JPH10229122A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH10229122A
JPH10229122A JP3248797A JP3248797A JPH10229122A JP H10229122 A JPH10229122 A JP H10229122A JP 3248797 A JP3248797 A JP 3248797A JP 3248797 A JP3248797 A JP 3248797A JP H10229122 A JPH10229122 A JP H10229122A
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wiring
mask
etching
connection hole
insulating film
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Tetsuya Tatsumi
哲也 辰巳
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing semiconductor device by which the forming accuracy and fillability of wiring grooves and connecting holes can be improved, in simultaneously forming the wiring grooves and connecting holes by filling up the grooves and holes. SOLUTION: In a method of manufacturing semiconductor device, wiring grooves 5 for forming upper-layer wiring are formed, and at the same time, connecting holes 6 are formed in the grooves 5 so that the holes 6 may reach lower-layer wiring 6, such that an interlayer insulating film 2a and a mask layer 12 which becomes the etching mask of the wiring groves 5 are successively formed on the lower-layer wiring 1, and a resist mask 7 which becomes the etching mask of the connecting holes 6 is formed. Then the connecting holes 6 are partially formed by half-etching the insulating film 2a by using the mask 7 as an etching mask and, after the mask 7 has been removed, the insulating film 2a is further etched by using the mask layer 12 as an etching mask. After the formation, the grooves 5 and holes 6 are filled up with a wiring forming material.

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、下層配線層と上層
配線層とが、接続孔の埋め込み技術により接続されてい
る半導体装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device in which a lower wiring layer and an upper wiring layer are connected by a connection hole filling technique.

【0002】[0002]

【従来の技術】VLSIの集積度の向上に伴い、微細加
工技術に対する要求はますます厳しいものとなってい
る。特に、多層配線の採用が進み、5層ないし6層の配
線構造がとられている近年のデバイスにおいては、デュ
アルダマシン(Dual Damasscene)をは
じめとする埋め込み配線技術の開発が急がれている。
2. Description of the Related Art With the improvement in the integration of VLSI, the demands on fine processing technology are becoming more and more severe. In particular, with the recent adoption of multi-layer wirings, in devices having a wiring structure of five or six layers, development of embedded wiring technology such as dual damascene is urgently required.

【0003】このデュアルダマシン配線とは、配線を埋
め込む配線溝と上下の配線層間を結ぶ接続孔とを形成
後、これら双方を配線材料で埋め込み、CMP(Che
mical Mechanical Polish)で
配線溝に埋め込まれていない余分の配線材料を削り、配
線及び接続孔内のプラグを同時に形成する技術である。
このデュアルダマシン配線技術によると、配線とプラグ
とを一度に形成することができるので、大幅なプロセス
コストの低減を図ることができる。
In this dual damascene wiring, after forming a wiring groove for embedding a wiring and a connection hole connecting upper and lower wiring layers, both of them are buried with a wiring material, and the CMP (Che)
This is a technique of removing excess wiring material not embedded in the wiring groove by using a mechanical mechanical polish, and simultaneously forming a wiring and a plug in a connection hole.
According to this dual damascene wiring technology, the wiring and the plug can be formed at once, so that a significant reduction in process cost can be achieved.

【0004】図2にデュアルダマシン配線による配線の
形成方法を示す。
FIG. 2 shows a method of forming a wiring by dual damascene wiring.

【0005】まず、下層配線1上に層間絶縁膜2a及び
CMP用ストッパー層3aを順次を形成し、その上に上
層配線形成用の配線溝5に対応したパターンにレジスト
マスク4を形成する(同図(a))。なお、下層配線1
は、下層の層間絶縁膜2b内に形成されており、この層
間絶縁膜2b上には、後述する上層配線の形成方法にお
いてなされるCMPを下層配線1の形成に対して行うた
めに形成されたCMP用ストッパー層3bが積層されて
いる。
First, an interlayer insulating film 2a and a CMP stopper layer 3a are sequentially formed on the lower wiring 1 and a resist mask 4 is formed thereon in a pattern corresponding to the wiring groove 5 for forming the upper wiring (see FIG. 1). Figure (a). Note that the lower wiring 1
Is formed in the lower interlayer insulating film 2b, and is formed on the interlayer insulating film 2b in order to perform the CMP performed in the method of forming the upper wiring described later on the formation of the lower wiring 1. The stopper layer 3b for CMP is laminated.

【0006】次に、レジストマスク4をエッチングマス
クとして層間絶縁膜2aをエッチングし、配線溝5を形
成する(同図(b))。
Next, the interlayer insulating film 2a is etched using the resist mask 4 as an etching mask to form a wiring groove 5 (FIG. 1B).

【0007】そして、配線溝5内に開口する接続孔6に
対応したパターンにレジストマスク7を形成し(同図
(c))、このレジストマスク7をエッチングマスクと
して層間絶縁膜2aをエッチングし、接続孔6を下層配
線1に達するように形成する(同図(d))。
Then, a resist mask 7 is formed in a pattern corresponding to the connection hole 6 opened in the wiring groove 5 (FIG. 1C), and the interlayer insulating film 2a is etched using the resist mask 7 as an etching mask. The connection hole 6 is formed so as to reach the lower wiring 1 (FIG. 4D).

【0008】こうして配線溝5及び接続孔6を形成後、
これらを高圧リフロー法等により上層配線形成材料8で
埋め込み(同図(e))、配線溝5より上の余分な配線
材料8をCMPで削り、これにより下層配線1と上層配
線9とが接続孔6の埋め込みによるプラグ10で接続さ
れている配線構造を得る(同図(f))。
After forming the wiring grooves 5 and the connection holes 6 in this manner,
These are buried with an upper layer wiring forming material 8 by a high-pressure reflow method or the like (FIG. 3E), and the excess wiring material 8 above the wiring groove 5 is cut off by CMP, whereby the lower layer wiring 1 and the upper layer wiring 9 are connected. The wiring structure connected by the plug 10 by filling the hole 6 is obtained (FIG. 6F).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図2に
示した従来の配線の形成方法によると、接続孔6を形成
するためのレジストマスク7の形成に際し、レジストマ
スク7の形成面に配線溝5による大きな段差があるの
で、レジストマスク7の膜厚が不均一となり、良好に解
像することができず、所期のマスクパターンを精度よく
得ることができないという問題があった。
However, according to the conventional wiring forming method shown in FIG. 2, when forming the resist mask 7 for forming the connection hole 6, the wiring groove 5 is formed on the surface on which the resist mask 7 is formed. Therefore, there is a problem that the thickness of the resist mask 7 becomes non-uniform, resolution cannot be excellently obtained, and a desired mask pattern cannot be obtained with high accuracy.

【0010】また、配線溝5及び接続孔6の埋め込み時
のこの接続孔6のアスペクト比(高さ/径)が、接続孔
6上に配線溝5が形成されている分だけ実質的に高くな
るので、接続孔6を良好に埋め込むことができないとい
う問題もあった。特に、接続孔6と配線溝5との境の角
部11の段差により埋め込み性に問題が生じていた。
The aspect ratio (height / diameter) of the connection hole 6 when the wiring groove 5 and the connection hole 6 are buried is substantially higher by the amount of the wiring groove 5 formed on the connection hole 6. Therefore, there is a problem that the connection hole 6 cannot be satisfactorily embedded. In particular, there is a problem in the embedding property due to the step at the corner 11 at the boundary between the connection hole 6 and the wiring groove 5.

【0011】これらの問題は、上層配線9とプラグ10
との2層分の段差を含む構造の加工に現有の技術が適用
できないために生じるものである。
These problems are caused by the upper wiring 9 and the plug 10
This is because existing technology cannot be applied to processing of a structure including a step of two layers.

【0012】このうち、レジストマスク7の解像に対し
ては、層間絶縁膜2aを薄くし、配線溝5を浅くするこ
とにより段差を低減させることが考えられるが、配線溝
5を浅くすることは上層配線9の配線断面積を縮小し、
それにより配線抵抗の増大を招くことになる。このた
め、配線溝5を浅くすることにより段差の問題を解消す
ることはできない。
For resolution of the resist mask 7, it is conceivable to reduce the level difference by making the interlayer insulating film 2a thin and making the wiring groove 5 shallow, but the wiring groove 5 is made shallow. Reduces the wiring cross-sectional area of the upper wiring 9,
This leads to an increase in wiring resistance. For this reason, the problem of the step cannot be solved by making the wiring groove 5 shallow.

【0013】また、埋め込み性の問題に対しても配線溝
5を浅くすることにより段差を小さくするか、あるい
は、接続孔6の径を大きくすることが考えられが、段差
を小さくすることは、上述したように上層配線9の抵抗
の増大を招くので採用することができず、また接続孔6
の径を大きくすることもデザインルールの制約から現実
的な対応策とはならない。
In order to solve the problem of embedding, it is conceivable to reduce the level difference by making the wiring groove 5 shallower or to increase the diameter of the connection hole 6. As described above, the resistance of the upper wiring 9 increases, so that it cannot be used.
Increasing the diameter is not a realistic measure due to design rule constraints.

【0014】本発明は以上のような従来技術の問題点を
解決しようとするものであり、配線と接続孔とを配線溝
と接続孔との埋め込みにより同時に形成する半導体装置
の製造方法において、配線溝を浅くすることなく、ま
た、接続孔の径も大きくすることなく、形成精度と埋め
込み性を向上させることを目的としている。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art. In a method of manufacturing a semiconductor device in which a wiring and a connection hole are simultaneously formed by filling a wiring groove and a connection hole, a method of manufacturing a semiconductor device is disclosed. It is an object of the present invention to improve the forming accuracy and the embedding property without making the groove shallow and without increasing the diameter of the connection hole.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、下層配線上に層間絶縁膜を形成し、該層
間絶縁膜上に、上層配線形成用配線溝のエッチングマス
クとなるマスク層を形成し、その上に、前記配線溝内に
開口する接続孔のエッチングマスクとなるレジストマス
クを形成し、該レジストマスクをエッチングマスクとし
て前記層間絶縁膜をハーフエッチングすることにより接
続孔を部分的に形成し、レジストマスクを除去し、前記
マスク層をエッチングマスクとして層間絶縁膜をさらに
エッチングすることにより、配線溝を形成すると共に接
続孔を下層配線に到達するように形成し、配線溝及び接
続孔を上層配線形成材料で埋め込むことを特徴とする半
導体装置の製造方法を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention forms an interlayer insulating film on a lower wiring and serves as an etching mask for a wiring groove for forming an upper wiring on the interlayer insulating film. A mask layer is formed, and a resist mask serving as an etching mask for a connection hole opening in the wiring groove is formed thereon, and the connection hole is formed by half-etching the interlayer insulating film using the resist mask as an etching mask. By partially forming the resist mask, removing the resist mask, and further etching the interlayer insulating film using the mask layer as an etching mask, a wiring groove is formed and the connection hole is formed so as to reach the lower wiring. And a method of manufacturing a semiconductor device, wherein a connection hole is filled with a material for forming an upper layer wiring.

【0016】本発明においては、層間絶縁膜上に、上層
配線形成用配線溝のエッチングマスクとなるマスク層を
形成し、これにより配線溝の形成位置を決定する。次
に、接続孔を形成する際のエッチングマスクとなるレジ
ストマスクを形成する。このレジストマスクの形成は、
マスク層を用いて層間絶縁膜に配線溝をエッチングする
前に行う。したがって、接続孔を形成するためのレジス
トマスクの形成時に、その形成面に存在する段差はマス
ク層の厚みによるものだけであり、従来例のように、配
線溝の深さがレジストマスクの形成面に段差となってあ
らわれることはない。したがって、レジストマスクの形
成面の段差によって生じる解像不良を解消することがで
きる。
In the present invention, a mask layer serving as an etching mask for the wiring groove for forming the upper wiring is formed on the interlayer insulating film, and the formation position of the wiring groove is determined. Next, a resist mask serving as an etching mask for forming a connection hole is formed. The formation of this resist mask
This is performed before the wiring groove is etched in the interlayer insulating film using the mask layer. Therefore, when a resist mask for forming a connection hole is formed, the step present on the formation surface is only due to the thickness of the mask layer. It does not appear as a step. Therefore, it is possible to eliminate poor resolution caused by a step on the surface on which the resist mask is formed.

【0017】また、本発明においては、接続孔を部分的
に形成した後、配線溝のエッチングマスクとなるマスク
層を用いて層間絶縁膜をエッチングすることにより配線
溝と接続孔とを同時に形成し、これにより接続孔を下層
配線に到達させる。このエッチングにおいて、接続孔の
配線溝側の端部であって、従来角部11となっていた部
分(図2(e)参照)はエッチングするイオンに晒さ
れ、テーパー状となり、接続孔の開口径が配線溝に向か
って広がることとなる。したがって、この後に行う配線
溝及び接続孔への配線材料の埋め込みにおいて、埋め込
み性が大きく向上する。
Further, in the present invention, after partially forming the connection hole, the wiring groove and the connection hole are simultaneously formed by etching the interlayer insulating film using a mask layer serving as an etching mask for the wiring groove. Thus, the connection hole reaches the lower wiring. In this etching, the end of the connection hole on the wiring groove side, which has been the corner 11 in the related art (see FIG. 2E), is exposed to ions to be etched, becomes tapered, and the opening of the connection hole is opened. The diameter increases toward the wiring groove. Therefore, in the subsequent embedding of the wiring material into the wiring groove and the connection hole, the embedding property is greatly improved.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて詳
細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等
の構成要素を表している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each of the drawings, the same reference numerals represent the same or equivalent components.

【0019】図1は、本発明の一態様の製造方法の工程
説明図である。
FIG. 1 is a process explanatory view of a manufacturing method according to one embodiment of the present invention.

【0020】本発明においては、まず下層配線1上に層
間絶縁膜2aを形成し、この層間絶縁膜2a上に、上層
配線形成用配線溝5のエッチングマスクとなるマスク層
12を形成する。
In the present invention, first, an interlayer insulating film 2a is formed on the lower wiring 1, and a mask layer 12 serving as an etching mask for the wiring groove 5 for forming the upper wiring is formed on the interlayer insulating film 2a.

【0021】ここで、下層配線1、層間絶縁膜2a及び
後述する上層配線9の形成材料には特に制限はなく、従
来よりLSI等の高密度多層配線基板で使用されている
ものを使用することができる。また、これらの形成に際
しては必要に応じて下地層を形成してもよい。例えば、
下層配線1や上層配線9は、Al、Al−Cu、Al−
Si、Al−Si−Cu、Al−Ge等のAl合金、A
g、Cu、Cu−Zr、Ti、TiN等の配線材料をス
パッタ法等で成膜することにより形成することができ
る。この場合、配線層は複数種の配線層の積層構造とし
てもよい。
Here, the material for forming the lower wiring 1, the interlayer insulating film 2a, and the upper wiring 9 described later is not particularly limited, and a material conventionally used in a high-density multilayer wiring board such as an LSI may be used. Can be. In forming them, a base layer may be formed as necessary. For example,
The lower wiring 1 and the upper wiring 9 are made of Al, Al-Cu, Al-
Al alloys such as Si, Al-Si-Cu, Al-Ge, A
It can be formed by forming a wiring material such as g, Cu, Cu-Zr, Ti, and TiN by a sputtering method or the like. In this case, the wiring layer may have a stacked structure of a plurality of types of wiring layers.

【0022】また、本発明において下層配線1には、通
常の配線層だけでなく、基板のコンタクトパッドも含ま
れる。
In the present invention, the lower wiring 1 includes not only a normal wiring layer but also a contact pad of a substrate.

【0023】層間絶縁膜2aとしては、例えば、p−T
EOS(p−Tetraetyloxysilan
e)、BPSG(Borophosphosilica
teglass)、PSG、BSG、AsSG、NSG
等のSiO2系膜や、フッ化ポリアリルエーテル、ポリ
テトラフルオロエチレン、BCB(Benzocycl
obuthen)等の低誘電率有機材料等を形成するこ
とができる。特に、p−TEOS、BPSG等のSiO
2系膜やフッ化ポリアリルエーテル、ポリテトラフルオ
ロエチレン等の低誘電率有機材料が好ましい。
As the interlayer insulating film 2a, for example, p-T
EOS (p-Tetraethyloxysilan
e), BPSG (Borophosphoslica)
teglass), PSG, BSG, AsSG, NSG
SiO 2 based film and, fluorinated polyallyl ethers etc., polytetrafluoroethylene, BCB (Benzocycl
low dielectric constant organic material such as an organic compound. In particular, SiO such as p-TEOS, BPSG, etc.
2 based film and fluorinated polyallyl ethers, low dielectric constant organic material such as polytetrafluoroethylene is preferable.

【0024】マスク層12は、層間絶縁膜2aとエッチ
ング選択比がとれるものを使用して形成することができ
る。好ましくは、CMPのストッパー層の形成材料から
形成し、より具体的には、SiN等から形成する。この
ようにCMPのストッパー層の形成材料からマスク層1
2を形成することにより、上層配線9を形成後、その上
面をCMPにより平坦に研磨することができる。
The mask layer 12 can be formed using a material having a high etching selectivity with respect to the interlayer insulating film 2a. Preferably, it is formed from a material for forming a stopper layer of CMP, and more specifically, is formed from SiN or the like. Thus, the mask layer 1 is formed from the material for forming the CMP stopper layer.
By forming 2, after the upper wiring 9 is formed, the upper surface thereof can be polished flat by CMP.

【0025】マスク層12としてCMPのストッパー層
を使用する場合、このマスク層12を上層配線形成用配
線溝5のエッチングマスクとなるように所定のパターン
に形成する方法は、公知のCMPのストッパー層のパタ
ーニングと同様に、図1(a)に示したように、層間絶
縁膜2a上にベタにストッパー層(マスク層12)を形
成し、その上に配線溝5に対応したパターンにレジスト
マスク4を形成し、このレジストマスク4をエッチング
マスクとして、同図(b)に示したようにストッパー層
(マスク層12)をエッチングすればよい。
When a CMP stopper layer is used as the mask layer 12, a method of forming the mask layer 12 into a predetermined pattern so as to serve as an etching mask for the wiring groove 5 for forming the upper layer wiring is performed by a known CMP stopper layer. As shown in FIG. 1A, a solid stopper layer (mask layer 12) is formed on the interlayer insulating film 2a, and a resist mask 4 having a pattern corresponding to the wiring groove 5 is formed thereon. Then, using the resist mask 4 as an etching mask, the stopper layer (mask layer 12) may be etched as shown in FIG.

【0026】その後、レジストマスク4を除去し、同図
(c)に示したように、配線溝5内に開口する接続孔6
のエッチングマスクとなるように、レジストマスク7を
形成する。このレジストマスク7の形成においては、そ
の形成面に存在する段差は、マスク層12の厚みによる
ものだけである。したがって、この段差によりレジスト
マスク7に解像不良が生じ、接続孔6の形成精度が低下
することはない。
After that, the resist mask 4 is removed, and as shown in FIG.
A resist mask 7 is formed so as to serve as an etching mask. In the formation of the resist mask 7, the step existing on the formation surface is only due to the thickness of the mask layer 12. Therefore, this step does not cause a resolution failure in the resist mask 7 and does not lower the precision of forming the connection holes 6.

【0027】次に、同図(d)に示したように、得られ
たレジストマスク7をエッチングマスクとして、層間絶
縁膜2aをハーフエッチングすることにより接続孔6を
部分的に形成する。このとき、層間絶縁膜2aのエッチ
ング深さh1 は、この接続孔6の埋め込みにより形成す
るプラグ10の高さh2 よりも大きく、層間絶縁膜2a
の厚さh3 よりも薄くなるようにする。接続孔6のハー
フエッチングの深さh1 が足りないと、後述するように
配線溝5をエッチングした後でも接続孔6が下層配線1
に到達しない。
Next, as shown in FIG. 1D, the connection hole 6 is partially formed by half-etching the interlayer insulating film 2a using the obtained resist mask 7 as an etching mask. At this time, the etching depth h1 of the interlayer insulating film 2a is larger than the height h2 of the plug 10 formed by filling the connection hole 6, and the interlayer insulating film 2a
Thickness h3. If the depth h1 of the half-etching of the connection hole 6 is not enough, the connection hole 6 will remain in the lower layer wiring 1 even after the wiring groove 5 is etched as described later.
Do not reach.

【0028】なお、ハーフエッチングの深さh1 が、こ
の接続孔6の埋め込みにより形成するプラグ10の高さ
h2よりも大きいと所定の深さに配線溝5がエッチング
されるまで接続孔6の底部において下層配線1がオーバ
ーエッチングされることとなるが、下層配線1と層間絶
縁膜2aとのエッチングの選択比を適宜設定することに
より、接続孔6の底部におけるオーバーエッチングが問
題になることは回避できる。
If the depth h1 of the half etching is larger than the height h2 of the plug 10 formed by filling the connection hole 6, the bottom of the connection hole 6 is etched until the wiring groove 5 is etched to a predetermined depth. In this case, the lower wiring 1 is over-etched, but by appropriately setting the etching selectivity between the lower wiring 1 and the interlayer insulating film 2a, the problem of over-etching at the bottom of the connection hole 6 can be avoided. it can.

【0029】次に、同図(e)に示したように、レジス
トマスク7を除去し、前述のマスク層12(ストッパー
層)をエッチングマスクとして層間絶縁膜2aをさらに
エッチングし、同図(f)に示したように、配線溝5を
形成すると共に、接続孔6を下層配線1に到達させる。
こうして得られる配線溝5及び接続孔6は、図示したよ
うに、接続孔6の配線溝5側の端部であって、従来角部
11となっていた部分(図2(e)参照)は、テーパー
状となり、接続孔6の開口径が配線溝5に向かって広が
っている。ここで、接続孔6の配線溝5側の端部をテー
パー状とすることは、層間絶縁膜2aをエッチングする
ために行われる任意のエッチング方法あるいは任意のエ
ッチング条件の下で得ることができるが、そのテーパー
の程度は、エッチング方法あるいはエッチング条件によ
り変えることができる。
Next, as shown in FIG. 2E, the resist mask 7 is removed, and the interlayer insulating film 2a is further etched using the mask layer 12 (stopper layer) as an etching mask. As shown in ()), the wiring groove 5 is formed, and the connection hole 6 reaches the lower layer wiring 1.
The wiring groove 5 and the connection hole 6 thus obtained are the ends of the connection hole 6 on the wiring groove 5 side, as shown in the figure, and the portion which has conventionally been the corner 11 (see FIG. 2E) , And the diameter of the opening of the connection hole 6 increases toward the wiring groove 5. Here, the tapered end of the connection hole 6 on the side of the wiring groove 5 can be obtained under any etching method or any etching condition performed for etching the interlayer insulating film 2a. The degree of the taper can be changed by an etching method or etching conditions.

【0030】配線溝5及び接続孔6を形成した後は、高
圧リフロー法、高温スパッタ法等によりこれらに配線材
料を埋め込み、必要に応じて、例えばCMPにより配線
溝5よりも上部の不要な配線材料を削り、基板面を平坦
化させる。こうして、配線溝5内に上層配線9を形成す
ると共に接続孔6内にプラグ10を形成する。この埋め
込みにおいて、接続孔6の配線溝5側の端部は上述のよ
うにテーパー状になっている。したがって、配線溝5及
び接続孔6への配線材料の埋め込み性は大きく向上した
ものとなる。
After the wiring groove 5 and the connection hole 6 are formed, a wiring material is buried therein by a high-pressure reflow method, a high-temperature sputtering method or the like, and if necessary, unnecessary wiring above the wiring groove 5 is formed by, for example, CMP. The material is shaved and the substrate surface is flattened. Thus, the upper layer wiring 9 is formed in the wiring groove 5 and the plug 10 is formed in the connection hole 6. In this embedding, the end of the connection hole 6 on the wiring groove 5 side is tapered as described above. Therefore, the embedding property of the wiring material into the wiring groove 5 and the connection hole 6 is greatly improved.

【0031】以上の配線溝5及び接続孔6の埋め込みに
より上層配線9とプラグ10とを形成する工程中におい
ては、必要に応じて適宜プレヒート処理、酸化膜の除去
処理等を行うことができる。
During the process of forming the upper wiring 9 and the plug 10 by filling the wiring groove 5 and the connection hole 6 as described above, a preheating treatment, an oxide film removal treatment, and the like can be appropriately performed as necessary.

【0032】また、本発明の方法は、下層配線1と上層
配線9とを接続後、上層配線層5とさらに上層の配線層
と接続する場合にも適用することができる。
The method of the present invention can be applied to the case where the lower wiring 1 and the upper wiring 9 are connected, and then the upper wiring 5 and the upper wiring are connected.

【0033】[0033]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below based on embodiments.

【0034】実施例1 図1に示した工程に従い、次のように半導体装置の多層
配線構造を形成した。
Example 1 According to the process shown in FIG. 1, a multilayer wiring structure of a semiconductor device was formed as follows.

【0035】(1) サンプル基板として、下層配線1
上に層間絶縁膜2aとして低誘電体(有機ポリマー)及
びマスク層12としてCMPのストッパーとなるSiN
(層厚0.2μm)を積層し、さらに、配線溝5に対応
したパターンにレジストマスク4を積層したものを作製
した。
(1) As a sample substrate, the lower wiring 1
A low dielectric (organic polymer) as an interlayer insulating film 2a and SiN as a mask stopper 12 as a CMP stopper
(Layer thickness: 0.2 μm), and further, a resist mask 4 was laminated in a pattern corresponding to the wiring groove 5 to produce a product.

【0036】ここで、層間絶縁膜2aとマスク層12と
の厚さは、合計で1.5μmであり、この厚さは、本実
施例で形成する上層配線9の深さh4 (0.5μm)と
プラグ10の高さh2 (1.0μm)とを合わせた値と
した。
Here, the total thickness of the interlayer insulating film 2a and the mask layer 12 is 1.5 μm, and this thickness is equal to the depth h 4 (0.5 μm) of the upper wiring 9 formed in this embodiment. ) And the height h2 of the plug 10 (1.0 μm).

【0037】(2) 以下の条件でマグネトロンタイプ
のエッチング装置を使用し、上述のサンプル基板のマス
ク層12(SiN層)をエッチングし、配線溝5に対応
するパターンを開口した(図1(b))。 エッチング条件 RF 1000W 圧力 3Pa 基板温度 20℃ エッチングガス CHF3/CO/Ar=30/100/
100sccm
(2) The mask layer 12 (SiN layer) of the sample substrate was etched using a magnetron type etching apparatus under the following conditions, and a pattern corresponding to the wiring groove 5 was opened (FIG. 1 (b)). )). Etching conditions RF 1000 W Pressure 3 Pa Substrate temperature 20 ° C. Etching gas CHF 3 / CO / Ar = 30/100 /
100sccm

【0038】(3) 配線溝5に対応したパターンのレ
ジストマスク4を剥離し、新たに接続孔6に対応するパ
ターンにレジストマスク7を形成した。
(3) The resist mask 4 having a pattern corresponding to the wiring groove 5 was peeled off, and a resist mask 7 was newly formed in a pattern corresponding to the connection hole 6.

【0039】(4) 以下の条件でECRタイプのエッ
チング装置を使用し、レジストマスク7をエッチングマ
スクとして層間絶縁膜2aをハーフエッチングすること
により接続孔6を部分的に形成した(エッチング深さh
1 =1.2μm)(図1(d))。 エッチング条件 マイクロ波 800W 圧力 0.5Pa 基板温度 −50℃ エッチングガス C48/O2/Ar=2/50/100
sccm
(4) Using an ECR type etching apparatus under the following conditions, the connection hole 6 was partially formed by half-etching the interlayer insulating film 2a using the resist mask 7 as an etching mask (etching depth h).
1 = 1.2 μm) (FIG. 1 (d)). Etching conditions Microwave 800 W Pressure 0.5 Pa Substrate temperature −50 ° C. Etching gas C 4 F 8 / O 2 / Ar = 2/50/100
sccm

【0040】(5) レジストマスク7を剥離した。そ
して、上記(4)と同様のエッチング条件で、マスク層
12(SiN層)をエッチングマスクとして層間絶縁膜
2aをさらにエッチングし、配線溝5を形成すると共
に、接続孔6を下層配線1に到達させた(図1
(f))。こうして得られた接続孔6は、その配線溝5
側の端部がテーパー状となり、接続孔6の開口径が配線
溝5に向かって広がっていた。
(5) The resist mask 7 was removed. Then, under the same etching conditions as in (4) above, the interlayer insulating film 2a is further etched using the mask layer 12 (SiN layer) as an etching mask to form the wiring groove 5, and the connection hole 6 reaches the lower wiring 1. (Figure 1
(F)). The connection hole 6 thus obtained is connected to the wiring groove 5
The end on the side became tapered, and the opening diameter of the connection hole 6 was widened toward the wiring groove 5.

【0041】(6) 配線溝5及び接続孔6に、配線材
料としてAl−Cuを埋め込み、さらにその上部をCM
Pにより削り、所期の多層配線構造を得た。
(6) Al—Cu is buried in the wiring groove 5 and the connection hole 6 as a wiring material.
By P, the desired multilayer wiring structure was obtained.

【0042】実施例2 層間絶縁膜2aとして、p−TEOSを使用した以外
は、実施例1と同様に図1に示した行程に従い、次のよ
うに半導体装置の多層配線構造を形成した。
Example 2 A multilayer wiring structure of a semiconductor device was formed as follows in the same manner as in Example 1 except that p-TEOS was used as the interlayer insulating film 2a.

【0043】(1) 層間絶縁膜2aとしてp−TEO
Sを使用する以外は実施例1と同様にサンプル基板を作
製した。
(1) p-TEO as interlayer insulating film 2a
A sample substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that S was used.

【0044】(2) 実施例1(2)と同様の条件でマ
グネトロンタイプのエッチング装置を使用し、サンプル
基板のマスク層12(SiN層)をエッチングし、配線
溝5に対応するパターンを開口した(図1(b))。
(2) The mask layer 12 (SiN layer) of the sample substrate was etched by using a magnetron type etching apparatus under the same conditions as in Example 1 (2), and a pattern corresponding to the wiring groove 5 was opened. (FIG. 1 (b)).

【0045】(3) 配線溝5に対応したパターンのレ
ジストマスク4を剥離し、新たに接続孔6に対応するパ
ターンにレジストマスク7を形成した。
(3) The resist mask 4 having a pattern corresponding to the wiring groove 5 was peeled off, and a resist mask 7 was newly formed in a pattern corresponding to the connection hole 6.

【0046】(4) 以下の条件でマグネトロンタイプ
のエッチング装置を使用し、レジストマスク7をエッチ
ングマスクとして層間絶縁膜2aをハーフエッチングす
ることにより接続孔6を部分的に形成した(エッチング
深さh1 =1.2μm)(図1(e))。 エッチング条件 RF 1000W 圧力 3Pa 基板温度 20℃ エッチングガス C48/CO/Ar/O2=10/20
0/100/5sccm
(4) Using a magnetron-type etching apparatus under the following conditions, the interlayer insulating film 2a is half-etched using the resist mask 7 as an etching mask to partially form the connection hole 6 (etching depth h1). = 1.2 μm) (FIG. 1 (e)). Etching conditions RF 1000 W Pressure 3 Pa Substrate temperature 20 ° C. Etching gas C 4 F 8 / CO / Ar / O 2 = 10/20
0/100 / 5sccm

【0047】(5) レジストマスク7を剥離した。そ
して、上記(4)と同様のマグネトロンタイプのエッチ
ング装置を使用し、次ぎのエッチング条件により、マス
ク層12(SiN層)をエッチングマスクとしてp−T
EOSからなる層間絶縁膜2aをさらにエッチングし、
配線溝5を形成すると共に、接続孔6を下層配線1に到
達させた(図1(f))。 エッチング条件 RF 1000W 圧力 3Pa 基板温度 20℃ エッチングガス C48/CO/Ar/O2=10/20
0/100/20sccm
(5) The resist mask 7 was removed. Then, using the same magnetron type etching apparatus as in the above (4), under the following etching conditions, p-T is used with the mask layer 12 (SiN layer) as an etching mask.
The interlayer insulating film 2a made of EOS is further etched,
The wiring groove 5 was formed, and the connection hole 6 reached the lower wiring 1 (FIG. 1F). Etching conditions RF 1000 W Pressure 3 Pa Substrate temperature 20 ° C. Etching gas C 4 F 8 / CO / Ar / O 2 = 10/20
0/100 / 20sccm

【0048】こうして得られた接続孔6は、その配線溝
5側の端部がテーパー状となり、接続孔6の開口径が配
線溝5に向かって広がっていた。
The connection hole 6 thus obtained has a tapered end on the side of the wiring groove 5, and the opening diameter of the connection hole 6 increases toward the wiring groove 5.

【0049】(6) 配線溝5及び接続孔6に、配線材
料としてAl−Cuを埋め込み、さらにその上部をCM
Pにより削り、所期の多層配線構造を得た。
(6) Al-Cu is buried in the wiring groove 5 and the connection hole 6 as a wiring material, and the upper part thereof is CM
By P, the desired multilayer wiring structure was obtained.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明によれば、配線と接続孔とを配線
溝と接続孔との埋め込みにより同時に形成する半導体装
置の製造方法において、配線溝を浅くすることなく、ま
た、接続孔の径も大きくすることなく、形成精度と埋め
込み性を向上させることが可能となる。
According to the present invention, in a method of manufacturing a semiconductor device in which a wiring and a connection hole are simultaneously formed by embedding the wiring groove and the connection hole, the wiring groove is not made shallow and the diameter of the connection hole is reduced. It is possible to improve the forming accuracy and the embedding property without increasing the size.

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

【図1】本発明の工程説明図である。FIG. 1 is a process explanatory view of the present invention.

【図2】従来例の工程説明図である。FIG. 2 is a process explanatory view of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…下層配線、2a…層間絶縁膜、3a…CMPのスト
ッパー層、4…レジストマスク、5…配線溝、6…接続
孔、7…レジストマスク、8…上層配線形成材料、9…
上層配線、10…プラグ、11…角部、12…マスク層
(CMPのストッパー層)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lower wiring, 2a ... Interlayer insulating film, 3a ... CMP stopper layer, 4 ... Resist mask, 5 ... Wiring groove, 6 ... Connection hole, 7 ... Resist mask, 8 ... Upper wiring forming material, 9 ...
Upper wiring, 10 plug, 11 corner, 12 mask layer (CMP stopper layer)

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下層配線上に層間絶縁膜を形成し、該層
間絶縁膜上に、上層配線形成用配線溝のエッチングマス
クとなるマスク層を形成し、その上に、前記配線溝内に
開口する接続孔のエッチングマスクとなるレジストマス
クを形成し、該レジストマスクをエッチングマスクとし
て前記層間絶縁膜をハーフエッチングすることにより接
続孔を部分的に形成し、レジストマスクを除去し、前記
マスク層をエッチングマスクとして層間絶縁膜をさらに
エッチングすることにより、配線溝を形成すると共に接
続孔を下層配線に到達するように形成し、配線溝及び接
続孔を上層配線形成材料で埋め込むことを特徴とする半
導体装置の製造方法。
An interlayer insulating film is formed on a lower wiring, a mask layer serving as an etching mask for a wiring groove for forming an upper wiring is formed on the interlayer insulating film, and an opening is formed in the wiring groove. Forming a resist mask that serves as an etching mask for the connection hole to be formed, partially forming the connection hole by half-etching the interlayer insulating film using the resist mask as an etching mask, removing the resist mask, and removing the mask layer. A semiconductor, characterized in that a wiring groove is formed by further etching the interlayer insulating film as an etching mask, a connection hole is formed so as to reach a lower wiring, and the wiring groove and the connection hole are buried with an upper wiring forming material. Device manufacturing method.
【請求項2】 マスク層がCMPのストッパー層からな
る請求項1記載の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the mask layer comprises a CMP stopper layer.
【請求項3】 配線溝及び接続孔の埋め込み後、CMP
により表面を平坦化する請求項2記載の製造方法。
3. After the wiring trenches and the connection holes are buried, CMP is performed.
3. The method according to claim 2, wherein the surface is flattened.
【請求項4】 層間絶縁膜がSiO2系材料からなる請
求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the interlayer insulating film is made of a SiO 2 material.
【請求項5】 SiO2系材料がp−TEOS又はBP
SGから選ばれる請求項4記載の製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the SiO 2 material is p-TEOS or BP.
The method according to claim 4, wherein the method is selected from SG.
【請求項6】 層間絶縁膜が誘電率4以下の低誘電率有
機材料からなる請求項1〜3のいずれかに記載の製造方
法。
6. The method according to claim 1, wherein the interlayer insulating film is made of a low dielectric constant organic material having a dielectric constant of 4 or less.
【請求項7】 低誘電率有機材料がフッ化ポリアリルエ
ーテル又はポリテトラフルオロエチレンから選ばれる請
求項6記載の製造方法。
7. The method according to claim 6, wherein the low dielectric constant organic material is selected from fluorinated polyallyl ether and polytetrafluoroethylene.
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