JPH08316315A - Semiconductor device and its production - Google Patents

Semiconductor device and its production

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JPH08316315A
JPH08316315A JP12209595A JP12209595A JPH08316315A JP H08316315 A JPH08316315 A JP H08316315A JP 12209595 A JP12209595 A JP 12209595A JP 12209595 A JP12209595 A JP 12209595A JP H08316315 A JPH08316315 A JP H08316315A
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JP
Japan
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etching stopper
layer
wiring
stopper layer
etching
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Application number
JP12209595A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Gocho
哲雄 牛膓
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication of JPH08316315A publication Critical patent/JPH08316315A/en
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Abstract

PURPOSE: To suppress the generation of stress by making an etching stopper layer thin. CONSTITUTION: This device has such a multilayer wiring structure that interlayer insulation films 2, 5 and 10 and wiring layers 4, 9a and 9b are piled up alternately, and interlayer insulation films 2 and 5 having etching stopper layers 3 and 6 for etching for a joint hole opening are formed between a wiring layer connecting by joint holes 7 and 11 and a wiring layer thereunder. In addition, the layers 3 and 6 are formed of silicon nitride film, and the films 5 and 10 are etched at a high selectivity against the silicon nitride film.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置およびその
製造方法に関し、例えば、高度に微細化、集積化された
半導体装置およびその製造方法、特に、微細集積化が進
行したメモリ素子等の集積半導体回路およびその製造方
法に利用することができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, for example, a highly miniaturized and integrated semiconductor device and a method of manufacturing the same, and in particular, integration of a memory element having advanced fine integration. It can be used for a semiconductor circuit and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの微細化に伴い、例えば
メモリ素子等の集積半導体回路においては多層配線構造
が多用されている。従来の多層配線構造は、図4(A)
(B)に示すように、配線層9と上層の配線層とを接続
するための接続孔11が形成される領域のみ配線層9の
幅を大きくする構造が採用されていた。この種の多層配
線構造では、接続孔11を開口するためのフォトリソグ
ラフィーパターニングの合わせずれが生じても、図4
(C)に示すように接続孔11が形成された領域の配線
層9の幅がその他の領域よりも広く形成されているた
め、接続孔11を形成すべき配線層9に接続孔11が形
成され、接続孔11の開口エッチングが下層の配線層4
まで到達するという問題は生じなかった。
2. Description of the Related Art With the miniaturization of semiconductor devices, multi-layer wiring structures are often used in integrated semiconductor circuits such as memory devices. The conventional multilayer wiring structure is shown in FIG.
As shown in (B), a structure is adopted in which the width of the wiring layer 9 is increased only in the region where the connection hole 11 for connecting the wiring layer 9 and the upper wiring layer is formed. In this type of multilayer wiring structure, even if misalignment occurs in the photolithography patterning for opening the connection hole 11, FIG.
As shown in (C), since the width of the wiring layer 9 in the region where the connection hole 11 is formed is wider than that in other regions, the connection hole 11 is formed in the wiring layer 9 where the connection hole 11 is to be formed. Then, the opening of the connection hole 11 is etched and the lower wiring layer 4 is etched.
There was no problem of reaching.

【0003】しかしながら、集積度を高めるために配線
層の幅を接続孔径に近づけようとすると、接続孔を開口
するためのフォトリソグラフィーパターニングの合わせ
ずれが生じた場合、図5に示すように接続孔開口エッチ
ングのオーバーエッチング時に接続孔11が下層の配線
層4まで到達してしまい、配線層9と下層の配線層4と
の間でショートが発生するという問題があった。
However, if an attempt is made to bring the width of the wiring layer closer to the diameter of the contact hole in order to increase the degree of integration, and if misalignment occurs in the photolithography patterning for opening the contact hole, the contact hole is formed as shown in FIG. There is a problem that the connection hole 11 reaches the lower wiring layer 4 during overetching of the opening etching, and a short circuit occurs between the wiring layer 9 and the lower wiring layer 4.

【0004】そこで、接続孔が形成されるべき配線層と
それより下層の配線層の間に、接続孔開口エッチングに
対するエッチングストッパー層が形成された多層配線構
造が提案されている(例えば、特開昭63−136,6
47号公報参照)。
Therefore, a multilayer wiring structure has been proposed in which an etching stopper layer for etching the opening of the connection hole is formed between the wiring layer in which the connection hole is to be formed and the wiring layer below the wiring layer (for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2003-242242). 63-136,6
No. 47).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
63−136,647号公報に開示された多層配線構造
では、エッチングストッパ層を構成するシリコン窒化膜
が100〜500オングストローム(第1層目絶縁膜の
膜厚の1割程度)と厚く、このシリコン窒化膜と上部に
形成された配線層との間に応力が発生し、この配線層に
損傷、断線が生じるという問題があった。
However, in the multilayer wiring structure disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-136,647, the silicon nitride film forming the etching stopper layer is 100 to 500 angstroms (first layer insulation). The film thickness is as thick as about 10% of the film thickness), and there is a problem that stress is generated between the silicon nitride film and the wiring layer formed on the upper side, and the wiring layer is damaged or broken.

【0006】本発明は、このような実状に鑑みてなさ
れ、エッチングストッパ層を薄くすることにより応力の
発生を抑制できる高集積度の半導体装置およびその製造
方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a highly integrated semiconductor device capable of suppressing the generation of stress by thinning the etching stopper layer, and a manufacturing method thereof.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体装置は、第1のエッチングストッパ
ー層と、前記第1のエッチングストッパー層の上に積層
される所定パターンの第1の配線層と、前記第1のエッ
チングストッパー層および第1の配線層を覆い、前記第
1のエッチングストッパー層に対して選択比がとれる層
間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の上に積層される第2のエ
ッチングストッパー層と、前記第2のエッチングストッ
パー層および層間絶縁膜に形成され、前記第1の配線層
に臨む接続孔と、前記接続孔に埋め込まれる配線材料
と、前記第2のエッチングストッパー層の上に形成さ
れ、前記配線材料に接続される第2の配線層とを有し、
前記第1の配線層の幅が、前記接続孔の幅にほぼ等しい
一定幅である。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention comprises a first etching stopper layer and a first pattern having a predetermined pattern laminated on the first etching stopper layer. Wiring layer, an interlayer insulating film that covers the first etching stopper layer and the first wiring layer, and has a selective ratio with respect to the first etching stopper layer, and is laminated on the interlayer insulating film. A second etching stopper layer, a connection hole formed in the second etching stopper layer and the interlayer insulating film and facing the first wiring layer, a wiring material embedded in the connection hole, and the second etching A second wiring layer formed on the stopper layer and connected to the wiring material,
The width of the first wiring layer is a constant width substantially equal to the width of the connection hole.

【0008】前記第1および第2のエッチングストッパ
ー層は、シリコン窒化膜から構成することが好ましい。
また、上記目的を達成するために、本発明の半導体の製
造方法は、第1のエッチングストッパー層を形成する工
程と、前記第1のエッチングストッパー層の上に、所定
パターンの第1の配線層を形成する工程と、前記第1の
エッチングストッパー層および第1の配線層を覆うよう
に、前記第1のエッチングストッパー層に対して選択比
がとれる層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜
の上に、第2のエッチングストッパー層を形成する工程
と、前記第2のエッチングストッパー層および層間絶縁
膜に、前記第1の配線層に臨む接続孔を、前記第1のエ
ッチングストッパー層に対して高選択比の条件で、エッ
チングにより形成する工程と、前記接続孔に、配線材料
を埋め込む工程と、前記第2のエッチングストッパー層
の上に、前記配線材料に接続される第2の配線層を形成
する工程とを有する。
It is preferable that the first and second etching stopper layers are made of a silicon nitride film.
In order to achieve the above object, a method for manufacturing a semiconductor according to the present invention comprises a step of forming a first etching stopper layer, and a step of forming a first wiring layer having a predetermined pattern on the first etching stopper layer. And a step of forming an interlayer insulating film having a selection ratio with respect to the first etching stopper layer so as to cover the first etching stopper layer and the first wiring layer, and the interlayer insulating film. A step of forming a second etching stopper layer on the film, and forming a connection hole facing the first wiring layer in the second etching stopper layer and the interlayer insulating film in the first etching stopper layer. On the other hand, under the condition of a high selection ratio, the step of forming by etching, the step of embedding a wiring material in the connection hole, and the wiring on the second etching stopper layer. And forming a second wiring layer connected to the charge.

【0009】この場合、エッチングガスとして少なくと
もC48 ガスおよびCOガスを用い、このエッチング
ガスの流量比をCOガス/C48 ガス>0.5とし、
30Pa以下の圧力、かつ900W以上の高周波電力の
下で前記エッチングを施すことが好ましい。
In this case, at least C 4 F 8 gas and CO gas are used as etching gas, and the flow rate ratio of this etching gas is set to CO gas / C 4 F 8 gas> 0.5.
The etching is preferably performed under a pressure of 30 Pa or less and a high frequency power of 900 W or more.

【0010】本発明において、下層の配線が耐熱性の高
い、例えば高融点金属からなる場合は、エッチングスト
ッパー層としてLP(低圧)CVDにて形成したシリコ
ン窒化膜を用いることが好ましく、配線が耐熱性の低
い、例えばアルミニウム金属からなる場合は、エッチン
グストッパー層としてプラズマCVDにて形成したシリ
コン窒化膜を用いることが好ましい。
In the present invention, when the lower wiring has a high heat resistance, for example, made of a refractory metal, it is preferable to use a silicon nitride film formed by LP (low pressure) CVD as the etching stopper layer, and the wiring is heat resistant. When it is made of aluminum metal, which has a low property, it is preferable to use a silicon nitride film formed by plasma CVD as an etching stopper layer.

【0011】また、層間絶縁膜には、シリコン窒化膜よ
りエッチングレートの早い膜として、例えばCVDにて
形成したシリコン酸化膜やドープトシリコン酸化膜を用
いることが好ましい。
Further, it is preferable to use, for the interlayer insulating film, a silicon oxide film or a doped silicon oxide film formed by CVD, for example, as a film having an etching rate faster than that of the silicon nitride film.

【0012】[0012]

【作用】本発明の半導体装置は、第2の配線層とそれよ
り下層の第1配線層とを接続するために形成される接続
孔を形成する際に、エッチングストッパー層が存在する
ため、接続孔のフォトレジストのパターニングに合わせ
ずれが生じても、接続孔のエッチングにおけるオーバー
エッチング時に、エッチングストッパー層より深くエッ
チングされることはなく、それより下層の配線まで接続
孔が達することはない。したがって、配線層間の短絡を
防止することができる。これと相俟って、本発明の半導
体装置では、下層の配線層の幅が接続孔の幅にほぼ等し
い一定幅とされているため、配線間隔を短くすることが
でき、集積度を高めることができる。
In the semiconductor device of the present invention, since the etching stopper layer is present when forming the connection hole formed for connecting the second wiring layer and the first wiring layer below the second wiring layer, the connection is made. Even if misalignment occurs in the patterning of the photoresist of the holes, the holes are not etched deeper than the etching stopper layer at the time of overetching in the etching of the connection holes, and the connection holes do not reach the wirings below the etching stopper layer. Therefore, a short circuit between wiring layers can be prevented. In combination with this, in the semiconductor device of the present invention, the width of the lower wiring layer is set to a constant width which is almost equal to the width of the connection hole, so that the wiring interval can be shortened and the degree of integration can be increased. You can

【0013】この半導体装置を製造するための本発明の
半導体装置の製造方法では、エッチングストッパー層
が、たとえばシリコン窒化膜からなり、シリコン窒化膜
に対して、層間絶縁膜が高選択比でエッチングされるの
で、シリコン窒化膜などで構成されるエッチングストッ
パー層を薄膜化することができる。その結果、エッチン
グストッパー層が原因で生じる応力の発生を抑制でき、
上部に形成される配線層の損傷や断線を防止することが
できる。
In the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention for manufacturing this semiconductor device, the etching stopper layer is made of, for example, a silicon nitride film, and the interlayer insulating film is etched with a high selectivity with respect to the silicon nitride film. Therefore, the etching stopper layer composed of a silicon nitride film or the like can be thinned. As a result, it is possible to suppress the generation of stress caused by the etching stopper layer,
It is possible to prevent the wiring layer formed on the upper part from being damaged or broken.

【0014】以上の作用により、多層配線構造を要する
SRAMやDRAM等のメモリデバイスやASIC等の
ロジックデバイスを良好に製造することができる。
With the above operation, it is possible to satisfactorily manufacture memory devices such as SRAMs and DRAMs that require a multilayer wiring structure and logic devices such as ASICs.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しつつ詳細に説明する。図1は本実施例の半導体装置
を示す平面図、図3(H)は図1におけるA−B線に沿
う断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. 1 is a plan view showing a semiconductor device of this embodiment, and FIG. 3H is a sectional view taken along the line AB in FIG.

【0016】本実施例の半導体装置では、図示はしない
が、シリコン基板1上にトランジスタが形成されてお
り、この基板1の上部に第1の層間絶縁膜2が形成され
ている。この第1の層間絶縁膜2の上部には、接続孔7
のエッチングストッパー層となる第1のシリコン窒化膜
3が形成されている。本実施例の第1のシリコン窒化膜
3は0.010〜0.070μm 程度の薄膜で形成され
ている。これは、後述する第2の層間絶縁膜5をエッチ
ングして接続孔7を開口する際に、第1のシリコン窒化
膜3に対して、この第2の層間絶縁膜5を高選択比でエ
ッチングできるからであり、これにより第1のシリコン
窒化膜3を0.01〜0.07μm 程度まで薄膜化する
ことができ、その結果、第1のシリコン窒化膜3と第1
の配線層4との間に発生するストレスを抑制し、第1の
配線層4の損傷や断線を防止することができる。第1の
層間絶縁膜2は、たとえばCVD法により成膜される酸
化シリコン膜、PSG膜、BPSG膜などで構成され
る。
In the semiconductor device of this embodiment, although not shown, a transistor is formed on a silicon substrate 1, and a first interlayer insulating film 2 is formed on the substrate 1. A connection hole 7 is formed on the first interlayer insulating film 2.
The first silicon nitride film 3 serving as the etching stopper layer is formed. The first silicon nitride film 3 of this embodiment is formed as a thin film having a thickness of about 0.010 to 0.070 μm. This is because the second interlayer insulating film 5 is etched with a high selectivity with respect to the first silicon nitride film 3 when the second interlayer insulating film 5 to be described later is etched to open the connection hole 7. This makes it possible to reduce the thickness of the first silicon nitride film 3 to about 0.01 to 0.07 μm, and as a result, the first silicon nitride film 3 and the first silicon nitride film 3 can be made thinner.
It is possible to suppress the stress generated between the first wiring layer 4 and the first wiring layer 4 and prevent the first wiring layer 4 from being damaged or broken. The first interlayer insulating film 2 is composed of, for example, a silicon oxide film, a PSG film, a BPSG film formed by a CVD method.

【0017】第1のシリコン窒化膜3の上部には、アル
ミニウムからなる第1の配線層4が形成されており、こ
の第1の配線層4の上部およびそれ以外の第1のシリコ
ン窒化膜3の上部には第2の層間絶縁膜5が形成されて
いる。また、第2の層間絶縁膜5の上部には、上述した
第1のシリコン窒化膜3と同様の第2のシリコン窒化膜
6が形成されており、この第2のシリコン窒化膜6と第
2の層間絶縁膜5には、第1の配線層4と後述する第2
の配線層9aとを接続するための接続孔7が形成され、
ここにタングステンなどからなる接続孔内配線材料8が
埋め込まれている。
A first wiring layer 4 made of aluminum is formed on the upper part of the first silicon nitride film 3, and the first silicon nitride film 3 other than the upper part of the first wiring layer 4 is formed. A second interlayer insulating film 5 is formed on the upper part of the. A second silicon nitride film 6 similar to the above-mentioned first silicon nitride film 3 is formed on the second interlayer insulating film 5, and the second silicon nitride film 6 and the second silicon nitride film 6 are formed on the second silicon nitride film 6. The inter-layer insulating film 5 of the first wiring layer 4 and the second wiring layer 2 which will be described later.
Connection hole 7 for connecting to the wiring layer 9a of
A wiring material 8 in the connection hole made of tungsten or the like is embedded therein.

【0018】第2のシリコン窒化膜6の上部には、第1
の配線層4と同様のアルミニウムからなる第2の配線層
9a,9bが形成され、さらに、この第2の配線層9
a,9bの上部およびそれ以外の第2のシリコン窒化膜
6の上部には第3の層間絶縁膜10が形成されている。
第2の層間絶縁膜5および第3の層間絶縁膜10は、た
とえば、酸化シリコン膜、PSG膜、BPSG膜などで
構成される。
On the upper part of the second silicon nitride film 6, the first
Second wiring layers 9a and 9b made of aluminum similar to the second wiring layer 4 are formed, and further, the second wiring layer 9 is formed.
A third interlayer insulating film 10 is formed on the upper portions of a and 9b and on the other portions of the second silicon nitride film 6 other than that.
The second interlayer insulating film 5 and the third interlayer insulating film 10 are composed of, for example, a silicon oxide film, a PSG film, a BPSG film or the like.

【0019】本実施例の半導体装置では、配線間隔を短
くして集積度を高めるために、図1に示すように、第1
の配線層4および第2の配線層9a,9bの線幅Dと、
第2の層間絶縁膜5および第3の層間絶縁膜10に開口
される接続孔7,11の幅dとがほぼ等しくされてい
る。このようにしても、本実施例の半導体装置では、接
続孔7,11を開口する際のエッチングストッパーとし
て第1および第2のシリコン窒化膜3,6を形成してい
るので、配線層間でショートするおそれはない。
In the semiconductor device of this embodiment, in order to shorten the wiring interval and increase the degree of integration, as shown in FIG.
The line width D of the wiring layer 4 and the second wiring layers 9a and 9b,
The widths d of the connection holes 7 and 11 opened in the second interlayer insulating film 5 and the third interlayer insulating film 10 are made substantially equal. Even in this case, in the semiconductor device of the present embodiment, the first and second silicon nitride films 3 and 6 are formed as etching stoppers when opening the connection holes 7 and 11, so that a short circuit occurs between wiring layers. There is no danger of

【0020】次に、図2および図3を参照しつつ上記半
導体装置の製造方法の一実施例を工程を追って説明す
る。図2(A)〜(D)および図3(E)〜(H)は本
実施例の半導体装置の製造方法を説明するための断面図
である。図示はしないがシリコン基板1上にトランジス
タの形成まで行った後に、まず第1の層間絶縁膜2をプ
ラズマCVD法などのCVD法にて成膜した。本実施例
では、並行平板枚葉プラズマCVD装置を用い、ガス流
量をTEOSガス/O2ガス=800sccm/600
sccm、圧力を1133.2Pa、基板温度を400
°C、高周波電力を700Wとして成膜した。
Next, one embodiment of a method of manufacturing the above semiconductor device will be described step by step with reference to FIGS. 2A to 2D and 3E to 3H are cross-sectional views for explaining the method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment. Although not shown, after forming the transistor on the silicon substrate 1, first, the first interlayer insulating film 2 was formed by a CVD method such as a plasma CVD method. In this embodiment, a parallel plate single-wafer plasma CVD apparatus is used and the gas flow rate is TEOS gas / O 2 gas = 800 sccm / 600.
sccm, pressure 1133.2 Pa, substrate temperature 400
The film was formed at a temperature of ° C and a high frequency power of 700W.

【0021】次に、接続孔7のエッチングストッパー層
となる第1のシリコン窒化膜3をプラズマCVD法にて
成膜した。本実施例では、並行平板枚葉式プラズマCV
D装置を用い、ガス流量をSiH4 =50sccm、N
3 =200sccm、N2=2000sccm、圧力
を600Pa、温度を360°Cとして成膜した。
Next, a first silicon nitride film 3 to be an etching stopper layer for the connection hole 7 was formed by plasma CVD. In this embodiment, a parallel flat plate single wafer plasma CV is used.
D device using a gas flow rate of SiH 4 = 50 sccm, N
H 3 = 200 sccm, N 2 = 2000 sccm, pressure was 600 Pa, and temperature was 360 ° C. to form a film.

【0022】なお、図2(A)において、シリコン基板
1上に形成される下層配線(不図示)材料がWSixや
MoSixなどの高融点金属の場合は、接続孔7のエッ
チングストッパー層となるシリコン窒化膜3はLPCV
D法にて成膜しても良い。この場合のシリコン窒化膜3
は、LPCVD装置を用い、ガス流量比をSiH2 Cl
2 =50sccm,NH3 =200sccm,N2 =2
000sccm、圧力を70Pa、温度を760°Cと
して成膜すれば良い。
In FIG. 2A, when the material of the lower layer wiring (not shown) formed on the silicon substrate 1 is a refractory metal such as WSix or MoSix, the silicon serving as the etching stopper layer of the connection hole 7 is formed. The nitride film 3 is LPCV
The film may be formed by the D method. Silicon nitride film 3 in this case
Is an LPCVD apparatus and the gas flow rate ratio is SiH 2 Cl.
2 = 50sccm, NH 3 = 200sccm , N 2 = 2
The film may be formed at 000 sccm, a pressure of 70 Pa, and a temperature of 760 ° C.

【0023】次に、配線材料として例えばアルミニウム
を用い、スパッタ法にて第1の配線層4を形成した。本
実施例におけるAl−1%Siを成膜するスパッタ条件
は、スパッタ装置を用い、ガス流量をAr=100sc
cm、圧力を0.4Pa、基板加熱温度を150°C、
DC電力を5kWとした。
Next, using, for example, aluminum as a wiring material, the first wiring layer 4 was formed by the sputtering method. The sputtering conditions for forming the film of Al-1% Si in the present embodiment are such that a sputtering apparatus is used and the gas flow rate is Ar = 100 sc.
cm, pressure 0.4 Pa, substrate heating temperature 150 ° C,
DC power was 5 kW.

【0024】次に、図示していないがフォトレジストパ
ターニングを行いアルミニウムのエッチングを行った。
本実施例では、並行平板枚葉プラズマエッチャー装置を
用い、ガス流量をBCl3 /Cl2 =60sccm/9
0sccm、圧力を2Pa、RFを1200Wとしてエ
ッチングを行った。次に、図示しないがアッシングと濃
硫酸洗浄にてレジスト除去を行った。ここまでを図2
(A)に示す。
Next, although not shown, photoresist patterning was performed to etch aluminum.
In this embodiment, a parallel plate single-wafer plasma etcher device is used and the gas flow rate is BCl 3 / Cl 2 = 60 sccm / 9.
Etching was performed at 0 sccm, a pressure of 2 Pa, and an RF of 1200 W. Next, although not shown, the resist was removed by ashing and washing with concentrated sulfuric acid. Figure 2 up to here
It shows in (A).

【0025】次に、上述した第1の層間絶縁膜2と同じ
成膜条件で、第2の層間絶縁膜5をCVD法にて成膜し
たのち、接続孔11のエッチングストッパー層となる第
2のシリコン窒化膜6を、上述した第1のシリコン窒化
膜3と同じ成膜条件のプラズマCVD法にて成膜した。
ここまでを図2(B)に示す。
Next, the second interlayer insulating film 5 is formed by the CVD method under the same film forming conditions as the first interlayer insulating film 2 described above, and then the second interlayer insulating film 5 to be the etching stopper layer of the connection hole 11 is formed. The silicon nitride film 6 was formed by the plasma CVD method under the same film forming conditions as the first silicon nitride film 3 described above.
The process up to this point is shown in FIG.

【0026】次に、図示はしないが接続孔開口用のフォ
トレジストパターニングを行い、ドライエッチングを行
った。ここで、できるだけシリコン窒化膜3に対して高
選択比を得られるようにエッチングを行った。本実施例
では、枚葉式マグネトロンRIE装置を用い、ガス流量
をC48 =8sccm,CO=60sccm,Ar=
200sccm、圧力を5.3Pa、RF電力を160
0W、サセプタ温度(基板温度)を30°Cとしてエッ
チングを行った。
Next, although not shown, photoresist patterning for opening contact holes was performed and dry etching was performed. Here, etching was performed so as to obtain a high selection ratio with respect to the silicon nitride film 3 as much as possible. In this embodiment, a single-wafer type magnetron RIE device is used, and the gas flow rate is C 4 F 8 = 8 sccm, CO = 60 sccm, Ar =
200sccm, pressure 5.3Pa, RF power 160
Etching was performed at 0 W and a susceptor temperature (substrate temperature) of 30 ° C.

【0027】この条件下では、シリコン窒化膜3に対し
て10以上の選択比が得られた。また、接続孔7のフォ
トレジストパターニング合わせずれが生じてもシリコン
窒化膜3でエッチングがストップし、下層の配線まで接
続孔7が達することはなかった。ここまでを図2(C)
に示す。
Under this condition, a selection ratio of 10 or more was obtained for the silicon nitride film 3. Further, even if the photoresist patterning misalignment of the connection hole 7 occurred, the etching stopped at the silicon nitride film 3 and the connection hole 7 did not reach the underlying wiring. Figure 2 (C) up to here
Shown in

【0028】なお、シリコン窒化膜3に対する層間絶縁
膜が高選択比でエッチングされるためには、装置として
高密度プラズマエッチャー(1E10cm-3以上のプラ
ズマ密度)を用い、COガス流量を少なくともC48
ガスの半分以上、すなわちCO/C48 >0.5、圧
力を30Pa以下の低圧、高周波電力を900W以上の
高電力とした条件で行うことが好ましい。
[0028] In order to interlayer insulating film to the silicon nitride film 3 is etched with a high selectivity ratio, high-density plasma etcher as device - using (1E10cm 3 or more plasma density), at least C 4 CO gas flow rate F 8
It is preferable to carry out under the conditions of at least half of the gas, that is, CO / C 4 F 8 > 0.5, a low pressure of 30 Pa or less, and a high frequency power of 900 W or more.

【0029】次に、接続孔7への金属材料の埋め込みを
行った。図2(D)はタングステンプラグで接続孔内配
線材料8を形成した場合を示している。ここで、Tiス
パッタは、ガス流量をAr=100sccm、圧力を
0.4Pa、DC電力を5kW、基板加熱温度150°
Cとして行い、次いで、ガス流量をAr/N2 =30s
ccm/80sccm、圧力を0.4Pa、DC電力を
5kW、基板加熱温度を150°CとしてTiNスパッ
タを行ったのちに、N2 ガス100%、450°Cの温
度で30分間のTiNアニールを行った。次に、ブラン
ケットタングステンを、ガス流量をWF6 /H2 /Ar
=75sccm/500sccm/2800sccm、
圧力を10640Pa、成膜温度を450°Cとした条
件で成膜した。さらに、ブランケットタングステンを以
下の条件にてエッチバックした。まず、ブランケットタ
ングステンのエッチングは、ガス流量をSF6 /Ar/
He=140sccm/110sccm/25scc
m、圧力を32.0Pa、高周波電力を625Wとして
行い、Blk−タングステンのオーバーエッチングは、
ガス流量をSF6 /Ar/He=80sccm/40s
ccm/25sccm、圧力を22.0Pa、高周波電
力を250Wとして行い、さらにTiNおよびTiのエ
ッチングは、ガス流量をCl2 /Ar/He=30sc
cm/30sccm/10sccm、圧力を2.5P
a、高周波電力を350W、磁場を2E−3Tとして行
った。ここまでを図2(D)に示す。
Next, a metal material was embedded in the connection hole 7. FIG. 2D shows a case where the wiring material 8 in the connection hole is formed of a tungsten plug. Here, the Ti sputter has a gas flow rate of Ar = 100 sccm, a pressure of 0.4 Pa, a DC power of 5 kW, and a substrate heating temperature of 150 °.
C, and then the gas flow rate is Ar / N 2 = 30 s
After performing TiN sputtering at ccm / 80 sccm, pressure of 0.4 Pa, DC power of 5 kW and substrate heating temperature of 150 ° C., TiN annealing was performed for 30 minutes at a temperature of 450 ° C. at 100% N 2 gas. It was Next, blanket tungsten is used, and the gas flow rate is WF 6 / H 2 / Ar.
= 75 sccm / 500 sccm / 2800 sccm,
The film was formed under the conditions of a pressure of 10640 Pa and a film forming temperature of 450 ° C. Further, blanket tungsten was etched back under the following conditions. First, the blanket tungsten is etched at a gas flow rate of SF 6 / Ar /
He = 140 sccm / 110 sccm / 25 scc
m, pressure was 32.0 Pa, high frequency power was 625 W, and Blk-tungsten overetching was performed.
The gas flow rate is SF 6 / Ar / He = 80 sccm / 40 s
ccm / 25 sccm, pressure 22.0 Pa, high frequency power 250 W, and etching of TiN and Ti was performed with a gas flow rate of Cl 2 / Ar / He = 30 sc.
cm / 30sccm / 10sccm, pressure 2.5P
a, the high frequency power was 350 W, and the magnetic field was 2E-3T. Up to this point is shown in FIG.

【0030】次に、第1の配線層4と同じようにして、
第2の配線材料を成膜したのち、フォトレジストパター
ニングとドライエッチングにより第2の配線層9a,9
bを形成した。ここまでを図3(E)に示す。さらに、
第1の層間絶縁膜2と同様にして、第3の層間絶縁膜1
0をCVD法にて形成した。ここまでを図3(F)に示
す。
Next, in the same manner as the first wiring layer 4,
After the second wiring material is deposited, the second wiring layers 9a and 9a are formed by photoresist patterning and dry etching.
b was formed. The process up to this point is shown in FIG. further,
Similarly to the first interlayer insulating film 2, the third interlayer insulating film 1
0 was formed by the CVD method. Up to this point is shown in FIG.

【0031】次に、上述したエッチング条件と同じ条件
で、コンタクトホール開口用のフォトレジストパターニ
ングを行い、ドライエッチングを行った。このとき、図
3(G)に示すように、接続孔11のフォトレジストパ
ターニング合わせずれが生じてもシリコン窒化膜6でエ
ッチングがストップし、下層の配線4まで接続孔11が
達成することはなかった。
Next, under the same etching conditions as described above, photoresist patterning for opening contact holes was performed and dry etching was performed. At this time, as shown in FIG. 3G, even if the photoresist patterning misalignment of the connection hole 11 occurs, the etching is stopped at the silicon nitride film 6, and the connection hole 11 does not reach to the wiring 4 of the lower layer. It was

【0032】次に、上述した埋め込み条件と同じ条件で
接続孔11への金属材料の埋め込みを行いコンタクト1
2を形成した。以上により、接続孔パターニングのフォ
トレジスト合わせずれが生じても問題のない配線が形成
できた。
Next, the metal material is embedded in the contact hole 11 under the same conditions as the above-mentioned embedding conditions, and the contact 1 is formed.
Formed 2. As described above, the wiring could be formed without any problem even if the photoresist misalignment due to the patterning of the connection hole occurs.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の半導
体装置によれば、エッチングストッパー層の存在によ
り、接続孔のフォトレジストパターニングの合わせずれ
が生じても、下層配線まで接続孔が達することはなく、
配線層間の短絡を防止することができる。これと相俟っ
て、本発明の半導体装置では、下層の配線層の幅が接続
孔の幅とほぼ等しい一定幅とされているため、配線間隔
を短くすることができ、集積度を高めることができる。
As described above, according to the semiconductor device of the present invention, the presence of the etching stopper layer allows the connection hole to reach the lower layer wiring even if misalignment occurs in the photoresist patterning of the connection hole. Not,
A short circuit between wiring layers can be prevented. In combination with this, in the semiconductor device of the present invention, the width of the lower wiring layer is set to be substantially the same as the width of the connection hole, so that the wiring interval can be shortened and the degree of integration can be increased. You can

【0034】また、本発明の半導体装置の製造方法で
は、エッチングストッパー層がシリコン窒化膜からな
り、シリコン窒化膜に対する第2の層間絶縁膜が高選択
比でエッチングされるので、シリコン窒化膜を薄膜化す
ることができる。その結果、エッチングストッパー層が
原因で生じる応力の発生を抑制でき、上部に形成される
配線層の損傷や断線を防止することができる。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the etching stopper layer is made of a silicon nitride film, and the second interlayer insulating film with respect to the silicon nitride film is etched at a high selection ratio. Can be converted. As a result, it is possible to suppress the generation of stress caused by the etching stopper layer, and it is possible to prevent damage or disconnection of the wiring layer formed thereabove.

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

【図1】本発明の一実施例の半導体装置を示す平面図で
ある。
FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】(A)〜(D)は本発明の半導体装置の製造方
法を説明するための断面図である。
2A to 2D are cross-sectional views for explaining the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図3】(E)〜(H)は本発明の半導体装置の製造方
法を説明するための断面図である。
3 (E) to (H) are cross-sectional views for explaining the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図4】(A)は従来の半導体装置を示す平面図、
(B)および(C)は同じく断面図である。
FIG. 4A is a plan view showing a conventional semiconductor device,
(B) and (C) are sectional views similarly.

【図5】従来の半導体装置の問題点を説明するための断
面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a problem of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコン基板 2…第1の層間絶縁膜 3…第1のシリコン窒化膜 4…第1の配線層 5…第2の層間絶縁膜 6…第2のシリコン窒化膜 7,11…接続孔 8…接続孔内配線材料 9a,9b…第2の配線層 10…第3の層間絶縁膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate 2 ... 1st interlayer insulation film 3 ... 1st silicon nitride film 4 ... 1st wiring layer 5 ... 2nd interlayer insulation film 6 ... 2nd silicon nitride film 7, 11 ... Connection hole 8 ... Wiring material in connection hole 9a, 9b ... Second wiring layer 10 ... Third interlayer insulating film

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1のエッチングストッパー層と、 前記第1のエッチングストッパー層の上に積層される所
定パターンの第1の配線層と、 前記第1のエッチングストッパー層および第1の配線層
を覆い、前記第1のエッチングストッパー層に対して選
択比がとれる層間絶縁膜と、 前記層間絶縁膜の上に積層される第2のエッチングスト
ッパー層と、 前記第2のエッチングストッパー層および層間絶縁膜に
形成され、前記第1の配線層に臨む接続孔と、 前記接続孔に埋め込まれる配線材料と、 前記第2のエッチングストッパー層の上に形成され、前
記配線材料に接続される第2の配線層とを有し、 前記第1の配線層の幅が、前記接続孔の幅にほぼ等しい
一定幅である半導体装置。
1. A first etching stopper layer, a first wiring layer having a predetermined pattern laminated on the first etching stopper layer, the first etching stopper layer and the first wiring layer. An interlayer insulating film which covers and has a selection ratio with respect to the first etching stopper layer; a second etching stopper layer stacked on the interlayer insulating film; and the second etching stopper layer and the interlayer insulating film. A connection hole formed in the first wiring layer and exposed to the first wiring layer, a wiring material embedded in the connection hole, and a second wiring formed on the second etching stopper layer and connected to the wiring material. And a layer, wherein the width of the first wiring layer is a constant width substantially equal to the width of the connection hole.
【請求項2】 前記エッチングストッパー層がシリコン
窒化膜からなることを特徴とする請求項1に記載の半導
体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the etching stopper layer is made of a silicon nitride film.
【請求項3】 第1のエッチングストッパー層を形成す
る工程と、 前記第1のエッチングストッパー層の上に、所定パター
ンの第1の配線層を形成する工程と、 前記第1のエッチングストッパー層および第1の配線層
を覆うように、前記第1のエッチングストッパー層に対
して選択比がとれる層間絶縁膜を形成する工程と、 前記層間絶縁膜の上に、第2のエッチングストッパー層
を形成する工程と、 前記第2のエッチングストッパー層および層間絶縁膜
に、前記第1の配線層に臨む接続孔を、前記第1のエッ
チングストッパー層に対して高選択比の条件で、エッチ
ングにより形成する工程と、 前記接続孔に、配線材料を埋め込む工程と、 前記第2のエッチングストッパー層の上に、前記配線材
料に接続される第2の配線層を形成する工程とを有す
る、 半導体装置の製造方法。
3. A step of forming a first etching stopper layer, a step of forming a first wiring layer having a predetermined pattern on the first etching stopper layer, the first etching stopper layer, and Forming an interlayer insulating film having a selection ratio with respect to the first etching stopper layer so as to cover the first wiring layer; and forming a second etching stopper layer on the interlayer insulating film. And a step of forming a contact hole facing the first wiring layer in the second etching stopper layer and the interlayer insulating film by etching under the condition of a high selection ratio with respect to the first etching stopper layer. And a step of burying a wiring material in the connection hole, and a step of forming a second wiring layer connected to the wiring material on the second etching stopper layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項4】 前記接続孔を開口するエッチングガスと
して、少なくともC 48 ガスおよびCOガスを含むガ
スが用いられ、このエッチングガスの流量比が、COガ
ス/C48 ガス>0.5とされ、30Pa以下の圧
力、かつ900W以上の高周波電力の下で前記エッチン
グが施されることを特徴とする請求項3に記載の半導体
装置の製造方法。
4. An etching gas for opening the connection hole,
And at least C Four F8 Gas containing gas and CO gas
The gas flow rate ratio of this etching gas is
S / CFour F8 Gas> 0.5, pressure less than 30 Pa
Force and high frequency power of 900W or more
4. The semiconductor according to claim 3, wherein
Device manufacturing method.
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Cited By (2)

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KR100391407B1 (en) * 2000-01-12 2003-07-16 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 Semiconductor device
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