JPH1064995A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
Manufacture of semiconductor deviceInfo
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- JPH1064995A JPH1064995A JP22203496A JP22203496A JPH1064995A JP H1064995 A JPH1064995 A JP H1064995A JP 22203496 A JP22203496 A JP 22203496A JP 22203496 A JP22203496 A JP 22203496A JP H1064995 A JPH1064995 A JP H1064995A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に多層配線を有する半導体装置の製造方
法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor device having a multilayer wiring.
【0002】[0002]
【従来の技術】ULSIの高集積化に伴い、微細加工技
術への要求はますます厳しいものとなってきている。特
に多層配線の採用が避けられない近年のデバイス構造で
は、配線上に形成された絶縁膜の平坦性を改善できるデ
ュアルダマシン(Dual Damascene) 法をはじめとする埋
込み配線技術の導入が求められている。2. Description of the Related Art With the high integration of ULSI, the demand for fine processing technology is becoming more and more severe. In particular, in recent device structures in which the adoption of multilayer wiring is unavoidable, the introduction of embedded wiring technology such as a dual damascene (Dual Damascene) method capable of improving the flatness of an insulating film formed on the wiring is required. .
【0003】従来の埋込み配線技術では、例えば図8に
示す埋込み配線を形成する場合、まず下層配線51を覆
う状態に形成された第1絶縁膜52上に第2絶縁膜53
を形成する。第1絶縁膜52は、例えば酸化シリコン
(SiO2 )からなり、第2絶縁膜53は例えばSiO
2 よりも誘電率の低い低誘電体材料からなる。次いで、
リソグラフィおよびエッチングによって、第2絶縁膜5
3に溝54を形成する。続いて第1絶縁膜52に、溝5
4に連通しかつ下層配線51に達する接続孔55を形成
する。その後、第2絶縁膜53上に金属材料膜を形成す
るとともに、溝54の内部および接続孔55の内部に金
属材料膜を形成する。そして溝54の内部を埋込む状態
に配線材料膜を残して、第2絶縁膜53上の余分な配線
材料膜を除去することにより、上層配線である埋込み配
線56を形成する。In the conventional embedded wiring technique, for example, when forming an embedded wiring shown in FIG. 8, first, a second insulating film 53 is formed on a first insulating film 52 formed so as to cover a lower wiring 51.
To form The first insulating film 52 is made of, for example, silicon oxide (SiO 2 ), and the second insulating film 53 is made of, for example, SiO 2.
It is made of a low dielectric material having a dielectric constant lower than 2 . Then
The second insulating film 5 is formed by lithography and etching.
A groove 54 is formed in 3. Subsequently, a groove 5 is formed in the first insulating film 52.
4 and a connection hole 55 reaching the lower wiring 51 is formed. Thereafter, a metal material film is formed on the second insulating film 53, and a metal material film is formed inside the groove 54 and inside the connection hole 55. By removing the excess wiring material film on the second insulating film 53 while leaving the wiring material film in a state where the inside of the groove 54 is buried, a buried wiring 56 as an upper layer wiring is formed.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、配線構造の
多層化とともにパターンの微細化が進むことによって問
題になるのが、配線容量の増大である。今後のデバイス
においては、特に同一層(レイヤ)の配線間の容量の増
大が、デバイスの動作速度の遅延を引き起こし、消費電
力を増大させる等、デバイス特性を左右する大きな要因
になり得る。そこで図8に示すように、フッ素を含むシ
リコン系酸化物(SiOF)や有機ポリマー等の低誘電
体膜を配線間の絶縁膜に用いて配線間の容量の低減を図
る方法が提案されている。However, as the wiring structure becomes more multilayered and the pattern becomes finer, the problem is the increase in wiring capacitance. In a future device, particularly, an increase in capacitance between wirings in the same layer (layer) may cause a delay in the operation speed of the device and increase power consumption. Therefore, as shown in FIG. 8, a method of reducing the capacitance between wirings by using a low dielectric film such as a silicon-based oxide containing fluorine (SiOF) or an organic polymer as an insulating film between wirings has been proposed. .
【0005】しかしながら、最近の検討で、配線と配線
との間のみに低誘電体膜を形成した場合には、容量低減
の効果があまりないことが確認されている。またその理
由は、略矩形の断面形状を有する配線の上下部分より電
界(電気力線)の漏れが生じ、漏れた電界が、配線の上
層、下層に存在する誘電率の高いSiO2 の絶縁膜を横
切るためであることが知見されている。この知見は、配
線に信号を流して配線間の電気力線の様子をシミュレー
ションした結果から得られたものである。そして上記の
知見から、低誘電体膜を用いて配線間の容量を低減させ
るには、配線全体を覆うようにして低誘電体膜を形成す
ればよく、またこうすることにより低容量化がはじめて
実用レベルに達することがわかっている。However, recent studies have confirmed that when a low dielectric film is formed only between wirings, the effect of reducing the capacitance is not so large. Also, the reason is that electric field (line of electric force) leaks from upper and lower portions of the wiring having a substantially rectangular cross-sectional shape, and the leaked electric field is caused by a high dielectric constant SiO 2 insulating film existing in the upper and lower layers of the wiring. Has been found to cross the This finding is obtained from the result of simulating the state of the electric lines of force between the wires by passing a signal through the wires. Based on the above findings, in order to reduce the capacitance between wirings by using a low dielectric film, it is only necessary to form the low dielectric film so as to cover the entire wiring. It has been found to reach a practical level.
【0006】ところが、現実的には、従来の埋込み配線
技術によって配線の上下にそれぞれ低誘電体膜を形成し
ようとすると、工程数の増大を招くといった不具合が生
じる。したがって、工程数を増加させることなく配線間
の容量の低減を図ることができる技術の確立が求められ
ている。However, in practice, when a low dielectric film is formed above and below a wiring by a conventional embedded wiring technique, a problem occurs in that the number of steps is increased. Therefore, there is a need for establishing a technology capable of reducing the capacitance between wirings without increasing the number of steps.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る半
導体装置の製造方法は、まず第1工程にて、導電層を覆
う状態に形成した絶縁膜上に、この絶縁膜よりも誘電率
が低い低誘電体膜を形成した後、低誘電体膜に配線形成
用の溝を、その溝の上部から下部に向けて溝幅が狭くな
るように形成する。次いで第2工程にて、溝に連通する
とともに上記導電層に達する接続孔を絶縁膜に形成す
る。続いて第3工程にて、低誘電体膜上とともに、接続
孔の内部と溝の内部とに配線材料膜を形成し、第4工程
にて、接続孔の内部および溝の内部を埋込む状態に配線
材料膜を残して低誘電体膜上の配線材料膜を除去する。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming an insulating film covering a conductive layer in a first step; After forming a low dielectric film having a low dielectric constant, a groove for forming a wiring is formed in the low dielectric film so that the groove width becomes narrower from the upper part to the lower part of the groove. Next, in a second step, a connection hole communicating with the groove and reaching the conductive layer is formed in the insulating film. Subsequently, in a third step, a wiring material film is formed on the inside of the connection hole and the inside of the groove together with the low dielectric film, and in a fourth step, the inside of the connection hole and the inside of the groove are buried. Then, the wiring material film on the low dielectric film is removed while leaving the wiring material film.
【0008】請求項1の発明では、上部から下部に向け
て溝幅が狭くなるよう低誘電体膜に溝を形成するため、
従来法によって形成された溝に比較して、低誘電体膜の
上面により形成される溝底部の幅が狭い溝が得られる。
つまり、溝の下部側において、従来法によって形成され
た溝の側面よりも、溝の内方に低誘電体膜が入り込んだ
状態で溝が形成される。よって、溝の内部に配線材料膜
を形成することにより、従来に比べて配線下部の多くも
低誘電体膜で囲まれた配線が形成される。また溝の形成
後に、この溝に連通しかつ導電層に達する接続孔を形成
し、接続孔の内部にも配線材料膜を形成するため、配線
と導電層とを電気的に接続するコンタクト部も形成され
る。また、従来法での溝の形成と同じ様な工程数で上記
溝が形成されるため、従来法に比較して、全体の工程数
が増加しない。According to the first aspect of the present invention, since the groove is formed in the low dielectric film so that the groove width decreases from the upper part to the lower part,
A groove having a smaller width at the bottom of the groove formed by the upper surface of the low dielectric film is obtained as compared with the groove formed by the conventional method.
That is, on the lower side of the groove, the groove is formed in a state in which the low-dielectric film enters the inside of the groove more than the side surface of the groove formed by the conventional method. Therefore, by forming a wiring material film inside the trench, a wiring is formed in which a lower part of the wiring is surrounded by a low dielectric film as compared with the related art. Also, after forming the groove, a contact hole communicating with the groove and reaching the conductive layer is formed, and a wiring material film is also formed inside the connection hole, so that a contact portion for electrically connecting the wiring and the conductive layer is also provided. It is formed. Further, since the grooves are formed in the same number of steps as the formation of the grooves in the conventional method, the total number of steps is not increased as compared with the conventional method.
【0009】請求項3の発明に係る半導体装置の製造方
法は、第1工程にて、導電層を覆う状態に形成した絶縁
膜上に、この絶縁膜よりも誘電率が低い低誘電体膜を形
成した後、絶縁膜と低誘電体膜とに、導電層に達する孔
を形成する。次いで第2工程にて、低誘電体膜に配線形
成用の溝を、その溝の上部から下部に向けて溝幅が狭く
なり、かつ絶縁膜と低誘電体膜との界面における上記孔
の開口部を含むように形成する。そして第3工程にて、
低誘電体膜上とともに、絶縁膜に形成された孔からなる
接続孔の内部と溝の内部とに配線材料膜を形成し、この
後に請求項1の発明で述べた第4工程を行う。According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, a low dielectric film having a lower dielectric constant than the insulating film is formed on the insulating film formed so as to cover the conductive layer in the first step. After the formation, a hole reaching the conductive layer is formed in the insulating film and the low dielectric film. Next, in a second step, a groove for forming a wiring is formed in the low dielectric film by reducing the width of the groove from the upper part to the lower part of the groove and opening the hole at the interface between the insulating film and the low dielectric film. It is formed to include a part. And in the third step,
A wiring material film is formed on the low dielectric film as well as inside the connection hole formed by the hole formed in the insulating film and inside the groove. Thereafter, the fourth step described in the first aspect of the present invention is performed.
【0010】請求項3の発明では、絶縁膜と低誘電体膜
との界面における孔の開口部を含むように溝を形成する
ため、絶縁膜に形成した孔からなる接続孔に連通する溝
が得られる。また、従来法での溝の形成と同じ様な工程
数で溝が形成されるため、従来法に比較して、全体の工
程数が増加しない。またこの発明でも、上部から下部に
向けて溝幅が狭くなるように溝を形成するため、請求項
1の発明と同様、従来に比べて配線下部の多くも低誘電
体膜で囲まれた配線配線が形成される。According to the third aspect of the present invention, since the groove is formed so as to include the opening of the hole at the interface between the insulating film and the low dielectric film, the groove communicating with the connection hole formed by the hole formed in the insulating film is formed. can get. Further, since the grooves are formed in the same number of steps as the grooves in the conventional method, the total number of steps is not increased as compared with the conventional method. Also, in the present invention, since the groove is formed so that the groove width becomes narrower from the upper part to the lower part, as in the first aspect of the present invention, the lower part of the wiring is surrounded by a low dielectric film as compared with the prior art. Wiring is formed.
【0011】請求項5の発明に係る半導体装置の製造方
法は、第1工程にて、導電層を覆う状態に形成した絶縁
膜上に、その絶縁膜よりも誘電率が低い低誘電体膜を形
成した後、低誘電体膜に配線形成用の溝を形成する際
に、溝の底部に低誘電体膜を残してこの溝を形成する。
そして請求項1の発明で述べた第2工程、第3工程およ
び第4工程を行う。According to a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, a low dielectric film having a lower dielectric constant than the insulating film is formed on the insulating film formed so as to cover the conductive layer in the first step. After the formation, when forming a groove for forming a wiring in the low dielectric film, the groove is formed while leaving the low dielectric film at the bottom of the groove.
Then, the second, third, and fourth steps described in the first aspect of the present invention are performed.
【0012】請求項5の発明では、溝の底部に低誘電体
膜を残すように溝を形成した後、溝の内部に配線材料膜
を形成することから、接続孔の形成部分を除き、両側部
および底部が低誘電体膜で囲まれた配線が形成される。
また、従来法での溝の形成と同じ様な工程数で溝が形成
されるため、従来法に比較して、全体の工程数が増加し
ない。According to the fifth aspect of the present invention, after forming the groove so as to leave the low dielectric film at the bottom of the groove, the wiring material film is formed inside the groove. A wiring whose part and bottom are surrounded by the low dielectric film is formed.
Further, since the grooves are formed in the same number of steps as the grooves in the conventional method, the total number of steps is not increased as compared with the conventional method.
【0013】請求項6の発明に係る半導体装置の製造方
法は、第1工程にて、導電層を覆う状態に形成した絶縁
膜上に、この絶縁膜よりも誘電率が低い低誘電体膜を形
成した後、絶縁膜と低誘電体膜とに、導電層に達する孔
を形成する。次いで第2工程にて、低誘電体膜に配線形
成用の溝を形成する際に、溝の底部に低誘電体膜を残
し、かつ絶縁膜と低誘電体膜との界面における上記孔の
開口部を含むように溝を形成する。そして請求項3の発
明で述べた第3工程と第4工程とを行う。[0013] In a method of manufacturing a semiconductor device according to a sixth aspect of the present invention, a low dielectric film having a lower dielectric constant than the insulating film is formed on the insulating film formed so as to cover the conductive layer in the first step. After the formation, a hole reaching the conductive layer is formed in the insulating film and the low dielectric film. Next, in the second step, when forming a groove for forming a wiring in the low dielectric film, the low dielectric film is left at the bottom of the groove, and the opening of the hole at the interface between the insulating film and the low dielectric film is formed. A groove is formed to include the portion. Then, the third step and the fourth step described in the third aspect of the invention are performed.
【0014】請求項6の発明では、溝を形成する際、絶
縁膜と低誘電体膜との界面における孔の開口部を含むよ
うに溝を形成するため、絶縁膜に形成した孔からなる接
続孔に連通する溝が得られる。また、従来法での溝の形
成と同じ様な工程数で溝が形成されるため、従来法に比
較して、全体の工程数が増加しない。またこの発明で
も、溝の底部に低誘電体膜を残すように溝を形成するた
め、請求項5の発明と同様、接続孔の形成部分を除き、
両側部および底部が低誘電体膜で囲まれた配線が形成さ
れる。According to the sixth aspect of the present invention, when forming the groove, the groove is formed so as to include the opening of the hole at the interface between the insulating film and the low dielectric film. A groove communicating with the hole is obtained. Further, since the grooves are formed in the same number of steps as the grooves in the conventional method, the total number of steps is not increased as compared with the conventional method. Also in this invention, since the groove is formed so as to leave the low dielectric film at the bottom of the groove, similar to the invention of claim 5, except for the portion where the connection hole is formed,
A wiring is formed in which both sides and the bottom are surrounded by the low dielectric film.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】次に、本発明に係る半導体装置の
製造方法を図面に基づいて説明する。図1は請求項1お
よび請求項2の発明の一実施形態である第1実施形態を
工程順に示す図であり、特にこれらの発明の特徴である
多層配線の形成工程を示したものである。Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment, which is one embodiment of the first and second aspects of the present invention, in the order of steps, and particularly shows a step of forming a multilayer wiring which is a feature of these aspects of the present invention.
【0016】この方法では、まず図1(a)、(b)に
示す第1工程を行う。すなわち、図1(a)に示すよう
に、導電層1を覆う状態に形成した絶縁膜2上に、この
絶縁膜2よりも誘電率が低い低誘電体膜3を形成する。
導電層1は、例えばアルミニウム(Al)のような金属
材料で形成された下層配線からなる。また絶縁膜2は、
例えばSiO2 ような通常の絶縁材料からなる。また低
誘電体膜3の形成は、例えばSiO2 (誘電率ε=4.
0)よりも低い材料を使用し、また塗布法、化学的気相
成長法(以下、CVD法と記す)等の方法を用いて行わ
れる。In this method, first, a first step shown in FIGS. 1A and 1B is performed. That is, as shown in FIG. 1A, a low dielectric film 3 having a lower dielectric constant than the insulating film 2 is formed on the insulating film 2 formed so as to cover the conductive layer 1.
The conductive layer 1 is composed of a lower wiring formed of a metal material such as aluminum (Al). The insulating film 2
For example, it is made of a normal insulating material such as SiO 2 . The low dielectric film 3 is formed, for example, by SiO 2 (dielectric constant ε = 4.
0) and a method such as a coating method or a chemical vapor deposition method (hereinafter, referred to as a CVD method).
【0017】例えば誘電率が4.0よりも低い低誘電体
膜3としては、SiOF(ε=3.7〜3.2)、有機
SOG(Spin on glass)(ε=3.5〜3)、図2の式
〔1〕で示した構造を有するポリイミド系のポリマー
(ε=3.5〜3)や、さらにフッ素を添加したポリイ
ミド系のポリマー(ε=約2.7)からなる膜等が挙げ
られる。また、図2の式〔2〕で示した構造を有するポ
リテトラフルオロエチレン系のポリマー〔例えばアモル
ファステフロン(商品名)〕や、図2の式〔3〕で示し
た構造を有するシクロポリマライズドフロリネーテッド
ポリマー〔例えばサイトップ(商品名)〕(ε=2.
1)、図3の式〔4〕で示した構造を有するベンゾシク
ロブテン(BCB)(ε=約2.6)、図3の式〔5〕
で示した構造を有するフッ化ポリアリルエーテル系のポ
リマー(ε=2.6)、フッ素が添加されたポリパラキ
シリレン(ε=約2.4)等からなる膜を低誘電体膜3
として用いることもできる。なお、低誘電体膜3は、こ
れらの例に限定されるものでなく、絶縁膜2よりも誘電
率が低いものであればいかなるものを用いてもよい。For example, as the low dielectric film 3 having a dielectric constant lower than 4.0, SiOF (ε = 3.7 to 3.2), organic SOG (Spin on glass) (ε = 3.5 to 3) A film made of a polyimide-based polymer (ε = 3.5-3) having a structure represented by the formula [1] in FIG. 2 or a polyimide-based polymer (ε = about 2.7) further doped with fluorine, etc. Is mentioned. Further, a polytetrafluoroethylene-based polymer [for example, amorphous Teflon (trade name)] having the structure represented by the formula [2] in FIG. Fluorinated polymer [eg Cytop (trade name)] (ε = 2.
1), benzocyclobutene (BCB) (ε = about 2.6) having a structure represented by the formula [4] in FIG. 3, and the formula [5] in FIG.
A film made of a fluorinated polyallyl ether-based polymer (ε = 2.6) having the structure shown in (1), a polyparaxylylene to which fluorine is added (ε = about 2.4), or the like is used as the low dielectric film 3.
Can also be used. Note that the low dielectric film 3 is not limited to these examples, and any material may be used as long as it has a lower dielectric constant than the insulating film 2.
【0018】例えばSiO2 からなる絶縁膜2上に、図
3の式〔5〕で示したフッ化ポリアリルエーテル系のポ
リマーからなる低誘電体膜3を形成する場合の一条件例
を以下に示す。これは、スピンコータを用いて絶縁膜2
上にフッ化ポリアリルエーテル系のポリマーを塗布し、
乾燥させた後、アニールして低誘電体膜3を形成する場
合の条件である。 スピンコータの回転数:3000rpm 乾燥条件:200℃、1分 アニール条件:400℃、1分An example of a condition for forming a low dielectric film 3 made of a fluorinated polyallyl ether-based polymer represented by the formula [5] in FIG. 3 on an insulating film 2 made of, for example, SiO 2 will be described below. Show. This is because the insulating film 2 is formed using a spin coater.
Apply a fluorinated polyallyl ether-based polymer on top,
This is the condition for forming the low dielectric film 3 after drying and annealing. Rotation speed of spin coater: 3000 rpm Drying condition: 200 ° C., 1 minute Annealing condition: 400 ° C., 1 minute
【0019】低誘電体膜3を形成した後は、次いでリソ
グラフィによって低誘電体膜3上にレジストパターンを
形成する(図示略)。そして、このレジストパターンを
マスクにしたエッチングによって、図1(b)に示すよ
うに、低誘電体膜3に配線形成用の溝4を形成する。こ
の際、溝4の上部から下部に向けて溝幅が狭くなり、か
つ、低誘電体膜3の上面によって溝4の底部が形成され
るように溝4を形成する。また、溝4の側面4aを曲面
状もしくは平面状に形成する。図1(b)では、溝4の
側面4aを曲面状に形成したときの一例として、溝4を
断面略半円形状に形成した場合を示してある。また溝4
の側面4aを平面状に形成したときの一例としては、図
4に示すようないわゆる逆テーパ形状に溝4を形成する
場合が挙げられる。After forming the low dielectric film 3, a resist pattern is formed on the low dielectric film 3 by lithography (not shown). Then, by etching using the resist pattern as a mask, as shown in FIG. 1B, a groove 4 for forming a wiring is formed in the low dielectric film 3. At this time, the groove 4 is formed such that the groove width becomes narrower from the upper part to the lower part of the groove 4 and the bottom of the groove 4 is formed by the upper surface of the low dielectric film 3. Further, the side surface 4a of the groove 4 is formed in a curved surface or a planar shape. FIG. 1B shows a case where the groove 4 is formed in a substantially semicircular cross section as an example when the side surface 4a of the groove 4 is formed in a curved surface. Groove 4
As an example when the side surface 4a is formed in a planar shape, there is a case where the groove 4 is formed in a so-called reverse tapered shape as shown in FIG.
【0020】このような溝4の形成には、例えば10P
a以上の比較的高い圧力下において、堆積性の生成物が
生成されるようなプラズマを使用するドライエッチング
方法や、ラジカルを用いる等方的なドライエッチング方
法等を用いることができる。前者のドライエッチング方
法は、比較的高い圧力下でプラズマエッチングを行うこ
とで、溝4の隅部付近へのイオン入射を制限するととも
に、エッチング中に堆積性の生成物を生成させて、上部
から下部に向けて溝幅が狭くなるように溝4を加工する
方法である。堆積性の生成物が生成されるようなプラズ
マとしては、例えばフロロカーボン(CFx )系のエッ
チングガスを用いて発生させたCF系プラズマが挙げら
れる。CFx 系のエッチングガスを用いる場合には、C
とFとの組成比によって、溝4の形状をある程度制御す
ることも可能である。For forming such a groove 4, for example, 10P
Under a relatively high pressure equal to or higher than a, a dry etching method using plasma that generates a deposition product, an isotropic dry etching method using radicals, or the like can be used. The former dry etching method performs plasma etching under a relatively high pressure, thereby restricting the incidence of ions near the corners of the groove 4 and generating a depositable product during the etching, so that the This is a method of processing the groove 4 so that the groove width decreases toward the lower part. Examples of the plasma that generates a deposition product include CF-based plasma generated by using a fluorocarbon (CF x ) -based etching gas. When using a CF x -based etching gas is, C
The shape of the groove 4 can be controlled to some extent by the composition ratio of F and F.
【0021】また後者の等方的なドライエッチングを用
いる方法は、低誘電体膜3もしくはエッチングマスクと
のラジカル反応を主体とすることにより、上部から下部
に向けて溝幅が狭くなるように溝4を加工する方法であ
る。例えば低誘電体膜3が炭素を含むポリマーからなる
場合、炭素と燃焼反応する酸素をエッチング雰囲気に導
入して、酸素ラジカルからなる等方的なエッチング成分
を増加させることにより溝4が上記のような形状に加工
される。The latter method using isotropic dry etching mainly involves a radical reaction with the low dielectric film 3 or the etching mask, so that the groove width decreases from the upper part to the lower part. This is a method of processing No. 4. For example, when the low dielectric film 3 is made of a polymer containing carbon, oxygen that burns and reacts with carbon is introduced into the etching atmosphere to increase the isotropic etching component composed of oxygen radicals, thereby forming the groove 4 as described above. It is processed into various shapes.
【0022】以下に、比較的高い圧力下でプラズマエッ
チングを行う方法によって、溝4を断面略半円形状に形
成する場合の一条件例を示す。これは、マグネトロン型
の反応性イオンエッチング(RIE)装置を用いる場合
の条件である。 エッチングガスおよび流量:C4 F8 /Ar/O2=5
0sccm/100sccm/20sccm〔sccm
は標準状態における体積流量(cm3 /分)である〕 雰囲気圧力:50Pa RF電力 :1.2kW 基板温度 :30℃ 溝4を形成した後は、レジストパターンからなるマスク
を除去する。An example of conditions for forming the groove 4 to have a substantially semicircular cross section by a method of performing plasma etching under a relatively high pressure will be described below. This is a condition when a magnetron type reactive ion etching (RIE) device is used. Etching gas and flow rate: C 4 F 8 / Ar / O 2 = 5
0 sccm / 100 sccm / 20 sccm [sccm
Is the volume flow rate (cm 3 / min) in the standard state.] Atmospheric pressure: 50 Pa RF power: 1.2 kW Substrate temperature: 30 ° C. After the groove 4 is formed, the mask made of the resist pattern is removed.
【0023】次いでリソグラフィによって、低誘電体膜
3上にレジストパターンを形成する(図示略)。そし
て、このレジストパターンをマスクにしたエッチングに
よって、図1(c)に示すように、絶縁膜2に接続孔5
を形成する。このとき、溝4に連通しかつ導電層1に達
するように接続孔5の形成を行う(第2工程)。その
後、レジストパターンを除去する。Next, a resist pattern is formed on the low dielectric film 3 by lithography (not shown). Then, as shown in FIG. 1C, the connection holes 5 are formed in the insulating film 2 by etching using the resist pattern as a mask.
To form At this time, the connection hole 5 is formed so as to communicate with the groove 4 and reach the conductive layer 1 (second step). After that, the resist pattern is removed.
【0024】続いて図1(d)に示すように、例えばC
VD法によって、低誘電体膜3上に配線材料膜6を形成
するとともに、接続孔5の内部と溝4の内部とに配線材
料膜6を形成する(第3工程)。ここでは、例えば接続
孔5と溝4との内部を埋込むようにしてAlからなる配
線材料膜6を形成する。接続孔5の内部に配線材料膜6
を形成することによって、上層配線7と導電層1とを電
気的に接続するコンタクト部7が形成される。配線材料
膜6を形成するための材料には、上記Alに限定される
ことなく、導電性材料であればいずれの材料を用いるこ
とができる。一例として例えばCu、金属シリサイド等
の金属材料が挙げられる。Subsequently, as shown in FIG.
The wiring material film 6 is formed on the low dielectric film 3 by the VD method, and the wiring material film 6 is formed inside the connection hole 5 and inside the groove 4 (third step). Here, for example, a wiring material film 6 made of Al is formed so as to bury the inside of the connection hole 5 and the groove 4. Wiring material film 6 inside connection hole 5
Is formed, a contact portion 7 for electrically connecting the upper wiring 7 and the conductive layer 1 is formed. The material for forming the wiring material film 6 is not limited to Al, and any material can be used as long as it is a conductive material. As an example, a metal material such as Cu and metal silicide can be given.
【0025】そして図1(e)に示すように、溝4の内
部を埋込む状態に配線材料膜6を残して、低誘電体膜3
上の余分な配線材料膜6を除去する(第4工程)。その
結果、溝4の内部に配線材料膜6が埋込まれてなる上層
配線8が低誘電体膜3に形成される。配線材料膜6の除
去方法には、例えば化学的機械研磨(CMP)法やエッ
チバック等を用いることができる。ここでは、Alから
なる配線材料膜6をCMP法によって除去する。以上の
工程によって、上層配線8が埋込み配線であり、かつ上
層配線8と導電層1とがコンタクト部7を介して電気的
に接続された多層配線が形成される。Then, as shown in FIG. 1E, the low dielectric film 3 is left while the wiring material film 6 is left in a state where the inside of the groove 4 is buried.
The upper surplus wiring material film 6 is removed (fourth step). As a result, an upper wiring 8 in which the wiring material film 6 is embedded in the trench 4 is formed in the low dielectric film 3. As a method of removing the wiring material film 6, for example, a chemical mechanical polishing (CMP) method, an etch back, or the like can be used. Here, the wiring material film 6 made of Al is removed by the CMP method. Through the above steps, a multilayer wiring in which the upper wiring 8 is a buried wiring and the upper wiring 8 and the conductive layer 1 are electrically connected via the contact portions 7 is formed.
【0026】上記した第1実施形態の方法では、上層配
線8用の溝4をその上部から下部に向けて溝幅が狭くな
るように形成するので、従来法によって形成された溝に
比較して、溝4底部の幅が狭い溝4を得ることができ
る。つまり、従来法によって形成された断面略コ字状の
溝の側面よりも、溝4の下部側にて溝4の内方に低誘電
体膜3が入り込んだ状態で溝4を形成できる。この結
果、溝4の内部に配線材料膜6を形成することにより、
従来に比べて下部側の多くも低誘電体膜3で囲まれた上
層配線8を形成できることから、上層配線8に信号を流
した場合に、上層配線8下部からの電気力線の漏れを抑
制でき、漏れた電気力線が上層配線8の下層に存在する
絶縁膜2を横切ることを防止することができる。したが
って、上層配線8と導電層1との間の容量が低減した多
層配線を得ることができる。In the method of the first embodiment described above, the groove 4 for the upper wiring 8 is formed so that the groove width becomes narrower from the upper part to the lower part. The groove 4 having a small width at the bottom of the groove 4 can be obtained. In other words, the groove 4 can be formed in a state where the low dielectric film 3 enters the inside of the groove 4 below the groove 4 than the side surface of the groove having a substantially U-shaped cross section formed by the conventional method. As a result, by forming the wiring material film 6 inside the groove 4,
Since the upper wiring 8 surrounded by the low dielectric film 3 can be formed also on the lower side, compared with the conventional case, the leakage of electric lines of force from the lower part of the upper wiring 8 when a signal flows through the upper wiring 8 is suppressed. Thus, it is possible to prevent the leaked electric lines of force from crossing the insulating film 2 existing below the upper wiring 8. Therefore, it is possible to obtain a multilayer wiring in which the capacitance between the upper wiring 8 and the conductive layer 1 is reduced.
【0027】また、溝4の側面4aを曲面状に形成する
ことで、下部に角のない上層配線8を形成できるので、
上層配線8からの電気力線が下部に集中することを防止
することができる。そして、電気力線が集中することに
よる上層配線8の電気的信頼性の低下を防ぐことができ
る。さらにこの方法では、従来法での溝の形成と同じ様
な工程数で溝4が形成されるため、従来法に比較して、
全体の工程数を増加させることなく多層配線を形成する
ことができる。また従来の技術で溝4を容易に加工する
ことができ、しかも溝4の加工以外の工程に、通常の多
層配線加工のプロセスを採用することができるので、上
記した方法は容易に実現できるといった効果も得られ
る。よって、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法
を用いれば、高集積化され、しかも高速で動作し、低消
費電力である等、デバイス特性が良好な半導体装置を製
造することができる。Further, by forming the side surface 4a of the groove 4 into a curved surface, the upper wiring 8 having no corners at the bottom can be formed.
It is possible to prevent the lines of electric force from the upper wiring 8 from being concentrated on the lower part. Then, it is possible to prevent a decrease in the electrical reliability of the upper wiring 8 due to the concentration of the electric flux lines. Further, in this method, the groove 4 is formed in the same number of steps as the formation of the groove in the conventional method.
Multilayer wiring can be formed without increasing the total number of steps. Further, since the groove 4 can be easily processed by the conventional technique, and a normal multi-layer wiring processing process can be adopted for steps other than the processing of the groove 4, the above-described method can be easily realized. The effect is also obtained. Therefore, by using the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment, it is possible to manufacture a semiconductor device that has high integration, operates at high speed, and has good device characteristics such as low power consumption.
【0028】次に、請求項3および請求項4の発明の一
実施形態である第2実施形態を図5に基づいて説明す
る。なお、図5は、特にこれらの発明の特徴である多層
配線の形成工程を示した図である。また図5において、
第1実施形態と同一の形成要素には同一の符号を付して
説明を省略する。第2実施形態においては、まず図5
(a)、(b)に示す第1工程を行う。図5(a)に示
す工程は、第1実施形態の図1(a)を用いて説明した
工程と同様の工程である。すなわち、導電層1を覆う状
態に形成した絶縁膜2上に、この絶縁膜2よりも誘電率
が低い低誘電体膜3を形成する。Next, a second embodiment, which is one embodiment of the third and fourth aspects of the present invention, will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing a step of forming a multilayer wiring, which is a feature of the present invention. In FIG. 5,
The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In the second embodiment, first, FIG.
The first step shown in (a) and (b) is performed. The step illustrated in FIG. 5A is similar to the step described with reference to FIG. 1A of the first embodiment. That is, a low dielectric film 3 having a lower dielectric constant than the insulating film 2 is formed on the insulating film 2 formed so as to cover the conductive layer 1.
【0029】次いで、リソグラフィによって低誘電体膜
3上にレジストパターンを形成する(図示略)。そし
て、このレジストパターンをマスクにしたエッチングに
よって、図5(b)に示すように、低誘電体膜3および
絶縁膜2に導電層1に達する孔11を形成する。そし
て、レジストパターンからなるマスクを除去する。続い
て図5(c)に示すように、低誘電体膜3に配線形成用
の溝4を形成する(第2工程)。この際、絶縁膜2と低
誘電体膜3との界面における孔11の開口部(図示略)
を含むように溝4を形成して、絶縁膜2に形成された孔
11からなりかつ溝4に連通する接続孔5を得る。ま
た、溝4の上部から下部に向けて溝幅が狭くなるように
溝4を加工する。その際、溝4の側面4aを曲面状もし
くは平面状に形成する。図5(c)では、溝4の側面4
aを曲面状に形成したときの一例として、溝4を断面略
半円形状に形成した場合を示してある。Next, a resist pattern is formed on the low dielectric film 3 by lithography (not shown). Then, by etching using the resist pattern as a mask, holes 11 reaching the conductive layer 1 are formed in the low dielectric film 3 and the insulating film 2 as shown in FIG. Then, the mask made of the resist pattern is removed. Subsequently, as shown in FIG. 5C, a groove 4 for forming a wiring is formed in the low dielectric film 3 (second step). At this time, the opening (not shown) of the hole 11 at the interface between the insulating film 2 and the low dielectric film 3
Is formed to include a hole 11 formed in the insulating film 2 and a connection hole 5 communicating with the groove 4 is obtained. Further, the groove 4 is processed so that the groove width becomes narrower from the upper part to the lower part of the groove 4. At this time, the side surface 4a of the groove 4 is formed in a curved surface or a planar shape. In FIG. 5C, the side surface 4 of the groove 4 is shown.
As an example when a is formed in a curved shape, a case where the groove 4 is formed in a substantially semicircular cross section is shown.
【0030】このような溝4の形成には、前述したよう
に、比較的高い圧力下において、堆積性の生成物が生成
されるようなプラズマを使用するドライエッチング方法
や、ラジカルを用いる等方的なドライエッチング方法を
用いることができる。エッチングにより溝4を加工した
後は、レジストパターンからなるマスクを除去する。そ
の後は、図5(d)、(e)に示すように、第1実施形
態で説明した第3工程と第4工程とを順次行って、絶縁
膜2にコンタクト部7を形成するとともに、溝4の内部
に配線材料膜6が埋込まれてなる上層配線8を低誘電体
膜3に形成する。As described above, the groove 4 is formed by a dry etching method using a plasma that generates a deposition product under a relatively high pressure, an isotropic method using a radical, or the like. A typical dry etching method can be used. After processing the groove 4 by etching, the mask made of the resist pattern is removed. Thereafter, as shown in FIGS. 5D and 5E, the third step and the fourth step described in the first embodiment are sequentially performed to form the contact portions 7 in the insulating film 2 and to form the grooves. An upper wiring 8 in which a wiring material film 6 is buried inside 4 is formed on the low dielectric film 3.
【0031】以上の工程によって、上層配線8が埋込み
配線であり、かつ上層配線8と導電層1とがコンタクト
部7を介して電気的に接続された多層配線が形成され
る。上記した第2実施形態の方法では、絶縁膜2と低誘
電体膜3との界面における孔11の開口部を含むように
溝4を形成する。よって、この方法によっても、絶縁膜
2に形成された孔11からなる接続孔5に連通する溝4
を形成することができる。またこの方法でも、従来法と
同じ工程数で多層配線を形成することができるととも
に、溝4の加工以外の工程に、通常の多層配線加工のプ
ロセスを採用することができるので、容易に実現できる
といった効果が得られる。Through the above steps, a multilayer wiring in which the upper wiring 8 is a buried wiring and the upper wiring 8 and the conductive layer 1 are electrically connected through the contact portion 7 is formed. In the method of the second embodiment, the groove 4 is formed so as to include the opening of the hole 11 at the interface between the insulating film 2 and the low dielectric film 3. Therefore, according to this method, the groove 4 communicating with the connection hole 5 including the hole 11 formed in the insulating film 2 is also provided.
Can be formed. Also in this method, the multi-layer wiring can be formed in the same number of steps as the conventional method, and a normal multi-layer wiring processing process can be adopted in the steps other than the processing of the groove 4, so that it can be easily realized. Such an effect can be obtained.
【0032】また第1実施形態と同様に、上層配線8用
の溝4をその上部から下部に向けて溝幅が狭くなるよう
に形成するので、上層配線8下部からの電気力線の漏れ
を抑制でき、上層配線8と導電層1との間の容量が低減
した多層配線を得ることができる。また、溝4の側面4
aを曲面状に形成することで、電気力線が集中すること
に起因する上層配線8の電気的信頼性の低下を防ぐこと
ができる。したがって、第2実施形態に係る半導体装置
の製造方法によっても、高集積化され、しかもデバイス
の動作速度や消費電力等のデバイス特性の良好な半導体
装置を製造することができる。Also, as in the first embodiment, the groove 4 for the upper wiring 8 is formed so that the width of the groove becomes narrower from the upper part to the lower part. Thus, it is possible to obtain a multilayer wiring in which the capacitance between the upper wiring 8 and the conductive layer 1 is reduced. Also, the side surface 4 of the groove 4
By forming a into a curved shape, it is possible to prevent a decrease in the electrical reliability of the upper wiring 8 due to the concentration of the electric flux lines. Therefore, even with the method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment, it is possible to manufacture a semiconductor device that is highly integrated and has good device characteristics such as device operation speed and power consumption.
【0033】次に、請求項5の発明の一実施形態である
第3実施形態を図6に基づいて説明する。なお、図6は
特にこの発明の特徴である多層配線の形成工程を示した
図である。また、この図において第1および第2実施形
態と同一の形成要素には同一の符号を付して説明を省略
する。第3実施形態においては、まず図6(a)、
(b)に示す第1工程を行う。図6(a)は、第1実施
形態の図1(a)を用いて説明した工程と同様の工程で
あり、導電層1を覆う状態に形成した絶縁膜2上に、こ
の絶縁膜2よりも誘電率が低い低誘電体膜3を形成す
る。Next, a third embodiment, which is one embodiment of the invention of claim 5, will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing a step of forming a multilayer wiring, which is a feature of the present invention. In this figure, the same components as those of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In the third embodiment, first, FIG.
The first step shown in (b) is performed. FIG. 6A is a process similar to the process described with reference to FIG. 1A of the first embodiment, and the insulating film 2 is formed on the insulating film 2 formed so as to cover the conductive layer 1. Also, the low dielectric film 3 having a low dielectric constant is formed.
【0034】次いで、リソグラフィによって低誘電体膜
3上にレジストパターンを形成する(図示略)。そして
図6(b)に示すように、このレジストパターンをマス
クにしたエッチングによって、低誘電体膜3に例えば断
面略コ字状の配線形成用の溝21を形成する。この際、
溝21の底部に低誘電体膜3を残すようにして溝21を
形成する。このような溝21の形成には、通常の異方性
エッチング、例えばプラズマを使用するドライエッチン
グ方法を用いることができる。またエッチングの際は、
例えばエッチング時間を制御することにより、溝21を
所定の深さに形成してその溝21の底部に低誘電体膜3
を残すようにする。このエッチング時間は、予めエッチ
ングレートを求め、求めたエッチングレートから算出す
ることができる。Next, a resist pattern is formed on the low dielectric film 3 by lithography (not shown). Then, as shown in FIG. 6B, a groove 21 for forming a wiring having a substantially U-shaped cross section is formed in the low dielectric film 3 by etching using this resist pattern as a mask. On this occasion,
The groove 21 is formed such that the low dielectric film 3 is left at the bottom of the groove 21. For the formation of such a groove 21, ordinary anisotropic etching, for example, a dry etching method using plasma can be used. When etching,
For example, by controlling the etching time, the groove 21 is formed at a predetermined depth, and the low dielectric film 3 is formed on the bottom of the groove 21.
To leave. The etching time can be calculated from the etching rate obtained in advance and the obtained etching rate.
【0035】エッチング条件の一例を下記に示す。 エッチングガスおよび流量:C4 F8 /CO/Ar=2
0sccm/180sccm/10sccm 雰囲気圧力:1.0Pa RF電力 :1.2kW 基板温度 :30℃ また、このエッチングでは、例えば溝21の深さが低誘
電体膜3の厚みの約90%になった時点で処理を停止す
る。なお、溝21の形成では、溝21の深さを精度良く
均一に形成することが重要である。これは、溝21の深
さのばらつきがそのまま、溝21を用いて形成される後
述する上層配線22の抵抗の変化となって現れる恐れが
あるためである。こうして溝21を形成した後は、レジ
ストパターンからなるマスクを除去する。An example of the etching conditions is shown below. Etching gas and flow rate: C 4 F 8 / CO / Ar = 2
0 sccm / 180 sccm / 10 sccm Atmospheric pressure: 1.0 Pa RF power: 1.2 kW Substrate temperature: 30 ° C. In this etching, for example, when the depth of the groove 21 becomes about 90% of the thickness of the low dielectric film 3 To stop processing. In the formation of the groove 21, it is important that the depth of the groove 21 is accurately and uniformly formed. This is because the variation in the depth of the groove 21 may appear as it is as a change in the resistance of an upper wiring 22 described later formed using the groove 21. After forming the groove 21 in this manner, the mask made of the resist pattern is removed.
【0036】次いでリソグラフィによって、低誘電体膜
3上にレジストパターンを形成する(図示略)。そし
て、このレジストパターンをマスクにしたエッチングに
よって、図6(c)に示すように、絶縁膜2に接続孔5
を形成する。このとき、溝21に連通しかつ導電層1に
達するように接続孔5の形成を行う(第2工程)。その
後、レジストパターンを除去する。そして、第1実施形
態で説明した第3工程および第4工程と同様の処理を行
う。すなわち、図6(d)に示すように、例えばCVD
法によって低誘電体膜3上に配線材料膜6を形成すると
ともに、接続孔5の内部と溝21の内部とに配線材料膜
6を形成する(第3工程)。接続孔5の内部に配線材料
膜6を形成することによって、コンタクト部7が形成さ
れる。Next, a resist pattern is formed on the low dielectric film 3 by lithography (not shown). Then, as shown in FIG. 6C, the connection holes 5 are formed in the insulating film 2 by etching using the resist pattern as a mask.
To form At this time, the connection hole 5 is formed so as to communicate with the groove 21 and reach the conductive layer 1 (second step). After that, the resist pattern is removed. Then, the same processing as the third step and the fourth step described in the first embodiment is performed. That is, as shown in FIG.
The wiring material film 6 is formed on the low dielectric film 3 by the method, and the wiring material film 6 is formed inside the connection hole 5 and inside the groove 21 (third step). The contact portion 7 is formed by forming the wiring material film 6 inside the connection hole 5.
【0037】そして図6(e)に示すように、例えばC
MP法により、溝21の内部を埋込む状態に配線材料膜
6を残して低誘電体膜3上の余分な配線材料膜6を除去
する(第4工程)。その結果、溝21の内部に配線材料
膜6が埋込まれてなる上層配線22が低誘電体膜3に形
成される。以上の工程によって、上層配線22が埋込み
配線であり、かつ上層配線22と導電層1とがコンタク
ト部7を介して電気的に接続された多層配線が形成され
る。Then, as shown in FIG.
The excess wiring material film 6 on the low dielectric film 3 is removed by the MP method while leaving the wiring material film 6 so as to fill the trench 21 (fourth step). As a result, an upper wiring 22 in which the wiring material film 6 is embedded in the groove 21 is formed in the low dielectric film 3. Through the above steps, a multilayer wiring in which the upper wiring 22 is a buried wiring and the upper wiring 22 and the conductive layer 1 are electrically connected via the contact portion 7 is formed.
【0038】上記した第3実施形態の方法では、溝21
の底部に低誘電体膜3を残すように上層配線22用の溝
21を形成する。このため、コンタクト部7との接続部
分を除き、両側部および底部が低誘電体膜3で囲まれた
上層配線22を形成することができる。よって、上層配
線22に信号を流した場合に、上層配線22の底部から
の電気力線が、上層配線22の下層に存在する絶縁膜2
へと漏れて横切ることを一層抑制することができるの
で、上層配線22と導電層1との間の容量がより低減し
た多層配線を得ることができる。In the method of the third embodiment, the grooves 21
A groove 21 for the upper wiring 22 is formed so as to leave the low dielectric film 3 at the bottom of the substrate. For this reason, except for the connection part with the contact part 7, the upper layer wiring 22 whose both sides and the bottom are surrounded by the low dielectric film 3 can be formed. Therefore, when a signal flows through the upper wiring 22, the lines of electric force from the bottom of the upper wiring 22 are separated from the insulating film 2 existing under the upper wiring 22.
Since leakage and crossing can be further suppressed, it is possible to obtain a multilayer wiring in which the capacitance between the upper wiring 22 and the conductive layer 1 is further reduced.
【0039】またこの方法でも、従来法に比較して、工
程数を増加させることなく多層配線を形成することがで
きる。さらに従来の技術で溝21を容易に加工すること
ができ、しかも溝21の加工以外の工程に、通常の多層
配線加工のプロセスを採用することができるので、上記
した方法は容易に実現可能であるといった効果も得られ
る。よって、第3実施形態に係る半導体装置の製造方法
を用いれば、さらに高速で動作し、より消費電力が低い
等、デバイス特性が一層良好な高集積の半導体装置を製
造することができる。Also in this method, a multilayer wiring can be formed without increasing the number of steps as compared with the conventional method. Further, the groove 21 can be easily processed by a conventional technique, and a normal multi-layer wiring processing process can be employed for steps other than the processing of the groove 21. Therefore, the above-described method can be easily realized. There is also an effect that there is. Therefore, by using the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment, it is possible to manufacture a highly integrated semiconductor device that operates at higher speed and has better device characteristics such as lower power consumption.
【0040】次に、請求項6の発明の一実施形態である
第4実施形態を図7に基づいて説明する。なお、図7
は、特にこの発明の特徴である多層配線の形成工程を示
した図である。また図7において、第1実施形態〜第3
実施形態と同一の形成要素には同一の符号を付して説明
を省略する。第4実施形態においては、まず図7
(a)、(b)に示すように、第2実施形態で説明した
第1工程を行って、導電層1を覆う絶縁膜2上に、この
絶縁膜2よりも誘電率が低い低誘電体膜3を形成し、低
誘電体膜3および絶縁膜2に導電層1に達する孔11を
形成する。Next, a fourth embodiment, which is one embodiment of the invention of claim 6, will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 2 is a view showing a step of forming a multilayer wiring, which is a feature of the present invention. Also, in FIG. 7, the first to third embodiments are described.
The same components as those of the embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In the fourth embodiment, first, FIG.
As shown in (a) and (b), by performing the first step described in the second embodiment, a low dielectric having a lower dielectric constant than the insulating film 2 is formed on the insulating film 2 covering the conductive layer 1. The film 3 is formed, and a hole 11 reaching the conductive layer 1 is formed in the low dielectric film 3 and the insulating film 2.
【0041】次いで、リソグラフィによって低誘電体膜
3上にレジストパターンを形成する(図示略)。そして
図7(c)に示すように、このレジストパターンをマス
クにしたエッチングによって、低誘電体膜3に例えば断
面略コ字状の配線形成用の溝21を形成する。この際、
絶縁膜2と低誘電体膜3との界面における上記孔11の
開口部(図示略)を含むように溝21を形成して、絶縁
膜2の孔11からなりかつ溝21に連通する接続孔5を
得る。また、溝21の底部に低誘電体膜3を残すように
して溝21を形成する(第2工程)。Next, a resist pattern is formed on the low dielectric film 3 by lithography (not shown). Then, as shown in FIG. 7C, a groove 21 for forming a wiring having a substantially U-shaped cross section is formed in the low dielectric film 3 by etching using this resist pattern as a mask. On this occasion,
A groove 21 is formed so as to include an opening (not shown) of the hole 11 at an interface between the insulating film 2 and the low dielectric film 3, and a connection hole formed of the hole 11 of the insulating film 2 and communicating with the groove 21. Get 5. Further, the groove 21 is formed so as to leave the low dielectric film 3 at the bottom of the groove 21 (second step).
【0042】このような溝21の形成には、第3実施形
態で述べたように、例えばプラズマを使用するドライエ
ッチング方法を用いることができる。またエッチングの
際は、例えばエッチング時間を制御することにより、溝
21を所定の深さに形成してその溝21の底部に低誘電
体膜3を残すようにする。なお、前述したように、溝2
1の形成では溝21の深さを精度良く均一に形成するこ
とが重要である。こうして溝21を形成した後は、レジ
ストパターンからなるマスクを除去する。For the formation of such a groove 21, for example, a dry etching method using plasma can be used as described in the third embodiment. At the time of etching, the groove 21 is formed at a predetermined depth by controlling the etching time, for example, so that the low dielectric film 3 is left at the bottom of the groove 21. As described above, the groove 2
In the formation of No. 1, it is important to form the depth of the groove 21 accurately and uniformly. After forming the groove 21 in this manner, the mask made of the resist pattern is removed.
【0043】その後は、図7(d)、(e)に示すよう
に、第3実施形態で説明した第3工程と第4工程とを順
次行って、絶縁膜2にコンタクト部7を形成するととも
に、溝21の内部に配線材料膜6が埋込まれてなる上層
配線22を低誘電体膜3に形成する。以上の工程によっ
て、上層配線22が埋込み配線であり、かつ上層配線2
2と導電層1とがコンタクト部7を介して電気的に接続
された多層配線が形成される。Thereafter, as shown in FIGS. 7D and 7E, the third step and the fourth step described in the third embodiment are sequentially performed to form the contact portions 7 on the insulating film 2. At the same time, an upper wiring 22 in which the wiring material film 6 is embedded in the groove 21 is formed in the low dielectric film 3. By the above steps, the upper wiring 22 is a buried wiring and the upper wiring 2
A multilayer wiring in which the conductive layer 2 and the conductive layer 1 are electrically connected via the contact portion 7 is formed.
【0044】上記した第4実施形態の方法では、絶縁膜
2と低誘電体膜3との界面における孔11の開口部を含
むように溝21を形成するので、この方法によっても、
絶縁膜2に形成された孔11からなる接続孔5に連通す
る溝21を得ることができる。またこの方法でも、従来
法と同じ工程数で多層配線を形成することができるとと
もに、溝21の加工以外の工程に、通常の多層配線加工
のプロセスを採用することができるので、容易に実現で
きるといった効果が得られる。また第3実施形態と同様
に、上層配線22用の溝21をその底部に低誘電体膜3
が残るように形成するので、上層配線22底部からの電
気力線の漏れを一層抑制でき、上層配線22と導電層1
との間の容量がより低減した多層配線を得ることができ
る。したがって、第4実施形態に係る半導体装置の製造
方法によっても、デバイス特性が一層良好な高集積の半
導体装置を製造することができる。In the method according to the fourth embodiment, the groove 21 is formed so as to include the opening of the hole 11 at the interface between the insulating film 2 and the low dielectric film 3.
A groove 21 communicating with the connection hole 5 composed of the hole 11 formed in the insulating film 2 can be obtained. Also in this method, the multi-layer wiring can be formed in the same number of steps as the conventional method, and a normal multi-layer wiring processing process can be adopted in the steps other than the processing of the groove 21, so that it can be easily realized. Such an effect can be obtained. Further, similarly to the third embodiment, a groove 21 for the upper layer wiring 22 is formed at the bottom thereof with the low dielectric film 3.
Are formed so that the leakage of electric lines of force from the bottom of the upper layer wiring 22 can be further suppressed, and the upper layer wiring 22 and the conductive layer 1 are formed.
And a multilayer wiring with a further reduced capacitance between them. Therefore, even with the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment, a highly integrated semiconductor device with better device characteristics can be manufactured.
【0045】なお、第3実施形態および第4実施形態で
は、溝を断面略コ字状に形成した場合について述べた
が、底部に低誘電体膜を残した状態で溝が形成されれば
よく、この例に限定されないのは言うまでもない。また
第1実施形態〜第4実施形態では導電層が配線である場
合について述べたが、例えば基板に形成された拡散層で
あってもよい。また本発明は、第1実施形態〜第4実施
形態に限られるものでなく、本発明の主旨に反しない限
り形状や加工条件等を適宜変更することが可能である。In the third and fourth embodiments, the case where the groove is formed in a substantially U-shaped cross section has been described. However, the groove may be formed with the low dielectric film left at the bottom. Needless to say, the invention is not limited to this example. In the first to fourth embodiments, the case where the conductive layer is a wiring has been described. However, the conductive layer may be, for example, a diffusion layer formed on a substrate. Further, the present invention is not limited to the first to fourth embodiments, and the shape, processing conditions, and the like can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明に係
る半導体装置の製造方法によれば、上部から下部に向け
て溝幅が狭くなるように溝を形成し、溝の内部に配線材
料膜を形成して配線を得るので、この配線に信号を流し
た場合に、配線下部からの電気力線が配線の下層の絶縁
膜へと漏れるのを大幅に抑制することができる。よっ
て、配線と導電層との間の容量が低減した多層配線を得
ることができる。また従来法での溝の形成と同じ様な工
程数で上記溝を形成できるので、従来法に比較して、全
体の工程数を増加させることなく多層配線を形成するこ
とができる。As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention, a groove is formed so that a groove width is reduced from an upper part to a lower part, and a wiring material is formed inside the groove. Since the wiring is obtained by forming the film, when a signal flows through the wiring, it is possible to significantly suppress leakage of electric lines of force from below the wiring to the insulating film below the wiring. Thus, a multilayer wiring with reduced capacitance between the wiring and the conductive layer can be obtained. Further, since the groove can be formed in the same number of steps as the formation of the groove in the conventional method, a multilayer wiring can be formed without increasing the number of steps as compared with the conventional method.
【0047】請求項2の発明によれば、絶縁膜と低誘電
体膜との界面における孔の開口部を含むように溝を形成
するので、絶縁膜に形成された孔からなる接続孔に連通
する溝を得ることができる。また請求項1の発明と同様
に溝を形成することにより、下部からの電気力線の漏れ
が大幅に抑制された配線を形成できるとともに、従来法
での溝の形成と同じ様な構成数でこの溝を形成できるの
で、請求項1と同様、全体の工程数を増加させることな
く、配線と導電層との間の容量が低減した多層配線を得
ることができる。According to the second aspect of the present invention, since the groove is formed so as to include the opening of the hole at the interface between the insulating film and the low dielectric film, the groove communicates with the connection hole formed by the hole formed in the insulating film. Groove can be obtained. Further, by forming the groove in the same manner as in the first aspect of the present invention, it is possible to form a wiring in which leakage of electric lines of force from the lower part is significantly suppressed, and the number of components is the same as that of the conventional method. Since this groove can be formed, it is possible to obtain a multilayer wiring in which the capacitance between the wiring and the conductive layer is reduced without increasing the number of steps as in the first aspect.
【0048】請求項5の発明によれば、溝の底部に低誘
電体膜を残すように溝を形成し、溝の内部に配線材料膜
を形成して配線を得るので、この配線に信号を流した場
合に、配線下部からの電気力線が絶縁膜へと漏れるのを
大幅に抑制することができる。よって、配線と導電層と
の間の容量が低減した多層配線を得ることができる。ま
た従来法での溝の形成と同じ様な工程数で上記溝を形成
できるので、従来法に比較して、全体の工程数を増加さ
せることなく多層配線を形成することができる。According to the fifth aspect of the present invention, a groove is formed so as to leave a low dielectric film at the bottom of the groove, and a wiring material film is formed inside the groove to obtain a wiring. When flowing, it is possible to significantly suppress leakage of electric lines of force from below the wiring to the insulating film. Thus, a multilayer wiring with reduced capacitance between the wiring and the conductive layer can be obtained. Further, since the groove can be formed in the same number of steps as the formation of the groove in the conventional method, a multilayer wiring can be formed without increasing the number of steps as compared with the conventional method.
【0049】請求項6の発明では、絶縁膜と低誘電体膜
との界面における孔の開口部を含むように溝を形成する
ので、絶縁膜に形成された孔からなる接続孔に連通する
溝を得ることができる。また請求項5の発明と同様に溝
を形成することにより、下部からの電気力線の漏れが大
幅に配線を形成できるとともに、従来法での溝の形成と
同じ様な工程数でこの溝を形成できるので、請求項5と
同様、全体の工程数を増加させることなく、配線と導電
層との間の容量が低減した多層配線を得ることができ
る。したがって、請求項1、請求項3、請求項5および
請求項6の発明を用いれば、高集積化され、しかも高速
で動作し、低消費電力である等、デバイス特性が良好な
半導体装置を工程数を増加させることなく製造すること
ができる。According to the sixth aspect of the present invention, since the groove is formed so as to include the opening of the hole at the interface between the insulating film and the low dielectric film, the groove communicating with the connection hole formed of the hole in the insulating film is formed. Can be obtained. By forming the groove in the same manner as in the fifth aspect of the present invention, the leakage of electric lines of force from the lower part can be formed significantly, and the groove can be formed by the same number of steps as in the conventional method. Since it can be formed, a multilayer wiring having a reduced capacitance between the wiring and the conductive layer can be obtained without increasing the total number of steps, as in the fifth aspect. Therefore, according to the first, third, fifth and sixth aspects of the present invention, a semiconductor device having high device characteristics such as high integration, high-speed operation and low power consumption can be manufactured. It can be manufactured without increasing the number.
【図1】(a)〜(e)は、本発明の第1実施形態を工
程順に説明する図であり、請求項1および請求項2の発
明の一実施形態を示す図である。FIGS. 1A to 1E are diagrams illustrating a first embodiment of the present invention in the order of steps, and are diagrams illustrating one embodiment of the first and second aspects of the present invention.
【図2】低誘電体膜の形成に用いる材料例を示す図(そ
の1)である。FIG. 2 is a diagram (part 1) illustrating an example of a material used for forming a low dielectric film.
【図3】低誘電体膜の形成に用いる材料例を示す図(そ
の2)である。FIG. 3 is a diagram (part 2) illustrating an example of a material used for forming a low dielectric film.
【図4】溝側面の他の形成例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing another example of forming a groove side surface.
【図5】(a)〜(e)は、本発明の第2実施形態を工
程順に説明する図であり、請求項3および請求項4の発
明の一実施形態を示す図である。FIGS. 5A to 5E are views for explaining a second embodiment of the present invention in the order of steps, and are views showing one embodiment of the third and fourth aspects of the present invention.
【図6】(a)〜(e)は、本発明の第3実施形態を工
程順に説明する図であり、請求項5の発明の一実施形態
を示す図である。6 (a) to 6 (e) are views for explaining a third embodiment of the present invention in the order of steps, and are views showing one embodiment of the invention of claim 5; FIG.
【図7】(a)〜(e)は、本発明の第4実施形態を工
程順に説明する図であり、請求項6の発明の一実施形態
を示す図である。FIGS. 7A to 7E are views for explaining a fourth embodiment of the present invention in the order of steps, and are views showing one embodiment of the invention of claim 6;
【図8】従来法の一例を工程順に説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a conventional method in the order of steps.
1 導電層 2 絶縁膜 3 低誘電体膜 4、
21 溝 4a 側面 5 接続孔 6 配線材料膜 8、
22 上層配線 11 孔REFERENCE SIGNS LIST 1 conductive layer 2 insulating film 3 low dielectric film 4
21 groove 4a side surface 5 connection hole 6 wiring material film 8,
22 Upper layer wiring 11 holes
Claims (6)
に、該絶縁膜よりも誘電率が低い低誘電体膜を形成した
後、該低誘電体膜に配線形成用の溝を、該溝の上部から
下部に向けて溝幅が狭くなるように形成する第1工程
と、 前記溝に連通するとともに前記導電層に達する接続孔を
前記絶縁膜に形成する第2工程と、 前記低誘電体膜上とともに、前記接続孔の内部と前記溝
の内部とに配線材料膜を形成する第3工程と前記接続孔
の内部および前記溝の内部を埋込む状態に前記配線材料
膜を残して前記低誘電体膜上の該配線材料膜を除去する
第4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。An insulating film formed so as to cover the conductive layer, a low dielectric film having a lower dielectric constant than the insulating film is formed, and a wiring forming groove is formed in the low dielectric film. A first step of forming a groove width narrower from an upper part to a lower part of the groove; a second step of forming a connection hole communicating with the groove and reaching the conductive layer in the insulating film; A third step of forming a wiring material film inside the connection hole and inside the groove together with the body film, and leaving the wiring material film in a state where the inside of the connection hole and the inside of the groove are buried. A fourth step of removing the wiring material film on the low dielectric film.
該溝の側面を曲面状または平面状に形成することを特徴
とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。2. When forming a groove in the first step,
2. The method according to claim 1, wherein a side surface of the groove is formed into a curved surface or a planar shape.
に、該絶縁膜よりも誘電率が低い低誘電体膜を形成した
後、前記絶縁膜と前記低誘電体膜とに、前記導電層に達
する孔を形成する第1工程と、 前記低誘電体膜に配線形成用の溝を、該溝の上部から下
部に向けて溝幅が狭くなり、かつ前記絶縁膜と前記低誘
電体膜との界面における前記孔の開口部を含むように形
成する第2工程と、 前記低誘電体膜上とともに、前記絶縁膜に形成された孔
からなる接続孔の内部と前記溝の内部とに配線材料膜を
形成する第3工程と、 前記接続孔の内部および前記溝の内部を埋込む状態に前
記配線材料膜を残して前記低誘電体膜上の該配線材料膜
を除去する第4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。3. A low dielectric film having a lower dielectric constant than the insulating film is formed on the insulating film formed so as to cover the conductive layer, and then the conductive film is formed on the insulating film and the low dielectric film. A first step of forming a hole reaching a layer, a groove for forming a wiring in the low dielectric film, a groove width is reduced from an upper part to a lower part of the groove, and the insulating film and the low dielectric film are formed. A second step of forming an opening of the hole at the interface with the substrate, wiring on the low dielectric film, inside the connection hole formed of the hole formed in the insulating film, and inside the groove. A third step of forming a material film; and a fourth step of removing the wiring material film on the low dielectric film while leaving the wiring material film in a state of filling the inside of the connection hole and the inside of the groove. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
溝の側面を曲面状または平面状に形成することを特徴と
する請求項3記載の半導体装置の製造方法。4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein in forming the groove in the second step, a side surface of the groove is formed in a curved surface or a planar shape.
に、該絶縁膜よりも誘電率が低い低誘電体膜を形成した
後、該低誘電体膜に配線形成用の溝を形成する際に、溝
の底部に前記低誘電体膜を残して該溝を形成する第1工
程と、 前記溝に連通するとともに前記導電層に達する接続孔を
前記絶縁膜に形成する第2工程と、 前記低誘電体膜上とともに、前記接続孔の内部と前記溝
の内部とに配線材料膜を形成する第3工程と、 前記接続孔の内部および前記溝の内部を埋込む状態に前
記配線材料膜を残して前記低誘電体膜上の該配線材料膜
を除去する第4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。5. A low dielectric film having a lower dielectric constant than the insulating film is formed on the insulating film formed so as to cover the conductive layer, and a trench for forming a wiring is formed in the low dielectric film. A first step of forming the groove while leaving the low dielectric film at the bottom of the groove; and a second step of forming a connection hole in the insulating film that communicates with the groove and reaches the conductive layer. A third step of forming a wiring material film on the low dielectric film, inside the connection hole and inside the groove; and forming the wiring material film so as to bury the inside of the connection hole and the inside of the groove. Removing the wiring material film on the low-dielectric film while leaving the semiconductor device.
に、該絶縁膜よりも誘電率が低い低誘電体膜を形成した
後、前記絶縁膜と前記低誘電体膜とに、前記導電層に達
する孔を形成する第1工程と、 前記低誘電体膜に配線形成用の溝を形成する際に、溝の
底部に前記低誘電体膜を残し、かつ前記絶縁膜と前記低
誘電体膜との界面における前記孔の開口部を含むように
前記溝を形成する第2工程と、 前記低誘電体膜上とともに、前記絶縁膜に形成された孔
からなる接続孔の内部と前記溝の内部とに配線材料膜を
形成する第3工程と、 前記接続孔の内部および溝の内部を埋込む状態に前記配
線材料膜を残して前記低誘電体膜上の該配線材料膜を除
去する第4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. After forming a low dielectric film having a lower dielectric constant than the insulating film on the insulating film formed so as to cover the conductive layer, the conductive film is formed on the insulating film and the low dielectric film. A first step of forming a hole reaching a layer; and, when forming a groove for forming a wiring in the low dielectric film, leaving the low dielectric film at the bottom of the groove, and forming the insulating film and the low dielectric substance. A second step of forming the groove so as to include an opening of the hole at an interface with a film; and, on the low dielectric film, inside of a connection hole formed of a hole formed in the insulating film, and A third step of forming a wiring material film therein and a step of removing the wiring material film on the low dielectric film while leaving the wiring material film in a state of filling the inside of the connection hole and the inside of the groove; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising four steps.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22203496A JPH1064995A (en) | 1996-08-23 | 1996-08-23 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22203496A JPH1064995A (en) | 1996-08-23 | 1996-08-23 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1064995A true JPH1064995A (en) | 1998-03-06 |
Family
ID=16776056
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22203496A Pending JPH1064995A (en) | 1996-08-23 | 1996-08-23 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1064995A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6228755B1 (en) | 1998-09-11 | 2001-05-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device, and manufacturing method therefor |
WO2002003442A1 (en) * | 2000-06-30 | 2002-01-10 | Tokyo Electron Limited | Fabrication process of a semiconductor device |
JP2002043417A (en) * | 2000-07-21 | 2002-02-08 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2011009770A (en) * | 2010-08-23 | 2011-01-13 | Fujitsu Semiconductor Ltd | Semiconductor device |
-
1996
- 1996-08-23 JP JP22203496A patent/JPH1064995A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2004503083A (en) * | 2000-06-30 | 2004-01-29 | 東京エレクトロン株式会社 | Method for manufacturing semiconductor device |
US6890848B2 (en) | 2000-06-30 | 2005-05-10 | Tokyo Electron Limited | Fabrication process of a semiconductor device |
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