JP5263482B2 - 多層配線構造および多層配線の製造方法 - Google Patents
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Description
近年の超LSIデバイスでは、数mm角のチップに数百万個以上の素子を集積する必要があるため、素子を微細化し、配線を微細化・多層化することが不可欠となってきている。ここで、特にデバイス動作速度の高速化のため、配線抵抗および層間容量の低減が重要な課題となる。
配線抵抗および層間容量の低減のために、銅を配線材料に、シリコン酸化膜より誘電率の低い膜を層間絶縁膜に用いる方法が用いられている。
銅配線は、低抵抗かつ高信頼性のため、次世代配線材料としてもっとも注目されているものである。しかし、銅は従来のメタル材料と異なり、ドライエッチングによる加工が難しいため、埋め込み配線技術(ダマシン法)が行われている。さらに、層間容量を低減させるため、配線層間膜として空孔(ポア)を内含した低誘電率膜が提案されている。低誘電率膜/銅配線の形成方法としては、例えば図12のような工法が提案されている。
まず、半導体基板、例えばシリコン基板901上に、例えばMOSトランジスタ902を形成し、トランジスタ部分を覆うように例えばシリコン酸化膜903を層間絶縁膜として成膜し、トランジスタと配線部分をつなぐコンタクトプラグ904を例えばタングステンによって形成する。次に、上層の層間絶縁膜のエッチングストッパとしてシリコン炭窒化膜905をCVD法により形成する。さらにシリコン炭窒化膜905上に層間絶縁膜として、例えばCVD法によりポーラスSiOCH膜906を形成する。ここでポーラスSiOCH膜としては比誘電率が2.7以下のものが多く使われる。さらにポーラスSiOCH膜のキャップ層としてシリコン酸化膜907を形成する。次に、シリコン酸化膜907上に、反射防止膜908とレジスト膜909を形成し、フォトリソグラフィ技術等を用いてレジスト膜に開口溝を形成する〔図1(a)〕。レジスト膜909をマスクとして、反射防止膜908、シリコン酸化膜907およびポーラスSiOCH膜906をエッチングし〔図1(b)〕、レジスト膜および反射防止膜を除去する〔図1(c)〕。その後、エッチングストッパであるシリコン炭窒化膜905をエッチングし〔図1(d)〕、下層のコンタクトプラグ904と繋がる配線溝910を形成する。その後、Taなどからなるバリア層911をスパッタ法で形成し、さらに銅層912を例えばスパッタ法およびめっき法で形成して配線溝910に埋め込み、化学的機械的研磨法(CMP法)で不要の銅層912およびバリア層911を研磨・除去することによって、溝配線913を形成する〔図1(e)〕。さらに銅の拡散を抑制するキャップ膜としてシリコン炭窒化膜914を形成する〔図1(f)〕。その後、層間絶縁膜、導電性プラグ、溝配線を必要層数形成して、多層配線を形成する。
TDDB不良は、図2に示すように、Cu研磨面と同じ高さにある絶縁膜界面を通じてリーク電流が流れ、短絡することが主たる原因とされている。その抑制のために、絶縁膜界面の高さをCu研磨面に対して低くする方法が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。例えば、特許文献1には、層間絶縁膜上にシリコン窒化膜を形成し、層間絶縁膜およびシリコン窒化膜を貫通する溝にCuを埋め込んだ後、配線研磨を行い、シリコン窒化膜をドライエッチングあるいはウエットエッチングによって除去する方法が提案されている。また、特許文献2には、層間絶縁膜中にCu配線を形成した後、ドライエッチングあるいはウエットエッチングによって層間絶縁膜の一部を除去する方法が提案されている。さらに、特許文献3には、層間絶縁膜中にCu配線を形成した後、キャップ膜の成膜前のドライプラズマ処理で層間絶縁膜の表面を削る方法が提案されている。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解決することであって、その目的は、TDDB耐性に優れた多層配線構造を提供すると共に、平坦化CMPを行うことなくダマシン配線上に平坦な絶縁膜を形成し得るようにすることである。
さらに、上記の目的を達成するため、本発明によれば、第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜に形成された配線溝と、前記配線溝に埋め込まれた複数の配線とからなる配線構造である多層配線構造を有する半導体装置において、前記第1の絶縁膜は、前記複数の配線間の中央部に設けられて前記複数の配線の上面高さにほぼ等しい上面高さである前記第1の絶縁膜の配線間中央部と、前記複数の配線の周囲に設けられて前記配線の上面高さより低い上面高さである前記第1の絶縁膜の前記配線の周囲部とを有し、前記複数の配線が形成された前記第1の絶縁膜の表面をドライエッチングの際に、前記第1の絶縁膜の表面には電子がチャージアップされるが前記配線上には電子は蓄積されずに、前記第1の絶縁膜表面は前記配線表面よりも低い電位を有し、シース電位で加速されたイオンはより低い電位をもつ前記第1の絶縁膜表面に流れ込み、前記配線の周囲にはより多くのイオンが収束されることで、前記配線の周囲の前記第1の絶縁膜の表面高さは前記配線間での表面高さより低くなる半導体装置、が提供される。
102 低誘電率絶縁膜
103 キャップ層
104 バリア層
105 銅層
106 電子
107 イオン
201、301、701、801、901 シリコン基板
202、302、702、802、902 MOSトランジスタ
203、303、703、803、903 シリコン酸化膜
204、304、704、804、904 コンタクトプラグ
205、305、705、805、905 シリコン炭窒化膜
206、306、706、806、906 ポーラスSiOCH膜
207、307、707、807、907 シリコン酸化膜
208、908 反射防止膜
209、909 レジスト膜
210、310、910 配線溝
211、311、711、811、911 バリア層
212、312、712、812、912 銅層
213、313、713、813、913 溝配線
214、314、714、814、914 シリコン炭窒化膜
315 有機高分子膜
401 下層配線構造
402、502、602 シリコン炭窒化膜
403 SiOCH膜
404、406、504 シリコン酸化膜
405、503、505、603、605 ポーラスSiOCH膜
407、409 反射防止膜
408、410 レジスト膜
411 配線溝
412 ビアホール
413 バリア層
414 銅層
415、515、615 導電性プラグ
416、516、616 溝配線
417 シリコン炭窒化膜
506、606 リジッドSiOCH膜
716 CoWP膜
817 SiOCH膜
818 空洞
図3(a)は、CMP処理された半導体基板に対し本発明に従ってドライエッチングを施す状態を示す断面図である。エッチングストッパ膜101、低誘電率絶縁膜102およびキャップ層103からなる層間絶縁膜に形成された配線溝内には、バリア層104と銅層105とからなる配線が埋め込まれている。CMPの結果、層間絶縁膜と配線の表面は平坦になされている。ドライエッチングの際に、絶縁体である層間絶縁膜の表面には電子106がチャージアップされるが配線上には電子は蓄積されない。したがって、層間絶縁膜表面(キャップ層表面)は配線表面よりも低い電位をもつ。そのため、シース電位で加速されたイオン107はより低い電位をもつキャップ層表面に流れ込み、配線の周囲にはより多くのイオンが収束される。その結果、図3(b)に示されるように、配線の周囲の絶縁膜の表面高さは配線間での表面高さより低くなる。このエッチング処理において、エッチング条件を選択することにより配線間での絶縁膜がほとんどエッチングされないようにすることもでき、その場合には配線間での絶縁膜の表面高さは、配線の表面高さとほぼ等しくなる。
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。
図6A(a)〜図6B(g)は、本発明の実施例1の多層配線構造の製造プロセスを模
式的に示す工程順の断面図である。実施例1は、シリコン酸化膜/ポーラスSiOCH膜/シリコン炭窒化膜の溝にCu配線が形成され、シリコン酸化膜の一部を除去することにより、TDDB耐性を向上させるものである。
まず、シリコン基板201上に、例えばMOSトランジスタ202を形成し、トランジスタ部分を覆うように例えばシリコン酸化膜203を層間絶縁膜として成膜し、トランジスタと配線部分をつなぐコンタクトプラグ204を例えばタングステンによって形成する。次に、層間絶縁膜のエッチングストッパとしてシリコン炭窒化膜205を例えばCVD法により形成する。さらにシリコン炭窒化膜205上に低誘電率絶縁膜として、例えばCVD法により、ポーラスSiOCH膜206を形成する。そしてポーラスSiOCH膜206上に低誘電率膜キャップ層となるシリコン酸化膜207を成長させる。次に、シリコン酸化膜207上に反射防止膜208とレジスト膜209を形成し、フォトリソグラフィ技術を用いてレジスト膜209に開口溝を形成する〔図6A(a)〕。レジスト膜209をマスクとして、反射防止膜208/シリコン酸化膜207/ポーラスSiOCH膜206をエッチングした後〔図6A(b)〕、レジスト膜209および反射防止膜208を除去する〔図6A(c)〕。さらにシリコン炭窒化膜205をエッチバックすることにより、下層のコンタクトプラグ204上に開口する配線溝210を形成する〔図6A(d)〕。続いて、バリア層211となる例えばTaと銅をスパッタ法で堆積した後銅を例えばめっき法で堆積して配線溝210を埋め込み、CMP法で不要の銅層212とバリア層211を研磨・除去することによって、バリア層211と銅層212とからなる溝配線213が形成される〔図6B(e)〕。そして、洗浄を行い必要に応じてCu腐食防止のためのBTA(ベンゾトリアゾール)などの防食剤を塗布する。その後、図1ないし図3のように、ドライエッチングあるいはウエットエッチングによって、シリコン酸化膜207の研磨面の配線に近い部分をエッチングする〔図6B(f)〕。段差としては、例えば1nm〜100nm程度であり、望ましくは50nm以下である。エッチング量が少ないと信頼性向上の効果が少なく、エッチング量が多いとCuキャップ膜の成膜に問題を生じるためである。また、銅層212の上面とシリコン酸化膜207の最上面との高低差は±50nm以下が望ましく、より好ましくは±25nm以下である。ここで、シリコン酸化膜207の配線間中央部の上面高さは銅層212の上面高さと前記の精度でほぼ等しい。一方、シリコン酸化膜207の前記配線の周囲の上面高さは、エッチングされて銅層212の上面高さより低い上面高さである。CMP後洗浄の最終工程で塗布したCu防食剤もエッチング処理で除去されてしまうので、エッチング処理後に防食剤を塗布してCu配線表面を防食剤で被覆しておく。この防食剤の存在でCu配線の酸化を防止することができる。
本発明に係る半導体デバイスにおける特徴は、Cu配線の上面が低誘電率膜上のシリコン酸化膜よりも凸状となっていることにより、Cu配線の上面だけでなく側面の一部を覆うようにCuキャップ膜(シリコン炭窒化膜214)が形成されていることにある。
本発明の方法によれば、配線間の沿面距離を大きくしてTDDB耐性を向上させることが可能になる。また、シリコン酸化膜が上面にあるので、バリア層と層間絶縁膜との密着性を確保しつつCMPを行うことができ、良好なCMPが行える。さらには、シリコン酸化膜が上面にあるので、Cuキャップ膜となるシリコン炭窒化膜との密着性を確保することができ、プロセスの確実性や配線信頼性を確保することが可能となる。さらに、配線近傍以外の絶縁膜上面はCu上面と同じ高さなので、上層の絶縁膜の平坦化処理を行わなくてもよい。そして、段差が最小限に抑えられており、ビアホール開口のための露光のマージンも増加するため、ビアホール形成の信頼性も向上する。
図7A(a)〜図7B(g)は、本発明の実施例2の多層配線構造の製造プロセスを模式的に示す工程順の断面図である。図5A、Bにおいて、図6A、Bに示す実施例1の部分と同等の部分には下2桁が共通する参照記号を付し重複する説明は適宜省略する。実施例2においては、シリコン酸化膜/ポーラスSiOCH膜/シリコン炭窒化膜の溝にCu配線が形成され、さらには有機高分子膜が配線溝の側面に成膜される。そして、実施例1と同様に、シリコン酸化膜の一部を除去することにより、TDDB信頼性を向上させている。
まず、実施例1の図6A(c)までと同様の工程を行って、シリコン酸化膜307、ポーラスSiOCH膜306に配線を埋め込むための溝を形成する〔図7A(a)〕。その後、例えば特開平11−17006号公報に記載されたCVD法等で有機高分子膜315を溝内壁面を含むシリコン酸化膜307上に成膜し〔図7A(b)〕、エッチバックを行うことで、溝側面のみに有機高分子膜315を残してポーラスSiOCH膜306をシールする〔図7A(c)〕。さらにシリコン炭窒化膜305をエッチバックすることにより、下層のコンタクトプラグ304上に開口する配線溝310を形成する〔図7A(d)〕。その後、図6B(e)〜図6B(g)と同様の工程を経て、シリコン炭窒化膜314でキャップされた溝配線が形成される〔図7B(e)〜図7B(g)〕。
本実施例よれば、実施例1の研磨面リークの抑制、プロセスの確実性の向上に加え、低誘電率膜内部のリークによって破壊されるTDDB劣化も抑制できる。さらに、層間絶縁膜と配線との密着性が向上し信頼性を向上させることができる。溝側面をシールする材料として有機高分子膜の例を示したが、CVDで形成される絶縁材料ならよく、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、シリコン炭化膜、シリコン炭窒化膜のような無機系材料膜やSiOCHのような低誘電率膜などでもよい。
図8A(a)〜図8B(j)は、本発明の実施例3の多層配線構造の製造プロセスを模式的に示す工程順の断面図である。実施例3においては、シリコン酸化膜/ポーラスSiOCH/シリコン酸化膜/SiOCH/シリコン炭窒化膜の絶縁膜構造に形成されたビアホールと配線用トレンチに同時に埋め込みが行われる、いわゆるデュアルダマシンCu配線が形成される。そして、実施例1の場合と同様にシリコン酸化膜の一部を除去することによりTDDB信頼性を向上させている。
まず、下部配線構造401の上面に、シリコン炭窒化膜402を介してビアホール層間絶縁膜となるSiOCH膜403が形成される。ビアホール層間膜として多孔質SiOCH膜やさらに多孔質SiOCH膜にUV照射やEB照射を行って硬質化させた多孔質SiOCH膜であってもよい。更に、SiOCH膜403の上面に、エッチングストッパとなるシリコン酸化膜404が形成される。このシリコン酸化膜は後述されるようにトレンチ層間絶縁膜をエッチングする際のエッチングストッパになる。シリコン酸化膜404の上面に、トレンチ層間絶縁膜としてポーラスSiOCH膜405が形成される。更に、ポーラスSiOCH膜405の上面に、低誘電率膜キャップとしてシリコン酸化膜406が形成される。続いて、シリコン酸化膜406の上面に反射防止膜407とレジスト膜408が形成され、更に、フォトリソグラフィ技術を用いてレジスト膜408にビアホール開口用レジストパターンが形成される〔図8A(a)〕。続いて、ビアホール開口パターンが形成されたレジスト膜408をマスクとして、反射防止膜407、シリコン酸化膜406およびポーラスSiOCH膜405、シリコン酸化膜404およびSiOCH膜403が順次エッチングされ、ビアホール形状の開口が形成される。この際、SiOCH膜403のエッチングはCuキャップ膜であるシリコン炭窒化膜402でストップする〔図8A(b)〕。
レジスト膜408および反射防止膜407を除去した後〔図8A(c〕、開口内およびシリコン酸化膜405上に反射防止膜409が形成され、その上面に、レジスト膜410が形成される。このときの反射防止膜はビアホール底のキャップ膜(シリコン炭窒化膜402)を保護する役割を果たす。更に、フォトリソグラフィ技術を用いてレジスト膜410に配線溝用レジストパターンが形成される〔図8A(d)〕。
デュアルダマシン工法では、目合わせずれによりビアホールが配線溝からはみ出した場合、配線が太く形成され配線間距離が短くなるため、TDDB耐性が劣化する。本発明の、溝配線がシリコン酸化膜面より突出し溝配線の上面と一部側面がシリコン炭窒化膜で被覆された構造によるとTDDB耐性が向上するため、上記の目合わせずれに起因するTDDB耐性の劣化を抑制することができる。
本実施例では、デュアルダマシンの形成方法として、ビアホールを先に形成する方法(ビアホールファースト工法)について示したが、特開2002−43419号公報で示されるような、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜などからなる互いにエッチング性の異なる2層から4層の多層のハードマスクを使用し、ハードマスクにビアホールパターンと配線溝パターンを形成した後にこのハードマスクを利用して低比誘電率膜をエッチングする方法を採用してもよい。
図12(a)〜(d)は、本発明の実施例4の多層配線構造の製造プロセスを模式的に示す工程順の断面図である。実施例4においては、シリコン酸化膜/ポーラスSiOCH/シリコン炭窒化膜の溝にCu配線が形成され、さらにはCu配線の上部のみに配線材料とは異なる種類の金属化合物が選択的に形成されている。そして、シリコン酸化膜の一部を除去することにより、TDDB耐圧を向上させている。
まず、実施例1の図6B(e)までと同様の工程を行って、層間絶縁膜内に溝配線を形成する〔図12(a)〕。なお、図12において、図6A、図6Bに示す実施例1の部分と同等の部分には下2桁が共通する参照番号を付し、重複する説明は省略する。その後、無電解めっき法などで、メタルキャップ膜であるCoWP膜716を溝配線713上のみに選択成長させる〔図12(b)〕。その後、図1ないし図3に示す、ドライエッチングあるいはウエットエッチングによって、シリコン酸化膜の研磨面の配線に近い部分をエッチングし〔図12(c)〕、さらにCuキャップ膜として、例えばCVD法によりシリコン炭窒化膜714を形成する〔図12(d)〕。
この方法によれば、メタルキャップの選択成長における問題点を解決できる。すなわち、酸化膜上の金属残留物が酸化膜エッチング時に除去されるため、メタルキャップでの絶縁性確保に効果がある。当然ながらTDDB耐性も向上する。さらに、配線近傍以外の絶縁膜上面はCu上面とほぼ同じ高さなので、ビアホール層間絶縁膜の平坦化処理を行わなくてよいし、段差が最小限に抑えられるので、ビアホール形成用露光のマージンも増加し、ビアホールの信頼性も向上する。
図13(a)〜(d)は、本発明の実施例5の多層配線構造の製造プロセスを模式的に示す工程順の断面図である。実施例5においては、シリコン酸化膜/ポーラスSiOCH/シリコン炭窒化膜の溝にCu配線が形成され、シリコン酸化膜の一部が除去されて段差が形成された後、Cuキャップ膜、ビアホール層間絶縁膜が形成されるときに空洞が形成されるものであり、TDDB耐圧を向上させながら、配線間容量を低減させている。
まず、実施例1の図6B(e)までと同様の工程を行って、層間絶縁膜内に溝配線を形成する〔図13(a)〕。なお、図13において、図6A、図6Bに示す実施例1の部分と同等の部分には下2桁が共通する参照番号を付し、重複する説明は省略する。その後、図3ないし図5に示す、ドライエッチングあるいはウエットエッチングによって、シリコン酸化膜の研磨面の配線に近い部分をエッチングする〔図13(b)〕。エッチングする深さをコントロールすることにより、後に形成される空孔の大きさ、形を制御できる。さらにCuキャップ膜として、例えばCVD法によりシリコン炭窒化膜814を形成する〔図13(c)〕。次いで、ビアホール層間膜として例えばSiOCH膜817を形成する。このとき、図13(d)に示すように空洞818を発生させることができる。この結果、配線間の容量を低減することが可能である。この後、SiOCH膜817をCMP法で研磨することによって平坦性を確保し、図13(d)に示す構造を得ることができる。その後、導電性プラグ、層間絶縁膜、溝配線の形成工程等を繰り返すことによって多層配線の形成が可能となる。
幾つかの好適な実施の形態及び実施例に関連付けして本発明を説明したが、これら実施の形態及び実施例は単に実例を挙げて発明を説明するためのものであって、限定することを意味するものではないことが理解できる。本明細書を読んだ後であれば、当業者にとって等価な構成要素や技術による数多くの変更および置換が容易であることが明白であるが、このような変更および置換は、添付の請求項の真の範囲及び精神に該当するものであることは明白である。
Claims (20)
- 第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜に形成された配線溝と、
前記配線溝に埋め込まれた複数の配線とからなる配線構造である多層配線構造において、
前記第1の絶縁膜は、前記複数の配線間の中央部に設けられて前記複数の配線の上面高さにほぼ等しい上面高さである前記第1の絶縁膜の配線間中央部と、
前記複数の配線の周囲に設けられて前記配線の上面高さより低い上面高さである前記第1の絶縁膜の前記配線の周囲部とを有し、
前記複数の配線が形成された前記第1の絶縁膜の表面をドライエッチングの際に、前記第1の絶縁膜の表面には電子がチャージアップされるが前記配線上には電子は蓄積されずに、前記第1の絶縁膜表面は前記配線表面よりも低い電位を有し、シース電位で加速されたイオンはより低い電位をもつ前記第1の絶縁膜表面に流れ込み、前記配線の周囲にはより多くのイオンが収束されることで、前記配線の周囲の前記第1の絶縁膜の表面高さは前記配線間での表面高さより低くなる多層配線構造。 - 前記配線の上面と、前記配線の側面の一部と、前記第1の絶縁膜の上面を覆う第2の絶縁膜を有することを特徴とする請求項1に記載の多層配線構造。
- 前記第1の絶縁膜の少なくとも一部がシリコン酸化膜より低い比誘電率を持つことを特徴とする請求項1または2に記載の多層配線構造。
- 前記第1の絶縁膜の少なくとも一部が多孔質膜であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の多層配線構造。
- 前記配線溝の側面に側壁絶縁膜を有することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の多層配線構造。
- 前記第2の絶縁膜上に第3の絶縁膜を有し、第3の絶縁膜内に空洞を有することを特徴とする請求項2に記載の多層配線構造。
- 前記第1の絶縁膜の下に、下層の導電層とのコンタクトをとるためのビアホールが開設された第4の絶縁膜が形成され、ビアホール内に埋設された導電性プラグと前記配線とが接続されていることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の多層配線構造。
- 前記配線溝と前記ビアホールとが同時に形成された導電体によって埋め込まれていることを特徴とする請求項7に記載の多層配線構造。
- 前記配線上に前記配線の材料とは異なる組成の金属化合物膜が選択的に形成されていることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の多層配線構造。
- (1)第1の絶縁膜を形成する工程と、(2)前記第1の絶縁膜に配線溝を形成する工程と、(3)前記配線溝内を埋め込む導電体層を形成する工程と、(4)前記第1の絶縁膜上の導電体層を除去して所望のパターンの複数の配線を形成する工程と、(5)前記第1の絶縁膜の表面をドライエッチングする工程であって、前記ドライエッチングの際に前記第1の絶縁膜の表面には電子がチャージアップされるが前記配線上には電子は蓄積されずに、前記第1の絶縁膜表面は配線表面よりも低い電位を有し、シース電位で加速されたイオンはより低い電位をもつ前記第1の絶縁膜表面に流れ込み、前記配線の周囲にはより多くのイオンが収束されることで、前記配線の周囲の前記第1の絶縁膜の表面高さは前記配線間での表面高さより低くなる工程と、を有し、前記配線を前記第1の絶縁膜の表面より突出させるとともに前記第1の絶縁膜は、前記複数の配線間の中央部に設けられていて配線間中央の前記第1の絶縁膜の上面の高さが前記複数の配線の上面の高さとほぼ等しくなるように加工することを特徴とする多層配線の製造方法。
- 前記第1の絶縁膜が、トランジスタを覆うように形成される層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜のエッチングストッパ膜と、前記エッチングストッパ膜上に形成される比誘電率が二酸化シリコンより低い低比誘電率絶縁膜と、前記低比誘電率絶縁膜上に形成される前記低比誘電率絶縁膜より緻密な高密度絶縁膜と、を有していることを特徴とする請求項10に記載の多層配線の製造方法。
- (1)第1および第2の絶縁膜を第1の絶縁膜が上層となるように形成する工程と、(2)前記第1の絶縁膜に配線溝を、前記第2の絶縁膜にビアホールをそれぞれ形成する工程と、(3)前記ビアホールおよび前記配線溝内を埋め込む導電体層を形成する工程と、(4)前記第1の絶縁膜上の導電体層を除去して前記ビアホールに埋め込まれた導電性プラグに接続された所望のパターンの複数の配線を形成する工程と、(5)前記第1の絶縁膜の表面をドライエッチングする工程であって、前記ドライエッチングの際に前記第1の絶縁膜の表面には電子がチャージアップされるが前記配線上には電子は蓄積されずに、前記第1の絶縁膜表面は配線表面よりも低い電位を有し、シース電位で加速されたイオンはより低い電位をもつ前記第1の絶縁膜表面に流れ込み、前記配線の周囲にはより多くのイオンが収束されることで、前記配線の周囲の前記第1の絶縁膜の表面高さは前記配線間での表面高さより低くなる工程と、を有し、前記配線を前記第1の絶縁膜の表面より突出させるとともに前記第1の絶縁膜は、前記複数の配線間の中央部に設けられていて配線間中央の前記第1の絶縁膜の上面の高さが前記複数の配線の上面の高さとほぼ等しくなるように加工することを特徴とする多層配線の製造方法。
- 前記エッチングストッパ膜が、炭窒化シリコン、炭化シリコン、窒化シリコンまたは酸窒化シリコンのいずれかにより形成されていることを特徴とする請求項11に記載の多層配線の製造方法。
- 前記低比誘電率絶縁膜が、SiOCHにより形成されていることを特徴とする請求項11または13に記載の多層配線の製造方法。
- 前記高密度絶縁膜が、酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコンまたは炭化シリコンにより形成されていることを特徴とする請求項11または13に記載の多層配線の製造方法。
- 成膜当初前記第1の絶縁膜が低比誘電率絶縁膜と該低比誘電率絶縁膜を覆う低比誘電率絶縁膜キャップ層とを含んでおり、前記低比誘電率絶縁膜キャップ層は前記(4)の工程において除去されることを特徴とする請求項10または12に記載の多層配線の製造方法。
- 前記低比誘電率絶縁膜は、ポーラスSiOCH膜とその上に形成されるリジッドSiOCH膜を含んでいることを特徴とする請求項16に記載の多層配線の製造方法。
- 前記(4)の工程がCMP(化学的機械的研磨)法により行われることを特徴とする請求項10から17のいずれかに記載の多層配線の製造方法。
- 前記(4)の工程において、前記導電体層の上面高さが前記第1の絶縁膜の上面高さより低くなるように加工されることを特徴とする請求項10から18のいずれかに記載の多層配線の製造方法。
- 第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜に形成された配線溝と、
前記配線溝に埋め込まれた複数の配線とからなる配線構造である多層配線構造を有する半導体装置において、
前記第1の絶縁膜は、前記複数の配線間の中央部に設けられて前記複数の配線の上面高さにほぼ等しい上面高さである前記第1の絶縁膜の配線間中央部と、
前記複数の配線の周囲に設けられて前記配線の上面高さより低い上面高さである前記第1の絶縁膜の前記配線の周囲部とを有し、
前記複数の配線が形成された前記第1の絶縁膜の表面をドライエッチングの際に、前記第1の絶縁膜の表面には電子がチャージアップされるが前記配線上には電子は蓄積されずに、前記第1の絶縁膜表面は前記配線表面よりも低い電位を有し、シース電位で加速されたイオンはより低い電位をもつ前記第1の絶縁膜表面に流れ込み、前記配線の周囲にはより多くのイオンが収束されることで、前記配線の周囲の前記第1の絶縁膜の表面高さは前記配線間での表面高さより低くなる半導体装置。
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