JPH09153546A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

Info

Publication number
JPH09153546A
JPH09153546A JP8238747A JP23874796A JPH09153546A JP H09153546 A JPH09153546 A JP H09153546A JP 8238747 A JP8238747 A JP 8238747A JP 23874796 A JP23874796 A JP 23874796A JP H09153546 A JPH09153546 A JP H09153546A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating film
film
opening
semiconductor device
etching
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.)
Granted
Application number
JP8238747A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3677755B2 (en
Inventor
Koki Iio
弘毅 飯尾
Koichi Hashimoto
浩一 橋本
Wataru Nunofuji
渉 布藤
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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 Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP23874796A priority Critical patent/JP3677755B2/en
Publication of JPH09153546A publication Critical patent/JPH09153546A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3677755B2 publication Critical patent/JP3677755B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a phenomenon which has an influence upon the reliability of a semiconductor device by making the open width of an opening part formed in a first insulating film wider than that formed in the second insulating film and making a conductive film formed in the inner wall of the opening part and a conductive film formed in the bottom part of the opening part continue in the boundary. SOLUTION: An element separating film 12 is formed in a semiconductor substrate 10, and a diffused layer 14 is formed in the region of an element. A layer insulating film 20 comprising an etching stopper film 16 and an insulating film 18 is formed in the semiconductor substrate 10, and therein a contact hole 22 which reaches the semiconductor substrate is perforated. A conductive film 24 which functions as a barrier metal is formed on the inner wall of the contact hole 22 and the layer insulating film 20, and a plug 26 is buried in the contact hole 22 in which it is formed. A wiring layer 28 connected to the plug 26 is formed on the layer insulating film 20.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置におけ
る配線技術に係り、特に、高集積化に好適な構造の配線
構造を有する半導体装置及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wiring technique in a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a wiring structure suitable for high integration and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSIの大規模化に伴い、素子の微細化
が追求されている。より微細な寸法のゲート、配線、コ
ンタクトホールを有する半導体集積回路を実現するため
に、従来より、フォトリソグラフィーにおける露光波長
を短波長化して解像力を向上することが行われている。
2. Description of the Related Art With the increase in the scale of LSIs, miniaturization of elements has been pursued. 2. Description of the Related Art In order to realize a semiconductor integrated circuit having a gate, a wiring, and a contact hole with finer dimensions, it has been conventionally practiced to shorten the exposure wavelength in photolithography to improve the resolution.

【0003】このようにして最小解像寸法を縮小する一
方で、リソグラフィー工程間の位置合わせマージンを小
さくするデバイス構造が種々検討されており、形成する
パターンの寸法を縮小せずにデバイスの寸法を小さくす
ることが試みられている。このようなデバイス構造とし
ては、例えば、セルフアラインコンタクト(Self-Align
Contact:以下、SACと呼ぶ)或いはボーダレスコン
タクト(Borderless Contact:以下、BLCと呼ぶ)等
がある。
[0003] While the minimum resolution size is reduced in this way, various device structures for reducing the alignment margin between lithography steps have been studied, and the device size can be reduced without reducing the size of the pattern to be formed. Attempts have been made to make it smaller. As such a device structure, for example, a self-aligned contact (Self-Align
Contact: hereinafter referred to as SAC) or borderless contact (hereinafter referred to as BLC).

【0004】従来のSAC構造について、SAC構造を
用いない場合と比較して説明する。図30(a)に示す
ように、半導体基板10上に2本のゲート電極40が形
成されており、その上層に層間絶縁膜20が形成されて
いる場合において、2本のゲート電極40との間を通し
て半導体基板10までコンタクトホール22を開口する
場合、コンタクトホール22を開口する際の位置合わせ
精度を考慮して、予めゲート電極40を配置する必要が
ある。
A conventional SAC structure will be described in comparison with a case where no SAC structure is used. As shown in FIG. 30A, in the case where two gate electrodes 40 are formed on the semiconductor substrate 10 and the interlayer insulating film 20 is formed on the upper layer of the gate electrodes 40, two gate electrodes 40 are formed. When the contact hole 22 is opened to the semiconductor substrate 10 through the gap, it is necessary to arrange the gate electrode 40 in advance in consideration of the alignment accuracy when the contact hole 22 is opened.

【0005】即ち、コンタクトホール22に導電膜を埋
め込んだ際に導電膜とゲート電極40とが短絡しないよ
うに、コンタクトホール22とゲート電極40との間隔
aは少なくとも位置合わせ精度以上は確保しなければな
らない(図30(b))。従って、ゲート電極40の間
隔がコンタクトホール22に影響され、これ以上の微細
化が困難となる。
That is, the distance a between the contact hole 22 and the gate electrode 40 must be at least as high as the alignment accuracy so that the conductive film and the gate electrode 40 are not short-circuited when the contact hole 22 is filled with the conductive film. It must be (FIG. 30 (b)). Therefore, the distance between the gate electrodes 40 is affected by the contact holes 22, and further miniaturization becomes difficult.

【0006】これに対し、SAC構造の場合には、図3
0(c)に示すように、ゲート電極40は、層間絶縁膜
20とエッチング選択性のある絶縁膜38で覆われてい
る。このため、層間絶縁膜20をエッチングするときに
は絶縁膜38はエッチングされず、コンタクトホール2
2に導電膜を埋め込んだ場合にも導電膜とゲート電極4
0とが短絡することはない。
On the other hand, in the case of the SAC structure, as shown in FIG.
As shown in 0 (c), the gate electrode 40 is covered with the interlayer insulating film 20 and the insulating film 38 having etching selectivity. Therefore, when the interlayer insulating film 20 is etched, the insulating film 38 is not etched and the contact hole 2
Even when the conductive film is embedded in 2, the conductive film and the gate electrode 4
There is no short circuit with 0.

【0007】従って、コンタクトホール22を形成する
リソグラフィー工程において位置ずれが生じた場合に
も、半導体基板10の開口部はゲート電極40と絶縁膜
38によってのみ決定されるので、図30(d)に示す
ように、ゲート電極40とコンタクトホール22とを、
位置合わせを考慮せずに配置することができる。これに
より、素子の微細化が可能となる。
Therefore, even when a positional deviation occurs in the lithography process for forming the contact hole 22, the opening of the semiconductor substrate 10 is determined only by the gate electrode 40 and the insulating film 38, so that FIG. As shown, the gate electrode 40 and the contact hole 22 are
It can be arranged without considering alignment. As a result, the element can be miniaturized.

【0008】なお、SAC構造は、例えば、特開昭61
−292323号公報、特開平4−106929号公
報、'94 Symp. VLSI Tech., Tech. Dig., pp.99-100に
開示されている。次に、従来のBLC構造について、B
LC構造を用いない場合と比較して説明する。
The SAC structure is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-61.
-292323, JP-A-4-106929, and '94 Symp. VLSI Tech., Tech. Dig., Pp.99-100. Next, regarding the conventional BLC structure, B
Description will be made in comparison with the case where the LC structure is not used.

【0009】図31(a)に示すように、半導体基板1
0上に素子分離膜12が形成されており、その上層に層
間絶縁膜20が形成されている場合において、素子分離
膜12近傍にコンタクトホール22を開口する場合、位
置ずれが生じた場合にも素子分離膜12上にコンタクト
ホール22が位置しないように、コンタクトホール22
と素子分離膜12とを離間しなければならない。
As shown in FIG. 31A, the semiconductor substrate 1
In the case where the element isolation film 12 is formed on the substrate 0 and the interlayer insulating film 20 is formed thereover, when the contact hole 22 is opened in the vicinity of the element isolation film 12 and when the positional deviation occurs, In order to prevent the contact hole 22 from being located on the element isolation film 12, the contact hole 22
And the element isolation film 12 must be separated from each other.

【0010】すなわち、素子分離膜上にコンタクトホー
ル22が位置すると、コンタクトホール22を開口する
際のエッチングにおいて素子分離膜12がエッチングさ
れてしまい、コンタクトホール22に導電膜を埋め込ん
だ際に、導電性膜24と半導体基板10との間で接合シ
ョートが発生するからである(図31(b))。これに
対し、BLC構造の場合には、図31(c)に示すよう
に、エッチング選択性の異なる絶縁膜16、18により
層間絶縁膜20が形成されている。このとき、素子分離
膜12と接する絶縁膜16のエッチング選択性が、素子
分離膜12に対して十分得られる材料を選択すれば、コ
ンタクトホール22を半導体基板10表面まで開口する
際にも素子分離膜12はエッチングされないので、コン
タクトホール22に埋め込む導電膜と半導体基板10と
の間における接合ショートを防止することができる。
That is, when the contact hole 22 is located on the element isolation film, the element isolation film 12 is etched in the etching for opening the contact hole 22, and when the contact hole 22 is filled with a conductive film, the conductivity is reduced. This is because a junction short circuit occurs between the conductive film 24 and the semiconductor substrate 10 (FIG. 31B). On the other hand, in the case of the BLC structure, as shown in FIG. 31C, the interlayer insulating film 20 is formed by the insulating films 16 and 18 having different etching selectivity. At this time, if a material is selected so that the etching selectivity of the insulating film 16 in contact with the element isolation film 12 is sufficient for the element isolation film 12, the element isolation is achieved even when the contact hole 22 is opened to the surface of the semiconductor substrate 10. Since the film 12 is not etched, a junction short circuit between the conductive film embedded in the contact hole 22 and the semiconductor substrate 10 can be prevented.

【0011】従って、BLC構造にすれば、素子分離膜
12とコンタクトホール22とが重なる場合にも接合シ
ョートを防止できるので、素子分離膜12とコンタクト
ホール22との位置合わせ余裕を考慮する必要がなく、
例えば、図31(d)に示すようにコンタクトホール2
2を配置することができる。これにより、素子の微細化
が可能となる。
Therefore, the BLC structure can prevent a junction short even when the element isolation film 12 and the contact hole 22 overlap each other. Therefore, it is necessary to consider the alignment margin between the element isolation film 12 and the contact hole 22. Without
For example, as shown in FIG. 31D, the contact hole 2
2 can be arranged. As a result, the element can be miniaturized.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のBLC構造を用いた半導体装置には次のような問題
があった。すなわち、絶縁膜16をエッチングする際に
は、素子分離膜12との選択比をとるためにウェットエ
ッチングを用いることが望ましいが、絶縁膜16を除去
するウェットエッチングは等方性のエッチングであるた
め、絶縁膜18下の絶縁膜16までエッチングされ、空
孔30が形成される(図32(a))。このように形成
された空孔30は従来のスパッタ法によっては被覆でき
ないため、導電性膜24を堆積した後も残存する(図3
2(b))。このため、次工程のコンタクト形成プロセ
スでW埋め込み法を使用してプラグ26を形成した場
合、ソースガスであるWF6が空孔部分より侵入してワ
ームホールと呼ばれる基板浸食が生じ、ソース/ドレイ
ン拡散層14部で接合破壊が発生することがあった(図
32(c))。
However, the semiconductor device using the above-mentioned conventional BLC structure has the following problems. That is, when the insulating film 16 is etched, it is desirable to use wet etching in order to obtain a selection ratio with the element isolation film 12, but wet etching for removing the insulating film 16 is isotropic etching. The insulating film 16 under the insulating film 18 is also etched to form the holes 30 (FIG. 32A). Since the holes 30 thus formed cannot be covered by the conventional sputtering method, they remain even after the conductive film 24 is deposited (FIG. 3).
2 (b)). Therefore, when the plug 26 is formed by using the W filling method in the contact formation process of the next step, WF 6 which is the source gas invades from the vacancy portion to cause substrate erosion called wormhole, which causes the source / drain. Junction breakage sometimes occurred in the diffusion layer 14 (FIG. 32C).

【0013】また、上記Wプラグの代わりにCVD法に
より堆積したAl(アルミニウム)を配線材料として用
いた場合には、空孔30内においてAlと半導体基板と
が直接接触することになるため、後工程の熱処理によっ
てAlと半導体基板とが反応し、ソース/ドレイン拡散
層14に接合破壊をもたらすことがあった(図33
(a))。
Further, when Al (aluminum) deposited by the CVD method is used as the wiring material instead of the W plug, the Al and the semiconductor substrate are in direct contact with each other in the hole 30, so that The heat treatment of the process may cause Al to react with the semiconductor substrate, resulting in junction breakdown in the source / drain diffusion layer 14 (FIG. 33).
(A)).

【0014】また、配線材料としてCuを用いた場合に
も同様であった。特に、Cuの場合には半導体基板中に
拡散すると深い準位を形成するため、トランジスタの特
性を著しく劣化させることがあった。また、Cuはシリ
コン酸化膜中を拡散しやすいため、Cuがゲート酸化膜
34に達すると、ゲート電極40−半導体基板10間の
リーク電流を増加することもあった(図33(b))。
The same was true when Cu was used as the wiring material. Particularly, when Cu is diffused in the semiconductor substrate, a deep level is formed, so that the characteristics of the transistor may be significantly deteriorated. Further, since Cu easily diffuses in the silicon oxide film, when Cu reaches the gate oxide film 34, the leak current between the gate electrode 40 and the semiconductor substrate 10 may increase (FIG. 33 (b)).

【0015】また、図34に示すように、半導体基板2
00上の層間絶縁膜202に埋め込まれたコンタクトプ
ラグ208に接続された配線210を有する半導体装置
において、配線210に接続するビアホールを開口する
際にBLC構造を適用した場合、ビアホールの開口の際
の位置ずれ等によって絶縁膜220が層間絶縁膜208
直上のエッチングストッパ膜216上までエッチングさ
れると、エッチングストッパ膜216のエッチングの際
に形成される空孔224内にコンタクトプラグ208が
露出し、コンタクトプラグ230とコンタクトプラグ2
08とが短絡することがあった。
As shown in FIG. 34, the semiconductor substrate 2
In the semiconductor device having the wiring 210 connected to the contact plug 208 embedded in the interlayer insulating film 202 on 00, when the BLC structure is applied when opening the via hole connected to the wiring 210, when the via hole is opened. The insulating film 220 may become the interlayer insulating film 208 due to misalignment or the like.
When the etching stopper film 216 immediately above is etched, the contact plug 208 is exposed in the hole 224 formed when the etching stopper film 216 is etched, and the contact plug 230 and the contact plug 2 are exposed.
08 was sometimes short-circuited.

【0016】また、異方性の反応性イオンエッチングを
用いることにより空孔124を形成せずにエッチングス
トッパ膜112を除去すると、下地膜に対して選択性を
確保することが困難であった。すなわち、図35(a)
に示す構造において、配線溝118内のエッチングスト
ッパ膜112を、層間絶縁膜104に対して十分な選択
比が確保できる条件でエッチングすると、コンタクトプ
ラグ110に対しては十分な選択比を確保することがで
きず、コンタクトプラグ110がエッチングされること
があった(図35(b))。
Further, if the etching stopper film 112 is removed without forming the holes 124 by using anisotropic reactive ion etching, it is difficult to secure the selectivity with respect to the underlying film. That is, FIG. 35 (a)
In the structure shown in FIG. 2, if the etching stopper film 112 in the wiring groove 118 is etched under the condition that a sufficient selection ratio with respect to the interlayer insulating film 104 can be secured, a sufficient selection ratio with respect to the contact plug 110 can be secured. However, the contact plug 110 was sometimes etched (FIG. 35B).

【0017】これとは逆に、エッチングストッパ膜11
2を、コンタクトプラグ110に対して十分な選択比が
確保できる条件でエッチングすると、層間絶縁膜104
に対して十分な選択比を確保することができず、層間絶
縁膜104がエッチングされることがあった(図35
(c)) このように、エッチングストッパ膜112のエッチング
では、コンタクトプラグ110と層間絶縁膜104とに
対して同時にエッチング選択性を確保することは難し
く、コンタクト特性が劣化するなど半導体装置の信頼性
に影響を与えることがあった。
On the contrary, the etching stopper film 11
When 2 is etched under the condition that a sufficient selection ratio can be secured with respect to the contact plug 110, the interlayer insulating film 104
In some cases, it was not possible to secure a sufficient selection ratio with respect to, and the interlayer insulating film 104 was sometimes etched (FIG. 35).
(C) As described above, in the etching of the etching stopper film 112, it is difficult to secure the etching selectivity with respect to the contact plug 110 and the interlayer insulating film 104 at the same time. May have affected.

【0018】また、層間絶縁膜114に埋め込んで形成
された配線122上にコンタクトプラグ144を形成す
る際にBLC構造を適用すると、エッチングストッパ膜
130が後退して形成された空孔138内には導電性膜
140形成後にも配線122が露出しているため、プラ
グ142を埋め込む際にプラグ142の原料ガスと配線
122とが反応し、高抵抗反応物146を形成すること
があった。このため、コンタクトプラグ144と配線1
22との間のコンタクト特性を劣化することがあった
(図36)。
Further, when the BLC structure is applied when forming the contact plug 144 on the wiring 122 formed by being buried in the interlayer insulating film 114, the etching stopper film 130 is recessed into the hole 138. Since the wiring 122 is exposed even after the conductive film 140 is formed, when the plug 142 is embedded, the source gas of the plug 142 and the wiring 122 may react with each other to form a high resistance reactant 146. Therefore, the contact plug 144 and the wiring 1
In some cases, the contact characteristics with 22 were deteriorated (FIG. 36).

【0019】また、本願発明者等が詳細な検討をする過
程において、従来知られていなかった新たな問題が判明
した。すなわち、例えば図37(a)に示すように、ゲ
ート電極40とコンタクトホール22との位置が重なっ
ており、コンタクトホール22内に段差があるSAC構
造の場合に、SiN膜よりなる絶縁膜16と絶縁膜18
よりなる層間絶縁膜20にコンタクトホール22を開口
すると、絶縁膜18のエッチング時に段差の肩部でSi
N膜が減耗し易いことが判った。この結果、従来の方法
により減耗したSiN膜を除去すると、図37(a)中
に点線で示したように、SiN膜直下の絶縁膜38まで
エッチングされ、ゲート電極40が露出することがあっ
た。
Further, in the course of the detailed examination by the inventors of the present application, a new problem which has not been known has been found. That is, for example, as shown in FIG. 37A, in the case of the SAC structure in which the position of the gate electrode 40 and the contact hole 22 overlap each other and there is a step in the contact hole 22, the insulating film 16 made of the SiN film is formed. Insulating film 18
When the contact hole 22 is opened in the interlayer insulating film 20 made of Si, the Si at the shoulder of the step is etched when the insulating film 18 is etched.
It was found that the N film was easily worn. As a result, when the depleted SiN film is removed by the conventional method, as shown by the dotted line in FIG. 37A, the insulating film 38 immediately below the SiN film may be etched, and the gate electrode 40 may be exposed. .

【0020】また、上記のようなSiN膜の減耗を抑え
るために、燐酸やフッ素ラジカルを用いたエッチングに
よりSiN膜と酸化膜との選択比を高くすると、図37
(b)に示すように絶縁膜16の横方向のエッチングが
進行し、空孔30が形成される。この後、導電性膜24
を堆積すると、導電性膜24は空孔30内には堆積され
ないので、次工程のコンタクト形成プロセスでW埋め込
み法を使用した場合、ソースガスであるWF6が空孔3
0部分より侵入してワームホールが生じ、ソース/ドレ
イン拡散層14部で接合破壊が生じることがあった。
Further, in order to suppress the wear of the SiN film as described above, if the selection ratio between the SiN film and the oxide film is increased by etching with phosphoric acid or fluorine radicals, the results shown in FIG.
As shown in (b), the etching of the insulating film 16 in the lateral direction proceeds to form the holes 30. After this, the conductive film 24
When deposited, since the conductive film 24 is not deposited in the holes 30, when using the W embedding a contact formation process of the next step, WF 6 vacancies 3 is a source gas
A wormhole may be generated by penetrating from the zero portion, and a junction breakdown may occur at the source / drain diffusion layer 14 portion.

【0021】また、ソース/ドレイン拡散層14上にサ
リサイドが形成されている場合においても、素子分離膜
12のエッジ部分ではシリサイド層44によって半導体
基板10が十分に覆われていないため、エッジ部分から
ワームホールが発生して接合破壊が生じることがあった
(図38)。本発明の目的は、接合リーク、配線間ショ
ート等、半導体装置の信頼性に影響を及ぼす現象を低減
しうるSAC構造やBLC構造を有する半導体装置及び
その製造方法を提供することにある。
Even when salicide is formed on the source / drain diffusion layer 14, since the semiconductor layer 10 is not sufficiently covered with the silicide layer 44 at the edge portion of the element isolation film 12, the edge portion of the element isolation film 12 is not covered. Occasionally, wormholes were generated and junction destruction occurred (FIG. 38). An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a SAC structure or a BLC structure, which can reduce a phenomenon that affects the reliability of the semiconductor device, such as a junction leak or a short circuit between wirings, and a manufacturing method thereof.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】上記目的は、下地基板
と、前記下地基板上に形成された第1の絶縁膜と、前記
第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜よりなり、前
記下地基板に達する開口部が形成された層間絶縁膜と、
前記開口部の内壁及び底部に形成された導電性膜とを有
し、前記第1の絶縁膜に形成された前記開口部の開口幅
は、前記第2の絶縁膜に形成された前記開口部の開口幅
よりも広く、前記開口部内壁に形成された前記導電性膜
と、前記開口部の底部に形成された前記導電性膜とが境
界で連続していることを特徴とする半導体装置によって
達成される。このように半導体装置を構成することによ
り開口部内には下地基板が露出しないので、開口部内に
導電性材料を埋め込む際に、導電性材料のソースガスに
よる下地基板の浸食や、導電性材料と下地基板との反応
を防止することができる。これにより、半導体装置の信
頼性を向上することができる。
The above object comprises a base substrate, a first insulating film formed on the base substrate, and a second insulating film formed on the first insulating film. An interlayer insulating film having an opening reaching the base substrate,
A conductive film formed on the inner wall and the bottom of the opening, and the opening width of the opening formed in the first insulating film is the opening formed in the second insulating film. And a conductive film formed on the inner wall of the opening and the conductive film formed on the bottom of the opening are continuous at a boundary. To be achieved. Since the base substrate is not exposed in the opening by configuring the semiconductor device in this manner, when the conductive material is embedded in the opening, the source gas of the conductive material erodes the base substrate or the conductive material and the base The reaction with the substrate can be prevented. Thereby, the reliability of the semiconductor device can be improved.

【0023】また、上記の半導体装置において、前記導
電性膜は、前記第2の絶縁膜下の、前記第1の絶縁膜に
形成された前記開口部内に埋め込まれていることが望ま
しい。このように半導体装置を構成することによっても
下地基板を開口部内と隔離することができる。また、上
記目的は、下地基板と、前記下地基板上に形成され、深
さによって開口幅が異なる開口部が形成された層間絶縁
膜と、前記開口部の内壁及び底部に形成された導電性膜
とを有し、前記開口部の底部の開口幅が、前記開口部に
おける最小の開口幅とほぼ等しく、前記開口部の底部の
前記下地基板は前記導電性膜により覆われていることを
特徴とする半導体装置によっても達成される。このよう
にして半導体装置を構成することにより、下地基板を導
電成膜によって完全に開口部内から隔離することができ
る。
Further, in the above semiconductor device, it is preferable that the conductive film is buried under the second insulating film in the opening formed in the first insulating film. By configuring the semiconductor device in this way, the base substrate can be isolated from the inside of the opening. Further, the above-mentioned object is to provide a base substrate, an interlayer insulating film formed on the base substrate and having an opening having a different opening width depending on the depth, and a conductive film formed on the inner wall and the bottom of the opening. And the opening width of the bottom of the opening is substantially equal to the minimum opening width of the opening, and the base substrate at the bottom of the opening is covered with the conductive film. It is also achieved by the semiconductor device. By configuring the semiconductor device in this way, the base substrate can be completely isolated from the opening by conductive film formation.

【0024】また、上記の半導体装置において、前記層
間絶縁膜は、前記下地基板上に形成された第1の絶縁膜
と、前記第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜上に形成された第3の絶縁膜よりな
り、前記第2の絶縁膜に形成された前記開口部の開口幅
は、前記第3の絶縁膜に形成された前記開口部の開口幅
よりも広く、前記第1の絶縁膜に形成された前記開口部
の開口幅は、前記第3の絶縁膜に形成された前記開口部
の開口幅とほぼ等しいことが望ましい。
In the above semiconductor device, the interlayer insulating film includes a first insulating film formed on the base substrate, a second insulating film formed on the first insulating film,
The opening width of the opening formed of the third insulating film formed on the second insulating film is the opening formed in the third insulating film. It is desirable that the opening width of the opening formed in the first insulating film is substantially equal to the opening width of the opening formed in the third insulating film.

【0025】また、上記の半導体装置において、前記下
地基板は、少なくとも一層の配線層を更に有することが
望ましい。本発明による半導体装置は、複数の配線層を
有する多層配線構造において、いずれの配線層において
も適用することができる。また、上記目的は、下地基板
上に第1の絶縁膜を堆積する第1の絶縁膜堆積工程と、
前記第1の絶縁膜上に、第1の絶縁膜とエッチング特性
の異なる第2の絶縁膜を堆積する第2の絶縁膜堆積工程
と、前記第2の絶縁膜を異方性エッチングすることによ
り、前記第1の絶縁膜に達する開口部を形成する第1の
開口部形成工程と、前記開口部内の前記第1の絶縁膜
を、横方向にもエッチングが進行する方法により除去す
ることにより、前記開口部を前記下地基板上まで開口す
ると同時に、前記第2の絶縁膜下の前記第1の絶縁膜を
エッチングして空隙を形成する第2の開口部形成工程
と、前記開口部内に前記下地基板が露出しないように、
少なくとも前記空隙の開口部を塞ぐ導電性膜を前記開口
部内に堆積する導電性膜堆積工程とを有することを特徴
とする半導体装置の製造方法によっても達成される。こ
のようにして半導体装置を製造することにより、導電成
膜によって開口部内と下地基板とを完全に隔離すること
ができる。これにより、後工程で開口部内に導電性材料
を埋め込む際に、導電性材料のソースガスによって下地
基板が浸食されたり、下地基板と導電性材料とが反応す
ることはない。これにより、半導体装置の信頼性を向上
することができる。
Further, in the above semiconductor device, it is preferable that the underlying substrate further has at least one wiring layer. The semiconductor device according to the present invention can be applied to any wiring layer in a multilayer wiring structure having a plurality of wiring layers. Further, the above-mentioned object is a first insulating film deposition step of depositing a first insulating film on a base substrate,
A second insulating film deposition step of depositing a second insulating film having a different etching characteristic from that of the first insulating film on the first insulating film; and anisotropically etching the second insulating film. A first opening forming step of forming an opening reaching the first insulating film, and removing the first insulating film in the opening by a method in which etching also progresses in a lateral direction, A second opening forming step of opening the opening to the base substrate and simultaneously forming a void by etching the first insulating film under the second insulating film; and the base in the opening. So that the board is not exposed
And a conductive film deposition step of depositing a conductive film for closing at least the opening of the void in the opening. By manufacturing the semiconductor device in this manner, the inside of the opening and the base substrate can be completely separated by conductive film formation. This prevents the source gas of the conductive material from eroding the base substrate or reacting the base substrate with the conductive material when the conductive material is embedded in the opening in a later step. Thereby, the reliability of the semiconductor device can be improved.

【0026】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、前記導電性膜堆積工程では、前記導電性膜をコリメ
ートスパッタ法により堆積することが望ましい。コリメ
ートスパッタ法により導電性膜を堆積することにより、
空隙の開口部を容易に塞ぐことができる。また、上記の
半導体装置の製造方法において、前記導電性膜堆積工程
では、前記開口部の底部における前記導電性膜の膜厚
が、前記第1の絶縁膜よりも厚くなるように前記導電性
膜を堆積することが望ましい。こうすることにより、空
隙の開口部を容易に塞ぐことができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above, it is desirable that the conductive film is deposited by a collimating sputtering method in the conductive film depositing step. By depositing a conductive film by the collimate sputtering method,
The opening of the void can be easily closed. Further, in the above-described method for manufacturing a semiconductor device, in the conductive film depositing step, the conductive film is formed so that a film thickness of the conductive film at a bottom of the opening is larger than that of the first insulating film. It is desirable to deposit By doing so, the opening of the void can be easily closed.

【0027】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、前記導電性膜堆積工程では、前記導電性膜をCVD
法により堆積することが望ましい。CVD法により導電
性膜を堆積することにより、導電性膜を空隙の中に容易
に埋め込むことができる。また、上記の半導体装置の製
造方法において、前記導電性膜堆積工程では、前記開口
部の底部における前記導電性膜の膜厚が、前記第1の絶
縁膜の膜厚の1/2以上となるように前記導電性膜を堆
積することが望ましい。こうすることにより、空隙の開
口部を容易に埋め込むことができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above, the conductive film is deposited by CVD in the conductive film deposition step.
Deposition by the method is desirable. By depositing the conductive film by the CVD method, the conductive film can be easily embedded in the void. Further, in the above-described method for manufacturing a semiconductor device, in the conductive film deposition step, the film thickness of the conductive film at the bottom of the opening is 1/2 or more of the film thickness of the first insulating film. Thus it is desirable to deposit the conductive film. By doing so, the opening of the void can be easily filled.

【0028】また、上記目的は、下地基板上に第1の絶
縁膜を堆積する第1の絶縁膜堆積工程と、前記第1の絶
縁膜上に、前記第1の絶縁膜とエッチング特性の異なる
第2の絶縁膜を堆積する第2の絶縁膜堆積工程と、前記
第2の絶縁膜上に、前記第2の絶縁膜とエッチング特性
の異なる第3の絶縁膜を堆積する第3の絶縁膜堆積工程
と、前記第3の絶縁膜を異方性エッチングすることによ
り、前記第2の絶縁膜に達する開口部を形成する第1の
開口部形成工程と、前記開口部内の前記第2の絶縁膜
を、横方向にもエッチングが進行する方法により除去す
ることにより、前記開口部を前記第1の絶縁膜上まで開
口する第2の開口部形成工程と、前記開口部内の前記第
1の絶縁膜を異方性エッチングすることにより、前記開
口部を前記下地基板上まで開口する第3の開口部形成工
程と、少なくとも前記開口部内に露出した前記下地基板
を覆うように導電性膜を堆積する導電性膜堆積工程とを
有することを特徴とする半導体装置の製造方法によって
も達成される。このようにして半導体装置を製造するこ
とにより、導電成膜によって開口部内と下地基板とを完
全に隔離することができる。これにより、SAC構造を
用いるために第2の絶縁膜を等方性エッチングする必要
がある場合にも、導電性材料を埋め込む際のソースガス
による基板浸食を防止することができる。また、導電性
材料と下地基板との反応を防止することができる。
Further, the above-mentioned object is different from the first insulating film in the first insulating film deposition step of depositing the first insulating film on the underlying substrate and the etching property of the first insulating film on the first insulating film. A second insulating film deposition step of depositing a second insulating film; and a third insulating film of depositing a third insulating film having etching characteristics different from those of the second insulating film on the second insulating film. A deposition step, a first opening formation step of forming an opening reaching the second insulation film by anisotropically etching the third insulation film, and a second insulation inside the opening. A second opening forming step of opening the opening up to the first insulating film by removing the film by a method in which the etching also progresses in the lateral direction; and the first insulation in the opening. By anisotropically etching the film, the opening is formed in the base substrate. And a conductive film deposition step of depositing a conductive film so as to cover at least the underlying substrate exposed in the opening. Also achieved by. By manufacturing the semiconductor device in this manner, the inside of the opening and the base substrate can be completely separated by conductive film formation. Accordingly, even when the second insulating film needs to be isotropically etched to use the SAC structure, it is possible to prevent substrate erosion due to the source gas when the conductive material is embedded. Further, it is possible to prevent the reaction between the conductive material and the base substrate.

【0029】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、前記第3の開口部形成工程では、前記第1の絶縁膜
をエッチングする際のオーバーエッチング量を約50%
以下に設定することが望ましい。このようにして半導体
装置を製造することにより、下地基板に与えるダメージ
を抑えて開口部を形成することができる。また、上記の
半導体装置の製造方法において、前記下地基板は、少な
くとも一層の配線層を更に有することが望ましい。本発
明による半導体装置の製造方法は、複数の配線層を有す
る多層配線構造において、いずれの配線層においても適
用することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above, in the step of forming the third opening, the overetching amount when etching the first insulating film is about 50%.
It is desirable to set the following. By manufacturing the semiconductor device in this manner, the opening can be formed while suppressing damage to the base substrate. In the method of manufacturing a semiconductor device described above, it is preferable that the underlying substrate further has at least one wiring layer. The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention can be applied to any wiring layer in a multilayer wiring structure having a plurality of wiring layers.

【0030】また、上記目的は、下地基板上に第1の絶
縁膜を堆積する第1の絶縁膜堆積工程と、前記第1の絶
縁膜上に、前記第1の絶縁膜より厚く、前記第1の絶縁
膜とエッチング特性の異なる第2の絶縁膜を堆積する第
2の絶縁膜堆積工程と、前記第2の絶縁膜上に、前記第
2の絶縁膜より厚く、前記第2の絶縁膜とエッチング特
性の異なる第3の絶縁膜を堆積する第3の絶縁膜堆積工
程と、前記第3の絶縁膜を、前記第2の絶縁膜をストッ
パとしてエッチングし、前記第2の絶縁膜に達する開口
部を形成する第1の開口部形成工程と、前記開口部内の
前記第2の絶縁膜を、前記第1の絶縁膜をストッパとし
てエッチングし、前記開口部を前記第1の絶縁膜上まで
開口する第2の開口部形成工程と、前記開口部内の前記
第1の絶縁膜をエッチングし、前記開口部を前記下地基
板上まで開口する第3の開口部形成工程とを有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法によっても達成され
る。このようにして半導体装置を製造することにより、
下地基板に与える影響を低減しつつ開口部を形成するこ
とができる。
Further, the above-mentioned objects are as follows: a first insulating film deposition step of depositing a first insulating film on a base substrate; and a first insulating film thicker than the first insulating film on the first insulating film. A second insulating film deposition step of depositing a second insulating film having an etching characteristic different from that of the first insulating film; and a second insulating film thicker than the second insulating film on the second insulating film. And a third insulating film deposition step of depositing a third insulating film having different etching characteristics, and etching the third insulating film using the second insulating film as a stopper to reach the second insulating film. A first opening forming step of forming an opening, and etching the second insulating film in the opening using the first insulating film as a stopper to bring the opening up to the first insulating film. The second opening forming step of opening and the first insulating film in the opening are removed. And quenching also achieved by a method of manufacturing a semiconductor device characterized by having a third opening forming step of opening the opening to the said underlying substrate. By manufacturing a semiconductor device in this way,
The opening can be formed while reducing the influence on the base substrate.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

[第1実施形態]本発明の第1実施形態による半導体装
置及びその製造方法について図1乃至図5を用いて説明
する。図1は本実施形態による半導体装置の構造を示す
概略断面図、図2及び図3は本実施形態による半導体装
置の製造方法を示す工程断面図、図4はコリメートスパ
ッタ法の原理を説明する図、図5は本実施形態による半
導体装置の製造方法における効果を説明する図である。
[A First Embodiment] The semiconductor device and the method for fabricating the same according to a first embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the present embodiment, FIG. 2 and FIG. 3 are process cross-sectional views showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment, and FIG. 4 is a diagram explaining the principle of the collimating sputtering method. 5A and 5B are views for explaining the effect of the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment.

【0032】本実施形態による半導体装置の構造を図1
を用いて説明する。半導体基板10には、素子領域を画
定する素子分離膜12が形成されており、素子領域には
拡散層14が形成されている。半導体基板10上には、
エッチングストッパ膜16と絶縁膜18よりなる層間絶
縁膜20が形成されており、層間絶縁膜20には半導体
基板に達するコンタクトホール22が開口されている。
コンタクトホール22内壁及び層間絶縁膜20上にはバ
リアメタルとして機能する導電性膜24が形成されてお
り、導電性膜24が形成されたコンタクトホール22内
にはプラグ26が埋め込まれている。層間絶縁膜20上
には、プラグ26に接続された配線層28が形成されて
いる。
The structure of the semiconductor device according to the present embodiment is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. An element isolation film 12 that defines an element region is formed on the semiconductor substrate 10, and a diffusion layer 14 is formed in the element region. On the semiconductor substrate 10,
An interlayer insulating film 20 including an etching stopper film 16 and an insulating film 18 is formed, and a contact hole 22 reaching the semiconductor substrate is opened in the interlayer insulating film 20.
A conductive film 24 functioning as a barrier metal is formed on the inner wall of the contact hole 22 and the interlayer insulating film 20, and a plug 26 is embedded in the contact hole 22 having the conductive film 24 formed therein. A wiring layer 28 connected to the plug 26 is formed on the interlayer insulating film 20.

【0033】ここで、本実施形態による半導体装置の特
徴は、コンタクトホール22近傍のエッチングストッパ
膜16は横方向にエッチングされて空孔30が形成され
ているが、コンタクトホール22内に形成された導電性
膜24は空孔30部分で途切れておらず、コンタクトホ
ール内部を完全に囲うように形成されていることにあ
る。
Here, the semiconductor device according to the present embodiment is characterized in that the etching stopper film 16 in the vicinity of the contact hole 22 is laterally etched to form the hole 30, but is formed in the contact hole 22. The conductive film 24 is formed so as to completely surround the inside of the contact hole without being interrupted at the hole 30 portion.

【0034】次に、本実施形態による半導体装置の製造
方法を図2乃至図5を用いて説明する。まず、素子分離
膜12により画定された素子領域に拡散層14が形成さ
れた半導体基板10上に、エッチングストッパ膜16と
なる絶縁膜を堆積する(図2(a))。エッチングスト
ッパ膜としては、例えばSiN膜を用いることができ
る。例えば、プラズマCVD法により、基板温度を40
0℃、パワーを300W、SiH4流量を100cc、
NH3流量を50ccとして堆積する。
Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. First, an insulating film serving as an etching stopper film 16 is deposited on the semiconductor substrate 10 having the diffusion layer 14 formed in the element region defined by the element isolation film 12 (FIG. 2A). For example, a SiN film can be used as the etching stopper film. For example, the substrate temperature is set to 40 by the plasma CVD method.
0 ℃, power 300W, SiH 4 flow rate 100cc,
The NH 3 flow rate is set to 50 cc and deposited.

【0035】次いで、エッチングストッパ膜16上に絶
縁膜18を堆積して層間絶縁膜20を形成する(図2
(b))。絶縁膜18としては、例えばSiO2膜を用
いることができる。例えば、プラズマCVD法により、
基板温度を400℃、パワーを300W、SiH4流量
を50cc、N2O流量を500ccとして堆積する。
続いて、通常のリソグラフィーと異方性エッチングによ
り、絶縁膜18を貫通してエッチングストッパ膜16に
達するコンタクトホール22を開口する(図2
(c))。このとき、エッチング条件をSiO2膜より
なる絶縁膜18に対してSiN膜よりなるエッチングス
トッパ膜16のエッチング速度が十分に小さくなるよう
に設定することにより、コンタクトホール22のエッチ
ングが半導体基板10に達することはない。
Next, an insulating film 18 is deposited on the etching stopper film 16 to form an interlayer insulating film 20 (FIG. 2).
(B)). As the insulating film 18, for example, a SiO 2 film can be used. For example, by the plasma CVD method,
The substrate temperature is 400 ° C., the power is 300 W, the SiH 4 flow rate is 50 cc, and the N 2 O flow rate is 500 cc.
Then, a contact hole 22 penetrating the insulating film 18 and reaching the etching stopper film 16 is opened by ordinary lithography and anisotropic etching (FIG. 2).
(C)). At this time, the etching conditions are set so that the etching rate of the etching stopper film 16 made of the SiN film is sufficiently lower than that of the insulating film 18 made of the SiO 2 film, so that the etching of the contact hole 22 is performed on the semiconductor substrate 10. Never reach.

【0036】この後、コンタクトホール22内のエッチ
ングストッパ膜16を等方性エッチングにより除去する
(図2(d))。これにより、コンタクトホール22の
底部が半導体基板10に達すると同時に、コンタクトホ
ール22近傍の絶縁膜18下のエッチングストッパ膜1
6がエッチングされて空孔30が形成される。ここで、
等方性エッチングは、例えば、温度100℃、濃度90
%の燐酸水溶液を用いたウェットエッチングにより行
う。この等方性エッチングは、エッチングストッパ膜1
6のみを除去し、半導体基板10、絶縁膜18、素子分
離膜12にはなんらの影響を与えることはない。
After that, the etching stopper film 16 in the contact hole 22 is removed by isotropic etching (FIG. 2D). As a result, the bottom of the contact hole 22 reaches the semiconductor substrate 10, and at the same time, the etching stopper film 1 below the insulating film 18 near the contact hole 22.
6 is etched to form the holes 30. here,
Isotropic etching is performed, for example, at a temperature of 100 ° C. and a concentration of 90.
% Wet etching using a phosphoric acid aqueous solution. This isotropic etching is performed by the etching stopper film 1
Only 6 is removed, and the semiconductor substrate 10, the insulating film 18, and the element isolation film 12 are not affected at all.

【0037】次いで、空孔30の開口部を覆うように導
電性膜24を形成する(図3(a))。導電性膜24を
堆積する際には、通常のスパッタ法よりも、コンタクト
ホール22底部に導電性膜24が厚く堆積できるコリメ
ートスパッタ法を用いることが望ましい。例えば、パワ
ーを10kW、コリメータのアスペクト比を2、圧力を
2mTorrとして、TiN膜を堆積することにより導
電性膜24を形成する。
Next, the conductive film 24 is formed so as to cover the openings of the holes 30 (FIG. 3A). When depositing the conductive film 24, it is desirable to use a collimating sputtering method that allows the conductive film 24 to be deposited thicker on the bottom of the contact hole 22 than the ordinary sputtering method. For example, the conductive film 24 is formed by depositing a TiN film with a power of 10 kW, a collimator aspect ratio of 2, and a pressure of 2 mTorr.

【0038】なお、コリメートスパッタ法は、図4
(a)に示すように、ターゲット50と基板52との間
にコリメータ54を設けることにより、基板52に対し
て垂直成分をもつスパッタ粒子のみを基板52上に堆積
するものである。通常のスパッタ法では、スパッタ粒子
には様々な方向成分をもった粒子が含まれているため、
アスペクト比の大きなコンタクトホール22内に成膜し
ようとすると、図4(b)に示すように、開口部付近ほ
ど堆積速度が速くなり、コンタクトホール底部に堆積す
ることが困難となる。
The collimating sputtering method is shown in FIG.
As shown in (a), by providing a collimator 54 between the target 50 and the substrate 52, only sputtered particles having a vertical component with respect to the substrate 52 are deposited on the substrate 52. In the normal sputtering method, sputtered particles contain particles with various directional components,
If a film is to be formed in the contact hole 22 having a large aspect ratio, as shown in FIG. 4B, the deposition rate becomes higher near the opening, and it becomes difficult to deposit at the bottom of the contact hole.

【0039】ところが、コリメータ54を設けることに
より、スパッタ粒子の多くが垂直成分をもつようになる
ため、コンタクトホール底部に容易に成膜することがで
きる(図4(c))。なお、導電性膜24は後工程の埋
め込みの際、WF6ガスに対してバリア層となるもので
あり、半導体基板10とコンタクトホール22とを空間
的に隔離し、且つ電気的に導通する効果を持つものであ
る。
However, by providing the collimator 54, most of the sputtered particles have a vertical component, so that a film can be easily formed on the bottom of the contact hole (FIG. 4C). The conductive film 24 serves as a barrier layer against the WF 6 gas at the time of embedding in a later step, and spatially isolates the semiconductor substrate 10 and the contact hole 22 and electrically conducts them. Is to have.

【0040】導電性膜24は、空孔30の少なくとも開
口部を覆う程度に形成する必要があるため、形成する導
電性膜24の膜厚は、少なくとも空孔30の開口部と同
程度の高さが必要である。即ち、開口部の高さが100
nmであった場合には、形成する導電性膜24の膜厚も
100nm以上必要となる。続いて、ブランケットW−
CVDとエッチバックの技術を用い、コンタクトホール
22内にWを埋め込んでプラグ26を形成する(図3
(b))。例えば、基板温度を400℃、圧力を80T
orr、WF6流量を20cc、H2流量を2000cc
としてW膜を成膜し、Cl2流量を100cc、パワー
を200W、圧力を6mTorrとしてエッチバックを
行う。
Since the conductive film 24 needs to be formed so as to cover at least the opening of the hole 30, the thickness of the conductive film 24 formed is at least as high as the opening of the hole 30. Is necessary. That is, the height of the opening is 100
When the thickness is nm, the thickness of the conductive film 24 to be formed needs to be 100 nm or more. Then, blanket W-
Using the CVD and etchback techniques, W is buried in the contact hole 22 to form the plug 26 (FIG. 3).
(B)). For example, the substrate temperature is 400 ° C and the pressure is 80T.
orr, WF 6 flow rate is 20 cc, H 2 flow rate is 2000 cc
As a result, a W film is formed, and the etchback is performed at a Cl 2 flow rate of 100 cc, a power of 200 W and a pressure of 6 mTorr.

【0041】ここで、W膜の成膜には、半導体基板10
を構成するSiときわめてよく反応するWF6ガスを用
いるが、半導体基板10は、導電性膜24によってコン
タクトホール22より隔離されている。TiN膜よりな
る導電性膜24は、WF6の浸食に対するバリア性に優
れているので、WF6分子36は空孔30内の半導体基
板10にまで到達せず、浸食によるソース/ドレイン領
域の接合破壊を防止することができる(図5)。
Here, for forming the W film, the semiconductor substrate 10 is used.
Although a WF 6 gas that reacts extremely well with Si constituting the semiconductor substrate is used, the semiconductor substrate 10 is separated from the contact hole 22 by the conductive film 24. Conductive film 24 of TiN film is excellent in barrier properties against erosion WF 6, WF 6 molecules 36 does not reach the semiconductor substrate 10 in the holes 30, the junction of the source / drain regions by erosion Breakage can be prevented (Fig. 5).

【0042】この後、配線層28を形成してパターニン
グを行うことにより、接合破壊を起こすことなく、半導
体装置を形成することができる(図3(c))。このよ
うに、本実施形態によれば、エッチングストッパ膜の等
方性エッチングによって生じた空孔を、導電性膜の堆積
により空間的に隔離するので、WF6ガスを用いたW膜
の成膜時にもWF6ガスと半導体基板とが直接接触する
ことがなく、WF6ガスの浸食に起因する接合破壊を防
止することができる。これにより、半導体装置の信頼性
を高めることができる。
After that, by forming the wiring layer 28 and performing patterning, a semiconductor device can be formed without causing junction breakage (FIG. 3C). As described above, according to the present embodiment, the holes generated by the isotropic etching of the etching stopper film are spatially isolated by the deposition of the conductive film, so that the W film is formed using the WF 6 gas. Even at this time, the WF 6 gas and the semiconductor substrate do not come into direct contact with each other, and it is possible to prevent the junction breakdown due to the erosion of the WF 6 gas. Thus, the reliability of the semiconductor device can be improved.

【0043】なお、本発明は上記実施形態に限らず種々
の変形が可能である。例えば、上記実施形態ではWF6
ガスを用いたCVD法によりWプラグを形成する場合に
ついて示したが、AlやCu等、他の金属材料でプラグ
26を形成する場合にも本発明を適用することができ
る。すなわち、上記実施形態による半導体装置ではエッ
チングストッパ膜16を等方的にエッチングするために
生ずる空孔30を導電性膜24によってコンタクトホー
ル22内と空間的に隔離している。従って、プラグ26
の材料としてAlやCuを用いた場合には、導電性膜2
4は、空孔30内のシリコン基板とプラグ材料とが直接
接触することを防止するバリア膜として機能するので、
シリコン基板とプラグ材料との反応による接合破壊を防
止することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, WF 6
Although the case where the W plug is formed by the CVD method using gas has been shown, the present invention can be applied to the case where the plug 26 is formed of another metal material such as Al or Cu. That is, in the semiconductor device according to the above-described embodiment, the hole 30 generated for isotropically etching the etching stopper film 16 is spatially isolated from the inside of the contact hole 22 by the conductive film 24. Therefore, the plug 26
When Al or Cu is used as the material of the
Since 4 functions as a barrier film that prevents the silicon substrate in the holes 30 and the plug material from directly contacting each other,
It is possible to prevent the junction breakage due to the reaction between the silicon substrate and the plug material.

【0044】Alをプラグ材料に用いる場合には、ブラ
ンケットAl−CVD技術や選択アルミCVD技術を適
用することができる。また、Cuをプラグ材料に用いる
場合には、CVD法によりCuを堆積し、又はスパッタ
法によりCuを堆積した後にリフローしてコンタクトホ
ール22内にCuを埋め込み、その後CMP法を用いて
ポリッシュバックすることによりプラグ26を形成する
ことができる。
When Al is used as the plug material, a blanket Al-CVD technique or a selective aluminum CVD technique can be applied. Further, when Cu is used as the plug material, Cu is deposited by the CVD method, or Cu is deposited by the sputtering method and then reflowed to fill the contact hole 22 with Cu, and then the CMP method is used to polish back. As a result, the plug 26 can be formed.

【0045】また、上記実施形態ではエッチングストッ
パ膜16としてSiN膜を、絶縁膜18としてSiO2
膜を用いたが、エッチング条件の設定によりこれらの膜
をそれぞれ単独でエッチングできるのであれば、これら
の組み合わせはいかなる絶縁膜であってもよい。また、
導電性膜24としてコリメートスパッタ法によるTiN
膜を用いたが、TiN膜/Ti膜よりなる積層膜を用い
てもよい。このような積層膜を用いれば、半導体基板1
0と導電性膜24との間のコンタクト抵抗を低減するこ
とが可能となる。
In the above embodiment, the etching stopper film 16 is a SiN film and the insulating film 18 is a SiO 2 film.
Although films are used, any combination of these films may be used as long as the films can be etched independently by setting etching conditions. Also,
TiN formed by the collimate sputtering method as the conductive film 24
Although the film is used, a laminated film including a TiN film / Ti film may be used. If such a laminated film is used, the semiconductor substrate 1
The contact resistance between 0 and the conductive film 24 can be reduced.

【0046】Ti膜は、CVD法やスパッタ法により堆
積することができる。Ti膜をスパッタ法により堆積す
る場合、必ずしもコリメートスパッタ法を用いる必要は
ない。Ti膜の上層に堆積するTiN膜によって空孔3
0を完全に塞ぐことができれば、通常のスパッタ法によ
ってTi膜を堆積してもよい。また、TiN膜を用いる
代わりにWF6ガスに対して浸食耐性のある他の導電性
膜を適用することもできる。例えば、コリメートスパッ
タ法により堆積したW膜等を用いることができる。
The Ti film can be deposited by the CVD method or the sputtering method. When depositing the Ti film by the sputtering method, it is not always necessary to use the collimating sputtering method. The holes 3 are formed by the TiN film deposited on the Ti film.
The Ti film may be deposited by a normal sputtering method as long as 0 can be completely blocked. Further, instead of using the TiN film, another conductive film having corrosion resistance to the WF 6 gas can be applied. For example, a W film or the like deposited by the collimate sputtering method can be used.

【0047】また、導電性膜24としてCuやAlに対
して拡散バリアとしての効果をもつ材料、例えば、WN
膜、Ta膜、TaN膜、TiSiN膜、WSiN膜等を
用いることもできる。また、SiN膜のエッチングに燐
酸水溶液を用いたが、他のエッチング方法を用いてもよ
い。
Further, as the conductive film 24, a material having an effect as a diffusion barrier against Cu and Al, such as WN, is used.
A film, a Ta film, a TaN film, a TiSiN film, a WSiN film or the like can also be used. Although the phosphoric acid aqueous solution was used for etching the SiN film, other etching methods may be used.

【0048】また、プラグ26に用いるWを埋め込む際
にブランケットW−CVDとエッチバック技術を用いた
が、選択タングステンCVD法によりコンタクトホール
22内にWを埋め込んでもよい。また、上述のプロセス
条件はその一例を示したものであり、これらの数値を適
当な値に変更したとしても、本発明の効果にはなんら影
響を及ぼすものではない。 [第2実施形態]本発明の第2実施形態による半導体装
置及びその製造方法について図6及び図7を用いて説明
する。第1実施形態による半導体装置及びその製造方法
と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略又
は簡略にする。
Although the blanket W-CVD and the etch-back technique are used when burying W used for the plug 26, W may be buried in the contact hole 22 by the selective tungsten CVD method. Further, the above-mentioned process conditions show one example thereof, and even if these numerical values are changed to appropriate values, the effect of the present invention is not affected at all. [A Second Embodiment] The semiconductor device and the method for fabricating the same according to a second embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS. The same components as those of the semiconductor device according to the first embodiment and the method of manufacturing the same are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.

【0049】図6は本実施形態による半導体装置の構造
を示す工程断面図、図7は本実施形態による半導体装置
の製造方法を示す工程断面図である。本実施形態による
半導体装置の構造を図6を用いて説明する。本実施形態
による半導体装置は、空孔30が導電性膜24により埋
め込まれていることに特徴がある。即ち、図1に示す第
1実施形態による半導体装置では、コリメートスパッタ
法を用いて導電性膜24を堆積することによりコンタク
トホール22内部と空孔30とを空間的に隔離したが、
本実施形態による半導体装置では、空孔30内部が導電
性膜24により埋め込まれており、コンタクトホール2
2内部と半導体基板10とが隔離されている。
6A and 6B are process sectional views showing the structure of the semiconductor device according to the present embodiment, and FIG. 7 is a process sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment. The structure of the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIG. The semiconductor device according to the present embodiment is characterized in that the holes 30 are filled with the conductive film 24. That is, in the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIG. 1, the inside of the contact hole 22 and the hole 30 are spatially separated by depositing the conductive film 24 using the collimating sputtering method.
In the semiconductor device according to the present embodiment, the inside of the hole 30 is filled with the conductive film 24, and the contact hole 2
2 The inside and the semiconductor substrate 10 are separated.

【0050】こうすることにより、プラグ形成の際の浸
食を防止している。次に、本実施形態による半導体装置
の製造方法について図7を用いて説明する。まず、図2
(a)乃至図2(d)に示す第1実施形態による半導体
装置の製造方法と同様にして、層間絶縁膜20にコンタ
クトホール22を開口する。
By doing so, erosion during plug formation is prevented. Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. First, FIG.
Similar to the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIGS. 2A to 2D, a contact hole 22 is opened in the interlayer insulating film 20.

【0051】次いで、導電性膜24をCVD法により堆
積する。導電性膜としては、例えばTiN膜を用いるこ
とができる。例えば、CVD法により、基板温度を50
0℃、TiCl4流量を10cc、NH3流量を500c
c、圧力を100mTorrとして堆積する。なお、T
iのソースガスとしては、TDMAT(tetrakis dimet
hylamino titanium)、TDEAT(tetrakis diethyla
mino titanium)、TiI4等を用いてもよい。TDMA
Tを用いる場合には、例えば、基板温度を400℃、T
DMAT流量を2cc、NH3流量を10cc、圧力を
100mTorrとして堆積することができる。TDE
ATを用いる場合には、例えば、基板温度を400℃、
TDEAT流量を30cc、NH3とArとの混合ガス
の流量を10slm、圧力を10Torrとして堆積す
ることができる。
Next, the conductive film 24 is deposited by the CVD method. As the conductive film, for example, a TiN film can be used. For example, the substrate temperature is set to 50 by the CVD method.
0 ° C., TiCl 4 flow rate 10 cc, NH 3 flow rate 500 c
c, the pressure is 100 mTorr, and the deposition is performed. Note that T
The source gas of i is TDMAT (tetrakis dimet
hylamino titanium), TDEAT (tetrakis diethyla)
mino titanium), TiI 4 or the like may be used. TDMA
When T is used, for example, the substrate temperature is 400 ° C., T
The deposition can be performed with a DMAT flow rate of 2 cc, an NH 3 flow rate of 10 cc, and a pressure of 100 mTorr. TDE
When AT is used, for example, the substrate temperature is 400 ° C.,
The deposition can be performed with a TDEAT flow rate of 30 cc, a mixed gas flow rate of NH 3 and Ar of 10 slm, and a pressure of 10 Torr.

【0052】CVD法は、スパッタ法に比べてカバレッ
ジがよいため、成膜条件を最適化することにより空孔3
0の内部を容易に埋め込むことができる。従って、WF
6ガスに対するバリア効果が高く、半導体基板10とコ
ンタクトホール22とを空間的に隔離し、且つ電気的に
導通する効果もスパッタ法の場合よりも高くすることが
できる。
Since the CVD method has better coverage than the sputtering method, the holes 3 can be formed by optimizing the film forming conditions.
The inside of 0 can be easily embedded. Therefore, WF
The 6 gas has a high barrier effect, and the semiconductor substrate 10 and the contact hole 22 are spatially isolated from each other, and the effect of electrically connecting the semiconductor substrate 10 and the contact hole 22 can be made higher than in the case of the sputtering method.

【0053】なお、CVD法によるTiN膜を用いて導
電性膜24を形成する場合、本発明の効果を十分に発揮
するためには、少なくとも空孔30の開口部を塞ぐ程度
の膜厚を堆積する必要がある。この膜厚は、CVD膜の
カバレッジ能力に依存するため、一義的に定めることは
できないが、例えば開口部の高さが100nmであり、
TiN膜の成膜を上記の条件で行った場合には、約10
0nm以上の膜厚が必要である。
When the conductive film 24 is formed by using the TiN film formed by the CVD method, in order to fully exert the effect of the present invention, at least a film thickness that closes the opening of the hole 30 is deposited. There is a need to. This film thickness cannot be uniquely determined because it depends on the coverage of the CVD film. However, for example, the height of the opening is 100 nm,
When the TiN film is formed under the above conditions, about 10
A film thickness of 0 nm or more is required.

【0054】ステップカバレッジに優れた導電性膜24
を堆積する場合には、エッチングストッパ膜16の膜厚
の約1/2以上の膜厚の導電性膜24を堆積することに
より空孔30を完全に埋め込むことができる。この後、
第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして
プラグ26を形成し(図7(b))、更に配線層28を
形成する(図7(c))。
Conductive film 24 having excellent step coverage
In the case of depositing, the holes 30 can be completely filled by depositing the conductive film 24 having a film thickness of about ½ or more of the film thickness of the etching stopper film 16. After this,
Similar to the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment, the plug 26 is formed (FIG. 7B), and the wiring layer 28 is further formed (FIG. 7C).

【0055】このように、本実施形態によれば、エッチ
ングストッパ膜の等方性エッチングによって生じた空孔
を導電性膜により埋め込むので、WF6ガスを用いたW
膜の成膜時にもWF6ガスと半導体基板とが直接接触す
ることがなく、WF6ガスの浸食に起因する接合破壊を
防止することができる。これにより、半導体装置の信頼
性を高めることができる。
As described above, according to the present embodiment, the holes formed by the isotropic etching of the etching stopper film are filled with the conductive film, so that W using WF 6 gas is used.
Even when the film is formed, the WF 6 gas and the semiconductor substrate do not come into direct contact with each other, and it is possible to prevent the junction breakdown due to the erosion of the WF 6 gas. Thus, the reliability of the semiconductor device can be improved.

【0056】なお、本発明は上記実施形態に限らず種々
の変形が可能である。例えば、導電性膜24としてCV
D法によるTiN膜を用いたが、WF6ガスに対して浸
食耐性のある導電性膜であれば適用することができる。
例えば、不純物をドープした多結晶シリコン膜やアモル
ファスシリコン膜等であってもWF6の浸食が半導体基
板10に達しなければよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, as the conductive film 24, CV
Although the TiN film formed by the method D is used, any conductive film having corrosion resistance to the WF 6 gas can be applied.
For example, even if a polycrystalline silicon film or an amorphous silicon film doped with impurities is used, it is sufficient that the WF 6 does not reach the semiconductor substrate 10.

【0057】また、第1実施形態と同様、本実施形態に
よる半導体装置の構造は、AlプラグやCuプラグを形
成する半導体装置の製造方法にも適用することができ
る。また、上述のプロセス条件はその一例を示したもの
であり、これらの数値を適当な値に変更したとしても、
本発明の効果にはなんら影響を及ぼすものではない。 [第3実施形態]本発明の第3実施形態による半導体装
置及びその製造方法について図8乃至図12を用いて説
明する。
Further, as in the first embodiment, the structure of the semiconductor device according to the present embodiment can be applied to the method of manufacturing a semiconductor device in which an Al plug or a Cu plug is formed. Further, the above process conditions show an example thereof, and even if these numerical values are changed to appropriate values,
It does not affect the effect of the present invention. [A Third Embodiment] The semiconductor device and the method for fabricating the same according to a third embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS.

【0058】図8はBLC構造を適用した埋め込み配線
を説明する図、図9はCuを用いた埋め込み配線におけ
る課題を説明する図、図10は本実施形態による半導体
装置の構造を示す平面図及び断面図、図11及び図12
は本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断
面図である。第1及び第2実施形態では、半導体基板上
にコンタクトホールを開口する場合に本発明を適用した
が、本発明によるBLC構造は様々な下地構造に対して
適用することができる。
FIG. 8 is a diagram for explaining the buried wiring to which the BLC structure is applied, FIG. 9 is a diagram for explaining the problem in the buried wiring using Cu, and FIG. 10 is a plan view showing the structure of the semiconductor device according to the present embodiment. Sectional views, FIG. 11 and FIG.
Is a process sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment. In the first and second embodiments, the present invention is applied to the case of opening a contact hole on a semiconductor substrate, but the BLC structure according to the present invention can be applied to various underlying structures.

【0059】すなわち、本発明は開口部内に導電性材料
を埋め込むプロセスにおける共通の課題を解決するもの
であり、半導体基板上に開口したコンタクトホール内に
プラグを形成する場合のみならず、その他のコンタクト
ホール、例えばビアホールにプラグを充填するプロセ
ス、又は埋め込み配線を形成するプロセス等においても
効果を発揮する。
That is, the present invention solves a common problem in the process of burying a conductive material in the opening, and is not limited to the case of forming the plug in the contact hole opened on the semiconductor substrate, and other contacts. It is also effective in a process of filling a hole, for example, a via hole with a plug, a process of forming a buried wiring, or the like.

【0060】本実施形態では、BLC構造を埋め込み配
線に適用した場合について図8及び図9を用いて説明す
る。始めに、埋め込み配線及びBLC構造を用いた埋め
込み配線について説明する。LSIの高速化の要請に伴
い、配線材料の低抵抗化が要求されている。これを実現
するため、配線材料としてはCu(銅)等の新規な低抵
抗材料が検討されている。
In this embodiment, the case where the BLC structure is applied to the buried wiring will be described with reference to FIGS. 8 and 9. First, the embedded wiring and the embedded wiring using the BLC structure will be described. With the demand for higher speed LSIs, lower resistance of wiring materials is required. In order to realize this, a novel low resistance material such as Cu (copper) has been studied as a wiring material.

【0061】しかし、Cuは蒸気圧の高い反応物を生成
しないためRIE(反応性イオンエッチング:Reactive
Ion Etching)法のような反応を利用するパターニング
方法を用いることが困難であり、微細配線の形成が難し
い。このため、Cuを用いた配線を形成する際には、予
め絶縁膜に配線用の溝を形成し、スパッタ法などによっ
て溝内にCuを埋め込み、絶縁膜上のCuをCMP法な
どによってエッチバック(ポリッシュバック)すること
によって絶縁膜に埋め込まれた配線を形成することが有
用である。
However, since Cu does not generate a reactant having a high vapor pressure, RIE (reactive ion etching: Reactive
It is difficult to use a patterning method utilizing a reaction such as the Ion Etching method, and it is difficult to form fine wiring. Therefore, when forming a wiring using Cu, a groove for wiring is formed in the insulating film in advance, Cu is embedded in the groove by a sputtering method or the like, and Cu on the insulating film is etched back by a CMP method or the like. It is useful to form the wiring embedded in the insulating film by (polishing back).

【0062】このような埋め込み配線を形成する場合に
も、上記BLC構造を適用することができる。埋め込み
配線にBLC構造を適用した場合について図8を用いて
説明する。図8(a)、(b)に示すように、半導体基
板100上に形成された層間絶縁膜104にコンタクト
プラグ110が埋め込まれているときに、上層に層間絶
縁膜116に埋め込まれた配線122を形成する場合、
層間絶縁膜116に配線122を埋め込む配線溝118
を形成するエッチングを行う際には層間絶縁膜104が
エッチングされないようにしなければならない。層間絶
縁膜104にまでエッチングが及ぶと、配線溝118に
埋め込む配線122の形状に多大な影響を与えるからで
ある(図8(c))。このように配線122の形状が変
化すると、配線抵抗のばらつきが大きくなったり、配線
122と下層の配線(図示せず)との間の層間耐圧が減
少するなど半導体装置の信頼性に影響を与えることにな
る。
The above BLC structure can also be applied to the case of forming such a buried wiring. A case where the BLC structure is applied to the embedded wiring will be described with reference to FIG. As shown in FIGS. 8A and 8B, when the contact plug 110 is embedded in the interlayer insulating film 104 formed on the semiconductor substrate 100, the wiring 122 embedded in the interlayer insulating film 116 as an upper layer. To form
A wiring groove 118 in which the wiring 122 is embedded in the interlayer insulating film 116.
It is necessary to prevent the interlayer insulating film 104 from being etched when the etching for forming the film is performed. This is because when the etching reaches the interlayer insulating film 104, the shape of the wiring 122 embedded in the wiring groove 118 is greatly affected (FIG. 8C). When the shape of the wiring 122 is changed in this manner, variations in wiring resistance are increased, and an interlayer breakdown voltage between the wiring 122 and a wiring (not shown) in a lower layer is reduced, which affects reliability of the semiconductor device. It will be.

【0063】そこで、このような場合にBLC構造を適
用すれば、層間絶縁膜104が過剰にエッチングされる
ことを防止することができる。すなわち、層間絶縁膜1
04と層間絶縁膜116との間に、これら絶縁膜とエッ
チング選択性の異なるエッチングストッパ膜112を形
成することによって、層間絶縁膜116のエッチングが
エッチングストッパ膜112で制御性よく停止すること
ができる(図8(d))。
Therefore, by applying the BLC structure in such a case, it is possible to prevent the interlayer insulating film 104 from being excessively etched. That is, the interlayer insulating film 1
04 and the interlayer insulating film 116, by forming an etching stopper film 112 having a different etching selectivity from these insulating films, the etching of the interlayer insulating film 116 can be stopped by the etching stopper film 112 with good controllability. (FIG.8 (d)).

【0064】こうすることにより、配線122を埋め込
む配線溝118をエッチングする際にはエッチングの影
響が層間絶縁膜104にまで及ぶことはなく、配線12
2の形状は層間絶縁膜116の厚さによってのみ決定さ
れ、安定して配線を形成することができる。しかしなが
ら、埋め込み配線用の材料としてCuを用いる場合、上
記BLC構造をそのまま適用することは好ましくない。
以下、その理由について説明する。
By doing so, when the wiring groove 118 that embeds the wiring 122 is etched, the influence of the etching does not reach the interlayer insulating film 104, and the wiring 12 is formed.
The shape of 2 is determined only by the thickness of the interlayer insulating film 116, and the wiring can be stably formed. However, when Cu is used as the material for the embedded wiring, it is not preferable to apply the BLC structure as it is.
Hereinafter, the reason will be described.

【0065】Cuを用いた埋め込み配線を形成する場合
にも、通常のBLC構造の場合と同様にエッチングスト
ッパ膜112をエッチングする際には層間絶縁膜104
及び絶縁膜114とのエッチング選択性を確保するため
ウェットエッチングを用いることが好ましい。しかし、
ウェットエッチングは等方性のエッチングであるため、
絶縁膜114下のエッチングストッパ膜112までエッ
チングされ、絶縁膜114下には空孔124が形成され
ることになる(図9(a))。このように形成された空
孔124は従来のスパッタ法によっては被覆できないた
め、導電性膜120を堆積した後も残存する(図9
(b))。
Even when the buried wiring using Cu is formed, when the etching stopper film 112 is etched as in the case of the normal BLC structure, the interlayer insulating film 104 is formed.
It is preferable to use wet etching in order to secure etching selectivity with the insulating film 114. But,
Since wet etching is isotropic etching,
The etching stopper film 112 under the insulating film 114 is also etched, and a hole 124 is formed under the insulating film 114 (FIG. 9A). Since the holes 124 thus formed cannot be covered by the conventional sputtering method, they remain even after the conductive film 120 is deposited (FIG. 9).
(B)).

【0066】このため、次工程の配線形成プロセスでC
uの埋め込みを行った場合、空孔124内にCuが埋め
込まれ、この部分からCuが絶縁膜114中に拡散し、
配線間リークや絶縁膜の誘電率が上昇することがある
(図9(c))。このように、Cuを用いた埋め込み配
線では、従来のBLC構造をそのまま適用することは好
ましくない。
Therefore, in the wiring forming process of the next step, C
When u is embedded, Cu is embedded in the holes 124 and Cu diffuses from this portion into the insulating film 114,
Inter-wiring leakage and the dielectric constant of the insulating film may increase (FIG. 9C). As described above, it is not preferable to directly apply the conventional BLC structure to the buried wiring using Cu.

【0067】次に、本実施形態による半導体装置の構造
を図10を用いて説明する。図10(a)は本実施形態
による半導体装置の構造を示す平面図であり、図10
(b)は本実施形態による半導体装置の構造を示す断面
図である。半導体基板100上には、所定の領域にコン
タクトホール102が開口された層間絶縁膜104が形
成されている。コンタクトホール102内には、導電性
膜106及びプラグ108よりなるコンタクトプラグ1
10が形成されている。
Next, the structure of the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIG. FIG. 10A is a plan view showing the structure of the semiconductor device according to the present embodiment.
FIG. 6B is a sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the present embodiment. On the semiconductor substrate 100, an interlayer insulating film 104 having a contact hole 102 opened in a predetermined region is formed. In the contact hole 102, a contact plug 1 including a conductive film 106 and a plug 108.
10 are formed.

【0068】コンタクトプラグ110が層間絶縁膜10
4表面に露出した下地基板上には、エッチングストッパ
膜112及び絶縁膜114よりなる層間絶縁膜116が
形成されている。層間絶縁膜116には、配線を埋め込
むための配線溝118が形成されており、溝の底部には
コンタクトプラグ110が露出している。配線溝118
内壁及び層間絶縁膜104上にはバリアメタルとなる導
電性膜120が形成されており、導電性膜120が形成
された配線溝118内には配線122が埋め込まれてい
る。
The contact plug 110 is the interlayer insulating film 10.
An interlayer insulating film 116 including an etching stopper film 112 and an insulating film 114 is formed on the underlying substrate exposed on the surface 4. A wiring groove 118 for embedding a wiring is formed in the interlayer insulating film 116, and the contact plug 110 is exposed at the bottom of the groove. Wiring groove 118
A conductive film 120 serving as a barrier metal is formed on the inner wall and the interlayer insulating film 104, and a wiring 122 is embedded in the wiring groove 118 in which the conductive film 120 is formed.

【0069】ここで、本実施形態による半導体装置は、
配線溝118近傍のエッチングストッパ膜112が横方
向にエッチングされて空孔124が形成されているが、
配線溝118内に形成された導電性膜120は空孔12
4部分で途切れておらず、配線溝118内部を完全に囲
うように形成されていることに特徴がある。次に、本実
施形態による半導体装置の製造方法について図11及び
図12を用いて説明する。
Here, the semiconductor device according to the present embodiment is
The etching stopper film 112 near the wiring groove 118 is laterally etched to form a hole 124.
The conductive film 120 formed in the wiring groove 118 is a hole 12
It is characterized in that it is formed so as to completely surround the inside of the wiring groove 118 without interruption in the four portions. Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS.

【0070】まず、半導体基板100上に、コンタクト
プラグ110が埋め込まれた層間絶縁膜104を形成す
る。コンタクトプラグ110は、半導体基板100に形
成されたトランジスタの電極等(図示せず)に接続され
ている。層間絶縁膜104は、例えばシリコン酸化膜に
より形成する。ここで、コンタクトプラグ110は如何
なる構造であってもよい。
First, the interlayer insulating film 104 with the contact plugs 110 embedded therein is formed on the semiconductor substrate 100. The contact plug 110 is connected to an electrode (not shown) of a transistor formed on the semiconductor substrate 100. The interlayer insulating film 104 is formed of, for example, a silicon oxide film. Here, the contact plug 110 may have any structure.

【0071】また、半導体基板100と層間絶縁膜10
4との間には1又は2以上の配線層が形成されていても
よい。すなわち、配線122は、2層目の金属配線であ
ってもよく、更に上層の金属配線であってもよい。本明
細書では、このような下地構造を一括して下地基板と呼
ぶこととする。すなわち、本明細書にいう下地基板に
は、半導体基板自体のみならず、トランジスタなどの素
子が形成された半導体基板や、さらにこの上層に1層又
は2層以上の配線層が形成された構造をも含むものとす
る。
Further, the semiconductor substrate 100 and the interlayer insulating film 10
One or two or more wiring layers may be formed between the wiring layers 4 and 4. That is, the wiring 122 may be the metal wiring of the second layer or the metal wiring of the upper layer. In the present specification, such a base structure will be collectively referred to as a base substrate. That is, not only the semiconductor substrate itself but also a semiconductor substrate on which elements such as transistors are formed and a structure in which one or two or more wiring layers are further formed on the underlying substrate are referred to as the base substrate in this specification. Shall also be included.

【0072】次いで、このような下地基板上に、エッチ
ングストッパ膜112となる絶縁膜を堆積する。エッチ
ングストッパ膜112としては、例えばSiN膜を用い
ることができる。例えば、プラズマCVD法により、基
板温度を400℃、パワーを300W、SiH4流量を
100cc、NH3流量を50ccとして堆積する。続
いて、エッチングストッパ膜112上に絶縁膜114を
堆積し、エッチングストッパ膜112及び絶縁膜114
よりなる層間絶縁膜116を形成する(図11
(a))。絶縁膜114としては、例えばSiO2膜を
用いることができる。例えば、プラズマCVD法によ
り、基板温度を400℃、パワーを300W、SiH4
流量を50cc、N2O流量を500ccとして堆積す
る。
Next, an insulating film to be the etching stopper film 112 is deposited on such a base substrate. As the etching stopper film 112, for example, a SiN film can be used. For example, by plasma CVD, the substrate temperature is 400 ° C., the power is 300 W, the SiH 4 flow rate is 100 cc, and the NH 3 flow rate is 50 cc. Subsequently, an insulating film 114 is deposited on the etching stopper film 112, and the etching stopper film 112 and the insulating film 114 are deposited.
To form an interlayer insulating film 116 (FIG. 11).
(A)). As the insulating film 114, for example, a SiO 2 film can be used. For example, by plasma CVD, the substrate temperature is 400 ° C., the power is 300 W, and SiH 4 is used.
The flow rate is 50 cc and the N 2 O flow rate is 500 cc.

【0073】この後、通常のリソグラフィー技術及び異
方性エッチング技術を用い、絶縁膜114を貫通してエ
ッチングストッパ膜112に達する配線溝118を開口
する(図11(b))。このとき、エッチング条件をS
iO2よりなる絶縁膜114に対してSiN膜よりなる
エッチングストッパ膜112のエッチング速度が十分に
小さくなるように設定することにより、配線溝118の
エッチングが層間絶縁膜104やコンタクトプラグ11
0に達することはない。
After that, the wiring groove 118 penetrating the insulating film 114 and reaching the etching stopper film 112 is opened by using the usual lithography technique and anisotropic etching technique (FIG. 11B). At this time, the etching condition is S
By setting the etching rate of the etching stopper film 112 made of SiN film to be sufficiently lower than that of the insulating film 114 made of iO 2, the etching of the wiring groove 118 can be carried out in the interlayer insulating film 104 and the contact plug 11.
It never reaches zero.

【0074】次いで、配線溝118内のエッチングスト
ッパ膜112を等方性エッチングにより除去する(図1
1(c))。これにより、配線溝118の底部が層間絶
縁膜104又はコンタクトプラグ110に達すると同時
に、配線溝118近傍の絶縁膜114下のエッチングス
トッパ膜112がエッチングされて空孔124が形成さ
れる。ここで、等方性エッチングは、例えば、温度10
0℃、濃度90%の燐酸水溶液を用いたウェットエッチ
ングにより行う。
Then, the etching stopper film 112 in the wiring groove 118 is removed by isotropic etching (FIG. 1).
1 (c)). As a result, the bottom of the wiring groove 118 reaches the interlayer insulating film 104 or the contact plug 110, and at the same time, the etching stopper film 112 under the insulating film 114 in the vicinity of the wiring groove 118 is etched to form a hole 124. Here, the isotropic etching is performed, for example, at a temperature of 10
It is performed by wet etching using a phosphoric acid aqueous solution having a concentration of 90% at 0 ° C.

【0075】続いて、空孔124の開口部を覆うように
導電性膜120を形成する(図12(a))。ここで、
導電性膜118は後工程の配線材料埋め込みの際、配線
材料が空孔124内に入り込まないようにするバリア層
となるものであり、層間絶縁膜104、116と配線溝
118とを空間的に隔離する効果をもつものである。導
電性膜120は、空孔124の少なくとも開口部を覆う
程度に形成する必要があるため、形成する導電性膜12
0の膜厚は、少なくとも空孔124の開口部と同程度の
高さが必要である。従って、導電性膜120の堆積には
コリメートスパッタ法を用いることが望ましい(第1実
施形態参照)。
Subsequently, a conductive film 120 is formed so as to cover the openings of the holes 124 (FIG. 12A). here,
The conductive film 118 serves as a barrier layer that prevents the wiring material from entering the holes 124 when the wiring material is embedded in a later step, and the interlayer insulating films 104 and 116 and the wiring groove 118 are spatially separated. It has the effect of isolating. Since the conductive film 120 needs to be formed so as to cover at least the opening of the hole 124, the conductive film 12 to be formed.
The film thickness of 0 needs to be at least as high as the opening of the hole 124. Therefore, it is desirable to use the collimate sputtering method for depositing the conductive film 120 (see the first embodiment).

【0076】この後、スパッタ法によりCu膜を堆積し
てリフローを行い、配線溝118内にCuを埋め込む。
例えば、圧力1.5mTorr、パワー5kW、Ar流
量25sccmとしてCuのスパッタを行い、温度35
0℃、Ar流量1000sccm、圧力80Torrと
してCuのリフローを行う。次いで、層間絶縁膜116
上のCu及び導電性膜120をCMP法により除去し、
配線溝118内にのみCu及び導電性膜120を残存さ
せる。例えば、アルミナ系研磨剤を用い、回転数100
rpm、研磨圧力6psiとしてCMPを行う。こうし
て、配線溝118に埋め込まれた配線122を形成する
(図12(b))。
After that, a Cu film is deposited by a sputtering method and reflow is performed to fill the wiring trench 118 with Cu.
For example, Cu is sputtered at a pressure of 1.5 mTorr, a power of 5 kW, an Ar flow rate of 25 sccm, and a temperature of 35
Cu reflow is performed at 0 ° C., Ar flow rate of 1000 sccm, and pressure of 80 Torr. Then, the interlayer insulating film 116
The upper Cu and the conductive film 120 are removed by the CMP method,
The Cu and the conductive film 120 are left only in the wiring groove 118. For example, an alumina-based polishing agent is used, and the rotation speed is 100
CMP is performed at rpm and polishing pressure of 6 psi. Thus, the wiring 122 embedded in the wiring groove 118 is formed (FIG. 12B).

【0077】なお、Cuの埋め込みにはCVD法を用い
てもよい。例えば、Cu(PMPS)(HFAC)を
0.08g/minの流量で、H2をキャリアガスとし
て300ccの流量で導入し、温度を200℃、圧力を
200mTorrとして堆積する。ここで、配線122
にはシリコン酸化膜中を拡散しやすいCuを用いている
が、シリコン酸化膜よりなる層間絶縁膜104、絶縁膜
114は導電性膜120によって配線122と隔離され
ている。TiN膜よりなる導電性膜120はCuの拡散
バリアとして優れた効果を持つものであり、これにより
Cuが層間絶縁膜104、116中に拡散することはな
く、配線間リークや層間絶縁膜の誘電率の上昇等を防止
することができる。
The Cu method may be used for embedding Cu. For example, Cu (PMPS) (HFAC) is introduced at a flow rate of 0.08 g / min and H 2 as a carrier gas at a flow rate of 300 cc, and is deposited at a temperature of 200 ° C. and a pressure of 200 mTorr. Here, the wiring 122
Although Cu which is easy to diffuse in the silicon oxide film is used as the insulating film, the interlayer insulating film 104 and the insulating film 114 made of the silicon oxide film are isolated from the wiring 122 by the conductive film 120. The conductive film 120 made of a TiN film has an excellent effect as a diffusion barrier of Cu, so that Cu does not diffuse into the interlayer insulating films 104 and 116, and there is a leak between wirings and a dielectric of the interlayer insulating film. It is possible to prevent an increase in the rate.

【0078】このように、本実施形態によれば、エッチ
ングストッパ膜112の等方性エッチングによって生じ
た空孔124を、導電性膜120の堆積により空間的に
隔離するので、配線溝118にCuを埋め込んだ際にC
uと層間絶縁膜104、116とが直接接触することは
なく、Cuの拡散による配線間リークや層間絶縁膜の誘
電率の上昇等を防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, the holes 124 formed by the isotropic etching of the etching stopper film 112 are spatially isolated by the deposition of the conductive film 120, so that the Cu in the wiring groove 118 is formed. C when embedded
Since u and the interlayer insulating films 104 and 116 do not come into direct contact with each other, it is possible to prevent leakage between wirings and increase in the dielectric constant of the interlayer insulating film due to diffusion of Cu.

【0079】なお、本発明は上記実施形態に限らず種々
の変形が可能である。例えば、上記実施形態では埋め込
み配線を形成する場合について説明したが、多層配線の
層間接続に用いるビアホールの充填に適用してもよい。
この場合、配線溝118をビアホールに置き換えること
で容易に達成することができる。また、上記実施形態で
はコリメートスパッタ法により導電性膜120を形成す
る例を示したが、第2実施形態のようにCVD法を用い
て導電性膜120を堆積してもよい。この場合、空孔1
24は導電性膜120により完全に埋め込むことができ
る。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, although the case where the embedded wiring is formed has been described in the above embodiment, it may be applied to the filling of the via hole used for the interlayer connection of the multilayer wiring.
In this case, it can be easily achieved by replacing the wiring groove 118 with a via hole. Further, in the above embodiment, an example in which the conductive film 120 is formed by the collimating sputtering method has been shown, but the conductive film 120 may be deposited by using the CVD method as in the second embodiment. In this case, hole 1
24 can be completely embedded by the conductive film 120.

【0080】また、導電性膜120としてCuに対して
拡散バリアとしての効果をもつ材料、例えば、WN膜、
Ta膜、TaN膜、TiSiN膜、WSiN膜等を用い
れば、CuやAlが導電性膜120中を拡散して空孔1
24内に達するのをより効果的に防止することができ
る。また、エッチングストッパ膜112を等方性エッチ
ングする方法として、燐酸水溶液によるウェットエッチ
ングを使用する例を示したが、配線溝118底部に露出
するプラグ110がAlやCuの場合は、ドライエッチ
ングによる等方性エッチングを使用すれば、プラグ11
0になんら影響を与えることなく、エッチングストッパ
膜112のエッチングを行うことができる。ここで、等
方性のドライエッチングは、例えば、SF6流量を12
0cc、O2流量を30cc、パワーを200W、圧力
を200mTorr、温度を20℃として行う。
A material having a diffusion barrier effect on Cu as the conductive film 120, for example, a WN film,
If a Ta film, a TaN film, a TiSiN film, a WSiN film or the like is used, Cu or Al diffuses in the conductive film 120 and the holes 1
It is possible to more effectively prevent reaching within 24. Further, as an example of using wet etching with a phosphoric acid aqueous solution as a method of isotropically etching the etching stopper film 112, when the plug 110 exposed at the bottom of the wiring groove 118 is Al or Cu, dry etching or the like is used. If using anisotropic etching, plug 11
The etching stopper film 112 can be etched without affecting 0. Here, for the isotropic dry etching, for example, the SF 6 flow rate is set to 12
0 cc, O 2 flow rate 30 cc, power 200 W, pressure 200 mTorr, temperature 20 ° C.

【0081】また、上述のプロセス条件はその一例を示
したものであり、これらの数値を適当な値に変更したと
しても、本発明の効果にはなんら影響を及ぼすものでは
ない。 [第4実施形態]本発明の第4実施形態による半導体装
置及びその製造方法について図13乃至図17を用いて
説明する。第1実施形態による半導体装置及びその製造
方法と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省
略又は簡略にする。
The above-mentioned process conditions are just an example, and even if these numerical values are changed to appropriate values, the effect of the present invention is not affected. [A Fourth Embodiment] The semiconductor device and the method for fabricating the same according to a fourth embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS. The same components as those of the semiconductor device according to the first embodiment and the method of manufacturing the same are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.

【0082】図13は本実施形態による半導体装置の構
造を示す概略断面図、図14乃至図17は本実施形態に
よる半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。本
実施形態による半導体装置は、エッチングストッパ膜1
6の下に更に絶縁膜32が形成されており、層間絶縁膜
20に形成されたコンタクトホール22の内径が深さ方
向に変化していることに特徴がある。
FIG. 13 is a schematic sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the present embodiment, and FIGS. 14 to 17 are process sectional views showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment. The semiconductor device according to the present embodiment has the etching stopper film 1
An insulating film 32 is further formed under the layer 6, and the inner diameter of the contact hole 22 formed in the interlayer insulating film 20 changes in the depth direction.

【0083】即ち、コンタクトホール22近傍のエッチ
ングストッパ膜16は横方向にエッチングされて内径が
大きくなっているが、絶縁膜32における内径は絶縁膜
18における内径とほぼ等しく、エッチングストッパ膜
16の内径より狭くなっている。コンタクトホール22
内に形成された導電性膜24はエッチングストッパ膜1
6の部分で途切れているが、絶縁膜32に形成された開
口部はコンタクトホール22底部に形成された導電性膜
24により完全に覆われており、コンタクトホール22
内に半導体基板10は露出していない。
That is, the etching stopper film 16 in the vicinity of the contact hole 22 is laterally etched to have a large inner diameter, but the inner diameter of the insulating film 32 is substantially equal to the inner diameter of the insulating film 18, and the inner diameter of the etching stopper film 16 is substantially the same. It is getting narrower. Contact hole 22
The conductive film 24 formed inside is the etching stopper film 1
Although it is interrupted at the portion of 6, the opening formed in the insulating film 32 is completely covered by the conductive film 24 formed at the bottom of the contact hole 22.
The semiconductor substrate 10 is not exposed inside.

【0084】このようにして半導体装置を構成すること
により、プラグ26を形成する際の原料ガスによる半導
体基板10の浸食を防止することができる。次に、本実
施形態による半導体装置の製造方法について説明する。
半導体基板10の主表面に、膜厚約250nmの素子分
離膜12を形成する。次いで、所望の領域に、ウェル、
チャネルストップ層、閾値制御不純物層(図示せず)を
形成する。
By thus configuring the semiconductor device, it is possible to prevent erosion of the semiconductor substrate 10 by the source gas when forming the plug 26. Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained.
The element isolation film 12 having a thickness of about 250 nm is formed on the main surface of the semiconductor substrate 10. Then, in the desired area, the well,
A channel stop layer and a threshold control impurity layer (not shown) are formed.

【0085】続いて、熱酸化により膜厚約6nmのゲー
ト酸化膜34を形成し、その上層にCVD法により膜厚
約200nmのアモルファスシリコン膜を堆積する。こ
の後、Nチャネルトランジスタを形成する領域のアモル
ファスシリコン膜にP(燐)イオンを、Pチャネルトラ
ンジスタを形成する領域のアモルファスシリコン膜にB
2(弗化ボロン)イオンを、それぞれ注入する。
Then, a gate oxide film 34 having a thickness of about 6 nm is formed by thermal oxidation, and an amorphous silicon film having a thickness of about 200 nm is deposited on the gate oxide film 34 by CVD. Then, P (phosphorus) ions are introduced into the amorphous silicon film in the region where the N-channel transistor is formed, and B is introduced into the amorphous silicon film in the region where the P-channel transistor is formed.
F 2 (boron fluoride) ions are implanted respectively.

【0086】次いで、アモルファスシリコン膜上に、膜
厚約80nmのシリコン酸化膜をCVD法により堆積す
る。続いて、フォトリソグラフィー及びRIE(Reacti
ve Ion Etching:反応性イオンエッチング)法により、
アモルファスシリコン膜とシリコン酸化膜38とからな
る積層膜をパターニングしてゲート電極40を形成する
(図14(a))。
Next, a silicon oxide film having a thickness of about 80 nm is deposited on the amorphous silicon film by the CVD method. Then, photolithography and RIE (Reacti
ve Ion Etching: reactive ion etching)
A gate electrode 40 is formed by patterning a laminated film composed of an amorphous silicon film and a silicon oxide film 38 (FIG. 14A).

【0087】この後、ゲート電極をマスクとして半導体
基板10中に不純物を注入し、LDD(Lightly Doped
Drain)を形成する。CVD法により膜厚約100nm
のシリコン酸化膜を堆積した後、エッチバックしてゲー
ト電極側壁部にサイドウォール42を形成する。次い
で、ゲート電極及びサイドウォール42をマスクとして
半導体基板10中に不純物を注入し、ソース/ドレイン
拡散層14を形成する。
After that, impurities are implanted into the semiconductor substrate 10 using the gate electrode as a mask, and LDD (Lightly Doped) is applied.
Drain) is formed. Film thickness of about 100 nm by CVD method
After depositing the silicon oxide film, the side wall 42 is formed on the side wall portion of the gate electrode by etching back. Then, using the gate electrode and the sidewall 42 as a mask, impurities are implanted into the semiconductor substrate 10 to form the source / drain diffusion layer 14.

【0088】この後、800℃の熱処理を行い、注入し
た不純物を活性化する(図14(b))。次いで、膜厚
約8nmのCo(コバルト)膜と、膜厚約15nmのT
iN膜とをスパッタ法により連続して堆積した後、55
0℃のRTA(Rapid Thermal Annealing:短時間アニ
ール)を行い、ソース/ドレイン拡散層上に選択的にC
oSi2膜44を形成する。
After that, a heat treatment is performed at 800 ° C. to activate the implanted impurities (FIG. 14B). Next, a Co (cobalt) film having a thickness of about 8 nm and a T (thickness) film having a thickness of about 15 nm are formed.
After continuously depositing the iN film by the sputtering method,
RTA (Rapid Thermal Annealing) is performed at 0 ° C., and C is selectively formed on the source / drain diffusion layers.
An oSi 2 film 44 is formed.

【0089】続いて、アンモニア過水でTiN膜を、硫
酸過水で未反応のCo膜を除去する(図14(c))。
このようにしてソース/ドレイン拡散層14上にCoS
2膜44が選択的に形成されたMOSトランジスタを
半導体基板10上に形成した後、膜厚約10nmのシリ
コン酸化膜よりなる絶縁膜32と、膜厚約50nmのS
iN膜よりなるエッチングストッパ膜16と、膜厚約2
50nmのシリコン酸化膜よりなる絶縁膜18とをPE
−CVD法により堆積する。次いで、絶縁膜18上にS
OG膜46を回転塗布し、表面が平坦化された層間絶縁
膜20を形成する。
Subsequently, the TiN film is removed with ammonia hydrogen peroxide and the unreacted Co film is removed with sulfuric acid hydrogen peroxide (FIG. 14 (c)).
In this way, CoS is formed on the source / drain diffusion layer 14.
After the MOS transistor in which the i 2 film 44 is selectively formed is formed on the semiconductor substrate 10, the insulating film 32 made of a silicon oxide film having a film thickness of about 10 nm and the S film having a film thickness of about 50 nm are formed.
An etching stopper film 16 made of an iN film and a film thickness of about 2
The insulating film 18 made of a 50 nm silicon oxide film and PE
-Deposit by the CVD method. Next, S on the insulating film 18
The OG film 46 is spin-coated to form the interlayer insulating film 20 whose surface is flattened.

【0090】続いて、リソグラフィーにより、形成する
コンタクトホールのパターンを有するレジスト膜48を
SOG膜46上に形成する(図15(a))。次に、レ
ジスト膜をマスクとして用い、C48とArとの混合ガ
スプラズマによるエッチングを行い、SOG膜46及び
絶縁膜18を加工する。この際、エッチングストッパ膜
16としてSiN膜を用いるが、ゲート電極の肩部のS
iN膜は全膜厚の約半分程度が減耗する(図15
(b))。
Then, a resist film 48 having a pattern of contact holes to be formed is formed on the SOG film 46 by lithography (FIG. 15A). Next, using the resist film as a mask, etching is performed using a mixed gas plasma of C 4 F 8 and Ar to process the SOG film 46 and the insulating film 18. At this time, a SiN film is used as the etching stopper film 16, but S of the shoulder portion of the gate electrode is used.
About half of the total thickness of the iN film is consumed (Fig. 15).
(B)).

【0091】レジスト膜48を除去した後、150℃の
燐酸水溶液中に浸漬し、SiN膜よりなるエッチングス
トッパ膜16を除去する。燐酸を用いたエッチングで
は、SiN膜と、シリコン酸化膜との選択比が50程度
確保できるので、下地の絶縁膜32の減耗はほとんどみ
られない。また、燐酸によるエッチングは等方的である
ので、SiN膜は横方向にもエッチングされる。これに
より、絶縁膜18はオーバーハング形状となり、空孔3
0が形成される(図16(a))。
After removing the resist film 48, it is immersed in a phosphoric acid aqueous solution at 150 ° C. to remove the etching stopper film 16 made of the SiN film. By the etching using phosphoric acid, the selection ratio of the SiN film and the silicon oxide film can be secured at about 50, so that the underlying insulating film 32 is hardly worn. Further, since the etching with phosphoric acid is isotropic, the SiN film is also laterally etched. As a result, the insulating film 18 has an overhang shape and the holes 3
0 is formed (FIG. 16A).

【0092】続いて、CF4、CHF3、Arの混合ガス
プラズマによりシリコン酸化膜よりなる絶縁膜32を異
方性エッチングする。エッチングの際には、上層の絶縁
膜18がマスクとなるので、オーバーハングしている絶
縁膜18の開口部直下の絶縁膜32のみが除去されるこ
とになる(図16(b))。このとき、オーバーエッチ
ングを50%程度以下に設定することにより、ゲート電
極を囲うサイドウォール42の減耗は十分小さく抑えら
れるので、後に形成するプラグ26とのショートが防止
できる。また、コンタクトホール22内に素子分離膜1
2と素子領域との境界が存在する場合にも素子分離膜1
2の減耗も抑制できるので、接合ショートを防止するこ
とができる。
Then, the insulating film 32 made of a silicon oxide film is anisotropically etched by mixed gas plasma of CF 4 , CHF 3 and Ar. At the time of etching, since the upper insulating film 18 serves as a mask, only the insulating film 32 immediately below the opening of the overhanging insulating film 18 is removed (FIG. 16B). At this time, by setting the over-etching to about 50% or less, the wear of the sidewalls 42 surrounding the gate electrode can be suppressed sufficiently small, so that a short circuit with the plug 26 formed later can be prevented. In addition, the element isolation film 1 is formed in the contact hole 22.
2 also when there is a boundary between the device region and the device region 1
Since the wear of No. 2 can also be suppressed, a junction short circuit can be prevented.

【0093】この後、スパッタ法により、膜厚約70n
mのTiN膜よりなる導電性膜24を堆積する。このと
き、コンタクトホール22の底部にはTiN膜が堆積さ
れるが、空孔30内には堆積されない。しかしながら、
空孔30内には絶縁膜32が残留しているので、導電性
膜24を堆積した後のコンタクトホール22内には半導
体基板10は露出していない。従って、導電性膜24を
堆積する際に多少のオーバーハングが生じても半導体基
板10を覆うように導電性膜24を堆積できるので、通
常のスパッタ法を用いることができる(図17
(a))。
Thereafter, a film thickness of about 70 n is formed by the sputtering method.
A conductive film 24 of m TiN film is deposited. At this time, the TiN film is deposited on the bottom of the contact hole 22, but is not deposited inside the hole 30. However,
Since the insulating film 32 remains in the holes 30, the semiconductor substrate 10 is not exposed in the contact holes 22 after the conductive film 24 is deposited. Therefore, since the conductive film 24 can be deposited so as to cover the semiconductor substrate 10 even if some overhang occurs when depositing the conductive film 24, a normal sputtering method can be used (FIG. 17).
(A)).

【0094】次いで、CVD法により膜厚約600nm
のW膜を堆積する。上述の通り、コンタクトホール内は
半導体基板10が露出していないので、W膜堆積の際に
WF 6ガスが半導体基板10と接触することはなく、半
導体基板10の浸食を防止することができる。これによ
り、接合破壊をも防止できる。続いて、W膜をエッチバ
ックしてコンタクトホール内にのみ残留させることによ
りプラグ26を形成する。
Then, the film thickness is about 600 nm by the CVD method.
W film is deposited. As mentioned above, inside the contact hole
When the W film is deposited, the semiconductor substrate 10 is not exposed.
WF 6The gas does not come into contact with the semiconductor substrate 10,
Corrosion of the conductor substrate 10 can be prevented. This
In addition, it is possible to prevent the junction from breaking. Then, etch the W film.
Click to leave it only in the contact hole.
Forming the plug 26.

【0095】この後、上層に配線層28を形成し、必要
に応じて更に上層に配線層(図示せず)を形成する(図
17(b))。このように、本実施形態によれば、エッ
チングストッパ膜16の下に絶縁膜32を設けることに
より、絶縁膜18がオーバーハング形状となった場合に
も、コンタクトホール22底部の半導体基板10を導電
性膜24により完全に覆うことができるので、プラグ2
6形成の際の半導体基板の浸食を防止することができ
る。
After that, the wiring layer 28 is formed on the upper layer, and if necessary, a wiring layer (not shown) is further formed on the upper layer (FIG. 17B). As described above, according to the present embodiment, by providing the insulating film 32 under the etching stopper film 16, even if the insulating film 18 has an overhang shape, the semiconductor substrate 10 at the bottom of the contact hole 22 is made conductive. Since it can be completely covered with the conductive film 24, the plug 2
It is possible to prevent erosion of the semiconductor substrate during formation of 6.

【0096】これにより、エッチングストッパ膜16を
除去する際には選択比の高いエッチング方法を用いるこ
とができるので、コンタクトホール22内部にゲート電
極40の肩が掛かるようなSAC構造であっても、ゲー
ト電極40上のサイドウォール42、絶縁膜38がエッ
チングされてゲート電極40が露出することを防止する
ことができる。
As a result, when the etching stopper film 16 is removed, an etching method having a high selection ratio can be used. Therefore, even if the SAC structure in which the shoulder of the gate electrode 40 hangs inside the contact hole 22, It is possible to prevent the gate electrode 40 from being exposed by etching the sidewall 42 and the insulating film 38 on the gate electrode 40.

【0097】なお、本発明は上記実施形態に限らず種々
の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、エッ
チングストッパ膜16直下の絶縁膜32としてSiO2
膜を用いたが、SiON膜であってもよい。また、Si
N膜の除去には燐酸水溶液を用いたウェットエッチング
を用いたが、CF4とO2との混合ガスプラズマのダウン
フローを用い、弗素ラジカルを作用させることによって
もよい。この場合、約10程度の選択比を得ることがで
きので、上述の製造方法に用いることが可能である。更
に塩素を添加すれば、シリコン酸化膜とSiN膜との選
択比はほぼ無限大に向上することもできる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, the insulating film 32 immediately below the etching stopper film 16 is made of SiO 2
Although a film is used, a SiON film may be used. In addition, Si
Although wet etching using a phosphoric acid aqueous solution was used for removing the N film, it is also possible to use fluorine radicals by using down flow of mixed gas plasma of CF 4 and O 2 . In this case, a selection ratio of about 10 can be obtained, so that it can be used in the above-described manufacturing method. By further adding chlorine, the selection ratio between the silicon oxide film and the SiN film can be improved to almost infinity.

【0098】また、SiN膜の除去には、SF6ガスプ
ラズマを用いてもよい。この場合には、選択比は5程度
と若干低くなるが、絶縁膜32の膜厚を20nm程度に
することにより上記製造方法を適用することができる。
なお、SF6ガスプラズマを用いたエッチングでは、横
方向よりも縦方向のエッチングレートの方が早くなる。
SF 6 gas plasma may be used to remove the SiN film. In this case, the selection ratio is slightly reduced to about 5, but the above manufacturing method can be applied by setting the thickness of the insulating film 32 to about 20 nm.
In etching using SF 6 gas plasma, the etching rate in the vertical direction is faster than that in the horizontal direction.

【0099】絶縁膜32の膜厚は、SiN膜のエッチン
グ条件によって適宜設定することが望ましい。また、上
記実施形態ではソース/ドレイン拡散層14上にCoS
2膜44を自己整合的に形成したが、CoSi2膜44
を形成しない半導体装置においても同様に適用すること
ができる。
It is desirable that the film thickness of the insulating film 32 be appropriately set according to the etching conditions of the SiN film. Further, in the above embodiment, CoS is formed on the source / drain diffusion layer 14.
Although the i 2 film 44 was formed in a self-aligned manner, the CoSi 2 film 44
The same can be applied to a semiconductor device in which the is not formed.

【0100】また、上述のプロセス条件はその一例を示
したものであり、これらの数値を適当な値に変更したと
しても、本発明の効果にはなんら影響を及ぼすものでは
ない。 [第5実施形態]本発明の第5実施形態による半導体装
置及びその製造方法について図18乃至図20を用いて
説明する。
The above-mentioned process conditions are just one example, and even if these numerical values are changed to appropriate values, the effect of the present invention is not affected. [A Fifth Embodiment] The semiconductor device and the method for fabricating the same according to a fifth embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS.

【0101】図18は本実施形態による半導体装置の構
造を示す概略断面図、図19及び図20は本実施形態に
よる半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。本
実施形態では、第4実施形態による半導体装置及びその
製造方法を埋め込み配線を有する半導体装置に適用した
場合について説明する。始めに、本実施形態による半導
体装置の構造について図18を用いて説明する。図18
(a)は本実施形態による半導体装置の構造を示す平面
図、図18(b)は本実施形態による半導体装置の構造
を示す概略断面図である。
FIG. 18 is a schematic sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the present embodiment, and FIGS. 19 and 20 are process sectional views showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment. In the present embodiment, the case where the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the fourth embodiment are applied to a semiconductor device having embedded wiring will be described. First, the structure of the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIG. FIG.
18A is a plan view showing the structure of the semiconductor device according to the present embodiment, and FIG. 18B is a schematic sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the present embodiment.

【0102】埋め込み配線は、第3実施形態に示した配
線構造の他に、半導体基板に直接コンタクトする局所的
な配線に用いることがある。例えば、図18(a)に示
すように、素子領域60上をゲート電極62、64が並
行に配された構造において、素子領域60とゲート電極
62とを接続する配線66に埋め込み配線を用いること
ができる。
In addition to the wiring structure shown in the third embodiment, the buried wiring may be used for a local wiring that directly contacts the semiconductor substrate. For example, as shown in FIG. 18A, in the structure in which the gate electrodes 62 and 64 are arranged in parallel on the element region 60, the embedded wiring is used as the wiring 66 connecting the element region 60 and the gate electrode 62. You can

【0103】このような半導体装置において配線を埋め
込む配線溝68を形成する際にBLC構造を適用した場
合、図37(b)に示す従来の半導体装置と同様に、空
孔30部分において接合破壊が生じることになる(図3
9)。そこで、本実施形態による半導体装置では、エッ
チングストッパ膜16の下に更に絶縁膜32を形成し、
層間絶縁膜20に形成された配線溝68の開口幅を深さ
方向に変化している(図18(b))。
When the BLC structure is applied when forming the wiring groove 68 for embedding the wiring in such a semiconductor device, as in the conventional semiconductor device shown in FIG. Will occur (Fig. 3
9). Therefore, in the semiconductor device according to the present embodiment, the insulating film 32 is further formed below the etching stopper film 16,
The opening width of the wiring groove 68 formed in the interlayer insulating film 20 is changed in the depth direction (FIG. 18B).

【0104】即ち、配線溝68近傍のエッチングストッ
パ膜16は横方向にエッチングされて開口幅が大きくな
っているが、絶縁膜32における内径は絶縁膜18にお
ける内径とほぼ等しく、エッチングストッパ膜16の内
径より狭くなっている。配線溝68内に形成された導電
性膜24はエッチングストッパ膜16の部分で途切れて
いるが、絶縁膜32に形成された開口部は配線溝68底
部に形成された導電性膜24により完全に覆われてお
り、配線溝68内に半導体基板10は露出していない。
That is, although the etching stopper film 16 in the vicinity of the wiring groove 68 is laterally etched to have a large opening width, the inner diameter of the insulating film 32 is substantially equal to the inner diameter of the insulating film 18, and thus the etching stopper film 16 is formed. It is narrower than the inner diameter. The conductive film 24 formed in the wiring groove 68 is interrupted at the etching stopper film 16, but the opening formed in the insulating film 32 is completely covered by the conductive film 24 formed in the bottom of the wiring groove 68. It is covered, and the semiconductor substrate 10 is not exposed in the wiring groove 68.

【0105】このようにして半導体装置を構成すること
により、プラグ26を形成する際の原料ガスによる半導
体基板10の浸食や、配線材料と半導体基板10との反
応による接合破壊を防止することができる。次に、本実
施形態による半導体装置の製造方法について図19及び
図20を用いて説明する。これら工程図は、図18
(a)におけるA−A′線断面を示したものである。
By constructing the semiconductor device in this way, it is possible to prevent erosion of the semiconductor substrate 10 by the raw material gas when forming the plug 26, and junction breakage due to the reaction between the wiring material and the semiconductor substrate 10. . Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. These process drawings are shown in FIG.
It is the figure which shows the AA 'line cross section in (a).

【0106】まず、半導体基板10の主表面に、例えば
第4実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして
MOSトランジスタを形成する。このとき、後工程で配
線66と接続するゲート電極62上の所定の領域のシリ
コン酸化膜38は予め除去しておく(図19(a))。
このようにしてMOSトランジスタを半導体基板10上
に形成した後、膜厚約10nmのシリコン酸化膜よりな
る絶縁膜32と、膜厚約50nmのSiN膜よりなるエ
ッチングストッパ膜16と、膜厚約250nmのシリコ
ン酸化膜よりなる絶縁膜18とをPE−CVD法により
堆積する。次いで、絶縁膜18の表面をCMP法により
研磨し、表面が平坦化された層間絶縁膜20を形成する
(図19(b))。
First, a MOS transistor is formed on the main surface of the semiconductor substrate 10 in the same manner as in the semiconductor device manufacturing method according to the fourth embodiment, for example. At this time, the silicon oxide film 38 in a predetermined region on the gate electrode 62 which will be connected to the wiring 66 in a later step is removed in advance (FIG. 19A).
After the MOS transistor is formed on the semiconductor substrate 10 in this manner, the insulating film 32 made of a silicon oxide film having a film thickness of about 10 nm, the etching stopper film 16 made of a SiN film having a film thickness of about 50 nm, and the film thickness of about 250 nm. And an insulating film 18 made of a silicon oxide film are deposited by PE-CVD. Next, the surface of the insulating film 18 is polished by the CMP method to form the interlayer insulating film 20 whose surface is flattened (FIG. 19B).

【0107】次いで、通常のリソグラフィー及びエッチ
ング技術により、絶縁膜18を、形成する埋め込み配線
のパターンに加工する。絶縁膜18のエッチングは、例
えばC48とArとの混合ガスプラズマを用いて行う。
続いて、SiN膜よりなるエッチングストッパ膜16を
エッチングする。例えば、150℃の燐酸水溶液による
ウェットエッチングを用いる。燐酸を用いたエッチング
では、SiN膜と、シリコン酸化膜との選択比が50程
度確保できるので、下地の絶縁膜32の減耗はほとんど
みられない。また、燐酸によるエッチングは等方的であ
るので、SiN膜は横方向にもエッチングされる。これ
により、絶縁膜18はオーバーハング形状となり、空孔
30が形成される。
Next, the insulating film 18 is processed into the pattern of the embedded wiring to be formed by the usual lithography and etching techniques. The etching of the insulating film 18 is performed by using, for example, mixed gas plasma of C 4 F 8 and Ar.
Then, the etching stopper film 16 made of the SiN film is etched. For example, wet etching with a phosphoric acid aqueous solution at 150 ° C. is used. By the etching using phosphoric acid, the selection ratio of the SiN film and the silicon oxide film can be secured at about 50, so that the underlying insulating film 32 is hardly worn. Further, since the etching with phosphoric acid is isotropic, the SiN film is also laterally etched. As a result, the insulating film 18 has an overhang shape and the holes 30 are formed.

【0108】続いて、CF4、CHF3、Arの混合ガス
プラズマによりシリコン酸化膜よりなる絶縁膜32を異
方性エッチングする。エッチングの際には、上層の絶縁
膜18がマスクとなるので、オーバーハングしている絶
縁膜18の開口部直下の絶縁膜32のみが除去されるこ
とになる。こうして、ソース/ドレイン拡散層14、ゲ
ート電極62がその内部に露出した配線溝68を形成す
る(図19(c))。
Then, the insulating film 32 made of a silicon oxide film is anisotropically etched by mixed gas plasma of CF 4 , CHF 3 and Ar. Since the upper insulating film 18 serves as a mask during etching, only the insulating film 32 immediately below the opening of the overhanging insulating film 18 is removed. Thus, the wiring groove 68 in which the source / drain diffusion layer 14 and the gate electrode 62 are exposed is formed (FIG. 19C).

【0109】この後、スパッタ法により、膜厚約70n
mのTiN膜よりなる導電性膜24を堆積する。このと
き、配線溝68の底部にはTiN膜が堆積されるが、空
孔30内には堆積されない。しかしながら、空孔30内
には絶縁膜32が残留しているので、導電性膜24を堆
積した後の配線溝68内には半導体基板10は露出して
いない。従って、導電性膜24を堆積する際に多少のオ
ーバーハングが生じても半導体基板10を覆うように導
電性膜24を堆積できるので、通常のスパッタ法を用い
ることができる(図20(a))。
Thereafter, a film thickness of about 70 n is formed by the sputtering method.
A conductive film 24 of m TiN film is deposited. At this time, the TiN film is deposited on the bottom of the wiring groove 68, but is not deposited in the holes 30. However, since the insulating film 32 remains in the holes 30, the semiconductor substrate 10 is not exposed in the wiring groove 68 after the conductive film 24 is deposited. Therefore, since the conductive film 24 can be deposited so as to cover the semiconductor substrate 10 even if some overhang occurs when depositing the conductive film 24, a normal sputtering method can be used (FIG. 20A). ).

【0110】次いで、CVD法によりW膜を堆積して、
配線溝68内にWを埋め込む。例えば、基板温度を40
0℃、圧力を80Torr、WF6流量を20cc、H2
流量を2000ccとしてW膜を成膜する。ここで、W
膜の成膜には半導体基板10を構成するSiときわめて
よく反応するWF6ガスを用いるが、半導体基板10は
導電性膜24によって配線溝68より隔離されているの
で、WF6分子が半導体基板10と接触することはな
く、半導体基板10の浸食を防止することができる。
Then, a W film is deposited by the CVD method,
W is embedded in the wiring groove 68. For example, if the substrate temperature is 40
0 ° C., pressure 80 Torr, WF 6 flow rate 20 cc, H 2
A W film is formed at a flow rate of 2000 cc. Where W
A WF 6 gas that reacts extremely well with Si forming the semiconductor substrate 10 is used for forming the film, but since the semiconductor substrate 10 is separated from the wiring groove 68 by the conductive film 24, the WF 6 molecules are separated from the semiconductor substrate. The semiconductor substrate 10 can be prevented from eroding without coming into contact with the semiconductor substrate 10.

【0111】続いて、層間絶縁膜20上のW膜及び導電
性膜24をCMP法により除去し、配線溝68内にのみ
Wを残存させる。例えば、アルミナ系研磨剤を用い、回
転数50rpm、研磨圧力6psiとしてCMPを行
う。こうして、配線溝68に埋め込まれ、ソース/ドレ
イン拡散層14とゲート電極62とを接続する配線66
を形成する(図20(b))。
Subsequently, the W film on the interlayer insulating film 20 and the conductive film 24 are removed by the CMP method to leave W only in the wiring trench 68. For example, CMP is performed using an alumina-based abrasive at a rotation speed of 50 rpm and a polishing pressure of 6 psi. Thus, the wiring 66 embedded in the wiring groove 68 and connecting the source / drain diffusion layer 14 and the gate electrode 62.
Are formed (FIG. 20 (b)).

【0112】このように、本実施形態によれば、エッチ
ングストッパ膜16の下に絶縁膜32を設けることによ
り、絶縁膜18がオーバーハング形状となった場合にも
配線溝68底部の半導体基板10が導電性膜24により
完全に覆われるので、配線66を形成する際に配線材料
と半導体基板10とが反応することを防止できる。な
お、本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能で
ある。
As described above, according to the present embodiment, by providing the insulating film 32 under the etching stopper film 16, even when the insulating film 18 has an overhang shape, the semiconductor substrate 10 at the bottom of the wiring groove 68 is formed. Since it is completely covered with the conductive film 24, it is possible to prevent the wiring material from reacting with the semiconductor substrate 10 when forming the wiring 66. Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.

【0113】例えば、上記実施形態では埋め込み配線と
してWを埋め込んだが、Cuを埋め込んで配線66を形
成してもよい。ただし、この場合、第1実施形態で示し
たようなコリメートスパッタ法や、第2実施形態に示し
たようなCVD法を用いて導電性膜24を形成したほう
が、Cuの拡散を抑えるうえでより効果的である。ま
た、埋め込み配線としてAlを用いてもよい。この場合
にも、Alと半導体基板10との反応を防止することが
できる。
For example, although W is embedded as the embedded wiring in the above embodiment, the wiring 66 may be formed by embedding Cu. However, in this case, it is better to form the conductive film 24 by using the collimating sputtering method as shown in the first embodiment or the CVD method as shown in the second embodiment in order to suppress the diffusion of Cu. It is effective. Alternatively, Al may be used as the embedded wiring. Also in this case, the reaction between Al and the semiconductor substrate 10 can be prevented.

【0114】また、上述のプロセス条件はその一例を示
したものであり、これらの数値を適当な値に変更したと
しても、本発明の効果にはなんら影響を及ぼすものでは
ない。 [第6実施形態]本発明の第6実施形態による半導体装
置及びその製造方法について図21乃至図23を用いて
説明する。
The above-mentioned process conditions are just one example, and even if these numerical values are changed to appropriate values, the effect of the present invention is not affected at all. [A Sixth Embodiment] The semiconductor device and the method for fabricating the same according to a sixth embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS.

【0115】図21は本実施形態による半導体装置の構
造を示す概略断面図、図22及び図23は本実施形態に
よる半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図
36に示すように、埋め込み配線122上にビアホール
を形成する場合に層間絶縁膜134下に空孔138が形
成されると、ビアホールにプラグを充填する際にプラグ
142の原料ガスと埋め込み配線122とが空孔138
内で反応して高抵抗反応物146が生成されるため、コ
ンタクト特性を劣化させることがあった。
FIG. 21 is a schematic sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the present embodiment, and FIGS. 22 and 23 are process sectional views showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment. As shown in FIG. 36, if a hole 138 is formed under the interlayer insulating film 134 when a via hole is formed on the embedded wiring 122, the source gas of the plug 142 and the embedded wiring 122 are filled when the via hole is filled with the plug. And hole 138
Since the high resistance reaction product 146 is generated by the reaction inside, the contact characteristics may be deteriorated.

【0116】本実施形態では、上記の課題を解決する半
導体装置及びその製造方法を提供する。本実施形態によ
る半導体装置は、埋め込み配線122上に形成する層間
絶縁膜134として、第4実施形態における層間絶縁膜
と同様の構造を採用していることに特徴がある。すなわ
ち、本実施形態による半導体装置では、BLC構造のビ
アホールにおいて、エッチングストッパ膜130下に更
に絶縁膜128が設けられており、ビアホール内に埋め
込まれた配線122は、空孔138内にある絶縁膜12
8によってコンタクトプラグ144と隔離されている。
In this embodiment, a semiconductor device and a method of manufacturing the same which solve the above problems are provided. The semiconductor device according to the present embodiment is characterized in that the interlayer insulating film 134 formed on the embedded wiring 122 has the same structure as the interlayer insulating film according to the fourth embodiment. That is, in the semiconductor device according to the present embodiment, the insulating film 128 is further provided under the etching stopper film 130 in the via hole of the BLC structure, and the wiring 122 embedded in the via hole has the insulating film inside the hole 138. 12
8 separates it from the contact plug 144.

【0117】次に、本実施形態による半導体装置の製造
方法を図22及び図23を用いて説明する。まず、例え
ば第3又は第5実施形態による半導体装置の製造方法と
同様にして、半導体基板100上に、層間絶縁膜114
に埋め込まれた配線122を形成する(図22
(a))。
Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. First, the interlayer insulating film 114 is formed on the semiconductor substrate 100 in the same manner as, for example, the method for manufacturing the semiconductor device according to the third or fifth embodiment.
The wiring 122 embedded in is formed (FIG. 22).
(A)).

【0118】次いで、このように配線122が埋め込ま
れた下地基板上に、膜厚約10nmのシリコン酸化膜よ
りなる絶縁膜128と、膜厚約50nmのSiN膜より
なるエッチングストッパ膜130と、膜厚約700nm
のシリコン酸化膜よりなる絶縁膜132とをPE−CV
D法により堆積し、絶縁膜128、エッチングストッパ
膜130、絶縁膜132よりなる層間絶縁膜134を形
成する。
Then, on the underlying substrate in which the wiring 122 is embedded in this way, an insulating film 128 made of a silicon oxide film having a film thickness of about 10 nm, an etching stopper film 130 made of a SiN film having a film thickness of about 50 nm, and a film are formed. Thickness about 700nm
And an insulating film 132 made of a silicon oxide film of PE-CV
An interlayer insulating film 134 including the insulating film 128, the etching stopper film 130, and the insulating film 132 is formed by depositing by the D method.

【0119】続いて、層間絶縁膜134の表面をCMP
法により研磨し、その表面を平坦化する(図22
(b))。この後、通常のリソグラフィー及びエッチン
グにより、配線122上に形成されたビアホール136
を開口する。まず、C48とArとの混合ガスプラズマ
によるエッチングを行い、絶縁膜132を加工する。
Then, the surface of the interlayer insulating film 134 is subjected to CMP.
By polishing to flatten the surface (FIG. 22).
(B)). After that, the via hole 136 formed on the wiring 122 is formed by ordinary lithography and etching.
Open. First, the insulating film 132 is processed by etching with mixed gas plasma of C 4 F 8 and Ar.

【0120】次いで、150℃の燐酸水溶液中に浸漬
し、ビアホール136内のエッチングストッパ膜130
を除去する。燐酸を用いたエッチングでは、SiN膜
と、シリコン酸化膜との選択比が50程度確保できるの
で、下地の絶縁膜128の減耗はほとんどみられない。
また、燐酸によるエッチングは等方的であるので、Si
N膜は横方向にもエッチングされる。これにより、絶縁
膜132はオーバーハング形状となり、空孔138が形
成される。
Next, the etching stopper film 130 in the via hole 136 is immersed in a phosphoric acid aqueous solution at 150 ° C.
Is removed. By etching using phosphoric acid, a selection ratio of the SiN film and the silicon oxide film can be secured at about 50, so that the underlying insulating film 128 is hardly worn.
In addition, since etching with phosphoric acid is isotropic, Si
The N film is also laterally etched. As a result, the insulating film 132 has an overhang shape and the holes 138 are formed.

【0121】続いて、CF4、CHF3、Arの混合ガス
プラズマによりシリコン酸化膜よりなる絶縁膜128を
異方性エッチングする。エッチングの際には、上層の絶
縁膜128がマスクとなるので、オーバーハングしてい
る絶縁膜132の開口部直下の絶縁膜128のみが除去
されることになる(図22(c))。この後、スパッタ
法により、膜厚約70nmのTiN膜よりなる導電性膜
140を堆積する。このとき、ビアホールの底部には導
電性膜140が堆積されるが、空孔138内には堆積さ
れない。しかしながら、空孔138内には絶縁膜128
が残留しているので、導電性膜140を堆積した後のビ
アホール136内には配線122は露出していない。従
って、導電性膜140を堆積する際に多少のオーバーハ
ングが生じても配線122を覆うように導電性膜140
を堆積できるので、通常のスパッタ法を用いることがで
きる(図23(a))。
Subsequently, the insulating film 128 made of a silicon oxide film is anisotropically etched by a mixed gas plasma of CF 4 , CHF 3 and Ar. Since the upper insulating film 128 serves as a mask during etching, only the insulating film 128 immediately below the opening of the overhanging insulating film 132 is removed (FIG. 22C). After that, a conductive film 140 made of a TiN film having a film thickness of about 70 nm is deposited by a sputtering method. At this time, the conductive film 140 is deposited on the bottom of the via hole, but is not deposited inside the hole 138. However, the insulating film 128 is formed in the holes 138.
Remains, the wiring 122 is not exposed in the via hole 136 after the conductive film 140 is deposited. Therefore, even if some overhang occurs when depositing the conductive film 140, the conductive film 140 is covered so as to cover the wiring 122.
Therefore, a normal sputtering method can be used (FIG. 23A).

【0122】次いで、CVD法により膜厚約600nm
のW膜を堆積する。上述の通り、ビアホール136内は
配線122が露出していないので、W膜堆積の際にWF
6ガスが配線122と接触することはない。従って、C
uよりなる配線とWF6ガスとが反応して高抵抗反応物
を形成することはないので、配線122とW膜との間の
コンタクト特性を良好に保つことができる。
Then, a film thickness of about 600 nm is formed by the CVD method.
W film is deposited. As described above, since the wiring 122 is not exposed in the via hole 136, the WF is deposited when the W film is deposited.
6 The gas does not come into contact with the wiring 122. Therefore, C
Since the wiring made of u and the WF 6 gas do not react with each other to form a high resistance reaction product, the contact characteristics between the wiring 122 and the W film can be kept good.

【0123】続いて、W膜をエッチバックしてビアホー
ル136内にのみ残留させることによりコンタクトプラ
グ144を形成する(図23(b))。このように、本
実施形態によれば、エッチングストッパ膜130の下に
絶縁膜128を設けることにより、絶縁膜132がオー
バーハング形状となった場合にも、ビアホール136内
の配線122が導電性膜140により完全に覆われるの
で、プラグ142を形成する際にプラグの原料ガスと配
線122とが反応することはない。これにより、コンタ
クトプラグ144と配線122との間のコンタクト信頼
性を向上することができる。
Then, the W film is etched back to remain only in the via hole 136 to form a contact plug 144 (FIG. 23B). As described above, according to the present embodiment, by providing the insulating film 128 under the etching stopper film 130, even if the insulating film 132 has an overhang shape, the wiring 122 in the via hole 136 has a conductive film. Since it is completely covered with 140, the raw material gas of the plug does not react with the wiring 122 when forming the plug 142. As a result, contact reliability between the contact plug 144 and the wiring 122 can be improved.

【0124】なお、本発明は上記実施形態に限らず種々
の変形が可能である。例えば、上記実施形態では埋め込
み配線122上にコンタクトプラグ144を形成する場
合について説明したが、コンタクトプラグ上に埋め込み
配線を形成する場合にも適用することができる。本発明
は、空孔138内に露出した導電性材料がCVDの原料
ガスや上層の配線材料と反応することによるコンタクト
特性への悪影響を防止するものであるので、様々な材料
系において、様々な配線構造において適用することがで
きる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, although the case where the contact plug 144 is formed on the embedded wiring 122 has been described in the above embodiment, the present invention can also be applied to the case where the embedded wiring is formed on the contact plug. The present invention prevents the conductive material exposed in the holes 138 from adversely affecting the contact characteristics due to the reaction with the source gas of CVD or the wiring material of the upper layer. It can be applied in a wiring structure.

【0125】また、上記実施形態ではエッチングストッ
パ膜130下に絶縁膜128を設けることにより課題を
解決したが、第1又は第2実施形態による半導体装置の
構造を適用し、導電性膜140によってビアホール13
6と空孔138とを空間的に遮断し、又は導電性膜14
0を空孔138内に完全に埋め込んでもよい。また、上
述のプロセス条件はその一例を示したものであり、これ
らの数値を適当な値に変更したとしても、本発明の効果
にはなんら影響を及ぼすものではない。 [第7実施形態]本発明の第7実施形態による半導体装
置及びその製造方法について図24乃至図26を用いて
説明する。
In the above embodiment, the problem is solved by providing the insulating film 128 under the etching stopper film 130. However, the structure of the semiconductor device according to the first or second embodiment is applied, and the conductive film 140 is used to form the via hole. Thirteen
6 and the holes 138 are spatially isolated from each other, or the conductive film 14
0 may be completely embedded in the hole 138. Further, the above-mentioned process conditions show one example thereof, and even if these numerical values are changed to appropriate values, the effect of the present invention is not affected at all. [A Seventh Embodiment] The semiconductor device and the method for fabricating the same according to a seventh embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS.

【0126】図24は本実施形態による半導体装置の構
造を示す概略断面図、図25及び図26は本実施形態に
よる半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図
34に示すように、半導体基板200上の層間絶縁膜2
02に埋め込まれたコンタクトプラグ208に接続され
た配線210を有する半導体装置において、配線210
に接続するビアホールを開口する際にBLC構造を適用
すると、エッチングストッパ膜216のエッチングの際
に形成される空孔224内においてコンタクトプラグ2
30とコンタクトプラグ208とが短絡することがあっ
た。
FIG. 24 is a schematic sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the present embodiment, and FIGS. 25 and 26 are process sectional views showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment. As shown in FIG. 34, the interlayer insulating film 2 on the semiconductor substrate 200
In the semiconductor device having the wiring 210 connected to the contact plug 208 embedded in 02, the wiring 210
When the BLC structure is applied when opening the via hole connected to the contact plug 2, the contact plug 2 is formed in the hole 224 formed when the etching stopper film 216 is etched.
30 and the contact plug 208 were sometimes short-circuited.

【0127】本実施形態では、上記のようなプラグ間シ
ョートを低減する半導体装置及びその製造方法を提供す
る。本実施形態による半導体装置は、エッチングストッ
パ膜216の下に更に絶縁膜214が設けられているこ
とに特徴がある。すなわち、コンタクトプラグ230を
埋め込む上層の層間絶縁膜220は、絶縁膜214、エ
ッチングストッパ膜216、絶縁膜218により構成さ
れており、ビアホール内に充填されたコンタクトプラグ
230は、空孔224内にある絶縁膜214によってコ
ンタクトプラグ208と絶縁されている。
In this embodiment, a semiconductor device and a method of manufacturing the same for reducing the above-mentioned short circuit between plugs are provided. The semiconductor device according to the present embodiment is characterized in that the insulating film 214 is further provided below the etching stopper film 216. That is, the upper interlayer insulating film 220 filling the contact plug 230 is composed of the insulating film 214, the etching stopper film 216, and the insulating film 218, and the contact plug 230 filled in the via hole is in the hole 224. It is insulated from the contact plug 208 by the insulating film 214.

【0128】次に、本実施形態による半導体装置の製造
方法を図25及び図26を用いて説明する。まず、例え
ば第3実施形態による半導体装置の製造方法と同様にし
て、半導体基板200上にコンタクトプラグ208が埋
め込まれた層間絶縁膜202を形成する。
Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. First, for example, similarly to the method of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment, the interlayer insulating film 202 in which the contact plugs 208 are embedded is formed on the semiconductor substrate 200.

【0129】次いで、コンタクトプラグ208が埋め込
まれた層間絶縁膜202上に、例えばAlよりなる配線
210と、例えばTiNよりなる導電性膜212とによ
り構成された配線層を形成する(図25(a))。導電
性膜212は、配線210をパターニングする際のハレ
ーション防止膜として、及び/又はエレクトロマイグレ
ーションの防止膜として機能する。
Next, on the inter-layer insulation film 202 with the contact plugs 208 buried in, a wiring layer composed of a wiring 210 made of, for example, Al and a conductive film 212 made of, for example, TiN is formed (FIG. 25 (a)). )). The conductive film 212 functions as an antihalation film when patterning the wiring 210 and / or as an electromigration prevention film.

【0130】続いて、このように配線210が形成され
た下地基板上に、膜厚約10nmのシリコン酸化膜より
なる絶縁膜214と、膜厚約50nmのSiN膜よりな
るエッチングストッパ膜216と、膜厚約700nmの
シリコン酸化膜よりなる絶縁膜218とをPE−CVD
法により堆積し、絶縁膜214、エッチングストッパ膜
216、絶縁膜218よりなる層間絶縁膜220を形成
する。
Subsequently, an insulating film 214 made of a silicon oxide film having a film thickness of about 10 nm, an etching stopper film 216 made of a SiN film having a film thickness of about 50 nm, are formed on the base substrate on which the wiring 210 is formed in this manner. An insulating film 218 made of a silicon oxide film having a thickness of about 700 nm is formed by PE-CVD.
Then, the interlayer insulating film 220 including the insulating film 214, the etching stopper film 216, and the insulating film 218 is formed by the method.

【0131】この後、層間絶縁膜220の表面をCMP
法により研磨し、その表面を平坦化する(図25
(b))。次いで、通常のリソグラフィー及びエッチン
グにより、配線210上に形成されたビアホール222
を開口する。まず、C48とArとの混合ガスプラズマ
によるエッチングを行い、絶縁膜218を加工する。続
いて、150℃の燐酸水溶液中に浸漬し、ビアホール2
22内のエッチングストッパ膜216を除去する。燐酸
を用いたエッチングでは、SiN膜と、シリコン酸化膜
との選択比が50程度確保できるので、下地の絶縁膜2
14の減耗はほとんどみられない。また、燐酸によるエ
ッチングは等方的であるので、SiN膜は横方向にもエ
ッチングされる。これにより、絶縁膜218はオーバー
ハング形状となり、空孔224が形成される。
After that, the surface of the interlayer insulating film 220 is subjected to CMP.
Method, and the surface is flattened (FIG. 25).
(B)). Then, a via hole 222 formed on the wiring 210 by usual lithography and etching.
Open. First, etching with mixed gas plasma of C 4 F 8 and Ar is performed to process the insulating film 218. Then, the via hole 2 was immersed in a phosphoric acid aqueous solution at 150 ° C.
The etching stopper film 216 in 22 is removed. The etching using phosphoric acid can secure a selection ratio of about 50 between the SiN film and the silicon oxide film, so that the underlying insulating film 2
Almost no wear of 14 is seen. Further, since the etching with phosphoric acid is isotropic, the SiN film is also laterally etched. As a result, the insulating film 218 has an overhang shape and a hole 224 is formed.

【0132】この後、CF4、CHF3、Arの混合ガス
プラズマによりシリコン酸化膜よりなる絶縁膜214を
異方性エッチングする。エッチングの際には、上層の絶
縁膜218がマスクとなるので、オーバーハングしてい
る絶縁膜218の開口部直下の絶縁膜214のみが除去
されることになる(図25(c))。このとき、空孔2
24がコンタクトプラグ208上に延在した場合であっ
ても空孔224内には絶縁膜214が形成されているの
で、ビアホール222内にコンタクトプラグ208が露
出することはない。
After that, the insulating film 214 made of a silicon oxide film is anisotropically etched by mixed gas plasma of CF 4 , CHF 3 and Ar. Since the upper insulating film 218 serves as a mask during etching, only the insulating film 214 immediately below the opening of the overhanging insulating film 218 is removed (FIG. 25C). At this time, holes 2
Even when 24 extends over the contact plug 208, the contact plug 208 is not exposed in the via hole 222 because the insulating film 214 is formed in the hole 224.

【0133】次いで、スパッタ法により、膜厚約70n
mのTiN膜よりなる導電性膜226を堆積する(図2
6(a))。続いて、CVD法により膜厚約600nm
のW膜を堆積する。上述の通り、ビアホール222内に
はコンタクトプラグ208が露出していないので、W膜
とコンタクトプラグ208とが短絡することはない。
Then, a film thickness of about 70 n is formed by the sputtering method.
m, a conductive film 226 of a TiN film is deposited (FIG. 2).
6 (a)). Then, the film thickness is about 600 nm by the CVD method.
W film is deposited. As described above, since the contact plug 208 is not exposed in the via hole 222, the W film and the contact plug 208 will not be short-circuited.

【0134】この後、W膜をエッチバックしてビアホー
ル222内にのみ残留させることによりコンタクトプラ
グ230を形成する(図26(b))。このように、本
実施形態によれば、エッチングストッパ膜216の下に
絶縁膜214を設けることにより、絶縁膜218がオー
バーハング形状となった場合にも空孔224下にはコン
タクトプラグ208は露出しないので、従来の半導体装
置と比較してコンタクトプラグ230−コンタクトプラ
グ208間の短絡を低減することができる。
After that, the W film is etched back and left only in the via hole 222 to form the contact plug 230 (FIG. 26B). As described above, according to the present embodiment, by providing the insulating film 214 below the etching stopper film 216, the contact plug 208 is exposed below the hole 224 even when the insulating film 218 has an overhang shape. Therefore, the short circuit between the contact plug 230 and the contact plug 208 can be reduced as compared with the conventional semiconductor device.

【0135】なお、本発明は上記実施形態に限らず種々
の変形が可能である。例えば、上記実施形態ではエッチ
ングストッパ膜216下に絶縁膜214を設けることに
より課題を解決したが、第1実施形態による半導体装置
の構造を適用し、導電性膜226によってビアホール2
22と空孔224とを空間的に完全に遮断してもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, although the problem is solved by providing the insulating film 214 under the etching stopper film 216 in the above embodiment, the structure of the semiconductor device according to the first embodiment is applied and the via hole 2 is formed by the conductive film 226.
22 and the hole 224 may be spatially completely blocked.

【0136】また、上述のプロセス条件はその一例を示
したものであり、これらの数値を適当な値に変更したと
しても、本発明の効果にはなんら影響を及ぼすものでは
ない。 [第8実施形態]本発明の第8実施形態による半導体装
置及びその製造方法について図27乃至図29を用いて
説明する。
The above-mentioned process conditions are just an example, and even if these numerical values are changed to appropriate values, the effect of the present invention is not affected at all. [Eighth Embodiment] The semiconductor device and the method for fabricating the same according to an eighth embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS.

【0137】図27は本実施形態による半導体装置の構
造を示す概略断面図、図28及び図29は本実施形態に
よる半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。第
4乃至第7実施形態ではエッチングストッパ膜下に更に
絶縁膜を設けた構造を層間絶縁膜に適用したが、この構
造を層間絶縁膜上に埋め込み配線を形成する場合に適用
すれば、配線溝を形成するエッチングを容易にすること
も可能となる。
FIG. 27 is a schematic sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the present embodiment, and FIGS. 28 and 29 are process sectional views showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment. In the fourth to seventh embodiments, the structure in which the insulating film is further provided below the etching stopper film is applied to the interlayer insulating film. However, if this structure is applied to the case where the embedded wiring is formed on the interlayer insulating film, the wiring groove is formed. It is also possible to facilitate the etching for forming.

【0138】本実施形態では、第4実施形態による層間
絶縁膜の構造を、第3実施形態による半導体装置の構造
に適用した場合について説明する。本実施形態による半
導体装置は、図10に示す第3実施形態による半導体装
置において、エッチングストッパ膜112下にシリコン
酸化膜よりなる絶縁膜126が更に形成されていること
に特徴がある。
In this embodiment, the case where the structure of the interlayer insulating film according to the fourth embodiment is applied to the structure of the semiconductor device according to the third embodiment will be described. The semiconductor device according to the present embodiment is characterized in that, in the semiconductor device according to the third embodiment shown in FIG. 10, an insulating film 126 made of a silicon oxide film is further formed under the etching stopper film 112.

【0139】このように絶縁膜126を設けることによ
り、配線122を埋め込む配線溝118を形成するエッ
チング工程を容易にすることができる。次に、本実施形
態による半導体装置の製造方法について説明する。ま
ず、例えば第3実施形態による半導体装置の製造方法と
同様にして、半導体基板100上にコンタクトプラグ1
10が埋め込まれた層間絶縁膜104を形成する(図2
8(a))。
By providing the insulating film 126 in this manner, the etching process for forming the wiring groove 118 in which the wiring 122 is embedded can be facilitated. Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained. First, for example, in the same manner as the method for manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment, the contact plug 1 is formed on the semiconductor substrate 100.
An interlayer insulating film 104 in which 10 is embedded is formed (FIG. 2).
8 (a)).

【0140】次いで、このような下地基板上に、膜厚約
10nmのSiO2膜よりなる絶縁膜126と、膜厚約
50nmのSiN膜よりなるエッチングストッパ膜11
2を順次堆積する。続いて、エッチングストッパ膜11
2上に膜厚約250nmのSiO2膜よりなる絶縁膜1
14を堆積し、絶縁膜126、エッチングストッパ膜1
12、絶縁膜114よりなる層間絶縁膜116を形成す
る(図28(b))。
Then, on such a base substrate, an insulating film 126 made of a SiO 2 film having a film thickness of about 10 nm and an etching stopper film 11 made of a SiN film having a film thickness of about 50 nm are formed.
2 are sequentially deposited. Then, the etching stopper film 11
Insulating film 1 made of SiO 2 film with a thickness of about 250 nm on 2
14 is deposited, the insulating film 126, the etching stopper film 1
An interlayer insulating film 116 including the insulating film 114 and the insulating film 114 is formed (FIG. 28B).

【0141】この後、通常のリソグラフィー技術及び異
方性エッチング技術を用い、絶縁膜114を貫通してエ
ッチングストッパ膜112に達する配線溝118を開口
する。このとき、エッチング条件を、SiO2よりなる
絶縁膜114に対してSiN膜よりなるエッチングスト
ッパ膜112のエッチング速度が十分に小さくなるよう
に設定することにより、エッチングストッパ膜112が
ほとんどエッチングされることなく配線溝118をエッ
チングストッパ膜112上まで開口することができる。
絶縁膜114のエッチングは、例えばC48とArとの
混合ガスプラズマによる反応性イオンエッチングを用
い、エッチングストッパ膜112に対して選択比が20
以上確保できる条件で行うことが望ましい。
After that, a wiring groove 118 penetrating the insulating film 114 and reaching the etching stopper film 112 is opened by using a normal lithography technique and an anisotropic etching technique. At this time, the etching stopper film 112 is almost etched by setting the etching conditions so that the etching rate of the etching stopper film 112 made of the SiN film is sufficiently lower than that of the insulating film 114 made of SiO 2. Instead, the wiring groove 118 can be opened up to the etching stopper film 112.
For the etching of the insulating film 114, for example, reactive ion etching using a mixed gas plasma of C 4 F 8 and Ar is used, and the selection ratio to the etching stopper film 112 is 20.
It is desirable to carry out the above conditions.

【0142】絶縁膜114のエッチングに引き続き、エ
ッチングストッパ膜112を絶縁膜126上までエッチ
ングする。このとき、エッチング条件を、SiN膜より
なるエッチングストッパ膜112に対してSiO2より
なる膜絶縁膜126のエッチング速度が十分に小さくな
るように設定することにより、絶縁膜126がほとんど
エッチングされることなく配線溝118を絶縁膜126
上まで開口することができる(図28(c))。エッチ
ングストッパ膜112のエッチングは、例えばSF6
2とを用いた反応性イオンエッチングを用い、絶縁膜
126に対して選択比が3以上確保できる条件で行うこ
とが望ましい。
Subsequent to the etching of the insulating film 114, the etching stopper film 112 is etched up to the insulating film 126. At this time, the etching conditions are set so that the etching rate of the film insulating film 126 made of SiO 2 is sufficiently small with respect to the etching stopper film 112 made of SiN film, so that the insulating film 126 is almost etched. Without wiring groove 118 with insulating film 126
It can be opened to the top (FIG. 28 (c)). The etching of the etching stopper film 112 is preferably performed, for example, by reactive ion etching using SF 6 and O 2 , under the condition that a selection ratio of 3 or more with respect to the insulating film 126 can be secured.

【0143】図35に示す従来の構造では、このエッチ
ングによって下地の層間絶縁膜104やコンタクトプラ
グ110が露出したため、エッチングストッパ膜112
に対する両者のエッチング選択比のトレードオフによっ
てエッチング条件を設定していたが、本実施形態による
半導体装置の構造ではエッチングストッパ膜112に対
する絶縁膜126の選択比のみを考慮すればよく、配線
溝118を容易に開口することができる。
In the conventional structure shown in FIG. 35, since the underlying interlayer insulating film 104 and the contact plug 110 are exposed by this etching, the etching stopper film 112 is formed.
Although the etching conditions are set by the trade-off between the etching selection ratios of the two with respect to the above, in the structure of the semiconductor device according to the present embodiment, only the selection ratio of the insulating film 126 with respect to the etching stopper film 112 may be considered, and the wiring groove 118 It can be easily opened.

【0144】次いで、配線溝118内の絶縁膜126を
エッチングし、配線溝116内にコンタクトプラグ11
0を露出する。このとき、配線溝118内には層間絶縁
膜104が露出しているため、絶縁膜126のエッチン
グと同時に層間絶縁膜104もエッチングされるが、絶
縁膜126の膜厚は約10nmと薄いのでオーバーエッ
チング量を考慮しても絶縁膜126のエッチングによる
層間絶縁膜104の膜減りは充分に少ない。従って、コ
ンタクト特性に影響を及ぼすほどの段差が配線溝118
内に生じることはない(図29(a))。
Next, the insulating film 126 in the wiring groove 118 is etched to form the contact plug 11 in the wiring groove 116.
Expose 0. At this time, since the interlayer insulating film 104 is exposed in the wiring trench 118, the interlayer insulating film 104 is also etched at the same time as the etching of the insulating film 126. Even if the etching amount is taken into consideration, the film loss of the interlayer insulating film 104 due to the etching of the insulating film 126 is sufficiently small. Therefore, there is a level difference that affects the contact characteristics.
It does not occur inside (FIG. 29 (a)).

【0145】なお、絶縁膜126のエッチングではコン
タクトプラグ110に対して十分な選択比を得ることが
できるので、コンタクトプラグ110がエッチングされ
ることもない。続いて、配線溝118の内壁及び底面
に、コンタクトプラグ110に接続された導電性膜12
0を形成する。
Since the insulating film 126 can be etched with a sufficient selection ratio with respect to the contact plug 110, the contact plug 110 is not etched. Then, the conductive film 12 connected to the contact plug 110 is formed on the inner wall and the bottom surface of the wiring groove 118.
Form 0.

【0146】この後、スパッタ法によりCu膜を堆積し
てリフローを行い、配線溝118内にCuを埋め込む。
例えば、圧力1.5mTorr、パワー5kW、Ar流
量25sccmとしてCuのスパッタを行い、温度35
0℃、Ar流量1000sccm、圧力80Torrと
してCuのリフローを行う。次いで、層間絶縁膜116
上のCuをCMP法により除去し、配線溝118内にの
みCuを残存させる。例えば、アルミナ系研磨剤を用
い、回転数100rpm、研磨圧力6psiとしてCM
Pを行う。こうして、配線溝116に埋め込まれた配線
120を形成する(図29(b))。
After that, a Cu film is deposited by a sputtering method and reflow is performed to fill the wiring trench 118 with Cu.
For example, Cu is sputtered at a pressure of 1.5 mTorr, a power of 5 kW, an Ar flow rate of 25 sccm, and a temperature of 35
Cu reflow is performed at 0 ° C., Ar flow rate of 1000 sccm, and pressure of 80 Torr. Then, the interlayer insulating film 116
The upper Cu is removed by the CMP method to leave Cu only in the wiring groove 118. For example, using an alumina-based abrasive, the rotation speed is 100 rpm, and the polishing pressure is 6 psi.
Perform P. Thus, the wiring 120 embedded in the wiring groove 116 is formed (FIG. 29B).

【0147】このように、本実施形態によれば、コンタ
クトプラグ110が埋め込まれた層間絶縁膜104上に
層間絶縁膜116に埋め込まれた配線120を形成する
際に、エッチングストッパ膜110下に更に絶縁膜12
4を有するBLC構造を用いるので、エッチングストッ
パ膜110のエッチングの際にコンタクトプラグや層間
絶縁膜104がエッチングされることはない。これによ
り、コンタクトプラグと配線120とのコンタクト特性
を向上することができ、同時に半導体装置の信頼性を向
上することができる。
As described above, according to the present embodiment, when the wiring 120 embedded in the interlayer insulating film 116 is formed on the interlayer insulating film 104 in which the contact plug 110 is embedded, the wiring is further formed below the etching stopper film 110. Insulating film 12
Since the BLC structure having 4 is used, the contact plug and the interlayer insulating film 104 are not etched when the etching stopper film 110 is etched. As a result, the contact characteristics between the contact plug and the wiring 120 can be improved, and at the same time, the reliability of the semiconductor device can be improved.

【0148】なお、上述のプロセス条件はその一例を示
したものであり、これらの数値を適当な値に変更したと
しても、本発明の効果にはなんら影響を及ぼすものでは
ない。
The above-mentioned process conditions are just one example, and even if these numerical values are changed to appropriate values, the effect of the present invention is not affected at all.

【0149】[0149]

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、下地基板
と、下地基板上に形成された第1の絶縁膜と、第1の絶
縁膜上に形成された第2の絶縁膜よりなり、下地基板に
達する開口部が形成された層間絶縁膜と、開口部の内壁
及び底部に形成された導電性膜とを設け、第1の絶縁膜
に形成された開口部の開口幅を第2の絶縁膜に形成され
た開口部の開口幅よりも広くし、開口部内壁に形成され
た導電性膜と開口部の底部に形成された導電性膜とが境
界で連続するように半導体装置を構成するので、開口部
内に導電性材料を埋め込む際に、導電性材料のソースガ
スによる下地基板の浸食や、導電性材料と下地基板との
反応を防止することができる。これにより、半導体装置
の信頼性を向上することができる。
As described above, according to the present invention, the base substrate, the first insulating film formed on the base substrate, and the second insulating film formed on the first insulating film are formed. An interlayer insulating film having an opening reaching the base substrate and a conductive film formed on the inner wall and bottom of the opening are provided, and the opening width of the opening formed in the first insulating film is set to the second width. The opening width of the opening formed in the insulating film is made wider so that the conductive film formed on the inner wall of the opening and the conductive film formed at the bottom of the opening are continuous at the boundary. With this configuration, when the conductive material is embedded in the opening, it is possible to prevent erosion of the base substrate by the source gas of the conductive material and reaction between the conductive material and the base substrate. Thereby, the reliability of the semiconductor device can be improved.

【0150】また、第2の絶縁膜下の第1の絶縁膜に形
成された開口部内に導電性膜を埋め込めば、下地基板を
開口部内から隔離することができる。また、下地基板
と、下地基板上に形成され、深さによって開口幅が異な
る開口部が形成された層間絶縁膜と、開口部の内壁及び
底部に形成された導電性膜とを設け、開口部の底部の開
口幅が、開口部における最小の開口幅とほぼ等しく、開
口部の底部の下地基板は導電性膜により覆われるように
半導体装置を構成するので、下地基板を導電成膜によっ
て完全に開口部内から隔離することができる。これによ
り、開口部内に導電性材料を埋め込む際に、導電性材料
のソースガスによる下地基板の浸食や、導電性材料と下
地基板との反応を防止することができる。
If the conductive film is embedded in the opening formed in the first insulating film below the second insulating film, the base substrate can be isolated from the opening. Further, the base substrate, the interlayer insulating film formed on the base substrate and having an opening having a different opening width depending on the depth, and the conductive film formed on the inner wall and the bottom of the opening are provided. Since the opening width of the bottom of the substrate is almost equal to the minimum opening width of the opening and the semiconductor device is configured so that the base substrate at the bottom of the opening is covered with the conductive film, the base substrate is completely formed by conductive film formation. It can be isolated from within the opening. Accordingly, when the conductive material is embedded in the opening, it is possible to prevent erosion of the base substrate by the source gas of the conductive material and reaction between the conductive material and the base substrate.

【0151】また、上記の半導体装置には、下地基板上
に形成された第1の絶縁膜と、第1の絶縁膜上に形成さ
れた第2の絶縁膜と、第2の絶縁膜上に形成された第3
の絶縁膜とを有し、第2の絶縁膜に形成された開口部の
開口幅が第3の絶縁膜に形成された開口部の開口幅より
も広く、第1の絶縁膜に形成された開口部の開口幅が第
3の絶縁膜に形成された開口部の開口幅とほぼ等しい層
間絶縁膜を適用することができる。
In the above semiconductor device, the first insulating film formed on the base substrate, the second insulating film formed on the first insulating film, and the second insulating film formed on the second insulating film. The third formed
And the opening width of the opening formed in the second insulating film is wider than the opening width of the opening formed in the third insulating film. An interlayer insulating film in which the opening width of the opening is approximately equal to the opening width of the opening formed in the third insulating film can be applied.

【0152】また、上記の半導体装置の構造は、複数の
配線層を有する多層配線構造において、いずれの配線層
においても適用することができる。また、下地基板上に
第1の絶縁膜を堆積する第1の絶縁膜堆積工程と、第1
の絶縁膜上に、第1の絶縁膜とエッチング特性の異なる
第2の絶縁膜を堆積する第2の絶縁膜堆積工程と、第2
の絶縁膜を異方性エッチングすることにより、第1の絶
縁膜に達する開口部を形成する第1の開口部形成工程
と、開口部内の第1の絶縁膜を、横方向にもエッチング
が進行する方法により除去することにより、開口部を下
地基板上まで開口すると同時に、第2の絶縁膜下の第1
の絶縁膜をエッチングして空隙を形成する第2の開口部
形成工程と、開口部内に下地基板が露出しないように、
少なくとも空隙の開口部を塞ぐ導電性膜を開口部内に堆
積する導電性膜堆積工程とにより半導体装置を製造する
ことにより、導電成膜によって開口部内と下地基板とを
完全に隔離することができる。これにより、後工程で開
口部内に導電性材料を埋め込む際に、導電性材料のソー
スガスによって下地基板が浸食されたり、下地基板と導
電性材料とが反応することはない。これにより、半導体
装置の信頼性を向上することができる。
The structure of the semiconductor device described above can be applied to any wiring layer in the multilayer wiring structure having a plurality of wiring layers. A first insulating film deposition step of depositing a first insulating film on the base substrate;
A second insulating film deposition step of depositing a second insulating film having a different etching characteristic from that of the first insulating film on the second insulating film;
Is anisotropically etched to form an opening reaching the first insulating film, and the first insulating film in the opening is also laterally etched. By removing the first opening under the second insulating film at the same time as opening the opening up to the base substrate.
A second opening forming step of etching the insulating film to form a void, and preventing the underlying substrate from being exposed in the opening,
By manufacturing a semiconductor device by a conductive film deposition step of depositing a conductive film that closes at least the opening of the void in the opening, the inside of the opening and the underlying substrate can be completely separated by conductive film formation. This prevents the source gas of the conductive material from eroding the base substrate or reacting the base substrate with the conductive material when the conductive material is embedded in the opening in a later step. Thereby, the reliability of the semiconductor device can be improved.

【0153】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、導電性膜をコリメートスパッタ法により堆積すれ
ば、空隙の開口部を容易に塞ぐことができる。また、上
記の半導体装置の製造方法において、開口部の底部にお
ける導電性膜の膜厚が、第1の絶縁膜よりも厚くなるよ
うに導電性膜を堆積すれば、空隙の開口部を容易に塞ぐ
ことができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above, if the conductive film is deposited by the collimating sputtering method, the opening of the void can be easily closed. Further, in the above-described method for manufacturing a semiconductor device, if the conductive film is deposited such that the thickness of the conductive film at the bottom of the opening is larger than that of the first insulating film, the opening of the void can be easily formed. Can be closed.

【0154】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、導電性膜をCVD法により堆積すれば、導電性膜を
空隙の中に埋め込むことができる。また、上記の半導体
装置の製造方法において、開口部の底部における導電性
膜の膜厚が第1の絶縁膜の膜厚の1/2以上となるよう
に導電性膜を堆積すれば、空隙の開口部を容易に埋め込
むことができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above, if the conductive film is deposited by the CVD method, the conductive film can be embedded in the void. In the method for manufacturing a semiconductor device described above, if the conductive film is deposited so that the film thickness of the conductive film at the bottom of the opening is ½ or more of the film thickness of the first insulating film, the gap The opening can be easily embedded.

【0155】また、下地基板上に第1の絶縁膜を堆積す
る第1の絶縁膜堆積工程と、第1の絶縁膜上に、第1の
絶縁膜とエッチング特性の異なる第2の絶縁膜を堆積す
る第2の絶縁膜堆積工程と、第2の絶縁膜上に、第2の
絶縁膜とエッチング特性の異なる第3の絶縁膜を堆積す
る第3の絶縁膜堆積工程と、第3の絶縁膜を異方性エッ
チングすることにより、第2の絶縁膜に達する開口部を
形成する第1の開口部形成工程と、開口部内の第2の絶
縁膜を、横方向にもエッチングが進行する方法により除
去することにより、開口部を第1の絶縁膜上まで開口す
る第2の開口部形成工程と、開口部内の第1の絶縁膜を
異方性エッチングすることにより、開口部を下地基板上
まで開口する第3の開口部形成工程と、少なくとも開口
部内に露出した下地基板を覆うように導電性膜を堆積す
る導電性膜堆積工程とにより半導体装置を製造すること
により、導電成膜によって開口部内と下地基板とを完全
に隔離することができる。これにより、SAC構造を用
いるために第2の絶縁膜を等方性エッチングする必要が
ある場合にも、導電性材料を埋め込む際のソースガスに
よる基板浸食を防止することができる。また、導電性材
料と下地基板との反応を防止することができる。
In addition, a first insulating film deposition step of depositing a first insulating film on a base substrate, and a second insulating film having an etching characteristic different from that of the first insulating film on the first insulating film. A second insulating film deposition step of depositing, a third insulating film deposition step of depositing a third insulating film having a different etching characteristic from that of the second insulating film on the second insulating film, and a third insulating film A first opening forming step of forming an opening reaching the second insulating film by anisotropically etching the film, and a method of laterally etching the second insulating film in the opening. By removing the first insulating film in the opening by anisotropic etching of the first insulating film in the opening. And a third opening forming step of opening up to The conductive film depositing step of depositing a conductive layer to cover the substrate by manufacturing a semiconductor device, it is possible to completely isolate the opening portion and the base substrate by a conductive film formation. Accordingly, even when the second insulating film needs to be isotropically etched to use the SAC structure, it is possible to prevent substrate erosion due to the source gas when the conductive material is embedded. Further, it is possible to prevent the reaction between the conductive material and the base substrate.

【0156】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、第1の絶縁膜をエッチングする際のオーバーエッチ
ング量を約50%以下に設定すれば、下地基板に与える
ダメージを抑えて開口部を形成することができる。ま
た、本発明による半導体装置の製造方法は、複数の配線
層を有する多層配線構造において、いずれの配線層を形
成する場合においても適用することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device described above, if the over-etching amount when etching the first insulating film is set to about 50% or less, the damage to the base substrate is suppressed and the opening is formed. be able to. Further, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention can be applied to any wiring layer formed in a multilayer wiring structure having a plurality of wiring layers.

【0157】また、下地基板上に第1の絶縁膜を堆積す
る第1の絶縁膜堆積工程と、第1の絶縁膜上に、第1の
絶縁膜より厚く、第1の絶縁膜とエッチング特性の異な
る第2の絶縁膜を堆積する第2の絶縁膜堆積工程と、第
2の絶縁膜上に、第2の絶縁膜より厚く、第2の絶縁膜
とエッチング特性の異なる第3の絶縁膜を堆積する第3
の絶縁膜堆積工程と、第3の絶縁膜を、第2の絶縁膜を
ストッパとしてエッチングし、第2の絶縁膜に達する開
口部を形成する第1の開口部形成工程と、開口部内の第
2の絶縁膜を、第1の絶縁膜をストッパとしてエッチン
グし、開口部を第1の絶縁膜上まで開口する第2の開口
部形成工程と、開口部内の第1の絶縁膜をエッチング
し、開口部を下地基板上まで開口する第3の開口部形成
工程とにより半導体装置を製造することにより、下地基
板に与える影響を低減しつつ開口部を形成することがで
きる。
In addition, a first insulating film deposition step of depositing a first insulating film on a base substrate, and a first insulating film thicker than the first insulating film on the first insulating film and having an etching characteristic Second insulating film deposition step of depositing a second insulating film having a different thickness, and a third insulating film having a different etching characteristic from that of the second insulating film on the second insulating film. Third to deposit
Of the insulating film, the third insulating film is etched using the second insulating film as a stopper to form an opening reaching the second insulating film, and the first opening in the opening is formed. Etching the second insulating film using the first insulating film as a stopper to form a second opening forming an opening up to the first insulating film; and etching the first insulating film in the opening, By manufacturing the semiconductor device by the third opening forming step of opening the opening to the base substrate, the opening can be formed while reducing the influence on the base substrate.

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

【図1】本発明の第1実施形態による半導体装置の構造
を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図(その1)である。
FIG. 2 is a process sectional view (part 1) illustrating the method for fabricating the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;

【図3】本発明の第1実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図(その2)である。
FIG. 3 is a sectional view (part 2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;

【図4】コリメートスパッタ法の原理を説明する図であ
る。
FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of a collimate sputtering method.

【図5】本発明の第1実施形態による半導体装置の製造
方法における効果を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating effects in the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2実施形態による半導体装置の構造
を示す概略断面図である。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing the structure of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図である。
FIG. 7 is a process sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図8】BLC構造を適用した埋め込み配線を説明する
図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating embedded wiring to which a BLC structure is applied.

【図9】Cuを用いた埋め込み配線における課題を説明
する図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining a problem in embedded wiring using Cu.

【図10】本発明の第3実施形態による半導体装置の構
造を示す平面図及び断面図である。
FIG. 10 is a plan view and a cross-sectional view showing the structure of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第3実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その1)である。
FIG. 11 is a process sectional view (1) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第3実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その2)である。
FIG. 12 is a process sectional view (2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第4実施形態による半導体装置の構
造を示す概略断面図である。
FIG. 13 is a schematic sectional view showing the structure of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第4実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その1)である。
FIG. 14 is a process sectional view (1) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第4実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その2)である。
FIG. 15 is a process sectional view (2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第4実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その3)である。
FIG. 16 is a process sectional view (3) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment of the invention.

【図17】本発明の第4実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その4)である。
FIG. 17 is a process sectional view (4) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第5実施形態による半導体装置の構
造を示す平面図及び断面図である。
FIG. 18 is a plan view and a cross-sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第5実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その1)である。
FIG. 19 is a process sectional view (1) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第5実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その2)である。
FIG. 20 is a process sectional view (2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment of the invention.

【図21】本発明の第6実施形態による半導体装置の構
造を示す概略断面図である。
FIG. 21 is a schematic sectional view showing the structure of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第6実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その1)である。
FIG. 22 is a process sectional view (1) showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the sixth embodiment of the invention.

【図23】本発明の第6実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その2)である。
FIG. 23 is a process sectional view (2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the sixth embodiment of the invention.

【図24】本発明の第7実施形態による半導体装置の構
造を示す概略断面図である。
FIG. 24 is a schematic sectional view showing the structure of a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図25】本発明の第7実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その1)である。
FIG. 25 is a process sectional view (1) illustrating the method of manufacturing the semiconductor device according to the seventh embodiment of the invention.

【図26】本発明の第7実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その2)である。
FIG. 26 is a process cross-sectional view (2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention.

【図27】本発明の第8実施形態による半導体装置の構
造を示す概略断面図である。
FIG. 27 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention.

【図28】本発明の第8実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その1)である。
FIG. 28 is a process sectional view (1) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the eighth embodiment of the invention.

【図29】本発明の第8実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図(その2)である。
FIG. 29 is a process sectional view (2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the eighth embodiment of the invention.

【図30】SAC構造を有する従来の半導体装置の構造
を説明する図である。
FIG. 30 is a diagram illustrating a structure of a conventional semiconductor device having a SAC structure.

【図31】BLC構造を有する従来の半導体装置の構造
を説明する図である。
FIG. 31 is a diagram illustrating a structure of a conventional semiconductor device having a BLC structure.

【図32】従来の半導体装置の問題点を説明する図(そ
の1)である。
FIG. 32 is a diagram (part 1) explaining a problem of the conventional semiconductor device.

【図33】従来の半導体装置の問題点を説明する図(そ
の2)である。
FIG. 33 is a diagram (part 2) explaining a problem of the conventional semiconductor device.

【図34】従来の半導体装置の問題点を説明する図(そ
の3)である。
FIG. 34 is a diagram (part 3) explaining a problem of the conventional semiconductor device.

【図35】従来の半導体装置の問題点を説明する図(そ
の4)である。
FIG. 35 is a diagram (No. 4) explaining a problem of the conventional semiconductor device.

【図36】従来の半導体装置の問題点を説明する図(そ
の5)である。
FIG. 36 is a diagram (No. 5) for explaining the problem of the conventional semiconductor device.

【図37】従来の半導体装置の問題点を説明する図(そ
の6)である。
FIG. 37 is a diagram (No. 6) explaining a problem of the conventional semiconductor device.

【図38】従来の半導体装置の問題点を説明する図(そ
の7)である。
FIG. 38 is a diagram (No. 7) explaining a problem of the conventional semiconductor device.

【図39】従来の半導体装置の問題点を説明する図(そ
の8)である。
FIG. 39 is a diagram (No. 8) for explaining the problem of the conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…半導体基板 12…素子分離膜 14…拡散層 16…エッチングストッパ膜 18…絶縁膜 20…層間絶縁膜 22…コンタクトホール 24…導電性膜 26…プラグ 28…配線層 30…空孔 32…絶縁膜 34…ゲート酸化膜 36…WF6分子 38…絶縁膜 40…ゲート電極 42…サイドウォール 44…CoSi2膜 46…SOG膜 48…レジスト膜 50…ターゲット 52…基板 54…コリメータ 60…素子領域 62…ゲート電極 64…ゲート電極 66…配線 68…配線溝 100…半導体基板 102…コンタクトホール 104…層間絶縁膜 106…導電性膜 108…プラグ 110…コンタクトプラグ 112…エッチングストッパ膜 114…絶縁膜 116…層間絶縁膜 118…配線溝 120…導電性膜 122…配線 124…空孔 126…絶縁膜 128…絶縁膜 130…エッチングストッパ膜 132…絶縁膜 134…層間絶縁膜 136…ビアホール 138…空孔 140…導電性膜 142…プラグ 144…コンタクトプラグ 146…高抵抗反応物 200…半導体基板 202…層間絶縁膜 204…導電性膜 206…プラグ 208…コンタクトプラグ 210…配線 212…導電性膜 214…絶縁膜 216…エッチングストッパ膜 218…絶縁膜 220…層間絶縁膜 222…ビアホール 224…空孔 226…導電性膜 228…プラグ 230…コンタクトプラグDESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Semiconductor substrate 12 ... Element isolation film 14 ... Diffusion layer 16 ... Etching stopper film 18 ... Insulating film 20 ... Interlayer insulating film 22 ... Contact hole 24 ... Conductive film 26 ... Plug 28 ... Wiring layer 30 ... Hole 32 ... Insulation Film 34 ... Gate oxide film 36 ... WF 6 molecule 38 ... Insulating film 40 ... Gate electrode 42 ... Sidewall 44 ... CoSi 2 film 46 ... SOG film 48 ... Resist film 50 ... Target 52 ... Substrate 54 ... Collimator 60 ... Element region 62 ... gate electrode 64 ... gate electrode 66 ... wiring 68 ... wiring groove 100 ... semiconductor substrate 102 ... contact hole 104 ... interlayer insulating film 106 ... conductive film 108 ... plug 110 ... contact plug 112 ... etching stopper film 114 ... insulating film 116 ... Interlayer insulating film 118 ... Wiring groove 120 ... Conductive film 122 ... Wiring 12 ... Void 126 ... Insulating film 128 ... Insulating film 130 ... Etching stopper film 132 ... Insulating film 134 ... Interlayer insulating film 136 ... Via hole 138 ... Void 140 ... Conductive film 142 ... Plug 144 ... Contact plug 146 ... High resistance reactant 200 ... Semiconductor substrate 202 ... Interlayer insulating film 204 ... Conductive film 206 ... Plug 208 ... Contact plug 210 ... Wiring 212 ... Conductive film 214 ... Insulating film 216 ... Etching stopper film 218 ... Insulating film 220 ... Interlayer insulating film 222 ... Via hole 224 ... Holes 226 ... Conductive film 228 ... Plug 230 ... Contact plug

───────────────────────────────────────────────────── 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 H05H 1/46 H01L 21/88 F ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H05H 1/46 H01L 21/88 F

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下地基板と、 前記下地基板上に形成された第1の絶縁膜と、前記第1
の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜よりなり、前記下
地基板に達する開口部が形成された層間絶縁膜と、 前記開口部の内壁及び底部に形成された導電性膜とを有
し、 前記第1の絶縁膜に形成された前記開口部の開口幅は、
前記第2の絶縁膜に形成された前記開口部の開口幅より
も広く、 前記開口部内壁に形成された前記導電性膜と、前記開口
部の底部に形成された前記導電性膜とが境界で連続して
いることを特徴とする半導体装置。
1. A base substrate, a first insulating film formed on the base substrate, and the first insulating film.
An insulating film formed of a second insulating film formed on the insulating film and having an opening reaching the base substrate, and a conductive film formed on an inner wall and a bottom of the opening. The opening width of the opening formed in the first insulating film is
The opening is wider than the opening formed in the second insulating film, and the conductive film formed on the inner wall of the opening and the conductive film formed on the bottom of the opening are boundaries. A semiconductor device characterized by being continuous with each other.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 前記導電性膜は、前記第2の絶縁膜下の、前記第1の絶
縁膜に形成された前記開口部内に埋め込まれていること
を特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the conductive film is buried under the second insulating film in the opening formed in the first insulating film. Semiconductor device.
【請求項3】 下地基板と、 前記下地基板上に形成され、深さによって開口幅が異な
る開口部が形成された層間絶縁膜と、 前記開口部の内壁及び底部に形成された導電性膜とを有
し、 前記開口部の底部の開口幅が、前記開口部における最小
の開口幅とほぼ等しく、 前記開口部の底部の前記下地基板は前記導電性膜により
覆われていることを特徴とする半導体装置。
3. A base substrate, an interlayer insulating film formed on the base substrate and having an opening having a different opening width depending on the depth, and a conductive film formed on an inner wall and a bottom of the opening. The opening width of the bottom of the opening is substantially equal to the minimum opening width of the opening, and the base substrate at the bottom of the opening is covered with the conductive film. Semiconductor device.
【請求項4】 請求項3記載の半導体装置において、 前記層間絶縁膜は、前記下地基板上に形成された第1の
絶縁膜と、前記第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁
膜と、前記第2の絶縁膜上に形成された第3の絶縁膜よ
りなり、 前記第2の絶縁膜に形成された前記開口部の開口幅は、
前記第3の絶縁膜に形成された前記開口部の開口幅より
も広く、 前記第1の絶縁膜に形成された前記開口部の開口幅は、
前記第3の絶縁膜に形成された前記開口部の開口幅とほ
ぼ等しいことを特徴とする半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the interlayer insulating film is a first insulating film formed on the underlying substrate, and a second insulating film formed on the first insulating film. A film and a third insulating film formed on the second insulating film, and an opening width of the opening formed in the second insulating film is
The opening width of the opening formed in the first insulating film is wider than the opening width of the opening formed in the third insulating film.
A semiconductor device having a width substantially equal to an opening width of the opening formed in the third insulating film.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載の半導
体装置において、 前記下地基板は、少なくとも一層の配線層を更に有する
ことを特徴とする半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the base substrate further has at least one wiring layer.
【請求項6】 下地基板上に第1の絶縁膜を堆積する第
1の絶縁膜堆積工程と、 前記第1の絶縁膜上に、第1の絶縁膜とエッチング特性
の異なる第2の絶縁膜を堆積する第2の絶縁膜堆積工程
と、 前記第2の絶縁膜を異方性エッチングすることにより、
前記第1の絶縁膜に達する開口部を形成する第1の開口
部形成工程と、 前記開口部内の前記第1の絶縁膜を、横方向にもエッチ
ングが進行する方法により除去することにより、前記開
口部を前記下地基板上まで開口すると同時に、前記第2
の絶縁膜下の前記第1の絶縁膜をエッチングして空隙を
形成する第2の開口部形成工程と、 前記開口部内に前記下地基板が露出しないように、少な
くとも前記空隙の開口部を塞ぐ導電性膜を前記開口部内
に堆積する導電性膜堆積工程とを有することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
6. A first insulating film deposition step of depositing a first insulating film on a base substrate, and a second insulating film having an etching characteristic different from that of the first insulating film on the first insulating film. A second insulating film deposition step of depositing the second insulating film, and anisotropically etching the second insulating film,
A first opening forming step of forming an opening reaching the first insulating film; and removing the first insulating film in the opening by a method in which etching also proceeds in a lateral direction, At the same time as opening the opening to the base substrate, the second
A second opening forming step of forming a void by etching the first insulating film under the insulating film, and conductive for closing at least the opening of the void so that the underlying substrate is not exposed in the opening. Conductive film deposition step of depositing a conductive film in the opening.
【請求項7】 請求項6記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記導電性膜堆積工程では、前記導電性膜をコリメート
スパッタ法により堆積することを特徴とする半導体装置
の製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein in the conductive film depositing step, the conductive film is deposited by a collimating sputtering method.
【請求項8】 請求項7記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記導電性膜堆積工程では、前記開口部の底部における
前記導電性膜の膜厚が、前記第1の絶縁膜よりも厚くな
るように前記導電性膜を堆積することを特徴とする半導
体装置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein in the conductive film deposition step, the film thickness of the conductive film at the bottom of the opening is larger than that of the first insulating film. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising depositing the conductive film as described above.
【請求項9】 請求項6記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記導電性膜堆積工程では、前記導電性膜をCVD法に
より堆積することを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein in the conductive film depositing step, the conductive film is deposited by a CVD method.
【請求項10】 請求項9記載の半導体装置の製造方法
において、 前記導電性膜堆積工程では、前記開口部の底部における
前記導電性膜の膜厚が、前記第1の絶縁膜の膜厚の1/
2以上となるように前記導電性膜を堆積することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein in the conductive film deposition step, a film thickness of the conductive film at a bottom of the opening is equal to a film thickness of the first insulating film. 1 /
A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the conductive film is deposited so as to have two or more.
【請求項11】 下地基板上に第1の絶縁膜を堆積する
第1の絶縁膜堆積工程と、 前記第1の絶縁膜上に、前記第1の絶縁膜とエッチング
特性の異なる第2の絶縁膜を堆積する第2の絶縁膜堆積
工程と、 前記第2の絶縁膜上に、前記第2の絶縁膜とエッチング
特性の異なる第3の絶縁膜を堆積する第3の絶縁膜堆積
工程と、 前記第3の絶縁膜を異方性エッチングすることにより、
前記第2の絶縁膜に達する開口部を形成する第1の開口
部形成工程と、 前記開口部内の前記第2の絶縁膜を、横方向にもエッチ
ングが進行する方法により除去することにより、前記開
口部を前記第1の絶縁膜上まで開口する第2の開口部形
成工程と、 前記開口部内の前記第1の絶縁膜を異方性エッチングす
ることにより、前記開口部を前記下地基板上まで開口す
る第3の開口部形成工程と、 少なくとも前記開口部内に露出した前記下地基板を覆う
ように導電性膜を堆積する導電性膜堆積工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. A first insulating film deposition step of depositing a first insulating film on a base substrate, and a second insulating film having etching characteristics different from those of the first insulating film on the first insulating film. A second insulating film depositing step of depositing a film, and a third insulating film depositing step of depositing a third insulating film having a different etching characteristic from that of the second insulating film on the second insulating film, By anisotropically etching the third insulating film,
A first opening forming step of forming an opening reaching the second insulating film; and removing the second insulating film in the opening by a method in which etching also proceeds in a lateral direction, A second opening forming step of opening the opening to the first insulating film; and anisotropically etching the first insulating film in the opening to bring the opening to the base substrate. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a third opening forming step of forming an opening; and a conductive film depositing step of depositing a conductive film so as to cover at least the underlying substrate exposed in the opening.
【請求項12】 請求項11記載の半導体装置の製造方
法において、 前記第3の開口部形成工程では、前記第1の絶縁膜をエ
ッチングする際のオーバーエッチング量を約50%以下
に設定することを特徴とする半導体装置の製造方法。
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein in the third opening forming step, an overetching amount when etching the first insulating film is set to about 50% or less. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項13】 請求項6乃至12のいずれかに記載の
半導体装置の製造方法において、 前記下地基板は、少なくとも一層の配線層を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the base substrate further has at least one wiring layer.
【請求項14】 下地基板上に第1の絶縁膜を堆積する
第1の絶縁膜堆積工程と、 前記第1の絶縁膜上に、前記第1の絶縁膜より厚く、前
記第1の絶縁膜とエッチング特性の異なる第2の絶縁膜
を堆積する第2の絶縁膜堆積工程と、 前記第2の絶縁膜上に、前記第2の絶縁膜より厚く、前
記第2の絶縁膜とエッチング特性の異なる第3の絶縁膜
を堆積する第3の絶縁膜堆積工程と、 前記第3の絶縁膜を、前記第2の絶縁膜をストッパとし
てエッチングし、前記第2の絶縁膜に達する開口部を形
成する第1の開口部形成工程と、 前記開口部内の前記第2の絶縁膜を、前記第1の絶縁膜
をストッパとしてエッチングし、前記開口部を前記第1
の絶縁膜上まで開口する第2の開口部形成工程と、 前記開口部内の前記第1の絶縁膜をエッチングし、前記
開口部を前記下地基板上まで開口する第3の開口部形成
工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
14. A first insulating film deposition step of depositing a first insulating film on a base substrate, and a first insulating film thicker than the first insulating film on the first insulating film. A second insulating film deposition step of depositing a second insulating film having different etching characteristics, and a second insulating film thicker than the second insulating film on the second insulating film, A third insulating film deposition step of depositing a different third insulating film; and etching the third insulating film with the second insulating film as a stopper to form an opening reaching the second insulating film. Forming a first opening, and etching the second insulating film in the opening using the first insulating film as a stopper to form the opening in the first opening.
A second opening forming step of opening to above the insulating film; and a third opening forming step of etching the first insulating film in the opening to open the opening to above the underlying substrate, A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
JP23874796A 1995-09-26 1996-09-10 Semiconductor device and manufacturing method thereof Expired - Fee Related JP3677755B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23874796A JP3677755B2 (en) 1995-09-26 1996-09-10 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7-247548 1995-09-26
JP24754895 1995-09-26
JP23874796A JP3677755B2 (en) 1995-09-26 1996-09-10 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09153546A true JPH09153546A (en) 1997-06-10
JP3677755B2 JP3677755B2 (en) 2005-08-03

Family

ID=26533866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23874796A Expired - Fee Related JP3677755B2 (en) 1995-09-26 1996-09-10 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3677755B2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001004946A1 (en) * 1999-07-08 2001-01-18 Hitachi, Ltd. Semiconductor device and method for producing the same
JP2002134494A (en) * 2000-10-19 2002-05-10 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device and manufacturing method therefor
JP2004015058A (en) * 2002-06-03 2004-01-15 Hynix Semiconductor Inc Manufacturing method of semiconductor device
JP2004503088A (en) * 2000-06-30 2004-01-29 ラム リサーチ コーポレーション Method for etching dual damascene structures in organosilicate glass
JP2006156990A (en) * 2004-11-29 2006-06-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co Ltd Semiconductor device and method of fabricating the same
KR100868607B1 (en) * 2008-02-21 2008-11-13 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 Semiconductor device and method for producing the same
JP2012142599A (en) * 1999-10-13 2012-07-26 Sony Corp Semiconductor device and manufacturing method of the same

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001004946A1 (en) * 1999-07-08 2001-01-18 Hitachi, Ltd. Semiconductor device and method for producing the same
US7163886B2 (en) 1999-07-08 2007-01-16 Hitachi Tokyo Electronics Co., Ltd. Semiconductor integrated circuit device and process for manufacturing the same
KR100854555B1 (en) * 1999-07-08 2008-08-26 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 Semiconductor device and method for producing the same
JP2012142599A (en) * 1999-10-13 2012-07-26 Sony Corp Semiconductor device and manufacturing method of the same
JP2004503088A (en) * 2000-06-30 2004-01-29 ラム リサーチ コーポレーション Method for etching dual damascene structures in organosilicate glass
JP2002134494A (en) * 2000-10-19 2002-05-10 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device and manufacturing method therefor
JP2004015058A (en) * 2002-06-03 2004-01-15 Hynix Semiconductor Inc Manufacturing method of semiconductor device
JP4530624B2 (en) * 2002-06-03 2010-08-25 株式会社ハイニックスセミコンダクター Manufacturing method of semiconductor device
JP2006156990A (en) * 2004-11-29 2006-06-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co Ltd Semiconductor device and method of fabricating the same
KR100868607B1 (en) * 2008-02-21 2008-11-13 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 Semiconductor device and method for producing the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP3677755B2 (en) 2005-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6090700A (en) Metallization method for forming interconnects in an integrated circuit
US7119005B2 (en) Semiconductor local interconnect and contact
EP1532679B1 (en) Self-aligned contacts to gates
US7884480B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing same
US7074717B2 (en) Damascene processes for forming conductive structures
US6130482A (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
US7476614B2 (en) Method of fabricating semiconductor device
US7670946B2 (en) Methods to eliminate contact plug sidewall slit
US20120021581A1 (en) Self-aligned contact structure laterally enclosed by an isolation structure of a semiconductor device
US6777812B2 (en) Semiconductor devices having protected plug contacts and upper interconnections
US8304834B2 (en) Semiconductor local interconnect and contact
US6087727A (en) Misfet semiconductor device having different vertical levels
US6849536B2 (en) Inter-metal dielectric patterns and method of forming the same
JP3677755B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US11967622B2 (en) Inter block for recessed contacts and methods forming same
KR20050007639A (en) Method for forming a metal line in semiconductor device
JP4232215B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
US7084057B2 (en) Bit line contact structure and fabrication method thereof
KR101021176B1 (en) Method for forming a metal line in semiconductor device
KR101005737B1 (en) Method for forming a metal line in semiconductor device
US20070010089A1 (en) Method of forming bit line of semiconductor device
KR20060024605A (en) Method of forming contact hole for semiconductor device
KR20000041363A (en) Method for forming contact of semiconductor device
KR20070033493A (en) Method for forming a pattern

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20020326

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050330

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050428

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080520

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090520

Year of fee payment: 4

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090520

Year of fee payment: 4

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090520

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100520

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100520

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110520

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110520

Year of fee payment: 6

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110520

Year of fee payment: 6

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120520

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120520

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130520

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140520

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees