JPH08195437A - Flattening structure for reducing line capacity - Google Patents

Flattening structure for reducing line capacity

Info

Publication number
JPH08195437A
JPH08195437A JP25097294A JP25097294A JPH08195437A JP H08195437 A JPH08195437 A JP H08195437A JP 25097294 A JP25097294 A JP 25097294A JP 25097294 A JP25097294 A JP 25097294A JP H08195437 A JPH08195437 A JP H08195437A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
metal
silicon dioxide
interconnect
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP25097294A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shin-Puu Jeng
− プー ジェング シン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Texas Instruments Inc filed Critical Texas Instruments Inc
Publication of JPH08195437A publication Critical patent/JPH08195437A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE: To obtain a multilayer metallization structure for reducing line-to-line capacitance. CONSTITUTION: A metal interconnection layer comprises a metal interconnection line, and an improved dielectric layer 16. The dielectric layer 16 comprises a silicon dioxide part 18 and a low permittivity part 20. The low permittivity part 20 has permittivity of 3.5 or less and can include an organic polymer, e.g. 'Teflon AF(R)'. A via hole may extend through the silicon dioxide part 18. The low permittivity part 20 functions to shorten the RC time lag.

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、一般に、半導体プロセ
スに関し、特に、線間容量低減に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to semiconductor processing, and more particularly to reducing line capacitance.

【0002】[0002]

【従来技術の説明】多くの集積回路は、相互接続用の多
層のメタライゼーションを含んでいる。装置のジオメト
リーズが縮小し、機能密度が増大するにつれて、多層メ
タライゼーション・システム内にて、RC時定数を低減
することは避けられなくなっている。金属ラインを相互
に絶縁分離するのに一般に使用されている誘電体は、二
酸化ケイ素である。従来の酸化物エッチングは、高アス
ペクト比及びブァイアホールに対して有効である。二酸
化ケイ素はまた、熱を効果的に散逸させる。しかしなが
ら、二酸化ケイ素の誘電率は略3.9である。最近、二
酸化ケイ素を、より低い誘電率を有する有機ポリマーで
置換する試みがなされてきた。無機化合物もまた用いら
れてきた。より低い誘電率を用いることによって、RC
遅延時間が低減される。しかしながら、有機ポリマーの
熱的安定性及びエッチング性は、二酸化ケイ素のそれら
より劣っている。酸素プラズマ中の側壁パッシベーショ
ンの結合は、コンタクト及びブァイアホール用エッチン
グに対して特に臨界的である。
2. Description of the Prior Art Many integrated circuits include multiple layers of metallization for interconnection. As device geometries shrink and functional densities increase, reducing RC time constants within multi-layer metallization systems is inevitable. A commonly used dielectric for isolating metal lines from one another is silicon dioxide. Conventional oxide etching is effective for high aspect ratios and via holes. Silicon dioxide also effectively dissipates heat. However, the dielectric constant of silicon dioxide is approximately 3.9. Recently, attempts have been made to replace silicon dioxide with organic polymers having lower dielectric constants. Inorganic compounds have also been used. By using a lower dielectric constant, RC
The delay time is reduced. However, the thermal stability and etchability of organic polymers are inferior to those of silicon dioxide. Sidewall passivation coupling in oxygen plasma is particularly critical for contact and via hole etching.

【0003】[0003]

【発明の概要】第1の金属構造体及び改良された誘電体
層を有する半導体装置を開示する。該誘電体層は、金属
構造体の上及び第1の側にてこれを覆うシリコン誘電体
部と、金属構造体の第2の側の低誘電体部とを備えてい
る。該低誘電体部は、3.5を下回る誘電率を有してい
る。例えば、低誘電体部は、例えばテフロン(Tefl
on:商標名)、ベンゾシクロブテン(BCB)、ポリ
イミド、またはパリレン(Parylene:商標名)
等の有機ポリマーで構成することができる。更には、シ
ロキサン−スピンオン−ガラスまたはフッ化ガラス(f
luorinated glass)等の無機化合物で
これを構成することもできる。一実施例において、誘電
体層の有機ポリマー部は、RC遅延時間を十分に低減す
るために、2つの金属相互接続ライン間に配置される。
このとき、ブァイアホールは、二酸化ケイ素部を通して
該金属相互接続ラインまで伸長し得る。
SUMMARY OF THE INVENTION A semiconductor device having a first metal structure and an improved dielectric layer is disclosed. The dielectric layer comprises a silicon dielectric portion overlying and on a first side of the metal structure, and a low dielectric portion on a second side of the metal structure. The low dielectric part has a dielectric constant of less than 3.5. For example, the low dielectric part is made of, for example, Teflon (Tefl).
on: trade name), benzocyclobutene (BCB), polyimide, or parylene (trade name)
And the like. Furthermore, siloxane-spin-on-glass or fluoride glass (f
It can also be composed of an inorganic compound such as fluorinated glass). In one embodiment, the organic polymer portion of the dielectric layer is placed between two metal interconnect lines to sufficiently reduce RC delay time.
At this time, the via holes may extend through the silicon dioxide portion to the metal interconnect line.

【0004】本発明の利点は、線間容量を低減する多層
メタライゼーション構成を提供することである。
An advantage of the present invention is that it provides a multi-layer metallization structure that reduces line-to-line capacitance.

【0005】本発明の更なる利点は、RC遅延時間を低
減する平坦化された多層メタライゼーション構成を提供
することである。
A further advantage of the present invention is to provide a planarized multi-layer metallization structure that reduces RC delay time.

【0006】本発明の更なる利点は、二酸化ケイ素の利
点を有すると共に、RC遅延時間を低減する多層金属装
置において誘電体層を提供することである。
[0006] A further advantage of the present invention is to provide a dielectric layer in a multi-layer metal device that has the advantages of silicon dioxide and reduces RC delay time.

【0007】これら及び他の利点は、図面及び特許請求
の範囲と関連して明細書を参照することによって、当業
者にとって明瞭となろう。
These and other advantages will be apparent to those of ordinary skill in the art by reference to the specification in conjunction with the drawings and claims.

【0008】[0008]

【実施例】多層金属相互接続装置において、静電容量
は、図1に示すように、4つの静電容量源に分解するこ
とができる。容量C12は、ライン1及びライン2間の線
間容量である。C13は、ライン1及びその下方のライ
ン、即ちライン3間の中間層容量である。C14は、ライ
ン1及びその対角線的に下方のライン、即ちライン4間
の中間層容量である。C15は、ライン1及びアース間の
ラインアース間容量である。C11は、総合容量として定
義される。各ライン1〜4の金属幅は、0.36μmで
ある。ライン間の間隔はまた、0.36μmである。金
属ライン1〜4の高さは0.6μmである。金属ライン
間の酸化物の厚さは、0.7μmである。容量シミュレ
ーションは、0.35μmの金属1設計ルールを使用し
て、図1の構造について完了した。その結果を表Iに示
す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In a multi-layer metal interconnect device, the capacitance can be decomposed into four capacitance sources, as shown in FIG. The capacitance C 12 is a line capacitance between the line 1 and the line 2. C 13 is the interlayer capacitance between line 1 and the line below it, ie line 3. C 14 is the interlayer capacitance between line 1 and the line diagonally below it, ie line 4. C 15 is the line-ground capacitance between line 1 and ground. C 11 is defined as the total capacity. The metal width of each line 1 to 4 is 0.36 μm. The spacing between the lines is also 0.36 μm. The height of the metal lines 1 to 4 is 0.6 μm. The oxide thickness between the metal lines is 0.7 μm. The capacitance simulation was completed for the structure of FIG. 1 using the 0.35 μm Metal 1 design rule. The results are shown in Table I.

【表1】 表1からわかるように、線間容量は、上記例の総合容量
の85%を占める。勿論、線間容量の占める割合は線間
のスペースによって変化する。そのスペースが小さくな
ると、総合容量に占める線間容量の割合は増大する。従
って、線間容量を低減することは、所定の相互接続ライ
ンの総合RC遅延時間に重要な影響を及ぼす。
[Table 1] As can be seen from Table 1, the line capacitance occupies 85% of the total capacitance of the above example. Of course, the ratio of the capacitance between the lines changes depending on the space between the lines. As the space becomes smaller, the ratio of the line capacity to the total capacity increases. Therefore, reducing line capacitance has a significant impact on the overall RC delay time for a given interconnect line.

【0009】本発明の好ましい実施例を、多層メタライ
ゼーション・プロセスと関連して説明する。メタライゼ
ーションの数を変え得ること及び本発明は単層金属装置
に等しく適用可能であることは、当業者にとって明瞭と
なろう。
The preferred embodiment of the present invention will be described in connection with a multi-layer metallization process. It will be apparent to those skilled in the art that the number of metallizations can be varied and that the present invention is equally applicable to single layer metal devices.

【0010】本発明の好ましい実施例を図2に示す。半
導体装置10は、例えば、トランジスタ、ダイオード、
及び技術上周知の他の半導体素子(図示せず)を含み得
る。半導体装置10はまた、他の金属相互接続層も含み
得る。絶縁体層12は、金属相互接続層14から半導体
装置10の構造体を絶縁分離すべく、半導体装置10の
表面に形成されている。絶縁体層12は、例えば、二酸
化ケイ素等の酸化物を備え得る。図示しないコンタクト
が絶縁層12を突き抜けて形成することができ、これに
より金属相互接続層14と半導体装置10が接続され
る。金属相互接続層14は、例えば、アルミニウムまた
はチタン−タングステン/アルミニウム二重層を備え得
る。誘電体層16は、付加的金属相互接続層(図示せ
ず)等の続いて処理形成された要素から金属相互接続層
14を絶縁分離する。誘電体層16は、二酸化ケイ素層
18及び低誘電率層20を含んでいる。低誘電率層20
は、テフロン(Teflon:商標名)、BCB、パリ
レン(Parylene:商標名)または3未満の誘電
率を有する他の材料等の有機ポリマーを備え得る。実施
例ではテフロンAFが用いられる。層20は、容量に最
も大きな影響を与える装置10の領域に配置されてい
る。線間容量は総合容量に大きく寄与するため、テフロ
ンAF等の低誘電率材料を金属相互接続層14の金属ラ
イン30〜34間に設けている。二酸化ケイ素18は他
の場所で使用される。酸化物層22は、有機ポリマー層
20の表面を保護すべく、誘電体層16を覆っている。
ブァイアホール24は、二酸化ケイ素層18を介して、
金属相互接続層14まで伸長している。
A preferred embodiment of the present invention is shown in FIG. The semiconductor device 10 includes, for example, a transistor, a diode,
And other semiconductor devices known in the art (not shown). Semiconductor device 10 may also include other metal interconnect layers. Insulator layer 12 is formed on the surface of semiconductor device 10 to insulate and separate the structure of semiconductor device 10 from metal interconnect layer 14. Insulator layer 12 may comprise, for example, an oxide such as silicon dioxide. A contact (not shown) can be formed through the insulating layer 12 to connect the metal interconnect layer 14 and the semiconductor device 10. The metal interconnect layer 14 may comprise, for example, an aluminum or titanium-tungsten / aluminum bilayer. Dielectric layer 16 insulates metal interconnect layer 14 from subsequently processed elements such as additional metal interconnect layers (not shown). The dielectric layer 16 includes a silicon dioxide layer 18 and a low dielectric constant layer 20. Low dielectric constant layer 20
May comprise an organic polymer such as Teflon (trademark), BCB, Parylene (trademark) or other material having a dielectric constant of less than 3. Teflon AF is used in the embodiment. Layer 20 is located in the area of device 10 that has the greatest effect on capacitance. Since the line capacitance greatly contributes to the total capacitance, a low dielectric constant material such as Teflon AF is provided between the metal lines 30 to 34 of the metal interconnect layer 14. Silicon dioxide 18 is used elsewhere. The oxide layer 22 covers the dielectric layer 16 to protect the surface of the organic polymer layer 20.
The via hole 24 is formed through the silicon dioxide layer 18,
It extends to the metal interconnect layer 14.

【0011】混在化有機ポリマー/二酸化ケイ素誘電体
層を有することは、幾つかの利点がある。第1に、コン
タクト・ブァイアホールを形成するのに要求されるよう
な高いアスペクト比のエッチングは、有機ポリマーによ
って行うことは困難である。逆に、こういったエッチン
グは、二酸化ケイ素に対して周知である。第2に、高電
流を金属ラインを通して流すと、或る場所で、金属ライ
ンの起き上り(rise up)を引き起こし得る。こ
のことは、ヒロック/ボイド形成として知られている。
二酸化ケイ素は、有機ポリマーに比してはるかにヒロッ
ク/ボイド形成を抑圧する。第3に、低誘電率材料20
は二酸化ケイ素に比して低い誘電率を有するので、線間
容量は低減される。第4に、金属ライン中に発生する熱
は、有機ポリマーを通すのに比して一層容易に二酸化ケ
イ素を通して消散し得る。第5に、二酸化シリコンの表
面がリソグラフィックパターンニングのために平坦化さ
れる。最後に、二酸化ケイ素層は、有機ポリマーの機械
的不安定性に対してバリアをもたらす。こうして、二酸
化ケイ素の利点は、低誘電率層20による低減化線間容
量の利点と組み合わされる。
Having a mixed organic polymer / silicon dioxide dielectric layer has several advantages. First, high aspect ratio etching, such as that required to form contact via holes, is difficult to achieve with organic polymers. Conversely, such etching is well known for silicon dioxide. Second, high currents flowing through metal lines can cause rises in the metal lines at certain locations. This is known as hillock / void formation.
Silicon dioxide suppresses hillock / void formation much more than organic polymers. Third, the low dielectric constant material 20
Has a low dielectric constant compared to silicon dioxide, so the line capacitance is reduced. Fourth, the heat generated in the metal line can be dissipated through silicon dioxide more easily than through organic polymers. Fifth, the surface of silicon dioxide is planarized for lithographic patterning. Finally, the silicon dioxide layer provides a barrier to mechanical instability of organic polymers. Thus, the benefits of silicon dioxide are combined with the benefits of reduced line capacitance due to the low dielectric constant layer 20.

【0012】本発明の好ましい実施例を図3に示す構造
体に形成することを、ここで議論する。図2は、トラン
ジスタ及び他の装置要素(図示せず)を形成した後の半
導体装置10を示している。1つ以上の相互接続層もま
た、形成し得る。好ましい実施例では、この種相互接続
層は形成されていなかった。半導体装置10の表面に
は、絶縁体層12が形成されている。
Forming the preferred embodiment of the present invention into the structure shown in FIG. 3 will now be discussed. FIG. 2 illustrates semiconductor device 10 after forming transistors and other device elements (not shown). One or more interconnect layers may also be formed. In the preferred embodiment, no such interconnect layer was formed. An insulator layer 12 is formed on the surface of the semiconductor device 10.

【0013】図4について説明すると、金属層を被着
し、これをエッチングして、金属相互接続層14を形成
する。簡略化のために、図5は、金属ライン30、32
及び34を備えた金属相互接続層14を示している。し
かしながら、他のジオメトリーズは勿論のこと、多くの
他の相互接続ラインもまた、金属相互接続層14の一部
を形成し得ることは当業者によって明瞭である。金属相
互接続層14は、略0.5−2.0μmの厚さを有して
いる。次に、二酸化ケイ素の層18を、酸化物層12及
び金属相互接続層14全体に渡って被着する。二酸化ケ
イ素層18は、略1.0−3.0μmの厚さを有してい
る。二酸化ケイ素層18は、技術上周知の技術に従っ
て、平坦化し得る。例えば化学機械研磨若しくは犠牲的
エッチバック方法(sacrificial etch
−bath process)を用いることができる。
Referring to FIG. 4, a metal layer is deposited and etched to form metal interconnect layer 14. For simplicity, FIG. 5 shows metal lines 30, 32.
3 shows a metal interconnect layer 14 with. However, it will be apparent to those skilled in the art that many other interconnect lines, as well as other geometries, may form part of the metal interconnect layer 14. The metal interconnect layer 14 has a thickness of approximately 0.5-2.0 μm. Next, a layer of silicon dioxide 18 is deposited over the oxide layer 12 and the metal interconnect layer 14. The silicon dioxide layer 18 has a thickness of approximately 1.0-3.0 μm. Silicon dioxide layer 18 may be planarized according to techniques well known in the art. For example, chemical mechanical polishing or sacrificial etch back method.
-Bath process) can be used.

【0014】二酸化ケイ素層18の一部分は、図5に示
すように、金属相互接続層14の、例えば金属ライン3
0、32及び34等の金属ライン間でエッチング除去さ
れる。除去される二酸化ケイ素層18の一部分は、相互
容量に最も大きな影響を及ぼす部位であることに留意す
べきである。こうして、除去すべき部分は、金属相互接
続ジオメトリーズに応じて変化し得る。絶縁体層12は
半導体装置10の表面全体に残存することもまた留意す
べきである。
A portion of the silicon dioxide layer 18 is shown in FIG. 5 of the metal interconnect layer 14, eg, metal line 3.
Etched away between metal lines such as 0, 32 and 34. It should be noted that the portion of the silicon dioxide layer 18 that is removed is the site that has the greatest effect on mutual capacitance. Thus, the portion to be removed can change depending on the metal interconnect geometry. It should also be noted that the insulator layer 12 remains on the entire surface of the semiconductor device 10.

【0015】図6について説明すると、低誘電率層20
の層状体を、略1.0−5.0μmの厚さに、構造体の
表面全体に被着する。層20は、例えば、テフロン、B
CB、ポリイミド、過フッ化重合体またはパリレン等の
有機ポリマーを備え得る。この層20はシロキサンスピ
ンオンガラス若しくはフッ化ガラス等の無機化合物で形
成することもできる。テフロンAFは、好ましい実施例
で使用される。被着後、層20は、構造体を平坦化する
ために、リフローし得る。次に、層20をエッチバック
して、図7に示すように、二酸化ケイ素層18の表面に
渡って何ら層20の材料が残存しないようにする。層2
0をエッチングする方法は、技術上周知である。例え
ば、少量のCF4 ガスによる酸素プラズマエッチングを
使用し得る。層18及び20の組合せで、誘電体層16
を形成する。
Referring to FIG. 6, the low dielectric constant layer 20.
Is applied to the entire surface of the structure to a thickness of approximately 1.0 to 5.0 μm. The layer 20 is, for example, Teflon, B
It may comprise an organic polymer such as CB, polyimide, perfluorinated polymer or parylene. This layer 20 can also be formed of an inorganic compound such as siloxane spin-on glass or fluoride glass. Teflon AF is used in the preferred embodiment. After deposition, layer 20 may reflow to planarize the structure. Layer 20 is then etched back so that no material of layer 20 remains over the surface of silicon dioxide layer 18, as shown in FIG. Layer 2
Methods of etching 0 are well known in the art. For example, oxygen plasma etching with a small amount of CF 4 gas may be used. The combination of layers 18 and 20 results in dielectric layer 16
To form.

【0016】図8について説明すると、酸化物22の層
を、構造体の表面全体に被着する。酸化物層22は、続
く加工段階の際に層20を保護するように機能する。ま
た、図8について説明すると、従来技術に従って、コン
タクト・ブァイアホール24を、二酸化ケイ素層18を
通して、金属相互接続層14までパターンニングしてエ
ッチングする。本発明の1つの利点は、より短かいRC
遅延時間を達成しつつ、従来のコンタクト/ブァイアホ
ールのエッチングを使用し得ることである。このこと
は、ブァイアホールが所望される場所では二酸化ケイ素
層18を残すが、有機ポリマー20をRC時定数に対し
てより臨界的に適切な位置で使用する事実に起因する。
最後に、金属層42をブァイアホール24を埋めるべく
デポジットする。
Referring to FIG. 8, a layer of oxide 22 is deposited over the surface of the structure. Oxide layer 22 functions to protect layer 20 during subsequent processing steps. Referring also to FIG. 8, contact via holes 24 are patterned and etched through silicon dioxide layer 18 to metal interconnect layer 14 in accordance with the prior art. One advantage of the present invention is that the shorter RC
It is possible to use conventional contact / via hole etching while achieving the delay time. This is due to the fact that the organic polymer 20 is used in a more critical and appropriate location for the RC time constant, while leaving the silicon dioxide layer 18 wherever the via hole is desired.
Finally, a metal layer 42 is deposited to fill the via hole 24.

【0017】図8の構造体を形成した後、工程を繰り返
して、図9に示すような、付加的金属相互接続層を形成
し得る。一般に、3ないし4つのこの種金属相互接続層
を形成し得る。しかしながら、本発明は、4層を上回る
相互接続部を有する装置には勿論のこと、単層または二
重層の金属相互接続部のみを有する装置に等しく適用可
能である。
After forming the structure of FIG. 8, the process can be repeated to form additional metal interconnect layers, as shown in FIG. Generally, three to four such metal interconnect layers can be formed. However, the invention is equally applicable to devices having more than four layers of interconnects, as well as devices having only single or double layer metal interconnects.

【0018】以上、本発明を例示的実施例について説明
したが、この説明は、限定的意味に解釈されようとする
ものではない。本発明の他の実施例は勿論のこと、例示
的実施例の種々の変更及び組合せは、この説明を参照し
て、当業者には明瞭となろう。従って、特許請求の範囲
は、任意のこの種変形または実施例を包含するものであ
る。
Although the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, this description is not meant to be construed in a limiting sense. Various modifications and combinations of the exemplary embodiments, as well as other embodiments of the invention, will be apparent to persons skilled in the art upon reference to this description. Accordingly, the claims are intended to cover any such variation or embodiment.

【0019】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 (1) (a) 第1の金属構造体と、(b) 前記金属構造体の上
及び第1の側にてこれを覆うシリコン誘電体部、及び前
記金属構造体の第2の側の低誘電体部を有する誘電体層
であって、該低誘電体部が3.9を下回る誘電率を有し
てなる前記誘電体層と、を具備したことを特徴とする半
導体装置。 (2) 第1項記載の装置において、前記低誘電体部が有
機ポリマーからなることを特徴とする前記装置。 (3) 第2項記載の装置において、前記有機ポリマーが
テフロンAFからなることを特徴とする前記装置。
With respect to the above description, the following items will be further disclosed. (1) (a) a first metal structure, and (b) a silicon dielectric part covering the metal structure on the first and second sides of the metal structure, and a low side of the second side of the metal structure. A semiconductor device comprising: a dielectric layer having a dielectric portion, wherein the low dielectric portion has a dielectric constant of less than 3.9. (2) The device according to the item 1, wherein the low dielectric portion is made of an organic polymer. (3) The device according to item 2, wherein the organic polymer is Teflon AF.

【0020】(4) 第2項記載の装置において、前記有
機ポリマーがテフロン、ベンゾシクロブテン、ペリレ
ン、ポリイミド、過フッ化重合体及びこれらの誘導体か
ら選ばれた材料であることを特徴とする前記装置。 (5) 第2項記載の装置において、前記低誘電体部が
3.9を下回る誘電率の無機化合物からなるコトを特徴
とする前記装置。 (6) 第5項記載の装置において、前記無機化合物は低
誘電率のシロキサンスピンオンガラス(siloxan
e spin on glass)であることを特徴と
する前記装置。 (7) 第5項記載の装置において、前記無機化合物は低
誘電率のフッ化ガラス(fluorinated gl
ass)であることを特徴とする前記装置。 (8) 第1項記載の装置において、第2の金属構造体を
更に具備し、前記誘電体層の前記低誘電体部が前記第1
及び第2の金属構造体の間に横方向に位置すると共に、
前記二酸化ケイ素部もまた前記第2の金属構造体を覆っ
て位置していることを特徴とする前記装置。
(4) In the device according to the second aspect, the organic polymer is a material selected from Teflon, benzocyclobutene, perylene, polyimide, perfluorinated polymers and derivatives thereof. apparatus. (5) The device according to the item (2), wherein the low-dielectric part comprises an inorganic compound having a dielectric constant of less than 3.9. (6) In the device according to the fifth aspect, the inorganic compound is a low dielectric constant siloxane spin-on glass (siloxan).
e spin on glass). (7) In the device according to the fifth aspect, the inorganic compound is a low dielectric constant fluorinated glass.
device). (8) The device according to item 1, further comprising a second metal structure, wherein the low dielectric part of the dielectric layer is the first
And laterally between the second metal structure and
The device of claim 1, wherein the silicon dioxide portion is also located over the second metal structure.

【0021】(9) 第8項記載の装置において、(a) 前
記第1の金属構造体の上方に位置すると共に、前記二酸
化ケイ素部によって前記第1の金属構造体から分離され
ている第3の金属構造体と、(b) 前記第2の金属構造体
の上方に位置すると共に、前記二酸化ケイ素部によって
前記第2の金属構造体から分離されている第4の金属構
造体と、(c) 前記第3及び第4の金属構造体の間に位置
している有機ポリマーの層と、を更に具備したことを特
徴とする前記装置。 (10) 第1項記載の装置において、前記二酸化ケイ素部
を通して前記第1の金属構造体まで伸長するブァイアホ
ールを更に具備したことを特徴とする前記装置。 (11) 第1項記載の装置において、前記第1の金属構造
体は金属相互接続ラインを備えていることを特徴とする
前記装置。
(9) In the device according to the eighth aspect, (a) a third structure which is located above the first metal structure and is separated from the first metal structure by the silicon dioxide portion. (B) a fourth metal structure located above the second metal structure and separated from the second metal structure by the silicon dioxide portion; ) A layer of an organic polymer located between the third and fourth metal structures, further comprising: (10) The device according to claim 1, further comprising a via hole extending to the first metal structure through the silicon dioxide portion. (11) The device of claim 1, wherein the first metal structure comprises metal interconnect lines.

【0022】(12)(a) 第1の相互接続層を具備し、該第
1の相互接続層が、(i) 第1及び第2の金属相互接続
ラインと、(ii) 前記第1及び第2の金属相互接続ライ
ンの間に横方向に位置し、3.9を下回る誘電率を有す
る第1の有機ポリマー層と、(iii) 前記第1及び第2の
金属相互接続ラインを覆って位置する二酸化ケイ素の第
1の層と、を備えたことを特徴とする多層メタライゼー
ション相互接続。 (13) 第12項記載の相互接続において、 (a) 第2の相互接続層を更に具備し、該第2の相互接続
層が、(i) 前記第1及び第2の金属相互接続ラインの
上方にそれぞれ位置する第3及び第4の金属相互接続ラ
インと、(ii) 前記第3及び第4の金属相互接続ライン
間に横方向に位置する第2の有機ポリマー層と、(iii)
前記第3及び第4の金属相互接続ラインの上方に位置す
る二酸化ケイ素の第2の層と、を備えたことを特徴とす
る前記相互接続。 (14) 第13項記載の相互接続において、(a) 二酸化ケ
イ素の前記第1の層を通して、前記第3の金属相互接続
ラインから前記第1の金属相互接続ラインに伸長する第
1のブァイアホールと、(b) 二酸化ケイ素の前記第1の
層を通して、前記第4の金属相互接続ラインから前記第
2の金属相互接続ラインに伸長する第2のブァイアホー
ルと、を更に具備したことを特徴とする前記相互接続。
(12) (a) a first interconnect layer, the first interconnect layer comprising: (i) first and second metal interconnect lines; and (ii) the first and second interconnect layers. A first organic polymer layer laterally positioned between the second metal interconnect lines and having a dielectric constant of less than 3.9; and (iii) covering the first and second metal interconnect lines. A first layer of silicon dioxide located thereon, and a multi-layer metallization interconnect. (13) The interconnect of claim 12, further comprising (a) a second interconnect layer, wherein the second interconnect layer comprises (i) the first and second metal interconnect lines. Third and fourth metal interconnect lines located respectively above, (ii) a second organic polymer layer laterally located between said third and fourth metal interconnect lines, and (iii)
A second layer of silicon dioxide overlying the third and fourth metal interconnect lines. (14) The interconnect of claim 13, wherein: (a) a first via hole extending from the third metal interconnect line to the first metal interconnect line through the first layer of silicon dioxide. And (b) a second via hole extending from the fourth metal interconnect line to the second metal interconnect line through the first layer of silicon dioxide. Interconnection.

【0023】(15) 第12項記載の相互接続において、
前記有機ポリマーはテフロンAFからなることを特徴と
する前記相互接続。 (16) 第12項記載の相互接続において、前記有機ポリ
マーはテフロン、ベンゾシクロブテン、パリレン、ポリ
イミド、過フッ化重合体及びこれらの誘導体から選ばれ
た材料であることを特徴とする前記相互接続。
(15) In the interconnection described in item 12,
The interconnect, wherein the organic polymer comprises Teflon AF. (16) In the interconnect according to item 12, the organic polymer is a material selected from Teflon, benzocyclobutene, parylene, polyimide, a perfluorinated polymer and derivatives thereof. .

【0024】(17)(a) 半導体装置の表面上に金属の第1
の層を被着する段階と、(b) 前記第1の金属層をエッチ
ングして、第1及び第2の金属構造体を形成する段階
と、(c) 前記第1及び第2の金属構造体、並びに前記半
導体装置の前記表面全体に二酸化ケイ素の第1の層を被
着する段階と、(d) 前記第1及び第2の金属構造体の間
に位置する、前記第1の二酸化ケイ素層の第1の部分を
エッチングする段階と、(e) 3.9を下回る誘電率を有
する低誘電率材料の第1の層を被着する段階と、(f) 前
記第1の二酸化ケイ素層の表面に何ら有機ポリマーが残
存しないように、有機ポリマーの前記第1の層をエッチ
ングする段階と、を具備したことを特徴とする多層相互
接続を形成する方法。 (18) 第17項記載の方法において、前記低誘電率材料
は有機ポリマーからなることを特徴とする前記方法。
(17) (a) A first metal layer is formed on the surface of the semiconductor device.
And (b) etching the first metal layer to form first and second metal structures, and (c) the first and second metal structures. A body and a first layer of silicon dioxide over the surface of the semiconductor device; and (d) the first silicon dioxide located between the first and second metal structures. Etching a first portion of the layer, (e) depositing a first layer of a low-k material having a dielectric constant of less than 3.9, and (f) the first silicon dioxide layer. Etching the first layer of organic polymer so that no organic polymer remains on the surface of the multilayer interconnect. (18) The method according to the item 17, wherein the low dielectric constant material comprises an organic polymer.

【0025】(19) 第18項記載の方法において、(a)
有機ポリマーの前記第1の層及び前記二酸化ケイ素層を
覆って酸化物層を被着する段階と、(b) 前記酸化物層を
覆って金属の第2の層を被着する段階と、(c) 前記第2
の金属層をエッチングして、第3及び第4の金属構造体
を形成する段階と、を更に具備したことを特徴とする前
記方法。 (20) 第19項記載の方法において、(a) 二酸化ケイ素
の第2の層を被着する段階と、(b) 前記第3及び第4の
金属構造体の間に位置する、二酸化ケイ素の前記第2の
層の第2の部分をエッチングする段階と、(c) 前記第1
の部分を有機ポリマーの第2の層で充填する段階と、を
更に具備したことを特徴とする前記方法。 (21) 第18項記載の方法において、前記有機ポリマー
は、テフロンAF、BCB、及びパリレンから成る部類
中から選択した材料を備えたことを特徴とする前記方
法。
(19) In the method described in paragraph 18, (a)
Depositing an oxide layer over the first layer of organic polymer and the silicon dioxide layer, and (b) depositing a second layer of metal over the oxide layer, c) the second
Etching the metal layer to form third and fourth metal structures. (20) The method of claim 19, wherein (a) depositing a second layer of silicon dioxide, and (b) a silicon dioxide layer between the third and fourth metal structures. Etching the second portion of the second layer, and (c) the first portion.
Filling said portion with a second layer of organic polymer. (21) The method according to the item 18, wherein the organic polymer comprises a material selected from the group consisting of Teflon AF, BCB, and parylene.

【0026】(22) 第17項記載の方法において、前記
低誘電率材料は無機化合物からなることを特徴とする前
記方法。 (23) 第22項記載の方法において、前記無機化合物は
低誘電率のシロキサンスピンオンガラスであることを特
徴とする前記方法。 (24) 第22項記載の方法において、前記無機化合物は
低誘電率のフッ化ガラスであることを特徴とする前記方
法。
(22) The method according to the seventeenth item, wherein the low dielectric constant material comprises an inorganic compound. (23) The method according to the item 22, wherein the inorganic compound is a siloxane spin-on glass having a low dielectric constant. (24) The method according to the item 22, wherein the inorganic compound is fluorinated glass having a low dielectric constant.

【0027】(25) 金属相互接続層は、金属相互接続ラ
イン(30、32及び34)、及び改良された誘電体層
16を具備している。誘電体層16は、二酸化ケイ素部
18及び低誘電率部20を備えている。低誘電率部20
は、3.5未満の誘電率を有し、かつ、テフロンAF等
の有機ポリマーを備え得る。ブァイアホール24は二酸
化ケイ素部18を通して伸長し得る。低誘電率部20
は、RC遅延を低減するように機能する。
(25) The metal interconnect layer comprises the metal interconnect lines (30, 32 and 34) and the improved dielectric layer 16. The dielectric layer 16 includes a silicon dioxide portion 18 and a low dielectric constant portion 20. Low dielectric constant part 20
Has a dielectric constant of less than 3.5 and may comprise an organic polymer such as Teflon AF. The via hole 24 may extend through the silicon dioxide portion 18. Low dielectric constant part 20
Functions to reduce RC delay.

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

【図1】多層相互接続システムのブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a multi-layer interconnection system.

【図2】本発明の好ましい実施例による多層相互接続装
置の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a multilayer interconnect device according to a preferred embodiment of the present invention.

【図3】製造の種々の段階での本発明の好ましい実施例
による多層相互接続装置の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a multilayer interconnect device according to a preferred embodiment of the present invention at various stages of manufacture.

【図4】製造の種々の段階での本発明の好ましい実施例
による多層相互接続装置の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a multilayer interconnect device according to the preferred embodiment of the present invention at various stages of manufacture.

【図5】製造の種々の段階での本発明の好ましい実施例
による多層相互接続装置の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a multi-layer interconnect device according to a preferred embodiment of the present invention at various stages of manufacture.

【図6】製造の種々の段階での本発明の好ましい実施例
による多層相互接続装置の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a multilayer interconnect device according to a preferred embodiment of the present invention at various stages of manufacture.

【図7】製造の種々の段階での本発明の好ましい実施例
による多層相互接続装置の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a multi-layer interconnect device according to a preferred embodiment of the present invention at various stages of manufacture.

【図8】製造の種々の段階での本発明の好ましい実施例
による多層相互接続装置の断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a multilayer interconnect device according to the preferred embodiment of the present invention at various stages of manufacture.

【図9】製造の種々の段階での本発明の好ましい実施例
による多層相互接続装置の断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a multilayer interconnect device according to the preferred embodiment of the present invention at various stages of manufacture.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

16 誘電体層 18 二酸化ケイ素部 20 低誘電率部 24 ブァイアホール 30、32、34 金属相互接続ライン 16 Dielectric Layer 18 Silicon Dioxide Part 20 Low Dielectric Constant Part 24 Via Hole 30, 32, 34 Metal Interconnect Line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/04 D ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 27/04 D

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a) 第1の金属構造体と、 (b) 前記金属構造体の第1の側にてこれを覆うシリコン
誘電体部、及び前記金属構造体の第2の側の低誘電体部
を有する誘電体層であって、該低誘電体部が3.9を下
回る誘電率を有してなる前記誘電体層と、を具備したこ
とを特徴とする半導体装置。
1. A first metal structure; (b) a silicon dielectric portion covering the first side of the metal structure on the first side of the metal structure; and a low side of the second side of the metal structure. A semiconductor device comprising: a dielectric layer having a dielectric portion, wherein the low dielectric portion has a dielectric constant of less than 3.9.
【請求項2】 (a) 半導体装置の表面上に金属の第1の
層を被着する段階と、 (b) 前記第1の金属層をエッチングして、第1及び第2
の金属構造体を形成する段階と、 (c) 前記第1及び第2の金属構造体、並びに前記半導体
装置の前記表面全体に二酸化ケイ素の第1の層を被着す
る段階と、 (d) 前記第1及び第2の金属構造体の間に位置する、前
記第1の二酸化ケイ素層の第1の部分をエッチングする
段階と、 (e) 3.9を下回る誘電率を有する低誘電率材料の第1
の層を被着する段階と、 (f) 前記第1の二酸化ケイ素層の表面に何ら有機ポリマ
ーが残存しないように、有機ポリマーの前記第1の層を
エッチングする段階と、を具備したことを特徴とする多
層相互接続を形成する方法。
2. (a) depositing a first layer of metal on the surface of the semiconductor device; and (b) etching the first metal layer to form first and second metal layers.
(C) depositing a first layer of silicon dioxide over the entire surface of the first and second metal structures and the semiconductor device; and (d) Etching a first portion of the first silicon dioxide layer located between the first and second metal structures; and (e) a low dielectric constant material having a dielectric constant less than 3.9. First of
And (f) etching the first layer of organic polymer such that no organic polymer remains on the surface of the first silicon dioxide layer. Method for forming a featured multi-layer interconnect.
JP25097294A 1993-10-15 1994-10-17 Flattening structure for reducing line capacity Pending JPH08195437A (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13765893A 1993-10-15 1993-10-15
US28040694A 1994-07-26 1994-07-26
US280406 1994-07-26
US137658 1994-07-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08195437A true JPH08195437A (en) 1996-07-30

Family

ID=26835466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25097294A Pending JPH08195437A (en) 1993-10-15 1994-10-17 Flattening structure for reducing line capacity

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08195437A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0851490A2 (en) * 1996-12-25 1998-07-01 Nec Corporation Semiconductor device and process for production thereof
US7015143B2 (en) 2002-06-04 2006-03-21 Oki Electric Industry Co., Ltd. Structure including multiple wire-layers and methods for forming the same
JP2010142862A (en) * 2008-12-22 2010-07-01 Cyber Laser Kk Method for producing nano-periodic structure on surface of dielectric material

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0851490A2 (en) * 1996-12-25 1998-07-01 Nec Corporation Semiconductor device and process for production thereof
EP0851490A3 (en) * 1996-12-25 1999-12-22 Nec Corporation Semiconductor device and process for production thereof
US6498398B1 (en) 1996-12-25 2002-12-24 Nec Corporation Semiconductor device having through holes selectively through isolation material covering wirings that are relatively far apart
US7015143B2 (en) 2002-06-04 2006-03-21 Oki Electric Industry Co., Ltd. Structure including multiple wire-layers and methods for forming the same
JP2010142862A (en) * 2008-12-22 2010-07-01 Cyber Laser Kk Method for producing nano-periodic structure on surface of dielectric material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7205636B2 (en) Semiconductor device with a multilevel interconnection connected to a guard ring
US9966336B2 (en) Hybrid interconnect scheme and methods for forming the same
US5486493A (en) Planarized multi-level interconnect scheme with embedded low-dielectric constant insulators
US6177329B1 (en) Integrated circuit structures having gas pockets and method for forming integrated circuit structures having gas pockets
US7250681B2 (en) Semiconductor device and a method of manufacturing the semiconductor device
US6426249B1 (en) Buried metal dual damascene plate capacitor
JP3961412B2 (en) Semiconductor device and method for forming the same
JP3870031B2 (en) Capacitor structure and manufacturing method thereof
US6188125B1 (en) Via formation in polymeric materials
US8390038B2 (en) MIM capacitor and method of making same
KR19980064510A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US7781892B2 (en) Interconnect structure and method of fabricating same
JP2003514397A (en) Void dielectrics in self-aligned via structures
JP2004327909A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP2002118173A (en) High capacitance damask capacitor
US6627540B2 (en) Method for forming dual damascene structure in semiconductor device
US20230369199A1 (en) Metal plate corner structure on metal insulator metal
US7932187B2 (en) Method for fabricating a semiconductor device
JP2002270769A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
US6548901B1 (en) Cu/low-k BEOL with nonconcurrent hybrid dielectric interface
US7060193B2 (en) Method to form both high and low-k materials over the same dielectric region, and their application in mixed mode circuits
US6894364B2 (en) Capacitor in an interconnect system and method of manufacturing thereof
JPH08195437A (en) Flattening structure for reducing line capacity
KR100727794B1 (en) A process for manufacturing an integrated circuit including a dual-damascene structure and a capacitor
US8664743B1 (en) Air-gap formation in interconnect structures