JP3439447B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3439447B2
JP3439447B2 JP2000299538A JP2000299538A JP3439447B2 JP 3439447 B2 JP3439447 B2 JP 3439447B2 JP 2000299538 A JP2000299538 A JP 2000299538A JP 2000299538 A JP2000299538 A JP 2000299538A JP 3439447 B2 JP3439447 B2 JP 3439447B2
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    • H01L21/76885By forming conductive members before deposition of protective insulating material, e.g. pillars, studs

Description

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

【発明の属する技術分野】本発明は、多層配線を有する
半導体装置の製造方法に関し、特に、下層配線と上層配
線とを電気的に接続するプラグの形成を含む多層配線の
形成方法の改良を図ったものに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having multi-layered wiring, and more particularly to an improvement in a method for forming multi-layered wiring including formation of a plug for electrically connecting a lower layer wiring and an upper layer wiring. Regarding things

【0001】[0001]

【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化、高性能化
に伴って、内部配線の微細化、多層化が進んでいる。し
かしながら、配線の微細化および多層化は、配線間容量
の増大の原因になり、配線間容量の増大は半導体素子の
動作速度に影響を与えるため、配線間容量の低減が必要
となってきている。配線間容量を低減するには、比誘電
率が小さい絶縁膜材料を用いれば良いが、より一層の容
量低減を図るには、配線間部分の絶縁膜に空隙(ギャッ
プ)を設けた中空構造配線にすればよい。
2. Description of the Related Art In recent years, with the high integration and high performance of semiconductor devices, miniaturization and multi-layering of internal wiring have been advanced. However, miniaturization and multi-layering of wiring cause an increase in inter-wiring capacitance, and an increase in inter-wiring capacitance affects the operating speed of a semiconductor element. Therefore, it is necessary to reduce inter-wiring capacitance. . To reduce the capacitance between wirings, an insulating film material with a low relative dielectric constant may be used. To further reduce the capacitance, a hollow structure wiring in which a gap is provided in the insulating film between wirings You can do this.

【0002】従来のこの種の中空構造配線の形成方法と
しては、例えば、特許第2948588号公報やその公
開公報である特開2000−58649号公報に一例が
開示されている。
An example of a conventional method of forming a hollow structure wiring of this type is disclosed in, for example, Japanese Patent No. 2948588 or Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-58649.

【0003】これらの公報に開示されている中空構造を
有する多層配線の形成工程においては、上層配線と下層
配線とを電気的に接続するプラグを下層配線よりも先に
形成し、プラグ形成後に下層配線を形成し、続いて上層
配線を形成する。これによって、隣接する配線間に空隙
を有する下層配線の形成後にプラグを形成する工程にお
いて、下層配線に対するプラグの位置合わせずれが生じ
た場合に、プラグを構成する導電材料が下層配線間の空
隙に流入して下層配線間が短絡するという問題を回避す
ることができる。
In the process of forming a multilayer wiring having a hollow structure disclosed in these publications, a plug for electrically connecting the upper wiring and the lower wiring is formed before the lower wiring, and the lower layer is formed after the plug is formed. Wiring is formed, and then an upper wiring is formed. As a result, in the step of forming the plug after forming the lower layer wiring having a gap between the adjacent wirings, when misalignment of the plug with respect to the lower layer wiring occurs, the conductive material forming the plug becomes It is possible to avoid the problem of inflow and short circuit between lower layer wirings.

【0004】しかしながら、上記の形成方法では、形成
したプラグ上に層間絶縁膜を堆積し、該層間絶縁膜を前
記プラグ上面が露出するまで平坦化する研磨工程が含ま
れるために、絶縁膜仕様の平坦化用研磨装置がプラグを
構成する金属をも研磨せざるを得ない。このため絶縁膜
の平坦化用研磨装置が金属によって汚染されたり、研磨
後に研磨装置の洗浄を行ってもプラグから発生した金属
パーティクルが除去しきれず、装置に残留するおそれが
ある。
However, the above forming method includes a polishing step of depositing an interlayer insulating film on the formed plug and flattening the interlayer insulating film until the upper surface of the plug is exposed. The polishing device for flattening has no choice but to polish the metal forming the plug. Therefore, the polishing apparatus for planarizing the insulating film may be contaminated with metal, or even if the polishing apparatus is cleaned after polishing, the metal particles generated from the plug may not be completely removed and may remain in the apparatus.

【0005】さらに、プラグをマスクとして層間絶縁膜
や導電膜をエッチングする工程において、プラグの周囲
に形成している密着層の一部が除去されることにより、
プラグと絶縁膜間の密着性が劣化したり、プラグを構成
する金属材料の拡散により絶縁膜の絶縁性が劣化した
り、配線のエレクトロマイグレーション耐性などの信頼
性が劣化する等の問題がある。
Further, in the step of etching the interlayer insulating film and the conductive film using the plug as a mask, a part of the adhesive layer formed around the plug is removed,
There are problems that the adhesion between the plug and the insulating film is deteriorated, the insulating property of the insulating film is deteriorated due to diffusion of the metal material forming the plug, and the reliability such as electromigration resistance of the wiring is deteriorated.

【0006】以下、前記公報に開示されている、従来の
中空構造配線を有する多層配線の形成工程について図3
を用いて説明する。図3は、上述の従来の中空構造の配
線形成工程を説明する断面図である。まず、図3(a)
に示すように、例えばシリコンからなる半導体基板30
1上に、酸化シリコン膜からなる第1の絶縁膜302と
アルミニウム合金からなる導体膜303と酸化シリコン
膜からなる第2の絶縁膜304をCVD(chemical vape
r deposition)法等により順次堆積する。次に、第2の
絶縁膜304上に例えばノボラック系のレジスト膜を塗
布し、フォトリソグラフィーを用いてマスクパターン3
05を形成する。
The process of forming a conventional multi-layer wiring having a hollow structure wiring disclosed in the above publication will be described below with reference to FIG.
Will be explained. FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the above-described conventional hollow structure wiring forming process. First, FIG. 3 (a)
As shown in, the semiconductor substrate 30 made of, for example, silicon
A first insulating film 302 made of a silicon oxide film, a conductor film 303 made of an aluminum alloy, and a second insulating film 304 made of a silicon oxide film are formed on the substrate 1 by CVD (chemical vapor deposition).
r deposition) method or the like. Next, a novolac-based resist film, for example, is applied on the second insulating film 304, and the mask pattern 3 is formed by using photolithography.
Form 05.

【0007】次に、図3(b)に示すように、マスクパ
ターン305を用いて第2の絶縁膜304に対しドライ
エッチングを行って、プラグを形成すべき位置に接続孔
306を形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, the second insulating film 304 is dry-etched using a mask pattern 305 to form a connection hole 306 at a position where a plug is to be formed.

【0008】次に、図3(c)に示すように、第2の絶
縁膜304の上に全面にわたって、スパッタ法等を用い
て、例えば窒化チタンからなる密着膜を堆積させ、次い
で、蒸着法等を用いて、例えばタングステンからなる導
体膜を堆積させて、前記密着膜と前記導体膜を第2の絶
縁膜304中の接続孔306に充填する。そして、接続
孔306の内部以外の前記密着膜と前記導電膜をCMP
(Chemical Mechanical Polishing:化学機械研磨)法
によって研磨して除去することにより、プラグ307を
接続孔306の内部に形成する。このプラグ307は接
続孔306の側壁と底面に密着層307aを有する。
Next, as shown in FIG. 3C, an adhesion film made of, for example, titanium nitride is deposited on the entire surface of the second insulating film 304 by a sputtering method or the like, and then an evaporation method is performed. Etc., a conductor film made of, for example, tungsten is deposited, and the contact film and the conductor film are filled in the connection hole 306 in the second insulating film 304. Then, the adhesion film and the conductive film other than the inside of the connection hole 306 are CMP-treated.
The plug 307 is formed inside the connection hole 306 by polishing and removing by a (Chemical Mechanical Polishing) method. This plug 307 has an adhesion layer 307a on the side wall and bottom surface of the connection hole 306.

【0009】次に、図3(d)に示すように、第2の絶
縁膜304を途中までエッチバックする。これによりプ
ラグ307の上部が露出し、後に形成する配線間の空隙
の頂点位置を制御することができる。
Next, as shown in FIG. 3D, the second insulating film 304 is partially etched back. As a result, the upper portion of the plug 307 is exposed, and it is possible to control the apex position of the void between the wirings to be formed later.

【0010】次に、図3(e)に示すように、第2の絶
縁膜304上全面に例えばノボラック系のレジストを塗
布し、これをパターニングして、第1の配線パターン用
レジストパターン308を形成する。このレジストパタ
ーン308は配線パターンの形状に合わせて形成する
が、プラグ307を完全に被覆するレジストパターン3
08aも合わせて形成する。
Next, as shown in FIG. 3E, a novolac-based resist, for example, is applied on the entire surface of the second insulating film 304 and patterned to form a first wiring pattern resist pattern 308. Form. The resist pattern 308 is formed according to the shape of the wiring pattern, but the resist pattern 3 that completely covers the plug 307 is formed.
08a is also formed.

【0011】次に、図3(f)に示すように、レジスト
パターン308,308aをマスクとして、第2の絶縁
膜304と導電膜303と第1の絶縁膜302を順次ド
ライエッチングして、下層配線303aを形成する。こ
のとき、第1の絶縁膜302における配線間部分はエッ
チングにより掘り下げる。これは、配線間の空隙を高ア
スペクト比とすることで、後の工程での配線間の空隙の
形成が容易になるとともに、空隙部の上下方向の形成位
置を制御するためである。
Next, as shown in FIG. 3F, the second insulating film 304, the conductive film 303, and the first insulating film 302 are sequentially dry-etched using the resist patterns 308 and 308a as masks to form a lower layer. The wiring 303a is formed. At this time, the portion of the first insulating film 302 between the wirings is dug down by etching. This is because by forming the voids between the wirings with a high aspect ratio, it becomes easy to form the voids between the wirings in a later step, and the vertical position of the void portion is controlled.

【0012】次いで、図3(g)に示すように、レジス
トパターン308を除去した後、例えば、シランガス、
一酸化二窒素(N2O)ガスを含むガスを用いたプラズ
マCVD法によって、半導体基板301の上に全面にわ
たって酸化シリコンからなる第3の絶縁膜309を堆積
する。第3の絶縁膜は被覆率が低く指向性が高いため、
側壁に付着しにくい膜である。次いで、高密度プラズマ
CVD法により埋め込み性が高いシリコン酸化膜等の第
4の絶縁膜310を形成する。これにより第1の配線3
03aの間には空隙311が形成される。第3の絶縁膜
309の形成により空隙311を形成できるのは、配線
間の間隔が狭いものに限られ、配線間の間隔が広いもの
はその開口部が狭まるにすぎないが、この開口部が残っ
ているものも、第4の絶縁膜310を形成することによ
り、開口部が塞がり、空隙が形成される。
Next, as shown in FIG. 3G, after removing the resist pattern 308, for example, silane gas,
A third insulating film 309 made of silicon oxide is deposited over the entire surface of the semiconductor substrate 301 by a plasma CVD method using a gas containing a dinitrogen monoxide (N 2 O) gas. Since the third insulating film has a low coverage and a high directivity,
It is a film that does not easily adhere to the side wall. Then, a fourth insulating film 310 such as a silicon oxide film having a high filling property is formed by a high density plasma CVD method. As a result, the first wiring 3
A void 311 is formed between 03a. The formation of the gap 311 by forming the third insulating film 309 is limited to the case where the distance between the wirings is narrow, and the case where the distance between the wirings is wide only narrows the opening portion. By forming the fourth insulating film 310, the remaining portions also have their openings closed and voids are formed.

【0013】次に、図3(h)に示すように、プラグ3
07の上面が露出するまでCMP法により第4の絶縁膜
310および第3の絶縁膜309を研磨する。このCM
P法は、図3(c)において使用した金属CMP法では
なく、絶縁膜に対するCMP法である。
Next, as shown in FIG. 3 (h), the plug 3
The fourth insulating film 310 and the third insulating film 309 are polished by CMP until the upper surface of 07 is exposed. This CM
The P method is not the metal CMP method used in FIG. 3C but a CMP method for an insulating film.

【0014】次に、図3(i)に示すように、プラグ3
07と接続するように上層配線312を形成すること
で、二層配線構造が形成される。この二層配線は、第1
層目の配線間の絶縁層に空孔が形成されており、空孔内
に含まれる空気の比誘電率が約1/4であるため、隣接
する配線間の容量を低減でき、比誘電率が小さい新規な
絶縁膜材料(フッ素をドーピングしたSiOF等)を用
いるよりも低コストで、高信頼性の半導体装置を得るこ
とができる。
Next, as shown in FIG. 3 (i), the plug 3
By forming the upper layer wiring 312 so as to be connected to 07, a two-layer wiring structure is formed. This two-layer wiring is
Since holes are formed in the insulating layer between the wirings in the second layer and the relative permittivity of the air contained in the holes is about 1/4, the capacitance between the adjacent wirings can be reduced and the relative permittivity can be reduced. It is possible to obtain a highly reliable semiconductor device at a lower cost than using a novel insulating film material having a small size (such as fluorine-doped SiOF).

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体装置の製造方法は、図3(h)に示すよう
に、形成したプラグ307上に堆積した第3の絶縁膜3
09と第4の絶縁膜310をプラグ307上面が露出す
るまで絶縁膜CMP法を用いて平坦化研磨する工程にお
いて、プラグ307と密着層307aも多少は研磨され
る。これによって、上述したような問題、即ち、本来は
絶縁膜のみの研磨仕様となっているCMP装置の研磨パ
ッドがプラグ307や密着層307aを構成している金
属によって汚染されたり、研磨後の洗浄によってもプラ
グ307や密着層307aから発生した金属パーティク
ルを除去しきれず研磨パッドに残留するという問題が生
じる。
However, according to the conventional method of manufacturing a semiconductor device, as shown in FIG. 3H, the third insulating film 3 deposited on the formed plug 307 is used.
In the step of planarizing and polishing the 09 and the fourth insulating film 310 using the insulating film CMP method until the upper surface of the plug 307 is exposed, the plug 307 and the adhesion layer 307a are also polished to some extent. This causes the above-mentioned problem, that is, the polishing pad of the CMP apparatus, which originally has a polishing specification of only the insulating film, is contaminated by the metal forming the plug 307 and the adhesion layer 307a, or is cleaned after polishing. This also causes a problem that the metal particles generated from the plug 307 and the adhesion layer 307a cannot be completely removed and remain on the polishing pad.

【0016】このCMP装置の金属汚染は除去しにく
く、研磨パッドに残留した金属パーティクルによって、
研磨中に半導体装置が損傷して配線の電気抵抗が増した
り、断線したりする等の不具合が生じる。
The metal contamination of this CMP apparatus is difficult to remove, and the metal particles remaining on the polishing pad cause
The semiconductor device may be damaged during polishing, causing an increase in electric resistance of the wiring, disconnection, or the like.

【0017】さらに、図3(d)に示すように、第2の
絶縁膜304をエッチングする工程において、プラグ3
07やプラグ307の周囲に形成している密着層(バリ
アメタル)307aの一部が除去されてしまうことによ
って、プラグ307と第3の絶縁膜309間の密着性が
劣化したり、プラグ307を構成する金属材料の拡散に
より絶縁膜の絶縁性が劣化したり、配線のエレクトロマ
イグレーション耐性などの信頼性が劣化する等の問題が
ある。
Further, as shown in FIG. 3D, in the step of etching the second insulating film 304, the plug 3
07 and a part of the adhesion layer (barrier metal) 307a formed around the plug 307 are removed, the adhesion between the plug 307 and the third insulating film 309 is deteriorated, or the plug 307 is removed. There are problems that the insulation property of the insulating film is deteriorated due to the diffusion of the metal material constituting the wiring, and the reliability such as electromigration resistance of the wiring is deteriorated.

【0018】本発明は、前記従来の問題を解決し、絶縁
膜上面の研磨工程においてプラグおよび密着層が露出す
ることなくプラグを形成でき、絶縁膜研磨工程における
金属汚染、金属パーティクルの発生などを防止するこ
と、さらに、絶縁膜のエッチング工程によって密着層や
プラグがエッチングされることがなく、絶縁膜とプラグ
との密着性劣化やプラグを構成する金属材料の絶縁膜へ
の拡散、配線の信頼性低下を防止することができる半導
体装置の製造方法を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems and can form the plug without exposing the plug and the adhesion layer in the polishing process of the upper surface of the insulating film, thereby preventing metal contamination and generation of metal particles in the insulating film polishing process. In addition, the adhesion layer and the plug are not etched by the insulating film etching process, the adhesion between the insulating film and the plug is deteriorated, the metal material forming the plug is diffused into the insulating film, and the reliability of the wiring is improved. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device, which can prevent deterioration of the characteristics.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願の請求項1の発明に係る半導体装置の製造方法
は、導電膜からなる第1の配線パターン形成層を形成す
ると共に、該第1の配線パターン形成層上に第1の絶縁
膜を形成する第1の工程と、前記第1の絶縁膜に対し選
択的にエッチングを行って開口部を形成し、該開口部に
導電膜を形成することにより、第1の配線パターン形成
層と電気的に接続される第1のプラグを形成する第2の
工程と、前記第1のプラグ上を含む前記第1の絶縁膜の
上面に第1の配線パターンを形成するためのマスクパタ
ーンを形成する第3の工程と、前記マスクパターンをマ
スクとして、前記第1の絶縁膜と前記第1の配線パター
ン形成層に対してエッチングを行って第1の配線パター
ンを形成する第4の工程と、前記第1のプラグおよび前
記第1の配線パターンを覆うと共に、前記第1の配線パ
ターン同士の間に空隙を残すように第2の絶縁膜を形成
する第5の工程と、前記第2の絶縁膜の上面を、前記第
1のプラグの上面が露出しないように平坦化する第6の
工程と、前記第2の絶縁膜に対し選択的にエッチングを
行って開口部を形成し、前記開口部の底面に少なくとも
前記第1のプラグの上面の一部を露出させ、前記開口部
に導電膜を形成することにより、前記第1のプラグと電
気的に接続される第2のプラグを形成する第7の工程
と、前記第2のプラグと電気的に接続されるように第2
の配線パターンを形成する第8の工程と、を含むように
したものである。
In order to achieve the above object, in a method of manufacturing a semiconductor device according to the invention of claim 1 of the present application, a first wiring pattern forming layer made of a conductive film is formed.
And a first insulating layer on the first wiring pattern forming layer.
The first step of forming a film and the selection for the first insulating film
Selective etching is performed to form an opening, and the opening is
First wiring pattern formation by forming a conductive film
A second plug forming a first plug electrically connected to the layer
And a step of forming the first insulating film including on the first plug.
A mask pattern for forming a first wiring pattern on the upper surface
The third step of forming a mask and the mask pattern.
As the mask, the first insulating film and the first wiring pattern
The first wiring pattern is formed by etching the film forming layer.
A fourth step of forming a plug, the first plug and the front
While covering the first wiring pattern, the first wiring pattern
Forming a second insulating film to leave a gap between turns
And the upper surface of the second insulating film,
The flattening so that the upper surface of the first plug is not exposed
Step and selectively etch the second insulating film
To form an opening and at least a bottom surface of the opening.
Exposing a part of the upper surface of the first plug,
By forming a conductive film on the first plug,
Seventh step of forming a second plug that is electrically connected
And a second plug to be electrically connected to the second plug.
And an eighth step of forming the wiring pattern .

【0020】これにより、絶縁膜上面の平坦化研磨工程
において、プラグおよび密着層が露出することがないた
め、絶縁膜研磨工程における金属パーティクルの発生、
金属汚染の発生が防止される。さらに、絶縁膜のエッチ
ング工程が不要となるため、プラグや密着膜のエッチン
グが防止され、絶縁膜とプラグの密着性劣化、プラグ構
成材料の絶縁膜への拡散、配線の信頼性低下が防止され
る。
As a result, the plug and the adhesion layer are not exposed in the flattening polishing step of the insulating film, so that metal particles are generated in the insulating film polishing step.
Generation of metal contamination is prevented. Further, since the step of etching the insulating film is not required, the etching of the plug and the adhesion film is prevented, and the deterioration of the adhesion between the insulation film and the plug, the diffusion of the plug constituent material into the insulation film, and the deterioration of the reliability of the wiring are prevented. It

【0021】また、本願の請求項2の発明に係る半導体
装置の製造方法は、請求項1に記載の半導体装置の製造
方法において、前記第6の工程において、前記第2の絶
縁膜の上面を、前記第1のプラグの上面が露出しないよ
うに平坦化するのに代えて、前記第2の絶縁膜上に第3
の絶縁膜を形成し、該第3の絶縁膜の上面を、前記プラ
グの上面が露出しないように平坦化することにより、該
平坦化工程において前記空隙が露出しないようにすると
ともに、前記第3の絶縁膜の上面を、前記第2の絶縁膜
の上面を平坦化した場合よりも平坦性に優れた上面とす
ようにしたものである。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the invention of claim 2 of the present application is the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
In the method, in the sixth step, the second isolation
The top surface of the first plug is not exposed to the top surface of the edge film.
Instead of planarizing as described above, a third layer is formed on the second insulating film.
An insulating film is formed on the upper surface of the third insulating film.
By flattening the top surface of the
If the voids are not exposed in the flattening process,
In both cases, the upper surface of the third insulating film is covered with the second insulating film.
The top surface should be flatter than that when flattened.
It is obtained as that.

【0022】これにより、平坦化工程におけるマージン
が確保され空隙の露出がより起こりにくくなるととも
に、第2の絶縁膜の段差があらかじめ解消されているた
め、第2の絶縁膜単独で上面を平坦化研磨するよりも上
面の平坦性が優れたものとなる
As a result, the margin in the flattening process
Is ensured and the exposure of voids becomes more difficult to occur.
In addition, the step of the second insulating film has been eliminated beforehand.
Therefore, the upper surface of the second insulating film alone must be flattened and polished.
The flatness of the surface is excellent .

【0023】また、本願の請求項3の発明に係る半導体
装置の製造方法は、請求項1に記載の半導体装置の製造
方法において、前記第1の配線パターンを形成するため
のマスクパターンを形成する際に、前記第1のプラグの
上部に形成される部分のマスクパターンを、前記第1の
プラグよりも広くすることにより、前記第1の絶縁膜と
前記第1の配線パターン形成層に対するエッチング工程
において、前記第1のプラグの側面が前記第1の絶縁膜
の一部によって覆われるようにして、前記第1のプラグ
の側面がエッチングされないようにしたものである。
A method of manufacturing a semiconductor device according to a third aspect of the present invention is the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect.
A method for forming the first wiring pattern
Of the first plug when forming the mask pattern of
The mask pattern of the portion formed on the upper portion is set to the first
By making it wider than the plug,
Etching step for the first wiring pattern forming layer
The side surface of the first plug is the first insulating film.
The first plug so that it is covered by a part of
The side surface of is not etched .

【0024】これにより、第1の配線パターンをエッチ
ングにより形成する際、第1のプラグの側面またはプラ
グの側面に第1の絶縁膜の一部が残るため、次のドライ
エッチング工程において、第1のプラグの側面またはプ
ラグの側面が保護され、第1のプラグまたはプラグが不
要にエッチングされるのが防止される。
This etches the first wiring pattern.
Side surface or plug of the first plug when forming by plugging.
Since a part of the first insulating film remains on the side surface of the
During the etching process, the side surface of the first plug or the plug
The sides of the lug are protected and the first plug or plug is
Essentially, it is prevented from being etched .

【0025】また、本願の請求項4の発明に係る半導体
装置の製造方法は、請求項に記載の半導体装置の製造
方法において、前記第2の絶縁膜の平坦化は、化学機械
研磨法により行うようにしたものである。
A method of manufacturing a semiconductor device according to a fourth aspect of the present invention is the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect , wherein the planarization of the second insulating film is performed by a chemical mechanical method.
This is performed by a polishing method .

【0026】これにより、化学機械研磨法により平坦化
を行った場合に、絶縁膜研磨仕様となっており金属パー
ティクルの除去が困難な化学機械研磨装置の金属汚染を
防止するうえで有効な半導体装置の製造方法が実現され
As a result, it is flattened by the chemical mechanical polishing method.
Insulation film polishing specification is
Metal contamination of chemical mechanical polishing equipment, which is difficult to remove
A semiconductor device manufacturing method effective for prevention is realized.
It

【0027】また、本願の請求項5の発明に係る半導体
装置の製造方法は、請求項2に記載の半導体装置の製造
方法において、前記第3の絶縁膜の平坦化は、化学機械
研磨法により行うようにしたものである。
The method of manufacturing a semiconductor device according to a fifth aspect of the present invention is the method of manufacturing a semiconductor device according to the second aspect , wherein the planarization of the third insulating film is performed by a chemical machine.
This is performed by a polishing method .

【0028】これにより、化学機械研磨法により平坦化
を行った場合に、絶縁膜研磨仕様となっており金属パー
ティクルの除去が困難な化学機械研磨装置の金属汚染を
防止するうえで有効な半導体装置の製造方法が実現され
る。
Thereby, flattening is performed by the chemical mechanical polishing method.
Insulation film polishing specification is
Metal contamination of chemical mechanical polishing equipment, which is difficult to remove
A semiconductor device manufacturing method effective for prevention is realized .

【0029】[0029]

【0030】[0030]

【0031】[0031]

【0032】[0032]

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】(実施の形態1)この実施の形態
1は、下層配線と上層配線とを電気的に接続するプラグ
を2度に分けて形成することにより、絶縁膜仕様となっ
ているCMP装置で研磨を行う際、研磨対象が絶縁膜の
みとなり、金属汚染が起こり得ないようにしたものであ
る。以下に、本発明の実施の形態1を図面を参照しなが
ら説明する。図1は本発明の実施の形態1における半導
体装置の製造方法を示す工程断面図である。まず、図1
(a)に示すように、例えばシリコンからなる半導体基
板101上に、酸化シリコンからなる第1の絶縁膜10
2とアルミニウム合金からなる導体膜(特許請求の範囲
における配線パターン形成層)103と酸化シリコン膜
からなる第2の絶縁膜(特許請求の範囲における第1の
絶縁膜)104を順次堆積する。なお、これら第1の絶
縁膜102,導体膜103,第2の絶縁膜104の材料
は一例にすぎないものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (Embodiment 1) In Embodiment 1, a plug for electrically connecting a lower layer wiring and an upper layer wiring is formed twice so that an insulating film specification is obtained. When the polishing is performed by the CMP apparatus, the only object to be polished is the insulating film, and metal contamination is prevented from occurring. Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1A to 1D are process sectional views showing a method of manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. First, Fig. 1
As shown in (a), a first insulating film 10 made of silicon oxide is formed on a semiconductor substrate 101 made of silicon, for example.
2 and an aluminum alloy conductor film (wiring pattern forming layer in the claims) 103 and a second insulating film (first insulating film in the claims) 104 made of a silicon oxide film are sequentially deposited. The materials for the first insulating film 102, the conductor film 103, and the second insulating film 104 are merely examples.

【0034】次に、第2の絶縁膜104上に例えばノボ
ラック系のレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィー
を用いてマスクパターン(図示せず)を形成する。次い
で、該マスクパターンを用いて第2の絶縁膜104に対
しCF4,CHF3などのフロン系ガスによりエッチング
を行って、プラグを形成すべき位置に第1の接続孔10
5を形成する。その半径は0.1〜0.4μm程度であ
る。
Next, a novolac-based resist film is applied on the second insulating film 104, and a mask pattern (not shown) is formed by photolithography. Then, using the mask pattern, the second insulating film 104 is etched with a fluorocarbon gas such as CF 4 , CHF 3 or the like, and the first connection hole 10 is formed at a position where a plug is to be formed.
5 is formed. The radius is about 0.1 to 0.4 μm.

【0035】ここで、第2の絶縁膜104の膜厚は、後
に形成する空隙110の頂点の第1の配線103a上面
からの位置に関係しており、第2の絶縁膜104の膜厚
が厚すぎた場合は空隙110の頂点位置が第1の配線1
03a上面よりもかなり上側となり、後の絶縁膜平坦化
研磨工程において空隙110の上部が露出してしまうお
それがある。したがって、第2の絶縁膜104の膜厚
は、空隙110の頂点位置が第1の配線103a上面よ
りもあまり上側とならないような適切な厚さ、例えば3
00から600nm程度の厚さにしておく。この厚さ
は、図3(d)におけるプラグが絶縁膜304に埋まっ
ている厚さに相当する。なお、第1の絶縁膜102,導
体膜103の膜厚はそれぞれ例えば1000nm,60
0nm程度とする。
Here, the film thickness of the second insulating film 104 is related to the position of the apex of the void 110 formed later from the upper surface of the first wiring 103a. If it is too thick, the apex position of the void 110 is the first wiring 1
There is a risk that the upper part of the void 110 may be exposed in the subsequent insulating film flattening polishing step, which is considerably above the upper surface of 03a. Therefore, the film thickness of the second insulating film 104 is an appropriate thickness such that the apex position of the void 110 is not much above the upper surface of the first wiring 103a, for example, 3
The thickness is set to about 00 to 600 nm. This thickness corresponds to the thickness in which the plug in FIG. 3D is embedded in the insulating film 304. The film thicknesses of the first insulating film 102 and the conductor film 103 are, for example, 1000 nm and 60 nm, respectively.
It is about 0 nm.

【0036】このように、配線間の空隙110の頂点の
配線上面からの位置に影響を与える第2の絶縁膜104
の膜厚が、第2の絶縁膜104の堆積時における膜厚の
ままでよいため、従来方法のように第2の絶縁膜304
をエッチバックして膜厚を調整する必要がない(図3
(d)参照)。したがって、絶縁膜のエッチバック工程
によってプラグ周囲の密着層がエッチングされることは
なく、絶縁膜とプラグの密着性が劣化し、プラグ構成材
料が絶縁膜に拡散したり、配線の信頼性が低下したりす
る等の問題が発生することはない。
As described above, the second insulating film 104 that affects the position of the top of the void 110 between the wirings from the wiring upper surface.
The film thickness of the second insulating film 304 may be the same as the film thickness when the second insulating film 104 is deposited.
It is not necessary to etch back to adjust the film thickness (Fig. 3
(See (d)). Therefore, the adhesion layer around the plug is not etched by the insulating film etch-back process, the adhesion between the insulating film and the plug is deteriorated, the plug constituent material is diffused into the insulating film, and the reliability of the wiring is reduced. There is no problem such as doing.

【0037】次に、図1(b)に示すように、スパッタ
法等を用いて、第1の接続孔105を含む第2の絶縁膜
104上面に例えば窒化チタンからなる密着膜を50n
m程度の厚さで堆積させ、次いで、蒸着法等を用いて、
例えばタングステンからなる導体膜を100nm程度の
厚さで堆積させて、前記密着膜と前記導体膜を第2の絶
縁膜104中の第1の接続孔105に充填し、第1の接
続孔105内部以外の前記密着膜と前記導電膜を金属C
MP法によって研磨して除去することにより(CMPを
絶縁膜104表面で停止させるのは時間制御による)、
第1の接続孔105内に、タングステンからなる第1の
プラグ106を形成する。このプラグ106は窒化チタ
ンからなる密着層106aを側壁と底面に有する。
Next, as shown in FIG. 1B, an adhesion film made of, for example, titanium nitride is formed on the upper surface of the second insulating film 104 including the first connection hole 105 by a sputtering method or the like to a thickness of 50 n.
It is deposited with a thickness of about m, and then using a vapor deposition method or the like,
For example, a conductor film made of tungsten is deposited to a thickness of about 100 nm, the adhesion film and the conductor film are filled in the first connection hole 105 in the second insulating film 104, and the inside of the first connection hole 105 is filled. Other than the adhesion film and the conductive film other than metal C
By polishing and removing by the MP method (stopping CMP on the surface of the insulating film 104 by time control),
A first plug 106 made of tungsten is formed in the first connection hole 105. This plug 106 has an adhesion layer 106a made of titanium nitride on its side wall and bottom surface.

【0038】次に、図1(c)に示すように、第2の絶
縁膜104上面に配線パターンの形状に合わせて第1の
配線パターン形成用のレジストパターン107を形成す
る。その際、第1のプラグ106と密着層106aの上
部にもレジストパターン107を形成するが、このパタ
ーンは、第1のプラグ106上面と密着層106a上面
を合わせた領域を含む、より面積の大きいパターンとし
ておく。これにより、次のドライエッチング工程におい
て、第1のプラグ106と密着層106aの側面には絶
縁膜が存在して保護されるので、第1のプラグ106と
密着層106aが不要にエッチングされることはない。
Next, as shown in FIG. 1C, a resist pattern 107 for forming a first wiring pattern is formed on the upper surface of the second insulating film 104 in conformity with the shape of the wiring pattern. At that time, the resist pattern 107 is formed also on the upper part of the first plug 106 and the adhesion layer 106a. This pattern has a larger area including a region where the upper surface of the first plug 106 and the upper surface of the adhesion layer 106a are combined. Keep it as a pattern. As a result, in the next dry etching step, the insulating film is present and protected on the side surfaces of the first plug 106 and the adhesion layer 106a, so that the first plug 106 and the adhesion layer 106a are unnecessarily etched. There is no.

【0039】次に、図1(d)に示すように、第1の配
線パターン用レジストパターン107をマスクとして、
第2の絶縁膜104と導電膜103と第1の絶縁膜10
2を順次ドライエッチングして、第1の配線パターン1
03aを形成する。このとき、第1の絶縁膜102にお
いて配線間部分はCF4,CHF3などのフロン系ガスに
よるドライエッチングによって例えば300nm程度掘
り下げておく。これにより、例えば0.5μm以下の配
線間を高アスペクト比(アスペクト比3以上)とし、後
の絶縁膜形成工程において空隙の上下方向の形成位置
を、配線間より上方向に偏らず配線間の中央部に来るよ
うに制御することができ、配線間に空隙が最も大きくな
るように形成することができる。
Next, as shown in FIG. 1D, the first wiring pattern resist pattern 107 is used as a mask.
The second insulating film 104, the conductive film 103, and the first insulating film 10
2 are sequentially dry-etched to form the first wiring pattern 1
03a is formed. At this time, the inter-wiring portion of the first insulating film 102 is dug down to, for example, about 300 nm by dry etching using a fluorocarbon gas such as CF 4 or CHF 3 . As a result, for example, a wiring having a width of 0.5 μm or less has a high aspect ratio (an aspect ratio of 3 or more), and in the subsequent insulating film forming step, the formation position of the void in the up-and-down direction is not biased upward between the wiring and between the wiring. It can be controlled so as to come to the central portion, and the gap can be formed so as to be the largest between the wirings.

【0040】次いで、図1(e)に示すように、第1の
配線パターン用レジストパターン107を除去した後、
例えば、シランガス、一酸化二窒素ガスを含むガスを用
いたプラズマCVD法によって、半導体基板101の上
に全面にわたって酸化シリコンからなる第3の絶縁膜1
08を例えば200〜500nm程度堆積する。第3の
絶縁膜は被覆率が低く指向性の高い膜である。次に、高
密度プラズマCVD法により例えばシリコン酸化膜から
なる第4の絶縁膜109を例えば300〜1000nm
の膜厚を有するように形成する。これら第3,第4の絶
縁膜108,109の形成により、第1の配線パターン
103aの間には空隙110が形成される。
Next, as shown in FIG. 1E, after removing the first wiring pattern resist pattern 107,
For example, the third insulating film 1 made of silicon oxide is formed over the entire surface of the semiconductor substrate 101 by a plasma CVD method using a gas containing a silane gas and a dinitrogen monoxide gas.
08 is deposited on the order of 200 to 500 nm, for example. The third insulating film has a low coverage and a high directivity. Next, the fourth insulating film 109 made of, for example, a silicon oxide film is formed by, for example, a high density plasma CVD method to have a thickness of 300 to 1000 nm.
To have a film thickness of By forming these third and fourth insulating films 108 and 109, a void 110 is formed between the first wiring patterns 103a.

【0041】さらに、第4の絶縁膜109の上にプラズ
マCVD法により、例えばTEOS(tetraethyl orthos
ilicate)膜からなる第5の絶縁膜111を例えば100
0〜2000nmの膜厚を有するように形成する。
Furthermore, for example, TEOS (tetraethyl orthos) is formed on the fourth insulating film 109 by a plasma CVD method.
The fifth insulating film 111 made of an ilicate) film is formed of, for example, 100
It is formed to have a film thickness of 0 to 2000 nm.

【0042】この第5の絶縁膜111の形成は必須では
ないが、第5の絶縁膜111を形成した場合は、形成し
ない場合に比べて、空隙110上側の絶縁膜の膜厚を厚
くすることができる。空隙110上側にある絶縁膜の膜
厚を厚くすることによって、空隙110上部が露出しな
いように空隙110の上側絶縁膜を研磨する工程におけ
るプロセスマージンを大きくすることができるという利
点がある。
The formation of the fifth insulating film 111 is not essential, but in the case where the fifth insulating film 111 is formed, the thickness of the insulating film above the void 110 should be made thicker than in the case where it is not formed. You can By increasing the thickness of the insulating film on the upper side of the void 110, there is an advantage that the process margin in the step of polishing the upper insulating film of the void 110 can be increased so that the upper portion of the void 110 is not exposed.

【0043】また、第5の絶縁膜111を形成した場合
は、第5の絶縁膜111形成時における第5の絶縁膜1
11上面の段差(例えば0.2μm以下)を、第4の絶
縁膜109形成時における第4の絶縁膜109上面の段
差(例えば0.5μm程度)よりも小さくできるため、
空隙110上部が露出しないように第5の絶縁膜111
上面を研磨することにより、第4の絶縁膜109上面を
研磨した場合に比べて、より平坦性に優れた絶縁膜上面
を容易に得ることができるという利点もある。
When the fifth insulating film 111 is formed, the fifth insulating film 1 is formed when the fifth insulating film 111 is formed.
11 Since the step difference (for example, 0.2 μm or less) on the upper surface can be made smaller than the step difference (for example, about 0.5 μm) on the upper surface of the fourth insulating film 109 when the fourth insulating film 109 is formed,
The fifth insulating film 111 is formed so that the upper portion of the void 110 is not exposed.
Polishing the upper surface also has the advantage that it is possible to easily obtain the upper surface of the insulating film, which is superior in flatness, as compared with the case where the upper surface of the fourth insulating film 109 is polished.

【0044】次に、図1(f)に示すように、CMP法
により第5の絶縁膜111の上面を研磨して平坦化す
る。このとき、第1のプラグ106と密着層106aの
上面が露出しないように研磨の時間制御を行う。このた
め、第1のプラグ106と密着層106aが研磨される
ことはなく金属パーティクルが発生しないので、絶縁膜
の平坦化研磨工程における金属汚染を防止することがで
きる。
Next, as shown in FIG. 1F, the upper surface of the fifth insulating film 111 is polished and planarized by the CMP method. At this time, the polishing time is controlled so that the upper surfaces of the first plug 106 and the adhesion layer 106a are not exposed. Therefore, the first plug 106 and the adhesion layer 106a are not polished and metal particles are not generated, so that metal contamination in the insulating film flattening polishing step can be prevented.

【0045】次に、図1(g)に示すように、半導体基
板101の上に全面にわたって酸化シリコンからなる第
6の絶縁膜112を堆積する。次に、第6の絶縁膜11
2上にレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィーを用
いてパターンが第1のプラグ106位置に合致するよう
にマスクパターン112を形成する。
Next, as shown in FIG. 1G, a sixth insulating film 112 made of silicon oxide is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 101. Next, the sixth insulating film 11
A resist film is applied on the surface 2 and a mask pattern 112 is formed by photolithography so that the pattern matches the position of the first plug 106.

【0046】次に、図1(h)に示すように、マスクパ
ターン112を用いて第5の絶縁膜111と第4の絶縁
膜109、第3の絶縁膜108に対し例えばCF4,C
HF3などのフロン系ガスによりドライエッチングを行
って第2の接続孔113を形成する。このとき、第2の
接続孔113の底面には、少なくとも第1のプラグ10
6上面の一部が露出するように第2の接続孔113を形
成する。
Next, as shown in FIG. 1H, for example, CF 4 and C are applied to the fifth insulating film 111, the fourth insulating film 109 and the third insulating film 108 by using a mask pattern 112.
The second connection hole 113 is formed by dry etching with a fluorocarbon gas such as HF 3 . At this time, at least the first plug 10 is provided on the bottom surface of the second connection hole 113.
6. Second connection hole 113 is formed so that a part of the upper surface is exposed.

【0047】次に、図1(i)に示すように、スパッタ
法等を用いて、第2の接続孔113を含む第5の絶縁膜
111上面に窒化チタンからなる密着膜を堆積させ、次
いで、蒸着法等を用いて、タングステンからなる導体膜
を堆積させて、前記密着膜と前記導体膜を第2の接続孔
113に充填し、第2の接続孔113内部以外の前記密
着膜と前記導電膜を金属CMP法によって研磨して除去
することにより、タングステンからなる第2のプラグ1
14と窒化チタンからなる密着層114aを形成する。
このとき、第1のプラグ106の上面と密着層114a
の底面は接触している。したがって、第2のプラグ11
4は密着層114aを介して第1のプラグ106と電気
的に接続している。
Next, as shown in FIG. 1I, an adhesion film made of titanium nitride is deposited on the upper surface of the fifth insulating film 111 including the second connection hole 113 by using a sputtering method or the like. A conductive film made of tungsten is deposited by using a vapor deposition method or the like to fill the contact film and the conductor film in the second connection hole 113, and the contact film other than the inside of the second connection hole 113 and the contact film. The second plug 1 made of tungsten is obtained by polishing and removing the conductive film by the metal CMP method.
An adhesion layer 114a composed of titanium nitride and titanium nitride is formed.
At this time, the upper surface of the first plug 106 and the adhesion layer 114a
Bottoms of are in contact. Therefore, the second plug 11
4 is electrically connected to the first plug 106 via the adhesion layer 114a.

【0048】次に、図1(j)に示すように、第5の絶
縁膜111の上に、第2のプラグ114と電気的に接続
されるように第2の配線パターン115を形成する。
Next, as shown in FIG. 1J, a second wiring pattern 115 is formed on the fifth insulating film 111 so as to be electrically connected to the second plug 114.

【0049】このように、実施の形態1によれば、下層
配線と上層配線をプラグにより電気的に接続する多層配
線を有し、下層配線の配線間に空隙を形成して配線間容
量の低減を図った半導体装置を製造する際に、空隙の上
方を覆う第4の絶縁膜109および第3の絶縁膜108
に対する平坦化研磨工程において、第1のプラグ106
や密着層106aが露出することはないので、第1のプ
ラグ106と密着層106aが研磨されることはなく金
属パーティクルは発生しないため、絶縁膜の平坦化研磨
工程における金属汚染を防止することができる。
As described above, according to the first embodiment, the multilayer wiring for electrically connecting the lower layer wiring and the upper layer wiring by the plug is provided, and the space between the wirings of the lower layer wiring is formed to reduce the inter-wiring capacitance. The fourth insulating film 109 and the third insulating film 108 that cover the space above when manufacturing the semiconductor device aiming at
In the planarization polishing process for the first plug 106
Since the contact layer 106a and the adhesion layer 106a are not exposed, the first plug 106 and the adhesion layer 106a are not polished and metal particles are not generated. Therefore, it is possible to prevent metal contamination in the insulating film flattening / polishing step. it can.

【0050】また、配線間の空隙110の頂点の配線上
面からの位置に影響を与える第2の絶縁膜104の膜厚
が、第2の絶縁膜104の堆積時における膜厚のままで
よいため、従来方法のように第2の絶縁膜104をエッ
チバックして膜厚を調整する必要がない。したがって、
絶縁膜のエッチバック工程によってプラグやプラグ周囲
の密着層がエッチングされることはなく、絶縁膜とプラ
グの密着性が劣化したり、プラグの構成材料が絶縁膜に
拡散したり、配線の信頼性が低下したりするという問題
が発生することはない。
Further, the film thickness of the second insulating film 104, which influences the position of the apex of the void 110 between the wires from the upper surface of the wire, may be the same as the film thickness when the second insulating film 104 was deposited. Unlike the conventional method, it is not necessary to etch back the second insulating film 104 to adjust the film thickness. Therefore,
The insulating film etch-back process does not etch the plug or the adhesion layer around the plug, which deteriorates the adhesion between the insulation film and the plug, diffuses the constituent material of the plug into the insulation film, and improves the reliability of the wiring. Does not occur.

【0051】なお、本実施の形態1においては、二層配
線構造を示したが、本工程を繰り返すことにより、三層
以上の多層配線の形成にも同様に適用することができ
る。
In the first embodiment, the two-layer wiring structure is shown, but by repeating this process, it can be applied to the formation of multilayer wiring having three or more layers.

【0052】(実施の形態2)この実施の形態2は、プ
ラグの形成工程を1回で済ませ、上層配線を埋め込み配
線とすることで、全体の工程をより少なく済ませるよう
にしたものである。
(Embodiment 2) In Embodiment 2, the plug forming process is performed only once, and the upper layer wiring is a buried wiring, so that the total number of steps can be reduced.

【0053】以下、本発明の実施の形態2を図面を参照
しながら説明する。図2は実施の形態2における半導体
装置の製造方法を示す工程断面図である。まず、図2
(a)に示すように、例えばシリコンからなる半導体基
板201上に、酸化シリコンからなる第1の絶縁膜20
2とアルミニウム合金からなる導体膜(特許請求の範囲
における配線パターン形成層)203と酸化シリコン膜
からなる第2の絶縁膜(特許請求の範囲における第1の
絶縁膜)204を順次堆積する。なお、これら第1の絶
縁膜202,導体膜203,第2の絶縁膜204の材料
は一例にすぎないものである。
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 2A to 2E are process cross-sectional views showing the method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment. First, FIG.
As shown in (a), a first insulating film 20 made of silicon oxide is formed on a semiconductor substrate 201 made of silicon, for example.
2 and an aluminum alloy conductor film (wiring pattern forming layer in the claims) 203 and a second insulating film (first insulating film in the claims) 204 made of a silicon oxide film are sequentially deposited. The materials for the first insulating film 202, the conductor film 203, and the second insulating film 204 are merely examples.

【0054】次に、第2の絶縁膜204上に例えばノボ
ラック系のレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィー
を用いてマスクパターン(図示せず)を形成する。次い
で、該マスクパターンを用いて第2の絶縁膜204に対
してエッチングを行って、プラグを形成すべき位置に接
続孔205を形成する。
Next, a novolac-based resist film is applied on the second insulating film 204, and a mask pattern (not shown) is formed by photolithography. Then, the second insulating film 204 is etched using the mask pattern to form a connection hole 205 at a position where a plug is to be formed.

【0055】ここで、第2の絶縁膜204の膜厚は、後
に形成する空隙210の頂点の第1の配線203a上面
からの位置に関係しており、第2の絶縁膜204の膜厚
が厚すぎた場合は空隙210の頂点位置が第1の配線2
03a上面よりもかなり上側となり、後の絶縁膜平坦化
研磨工程において空隙210の上部が露出してしまうお
それがある。したがって、第2の絶縁膜204の膜厚
は、空隙210の頂点位置が第1の配線203a上面よ
りもあまり上側とならないような適切な厚さ、例えば3
00から600nm程度の厚さにしておく。この厚さ
は、図3(d)におけるプラグが絶縁膜304に埋まっ
ている厚さに相当する。
Here, the film thickness of the second insulating film 204 is related to the position of the apex of the void 210 formed later from the upper surface of the first wiring 203a. If it is too thick, the apex position of the void 210 is the first wiring 2
There is a possibility that the upper part of the void 210 may be exposed in the subsequent insulating film flattening polishing step because it is considerably above the upper surface of 03a. Therefore, the film thickness of the second insulating film 204 is appropriate, for example, 3 so that the apex position of the void 210 is not much above the upper surface of the first wiring 203a.
The thickness is set to about 00 to 600 nm. This thickness corresponds to the thickness in which the plug in FIG. 3D is embedded in the insulating film 304.

【0056】このように、配線間の空隙210の頂点の
配線上面からの位置に影響を与える第2の絶縁膜204
の膜厚が、第2の絶縁膜204の堆積時における膜厚の
ままでよいため、従来方法のように第2の絶縁膜304
をエッチバックして膜厚を調整する必要がない(図3
(d)参照)。したがって、絶縁膜のエッチバック工程
によってプラグやプラグ周囲の密着層(バリアメタル)
がエッチングされることはなく、絶縁膜とプラグの密着
性が劣化したり、プラグ構成材料が絶縁膜に拡散した
り、配線の信頼性が低下したりする等の問題が発生する
ことはない。
As described above, the second insulating film 204 that affects the position of the apex of the void 210 between the wirings from the wiring upper surface.
The film thickness of the second insulating film 304 may be the same as the film thickness when the second insulating film 204 is deposited.
It is not necessary to etch back to adjust the film thickness (Fig. 3
(See (d)). Therefore, the plug and the adhesion layer (barrier metal) around the plug are etched by the insulating film etch back process.
Is not etched, and there is no problem that the adhesion between the insulating film and the plug is deteriorated, the plug constituent material is diffused into the insulating film, or the reliability of the wiring is deteriorated.

【0057】次に、図2(b)に示すように、スパッタ
法等を用いて、接続孔205を含む第2の絶縁膜204
上面に例えば窒化チタンからなる密着膜206aを堆積
させ、次いで、蒸着法等を用いて、例えばタングステン
からなる導体膜206を堆積させて、前記密着膜と前記
導体膜を第2の絶縁膜204中の接続孔205に充填
し、接続孔205内部以外の前記密着膜と前記導電膜を
金属CMP法によって研磨して除去することにより、接
続孔205内にタングステンからなるプラグ206を形
成する。このプラグ206は窒化チタンからなる密着層
206aを側壁と底面に有する。この実施の形態2で
は、このプラグ形成工程が1回だけでよいため、実施の
形態1に比べて工程を簡略化できる。
Next, as shown in FIG. 2B, the second insulating film 204 including the connection hole 205 is formed by using the sputtering method or the like.
An adhesion film 206a made of, for example, titanium nitride is deposited on the upper surface, and then a conductor film 206 made of, for example, tungsten is deposited by using a vapor deposition method or the like so that the adhesion film and the conductor film are formed in the second insulating film 204. Then, the plug 206 made of tungsten is formed in the connection hole 205 by filling the connection hole 205 and removing the adhesive film and the conductive film other than the inside of the connection hole 205 by the metal CMP method. This plug 206 has an adhesion layer 206a made of titanium nitride on its side wall and bottom surface. In the second embodiment, since the plug forming step only needs to be performed once, the step can be simplified as compared with the first embodiment.

【0058】次に、図2(c)に示すように、プラグ2
06と密着層206aを含む第2の絶縁膜204上面に
配線パターンの形状に合わせて第1の配線パターン形成
用のレジストパターン207を形成する。その際、プラ
グ206と密着層206aの上部にもレジストパターン
207を形成するが、このパターンは、プラグ206上
面と密着層206a上面を合わせた領域を含む、より面
積の大きいパターンとしておく。これにより、次のドラ
イエッチング工程において、プラグ206と密着層20
6aの側面には絶縁膜が存在して保護されるので、プラ
グ206と密着層206aが不要にエッチングされるこ
とはない。
Next, as shown in FIG. 2C, the plug 2
A resist pattern 207 for forming a first wiring pattern is formed on the upper surface of the second insulating film 204 including 06 and the adhesion layer 206a in accordance with the shape of the wiring pattern. At this time, the resist pattern 207 is also formed on the plug 206 and the upper portion of the adhesion layer 206a, and this pattern has a larger area including a region in which the upper surface of the plug 206 and the upper surface of the adhesion layer 206a are combined. As a result, in the next dry etching process, the plug 206 and the adhesion layer 20 are
Since the insulating film exists and is protected on the side surface of 6a, the plug 206 and the adhesion layer 206a are not unnecessarily etched.

【0059】次に、図2(d)に示すように、第1の配
線パターン形成用レジストパターン207をマスクとし
て、第2の絶縁膜204と導電膜203と第1の絶縁膜
202を順次ドライエッチングして、第1の配線パター
ン203aを形成する。このとき、第1の絶縁膜202
における配線間部分はドライエッチングにより掘り下げ
ておく。これにより、配線間を高アスペクト比とし、後
の絶縁膜形成工程において空隙の上下方向の形成位置
を、配線間より上方向に偏らず配線間の中央部に来るよ
うに制御することができ、配線間に空隙が最も大きくな
るように形成することができる。
Next, as shown in FIG. 2D, the second insulating film 204, the conductive film 203, and the first insulating film 202 are sequentially dried using the first wiring pattern forming resist pattern 207 as a mask. Etching is performed to form the first wiring pattern 203a. At this time, the first insulating film 202
The portion between the wirings is dug down by dry etching. With this, it is possible to control the distance between the wirings to have a high aspect ratio, and the formation position of the void in the up-and-down direction in the subsequent insulating film forming process so as to come to the central portion between the wirings without being biased upward from between the wirings. It can be formed so that the space between wirings is the largest.

【0060】次いで、図2(e)に示すように、第1の
配線パターン用レジストパターン207を除去した後、
例えば、シランガス、一酸化二窒素ガスを含むガスを用
いたプラズマCVD法によって、半導体基板201の上
に全面にわたって酸化シリコンからなる第3の絶縁膜2
08を堆積する。第3の絶縁膜は被覆率が低く指向性の
高い膜である。
Next, as shown in FIG. 2E, after removing the first wiring pattern resist pattern 207,
For example, the third insulating film 2 made of silicon oxide is formed over the entire surface of the semiconductor substrate 201 by a plasma CVD method using a gas containing a silane gas and a dinitrogen monoxide gas.
08 is deposited. The third insulating film has a low coverage and a high directivity.

【0061】次に、高密度プラズマCVD法によりシリ
コン酸化膜からなる第4の絶縁膜209を形成する。こ
れにより第1の配線パターン203aの間には空隙21
0が形成される。ここまでの工程は実施の形態1と同様
である。但し、プラグ206の上に堆積する第3の絶縁
膜208と第4の絶縁膜209は、その上面の平坦化研
磨後において埋め込み配線を形成するための埋め込み配
線用溝を形成するのに必要な膜厚が残るように、その合
計膜厚を決定する。この合計膜厚は例えば2.0〜3.
0μm程度である。
Next, a fourth insulating film 209 made of a silicon oxide film is formed by the high density plasma CVD method. As a result, the gap 21 is formed between the first wiring patterns 203a.
0 is formed. The steps up to this point are the same as in the first embodiment. However, the third insulating film 208 and the fourth insulating film 209 deposited on the plug 206 are necessary to form a buried wiring groove for forming a buried wiring after the flattening polishing of the upper surface thereof. The total film thickness is determined so that the film thickness remains. This total film thickness is, for example, 2.0 to 3.
It is about 0 μm.

【0062】次に、図2(f)に示すように、絶縁膜C
MP法を用いて少なくとも第4の絶縁膜209を研磨し
平坦化する。このとき、第4の絶縁膜209は充分な厚
さを有しており、プラグ206と密着層206aの上面
は露出しない。このため、プラグ206と密着層206
aが研磨されることはなく金属パーティクルが発生しな
いので、絶縁膜の平坦化研磨工程における金属汚染を防
止することができる。
Next, as shown in FIG. 2F, the insulating film C
At least the fourth insulating film 209 is polished and planarized by using the MP method. At this time, the fourth insulating film 209 has a sufficient thickness, and the upper surfaces of the plug 206 and the adhesion layer 206a are not exposed. Therefore, the plug 206 and the adhesion layer 206
Since a is not polished and metal particles are not generated, it is possible to prevent metal contamination in the insulating film flattening / polishing step.

【0063】次に、図2(g)に示すように、研磨した
第4の絶縁膜209上にレジスト膜を塗布し、フォトリ
ソグラフィーを用いてマスクパターン212を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 2G, a resist film is applied on the polished fourth insulating film 209, and a mask pattern 212 is formed by photolithography.

【0064】次に、図2(h)に示すように、マスクパ
ターン212を用いて第4の絶縁膜209と第3の絶縁
膜208に対してドライエッチングを行って埋め込み配
線形成用溝213を形成する。このとき、少なくともプ
ラグ206上面の一部が埋め込み配線形成用溝213の
底面に露出するように例えば時間制御を行う。
Next, as shown in FIG. 2H, dry etching is performed on the fourth insulating film 209 and the third insulating film 208 using the mask pattern 212 to form the buried wiring forming groove 213. Form. At this time, for example, time control is performed so that at least a part of the upper surface of the plug 206 is exposed at the bottom surface of the embedded wiring forming groove 213.

【0065】次に、図2(i)に示すように、スパッタ
法等を用いて、埋め込み配線形成用溝213を含む第4
の絶縁膜209上面に窒化タンタルからなる密着膜21
4aを堆積させ、次いで、メッキ法を用いて、例えば銅
からなる導体膜214を堆積させて、密着膜214aと
導体膜214を埋め込み配線形成用溝213に充填す
る。
Next, as shown in FIG. 2I, a fourth method including a buried wiring forming groove 213 is formed by a sputtering method or the like.
Of the tantalum nitride on the upper surface of the insulating film 209 of
4a is deposited, and then a conductor film 214 made of, for example, copper is deposited by using a plating method to fill the adhesion film 214a and the conductor film 214 in the embedded wiring forming groove 213.

【0066】次に、図2(j)に示すように、埋め込み
配線形成用溝213内部以外の導電膜214と密着膜2
14aを金属CMP法によって研磨して除去することに
より、銅からなる埋め込み配線である第2の配線パター
ン215と窒化タンタルからなる密着層215aを形成
する。このとき、第2の配線パターン215とプラグ2
06は密着膜215aを介して電気的に接続される。
Next, as shown in FIG. 2J, the conductive film 214 and the adhesion film 2 other than the inside of the embedded wiring forming groove 213 are formed.
By polishing and removing 14a by a metal CMP method, a second wiring pattern 215 which is an embedded wiring made of copper and an adhesion layer 215a made of tantalum nitride are formed. At this time, the second wiring pattern 215 and the plug 2
06 is electrically connected via the adhesion film 215a.

【0067】このように、本実施の形態2によれば、下
層配線と上層配線をプラグにより電気的に接続する多層
配線を有し、下層配線の配線間に空隙を形成して配線間
容量の低減を図った半導体装置を製造する際に、空隙の
上方を覆う第4の絶縁膜209に対する平坦化研磨工程
において、プラグ206や密着層206aが露出するこ
とはないので、プラグ206と密着層206aが研磨さ
れることはなく金属パーティクルは発生しないため、絶
縁膜の平坦化研磨工程における金属汚染を防止すること
ができる。
As described above, according to the second embodiment, the multilayer wiring for electrically connecting the lower layer wiring and the upper layer wiring with the plug is provided, and the space between the wirings of the lower layer wiring is formed to reduce the capacitance between wirings. When manufacturing a semiconductor device with reduced size, the plug 206 and the adhesion layer 206a are not exposed in the flattening polishing step for the fourth insulating film 209 that covers the upper portion of the void, so that the plug 206 and the adhesion layer 206a are not exposed. Is not polished and metal particles are not generated, so that metal contamination in the step of flattening and polishing the insulating film can be prevented.

【0068】また、配線間の空隙210頂点の配線上面
からの位置に影響を与える第2の絶縁膜204の膜厚
が、第2の絶縁膜204の堆積時における膜厚のままで
よいため、従来方法のように第2の絶縁膜204をエッ
チバックして膜厚を調整する必要がない。したがって、
絶縁膜エッチバック工程によってプラグやプラグ周囲の
密着層がエッチングされることはなく、絶縁膜とプラグ
の密着性が劣化したり、プラグ構成材料が絶縁膜へ拡散
したり、配線の信頼性が低下したりする等の問題が発生
することはない。さらに、プラグ形成工程が1回で良い
ため、実施の形態1に比べて工程をより簡略化できる。
Further, the film thickness of the second insulating film 204, which influences the position of the apex of the void 210 between the wires from the upper surface of the wire, may be the same as the film thickness when the second insulating film 204 was deposited. Unlike the conventional method, it is not necessary to etch back the second insulating film 204 to adjust the film thickness. Therefore,
The plug and the adhesion layer around the plug are not etched by the insulating film etch back process, the adhesion between the insulating film and the plug is deteriorated, the plug constituent material is diffused into the insulating film, and the reliability of the wiring is reduced. There is no problem such as doing. Furthermore, since the plug forming process is required only once, the process can be simplified as compared with the first embodiment.

【0069】なお、本実施の形態2においては、二層配
線構造を示したが、図2(j)の状態の絶縁膜209と
第2の配線パターン215上に、図2(b)に示すよう
なプラグを形成し、その後図2(a)以降の工程を繰り
返すことにより、三層以上の多層配線の形成にも同様に
適用することができる。
Although the two-layer wiring structure is shown in the second embodiment, it is shown in FIG. 2 (b) on the insulating film 209 and the second wiring pattern 215 in the state of FIG. 2 (j). By forming such a plug and then repeating the process of FIG. 2A and subsequent steps, it can be similarly applied to the formation of a multilayer wiring having three or more layers.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上説明したように、本願の請求項1の
発明に係る半導体装置の製造方法によれば、導電膜から
なる第1の配線パターン形成層を形成すると共に、該第
1の配線パターン形成層上に第1の絶縁膜を形成する第
1の工程と、前記第1の絶縁膜に対し選択的にエッチン
グを行って開口部を形成し、該開口部に導電膜を形成す
ることにより、第1の配線パターン形成層と電気的に接
続される第1のプラグを形成する第2の工程と、前記第
1のプラグ上を含む前記第1の絶縁膜の上面に第1の配
線パターンを形成するためのマスクパターンを形成する
第3の工程と、前記マスクパターンをマスクとして、前
記第1の絶縁膜と前記第1の配線パターン形成層に対し
てエッチングを行って第1の配線パターンを形成する第
4の工程と、前記第1のプラグおよび前記第1の配線パ
ターンを覆うと共に、前記第1の配線パターン同士の間
に空隙を残すように第2の絶縁膜を形成する第5の工程
と、前記第2の絶縁膜の上面を、前記第1のプラグの上
面が露出しないように平坦化する第6の工程と、前記第
2の絶縁膜に対し選択的にエッチングを行って開口部を
形成し、前記開口部の底面に少なくとも前記第1のプラ
グの上面の一部を露出させ、前記開口部に導電膜を形成
することにより、前記第1のプラグと電気的に接続され
る第2のプラグを形成する第7の工程と、前記第2のプ
ラグと電気的に接続されるように第2の配線パターンを
形成する第8の工程と、を含むようにしたので、配線間
に空隙を設けた多層配線を形成する工程において、絶縁
膜上面の平坦化研磨工程の際に、プラグや密着層を露出
させないことによって、プラグや密着層は研磨されず金
属パーティクルが発生しないので、絶縁膜の平坦化研磨
工程における金属汚染を防止することができ、しかも、
配線間に形成した空隙の頂点の配線上面からの位置を調
節するための絶縁膜エッチバック工程が不要となるた
め、該工程によるプラグ周囲の密着層のエッチングは起
こり得ないので、絶縁膜とプラグの密着性劣化、プラグ
構成材料の絶縁膜への拡散、配線の信頼性低下という問
題を防止することができる半導体装置の製造方法が得ら
れる効果がある。
As described above, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the invention of claim 1 of the present application, it is possible to remove the conductive film from the conductive film.
And forming a first wiring pattern forming layer
Forming a first insulating film on the first wiring pattern forming layer;
1 and selectively etch the first insulating film
Forming an opening and forming a conductive film in the opening.
To electrically connect with the first wiring pattern forming layer.
A second step of forming a first plug to be continued,
No. 1 plug on the upper surface of the first insulating film including the first plug.
Forming a mask pattern for forming a line pattern
The third step, using the mask pattern as a mask,
For the first insulating film and the first wiring pattern forming layer
Etching to form a first wiring pattern
4 step, the first plug and the first wiring pattern
While covering the turn, between the first wiring patterns
Fifth step of forming second insulating film so as to leave voids in
And the upper surface of the second insulating film on the first plug.
A sixth step of flattening the surface so that it is not exposed;
2 Insulating film is selectively etched to open
And forming at least the first plastic on the bottom surface of the opening.
Part of the top surface of the plug is exposed and a conductive film is formed in the opening.
Is electrically connected to the first plug by
A second step of forming a second plug, and the second plug
The second wiring pattern so that it is electrically connected to the lug
Since the eighth step of forming is included, in the step of forming a multi-layered wiring in which a gap is provided between the wirings, the plug and the adhesion layer should not be exposed during the step of flattening and polishing the upper surface of the insulating film. As a result, since the plug and the adhesion layer are not polished and metal particles are not generated, it is possible to prevent metal contamination in the flattening polishing process of the insulating film, and
Since the insulating film etch-back step for adjusting the position of the apex of the void formed between the wirings from the upper surface of the wiring is not necessary, the adhesion layer around the plug cannot be etched by this step. There is an effect that a method of manufacturing a semiconductor device can be obtained, which can prevent problems such as deterioration of adhesion, diffusion of plug constituent material into an insulating film, and deterioration of reliability of wiring.

【0071】また、本願の請求項2の発明に係る半導体
装置の製造方法によれば、請求項1に記載の半導体装置
の製造方法において、前記第6の工程において、前記第
2の絶縁膜の上面を、前記第1のプラグの上面が露出し
ないように平坦化するのに代えて、前記第2の絶縁膜上
に第3の絶縁膜を形成し、該第3の絶縁膜の上面を、前
記プラグの上面が露出しないように平坦化することによ
り、該平坦化工程において前記空隙が露出しないように
するとともに、前記第3の絶縁膜の上面を、前記第2の
絶縁膜の上面を平坦化した場合よりも平坦性に優れた上
面とするようにしたので、請求項1の発明の効果に加
え、平坦化工程におけるマージンが確保され空隙の露出
がより起こりにくくなるとともに、第2の絶縁膜の段差
があらかじめ解消されているため、第2の絶縁膜単独で
上面を平坦化研磨するよりも平坦性が優れた上面が得ら
れる半導体装置の製造方法が得られる効果がある。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the invention of claim 2 of the present application, the semiconductor device according to claim 1
In the sixth step,
The upper surface of the first plug is exposed on the upper surface of the second insulating film.
Instead of flattening so that there is no
Forming a third insulating film on the upper surface of the third insulating film,
By flattening the top surface of the plug so that it is not exposed
To prevent the voids from being exposed during the flattening process.
And the upper surface of the third insulating film is covered with the second insulating film.
The flatness is superior to that when the top surface of the insulating film is flattened.
Since it is made to be a surface, the effect of the invention of claim 1 is added.
However, a margin is secured in the flattening process and the void is exposed.
Is less likely to occur, and the step of the second insulating film is
Has been eliminated in advance, the second insulating film alone
A top surface with better flatness than that obtained by flattening and polishing the top surface was obtained.
The method of manufacturing a semiconductor device has an effect obtained that.

【0072】また、本願の請求項3の発明に係る半導体
装置の製造方法によれば、請求項1に記載の半導体装置
の製造方法において、前記第1の配線パターンを形成す
るためのマスクパターンを形成する際に、前記第1のプ
ラグの上部に形成される部分のマスクパターンを、前記
第1のプラグよりも広くすることにより、前記第1の絶
縁膜と前記第1の配線パターン形成層に対するエッチン
グ工程において、前記第1のプラグの側面が前記第1の
絶縁膜の一部によって覆われるようにして、前記第1の
プラグの側面がエッチングされないようにしたので、請
求項1の発明の効果に加え、第1の配線パターンをエッ
チングにより形成する際、第1のプラグの側面に第1の
絶縁膜の一部が残るため、次のドライエッチング工程に
おいて、第1のプラグの側面が保護され、第1のプラグ
が不要にエッチングされるのを防止できる半導体装置の
製造方法が得られる効果がある。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the invention of claim 3 of the present application, the semiconductor device according to claim 1
Forming the first wiring pattern,
When forming a mask pattern for
The mask pattern of the part formed on the top of the lug is
By making it wider than the first plug,
Etching for the edge film and the first wiring pattern forming layer
In the plugging step, the side surface of the first plug is
The first insulating film is covered with a part of the insulating film.
Since the sides of the plug are not etched,
In addition to the effect of the invention of claim 1, the first wiring pattern is etched.
The first plug is formed on the side surface of the first plug when forming by plugging.
Since a part of the insulating film remains, it can be used in the next dry etching process.
The side surface of the first plug is protected,
There is an effect that a method of manufacturing a semiconductor device can be obtained that can prevent unnecessary etching .

【0073】また、本願の請求項4の発明に係る半導体
装置の製造方法によれば、請求項に記載の半導体装置
の製造方法において、前記第2の絶縁膜の平坦化は、化
学機械研磨法により行うようにしたので、請求項1の発
明の効果に加え、化学機械研磨法により平坦化を行った
場合に、絶縁膜研磨仕様となっており金属パーティクル
の除去が困難な化学機械研磨装置の金属汚染を防止する
うえで有効な半導体装置の製造方法を実現できる効果が
ある。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the invention of claim 4 of the present application, in the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , the planarization of the second insulating film is performed.
Since the mechanical polishing method is used,
In addition to the effect of light, planarization was performed by the chemical mechanical polishing method.
In this case, the insulation film is polished and the metal particles
Prevents metal contamination of chemical mechanical polishing equipment, which is difficult to remove
In addition, there is an effect that a semiconductor device manufacturing method that is effective above can be realized .

【0074】また、本願の請求項5の発明に係る半導体
装置の製造方法によれば、請求項2に記載の半導体装置
の製造方法において、前記第3の絶縁膜の平坦化は、化
学機械研磨法により行うようにしたので、請求項2の発
明の効果に加え、化学機械研磨法により平坦化を行った
場合に、絶縁膜研磨仕様となっており金属パーティクル
の除去が困難な化学機械研磨装置の金属汚染を防止する
うえで有効な半導体装置の製造方法を実現できる効果が
ある。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the invention of claim 5 of the present application, in the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, the planarization of the third insulating film is performed.
Since the mechanical polishing method is used,
In addition to the effect of light, planarization was performed by the chemical mechanical polishing method.
In this case, the insulation film is polished and the metal particles
Prevents metal contamination of chemical mechanical polishing equipment, which is difficult to remove
In addition, there is an effect that a semiconductor device manufacturing method that is effective above can be realized .

【0075】[0075]

【0076】[0076]

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

【図1】本発明の実施の形態1による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図
FIG. 1 is a process sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態2による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図
FIG. 2 is a process sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】従来の半導体装置の製造方法を示す工程断面図3A to 3D are process cross-sectional views showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 半導体基板 102 第1の絶縁膜 103 導電膜 103a 第1の配線パターン 104 第2の絶縁膜 105 第1の接続孔 106 第1のプラグ 106a 密着層 107 第1の配線パターン用レジストパターン 108 第3の絶縁膜 109 第4の絶縁膜 110 空隙 111 第5の絶縁膜 112 第2の接続孔形成用レジストパターン 113 第2の接続孔 114 第2のプラグ 114a 密着層 115 第2の配線パターン 201 半導体基板 202 第1の絶縁膜 203 導電膜 203a 第1の配線パターン 204 第2の絶縁膜 205 接続孔 206 プラグ 206a 密着層 207 第1の配線パターン用レジストパターン 208 第3の絶縁膜 209 第4の絶縁膜 210 空隙 212 埋め込み配線用溝形成用レジストパターン 213 埋め込み配線用溝 214 導電膜 214a 密着膜 215 第2の配線パターン 215a 密着層 301 半導体基板 302 第1の絶縁膜 303 導電膜 303a 第1の配線パターン 304 第2の絶縁膜 305 接続孔形成用レジストパターン 306 接続孔 307 プラグ 307a 密着層 308 第1の配線パターン形成用レジストパターン 309 第3の絶縁膜 310 第4の絶縁膜 311 空隙 312 第2の配線パターン 101 semiconductor substrate 102 first insulating film 103 conductive film 103a First wiring pattern 104 second insulating film 105 First connection hole 106 First plug 106a adhesion layer 107 first wiring pattern resist pattern 108 Third insulating film 109 fourth insulating film 110 void 111 fifth insulating film 112 Second Connection Hole Forming Resist Pattern 113 Second connection hole 114 Second plug 114a adhesion layer 115 Second wiring pattern 201 semiconductor substrate 202 first insulating film 203 conductive film 203a First wiring pattern 204 second insulating film 205 connection hole 206 plug 206a Adhesion layer 207 First resist pattern for wiring pattern 208 Third insulating film 209 Fourth insulating film 210 void 212 Resist Pattern for Forming Groove for Embedded Wiring 213 Embedded wiring groove 214 conductive film 214a Adhesive film 215 Second wiring pattern 215a Adhesion layer 301 Semiconductor substrate 302 First insulating film 303 conductive film 303a First wiring pattern 304 Second insulating film 305 Resist pattern for connection hole formation 306 connection hole 307 plug 307a Adhesion layer 308 First wiring pattern forming resist pattern 309 Third insulating film 310 Fourth insulating film 311 void 312 Second wiring pattern

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開2000−58649(JP,A) 特開 平11−204635(JP,A) 特開 昭64−11346(JP,A) 特開 昭64−45141(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/768 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) Reference JP 2000-58649 (JP, A) JP 11-204635 (JP, A) JP 64-11346 (JP, A) JP 64-45141 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/768

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 導電膜からなる第1の配線パターン形成
層を形成すると共に、該第1の配線パターン形成層上に
第1の絶縁膜を形成する第1の工程と、 前記第1の絶縁膜に対し選択的にエッチングを行って開
口部を形成し、該開口部に導電膜を形成することによ
り、第1の配線パターン形成層と電気的に接続される第
1のプラグを形成する第2の工程と、 前記第1のプラグ上を含む前記第1の絶縁膜の上面に第
1の配線パターンを形成するためのマスクパターンを形
成する第3の工程と、 前記マスクパターンをマスクとして、前記第1の絶縁膜
と前記第1の配線パターン形成層に対してエッチングを
行って第1の配線パターンを形成する第4の工程と、 前記第1のプラグおよび前記第1の配線パターンを覆う
と共に、前記第1の配線パターン同士の間に空隙を残す
ように第2の絶縁膜を形成する第5の工程と、 前記第2の絶縁膜の上面を、前記第1のプラグの上面が
露出しないように平坦化する第6の工程と、 前記第2の絶縁膜に対し選択的にエッチングを行って開
口部を形成し、前記開口部の底面に少なくとも前記第1
のプラグの上面の一部を露出させ、前記開口部に導電膜
を形成することにより、前記第1のプラグと電気的に接
続される第2のプラグを形成する第7の工程と、 前記第2のプラグと電気的に接続されるように第2の配
線パターンを形成する第8の工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. Forming a first wiring pattern made of a conductive film
Forming a layer on the first wiring pattern forming layer
A first step of forming a first insulating film, and an opening by selectively etching the first insulating film.
By forming a mouth portion and forming a conductive film in the opening portion,
Is electrically connected to the first wiring pattern forming layer.
A second step of forming a first plug, and a first step on the upper surface of the first insulating film including on the first plug.
Shape the mask pattern to form the wiring pattern 1
And a third step of forming the first insulating film using the mask pattern as a mask.
And etching the first wiring pattern forming layer
And a fourth step of forming a first wiring pattern and covering the first plug and the first wiring pattern.
At the same time, a gap is left between the first wiring patterns.
Thus, the fifth step of forming the second insulating film and the upper surface of the second insulating film
A sixth step of flattening so as not to expose it and an opening by selectively etching the second insulating film.
Forming a mouth portion and at least the first portion on the bottom surface of the opening portion;
Part of the upper surface of the plug is exposed, and a conductive film is formed in the opening.
To form an electrical contact with the first plug.
A seventh step of forming a second plug to be continued, and a second step for electrically connecting to the second plug.
An eighth step of forming a line pattern, and a method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
において、 前記第6の工程において、前記第2の絶縁膜の上面を、
前記第1のプラグの上面が露出しないように平坦化する
のに代えて、 前記第2の絶縁膜上に第3の絶縁膜を形成し、該第3の
絶縁膜の上面を、前記プラグの上面が露出しないように
平坦化することにより、該平坦化工程において前記空隙
が露出しないようにするとともに、前記第3の絶縁膜の
上面を、前記第2の絶縁膜の上面を平坦化した場合より
も平坦性に優れた上面とする ことを特徴とする半導体装
置の製造方法。
2. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
In the sixth step, the upper surface of the second insulating film is
Flatten the top surface of the first plug so that it is not exposed
Instead of the above, a third insulating film is formed on the second insulating film, and the third insulating film is formed.
Make sure that the upper surface of the insulating film is not exposed on the upper surface of the plug.
By planarizing, the voids in the planarizing step
Is not exposed and the third insulating film
Compared to the case where the upper surface of the second insulating film is flattened,
A method of manufacturing a semiconductor device, which also has an upper surface excellent in flatness .
【請求項3】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
において、 前記第1の配線パターンを形成するためのマスクパター
ンを形成する際に、前記第1のプラグの上部に形成され
る部分のマスクパターンを、前記第1のプラグよりも広
くすることにより、前記第1の絶縁膜と前記第1の配線
パターン形成層に対するエッチング工程において、前記
第1のプラグの側面が前記第1の絶縁膜の一部によって
覆われるようにして、前記第1のプラグの側面がエッチ
ングされないようにした ことを特徴とする半導体装置の
製造方法。
3. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
In, a mask pattern for forming the first wiring pattern
Formed on top of the first plug when forming a plug
Make the mask pattern of the wider part wider than the first plug.
The first insulating film and the first wiring
In the etching process for the pattern forming layer,
The side surface of the first plug is formed by a part of the first insulating film.
The side surface of the first plug is etched so that it is covered.
A method of manufacturing a semiconductor device, which is characterized in that it is prevented from being damaged .
【請求項4】 請求項に記載の半導体装置の製造方法
において、前記第2の絶縁膜の平坦化は、化学機械研磨法により行
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , wherein the planarizing of the second insulating film is performed by a chemical mechanical polishing method.
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項5】 請求項2に記載の半導体装置の製造方法
において、前記第3の絶縁膜の平坦化は、化学機械研磨法により行
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2 , wherein the planarizing of the third insulating film is performed by a chemical mechanical polishing method.
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
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