JP3371576B2 - Manufacturing method of semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor integrated circuit device

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JP3371576B2
JP3371576B2 JP26414094A JP26414094A JP3371576B2 JP 3371576 B2 JP3371576 B2 JP 3371576B2 JP 26414094 A JP26414094 A JP 26414094A JP 26414094 A JP26414094 A JP 26414094A JP 3371576 B2 JP3371576 B2 JP 3371576B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路の製法
に係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路、例えばASIC(Appl
ication SpecificIC)等において、昨今ますます回路
の高密度集積化がはかられ、これに伴い複数の配線層が
層間絶縁層を介して積層された多層配線構造がとられ
る。例えば、最小パターン幅が0. 35μm(いわゆる
0. 35μmルール)の場合では、3〜4層の多層配線
化が求められる。
2. Description of the Related Art A semiconductor integrated circuit such as an ASIC (Appl
In recent years, high-density integration of circuits has been attempted in IC (Specification IC) and the like, and accordingly, a multi-layer wiring structure in which a plurality of wiring layers are laminated via an interlayer insulating layer is adopted. For example, in the case where the minimum pattern width is 0.35 μm (so-called 0.35 μm rule), it is required to have a multilayer wiring of 3 to 4 layers.

【0003】このように配線の多層化に伴い、各配線層
間に介在させる層間絶縁層については、次のような特性
がより強く求められる。1)層間絶縁層上に形成される
配線層の形成加工を高い信頼性をもって容易に形成する
ことができるように、層間絶縁層の上面はできるだけ平
坦であること。2)配線の信頼性をもたせるために、各
配線層に例えばストレスマイグレーション等を誘起させ
ることがないようにストレスを低くする。3)半導体集
積回路に対する樹脂モールド等のパッケージからの外力
に対し耐クラック性を示す機械的強度をもつ。4)回路
素子例えばトランジスタに水分が拡散しないように水分
のブロック効果を有する。5)配線間における寄生容量
を小さくする。
With the increase in the number of wiring layers, the following characteristics are strongly required for the interlayer insulating layer interposed between the wiring layers. 1) The upper surface of the interlayer insulating layer should be as flat as possible so that the wiring layer formed on the interlayer insulating layer can be easily formed with high reliability. 2) In order to ensure the reliability of the wiring, the stress is reduced so that stress migration or the like is not induced in each wiring layer. 3) It has a mechanical strength that shows crack resistance against external force from a package such as a resin mold for a semiconductor integrated circuit. 4) It has a moisture blocking effect to prevent moisture from diffusing into a circuit element such as a transistor. 5) Reduce parasitic capacitance between wirings.

【0004】この中で、配線間における寄生容量を小さ
くする理由を説明する。集積回路の高密度集積化がはか
られるにともない、配線間の間隔が縮小され、また、配
線層の多層化がなされ、その結果配線間の寄生容量が増
加する。配線間の寄生容量が増加すると回路動作の遅
延、すなわち集積回路の高速化を阻害する。また配線相
互のクロストークが問題となる。
The reason for reducing the parasitic capacitance between the wirings will be described below. As the high density integration of the integrated circuit is attempted, the distance between the wirings is reduced and the wiring layers are multilayered, resulting in an increase in the parasitic capacitance between the wirings. When the parasitic capacitance between the wirings increases, the delay of the circuit operation, that is, the speeding up of the integrated circuit is hindered. Further, crosstalk between wirings becomes a problem.

【0005】しかし、層間絶縁層において上述した多く
の性能要求をすべて満足させることは困難である。通常
層間絶縁層としてはSiO2 (誘電率3.8)が用いら
れているが、これに代えて特に、配線間の寄生容量を小
さくするために、低誘電率の物質を用いて層間絶縁層を
形成する場合では、未だに上述の他の特性を充分に満た
す物質が提案されていない。例えば、ボロンナイトライ
ド(BN)等の無機低誘電率材料は、機械的にもろく、
非晶質テフロン(テフロンは登録商標)や有機SOG
(Spin on glass :塗布ガラス)等の有機低誘電率材料
は、機械的に弱いのみならず水分含有量が多い。
However, it is difficult to satisfy all of the many performance requirements described above in the interlayer insulating layer. Normally, SiO 2 (dielectric constant 3.8) is used as the interlayer insulating layer, but instead of this, in particular, in order to reduce the parasitic capacitance between wirings, a material having a low dielectric constant is used. In the case of forming a film, a substance that sufficiently satisfies the above-mentioned other properties has not been proposed yet. For example, inorganic low dielectric constant materials such as boron nitride (BN) are mechanically brittle,
Amorphous Teflon (Teflon is a registered trademark) and organic SOG
Organic low dielectric constant materials such as (Spin on glass) are not only mechanically weak, but also have a high water content.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このように従来の構成
では、層間絶縁層の低誘電率化を実現しようとしても、
材料の機械的強度(例えばクリープ強度等)が不充分で
実現できないという不都合があった。
As described above, in the conventional structure, even if an attempt is made to reduce the dielectric constant of the interlayer insulating layer,
There is a disadvantage that the mechanical strength of the material (for example, creep strength) is insufficient and it cannot be realized.

【0007】本発明はこのような不都合の改善をはかる
もので、層間絶縁層の低実効比誘電率化すなわち層間絶
縁層の実質的誘電率の低減化を実現する半導体集積回路
の製法を提案するものである。
The present invention is intended to improve such inconvenience, and a semiconductor integrated circuit realizing a low effective relative dielectric constant of an interlayer insulating layer, that is, a substantial reduction of the dielectric constant of the interlayer insulating layer.
The manufacturing method is proposed.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明では層
間絶縁層に微細空隙を形成する。
That is, in the present invention, fine voids are formed in the interlayer insulating layer.

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【0014】第1の本発明は、少なくとも第1の配線層
1 上に、第2の配線層L2 が層間絶縁層20を介して
積層された多層配線構造を有する半導体集積回路装置の
製法において、第1の配線層L1 の配線間と第1の配線
層L1 上とを覆って微細空隙2gを有する微細空隙絶縁
層2の形成工程を少なくとも有する層間絶縁層の形成工
程と、層間絶縁層20の第1の配線層L1 と第2の配線
層L2 とを電気的にコンタクトする位置にコンタクトホ
ールを穿設する工程と、コンタクトホールを通じて第1
の配線層L1 に電気的にコンタクトして第2の配線層L
2 を形成する工程とをとって目的とする半導体集積回路
装置を得る。さらに、微細空隙絶縁層2の形成工程が、
粒形アモルファスシリコン層の形成工程と、このアモル
ファスシリコンの酸化工程との繰り返しによる。
The first aspect of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a multilayer wiring structure in which a second wiring layer L 2 is laminated on at least a first wiring layer L 1 with an interlayer insulating layer 20 interposed therebetween. in the step of forming the interlayer insulating layer having at least a first wiring layer L 1 of the wire between the step of forming the microvoids insulating layer 2 having minute voids 2g covers the first wiring layer L 1 above, interlayer A step of forming a contact hole in the insulating layer 20 at a position where the first wiring layer L 1 and the second wiring layer L 2 are electrically contacted;
Of the second wiring layer L 1 by making electrical contact with the wiring layer L 1 of
A target semiconductor integrated circuit device is obtained by taking the step of forming 2 . Furthermore, the step of forming the fine void insulating layer 2
The process of forming a granular amorphous silicon layer and this
By repeating the oxidation process of fusing silicon.

【0015】第2の本発明は、層間絶縁層の形成工程
が、第1の配線層上L1 に全表面に沿って被着された緻
密な下地絶縁層1を形成する工程と、下地絶縁層1上
に、この下地絶縁層1上の少なくとも第1の配線層L1
の配線間と第1の配線層L1 を覆って微細空隙2gを有
する微細空隙絶縁層2の形成工程とをとる。
A second aspect of the present invention is a step of forming an interlayer insulating layer.
A step of forming a dense base insulating layer 1 deposited on the first wiring layer L 1 along the entire surface, and on the base insulating layer 1, at least the first base insulating layer 1 Wiring layer L 1
Between the wirings and the first wiring layer L 1 and the step of forming the fine void insulating layer 2 having the fine voids 2g.

【0016】第3の本発明は、層間絶縁層20の形成工
が、微細空隙2gに埋め込む低誘電率絶縁材料層3の
形成工程を有する。
In the third aspect of the present invention, the step of forming the interlayer insulating layer 20 includes the step of forming the low dielectric constant insulating material layer 3 embedded in the fine voids 2g.

【0017】[0017]

【0018】[0018]

【0019】[0019]

【0020】[0020]

【0021】[0021]

【0022】[0022]

【作用】上述の本発明によれば、層間絶縁層20に多数
の微細空隙2gを形成するので、層間絶縁層20の実質
的誘電率すなわち実効比誘電率の低減化をはかることが
でき、配線間の寄生容量を低減することができる。
According to the present invention described above, since a large number of minute voids 2g are formed in the interlayer insulating layer 20, it is possible to reduce the substantial dielectric constant of the interlayer insulating layer 20, that is, the effective relative permittivity, and the wiring. The parasitic capacitance between them can be reduced.

【0023】また微細空隙2gに低誘電率材料を埋め込
むことにより、機械的強度を保ちながら実効比誘電率の
低減化をはかることができる。
By embedding a low dielectric constant material in the fine voids 2g, it is possible to reduce the effective relative permittivity while maintaining the mechanical strength.

【0024】以下に、図面を参照して半導体集積回路と
その製法の実施例について詳細に説明する。
A semiconductor integrated circuit will be described below with reference to the drawings.
An example of the manufacturing method will be described in detail.

【0025】図示の実施例においては、図示しないが、
例えば半導体基板にASICを構成する回路素子、例え
ばMIS−FET(絶縁ゲート型電界効果トランジス
タ)等が形成され、これの表面を覆って例えばBPSG
(ボロン・リン・ドープシリケートガラス)が被覆され
てリフローによって表面の平坦化をはかって平坦化絶縁
層10が被着されている。この平坦化絶縁層10上に、
第1の配線層L1 が、例えばAl−Cu合金を全面的に
蒸着し、フォトリソグラフィーによってパターンエッチ
ングされて形成される。この第1の配線層L1 上に層間
絶縁層20を介して第2の配線層L2 がAl−Cuの金
属蒸着およびフォトリソグラフィーによるパターンエッ
チングによって形成される。
Although not shown in the illustrated embodiment,
For example, a circuit element that constitutes an ASIC, for example, a MIS-FET (insulated gate type field effect transistor) or the like is formed on a semiconductor substrate, and the surface thereof is covered, for example, BPSG
(Boron-phosphorus-doped silicate glass) is coated, and the surface is planarized by reflow, and the planarization insulating layer 10 is applied. On this flattening insulating layer 10,
The first wiring layer L 1 is formed, for example, by vapor-depositing an Al—Cu alloy on the entire surface and pattern etching by photolithography. A second wiring layer L 2 is formed on the first wiring layer L 1 via the interlayer insulating layer 20 by metal vapor deposition of Al—Cu and pattern etching by photolithography.

【0026】実施例1 図1に示すように第1の配線層L1 の上に、後のエッチ
ングのストップ層となる下地絶縁層1例えばSiO2
を、TEOS(テトラエチルオルソシリケート)を原料
とするプラズマCVD法等で100nmの厚さに全面的
に形成する。
Example 1 As shown in FIG. 1, a base insulating layer 1 such as a SiO 2 layer which will be a stop layer for etching later is formed on the first wiring layer L 1 by using TEOS (tetraethyl orthosilicate) as a raw material. Is formed over the entire surface to a thickness of 100 nm by plasma CVD or the like.

【0027】下地絶縁層1の上に微細空隙2gを有する
微細空隙絶縁層2を形成する。この微細空隙絶縁層2の
形成方法としては、機械的強度にすぐれた例えばシロキ
サン系のSOGを全面的に形成し、リソグラフィによる
エッチングによって微細空隙2gを形成する。SOGは
アルコールやアセトン等の溶媒で薄めて粘度を25℃で
2〜4cpに調整し、これを2000〜3000rpm
の回転数で下地絶縁層1の上に700nmの厚さにスピ
ンコートする。その後、これを200℃で30分間、続
いて400℃で30分間と2段階の焼成を行う。その
後、プラズマ窒化処理を行う。この窒化処理は、縦型プ
ラズマ炉中で気体温度400℃でNH3 を流量500s
ccmで供給して30分間のプラズマ窒化処理を行う。
The fine void insulating layer 2 having the fine voids 2g is formed on the base insulating layer 1. As a method of forming the fine void insulating layer 2, for example, siloxane-based SOG having excellent mechanical strength is formed on the entire surface, and the fine voids 2g are formed by etching by lithography. SOG is diluted with a solvent such as alcohol or acetone and the viscosity is adjusted to 2 to 4 cp at 25 ° C., and the viscosity is adjusted to 2000 to 3000 rpm.
Is spin-coated on the base insulating layer 1 to a thickness of 700 nm at a rotational speed of. Thereafter, this is fired in two stages at 200 ° C. for 30 minutes and then at 400 ° C. for 30 minutes. After that, plasma nitriding treatment is performed. This nitriding treatment is performed in a vertical plasma furnace at a gas temperature of 400 ° C. and NH 3 flow rate of 500 s.
The plasma nitriding treatment is performed for 30 minutes by supplying in ccm.

【0028】微細空隙2gの形成はリソグラフィ、例え
ばフォトリソグラフィあるいは電子ビームによるリソグ
ラフィーを用い、RIE(Reactive Ion Etching;反応
性イオンエッチング)等によりエッチングをして、例え
ば中間部で太くなるビア樽状の微細空隙2gを形成す
る。この場合のエッチングは、下地絶縁層1に及びこの
下地絶縁層1の厚さの10〜20%に及ぶ深さとする
(図1A)。
The fine voids 2g are formed by using lithography, for example, photolithography or lithography by electron beam, and etching is performed by RIE (Reactive Ion Etching). A fine void 2g is formed. In this case, the etching is performed on the base insulating layer 1 to a depth of 10 to 20% of the thickness of the base insulating layer 1 (FIG. 1A).

【0029】次に、この微細空隙絶縁層2の微細空隙2
g内に低誘電率材料を充填する。この充填はアルコール
等の溶媒で低粘度に調整した低誘電率材料例えば有機S
OGを用いて、これによって微細空隙2g内を満たす。
このあと上述した微細空隙絶縁層2のSOGによる形成
におけると同様に2段階の焼成とプラズマ窒化処理を施
して、低誘電率材料層3を形成する。
Next, the fine voids 2 of the fine void insulating layer 2 are formed.
Fill low dielectric constant material in g. This filling is made of a low dielectric constant material such as organic S adjusted to have a low viscosity with a solvent such as alcohol
With OG, this fills the fine voids 2 g.
Then, the low dielectric constant material layer 3 is formed by performing two-step firing and plasma nitriding treatment in the same manner as in the formation of the fine void insulating layer 2 by SOG.

【0030】RIE、CMP(Chemical Mechanical Po
lishing ;化学的機械的研磨)等のエッチバック方法
で、微細空隙2gに低誘電率材料層3を形成した微細空
隙絶縁層2の上部を平坦化する(図1B)。その上にT
EOSを原料とするプラズマCVD法等で、キャップ絶
縁層4を100nmの厚さに全面的に形成することによ
り、層間絶縁層20を形成する。
RIE, CMP (Chemical Mechanical Po
The upper part of the fine void insulating layer 2 in which the low dielectric constant material layer 3 is formed in the fine void 2g is planarized by an etch back method such as lishing (chemical mechanical polishing) (FIG. 1B). T on it
The interlayer insulating layer 20 is formed by fully forming the cap insulating layer 4 to a thickness of 100 nm by a plasma CVD method using EOS as a raw material.

【0031】こうして形成した、下地絶縁層1と微細空
隙2gを低誘電率材料層3で満たした微細空隙絶縁層2
とキャップ絶縁層4とからなる層間絶縁層20に、下層
の第1の配線層L1 と上層の第2の配線層L2 をコンタ
クトするコンタクトホール5を穿設する。このコンタク
トホール5の穿設は、例えば、まず図示しないが、例え
ばフォトレジストを用いて、フォトリソグラフィーによ
ってコンタクトホール5の形成部分に開口を形成したマ
スクを形成し、このマスクの開口を通じてRIEによる
異方性エッチングによって行う。この場合、必要に応じ
てコンタクトホール5を形成した後に、このコンタクト
ホール5の内側壁に絶縁膜によるサイドウォール6を形
成する。このサイドウォール6の形成は周知の方法、す
なわち例えばSiO2 等の絶縁膜をCVD法によってコ
ンタクトホール5の内側面にもカバレージよく被着さ
せ、その後異方性エッチングによるエッチングバックを
行うことによって形成できる。
The thus formed base insulating layer 1 and the fine voids 2g filled with the low dielectric constant material layer 3 are filled with the low void dielectric layer 2.
A contact hole 5 is formed in the inter-layer insulating layer 20 composed of the cap insulating layer 4 and the lower first wiring layer L 1 and the upper second wiring layer L 2 . The formation of the contact hole 5 is not shown, for example, but first, a photoresist is used, for example, to form a mask in which an opening is formed in a portion where the contact hole 5 is formed by photolithography, and a mask is formed by RIE through the opening of the mask. Performed by isotropic etching. In this case, after forming the contact hole 5 as needed, the side wall 6 made of an insulating film is formed on the inner side wall of the contact hole 5. The side wall 6 is formed by a well-known method, that is, by depositing an insulating film such as SiO 2 on the inner side surface of the contact hole 5 with good coverage by a CVD method and then performing etching back by anisotropic etching. it can.

【0032】その後、コンタクトホール5を通じて第1
の配線層L1 の所定部に電気的にコンタクトして第2の
配線層L2 を、層間絶縁層20の上に形成する。この第
2の配線層L2 の形成も、例えばAl−Cuの全面蒸着
およびフォトリソグラフィによるパターンエッチングを
適用できる(図1C)。
After that, the first through the contact hole 5
A second wiring layer L 2 is formed on the interlayer insulating layer 20 by electrically contacting a predetermined portion of the wiring layer L 1 . The second formation of the wiring layer L 2 may, for example, can be applied entirely deposited and pattern etching by photolithography Al-Cu (Fig. 1C).

【0033】この方法によるとき、微細空隙絶縁層2は
機械的強度の大きなSOGによって構成し、その微細空
隙2gを機械的強度は小さいが誘電率の低いSOGを用
いて埋めるので、層間絶縁層20の機械的強度を保持し
つつ、層間絶縁層20の全体としての実効比誘電率を充
分低くできるものである。
According to this method, the fine void insulating layer 2 is made of SOG having a high mechanical strength, and the fine voids 2g are filled with SOG having a low mechanical strength but a low dielectric constant. It is possible to sufficiently lower the effective relative permittivity of the interlayer insulating layer 20 as a whole while maintaining the mechanical strength.

【0034】また、上述したように、コンタクトホール
5の内側面にサイドウォール6の形成を行う場合は、こ
のコンタクトホール5の肩部をなだらかにする効果を有
することから、このコンタクトホール5の肩部において
上層配線すなわち第2の配線層L2 にいわゆる段切れが
発生することを回避できる効果を有する。
Further, as described above, when the sidewall 6 is formed on the inner side surface of the contact hole 5, it has the effect of smoothing the shoulder portion of the contact hole 5, and therefore the shoulder of the contact hole 5 is formed. This has an effect of avoiding occurrence of so-called disconnection in the upper layer wiring, that is, the second wiring layer L 2 in the portion.

【0035】上述した例では、第1および第2の配線層
1 およびL2 による2層構造とした場合であるが、3
層以上の多層積層構造とする場合においては、上述した
層間絶縁層20の形成、コンタクトホール5の形成、配
線層の形成等の一連の作業を繰り返し行うことによって
形成できる。
In the above example, the two-layer structure of the first and second wiring layers L 1 and L 2 is used.
In the case of a multi-layered structure having more layers, it can be formed by repeating a series of operations such as the formation of the interlayer insulating layer 20, the formation of the contact hole 5 and the formation of the wiring layer.

【0036】実施例2 図2に示すように、第1の配線層L1 の上に、下地絶縁
層1例えばSiO2 層を、実施例1と同様に100nm
の厚さに全面的に形成する。
Example 2 As shown in FIG. 2, a base insulating layer 1 such as a SiO 2 layer was formed on the first wiring layer L 1 by 100 nm in the same manner as in Example 1.
Is formed over the entire thickness.

【0037】下地絶縁層1の上に微細空隙絶縁層2を形
成する。この例においては、微細空隙絶縁層2を半球状
のSiO2 粒子11の集合によって形成する。この微細
空隙絶縁層2の形成は次のようにする。下地絶縁層1の
上にSi2 6 等のポリシランを原料とするCVD法等
により半球状の非晶質Si粒子を多数形成する。この場
合、基板温度610℃でSi2 6 の流量6sccm、
25秒間のCVDを行うと、平均粒径40nmの半球状
の非晶質Si粒子が多数形成される。このとき粒子間の
微細空隙2gは約1nmとなる。この半球状の粒子を、
基板温度400℃で、N2 OとN2 とがそれぞれ6sc
cmと100sccmとなる流量で、圧力1Torr、
0.5kWのエネルギーで50秒間のプラズマ酸化処理
を行って半球状のSiO2 粒子11を形成する(図2
A)。
The fine void insulating layer 2 is formed on the base insulating layer 1. In this example, the fine void insulating layer 2 is formed by a collection of hemispherical SiO 2 particles 11. The formation of the fine void insulating layer 2 is as follows. A large number of hemispherical amorphous Si particles are formed on the base insulating layer 1 by a CVD method using polysilane such as Si 2 H 6 as a raw material. In this case, the substrate temperature is 610 ° C., the flow rate of Si 2 H 6 is 6 sccm,
When CVD is performed for 25 seconds, a large number of hemispherical amorphous Si particles having an average particle diameter of 40 nm are formed. At this time, the fine voids 2g between the particles are about 1 nm. These hemispherical particles,
N 2 O and N 2 are 6 sc each at a substrate temperature of 400 ° C.
cm and 100 sccm, the pressure is 1 Torr,
A hemispherical SiO 2 particle 11 is formed by performing a plasma oxidation process for 50 seconds with an energy of 0.5 kW (FIG. 2).
A).

【0038】次に微細空隙絶縁層2の微細空隙2gを低
誘電率材料層3によって充填し、かつ微細空隙絶縁層2
の表面を覆う。低誘電率材料層3としては、例えばアル
コール等の溶媒で低粘度に調整した有機SOGを用い、
これを半球状SiO2 粒子11の各粒子間の微細空隙2
gに満たし、かつさらにその上に全面的に覆って形成
し、このあと実施例1におけると同様に200℃で30
分間、続いて400℃で30分間の2段階の焼成とプラ
ズマ窒化を施すことによって形成し、上部を平坦化する
(図2B)。
Next, the fine voids 2g of the fine void insulating layer 2 are filled with the low dielectric constant material layer 3 and the fine void insulating layer 2 is formed.
Cover the surface of. As the low dielectric constant material layer 3, for example, an organic SOG adjusted to have a low viscosity with a solvent such as alcohol is used,
This is a fine void 2 between each of the hemispherical SiO 2 particles 11.
g, and overlying it over the entire surface, and then at 30 ° C. at 30 ° C. as in Example 1.
For 2 minutes and then plasma nitriding at 400 ° C. for 30 minutes to planarize the upper part (FIG. 2B).

【0039】低誘電率材料層3の上に、TEOSを原料
とするプラズマCVD法等でキャップ絶縁層4を100
nmの厚さに全面的に形成することにより、層間絶縁層
20を形成する。
A cap insulating layer 4 is formed on the low dielectric constant material layer 3 by a plasma CVD method using TEOS as a raw material.
The interlayer insulating layer 20 is formed by forming the entire surface to a thickness of nm.

【0040】こうして形成した層間絶縁層20に、下層
の第1の配線層L1 と上層の第2の配線層L2 を電気的
にコンタクトするコンタクトホール5を実施例1と同様
に穿設する。さらに必要に応じて、コンタクトホール5
の内側壁に絶縁膜によるサイドウォール6を実施例1と
同様にして形成する。その後、コンタクトホール5を通
じて第1の配線層L1 の所定部に電気的にコンタクトし
て第2の配線層L2 を、層間絶縁層20の上に形成す
る。
In the interlayer insulating layer 20 thus formed, a contact hole 5 for electrically contacting the lower first wiring layer L 1 and the upper second wiring layer L 2 is formed as in the first embodiment. . If necessary, contact holes 5
A side wall 6 made of an insulating film is formed on the inner side wall of the same as in the first embodiment. Then, the second wiring layer L 2 is formed on the interlayer insulating layer 20 by electrically contacting a predetermined portion of the first wiring layer L 1 through the contact hole 5.

【0041】上述した例では、第1および第2の配線層
1 およびL2 による2層構造とした場合であるが、3
層以上の多層積層構造とする場合においては、上述した
層間絶縁層20の形成、コンタクトホール5の形成、配
線層等の形成の一連の作業を繰り返し行うことによって
形成できる。
In the above example, the two-layer structure of the first and second wiring layers L 1 and L 2 is used.
In the case of a multi-layer laminated structure having more layers, it can be formed by repeating the above-described series of operations of forming the interlayer insulating layer 20, forming the contact hole 5, and forming the wiring layer and the like.

【0042】実施例3 図3に示すように、第1の配線層L1 の上に、下地絶縁
層1例えばSiO2 層を、実施例1と同様に100nm
の厚さに全面的に形成する。
Example 3 As shown in FIG. 3, a base insulating layer 1 such as a SiO 2 layer was formed on the first wiring layer L 1 by 100 nm as in Example 1.
Is formed over the entire thickness.

【0043】下地絶縁層1の上に微細空隙絶縁層2を形
成する。この例においては、微細空隙絶縁層2を半球状
のSiO2 粒子11が集合した層を多数積層して形成す
る。この微細空隙絶縁層2の形成は次のようにする。下
地絶縁層1の上にSi2 6等のポリシランを原料とす
るCVD法等により半球状の非晶質Si粒子を多数形成
する。基板温度590℃でSi2 6 の流量6sccm
で25秒間のCVDを行うと、平均粒径40nmの半球
状の非晶質Si粒子が多数形成する。このときSiO2
粒子間の空隙すなわち微細空隙2gは約1nmとなる。
この半球状の粒子を、実施例2と同様にプラズマ酸化処
理して半球状のSiO 2 粒子11の層を形成する。
A fine void insulating layer 2 is formed on the underlying insulating layer 1.
To achieve. In this example, the microvoid insulating layer 2 is formed into a hemispherical shape.
SiO2Formed by stacking multiple layers of particles 11
It The formation of the fine void insulating layer 2 is as follows. under
Si on the ground insulation layer 12H6Made from polysilane such as
Many hemispherical amorphous Si particles are formed by the CVD method etc.
To do. Si at substrate temperature of 590 ° C2H6Flow rate of 6 sccm
When CVD is performed for 25 seconds, a hemisphere with an average particle size of 40 nm
A large number of amorphous Si particles are formed. At this time SiO2
Voids between particles, that is, 2 g of fine voids, are about 1 nm.
The hemispherical particles were subjected to plasma oxidation treatment in the same manner as in Example 2.
Hemispherical SiO 2Form a layer of particles 11.

【0044】半球状のSiO2 粒子11の層の上に、同
じ方法で非晶質Si粒子を多数形成し、プラズマ酸化処
理することにより、2層目の半球状のSiO2 粒子11
の層を形成する。これを微細空隙絶縁層2に必要な厚さ
になるまで繰り返し、半球状のSiO2 粒子11が多数
形成した微細空隙絶縁層2を形成する(図3A)。
[0044] over the layer of SiO 2 particles 11 hemispherical, amorphous Si particles were formed in a large number in the same way, by plasma oxidation process, the second layer of hemispherical SiO 2 particles 11
To form a layer of. This is repeated until the thickness of the fine void insulating layer 2 becomes necessary to form the fine void insulating layer 2 in which a large number of hemispherical SiO 2 particles 11 are formed (FIG. 3A).

【0045】微細空隙絶縁層2の上部を平坦化し、その
上にTEOSを原料とするプラズマCVD法等でキャッ
プ絶縁層4を100nmの厚さに全面的に形成すること
により、層間絶縁層20を形成する。
The interlayer insulating layer 20 is formed by flattening the upper part of the fine void insulating layer 2 and forming the cap insulating layer 4 on the entire surface to a thickness of 100 nm by plasma CVD or the like using TEOS as a raw material. Form.

【0046】こうして形成した下地絶縁層1と微細空隙
絶縁層2とキャップ絶縁層4とからなる層間絶縁層20
に、第1の配線層L1 と第2の配線層L2 をコンタクト
するコンタクトホール5を実施例1と同様にして穿設す
る。この場合においても、コンタクトホール5を形成し
た後に必要に応じてコンタクトホール5の内側壁に絶縁
膜によるサイドウォール6を形成する。コンタクトホー
ル5を通じ、第1の配線層L1 の上に配線のコンタクト
部を形成し、更に層間絶縁層2の上に第2の配線層L2
を形成する(図3B)。
The interlayer insulating layer 20 composed of the base insulating layer 1, the fine void insulating layer 2 and the cap insulating layer 4 thus formed.
Then, a contact hole 5 for contacting the first wiring layer L 1 and the second wiring layer L 2 is formed in the same manner as in the first embodiment. Also in this case, after forming the contact hole 5, the side wall 6 made of an insulating film is formed on the inner side wall of the contact hole 5 if necessary. Through the contact hole 5, a contact portion of the wiring is formed on the first wiring layer L 1 , and further on the interlayer insulating layer 2, the second wiring layer L 2 is formed.
Are formed (FIG. 3B).

【0047】上述した例では、第1および第2の配線層
1 およびL2 による2層構造とした場合であるが、3
層以上の多層積層構造とする場合においては、上述した
層間絶縁層20の形成、コンタクトホール5の形成、配
線層の形成等の一連の作業を繰り返し行うことによって
形成できる。
In the above example, the two-layer structure of the first and second wiring layers L 1 and L 2 is used.
In the case of a multi-layered structure having more layers, it can be formed by repeating a series of operations such as the formation of the interlayer insulating layer 20, the formation of the contact hole 5 and the formation of the wiring layer.

【0048】実施例4 図4に示すように、第1の配線層L1 の上に、下地絶縁
層1例えばSiO2 層を、SiH4 /N2 O系バイアス
−ECR(Electron Cyclotron Resonance)CVD法等
で100nmの厚さに全面的に形成する。このとき低ス
トレスでカバレージのよい下地絶縁層1が形成される。
Example 4 As shown in FIG. 4, a base insulating layer 1 such as a SiO 2 layer was formed on the first wiring layer L 1 by SiH 4 / N 2 O system bias-ECR (Electron Cyclotron Resonance) CVD. Then, the entire surface is formed to a thickness of 100 nm by the method or the like. At this time, the base insulating layer 1 with low stress and good coverage is formed.

【0049】下地絶縁層1の上に微細空隙絶縁層2を形
成する。この例においては、微細空隙絶縁層2として多
孔質の絶縁層を形成する。この微細空隙絶縁層2の形成
は次のようにする。下地絶縁層1と同じくSiH4 /N
2 O系バイアス−ECR CVD法等によるものの、こ
の場合はDCバイアス電圧を高くして、多孔質の絶縁層
として形成する。
The fine void insulating layer 2 is formed on the base insulating layer 1. In this example, a porous insulating layer is formed as the fine void insulating layer 2. The formation of the fine void insulating layer 2 is as follows. SiH 4 / N as with the base insulating layer 1
Although a 2 O-based bias-ECR CVD method or the like is used, in this case, the DC bias voltage is increased to form a porous insulating layer.

【0050】再びDCバイアス電圧を下地絶縁層1の形
成時と同様の低い値にして、バイアス−ECR CVD
法で多孔質SiO2 層による微細空隙絶縁層2の上にキ
ャップ絶縁層4を全面的に形成する(図4A)。
Again, the DC bias voltage is set to the same low value as when forming the base insulating layer 1, and the bias-ECR CVD is performed.
Then, the cap insulating layer 4 is entirely formed on the fine void insulating layer 2 made of a porous SiO 2 layer (FIG. 4A).

【0051】上面を平坦化し、さらに必要ならば、その
上にTEOSを原料とするプラズマCVD法等でキャッ
プ絶縁層4を100nm全面的に形成する。これにより
層間絶縁層20を形成する。
The upper surface is flattened, and if necessary, a cap insulating layer 4 having a thickness of 100 nm is formed on the entire surface by plasma CVD or the like using TEOS as a raw material. Thereby, the interlayer insulating layer 20 is formed.

【0052】こうして形成した下地絶縁層1と多孔質の
微細空隙絶縁層2とキャップ絶縁層4とからなる層間絶
縁層20に、第1の配線層L1 と第2の配線層L2 をコ
ンタクトするコンタクトホール5を実施例1と同様にし
て穿設する。この場合においても必要に応じてコンタク
トホール5を形成した後にコンタクトホール5の内側壁
に絶縁膜によるサイドウォール6を形成する。コンタク
トホール5を通じ、第1の配線層L1 の上に配線のコン
タクト部を形成し、更に層間絶縁層2の上に第2の配線
層L2 を形成する(図4B)。
The first wiring layer L 1 and the second wiring layer L 2 are contacted with the interlayer insulating layer 20 composed of the base insulating layer 1, the porous fine void insulating layer 2 and the cap insulating layer 4 thus formed. The contact hole 5 is formed in the same manner as in the first embodiment. Also in this case, after forming the contact hole 5 as needed, the sidewall 6 made of an insulating film is formed on the inner sidewall of the contact hole 5. Through the contact hole 5, a wiring contact portion is formed on the first wiring layer L 1 , and a second wiring layer L 2 is further formed on the interlayer insulating layer 2 (FIG. 4B).

【0053】上述した例では、第1および第2の配線層
1 およびL2 による2層構造とした場合であるが、3
層以上の多層積層構造とする場合においては、上述した
層間絶縁層20の形成、コンタクトホール5の形成、配
線層の形成等の一連の作業を繰り返し行うことによって
形成できる。
In the above example, the two-layer structure of the first and second wiring layers L 1 and L 2 is used.
In the case of a multi-layered structure having more layers, it can be formed by repeating a series of operations such as the formation of the interlayer insulating layer 20, the formation of the contact hole 5 and the formation of the wiring layer.

【0054】実施例5 この例においては、カバレージの悪い絶縁層を積層さ
せ、特に狭い配線間に微細空洞ができるようにした後に
平坦化エッチバックをして空洞の上部を開口させて、こ
の空洞を微細空隙2gとする微細空隙絶縁層2を形成
し、微細空隙2gを低誘電率材料で充填する。またこの
例では下地絶縁層の形成は特に必要としない。
Example 5 In this example, an insulating layer having poor coverage is laminated, and a fine cavity is formed especially between narrow wirings, and then flattening is etched back to open the upper portion of the cavity. To form a microscopic void 2g, and the microscopic void 2g is filled with a low dielectric constant material. Further, in this example, formation of the base insulating layer is not particularly necessary.

【0055】このカバレージについて説明する。今、図
7に示すように、凹凸のある表面上に層を堆積形成する
場合に、堆積の厚さが最大の場所の厚さDと、最小の場
所の厚さaについて、a/Dの値をカバレージと呼ぶ。
同じ堆積条件のもとでは、凹部の幅が狭くなるにつれ
て、カバレージの値は小さく、つまり悪くなる。
This coverage will be described. Now, as shown in FIG. 7, in the case of depositing a layer on an uneven surface, the thickness D at the maximum deposition thickness and the thickness a at the minimum deposition thickness are: The value is called coverage.
Under the same deposition conditions, as the width of the recess becomes narrower, the coverage value becomes smaller, that is, worse.

【0056】第1の配線層L1 の上に、カバレージの悪
い例えばPSG膜(リンケイ酸ガラス)からなる絶縁層
12を、SiH4 ・PH4 ・N2 ・O2 の雰囲気で40
0℃の条件で、700nmの厚さに第1の配線層を覆っ
て全面的に形成する。このとき第1の配線層L1 の狭い
配線間の上にはカバレージが悪いことによる空洞すなわ
ち微細空隙2gが形成される(図5A)。
[0056] on the first wiring layer L 1, the insulating layer 12 made of the coverage bad example PSG film (phosphosilicate glass), in an atmosphere of SiH 4 · PH 4 · N 2 · O 2 40
Under the condition of 0 ° C., the first wiring layer is entirely formed to have a thickness of 700 nm. At this time, cavities due to poor coverage, that is, minute voids 2g are formed above the narrow wirings of the first wiring layer L 1 (FIG. 5A).

【0057】絶縁層12上に絶縁層12を平坦化するた
めに、平坦化絶縁層例えばSiO2を例えばTEOSを
原料とするプラズマCVD法により、100nmの厚さ
に形成する。さらにRIE、CMP等の方法で、700
nmの厚さまでエッチバックし、絶縁層12の上部を平
坦化するとともに、絶縁層12中の空洞すなわち微細空
隙2gが開口するようにする(図5B)。こうして微細
空隙2gをもつ微細空隙絶縁層2を形成する。
In order to planarize the insulating layer 12 on the insulating layer 12, a planarizing insulating layer such as SiO 2 is formed to a thickness of 100 nm by a plasma CVD method using, for example, TEOS as a raw material. In addition, 700 by RIE, CMP, etc.
Etch back to a thickness of nm to planarize the upper portion of the insulating layer 12 and open the cavities in the insulating layer 12, that is, the minute voids 2g (FIG. 5B). Thus, the fine void insulating layer 2 having the fine voids 2g is formed.

【0058】低誘電率ポリマー例えばアモルファステフ
ロン(テフロンは登録商標)(誘電率1.9)をスピン
コートし、上述の微細空隙2gを埋める。これをこのあ
と実施例1におけると同様に200℃で30分間、続い
て400℃で30分間の2段階の焼成とプラズマ窒化を
施すことによって、低誘電率材料層3を形成する(図5
C)。
A low dielectric constant polymer such as amorphous Teflon (Teflon is a registered trademark) (dielectric constant 1.9) is spin-coated to fill 2 g of the above-mentioned fine voids. Thereafter, as in Example 1, the low dielectric constant material layer 3 is formed by performing two-step firing and plasma nitriding at 200 ° C. for 30 minutes and subsequently at 400 ° C. for 30 minutes (FIG. 5).
C).

【0059】次に、微細空隙絶縁層2の上を覆った低誘
電率ポリマーをエッチングにより除去し、RIE、CM
P等の方法で、微細空隙2gに低誘電率材料層3を形成
した微細空隙絶縁層2の上部を平坦化する。その上にT
EOSを原料とするプラズマCVD法等で、キャップ絶
縁層4を100nmの厚さに全面的に形成することによ
り、層間絶縁層20を形成する(図5D)。
Next, the low dielectric constant polymer covering the fine void insulating layer 2 is removed by etching, and RIE and CM are performed.
A method such as P is used to flatten the upper portion of the fine void insulating layer 2 in which the low dielectric constant material layer 3 is formed in the fine void 2g. T on it
The interlayer insulating layer 20 is formed by fully forming the cap insulating layer 4 to a thickness of 100 nm by plasma CVD method using EOS as a raw material (FIG. 5D).

【0060】こうして形成した下地絶縁層1と多孔質の
微細空隙絶縁層2とキャップ絶縁層4とからなる層間絶
縁層20に、第1の配線層L1 と第2の配線層L2 をコ
ンタクトするコンタクトホール5を実施例1と同様にし
て穿設する。この場合においても、必要に応じてコンタ
クトホール5を形成した後にコンタクトホール5の内側
壁に絶縁膜によるサイドウォール6を形成する。コンタ
クトホール5を通じ、第1の配線層L1 の上に配線のコ
ンタクト部を形成し、更に層間絶縁層2の上に第2の配
線層L2 を形成する。
The first wiring layer L 1 and the second wiring layer L 2 are contacted with the interlayer insulating layer 20 composed of the base insulating layer 1, the porous fine void insulating layer 2 and the cap insulating layer 4 thus formed. The contact hole 5 is formed in the same manner as in the first embodiment. Also in this case, after forming the contact hole 5 as necessary, the sidewall 6 made of an insulating film is formed on the inner wall of the contact hole 5. Through the contact hole 5, a wiring contact portion is formed on the first wiring layer L 1 , and further a second wiring layer L 2 is formed on the interlayer insulating layer 2.

【0061】上述した例では、第1および第2の配線層
1 およびL2 による2層構造とした場合であるが、3
層以上の多層積層構造とする場合においては、上述した
層間絶縁層20の形成、コンタクトホール5の形成、配
線層の形成等の一連の作業を繰り返し行うことによって
形成できる。
In the above example, the two-layer structure of the first and second wiring layers L 1 and L 2 is used.
In the case of a multi-layered structure having more layers, it can be formed by repeating a series of operations such as the formation of the interlayer insulating layer 20, the formation of the contact hole 5 and the formation of the wiring layer.

【0062】実施例6 この例においては、実施例5と同様に空洞すなわち微細
空隙2gを有する微細空隙絶縁層2を形成するが、平坦
化エッチバックしたとき空洞を閉じたままにして微細空
隙絶縁層とする。第1の配線層L1 の上に、カバレージ
の悪い絶縁層12を、実施例5と同様にして700nm
の厚さに全面的に形成し、第1の配線層を覆う。このと
き第1の配線層L1 の狭い配線間の上には空洞が形成す
る(図6A)。
Example 6 In this example, the fine void insulating layer 2 having the voids, that is, the fine voids 2g is formed in the same manner as in Example 5, but the voids are kept closed when the flattening and etching back is performed, and the fine void insulation is performed. Layer. An insulating layer 12 having poor coverage is formed on the first wiring layer L 1 in the same manner as in Example 5 to have a thickness of 700 nm.
Over the first wiring layer to cover the first wiring layer. At this time, a cavity is formed above the narrow wiring of the first wiring layer L 1 (FIG. 6A).

【0063】絶縁層12上に絶縁層12を平坦化するた
めに、平坦化絶縁層を例えばTEOSを原料とするプラ
ズマCVD法により、100nmの厚さに形成する。さ
らにRIE、CMP等の方法で、絶縁層12中の空洞が
開口しない程度の厚さまでエッチバックし、絶縁層12
の上部を平坦化する。こうして上記空洞による微細空隙
2gをもつ微細空隙絶縁層2を形成する(図6B)。
In order to planarize the insulating layer 12 on the insulating layer 12, a planarizing insulating layer is formed to a thickness of 100 nm by a plasma CVD method using, for example, TEOS as a raw material. Furthermore, the insulating layer 12 is etched back by a method such as RIE or CMP to a thickness that does not open the cavity in the insulating layer 12.
Flatten the top of. In this way, the fine void insulating layer 2 having the fine voids 2g formed by the above-mentioned cavities is formed (FIG. 6B).

【0064】微細空隙絶縁層2上にTEOSを原料とす
るプラズマCVD法等で、キャップ絶縁層4を100n
mの厚さに全面的に形成することにより、層間絶縁層2
0を形成する(図6C)。
A cap insulating layer 4 of 100 n is formed on the fine void insulating layer 2 by a plasma CVD method using TEOS as a raw material.
By forming the entire surface to a thickness of m, the interlayer insulating layer 2
0 (FIG. 6C).

【0065】こうして形成した下地絶縁層1と多孔質の
微細空隙絶縁層2とキャップ絶縁層4とからなる層間絶
縁層20に、第1の配線層L1 と第2の配線層L2 をコ
ンタクトするコンタクトホール5を実施例1と同様にし
て穿設する。この場合においても、必要に応じてコンタ
クトホール5を形成した後にコンタクトホール5の内側
壁に絶縁膜によるサイドウォール6を形成する。コンタ
クトホール5を通じ、第1の配線層L1 の上に配線のコ
ンタクト部を形成し、更に層間絶縁層2の上に第2の配
線層L2 を形成する。
The first wiring layer L 1 and the second wiring layer L 2 are brought into contact with the interlayer insulating layer 20 composed of the base insulating layer 1, the porous fine void insulating layer 2 and the cap insulating layer 4 thus formed. The contact hole 5 is formed in the same manner as in the first embodiment. Also in this case, after forming the contact hole 5 as necessary, the sidewall 6 made of an insulating film is formed on the inner wall of the contact hole 5. Through the contact hole 5, a wiring contact portion is formed on the first wiring layer L 1 , and further a second wiring layer L 2 is formed on the interlayer insulating layer 2.

【0066】上述した例では、第1および第2の配線層
1 およびL2 による2層構造とした場合であるが、3
層以上の多層積層構造とする場合においては、上述した
層間絶縁層20の形成、コンタクトホール5の形成、配
線層の形成等の一連の作業を繰り返し行うことによって
形成できる。
In the above example, the two-layer structure of the first and second wiring layers L 1 and L 2 is used.
In the case of a multi-layered structure having more layers, it can be formed by repeating a series of operations such as the formation of the interlayer insulating layer 20, the formation of the contact hole 5 and the formation of the wiring layer.

【0067】上述のように、配線間の層間絶縁層20中
に微細空隙2gを形成し、その微細空隙2gを低誘電率
材料で満たすか、あるいは微細空隙2gのままにしたの
で、配線間の寄生容量を小さくできる。配線間の寄生容
量は、配線の間隔に反比例し、絶縁層の誘電率に比例す
る。絶縁層の誘電率は、絶縁層の材質によって決定され
る。例えば通常半導体集積回路において、層間絶縁層等
として用いられているSiO2 では3. 8、気体では
1. 01程度である。微細空隙2gのままの部分は気体
で満たされているので、誘電率および静電容量が約1/
4になる。上述した例の製法では、誘電率をSiO2
3. 8から10〜40%低減することができる。
As described above, since the fine voids 2g are formed in the interlayer insulating layer 20 between the wirings and the fine voids 2g are filled with the low dielectric constant material or are left as the fine voids 2g, the space between the wirings is kept. The parasitic capacitance can be reduced. The parasitic capacitance between the wirings is inversely proportional to the spacing between the wirings and is proportional to the dielectric constant of the insulating layer. The dielectric constant of the insulating layer is determined by the material of the insulating layer. For example, in a semiconductor integrated circuit, SiO 2 used as an interlayer insulating layer or the like is about 3.8, and gas is about 1.01. Since the part of the fine void 2g is filled with gas, the dielectric constant and the capacitance are about 1 /
4. In the manufacturing method of the above-mentioned example, the dielectric constant can be reduced by 10 to 40% from 3.8 of SiO 2 .

【0068】また、微細空隙2g以外の部分は充分な機
械的強度を有する材質であり、微細空隙2gに比較的機
械的強度の弱い低誘電率材料を入れても、層間絶縁層2
0として必要な強度を持つ。水分の含有や吸水について
も、同様に微細空隙2g以外の部分が水分を吸収しにく
いので、層間絶縁層20として必要な水分をブロックす
る性質を持つ。
The portion other than the fine voids 2g is made of a material having sufficient mechanical strength, and even if a low dielectric constant material having a relatively low mechanical strength is put in the fine voids 2g, the interlayer insulating layer 2
It has the necessary strength as 0. Regarding the content of water and the absorption of water as well, it is difficult for the portions other than the fine voids 2g to absorb water in the same manner, so that the interlayer insulating layer 20 has a property of blocking water.

【0069】上述した微細空隙絶縁層2において、その
微細空隙2gが低誘電率材料で満たされている場合や閉
じている場合には、キャップ絶縁層は必ずしも必要では
なく、一方微細空隙がそ開口したまま残る場合には、上
の配線層の形成時におけるしみこみ等を防ぐためキャッ
プ絶縁層が必要となる。
In the above-mentioned fine void insulating layer 2, when the fine void 2g is filled with a low dielectric constant material or is closed, the cap insulating layer is not always necessary, while the fine void is opened. If left as it is, a cap insulating layer is required in order to prevent penetration and the like during formation of the upper wiring layer.

【0070】また実施例5や実施例6のようにすれば、
カバレージの悪い材料を層間絶縁層に用いることがで
き、材料選定の自由度が増すことになる。また、このよ
うにカバレージの低い効果を利用して空洞すなわち微細
空隙を形成するときは、配線間の間隔が、狭く寄生容量
の発生が問題となる部分ほど空洞が確実に形成されると
いう利点がある。
If the fifth and sixth embodiments are carried out,
A material with poor coverage can be used for the interlayer insulating layer, which increases the degree of freedom in material selection. Further, when forming a cavity, that is, a minute void by utilizing the effect of low coverage as described above, there is an advantage that the cavity is surely formed in a portion where the space between wirings is narrow and the occurrence of parasitic capacitance is a problem. is there.

【0071】尚、上述の実施例は本発明の各一例であ
り、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成
や製造条件が取り得る。
The above-described embodiments are examples of the present invention, and various other configurations and manufacturing conditions can be adopted without departing from the scope of the present invention.

【0072】[0072]

【発明の効果】上述の本発明によれば、多層配線構造を
有する半導体集積回路装置において、層間絶縁層に微細
空隙を設け、微細空隙内の誘電率を低くすることによ
り、層間絶縁層全体の実効誘電率を低くすることができ
て、配線間の誘電率を下げ、寄生容量を低下することが
できる。従って、回路の設計上容量の値が決められてい
るとき、層間絶縁層の厚さを従来より薄くでき、またコ
ンタクト部のアスペクト比(ホールの幅/ホールの深
さ)を低減できる。
According to the present invention described above, in a semiconductor integrated circuit device having a multi-layer wiring structure, a fine void is provided in the interlayer insulating layer and the dielectric constant in the fine void is lowered to reduce the entire interlayer insulating layer. The effective permittivity can be lowered, the permittivity between wirings can be lowered, and the parasitic capacitance can be lowered. Therefore, when the value of the capacitance is determined in the design of the circuit, the thickness of the interlayer insulating layer can be made thinner than before, and the aspect ratio (hole width / hole depth) of the contact portion can be reduced.

【0073】本発明の製法によって配線間の寄生容量を
低減化したことにより、冒頭に述べた半導体集積回路装
置の高密度集積化により、多層配線構造にすることや、
配線相互の間隔が狭められることにより、配線間の寄生
容量が大きくなり線遅延時間が大きくなる不都合を改善
できた。回路の動作の遅延時間を減少させ、動作を速く
することができるので、より高密度集積化を可能にす
る。
By reducing the parasitic capacitance between wirings by the manufacturing method of the present invention, a high-density integration of the semiconductor integrated circuit device described at the beginning allows a multi-layer wiring structure, and
By reducing the distance between the wirings, the parasitic capacitance between the wirings increases and the inconvenience that the line delay time increases can be improved. Since the delay time of the operation of the circuit can be reduced and the operation can be speeded up, higher density integration is possible.

【0074】また本発明の製法は、従来からあるプロセ
スの組み合わせであるので、新たな製造設備を必要とせ
ず、安定して製造ができる。また従来の製法と比較して
工程を複雑にすることなく、容易に上述の効果を実現で
きる。
Since the manufacturing method of the present invention is a combination of conventional processes, stable manufacturing can be carried out without the need for new manufacturing equipment. Further, the above effects can be easily realized without complicating the process as compared with the conventional manufacturing method.

【0075】また層間絶縁層は、その材料のカバレージ
がよくても悪くても、それぞれに応じた製法を採ること
ができるので、材料の選択の自由度や製造プロセスの自
由度が広がることになる。
Further, regardless of whether the material of the interlayer insulating layer has good coverage or poor coverage, the manufacturing method can be adopted according to each of them, so that the degree of freedom in selecting the material and the degree of freedom in the manufacturing process are expanded. .

【0076】[0076]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】半導体集積回路装置の実施例1の製法の工程図
である。Aはその1工程の断面図である。Bはその次の
1工程の断面図である。Cは第2の配線層まで形成した
時点の断面図である。
FIG. 1 is a process diagram of a manufacturing method of a first embodiment of a semiconductor integrated circuit device . A is a sectional view of the one step. B is a sectional view of the next one step. C is a cross-sectional view at the time when the second wiring layer is formed.

【図2】半導体集積回路装置の実施例2の製法の工程図
である。Aはその1工程の断面図である。Bはその次の
1工程の断面図である。Cは第2の配線層まで形成した
時点の断面図である。
FIG. 2 is a process drawing of the manufacturing method of Example 2 of the semiconductor integrated circuit device . A is a sectional view of the one step. B is a sectional view of the next one step. C is a cross-sectional view at the time when the second wiring layer is formed.

【図3】半導体集積回路装置の実施例3の製法の工程図
である。Aはその1工程の断面図である。Bは第2の配
線層まで形成した時点の断面図である。
FIG. 3 is a process drawing of the manufacturing method of Example 3 of the semiconductor integrated circuit device . A is a sectional view of the one step. 3B is a cross-sectional view at the time when the second wiring layer is formed.

【図4】半導体集積回路装置の実施例4の製法の工程図
である。Aはその1工程の断面図である。Bは第2の配
線層まで形成した時点の断面図である。
FIG. 4 is a process drawing of the manufacturing method of Example 4 of the semiconductor integrated circuit device . A is a sectional view of the one step. 3B is a cross-sectional view at the time when the second wiring layer is formed.

【図5】半導体集積回路装置の実施例5の製法の工程図
である。Aはその1工程の断面図である。Bはその次の
1工程の断面図である。Cはさらに次の1工程の断面図
である。Dは層間絶縁層を形成した時点の断面図であ
る。
FIG. 5 is a process drawing of the manufacturing method of Example 5 of the semiconductor integrated circuit device . A is a sectional view of the one step. B is a sectional view of the next one step. C is a cross-sectional view of the next one step. D is a cross-sectional view at the time when the interlayer insulating layer is formed.

【図6】半導体集積回路装置の実施例6の製法の工程図
である。Aはその1工程の断面図である。Bはその次の
1工程の断面図である。Cは層間絶縁層を形成した時点
の断面図である。
FIG. 6 is a process drawing of the manufacturing method of Example 6 of the semiconductor integrated circuit device . A is a sectional view of the one step. B is a sectional view of the next one step. C is a cross-sectional view at the time when the interlayer insulating layer is formed.

【図7】カバレージを説明した断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating coverage.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 下地絶縁層 2 微細空隙絶縁層 2g 微細空隙 3 低誘電率材料層 4 キャップ絶縁層 5 コンタクトホール 6 サイドウォール 10 平坦化絶縁層 11 半球状絶縁層 12 絶縁層 20 層間絶縁層 L1 第1の配線層 L2 第2の配線層DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base insulating layer 2 Micro void insulating layer 2g Micro void 3 Low dielectric constant material layer 4 Cap insulating layer 5 Contact hole 6 Sidewall 10 Flattening insulating layer 11 Hemispherical insulating layer 12 Insulating layer 20 Interlayer insulating layer L 1 First Wiring layer L 2 Second wiring layer

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−283542(JP,A) 特開 平4−311059(JP,A) 特開 昭63−208248(JP,A) 特開 平3−156929(JP,A) 特開 昭63−7650(JP,A) 特開 昭63−318752(JP,A) 特開 平6−77209(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3205 - 21/3213 H01L 21/768 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-5-283542 (JP, A) JP-A-4-311059 (JP, A) JP-A-63-208248 (JP, A) JP-A-3-156929 (JP , A) JP 63-7650 (JP, A) JP 63-318752 (JP, A) JP 6-77209 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB) Name) H01L 21/3205-21/3213 H01L 21/768

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 少なくとも第1の配線層上に、第2の配
線層が層間絶縁層を介して積層された多層配線構造を有
する半導体集積回路装置の製法において、 上記第1の配線層の配線間と上記第1の配線層上を覆っ
て微細空隙を有する微細空隙絶縁層の形成工程を少なく
とも有する層間絶縁層の形成工程と、 上記層間絶縁層の、上記第1の配線層と上記第2の配線
層を電気的にコンタクトする位置にコンタクトホールを
穿設する工程と、 該コンタクトホールを通じて上記第1の配線層に電気的
にコンタクトして上記第2の配線層を形成する工程とを
とり、 上記微細空隙絶縁層の形成工程が、粒形アモルファスシ
リコン層の形成工程と、該アモルファスシリコンの酸化
工程との繰り返しによる ことを特徴とする半導体集積回
路装置の製法。
1. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a multi-layer wiring structure in which a second wiring layer is laminated on at least a first wiring layer with an interlayer insulating layer interposed between the wirings of the first wiring layer. A step of forming an interlayer insulating layer having at least a step of forming a fine void insulating layer having a fine void covering the space and the first wiring layer, and the first wiring layer and the second layer of the interlayer insulating layer. A step of forming a contact hole at a position electrically contacting the wiring layer, and a step of electrically contacting the first wiring layer through the contact hole to form the second wiring layer.
Taken, the process of forming the microvoids insulating layers, grain shape amorphous sheet
Recon layer formation process and oxidation of the amorphous silicon
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device characterized by repeating the process.
【請求項2】 上記微細空隙絶縁層の形成工程が、上記
第1の配線層上に全表面に沿って被着された緻密な下地
絶縁層を形成する工程と、該下地絶縁層上に該下地絶縁
層上の少なくとも上記第1の配線層の配線間と上記第1
の配線層とを覆って微細空隙を有する微細空隙絶縁層の
形成工程とを有することを特徴とする請求項1に記載の
半導体集積回路装置の製法。
2. The step of forming the fine void insulating layer, the step of forming a dense underlying insulating layer deposited along the entire surface on the first wiring layer, and the step of forming the dense underlying insulating layer on the underlying insulating layer. At least between the wirings of the first wiring layer on the base insulating layer and the first wiring layer
2. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1 , further comprising the step of forming a fine void insulating layer having a fine void covering the wiring layer of FIG.
【請求項3】 上記微細空隙を埋め込む低誘電率絶縁材
の形成工程を含めて、上記層間絶縁層を形成する工程と
する請求項1または2に記載の半導体集積回路装置の製
法。
3. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the step of forming the interlayer insulating layer includes the step of forming a low dielectric constant insulating material filling the fine voids.
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