and the wiring groove 511, the contact hole 51 is formed.
A metal film is deposited over the entire surface so as to fill the wiring groove 511 and the wiring groove 511. The composition of the metal film is not particularly limited, and copper, aluminum, gold, silver, nickel, cobalt, tungsten, an alloy thereof, or the like can be used. The deposition method of the metal film is not particularly limited, and a plating method, a CVD method, or the like. Method or sputtering method can be used. Next, the adhesion layer, the metal film, and the mask pattern 509 deposited on the patterned second silicon oxide film 506B are removed by, for example, a CMP method, and as shown in FIG. Second metal wiring 513 and first metal wiring 501
514 connecting the second metal wiring 513 to the second metal wiring 513
To form
【0130】尚、第2の金属配線513の上に、前述し
た工程と同様の工程を行なうことにより、多層配線構造
を形成することができる。Note that a multilayer wiring structure can be formed on the second metal wiring 513 by performing the same steps as those described above.
【0131】第5の実施形態によると、第1のレジスト
パターン508を例えば酸素プラズマにより除去する際
には、酸素プラズマによるダメージを受けやすい第2の
有機膜505の上には第2のシリコン酸化膜506が存
在しているため、第2の有機膜505に膜質の劣化が引
き起こされない。According to the fifth embodiment, when the first resist pattern 508 is removed by, for example, oxygen plasma, a second silicon oxide film is formed on the second organic film 505 which is easily damaged by oxygen plasma. Since the film 506 exists, the film quality of the second organic film 505 does not deteriorate.
【0132】また、第2の有機膜505に対するドライ
エッチング工程においては、第1のシリコン酸化膜50
4がエッチングストッパーとして機能するので、第1の
有機膜503が膜質の劣化を起こす事態を防止できる。In the dry etching step for the second organic film 505, the first silicon oxide film 50
Since 4 functions as an etching stopper, it is possible to prevent the first organic film 503 from deteriorating in film quality.
【0133】(第5の実施形態の変形例)以下、本発明
の第5の実施形態の変形例に係る配線構造体の形成方法
について、図24(a)〜(c)、図25(a)〜
(c)、図26(a)〜(d)、図27(a)、
(b)、図28(a)、(b)及び図29(a)、
(b)を参照しながら説明する。(Modification of Fifth Embodiment) Hereinafter, a method of forming a wiring structure according to a modification of the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 24 (a) to 24 (c) and 25 (a). ) ~
(C), FIGS. 26 (a) to (d), FIG. 27 (a),
(B), FIG. 28 (a), (b) and FIG. 29 (a),
This will be described with reference to FIG.
【0134】まず、図24(a)に示すように、半導体
基板550上に形成された第1の金属配線551の上
に、後に行なわれるエッチング工程において第1の金属
配線551を保護する例えば50nmの膜厚を有するシ
リコン窒化膜552を形成した後、該シリコン窒化膜5
52の上に、例えば400nmの膜厚を有すると共に有
機成分を主成分とする第1の有機膜553(第1の絶縁
膜)を堆積する。次に、第1の有機膜553の上に例え
ば100nmの膜厚を有する第1のシリコン酸化膜55
4(第2の絶縁膜)を堆積した後、該第1のシリコン酸
化膜554の上に、例えば300nmの膜厚を有すると
共に有機成分を主成分とする第2の有機膜555(第3
の絶縁膜)を堆積する。次に、第2の有機膜555の上
に例えば200nmの膜厚を有する第2のシリコン酸化
膜556(第4の絶縁膜)を堆積した後、該第2のシリ
コン酸化膜556の上に例えば50nmの膜厚を有する
窒化チタン膜557を堆積する。First, as shown in FIG. 24A, a first metal wiring 551 formed on a semiconductor substrate 550 is formed on a first metal wiring 551 by, for example, 50 nm for protecting the first metal wiring 551 in an etching step performed later. After forming a silicon nitride film 552 having a thickness of
A first organic film 553 (first insulating film) having a film thickness of, for example, 400 nm and containing an organic component as a main component is deposited on the second insulating film 52. Next, a first silicon oxide film 55 having a thickness of, for example, 100 nm is formed on the first organic film 553.
After depositing the second organic film 555 (third insulating film), a second organic film 555 (third organic film) having a thickness of, for example, 300 nm and containing an organic component as a main component is formed on the first silicon oxide film
Is deposited. Next, a second silicon oxide film 556 (fourth insulating film) having a thickness of, for example, 200 nm is deposited on the second organic film 555, and then, for example, on the second silicon oxide film 556, A titanium nitride film 557 having a thickness of 50 nm is deposited.
【0135】第1及び第2の有機膜553、555並び
に第1及び第2のシリコン酸化膜554、556の堆積
方法については、第5の実施形態と同様であると共に、
窒化チタン膜557に代えて、第1及び第2の有機膜5
53、555並びに第1及び第2のシリコン酸化膜55
4、556に対して高いエッチング選択性を有する薄膜
を用いることができる。The method for depositing the first and second organic films 553 and 555 and the first and second silicon oxide films 554 and 556 is the same as in the fifth embodiment.
First and second organic films 5 instead of titanium nitride film 557
53, 555 and first and second silicon oxide films 55
A thin film having high etching selectivity to 4,556 can be used.
【0136】次に、図24(b)に示すように、窒化チ
タン膜557の上に、配線溝形成用開口部を有する第1
のレジストパターン558を形成した後、該第1のレジ
ストパターン558をマスクとして窒化チタン膜557
に対してドライエッチングを行なって、図24(c)に
示すように、配線溝形成用開口部を有する窒化チタン膜
557からなるマスクパターン559を形成する。Next, as shown in FIG. 24B, a first layer having an opening for forming a wiring groove is formed on the titanium nitride film 557.
After the resist pattern 558 is formed, the titanium nitride film 557 is formed using the first resist pattern 558 as a mask.
24C, a mask pattern 559 made of a titanium nitride film 557 having an opening for forming a wiring groove is formed as shown in FIG.
【0137】次に、図25(a)及び図27(a)に示
すように、第1のレジストパターン558を除去した
後、図25(b)に示すように、マスクパターン559
の上に、コンタクトホール形成用開口部を有する第2の
レジストパターン560を形成する。この場合、第5の
実施形態の変形例の特徴として、第2のレジストパター
ン560のコンタクトホール形成用開口部の大きさとし
ては、第2の金属配線を形成するための配線溝に対して
垂直な方向及び平行な方向に、コンタクトホールの設計
寸法よりも拡大しておく。このようにする理由について
は後述する。Next, as shown in FIGS. 25A and 27A, after removing the first resist pattern 558, as shown in FIG. 25B, a mask pattern 559 is formed.
A second resist pattern 560 having a contact hole forming opening is formed thereon. In this case, as a feature of the modification of the fifth embodiment, the size of the contact hole forming opening of the second resist pattern 560 is perpendicular to the wiring groove for forming the second metal wiring. In a suitable direction and in a parallel direction, the contact hole is larger than the design dimension of the contact hole. The reason for this will be described later.
【0138】次に、第2のレジストパターン560及び
マスクパターン559をマスクとして第2のシリコン酸
化膜556に対してドライエッチングを行なって、図2
5(c)及び図27(b)に示すように、コンタクトホ
ール形成用開口部を有するパターン化された第2のシリ
コン酸化膜556Aを形成する。Next, the second silicon oxide film 556 is dry-etched using the second resist pattern 560 and the mask pattern 559 as a mask.
As shown in FIG. 5C and FIG. 27B, a patterned second silicon oxide film 556A having an opening for forming a contact hole is formed.
【0139】前述したように、第2のレジストパターン
560のコンタクトホール形成用開口部の大きさは、第
2の金属配線を形成するための配線溝に対して垂直及び
平行な方向に設計寸法よりも拡大されているため、第2
のレジストパターン560のコンタクトホール形成用開
口部がマスクパターン559の配線形成用開口部に対し
て位置ずれをしても、パターン化された第2のシリコン
酸化膜556Aに形成されるコンタクトホール形成用開
口部は、第2のレジストパターン560のコンタクトホ
ール形成用開口部とマスクパターン559の配線形成用
開口部との重なり領域に形成されるので、パターン化さ
れた第2のシリコン酸化膜556Aのコンタクトホール
形成用開口部は、自己整合的にマスクパターン559の
配線形成用開口部の領域に形成される。As described above, the size of the contact hole forming opening of the second resist pattern 560 is larger than the design dimension in the direction perpendicular and parallel to the wiring groove for forming the second metal wiring. Has also been expanded,
Even if the contact hole forming opening of the resist pattern 560 is displaced from the wiring forming opening of the mask pattern 559, the contact hole forming opening formed in the patterned second silicon oxide film 556A is formed. The opening is formed in an overlapping region of the contact hole forming opening of the second resist pattern 560 and the wiring forming opening of the mask pattern 559, so that the contact of the patterned second silicon oxide film 556A is formed. The hole forming opening is formed in a region of the wiring forming opening of the mask pattern 559 in a self-aligned manner.
【0140】また、第2のレジストパターン560のコ
ンタクトホール形成用開口部の大きさが、第2の金属配
線を形成するための配線溝に対して平行な方向に拡大し
ているため、後に形成されるコンタクト564と第2の
金属配線563(図26(d)を参照)との接続面積が
拡大するので、コンタクト564は第1の金属配線55
1と第2の金属配線563とを確実に接続することがで
きる。Since the size of the contact hole forming opening of the second resist pattern 560 is enlarged in the direction parallel to the wiring groove for forming the second metal wiring, the size is to be formed later. The contact area between the contact 564 to be formed and the second metal wiring 563 (see FIG. 26D) is enlarged, so that the contact 564 becomes
The first and second metal wires 563 can be reliably connected.
【0141】次に、パターン化された第2のシリコン酸
化膜556Aをマスクとして第2の有機膜555に対し
てドライエッチングを行なって、図26(a)及び図2
8(a)に示すように、コンタクトホール形成用開口部
を有するパターン化された第2の有機膜555Aを形成
する。この場合、第2の有機膜555と第2のレジスト
パターン560とは共に有機成分を主成分としているた
め、第2の有機膜555に対するエッチングレートと、
第2のレジストパターン560に対するエッチングレー
トとはほぼ等しいので、第2の有機膜555に対するド
ライエッチング工程において第2のレジストパターン5
60は除去される。尚、第2の有機膜555に対するエ
ッチング工程において、第2のレジストパターン560
が残存しても差し支えない。その理由は、残存する第2
のレジストパターン560は、後に行なわれる第1の有
機膜553に対するエッチング工程(図26(c)を参
照)において除去されるからである。Next, dry etching is performed on the second organic film 555 using the patterned second silicon oxide film 556A as a mask, and FIG. 26 (a) and FIG.
As shown in FIG. 8A, a patterned second organic film 555A having an opening for forming a contact hole is formed. In this case, since both the second organic film 555 and the second resist pattern 560 contain an organic component as a main component, the etching rate for the second organic film 555 and
Since the etching rate for the second resist pattern 560 is substantially the same, the second resist pattern 5
60 is removed. Incidentally, in the etching step for the second organic film 555, the second resist pattern 560 is formed.
May remain. The reason is that the second
This is because the resist pattern 560 is removed in a later-described etching step for the first organic film 553 (see FIG. 26C).
【0142】次に、マスクパターン559をマスクとし
てパターン化された第2のシリコン酸化膜556Aに対
してドライエッチングを行なうと共に、パターン化され
た第2の有機膜555Aをマスクとして第1のシリコン
酸化膜554に対してドライエッチングを行なって、図
26(b)及び図28(b)に示すように、配線溝を有
するパターン化された第2のシリコン酸化膜556Bを
形成すると共に、コンタクトホール形成用開口部を有す
るパターン化された第1のシリコン酸化膜554Aを形
成する。Next, the second silicon oxide film 556A patterned by using the mask pattern 559 as a mask is dry-etched, and the first silicon oxide film 555A is masked by using the second organic film 555A as a mask. The film 554 is subjected to dry etching to form a patterned second silicon oxide film 556B having a wiring groove and a contact hole as shown in FIGS. 26 (b) and 28 (b). A patterned first silicon oxide film 554A having an opening for use is formed.
【0143】次に、マスクパターン559及びパターン
化された第2のシリコン酸化膜556Bをマスクとして
パターン化された第2の有機膜555Aに対してドライ
エッチングを行なうと共に、パターン化された第1のシ
リコン酸化膜554Aをマスクとして第1の有機膜55
3に対してドライエッチングを行なって、図26(c)
及び図29(a)に示すように、配線溝561を有する
パターン化された第2の有機膜555Bを形成すると共
に、コンタクトホール562を有するパターン化された
第1の有機膜553Aを形成する。Next, dry etching is performed on the patterned second organic film 555A using the mask pattern 559 and the patterned second silicon oxide film 556B as a mask, and the patterned first organic film 555A is formed. First organic film 55 using silicon oxide film 554A as a mask
3 is subjected to dry etching, and FIG.
As shown in FIG. 29A, a patterned second organic film 555B having a wiring groove 561 is formed, and a patterned first organic film 553A having a contact hole 562 is formed.
【0144】次に、パターン化された第1のシリコン酸
化膜554Aをマスクとしてシリコン窒化膜552に対
してドライエッチングを行なって、コンタクトホールを
有するパターン化されたシリコン窒化膜552A(図2
6(d)を参照)を形成すると共に、第1の金属配線5
51をコンタクトホール562に露出させる。次に、図
示は省略しているが、第1の実施形態と同様、コンタク
トホール562及び配線溝561の壁面に例えば50n
mの膜厚を有する窒化チタンからなる密着層を堆積した
後、コンタクトホール562及び配線溝561が埋まる
ように全面に亘って金属膜を堆積し、その後、パターン
化された第2のシリコン酸化膜556Bの上に堆積され
ている、密着層、金属膜及びマスクパターン559を例
えばCMP法により除去して、図26(d)及び図29
(b)に示すように、第2の金属配線563、及び第1
の金属配線551と第2の金属配線563とを接続する
コンタクト564を形成する。Next, using the patterned first silicon oxide film 554A as a mask, the silicon nitride film 552 is dry-etched to form a patterned silicon nitride film 552A having a contact hole (FIG. 2).
6 (d)) and the first metal wiring 5
51 is exposed to the contact hole 562. Next, although not shown, for example, 50 n is formed on the wall surface of the contact hole 562 and the wiring groove 561 as in the first embodiment.
After depositing an adhesion layer made of titanium nitride having a thickness of m, a metal film is deposited over the entire surface so as to fill the contact hole 562 and the wiring groove 561, and then a patterned second silicon oxide film is formed. The adhesion layer, the metal film, and the mask pattern 559 deposited on 556B are removed by, for example, the CMP method, and FIG. 26 (d) and FIG.
As shown in (b), the second metal wiring 563 and the first
A contact 564 that connects the metal wiring 551 of the second metal wiring 563 to the second metal wiring 563 is formed.
【0145】尚、第2の金属配線563の上に、前述し
た工程と同様の工程を行なうことにより、多層配線構造
を形成することができる。Note that a multilayer wiring structure can be formed on the second metal wiring 563 by performing the same steps as those described above.
【0146】第5の実施形態の変形例によると、第2の
レジストパターン560のコンタクトホール形成用開口
部の大きさは、第2の金属配線を形成するための配線溝
に対して垂直及び平行な方向に設計寸法よりも拡大され
ているため、第2のレジストパターン560のコンタク
トホール形成用開口部がマスクパターン559の配線形
成用開口部に対して位置ずれをしても、パターン化され
た第2のシリコン酸化膜556Aに形成されるコンタク
トホール形成用開口部は、第2のレジストパターン56
0のコンタクトホール形成用開口部とマスクパターン5
59の配線形成用開口部との重なり領域に形成されるの
で、パターン化された第2のシリコン酸化膜556Aの
コンタクトホール形成用開口部は、自己整合的にマスク
パターン559の配線形成用開口部の領域に形成され
る。従って、コンタクト564と第2の金属配線563
との接合を確実に確保することができる。According to the modification of the fifth embodiment, the size of the contact hole forming opening of the second resist pattern 560 is perpendicular and parallel to the wiring groove for forming the second metal wiring. In this case, even if the contact hole forming opening of the second resist pattern 560 is displaced from the wiring forming opening of the mask pattern 559, the patterning is performed. An opening for forming a contact hole formed in second silicon oxide film 556A is formed with second resist pattern 56.
0 contact hole forming opening and mask pattern 5
Since the contact hole forming opening of the patterned second silicon oxide film 556A is formed in a region overlapping with the wiring forming opening 59, the wiring forming opening of the mask pattern 559 is self-aligned. Area. Therefore, the contact 564 and the second metal wiring 563
Can be reliably ensured.
【0147】また、第2のレジストパターン560のコ
ンタクトホール形成用開口部の大きさが、第2の金属配
線を形成するための配線溝に対して平行な方向に拡大し
ているため、コンタクト564と第2の金属配線563
との接続面積が拡大するので、コンタクト564は第1
の金属配線551と第2の金属配線563とを確実に接
続することができる。Since the size of the contact hole forming opening of second resist pattern 560 is enlarged in the direction parallel to the wiring groove for forming the second metal wiring, contact 564 is formed. And the second metal wiring 563
Since the contact area with the contact 564 is increased, the contact 564 becomes the first contact.
Metal wiring 551 and the second metal wiring 563 can be reliably connected.
【0148】図36は、第5の実施形態の変形例に係る
マスクパターン559の配線形成用開口部と第2のレジ
ストパターン560のコンタクトホール形成用開口部と
の関係を示しており、図36から分かるように、第2の
レジストパターン560のコンタクトホール形成用開口
部は設計寸法よりも拡大している。FIG. 36 shows the relationship between the wiring forming opening of the mask pattern 559 and the contact hole forming opening of the second resist pattern 560 according to a modification of the fifth embodiment. As can be seen from the figure, the contact hole forming opening of the second resist pattern 560 is larger than the design dimension.
【0149】図37(a)は第5の実施形態の変形例に
おける、マスクパターンと第2のレジストパターンとの
位置関係及び第1の金属配線とコンタクトとの位置関係
を示し、図面の上部はマスクパターン559の配線形成
用開口部と第2のレジストパターン560のコンタクト
ホール形成用開口部との位置関係を示し、図面の中央部
はA−A線の断面状態を示し、図面の下部は第1の金属
配線551とコンタクト564との位置関係を示してい
る。図37(b)は第5の実施形態における、マスクパ
ターンと第2のレジストパターンとの位置関係及び第1
の金属配線とコンタクトとの位置関係を示し、図面の上
部はマスクパターン509の配線形成用開口部と第2の
レジストパターン510のコンタクトホール形成用開口
部との位置関係を示し、図面の中央部はB−B線の断面
状態を示し、図面の下部は第1の金属配線501とコン
タクト514との位置関係を示している。FIG. 37A shows a positional relationship between a mask pattern and a second resist pattern and a positional relationship between a first metal wiring and a contact in a modification of the fifth embodiment. The positional relationship between the wiring forming opening of the mask pattern 559 and the contact hole forming opening of the second resist pattern 560 is shown. 1 shows a positional relationship between one metal wiring 551 and a contact 564. FIG. 37B shows the positional relationship between the mask pattern and the second resist pattern and the first and second resist patterns according to the fifth embodiment.
The upper part of the drawing shows the positional relationship between the wiring forming opening of the mask pattern 509 and the contact hole forming opening of the second resist pattern 510. Shows a cross-sectional state along the line BB, and the lower part of the drawing shows the positional relationship between the first metal wiring 501 and the contact 514.
【0150】第5の実施形態のように、第2のレジスト
パターン510のコンタクトホール形成用開口部の大き
さを設計寸法通りに設定すると、図37(b)から分か
るように、第2のレジストパターン510のコンタクト
ホール形成用開口部がマスクパターン509の配線形成
用開口部に対して位置ずれしたときには、コンタクト5
14と第1の金属配線501との接続部(斜線で示す領
域)の面積は大きく低減してしまう。これに対して、第
5の実施形態の変形例のように、第2のレジストパター
ン560のコンタクトホール形成用開口部の大きさを設
計寸法よりも拡大しておくと、図37(a)から分かる
ように、第2のレジストパターン560のコンタクトホ
ール形成用開口部がマスクパターン559の配線形成用
開口部に対して位置ずれしても、コンタクト564と第
1の金属配線551との接続部(斜線で示す領域)の面
積は余り低減しない。When the size of the contact hole forming opening of the second resist pattern 510 is set to the designed size as in the fifth embodiment, as can be seen from FIG. When the contact hole forming opening of the pattern 510 is displaced from the wiring forming opening of the mask pattern 509, the contact 5
The area of the connection (region shown by oblique lines) between the first metal wiring 501 and the first metal wiring 501 is greatly reduced. On the other hand, when the size of the contact hole forming opening of the second resist pattern 560 is made larger than the design size as in the modification of the fifth embodiment, FIG. As can be seen, even if the contact hole forming opening of the second resist pattern 560 is misaligned with respect to the wiring forming opening of the mask pattern 559, the connection portion (the contact portion between the contact 564 and the first metal wiring 551 ( The area of the hatched area) does not decrease much.
【0151】(第6の実施形態)以下、本発明の第6の
実施形態に係る配線構造体の形成方法について、図30
(a)〜(c)、図31(a)〜(c)、図32(a)
〜(c)を参照しながら説明する。(Sixth Embodiment) Hereinafter, a method of forming a wiring structure according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
(A)-(c), FIG. 31 (a)-(c), FIG. 32 (a)
This will be described with reference to FIGS.
【0152】まず、図30(a)に示すように、半導体
基板600上に形成された第1の金属配線601の上
に、後に行なわれるエッチング工程において第1の金属
配線601を保護する例えば50nmの膜厚を有するシ
リコン窒化膜602を形成した後、該シリコン窒化膜6
02の上に、例えば400nmの膜厚を有すると共に有
機成分を主成分とする第1の有機膜603(第1の絶縁
膜)を堆積する。次に、第1の有機膜603の上に例え
ば100nmの膜厚を有するシリコン酸化膜604(第
2の絶縁膜)を堆積した後、該シリコン酸化膜604の
上に、例えば300nmの膜厚を有すると共に有機成分
を主成分とする第2の有機膜605(第3の絶縁膜)を
堆積する。次に、第2の有機膜605の上に例えば50
nmの膜厚を有する窒化チタン膜606(薄膜)を堆積
する。First, as shown in FIG. 30A, a first metal wiring 601 formed on a semiconductor substrate 600 is formed on a first metal wiring 601 in a later-described etching step to protect the first metal wiring 601 by, for example, 50 nm. After forming a silicon nitride film 602 having a thickness of
A first organic film 603 (first insulating film) having a thickness of, for example, 400 nm and containing an organic component as a main component is deposited on the substrate 02. Next, after depositing a silicon oxide film 604 (second insulating film) having a thickness of, for example, 100 nm on the first organic film 603, a film thickness of, for example, 300 nm is deposited on the silicon oxide film 604. A second organic film 605 (third insulating film) having an organic component as a main component is deposited. Next, on the second organic film 605, for example, 50
A titanium nitride film 606 (thin film) having a thickness of nm is deposited.
【0153】第1及び第2の有機膜603、605の堆
積方法については、特に限定されないが、例えばパーフ
ルオロデカリンを主原料とする反応性ガスを用いるプラ
ズマCVD法が挙げられる。また、第1及び第2の有機
膜603、605としては、プラズマCVD法、塗布法
又は熱CVD法により形成された、炭化水素膜又はフッ
素を含有する炭化水素膜を用いることができ、具体的に
は、ポリテトラフルオロエチレン、酸素含有ポリテトラ
フルオロエチレン、フッ素化ポリイミド又はポリアリル
エーテル等を用いることができる。The method for depositing the first and second organic films 603 and 605 is not particularly limited, but for example, a plasma CVD method using a reactive gas containing perfluorodecalin as a main raw material can be mentioned. As the first and second organic films 603 and 605, a hydrocarbon film or a fluorine-containing hydrocarbon film formed by a plasma CVD method, a coating method, or a thermal CVD method can be used. , Polytetrafluoroethylene, oxygen-containing polytetrafluoroethylene, fluorinated polyimide, polyallyl ether, or the like can be used.
【0154】シリコン酸化膜604の堆積方法について
も、特に限定されないが、例えばプラズマCVD法が挙
げられる。The method for depositing the silicon oxide film 604 is not particularly limited, either. For example, a plasma CVD method can be used.
【0155】尚、窒化チタン膜606に代えて、第1及
び第2の有機膜603、605並びにシリコン酸化膜6
04に対して高いエッチング選択性を有する、つまりエ
ッチング速度が十分に遅い薄膜、例えばシリコン窒化膜
を用いることができる。The first and second organic films 603 and 605 and the silicon oxide film 6 are replaced with the titanium nitride film 606.
It is possible to use a thin film having a high etching selectivity with respect to 04, that is, a thin film having a sufficiently low etching rate, for example, a silicon nitride film.
【0156】次に、図30(b)に示すように、窒化チ
タン膜606の上に、リソグラフィ工程により配線溝形
成用開口部を有する第1のレジストパターン607を形
成した後、該第1のレジストパターン607をマスクと
して窒化チタン膜606に対してドライエッチングを行
なって、図30(c)に示すように、配線溝形成用開口
部を有する窒化チタン膜606からなるマスクパターン
608を形成する。Next, as shown in FIG. 30B, a first resist pattern 607 having an opening for forming a wiring groove is formed on the titanium nitride film 606 by a lithography process. Dry etching is performed on the titanium nitride film 606 using the resist pattern 607 as a mask to form a mask pattern 608 made of the titanium nitride film 606 having an opening for forming a wiring groove, as shown in FIG.
【0157】次に、図31(a)に示すように、第1の
レジストパターン607を例えば有機系剥離液を用いて
除去する。このようにすると、第2の有機膜605が酸
素プラズマに曝されないので、第2の有機膜605に膜
質の劣化が起こらない。Next, as shown in FIG. 31A, the first resist pattern 607 is removed using, for example, an organic stripper. In this case, the second organic film 605 is not exposed to oxygen plasma, so that the quality of the second organic film 605 does not deteriorate.
【0158】次に、図31(b)に示すように、マスク
パターン608の上に、リソグラフィ工程によりコンタ
クトホール形成用開口部を有する第2のレジストパター
ン609を形成した後、該第2のレジストパターン60
9及びマスクパターン608をマスクとして第2の有機
膜605に対してドライエッチングを行なって、図31
(c)に示すように、コンタクトホール形成用開口部を
有するパターン化された第2の有機膜605Aを形成す
る。この場合、第2の有機膜605と第2のレジストパ
ターン609とは共に有機成分を主成分としているた
め、第2の有機膜605に対するエッチングレートと、
第2のレジストパターン609に対するエッチングレー
トとはほぼ等しいので、第2の有機膜605に対するド
ライエッチング工程において第2のレジストパターン6
09は除去される。Next, as shown in FIG. 31B, a second resist pattern 609 having an opening for forming a contact hole is formed on the mask pattern 608 by a lithography process. Pattern 60
The second organic film 605 is dry-etched using the mask 9 and the mask pattern 608 as a mask.
As shown in (c), a patterned second organic film 605A having an opening for forming a contact hole is formed. In this case, since both the second organic film 605 and the second resist pattern 609 have an organic component as a main component, an etching rate for the second organic film 605 and
Since the etching rate of the second resist pattern 609 is substantially equal to that of the second resist pattern 609, the second resist pattern 6
09 is removed.
【0159】尚、第2の有機膜605に対するドライエ
ッチング工程において、第2のレジストパターン609
が残存しても差し支えない。その理由は、残存する第2
のレジストパターン609は、後に行なわれる第1の有
機膜603に対するドライエッチング工程(図32
(b)を参照)において除去されるからである。In the dry etching step for the second organic film 605, the second resist pattern 609 is formed.
May remain. The reason is that the second
The resist pattern 609 is formed by a dry etching step (FIG. 32) for the first organic film 603 to be performed later.
(See (b)).
【0160】次に、パターン化された第2の有機膜60
5Aをマスクにしてシリコン酸化膜604に対してドラ
イエッチングを行なって、図32(a)に示すように、
コンタクトホール形成用開口部を有するパターン化され
たシリコン酸化膜604Aを形成する。Next, the patterned second organic film 60
Dry etching is performed on the silicon oxide film 604 using the mask 5A as a mask, as shown in FIG.
A patterned silicon oxide film 604A having an opening for forming a contact hole is formed.
【0161】次に、マスクパターン608をマスクとし
てパターン化された第2の有機膜605Aに対してドラ
イエッチングを行なうと共に、パターン化されたシリコ
ン酸化膜604Aをマスクとして第1の有機膜603に
対してドライエッチングを行なって、図32(b)に示
すように、配線溝610を有するパターン化された第2
の有機膜605Bを形成すると共に、コンタクトホール
611を有するパターン化された第1の有機膜603A
を形成する。Next, the second organic film 605A patterned by using the mask pattern 608 as a mask is dry-etched, and the first organic film 603 is etched by using the patterned silicon oxide film 604A as a mask. As shown in FIG. 32 (b), dry etching is performed to form a patterned second layer having a wiring groove 610.
And a patterned first organic film 603A having a contact hole 611.
To form
【0162】次に、マスクパターン608をマスクとし
てパターン化されたシリコン酸化膜604Aに対してド
ライエッチングを行なうと共に、パターン化された第1
の有機膜603Aをマスクとしてシリコン窒化膜602
に対してドライエッチングを行なって、配線溝を有する
パターン化されたシリコン酸化膜604B及びコンタク
トホールを有するパターン化されたシリコン窒化膜60
2A(図32(c)を参照)を形成すると共に、第1の
金属配線601をコンタクトホール611に露出させ
る。次に、図示は省略しているが、第1の実施形態と同
様、コンタクトホール611及び配線溝610の壁面に
例えば50nmの膜厚を有する窒化チタンからなる密着
層を堆積した後、コンタクトホール611及び配線溝6
10が埋まるように全面に亘って金属膜を堆積する。金
属膜の組成は特に限定されず、銅、アルミニウム、金、
銀、ニッケル、コバルト、タングステン又はこれらの合
金等を用いることができると共に、金属膜の堆積方法も
特に限定されず、メッキ法、CVD法又はスパッタ法等
を用いることができる。次に、パターン化された第2の
有機膜605Bの上に堆積されている、密着層、金属膜
及びマスクパターン608を例えばCMP法により除去
して、図32(c)に示すように、第2の金属配線61
2、及び第1の金属配線601と第2の金属配線612
とを接続するコンタクト613を形成する。Next, dry etching is performed on the patterned silicon oxide film 604A using the mask pattern 608 as a mask, and the first patterned silicon oxide film 604A is formed.
Silicon film 602 using organic film 603A as a mask.
Is etched to form a patterned silicon oxide film 604B having a wiring groove and a patterned silicon nitride film 60 having a contact hole.
2A (see FIG. 32C) is formed, and the first metal wiring 601 is exposed to the contact hole 611. Next, although not shown, as in the first embodiment, an adhesion layer made of titanium nitride having a thickness of, for example, 50 nm is deposited on the wall surfaces of the contact hole 611 and the wiring groove 610, and then the contact hole 611 And wiring groove 6
A metal film is deposited over the entire surface so as to fill 10. The composition of the metal film is not particularly limited, and copper, aluminum, gold,
Silver, nickel, cobalt, tungsten, an alloy thereof, or the like can be used, and a method for depositing a metal film is not particularly limited, and a plating method, a CVD method, a sputtering method, or the like can be used. Next, the adhesion layer, the metal film, and the mask pattern 608 deposited on the patterned second organic film 605B are removed by, for example, a CMP method, and as shown in FIG. 2 metal wiring 61
2, the first metal wiring 601 and the second metal wiring 612
Contact 613 is formed to connect to the contact.
【0163】尚、第2の金属配線612の上に、前述し
た工程と同様の工程を行なうことにより、多層配線構造
を形成することができる。By performing the same steps as those described above on the second metal wiring 612, a multilayer wiring structure can be formed.
【0164】第6の実施形態によると、配線溝形成用開
口部を有するマスクパターン608をマスクとしてドラ
イエッチングを行なって、配線溝610を有するパター
ン化された第2の有機膜605Bを形成すると共に、パ
ターン化されたシリコン酸化膜604Aをマスクとして
ドライエッチングを行なって、コンタクトホール611
を有するパターン化された第1の有機膜603Aを形成
するため、つまり、配線溝610及びコンタクトホール
611を同じエッチング工程によって形成することがで
きるため、工程数の増加を抑制しつつデュアルダマシン
構造を形成することができる。According to the sixth embodiment, dry etching is performed using the mask pattern 608 having an opening for forming a wiring groove as a mask to form a patterned second organic film 605B having a wiring groove 610, and Then, dry etching is performed using the patterned silicon oxide film 604A as a mask to form a contact hole 611.
In order to form the patterned first organic film 603A having the above, that is, the wiring groove 610 and the contact hole 611 can be formed by the same etching step, the dual damascene structure can be realized while suppressing an increase in the number of steps. Can be formed.
【0165】第6の実施形態によると、第1のレジスト
パターン607を例えば有機系剥離液を用いて除去する
ため、第2の有機膜605に膜質の劣化が引き起こされ
ない。According to the sixth embodiment, since the first resist pattern 607 is removed using, for example, an organic stripper, the second organic film 605 does not deteriorate in film quality.
【0166】また、第2の有機膜605に対するドライ
エッチング工程においては、シリコン酸化膜604がエ
ッチングストッパーとして機能するので、第1の有機膜
603が膜質の劣化を起こす事態を防止できる。In the dry etching step for the second organic film 605, since the silicon oxide film 604 functions as an etching stopper, it is possible to prevent the first organic film 603 from being deteriorated in film quality.
【0167】(第6の実施形態の変形例)以下、本発明
の第6の実施形態の変形例に係る配線構造体の形成方法
について、図33(a)〜(c)、図34(a)〜
(c)、図35(a)〜(c)を参照しながら説明す
る。(Modification of Sixth Embodiment) Hereinafter, a method of forming a wiring structure according to a modification of the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 33 (a) to 33 (c) and 34 (a). ) ~
This will be described with reference to FIG. 35 (c) and FIGS.
【0168】まず、図33(a)に示すように、半導体
基板650上に形成された第1の金属配線651の上
に、後に行なわれるエッチング工程において第1の金属
配線651を保護する例えば50nmの膜厚を有するシ
リコン窒化膜652を形成した後、該シリコン窒化膜6
52の上に、例えば400nmの膜厚を有すると共に有
機成分を主成分とする第1の有機膜653(第1の絶縁
膜)を堆積する。次に、第1の有機膜653の上に例え
ば100nmの膜厚を有するシリコン酸化膜654(第
2の絶縁膜)を堆積した後、該シリコン酸化膜654の
上に、例えば300nmの膜厚を有すると共に有機成分
を主成分とする第2の有機膜655(第3の絶縁膜)を
堆積する。次に、第2の有機膜655の上に例えば50
nmの膜厚を有する窒化チタン膜656(薄膜)を堆積
する。First, as shown in FIG. 33A, a first metal wiring 651 formed on a semiconductor substrate 650 is formed on a first metal wiring 651 in a later-described etching step to protect the first metal wiring 651 by, for example, 50 nm. After forming a silicon nitride film 652 having a thickness of
A first organic film 653 (first insulating film) having a thickness of, for example, 400 nm and containing an organic component as a main component is deposited on the top surface 52. Next, after depositing a silicon oxide film 654 (second insulating film) having a thickness of, for example, 100 nm on the first organic film 653, a film thickness of, for example, 300 nm is deposited on the silicon oxide film 654. A second organic film 655 (third insulating film) having an organic component as a main component is deposited. Next, on the second organic film 655, for example, 50
A titanium nitride film 656 (thin film) having a thickness of nm is deposited.
【0169】第1及び第2の有機膜653、655の堆
積方法については、特に限定されないが、例えばパーフ
ルオロデカリンを主原料とする反応性ガスを用いるプラ
ズマCVD法が挙げられる。また、第1及び第2の有機
膜653、655としては、プラズマCVD法、塗布法
又は熱CVD法により形成された、炭化水素膜又はフッ
素を含有する炭化水素膜を用いることができ、具体的に
は、ポリテトラフルオロエチレン、酸素含有ポリテトラ
フルオロエチレン、フッ素化ポリイミド又はポリアリル
エーテル等を用いることができる。The method for depositing the first and second organic films 653 and 655 is not particularly limited, but for example, a plasma CVD method using a reactive gas containing perfluorodecalin as a main raw material can be mentioned. In addition, as the first and second organic films 653 and 655, a hydrocarbon film or a fluorine-containing hydrocarbon film formed by a plasma CVD method, a coating method, or a thermal CVD method can be used. , Polytetrafluoroethylene, oxygen-containing polytetrafluoroethylene, fluorinated polyimide, polyallyl ether, or the like can be used.
【0170】シリコン酸化膜654の堆積方法について
も、特に限定されないが、例えばプラズマCVD法が挙
げられる。The method of depositing the silicon oxide film 654 is not particularly limited, but includes, for example, a plasma CVD method.
【0171】尚、窒化チタン膜656に代えて、第1及
び第2の有機膜653、655並びにシリコン酸化膜6
54に対して高いエッチング選択性を有する、つまりエ
ッチング速度が十分に遅い薄膜、例えばシリコン窒化膜
を用いることができる。The first and second organic films 653 and 655 and the silicon oxide film 6 are replaced with the titanium nitride film 656.
It is possible to use a thin film having a high etching selectivity to 54, that is, a silicon nitride film having a sufficiently low etching rate, for example, a silicon nitride film.
【0172】次に、図33(b)に示すように、窒化チ
タン膜656の上に、リソグラフィ工程により配線溝形
成用開口部を有する第1のレジストパターン657を形
成した後、該第1のレジストパターン657をマスクと
して窒化チタン膜656に対してドライエッチングを行
なって、図33(c)に示すように、配線溝形成用開口
部を有する窒化チタン膜656からなるマスクパターン
658を形成する。Next, as shown in FIG. 33B, a first resist pattern 657 having an opening for forming a wiring groove is formed on the titanium nitride film 656 by a lithography process. Dry etching is performed on the titanium nitride film 656 using the resist pattern 657 as a mask to form a mask pattern 658 made of the titanium nitride film 656 having an opening for forming a wiring groove, as shown in FIG.
【0173】次に、図34(a)に示すように、第1の
レジストパターン657を例えば有機系剥離液を用いて
除去する。このようにすると、第2の有機膜655が酸
素プラズマに曝されないので、第2の有機膜655に膜
質の劣化が起こらない。Next, as shown in FIG. 34A, the first resist pattern 657 is removed using, for example, an organic stripper. In this case, since the second organic film 655 is not exposed to oxygen plasma, the quality of the second organic film 655 does not deteriorate.
【0174】次に、図34(b)に示すように、マスク
パターン658の上に、リソグラフィ工程によりコンタ
クトホール形成用開口部を有する第2のレジストパター
ン659を形成する。この場合、第6の実施形態の変形
例の特徴として、第2のレジストパターン659のコン
タクトホール形成用開口部の大きさとしては、第2の金
属配線を形成するための配線溝に対して垂直な方向及び
平行な方向に、コンタクトホールの設計寸法よりも拡大
しておく。このようにする理由については後述する。Next, as shown in FIG. 34B, a second resist pattern 659 having an opening for forming a contact hole is formed on the mask pattern 658 by a lithography process. In this case, as a feature of the modification of the sixth embodiment, the size of the contact hole forming opening of the second resist pattern 659 is perpendicular to the wiring groove for forming the second metal wiring. In a suitable direction and in a parallel direction, the contact hole is larger than the design dimension of the contact hole. The reason for this will be described later.
【0175】次に、第2のレジストパターン659及び
マスクパターン658をマスクとして第2の有機膜65
5に対してドライエッチングを行なって、図34(c)
に示すように、コンタクトホール形成用開口部を有する
パターン化された第2の有機膜655Aを形成する。こ
の場合、第2の有機膜655と第2のレジストパターン
659とは共に有機成分を主成分としているため、第2
の有機膜655に対するエッチングレートと、第2のレ
ジストパターン659に対するエッチングレートとはほ
ぼ等しいので、第2の有機膜655に対するドライエッ
チング工程において第2のレジストパターン659は除
去される。尚、第2の有機膜655に対するドライエッ
チング工程において、第2のレジストパターン659が
残存しても差し支えない。その理由は、残存する第2の
レジストパターン659は、後に行なわれる第1の有機
膜653に対するドライエッチング工程(図35(b)
を参照)において除去されるからである。Next, the second organic film 65 is formed using the second resist pattern 659 and the mask pattern 658 as a mask.
5 is dry-etched to obtain FIG.
As shown in FIG. 7, a patterned second organic film 655A having a contact hole forming opening is formed. In this case, since both the second organic film 655 and the second resist pattern 659 mainly contain an organic component,
Since the etching rate for the organic film 655 is substantially equal to the etching rate for the second resist pattern 659, the second resist pattern 659 is removed in the dry etching step for the second organic film 655. In the dry etching step for the second organic film 655, the second resist pattern 659 may remain. The reason is that the remaining second resist pattern 659 is subjected to a dry etching step for the first organic film 653 to be performed later (FIG. 35B).
).
【0176】次に、パターン化された第2の有機膜65
5Aをマスクにしてシリコン酸化膜654に対してドラ
イエッチングを行なって、図35(a)に示すように、
コンタクトホール形成用開口部を有するパターン化され
たシリコン酸化膜654Aを形成する。Next, the patterned second organic film 65
Dry etching is performed on the silicon oxide film 654 using the mask 5A as a mask, as shown in FIG.
A patterned silicon oxide film 654A having an opening for forming a contact hole is formed.
【0177】次に、マスクパターン658をマスクとし
てパターン化された第2の有機膜655Aに対してドラ
イエッチングを行なうと共に、パターン化されたシリコ
ン酸化膜654Aをマスクとして第1の有機膜653に
対してドライエッチングを行なって、図35(b)に示
すように、配線溝660を有するパターン化された第2
の有機膜655Bを形成すると共に、コンタクトホール
661を有するパターン化された第1の有機膜653A
を形成する。Next, the second organic film 655A patterned using the mask pattern 658 as a mask is dry-etched, and the first organic film 653 is patterned using the patterned silicon oxide film 654A as a mask. Dry etching is performed, and as shown in FIG. 35 (b), a patterned second layer having a wiring groove 660 is formed.
Organic film 655B and patterned first organic film 653A having contact hole 661
To form
【0178】次に、マスクパターン658をマスクとし
てパターン化されたシリコン酸化膜654Aに対してド
ライエッチングを行なうと共に、パターン化された第1
の有機膜653Aをマスクとしてシリコン窒化膜652
に対してドライエッチングを行なって、配線溝を有する
パターン化されたシリコン酸化膜654B(図35
(c)を参照)及びコンタクトホールを有するパターン
化されたシリコン窒化膜652A(図35(c)を参
照)を形成すると共に、第1の金属配線651をコンタ
クトホール661に露出させる。次に、図示は省略して
いるが、第1の実施形態と同様、コンタクトホール66
1及び配線溝660の壁面に例えば50nmの膜厚を有
する窒化チタンからなる密着層を堆積した後、コンタク
トホール661及び配線溝660が埋まるように全面に
亘って金属膜を堆積する。金属膜の組成は特に限定され
ず、銅、アルミニウム、金、銀、ニッケル、コバルト、
タングステン又はこれらの合金等を用いることができる
と共に、金属膜の堆積方法も特に限定されず、メッキ
法、CVD法又はスパッタ法等を用いることができる。
次に、パターン化された第2の有機膜655Bの上に堆
積されている、密着層、金属膜及びマスクパターン65
8を例えばCMP法により除去して、図35(c)に示
すように、第2の金属配線662、及び第1の金属配線
651と第2の金属配線662とを接続するコンタクト
663を形成する。Next, the patterned silicon oxide film 654A is dry-etched using the mask pattern 658 as a mask, and the patterned first silicon oxide film 654A is etched.
Silicon nitride film 652 using organic film 653A as a mask.
Is subjected to dry etching to form a patterned silicon oxide film 654B having wiring grooves (FIG. 35).
(FIG. 35C) and a patterned silicon nitride film 652A having a contact hole (see FIG. 35C) is formed, and the first metal wiring 651 is exposed to the contact hole 661. Next, although not shown, as in the first embodiment, contact holes 66 are formed.
After an adhesion layer made of titanium nitride having a thickness of, for example, 50 nm is deposited on the wall surfaces of the first and wiring grooves 660, a metal film is deposited over the entire surface so as to fill the contact holes 661 and the wiring grooves 660. The composition of the metal film is not particularly limited, and copper, aluminum, gold, silver, nickel, cobalt,
Tungsten or an alloy thereof can be used, and a method for depositing a metal film is not particularly limited, and a plating method, a CVD method, a sputtering method, or the like can be used.
Next, an adhesion layer, a metal film, and a mask pattern 65 deposited on the patterned second organic film 655B.
8 is removed by, for example, a CMP method to form a second metal wiring 662 and a contact 663 for connecting the first metal wiring 651 and the second metal wiring 662 as shown in FIG. .
【0179】尚、第2の金属配線662の上に、前述し
た工程と同様の工程を行なうことにより、多層配線構造
を形成することができる。Note that a multilayer wiring structure can be formed on the second metal wiring 662 by performing the same steps as those described above.
【0180】第6の実施形態の変形例によると、第2の
レジストパターン659のコンタクトホール形成用開口
部の大きさは、第2の金属配線を形成するための配線溝
に対して垂直及び平行な方向に設計寸法よりも拡大され
ているため、第2のレジストパターン659のコンタク
トホール形成用開口部がマスクパターン658の配線形
成用開口部に対して位置ずれをしても、パターン化され
た第2の有機膜655Aに形成されるコンタクトホール
形成用開口部は、第2のレジストパターン659のコン
タクトホール形成用開口部とマスクパターン658の配
線形成用開口部との重なり領域に形成されるので、パタ
ーン化された第2の有機膜655Aのコンタクトホール
形成用開口部は、自己整合的にマスクパターン658の
配線形成用開口部の領域に形成される。従って、コンタ
クト663と第2の金属配線662との接合を確実に確
保することができる。According to the modification of the sixth embodiment, the size of the contact hole forming opening of the second resist pattern 659 is perpendicular and parallel to the wiring groove for forming the second metal wiring. In this case, even if the contact hole forming opening of the second resist pattern 659 is displaced from the wiring forming opening of the mask pattern 658, the patterning is performed. The contact hole forming opening formed in the second organic film 655A is formed in an overlapping region of the contact hole forming opening of the second resist pattern 659 and the wiring forming opening of the mask pattern 658. The opening for forming a contact hole of the patterned second organic film 655A is formed in a self-aligned manner with the opening for forming a wiring of the mask pattern 658. It is formed in the region. Therefore, the connection between the contact 663 and the second metal wiring 662 can be reliably ensured.
【0181】また、第2のレジストパターン659のコ
ンタクトホール形成用開口部の大きさが、第2の金属配
線を形成するための配線溝に対して平行な方向に拡大し
ているため、コンタクト663と第2の金属配線662
との接続面積が拡大するので、コンタクト663は第1
の金属配線651と第2の金属配線662とを確実に接
続することができる。Since the size of the contact hole forming opening of the second resist pattern 659 is enlarged in the direction parallel to the wiring groove for forming the second metal wiring, the contact 663 is formed. And the second metal wiring 662
The contact 663 is connected to the first
Metal wiring 651 and second metal wiring 662 can be reliably connected.
【0182】[0182]
【発明の効果】本発明に係る配線構造体の形成方法によ
ると、第3の絶縁膜に対してドライエッチングを行なう
際に、第1の絶縁膜がダメージを受けることがないた
め、第1の絶縁膜として、ドライエッチングによりダメ
ージを受けるが比誘電率は低い絶縁膜を用いることが可
能になるので、通常のレジストプロセスを採用しつつ比
誘電率が低い層間絶縁膜を形成することができる。According to the method for forming a wiring structure according to the present invention, when dry etching is performed on the third insulating film, the first insulating film is not damaged. Since an insulating film which is damaged by dry etching but has a low relative dielectric constant can be used as the insulating film, an interlayer insulating film having a low relative dielectric constant can be formed while employing a normal resist process.
【0183】また、配線溝及びコンタクトホールを同じ
エッチング工程によって形成することができるため、工
程数の増加を抑制しつつデュアルダマシン構造を形成す
ることができる。Further, since the wiring groove and the contact hole can be formed by the same etching step, a dual damascene structure can be formed while suppressing an increase in the number of steps.
【図1】(a)〜(c)は本発明の第1の実施形態に係
る配線構造体の形成方法を示す断面図である。FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a first embodiment of the present invention.
【図2】(a)〜(c)は本発明の第1の実施形態に係
る配線構造体の形成方法を示す断面図である。FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to the first embodiment of the present invention.
【図3】(a)〜(c)は本発明の第1の実施形態に係
る配線構造体の形成方法を示す断面図である。FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to the first embodiment of the present invention.
【図4】(a)〜(c)は本発明の第1の実施形態に係
る配線構造体の形成方法において、第2のレジストパタ
ーンが位置ずれを起こした場合の問題点を説明する断面
図である。FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views illustrating a problem when a second resist pattern is displaced in the method for forming a wiring structure according to the first embodiment of the present invention; It is.
【図5】(a)〜(c)は本発明の第1の実施形態に係
る配線構造体の形成方法において、第2のレジストパタ
ーンが位置ずれを起こした場合の問題点を説明する断面
図である。FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views illustrating a problem when the second resist pattern is displaced in the method for forming a wiring structure according to the first embodiment of the present invention; It is.
【図6】(a)〜(c)は本発明の第1の実施形態に係
る配線構造体の形成方法において、第2のレジストパタ
ーンが位置ずれを起こした場合の問題点を説明する断面
図である。FIGS. 6A to 6C are cross-sectional views illustrating a problem when the second resist pattern is displaced in the method for forming a wiring structure according to the first embodiment of the present invention; It is.
【図7】(a)〜(c)は本発明の第1の実施形態に係
る配線構造体の形成方法において、第2のレジストパタ
ーンが位置ずれを起こした場合の解決策を説明する断面
図である。FIGS. 7A to 7C are cross-sectional views illustrating a solution when a second resist pattern is displaced in the method for forming a wiring structure according to the first embodiment of the present invention; It is.
【図8】(a)〜(c)は本発明の第1の実施形態に係
る配線構造体の形成方法において、第2のレジストパタ
ーンが位置ずれを起こした場合の解決策を説明する断面
図である。FIGS. 8A to 8C are cross-sectional views illustrating a solution in a case where a second resist pattern is displaced in the method for forming a wiring structure according to the first embodiment of the present invention; It is.
【図9】(a)〜(c)は本発明の第2の実施形態に係
る配線構造体の形成方法を示す断面図である。FIGS. 9A to 9C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a second embodiment of the present invention.
【図10】(a)〜(c)は本発明の第2の実施形態に
係る配線構造体の形成方法を示す断面図である。FIGS. 10A to 10C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a second embodiment of the present invention.
【図11】(a)〜(c)は本発明の第2の実施形態に
係る配線構造体の形成方法を示す断面図である。FIGS. 11A to 11C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a second embodiment of the present invention.
【図12】(a)〜(c)は本発明の第3の実施形態に
係る配線構造体の形成方法を示す断面図である。FIGS. 12A to 12C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a third embodiment of the present invention.
【図13】(a)〜(c)は本発明の第3の実施形態に
係る配線構造体の形成方法を示す断面図である。FIGS. 13A to 13C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a third embodiment of the present invention.
【図14】(a)〜(c)は本発明の第3の実施形態に
係る配線構造体の形成方法を示す断面図である。14A to 14C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a third embodiment of the present invention.
【図15】(a)〜(c)は本発明の第3の実施形態の
変形例に係る配線構造体の形成方法を示す断面図であ
る。FIGS. 15A to 15C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a modification of the third embodiment of the present invention.
【図16】(a)〜(d)は本発明の第3の実施形態の
変形例に係る配線構造体の形成方法を示す断面図であ
る。FIGS. 16A to 16D are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a modification of the third embodiment of the present invention.
【図17】(a)〜(c)は本発明の第3の実施形態の
変形例に係る配線構造体の形成方法を示す断面図であ
る。17A to 17C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a modification of the third embodiment of the present invention.
【図18】(a)〜(c)は本発明の第4の実施形態に
係る配線構造体の形成方法を示す断面図である。FIGS. 18A to 18C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a fourth embodiment of the present invention.
【図19】(a)〜(c)は本発明の第4の実施形態に
係る配線構造体の形成方法を示す断面図である。FIGS. 19A to 19C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a fourth embodiment of the present invention.
【図20】(a)〜(c)は本発明の第4の実施形態に
係る配線構造体の形成方法を示す断面図である。FIGS. 20A to 20C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a fourth embodiment of the present invention.
【図21】(a)〜(c)は本発明の第5の実施形態に
係る配線構造体の形成方法を示す断面図である。FIGS. 21A to 21C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a fifth embodiment of the present invention.
【図22】(a)〜(c)は本発明の第5の実施形態に
係る配線構造体の形成方法を示す断面図である。FIGS. 22A to 22C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a fifth embodiment of the present invention.
【図23】(a)〜(d)は本発明の第5の実施形態に
係る配線構造体の形成方法を示す断面図である。FIGS. 23A to 23D are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a fifth embodiment of the present invention.
【図24】(a)〜(c)は本発明の第5の実施形態の
変形例に係る配線構造体の形成方法を示す断面図であ
る。FIGS. 24A to 24C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a modification of the fifth embodiment of the present invention.
【図25】(a)〜(c)は本発明の第5の実施形態の
変形例に係る配線構造体の形成方法を示す断面図であ
る。FIGS. 25A to 25C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a modification of the fifth embodiment of the present invention.
【図26】(a)〜(d)は本発明の第5の実施形態の
変形例に係る配線構造体の形成方法を示す断面図であ
る。FIGS. 26A to 26D are cross-sectional views illustrating a method of forming a wiring structure according to a modification of the fifth embodiment of the present invention.
【図27】(a)及び(b)は本発明の第5の実施形態
の変形例に係る配線構造体の形成方法を示す斜視図であ
る。FIGS. 27A and 27B are perspective views showing a method of forming a wiring structure according to a modification of the fifth embodiment of the present invention.
【図28】(a)及び(b)は本発明の第5の実施形態
の変形例に係る配線構造体の形成方法を示す斜視図であ
る。FIGS. 28A and 28B are perspective views showing a method for forming a wiring structure according to a modification of the fifth embodiment of the present invention.
【図29】(a)及び(b)は本発明の第5の実施形態
の変形例に係る配線構造体の形成方法を示す斜視図であ
る。FIGS. 29A and 29B are perspective views showing a method for forming a wiring structure according to a modification of the fifth embodiment of the present invention.
【図30】(a)〜(c)は本発明の第6の実施形態に
係る配線構造体の形成方法を示す断面図である。FIGS. 30A to 30C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a sixth embodiment of the present invention.
【図31】(a)〜(c)は本発明の第6の実施形態に
係る配線構造体の形成方法を示す断面図である。FIGS. 31A to 31C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a sixth embodiment of the present invention.
【図32】(a)〜(c)は本発明の第6の実施形態に
係る配線構造体の形成方法を示す断面図である。FIGS. 32A to 32C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a sixth embodiment of the present invention.
【図33】(a)〜(c)は本発明の第6の実施形態の
変形例に係る配線構造体の形成方法を示す断面図であ
る。FIGS. 33A to 33C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a modification of the sixth embodiment of the present invention.
【図34】(a)〜(c)は本発明の第6の実施形態の
変形例に係る配線構造体の形成方法を示す断面図であ
る。FIGS. 34A to 34C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a modification of the sixth embodiment of the present invention.
【図35】(a)〜(c)は本発明の第6の実施形態の
変形例に係る配線構造体の形成方法を示す断面図であ
る。FIGS. 35A to 35C are cross-sectional views illustrating a method for forming a wiring structure according to a modification of the sixth embodiment of the present invention.
【図36】第5の実施形態の変形例に係るマスクパター
ンの配線形成用開口部と第2のレジストパターンのコン
タクトホール形成用開口部との関係を示す平面図であ
る。FIG. 36 is a plan view showing a relationship between a wiring formation opening of a mask pattern and a contact hole formation opening of a second resist pattern according to a modification of the fifth embodiment.
【図37】(a)は第5の実施形態の変形例における、
マスクパターンと第2のレジストパターンとの位置関係
及び第1の金属配線とコンタクトとの位置関係を示す図
であり、(b)は第5の実施形態における、マスクパタ
ーンと第2のレジストパターンとの位置関係及び第1の
金属配線とコンタクトとの位置関係を示す図である。FIG. 37A shows a modification of the fifth embodiment.
It is a figure which shows the positional relationship between a mask pattern and a 2nd resist pattern, and the positional relationship between a 1st metal wiring and a contact, and (b) is a figure which shows the mask pattern and the 2nd resist pattern in 5th Embodiment. FIG. 5 is a diagram showing a positional relationship between the first metal wiring and a contact.
100 半導体基板 101 第1の金属配線 102 シリコン窒化膜 102A パターン化されたシリコン窒化膜 103 第1の有機膜(第1の絶縁膜) 103A パターン化された第1の有機膜 104 有機含有シリコン酸化膜(第2の絶縁膜) 104A パターン化された有機含有シリコン酸化膜 105 第2の有機膜(第3の絶縁膜) 105A パターン化された第2の有機膜 106 窒化チタン膜(薄膜) 107 第1のレジストパターン 108 マスクパターン 109 第2のレジストパターン 110 コンタクトホール 111 配線溝 112 密着層 113 金属膜 114 第2の金属配線 115 コンタクト 200 半導体基板 201 第1の金属配線 202 シリコン窒化膜 202A パターン化されたシリコン窒化膜 203 第1の有機膜(第1の絶縁膜) 203A パターン化された第1の有機膜 204 有機含有シリコン酸化膜(第2の絶縁膜) 204A パターン化された有機含有シリコン酸化膜 205 第2の有機膜(第3の絶縁膜) 205A パターン化された第2の有機膜 206 窒化チタン膜 207 第1のレジストパターン 208 マスクパターン 209 第2のレジストパターン 210 コンタクトホール 211 配線溝 212 密着層 213 金属膜 214 第2の金属配線 215 コンタクト 300 半導体基板 301 第1の金属配線 302 シリコン窒化膜 302A パターン化されたシリコン窒化膜 303 第1の有機含有シリコン酸化膜(第1の絶縁
膜) 303A パターン化された第1の有機含有シリコン酸
化膜 304 低誘電率SOG膜(第2の絶縁膜) 304A パターン化された低誘電率SOG膜 305 第2の有機含有シリコン酸化膜(第3の絶縁
膜) 305A パターン化された第2の有機含有シリコン酸
化膜 306 窒化チタン膜 307 第1のレジストパターン 308 マスクパターン 309 第2のレジストパターン 310 コンタクトホール 311 配線溝 312 密着層 313 金属膜 314 第2の金属配線 315 コンタクト 350 半導体基板 351 第1の金属膜 352 シリコン窒化膜 352A パターン化されたシリコン窒化膜 353 第1のシリコン酸化膜(第1の絶縁膜) 353A パターン化された第1のシリコン酸化膜 354 有機膜(第2の絶縁膜) 354A パターン化された有機膜 355 第2のシリコン酸化膜(第3の絶縁膜) 355A パターン化された第2のシリコン酸化膜 356 窒化チタン膜 357 第1のレジストパターン 358 マスクパターン 359 第2のレジストパターン 360 コンタクトホール形成用開口部 361 コンタクトホール 362 配線溝 363 密着層 364 金属膜 365 第2の金属配線 366 コンタクト 400 半導体基板 401 第1の金属配線 402 シリコン窒化膜 402A パターン化されたシリコン窒化膜 403 第1の低誘電率SOG膜(第1の絶縁膜) 403A パターン化された第1の低誘電率SOG膜 404 有機含有シリコン酸化膜(第2の絶縁膜) 404A パターン化された有機含有シリコン酸化膜 405 第2の低誘電率SOG膜(第3の絶縁膜) 405A パターン化された第2の低誘電率SOG膜 406 窒化チタン膜 407 第1のレジストパターン 408 マスクパターン 409 第2のレジストパターン 410 ダメージ層 411 コンタクトホール 412 配線溝 413 密着層 414 金属膜 415 第2の金属膜 416 コンタクト 500 半導体基板 501 第1の金属配線 502 シリコン窒化膜 502A パターン化されたシリコン窒化膜 503 第1の有機膜(第1の絶縁膜) 503A パターン化された第1の有機膜 504 第1のシリコン酸化膜(第2の絶縁膜) 504A パターン化された第1のシリコン酸化膜 505 第2の有機膜(第3の絶縁膜) 505A パターン化された第2の有機膜 505B パターン化された第2の有機膜 506 第2のシリコン酸化膜(第4の絶縁膜) 506A パターン化された第2のシリコン酸化膜 506B パターン化された第2のシリコン酸化膜 507 窒化チタン膜(薄膜) 508 第1のレジストパターン 509 マスクパターン 510 第2のレジストパターン 511 配線溝 512 コンタクトホール 513 第2の金属配線 514 コンタクト 550 半導体基板 551 第1の金属配線 552 シリコン窒化膜 552A パターン化されたシリコン窒化膜 553 第1の有機膜(第1の絶縁膜) 553A パターン化された第1の有機膜 554 第1のシリコン酸化膜(第2の絶縁膜) 554A パターン化された第1のシリコン酸化膜 555 第2の有機膜(第3の絶縁膜) 555A パターン化された第2の有機膜 555B パターン化された第2の有機膜 556 第2のシリコン酸化膜(第4の絶縁膜) 556A パターン化された第2のシリコン酸化膜 556B パターン化された第2のシリコン酸化膜 557 窒化チタン膜(薄膜) 558 第1のレジストパターン 559 マスクパターン 560 第2のレジストパターン 561 配線溝 562 コンタクトホール 563 第2の金属配線 564 コンタクト 600 半導体基板 601 第1の金属配線 602 シリコン窒化膜 602A パターン化されたシリコン窒化膜 603 第1の有機膜(第1の絶縁膜) 603A パターン化された第1の有機膜 604 シリコン酸化膜(第2の絶縁膜) 604A パターン化されたシリコン酸化膜 605 第2の有機膜(第3の絶縁膜) 605A パターン化された第2の有機膜 606 窒化チタン膜(薄膜) 607 第1のレジストパターン 608 マスクパターン 609 第2のレジストパターン 610 配線溝 611 コンタクトホール 612 第2の金属配線 613 コンタクト 650 半導体基板 651 第1の金属配線 652 シリコン窒化膜 652A パターン化されたシリコン窒化膜 653 第1の有機膜(第1の絶縁膜) 653A パターン化された第1の有機膜 654 シリコン酸化膜(第2の絶縁膜) 654A パターン化されたシリコン酸化膜 655 第2の有機膜(第3の絶縁膜) 655A パターン化された第2の有機膜 656 窒化チタン膜(薄膜) 657 第1のレジストパターン 658 マスクパターン 659 第2のレジストパターン 660 配線溝 661 コンタクトホール 662 第2の金属配線 663 コンタクトReference Signs List 100 semiconductor substrate 101 first metal wiring 102 silicon nitride film 102A patterned silicon nitride film 103 first organic film (first insulating film) 103A patterned first organic film 104 organic-containing silicon oxide film (Second insulating film) 104A Patterned organic-containing silicon oxide film 105 Second organic film (third insulating film) 105A Patterned second organic film 106 Titanium nitride film (thin film) 107 First Resist pattern 108 mask pattern 109 second resist pattern 110 contact hole 111 wiring groove 112 adhesion layer 113 metal film 114 second metal wiring 115 contact 200 semiconductor substrate 201 first metal wiring 202 silicon nitride film 202A patterned Silicon nitride film 203 First organic film ( (First insulating film) 203A Patterned first organic film 204 Organic-containing silicon oxide film (second insulating film) 204A Patterned organic-containing silicon oxide film 205 Second organic film (third insulating film) Film) 205A patterned second organic film 206 titanium nitride film 207 first resist pattern 208 mask pattern 209 second resist pattern 210 contact hole 211 wiring groove 212 adhesion layer 213 metal film 214 second metal wiring 215 Contact 300 Semiconductor substrate 301 First metal wiring 302 Silicon nitride film 302A Patterned silicon nitride film 303 First organic-containing silicon oxide film (first insulating film) 303A Patterned first organic-containing silicon oxide Film 304 Low dielectric constant SOG film (second insulating film) 30 A Patterned low dielectric constant SOG film 305 Second organic-containing silicon oxide film (third insulating film) 305A Patterned second organic-containing silicon oxide film 306 Titanium nitride film 307 First resist pattern 308 Mask pattern 309 Second resist pattern 310 Contact hole 311 Wiring groove 312 Adhesive layer 313 Metal film 314 Second metal wiring 315 Contact 350 Semiconductor substrate 351 First metal film 352 Silicon nitride film 352A Patterned silicon nitride film 353 First silicon oxide film (first insulating film) 353A Patterned first silicon oxide film 354 Organic film (second insulating film) 354A Patterned organic film 355 Second silicon oxide film (second 355A Patterned second film Con oxide film 356 Titanium nitride film 357 First resist pattern 358 Mask pattern 359 Second resist pattern 360 Contact hole forming opening 361 Contact hole 362 Wiring groove 363 Adhesion layer 364 Metal film 365 Second metal wiring 366 Contact 400 Semiconductor substrate 401 First metal wiring 402 Silicon nitride film 402A Patterned silicon nitride film 403 First low dielectric constant SOG film (first insulating film) 403A Patterned first low dielectric constant SOG film 404 Organic containing silicon oxide film (second insulating film) 404A Patterned organic containing silicon oxide film 405 Second low dielectric constant SOG film (third insulating film) 405A Patterned second low dielectric constant SOG Film 406 titanium nitride film 407 first resist Turn 408 Mask pattern 409 Second resist pattern 410 Damage layer 411 Contact hole 412 Wiring groove 413 Adhesion layer 414 Metal film 415 Second metal film 416 Contact 500 Semiconductor substrate 501 First metal wiring 502 Silicon nitride film 502A Patterned Silicon nitride film 503 first organic film (first insulating film) 503A patterned first organic film 504 first silicon oxide film (second insulating film) 504A patterned first silicon Oxide film 505 Second organic film (third insulating film) 505A Patterned second organic film 505B Patterned second organic film 506 Second silicon oxide film (fourth insulating film) 506A Patterned second silicon oxide film 506B Patterned second silicon oxide film 506B Recon oxide film 507 Titanium nitride film (thin film) 508 First resist pattern 509 Mask pattern 510 Second resist pattern 511 Wiring groove 512 Contact hole 513 Second metal wiring 514 Contact 550 Semiconductor substrate 551 First metal wiring 552 Silicon Nitride film 552A patterned silicon nitride film 553 first organic film (first insulating film) 553A patterned first organic film 554 first silicon oxide film (second insulating film) 554A patterned First silicon oxide film 555 formed Second organic film (third insulating film) 555A Second organic film patterned 555B Second organic film patterned 556 Second silicon oxide film (second 556A Patterned second silicon oxide film 556B Second silicon oxide film 557 titanium nitride film (thin film) 558 first resist pattern 559 mask pattern 560 second resist pattern 561 wiring groove 562 contact hole 563 second metal wiring 564 contact 600 semiconductor substrate 601 First metal wiring 602 Silicon nitride film 602A Patterned silicon nitride film 603 First organic film (first insulating film) 603A Patterned first organic film 604 Silicon oxide film (second insulating film) Film) 604A Patterned silicon oxide film 605 Second organic film (third insulating film) 605A Patterned second organic film 606 Titanium nitride film (thin film) 607 First resist pattern 608 Mask pattern 609 Second resist pattern 610 Wiring groove 611 Contact hole 612 Second metal wiring 613 Contact 650 Semiconductor substrate 651 First metal wiring 652 Silicon nitride film 652A Patterned silicon nitride film 653 First organic film (first insulating film) 653A Patterned first 1st organic film 654 silicon oxide film (second insulating film) 654A patterned silicon oxide film 655 second organic film (third insulating film) 655A patterned second organic film 656 titanium nitride film (Thin film) 657 First resist pattern 658 Mask pattern 659 Second resist pattern 660 Wiring groove 661 Contact hole 662 Second metal wiring 663 Contact
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3205 - 21/3213 H01L 21/768 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/3205-21/3213 H01L 21/768
Claims (3)
成する第1の工程と、 前記第1の絶縁膜の上に該第1の絶縁膜と組成が異なる
第2の絶縁膜を形成する工程と、 前記第2の絶縁膜の上に、有機膜からなり前記第2の絶
縁膜と組成が異なる第3の絶縁膜を形成する工程と、 前記第3の絶縁膜の上に薄膜を形成する工程と、 前記薄膜の上に、配線形成用開口部を有する第1のレジ
ストパターンを形成するの工程と、 前記薄膜に対して前記第1のレジストパターンをマスク
としてエッチングを行なって、前記薄膜からなり配線形
成用開口部を有するマスクパターンを形成する工程と、 前記第1のレジストパターンを除去した後、前記第3の
絶縁膜及びマスクパターンの上に、コンタクトホール形
成用開口部を有する第2のレジストパターンを形成する
工程と、 前記第3の絶縁膜に対して前記第2のレジストパターン
及びマスクパターンをマスクとしてドライエッチングを
行なうことにより、前記第3の絶縁膜を該第3の絶縁膜
にコンタクトホール形成用開口部が形成されるようにパ
ターン化すると共に前記第2のレジストパターンを除去
する工程と、 前記第2の絶縁膜に対してパターン化された前記第3の
絶縁膜をマスクとしてドライエッチングを行なうことに
より、前記第2の絶縁膜を該第2の絶縁膜にコンタクト
ホール形成用開口部が形成されるようにパターン化する
工程と、 パターン化された前記第3の絶縁膜に対して前記マスク
パターンをマスクとしてドライエッチングを行なうと共
に、前記第1の絶縁膜に対してパターン化された前記第
2の絶縁膜をマスクとしてドライエッチングを行なうこ
とにより、パターン化された前記第3の絶縁膜に配線溝
を形成すると共に、前記第1の絶縁膜にコンタクトホー
ルを形成する工程と、 前記配線溝及びコンタクトホールに金属膜を充填するこ
とにより、上層の金属配線及び前記下層の金属配線と前
記上層の金属配線とを接続するコンタクトを形成する工
程とを備えていることを特徴とする配線構造体の形成方
法。1. A first step of forming a first insulating film on a lower metal wiring, and a second insulating film having a composition different from that of the first insulating film on the first insulating film. Forming a third insulating film composed of an organic film and having a different composition from the second insulating film on the second insulating film; and forming a third insulating film on the third insulating film. Forming a thin film, forming a first resist pattern having an opening for forming a wiring on the thin film, etching the thin film using the first resist pattern as a mask, Forming a mask pattern made of the thin film and having an opening for forming a wiring; and, after removing the first resist pattern, an opening for forming a contact hole on the third insulating film and the mask pattern. Resist pattern having Forming a third hole in the third insulating film by performing dry etching on the third insulating film using the second resist pattern and the mask pattern as a mask. Patterning such that an opening for formation is formed and removing the second resist pattern; and dry-etching using the third insulating film patterned with respect to the second insulating film as a mask The step of patterning the second insulating film so that a contact hole forming opening is formed in the second insulating film; Dry etching is performed using the mask pattern as a mask, and the second insulating film patterned with respect to the first insulating film is used as a mask. Forming a wiring groove in the patterned third insulating film by performing etching, and forming a contact hole in the first insulating film; and forming a metal film in the wiring groove and the contact hole. Forming a contact for connecting an upper metal wiring and the lower metal wiring to the upper metal wiring by filling the wiring structure.
とすることを特徴とする請求項1に記載の配線構造体の
形成方法。2. The method according to claim 1, wherein the first insulating film contains an organic component as a main component.
トホール形成用開口部の寸法は、コンタクトホールの設
計開口寸法に対して、前記上層の金属配線が延びる方向
に対して垂直な方向に拡大されていることを特徴とする
請求項1に記載の配線構造体の形成方法。3. The dimension of the contact hole forming opening of the second resist pattern is enlarged in a direction perpendicular to the direction in which the metal wiring of the upper layer extends with respect to the design opening dimension of the contact hole. The method for forming a wiring structure according to claim 1, wherein
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